礦井提升機徑向液壓彈簧閘技術改造

發布時間：

2024-02-26

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礦井提升機是礦山企業安全生產的關鍵提升設備之一，制動系統是保障提升機實現安全制動的核心組件，其安全可靠性直接影響礦山企業的安全生產和經濟效益。

我國在用的礦井提升機制動系統，需要改造的有兩種：一種是國產 XKT 系列的老式盤型閘，另一種是國產或進口的閘輪結構制動器。經過幾十年的運行，閘輪結構的制動系統不僅逐漸暴露出結構復雜、傳動環節多、配件缺乏、維修困難、司機勞動強度大等問題，還存在“單線制動”，即2 套閘瓦共用1 套傳動系統。因后者的相關技術指標很難滿足《煤礦安全規程》的有關要求，必須對其進行改造。筆者簡要介紹采用徑向液壓彈簧閘技改的方法，供同行參考。

1 改造方案遵循的原則

提升機制動系統的技術改造必須遵循以下原則：

（1）必須全面滿足《煤礦安全規程》的有關規定，不僅要保證原制動系統的固有可靠性，還要在改造后最大限度地提高使用可靠性，提高其綜合可靠性。

（2）盡可能保留原系統的結構型式，力求結構簡單，提高集成化水平。

（3）現場安裝、調試時間短，最大限度地減少制動系統改造后的維護及調試量。

（4）盡可能地降低改造成本和運行維護成本，以提高企業的經濟效益。

2 改造方案

2.1 技術路線的確定

目前，對在用舊角移式提升機制動系統的改造，有兩條技術路線：一條是采用國產 XKT 系列提升機的盤型閘，另一條是采用國產化試制成功并推廣的液壓彈簧閘。

舊式彈簧閘由于其結構的原因，若將其改為盤型閘，工作量偏大，工期偏長，成本偏高。而采用徑向液壓彈簧閘的技改已有幾十年，技術相對成熟，在本方案中選定液壓彈簧閘。

2.2 具體方案

（1）受力平衡保留舊制動系統受力平衡的優點。方法是：使提升機制動梁、基座和原閘系之間的距離滿足一定的關系。

（2）閘基座保留原閘基座及地腳螺栓，不僅可以保證受力平衡，還可以減少安裝工作量，縮短工期。

（3）綜合閘早期國產的 JKA 型提升機，舊角移式閘瓦存在磨損不均問題，其制動系統的改造采用綜合閘（見圖 1），以減少閘瓦磨損，延長閘瓦使用壽命。

圖1 JKA 系列提升機制動系統示意

（4）提高使用可靠性改造后的閘系結構中，液壓元件應盡量遠離閘面，以減少或消除液壓油污染閘面的概率。方法是：保留二級杠桿傳動，使徑向液壓彈簧閘更便于參與工作制動，提高制動器的使用可靠性。

（5）驅動器結構集成化改造時采用碟形彈簧串聯結構（見圖 2）。碟簧串和千斤頂置于一個套筒內，液壓彈簧驅動器成為一個整體結構（相當于盤式閘的閘頭）。該結構更加簡單，便于安裝、調試與維護，易于實現標準化、集成化、系列化。

圖2 液壓彈簧驅動器結構示意

1.螺紋內套筒 2.外套筒 3.驅動器拉桿 4.碟形彈簧 5.千斤頂 6.管接頭

（6）動態監控在驅動器套筒兩側開有窗口，便于司機或工作人員隨時監控和調整，提高制動系統的使用可靠性。

（7）底拉桿利用圖解法分別求解原角移式閘系和改造后的徑向液壓彈簧閘系的受力情況，分析后發現徑向液壓彈簧閘支座反力的水平分力大于原角移式閘。為克服這一現象，改造時在兩側閘梁底座銷軸之間增加了可調的水平底拉桿（見圖 3），以減小水平分力。

圖3 徑向液壓彈簧閘底拉桿示意

3 應用效果

從20 世紀80 年代到現在，共有350 多臺提升機制動系統的改造采用徑向液壓彈簧閘，其中有250 多臺舊角移式提升機。經過幾十年的研究實踐和監測，改造后的應用效果良好。當時，該項技術被煤炭工業部列入全國重點推廣的“100 推”，并編入了高等學校教材。采用經向液壓彈簧閘進行技改的主要優勢有：

（1）固有可靠性高符合《煤礦安全規程》規定；

（2）使用可靠性高這是徑向杠桿式液壓彈簧閘的本質優點。

（3）安裝調試工期短保留了原制動系統的滾筒與制動輪結構、閘系基礎，連同電控系統的 PLC 同步改造，如果前期準備充分，工期一般不超過4 d，最短的可在2 d 內完成。

（4）改造成本低液壓彈簧驅動器懸掛連接，上掛之前基本預調到位，上機后微調即可，改造工作量小，工時及材料消耗少，其成本約為盤式閘的一半。

（5）維護成本低由于徑向杠桿式液壓彈簧閘閘面被污染的概率少，碟簧和千斤頂動態監控及調整及時，閘瓦壽命長，因而其維護成本相對較低。

（6）方案簡單對于滾筒直徑大于4 m 的舊式提升機，推薦采用氣壓-重錘平移式制動器。該改造方案不僅保留了滾筒制動輪構件、基礎、前后制動梁，還保留了三角杠桿和頂部拉桿，方案更為簡單。以 HKMZ 型提升機為例，改造前后分別如圖4、5 所示。對比兩圖可知，改造量更少，因而成本更低，且造型美觀，達到了預期的效果。