【正文】 如制動力矩不足或制動減速超限 )，因而完不成規(guī)定的制動任務(wù)或完成的不好。盤式制動器有許多故障，但并不 是所有故障都會造成嚴(yán)重后果，僅是其中一些故障會影響制動器功能或造成事故損失。因此，在分析制動器故障的同時，還需要對故障的影響或后果進(jìn)行評價，這稱為故障模式和影響分析 (FMEW)。 制動系統(tǒng)中包括功能件、組件和零件。所謂功能件是指由幾個到幾百個零件組成的，具有獨立功能的子系統(tǒng)，例如液壓站、盤閘、控制臺；組件是由兩個以上的零部件構(gòu)成的并在子系統(tǒng)中保持特定功能的部件，如電磁閥、電液調(diào)壓裝置；零件是指無法繼續(xù)分解的具有設(shè)計規(guī)定的單個部件。一般情況下，零件故障都可能導(dǎo)致制動器的故障。 制動系統(tǒng)的故障模式通常可從四個方 面考慮；運(yùn)行過程中的故障，規(guī)定時間內(nèi)無法啟動，預(yù)定時間內(nèi)無法停車，制動能力降級或受阻。制動系統(tǒng)的各類故障大致表現(xiàn)為如下： (1)閘瓦間隙超限； (2)制動器漏油； (3)活塞卡死； (4)彈簧疲勞或斷裂； (5)閘瓦貼閘比良； (6)閘瓦不松閘； (7)殘壓過高； (8)最大油壓過低； (9)油壓不穩(wěn)； (10)閘盤污染； (11)控制閘不靈； (12)電器故障； (13)制動力矩不足； (14)閘瓦不合閘； (15)閘瓦摩擦系數(shù)過低； (16)油溫超限。 顯然上述故障中的 “閘瓦不合閘 ”和 “制動力矩不足 ”等故障將直接引發(fā)制動器致命性故障，應(yīng)倍加注意。近年在實際使用中，已多次發(fā)生盤式制動器剎不住車引發(fā)的 “放大滑 ”事礦井液壓提升機(jī) 第 27 頁 共 35 頁 故，造成很大的經(jīng)濟(jì)損失。為保障盤式制動器的工作可靠性， 現(xiàn)在已經(jīng)研制出盤式制動器自適應(yīng)控制補(bǔ)償增壓裝置，能夠在制動器制動力矩意外降低而剎不住車時，補(bǔ)償制動力矩，增大制動力，確保提升機(jī)安全停車，這種補(bǔ)償裝置已在一些提升機(jī)上使用。 對于像制動裝置這樣復(fù)雜系統(tǒng)，為了說明子系統(tǒng)間的功能傳輸情況，可用可靠性圖框表示系統(tǒng)狀況。從圖框中可以清楚地看出系統(tǒng)、子系統(tǒng)與元件之間的層次關(guān)系，系統(tǒng)及子系統(tǒng)之間的功能輸入、輸出、串聯(lián)和并聯(lián)關(guān)系。 盤式制動裝置的可靠性圖框如圖 31 所示 R i R F R WR i R i R iR D R b R r R ?k/nn副 閘圖 31 制動器的可靠性圖框 tR — 彈簧可靠性； FR — 摩擦可靠性； WR — 維護(hù)可靠性； DR — 電磁閥可靠性； bR — 閘盤抗污染可靠性； rR — 液壓站整定可靠性； R? — 閘同步可靠性 制動器的優(yōu)化設(shè)計及工作可 靠性評定 從圖 41 可見，制動裝置各單元之間常常表現(xiàn)為串聯(lián)關(guān)系，只有液壓站的動力部分是冷儲備關(guān)系，而多副盤閘的制動力矩則是表決狀態(tài)關(guān)系 (或簡化為并聯(lián)關(guān)系 )，這些復(fù)雜的功能關(guān)系使制動裝置的可靠性評定比較復(fù)雜。在實際工作中，制動裝置可靠性評定分為現(xiàn)場可靠性評定和理論可靠性評定?，F(xiàn)場可靠性評定是通過收集現(xiàn)場運(yùn)行提升機(jī)的壽命數(shù)據(jù)，對制動器的 MTBF、 ? 和壽命分布做分析計算。顯然，現(xiàn)場可靠性評定是具有全面性，方法簡單；而理論可靠評定則過于抽象，但卻有指導(dǎo)意義。 第 28 頁 共 35 頁 設(shè)計變量 圖 32 與制動鉗、制動盤和摩擦片相關(guān)的設(shè)計變量 液壓盤式制動器的優(yōu)化設(shè)計變量主要選擇影響上述優(yōu)化目標(biāo)的主要零部件的主要尺寸參數(shù)，涉及手柄、制動泵、制動鉗、摩擦片和制動盤等， ① 制動鉗結(jié)構(gòu)參數(shù) qL 、 qD ，見圖 42； ② 制動盤結(jié)構(gòu)參數(shù) zpoD 、 zph ，見圖 4； ③ 摩擦片結(jié)構(gòu)參數(shù) mpb 、 mpiR 、 mpoR 。 優(yōu)化策略 方案優(yōu)化在制動器開發(fā)中所處的位置及進(jìn)行方案優(yōu)化的主要流程見圖 43(圖中虛框為方案優(yōu)化階段 )，優(yōu)化計算平臺采用浙江大學(xué)機(jī)械設(shè)計研究所開發(fā)的廣義優(yōu)化系統(tǒng)平臺，采用改進(jìn)的差分進(jìn)化 (differential evolution， DE)算法進(jìn)行優(yōu)化。 DE算法是一種類似于遺傳算法的進(jìn)化算法，但它不需要對變量進(jìn)行二進(jìn)制編碼，只有交叉和遺傳算子，沒有 變異算子，具有算法簡單、收斂性好和全局搜索能力強(qiáng)等優(yōu)點。 DE算法 [4]的基本過程如下： (1) 初始種群 種群規(guī)模 N，最優(yōu)個體記為 B。 優(yōu)化計算流程及在產(chǎn)品設(shè)計中的位置如圖 43所示： 礦井液壓提升機(jī) 第 29 頁 共 35 頁 圖 33 優(yōu)化計算流程圖 (2)種群進(jìn)化 對每個個體 iX ： ① 隨機(jī)從種群中選 4個個體 a、 b、 c、 d，計算它們之間的差異量 ( ) ( )abc d ab c d a b c dD D D X X X X? ? ? ? ? ?； ② 根據(jù)交叉率 CR決定進(jìn)行交叉或遺傳，其中交叉算子為新個體 T ， abcdT B FD?? ，這里 F為變異倍數(shù)，主要用來控制進(jìn)化速度； ③種群更新，計算新個體 T 的適合度，如果優(yōu)于 iX ，則用 T 替換 iX ，否則保留 iX 。 (3)收斂條件 經(jīng)過 N次進(jìn)化后結(jié)束，取最優(yōu)個體 B為最優(yōu)方案。 影響 DE優(yōu)化效果的控制參數(shù)主要是種群規(guī)模 N、交叉率 CR和變異倍數(shù) F，此外計算差異量的個體數(shù)、種群更新策略和收斂條件對優(yōu)化效果也有較大的影響。 制動器的維護(hù)可靠性評定 我們從實踐中可以體會到，維護(hù)良好的制動器一般情況下都能夠發(fā)揮應(yīng)有的功能作用，而維護(hù)不善的制動器則往往潛伏事故隱患。從制動器的故障模式分析不難看出，保證制動器的固有可靠性的主要維護(hù)工作包括： (1) 制動閘瓦與閘盤間隙的調(diào)整； 第 30 頁 共 35 頁 (2) 閘盤污染控制； (3) 液壓站油壓整定及殘壓限制。 在以上三項維護(hù)工作中，若有一項維護(hù)工作未做好，都會影響制動器的 可靠性發(fā)揮，因此，維護(hù)可靠性是這三項單元的串聯(lián)組合，即： M b d hR R R R? 式中 bR —閘瓦同步貼閘可靠性； dR —閘盤污染可靠性； hR —液壓站殘壓可靠性。 貼閘可靠性是指制動器所有制動閘同步貼閘的能力；若貼閘同步能力差，則制動力矩達(dá)不到設(shè)計值，固有可靠性保障能力差。 閘盤污染可靠性指的是污染閘盤與閘瓦摩擦制動力矩不減值的能力；殘壓可靠性則是指液壓站殘壓不超過規(guī)定值的能力。由于當(dāng)前維護(hù)工作和結(jié)構(gòu)設(shè)計中對盤閘污染都給予高度重視，所以發(fā)生非人為污染的概率非常小。殘壓可靠性與液壓系統(tǒng)故障和電液閥調(diào)整、閥彈簧的抗疲勞能力有關(guān)。因此，維護(hù)可靠性的重點在于閘瓦間隙調(diào)整而影響的貼閘可靠性。 一般情況下，制動閘不同步的原因在于閘瓦間隙差別和油缸阻力差別。貼閘油壓的離散程度能夠反映制動閘的貼閘可靠性，貼閘油壓越集中，同步貼閘數(shù)目越大，貼閘可靠性也越高；反之，貼閘油壓愈分散，貼閘同步性愈差 ，貼閘可靠性也愈低。 若在合閘過程中，瞬時貼閘的閘瓦數(shù)為 i ，則貼閘可靠性為 b iR n? 衡量貼閘可靠性高低的指標(biāo)可用每個瞬間貼閘可靠度的平均值來表達(dá)，即： 1nbiib tRR n??? 示中 tn —貼閘序列樣數(shù)。 表 41 和表 42 是某礦主井和副井制動器貼閘可靠性統(tǒng)計，從中考核得主井制動器的 ? ，副井制動器的 ? ，這表明主井制動器的閘瓦貼閘同步性比副井要高。 主井制動器貼閘可靠性統(tǒng)計如表 31 所示 表 31 主井制動器貼閘可靠性統(tǒng)計 序列號 1 2 3 4 5 6 7 8 貼閘油壓， MPa 貼閘數(shù) 5 6 8 9 11 12 14 16 礦井液壓提升機(jī) 第 31 頁 共 35 頁 Rb 副井制動器貼閘可靠性統(tǒng)計如表 311 所示 表 32 副井制動器貼閘可靠性統(tǒng)計 序列號 1 2 3 4 5 6 7 8 貼閘油壓， MPa 貼閘數(shù) 1 2 3 4 5 6 7 8 Rb 第 32 頁 共 35 頁 第 4 章 結(jié)論 制動系統(tǒng)是提升機(jī)不可缺少的重要組成部分 ， 是提升機(jī)最關(guān)鍵也是最后一道安全保障裝置，制動力矩 的 不足是導(dǎo)致提升設(shè)備過卷、放大滑等事故的直接因素。制動裝置的可靠性直接關(guān)系到提升機(jī)的安 全運(yùn)行 。 我國許多煤礦礦井已經(jīng)轉(zhuǎn)向中、深部開采，多繩摩擦提升機(jī)適用于較深的礦井提升 ，它 具有體積小、質(zhì)量輕、安全可靠、提升能力強(qiáng)等優(yōu)點 。本文針對 JKMD 型 （ ? 米 ? 4多繩摩擦輪） 提升機(jī)的制動裝置，通過了解制動器的結(jié)構(gòu)和工作原理，對其零部件如：對制動器等進(jìn)行了設(shè)計和強(qiáng)度校核。 盤式制動器是近年來應(yīng)用較多的一種新型制動器 ， 它以其獨特的優(yōu)點及良好的安全性能被廣大用戶認(rèn)可 。 盤式制動器與其它類型制動器相比較，其優(yōu) 點是：因多副制動器同時使用，即使一副制動器失靈，也不是影響一部分制動力矩，故可靠性高，操作方便，制動力矩可調(diào)性好 、 慣性小 、 動作快 、 靈敏度高 、 重量輕 、 結(jié)構(gòu)緊湊 、 外形尺寸小 、 安裝維護(hù)方便 、 通用性大等 ；但其 缺點 也比較明顯 ：對于制動盤和制動器的制造精度要求較高 ， 對閘瓦的性能要求較高等。 盤式制動器所具有的優(yōu)點在相當(dāng)大的程度上可以滿足生產(chǎn)和安全的需要， 所以它在現(xiàn)代多種類型提升機(jī)中獲得廣泛的應(yīng)用 ，隨著盤式制動器發(fā)展的成熟，它的優(yōu)越性會越來越明顯，市場前景廣闊。 礦井液壓提升機(jī) 第 33 頁 共 35 頁 致 謝 本論文是在導(dǎo) 師王明軍的悉心指導(dǎo)下完成的。導(dǎo)師淵博的專業(yè)知識，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，精益求精的工作作風(fēng)，誨人不倦的高尚師德，寬以待人的崇高風(fēng)范，平易近人的人格魅力對我影響深遠(yuǎn)。在六周的畢業(yè)設(shè)計中學(xué)到很多東西，使我樹立了遠(yuǎn)大的學(xué)術(shù)目標(biāo)、掌握了基本的研究方法，還使我明白了許多待人接物與為人處世的道理。 本論文從選題到完成，每一步都會遇到一定的問題，但這些問題都是在導(dǎo)師的悉心指導(dǎo)下指導(dǎo)并完成的，傾注了導(dǎo)師大量的心血。在此，謹(jǐn)向?qū)煴硎境绺叩木匆夂椭孕牡母兄x！ 感謝 我的班主任朱誠益、曹琪、曹志文 老師，在我 四 年的學(xué)習(xí)生活里，從生活上、 學(xué)習(xí)上、工作上無微不至地關(guān)心我、指導(dǎo)我，讓我深切地感受到了這個大家庭的溫暖。 同時 還要感謝一直關(guān)心我、愛護(hù)我的 其他老師及！ 第 34 頁 共 35 頁 總 結(jié) 六周的畢業(yè)設(shè)計即將過去 ，大學(xué)四年 也即 將劃上一個句號。在進(jìn)入 無錫技師學(xué)院 求學(xué)的幾年里，我學(xué)到了很多東西，這不僅包括老師所教授的知識，還有許多做人的道理，不知多少次曾聽說過這樣的話， “不管你想要做什么，首先你得學(xué)會做人！ ”第一次聽說時并不以為然，但在以后的學(xué)習(xí)和生活中，我越來越真切地感體會到了這句話的深刻含義。因此，在本次設(shè)計過程中我 總是本著實事求是的原則進(jìn)行設(shè)計。 通過這次畢業(yè)設(shè)計，我了解了礦井提升機(jī)的工作原理，具體掌握了其制動系統(tǒng)中制動器的設(shè)計。為了使設(shè)計能順利進(jìn)行 ,我從開學(xué)就開始搜索、借閱了大量的圖書，從網(wǎng)上搜集了很多信息， 對 我本次的畢業(yè)設(shè)計起到了一定的啟發(fā)和幫助 作用 。 這次設(shè)計是對作為學(xué)生的我們能力一次綜合性檢驗，知識面涉及到所學(xué)知識的各個領(lǐng)域，在收集資料準(zhǔn)備畢業(yè)設(shè)計的過程中，還培養(yǎng)了我們信息檢索能力和同學(xué)間團(tuán)隊合作能力，以及和老師的交流溝通能力，是即將到來的工作、生活的綜合預(yù)演。 畢業(yè)設(shè)計已經(jīng)接近尾聲，學(xué)生時代的學(xué)習(xí)和生活也即 將結(jié)束，有了這次畢業(yè)設(shè)計的經(jīng)歷，我對將來的工作、生活滿懷期待而且更有信心，我相信付出總有回報。我一直努力著，也在期待著 ! 礦井液壓提升機(jī) 第 35 頁 共 35 頁 參考文獻(xiàn) [1] 葛世榮．礦井提升機(jī)可靠性技術(shù)．徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社， 1994 [2] 許福玲，陳曉明．液壓與氣壓傳動．北京：機(jī)械工業(yè)出版社， [3] 方慎權(quán)．煤礦機(jī)械．徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社， [4] 成遠(yuǎn)葛．煤礦提升設(shè)備的改造．煤礦工業(yè)出版社， [5] 肖興明．摩擦提升重大故障 分析及預(yù)防．北京：中國礦業(yè)大學(xué)出版社 ,1994 [6] 張復(fù)德．礦井提升設(shè)備．北京：北京煤炭工業(yè)出版社， 1980 [7] 夏榮海，郝玉?。V井提升機(jī)械設(shè)備．徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社， 1997 [8] 馬天平，張子哲，倪華英，李利芳．液壓盤式制動器的性能特點及應(yīng)用．太原重型機(jī)械集團(tuán)．冶金設(shè)備． 2021年 12月第 6期 [9] 孫素娟．提升機(jī)盤形閘現(xiàn)狀及碟形彈簧試驗分析 .唐山洞北能源職業(yè)技術(shù)學(xué)院．煤炭技術(shù)． 2021年 6月，第 25卷第 6期 [15] 任保才，杜習(xí)波，鄭蘭蕊，王振峰．落地式多繩摩擦提升機(jī)液 壓制動系統(tǒng)可靠性分析．焦作，河南理工大學(xué)；