燕子山矿液压防爆提升机盘形闸的改进与应用

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燕子山矿液压防爆提升机盘形闸的改进与应用

赵颖超

(大同煤矿集团 燕子山矿，山西大同037000)

摘要介绍了大同煤矿集团燕子山矿石炭系液压提升机盘形闸在使用及定期检修中出现的问题，直接影响了提升机的正常、高效使用。为此，该矿对盘形制动器进行了改进，如重新设计制造盘形闸专用紧固装置方便拆装，对连接轴薄弱受力处重新设计结构以增强其抗拉强度，为了方便Y形密封的安装为活塞加工倒角等。改进后,盘形闸检修过程比改造前少用6 h，盘形闸连接轴的使用寿命较原设备寿命延长约2～3倍，并且再也没有发生过盘形闸突然打不开现象，提高了提升机闸板制动的灵活性和设备的开机率，确保了暗斜井提升的安全性，节约了设备使用成本，减轻了检修人员的劳动强度。

关键词液压提升机；盘形闸；紧固装置；连接轴活塞

收稿日期：2015-02-15

作者简介：赵颖超(1984—)，男，河北张家口人，2009年毕业于中国矿业大学，助理工程师，主要从事煤矿大型设备的技术管理工作

中图分类号：TD534+.1

文献标识码：B

文章编号：1672-0652(2015)03-0026-03

AbstractIntroduces hydraulic hoist disk brake existed the problems in use and maintain in the Datong coal mine group Yanzishan mine carboniferous,which directly affects the efficient use of lifting machine.Therefor, the disc brake in coal mine was improved, such as redesigns and made the disc brake for special fastening device convenient dismounting,and redesigns the structure of weak stress at the connection shaft to increase its tensile strength, in order to facilitate the installation of the y-shaped sealing for the piston machining chamfering.By Improving, the process of disc brake maintenance than less with 6 h before modification, and to extend the service life of disc brake the connecting shaft about 2 ~ 3 times than the original equipment, and has never happened in the disc brake suddenly can't open phenomenon,to increase the flexibility of the hoisting machine disc braking and the open probability of equipment, ensure the security of the dark inclined, save the cost of the equipment used, reduce the labor intensity of the maintenance staff.

大同煤矿集团燕子山矿石炭系提升机2007年由同煤集团工程处移交至该矿使用，采用洛阳矿山机械厂生产的单滚筒液压防爆型提升机，其滚筒直径2.5 m，配用2台200 kW鼠笼式防爆电动机，最大提升能力24 t. 该矿采用的液压防爆绞车相比于其它类型普通绞车具有显著的优势和应用前景。燕子山矿液压提升机经过5年的使用，在多次的定期检修及处理故障中，陆续对盘形制动器进行改进，解决了生产实际中遇到的诸多问题，改进后的盘形闸在拆卸、安装及使用中都有明显效果。

1液压防爆绞车的优势

液压防爆绞车是将液压传动技术应用于绞车而研制的新型绞车，与其他类型的绞车相比，液压防爆绞车具有以下特点：

1) 采用液压传动。与传统的电气防爆绞车相比，防爆问题容易解决，尤其在煤矿井下等有瓦斯或易燃气体的环境中，防爆十分可靠。

2) 调速平稳。可无级调速，且能在最高速度范围内的任一速度下稳定运行。

3) 结构紧凑。占地面积小，用于矿山井下，可节省大量开拓费用。

4) 操纵简单。通常司机只用1个手柄就能控制绞车的加速、减速、制动及停车。

5) 液压防爆绞车的调速及控制大部分采用液压方式，电控简单，容易实现防爆。

6) 制动安全可靠。液压防爆绞车的减速通过液压系统实现，用于制动的盘形制动器在正常运行时只起终点定位作用，制动力矩符合《煤矿安全规程》要求。

2盘形闸动作原理

盘形制动器也称盘形闸，其作用原理是压力油进入制动油缸时，压缩蝶形弹簧，使活塞左移，在两个圆柱弹簧力的作用下，滑套连同闸瓦左移，闸瓦离开制动盘，解除制动。当压力油回油箱时，蝶形弹簧在弹性力作用下推动活塞右移，使滑套及闸瓦压向制动盘，绞车制动。

2.1专用紧固装置的改进

绞车的维护及维修有一定的特殊性，其所用的工具也是专用工具，在提升机盘形闸更换闸瓦的过程中，发现其随机附带扳手存在着受力方向单一，扳手本身厚度太薄(δ=4 mm钢板)，形状为半月形，在用扳手松调螺母时，卡子与调整螺母的凹槽接触面积太小，且只有2个接触面。工作人员操作时难以保证用力与调整螺母持续垂直，只要发生不垂直，卡子就会脱扣，并且在狭小的场地中容易出现用不上力的现象。有时为了取这样的一个调整螺母就用1 h多，不但严重超出了设备的正常检修时间，还对调整螺母及卡子都产生一定的破坏性，随着检修次数的增加，工具的使用寿命也在减少。

为了在今后的检修中，更加及时、快速地打开调整螺母对盘形闸进行检修，采用δ=20 mm厚的钢板作为紧固装置骨架，在骨架周围均布6个M12的内螺栓孔，用来固定6个卡紧螺栓，卡死调整螺母对应的6个凹槽，以防止紧固装置打滑脱落。紧固装置设计2层阶梯，第一层厚δ=18 mm，其上均布6个螺栓孔，第二层厚δ=2 mm，内径小于第一层，主要用来卡住调整螺母，以防紧固装置与调整紧固装置外焊接2个把手，作为紧固装置受力部分使调整螺母旋转。另外，扳手采用δ=10 mm，宽22 mm的钢板，方便延伸力臂。如果直接作用于扳手上的力不够，还可以用1英寸钢管延长力臂，减小作用力，达到快速省力的效果，也可以延伸力矩扳手，实现调整螺母紧固力数字化。螺母发生偏斜，影响拆装，损坏螺纹，见图1.

a) 调整螺栓示意图　　　b) 外接套管示意图

卡紧螺栓也经过特殊加工，主要解决了一般螺栓用于此场合一次后就会发生螺纹挤压变形，导致螺栓无法正常取出的缺点。具体措施为：将下部螺纹全部抹除，在扳动调整螺母时，即使卡紧螺母头因受力发生微小变形，也因为其表面光滑无螺纹能很好取出。紧固装置改造前后示意图见图2.

a) 卡紧螺栓b) 改造前紧固装置c) 改造后紧固装置

图2紧固装置改造前后示意图

2.2连接轴的改进

在对液压提升机的例行检查中，连续两次发现了盘形闸其中1副闸盘有打不开的现象。在提升机运行时，提升或下放加、减速变慢达不到最大速度，并且轮毂温度过高，该副闸板磨损较其它严重。经过仔细检查，确定此现象为连接轴断裂所导致，经过技术认定为连接轴在设计上存在一定的缺陷，如果不解决这一缺陷，其它5副闸盘也会出现同样的故障，使盘形闸不起作用，提升机将无法起动，进而烧毁主电机，给石炭系提升带来重大机电事故。具体改造如下：

连接轴的原设计为一般机械结构件的设计方式，在轴肩处加工了1个4×2的退刀槽。正是这个退刀槽的设计，导致了连接轴此处受力过大。而由于盘形闸的工件特性决定了连接轴将经常处于反复被拉升状态。这种长期有周期地拉升经过一段时间就因零件弹性变形应力集中产生了疲劳现象，使连接轴在退刀槽处断裂。

为了避免这种现象，采用了倒角结构代替退刀槽结构，使此拉杆轴基本成T字形。将轴肩处的退刀槽改为R0.5的倒角，使其在受力时起到1个应力分散的作用，不仅改变了轴的应力点过于集中现象，而且缩短了轴肩处的力臂，被动增大了所承受的作用力。连接轴改进前后示意图见图3.

该矿也将这一改进应用到其它闸盘上，经过一段时间的使用，该连接轴与使用相同时间的无改进连接轴对比，变形明显减小。连接轴在加工时只需更换一次刀具即可实现，其寿命的增加和检修次数的减少为企业带来了显著的效益。

2.3活塞的改进

在处理盘形闸故障过程当中需要拆卸盘形闸中的液压件，更换完毕后，发现盘形闸存在严重漏油现象。经过分析并对比实际情况，确定为其中液压活塞安装的Y形密封和骨架密封在设计时没有考虑到其特殊性，活塞边角为直角设计，在装配过程中很容易损坏密封的边缘导致密封损坏，盘形闸漏油。

此设计缺陷致使更换盘形闸时，因为密封安装的原因，需要进行多次密封件安装、配件组装、绞车试运行，且有漏油现象，重新拆卸安装的过程中，打开盘形闸费时费力，做大量无用功。

a) 有退刀槽的连接轴　　　　　b) R=0.5的连接轴

经过分析，该矿对活塞进行了改进，经试验效果良好，装配过程中一次装配成功率达100%. 具体操作是对活塞与Y形密封、骨架密封装配的第一接触面加工1个1.5×30°的倒角，这样在装配时两密封的内径大于活塞端部直径，形成了1个间隙配合，使装配能够顺利进行，同时也保护了2个密封内圈的完好性。改进后，检修一次盘形闸由需要12 h到现在不到6 h就可全部检修完毕，试车时没有任何漏油现象发生。活塞改进前后示意图见图4.

改进前　　　　　　　　　改进后

3结论及经济效益

1) 自行设计制作的紧固装置具有结构简单、受力均匀等特点，检修人员在使用时也没有因为场地原因出现失误操作，减轻了检修人员的劳动强度。

2) 倒角代替退刀槽结构，避免了连接轴断裂事故，保证了提升机闸板制动的灵活性，保障了暗斜井提升的安全性。

3) 直角改为倒角结构，缩短了检修盘形闸更换密封的时间，提高了密封的使用寿命。

4) 改进后，检修时间缩短了约3/5，检修质量也得到了保证，提高了设备的开机率。

5) 减少了盘形闸连接轴、紧固装置及密封等零配件的消耗量，节约了设备使用成本。

Improvement and Application on the Hydraulic Disc Brake of

Explosion-proof Hoist in Yanzishan Coal Mine

ZHAO Yingchao

Key wordsHydraulic hoist;Disc brake;Fastening device;The connecting shaft piston