【正文】 如制動(dòng)力矩不足或制動(dòng)減速超限 )，因而完不成規(guī)定的制動(dòng)任務(wù)或完成的不好。盤(pán)式制動(dòng)器有許多故障，但并不 是所有故障都會(huì)造成嚴(yán)重后果，僅是其中一些故障會(huì)影響制動(dòng)器功能或造成事故損失。因此，在分析制動(dòng)器故障的同時(shí)，還需要對(duì)故障的影響或后果進(jìn)行評(píng)價(jià)，這稱為故障模式和影響分析 (FMEW)。 制動(dòng)系統(tǒng)中包括功能件、組件和零件。所謂功能件是指由幾個(gè)到幾百個(gè)零件組成的，具有獨(dú)立功能的子系統(tǒng)，例如液壓站、盤(pán)閘、控制臺(tái)；組件是由兩個(gè)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(wú)法繼續(xù)分解的具有設(shè)計(jì)規(guī)定的單個(gè)部件。一般情況下，零件故障都可能導(dǎo)致制動(dòng)器的故障。 制動(dòng)系統(tǒng)的故障模式通常可從四個(gè)方 面考慮；運(yùn)行過(guò)程中的故障，規(guī)定時(shí)間內(nèi)無(wú)法啟動(dòng)，預(yù)定時(shí)間內(nèi)無(wú)法停車，制動(dòng)能力降級(jí)或受阻。制動(dòng)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(dòng)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(guò)高； (8)最大油壓過(guò)低； (9)油壓不穩(wěn)； (10)閘盤(pán)污染； (11)控制閘不靈； (12)電器故障； (13)制動(dòng)力矩不足； (14)閘瓦不合閘； (15)閘瓦摩擦系數(shù)過(guò)低； (16)油溫超限。 顯然上述故障中的 “閘瓦不合閘 ”和 “制動(dòng)力矩不足 ”等故障將直接引發(fā)制動(dòng)器致命性故障，應(yīng)倍加注意。近年在實(shí)際使用中，已多次發(fā)生盤(pán)式制動(dòng)器剎不住車引發(fā)的 “放大滑 ”事礦井液壓提升機(jī) 第 27 頁(yè) 共 35 頁(yè) 故，造成很大的經(jīng)濟(jì)損失。為保障盤(pán)式制動(dòng)器的工作可靠性， 現(xiàn)在已經(jīng)研制出盤(pán)式制動(dòng)器自適應(yīng)控制補(bǔ)償增壓裝置，能夠在制動(dòng)器制動(dòng)力矩意外降低而剎不住車時(shí)，補(bǔ)償制動(dòng)力矩，增大制動(dòng)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(duì)于像制動(dòng)裝置這樣復(fù)雜系統(tǒng)，為了說(shuō)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(pán)式制動(dòng)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(dòng)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(pán)抗污染可靠性； rR — 液壓站整定可靠性； R? — 閘同步可靠性 制動(dòng)器的優(yōu)化設(shè)計(jì)及工作可 靠性評(píng)定 從圖 41 可見(jiàn)，制動(dòng)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(dòng)力部分是冷儲(chǔ)備關(guān)系，而多副盤(pán)閘的制動(dòng)力矩則是表決狀態(tài)關(guān)系 (或簡(jiǎn)化為并聯(lián)關(guān)系 )，這些復(fù)雜的功能關(guān)系使制動(dòng)裝置的可靠性評(píng)定比較復(fù)雜。在實(shí)際工作中，制動(dòng)裝置可靠性評(píng)定分為現(xiàn)場(chǎng)可靠性評(píng)定和理論可靠性評(píng)定?，F(xiàn)場(chǎng)可靠性評(píng)定是通過(guò)收集現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行提升機(jī)的壽命數(shù)據(jù)，對(duì)制動(dòng)器的 MTBF、 ? 和壽命分布做分析計(jì)算。顯然，現(xiàn)場(chǎng)可靠性評(píng)定是具有全面性，方法簡(jiǎn)單；而理論可靠評(píng)定則過(guò)于抽象，但卻有指導(dǎo)意義。 第 28 頁(yè) 共 35 頁(yè) 設(shè)計(jì)變量 圖 32 與制動(dòng)鉗、制動(dòng)盤(pán)和摩擦片相關(guān)的設(shè)計(jì)變量 液壓盤(pán)式制動(dòng)器的優(yōu)化設(shè)計(jì)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(dòng)泵、制動(dòng)鉗、摩擦片和制動(dòng)盤(pán)等， ① 制動(dòng)鉗結(jié)構(gòu)參數(shù) qL 、 qD ，見(jiàn)圖 42； ② 制動(dòng)盤(pán)結(jié)構(gòu)參數(shù) zpoD 、 zph ，見(jiàn)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(dòng)器開(kāi)發(fā)中所處的位置及進(jìn)行方案優(yōu)化的主要流程見(jiàn)圖 43(圖中虛框?yàn)榉桨竷?yōu)化階段 )，優(yōu)化計(jì)算平臺(tái)采用浙江大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)研究所開(kāi)發(fā)的廣義優(yōu)化系統(tǒng)平臺(tái)，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(duì)變量進(jìn)行二進(jìn)制編碼，只有交叉和遺傳算子，沒(méi)有 變異算子，具有算法簡(jiǎn)單、收斂性好和全局搜索能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。 DE算法 [4]的基本過(guò)程如下： (1) 初始種群 種群規(guī)模 N，最優(yōu)個(gè)體記為 B。 優(yōu)化計(jì)算流程及在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的位置如圖 43所示： 礦井液壓提升機(jī) 第 29 頁(yè) 共 35 頁(yè) 圖 33 優(yōu)化計(jì)算流程圖 (2)種群進(jìn)化 對(duì)每個(gè)個(gè)體 iX ： ① 隨機(jī)從種群中選 4個(gè)個(gè)體 a、 b、 c、 d，計(jì)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(gè)體 T ， abcdT B FD?? ，這里 F為變異倍數(shù)，主要用來(lái)控制進(jìn)化速度； ③種群更新，計(jì)算新個(gè)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(guò) N次進(jìn)化后結(jié)束，取最優(yōu)個(gè)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(jì)算差異量的個(gè)體數(shù)、種群更新策略和收斂條件對(duì)優(yōu)化效果也有較大的影響。 制動(dòng)器的維護(hù)可靠性評(píng)定 我們從實(shí)踐中可以體會(huì)到，維護(hù)良好的制動(dòng)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(dòng)器則往往潛伏事故隱患。從制動(dòng)器的故障模式分析不難看出，保證制動(dòng)器的固有可靠性的主要維護(hù)工作包括： (1) 制動(dòng)閘瓦與閘盤(pán)間隙的調(diào)整； 第 30 頁(yè) 共 35 頁(yè) (2) 閘盤(pán)污染控制； (3) 液壓站油壓整定及殘壓限制。 在以上三項(xiàng)維護(hù)工作中，若有一項(xiàng)維護(hù)工作未做好，都會(huì)影響制動(dòng)器的 可靠性發(fā)揮，因此，維護(hù)可靠性是這三項(xiàng)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(pán)污染可靠性； hR —液壓站殘壓可靠性。 貼閘可靠性是指制動(dòng)器所有制動(dòng)閘同步貼閘的能力；若貼閘同步能力差，則制動(dòng)力矩達(dá)不到設(shè)計(jì)值，固有可靠性保障能力差。 閘盤(pán)污染可靠性指的是污染閘盤(pán)與閘瓦摩擦制動(dòng)力矩不減值的能力；殘壓可靠性則是指液壓站殘壓不超過(guò)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(jì)中對(duì)盤(pán)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(diǎn)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(dòng)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(dòng)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(guò)程中，瞬時(shí)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(gè)瞬間貼閘可靠度的平均值來(lái)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(dòng)器貼閘可靠性統(tǒng)計(jì)，從中考核得主井制動(dòng)器的 ? ，副井制動(dòng)器的 ? ，這表明主井制動(dòng)器的閘瓦貼閘同步性比副井要高。 主井制動(dòng)器貼閘可靠性統(tǒng)計(jì)如表 31 所示 表 31 主井制動(dòng)器貼閘可靠性統(tǒng)計(jì) 序列號(hào) 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(yè) 共 35 頁(yè) Rb 副井制動(dòng)器貼閘可靠性統(tǒng)計(jì)如表 311 所示 表 32 副井制動(dòng)器貼閘可靠性統(tǒng)計(jì) 序列號(hào) 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(yè) 共 35 頁(yè) 第 4 章 結(jié)論 制動(dòng)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(dòng)力矩 的 不足是導(dǎo)致提升設(shè)備過(guò)卷、放大滑等事故的直接因素。制動(dòng)裝置的可靠性直接關(guān)系到提升機(jī)的安 全運(yùn)行 。 我國(guó)許多煤礦礦井已經(jīng)轉(zhuǎn)向中、深部開(kāi)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(diǎn) 。本文針對(duì) JKMD 型 （ ? 米 ? 4多繩摩擦輪） 提升機(jī)的制動(dòng)裝置，通過(guò)了解制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)和工作原理，對(duì)其零部件如：對(duì)制動(dòng)器等進(jìn)行了設(shè)計(jì)和強(qiáng)度校核。 盤(pán)式制動(dòng)器是近年來(lái)應(yīng)用較多的一種新型制動(dòng)器 ， 它以其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)及良好的安全性能被廣大用戶認(rèn)可 。 盤(pán)式制動(dòng)器與其它類型制動(dòng)器相比較，其優(yōu) 點(diǎn)是：因多副制動(dòng)器同時(shí)使用，即使一副制動(dòng)器失靈，也不是影響一部分制動(dòng)力矩，故可靠性高，操作方便，制動(dòng)力矩可調(diào)性好 、 慣性小 、 動(dòng)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(diǎn) 也比較明顯 ：對(duì)于制動(dòng)盤(pán)和制動(dòng)器的制造精度要求較高 ， 對(duì)閘瓦的性能要求較高等。 盤(pán)式制動(dòng)器所具有的優(yōu)點(diǎn)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(pán)式制動(dòng)器發(fā)展的成熟，它的優(yōu)越性會(huì)越來(lái)越明顯，市場(chǎng)前景廣闊。 礦井液壓提升機(jī) 第 33 頁(yè) 共 35 頁(yè) 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(shí)，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(duì)我影響深遠(yuǎn)。在六周的畢業(yè)設(shè)計(jì)中學(xué)到很多東西，使我樹(shù)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(huì)遇到一定的問(wèn)題，但這些問(wèn)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(chéng)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(wú)微不至地關(guān)心我、指導(dǎo)我，讓我深切地感受到了這個(gè)大家庭的溫暖。 同時(shí) 還要感謝一直關(guān)心我、愛(ài)護(hù)我的 其他老師及！ 第 34 頁(yè) 共 35 頁(yè) 總 結(jié) 六周的畢業(yè)設(shè)計(jì)即將過(guò)去 ，大學(xué)四年 也即 將劃上一個(gè)句號(hào)。在進(jìn)入 無(wú)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(shí)，還有許多做人的道理，不知多少次曾聽(tīng)說(shuō)過(guò)這樣的話， “不管你想要做什么，首先你得學(xué)會(huì)做人！ ”第一次聽(tīng)說(shuō)時(shí)并不以為然，但在以后的學(xué)習(xí)和生活中，我越來(lái)越真切地感體會(huì)到了這句話的深刻含義。因此，在本次設(shè)計(jì)過(guò)程中我 總是本著實(shí)事求是的原則進(jìn)行設(shè)計(jì)。 通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我了解了礦井提升機(jī)的工作原理，具體掌握了其制動(dòng)系統(tǒng)中制動(dòng)器的設(shè)計(jì)。為了使設(shè)計(jì)能順利進(jìn)行 ,我從開(kāi)學(xué)就開(kāi)始搜索、借閱了大量的圖書(shū)，從網(wǎng)上搜集了很多信息， 對(duì) 我本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)起到了一定的啟發(fā)和幫助 作用 。 這次設(shè)計(jì)是對(duì)作為學(xué)生的我們能力一次綜合性檢驗(yàn)，知識(shí)面涉及到所學(xué)知識(shí)的各個(gè)領(lǐng)域，在收集資料準(zhǔn)備畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，還培養(yǎng)了我們信息檢索能力和同學(xué)間團(tuán)隊(duì)合作能力，以及和老師的交流溝通能力，是即將到來(lái)的工作、生活的綜合預(yù)演。 畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)接近尾聲，學(xué)生時(shí)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(jì)的經(jīng)歷，我對(duì)將來(lái)的工作、生活滿懷期待而且更有信心，我相信付出總有回報(bào)。我一直努力著，也在期待著 ! 礦井液壓提升機(jī) 第 35 頁(yè) 共 35 頁(yè) 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(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社， 1994 [2] 許福玲，陳曉明．液壓與氣壓傳動(dòng)．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(guó)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(guó)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(guó)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(pán)式制動(dòng)器的性能特點(diǎn)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(pán)形閘現(xiàn)狀及碟形彈簧試驗(yàn)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(dòng)系統(tǒng)可靠性分析．焦作，河南理工大學(xué)；