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采煤机液压制动器存在问题分析


    采煤机正常工作时,制动器处于常开状态,制动器不制动,只是在出现事故或电动机停机时才起安全制动,所以对其可靠性要求很高。在使用过程中发现问题主要表现为:1)制动稳定性差,制动器开始的制动性能可靠,但在使用一段时间后,发现其制动性能下降,有时出现制动失效的严重现象。2)摩擦片使用寿命短,现场调研发现,采煤机液压制动器的摩擦片更换比较频繁,影响了采煤机的正常运行。3)机械释放方式可靠性差,在无油压释放制动器或更换摩擦片时,靠两个M8螺钉来机械释放弹簧的制动压力,很容易发生滑丝现象,造成机械释放失效。另外,工人很难及时准确地知道摩擦片的磨损程度,不能按时更换磨损严重的摩擦片。现分析出现上述问题的原因如下。
    (1)通过现场调研和分析发现制动性能下降的主要原因有两个方面:1)缸体漏油,制动器缸体与活塞之间采用O型圈密封,由于O型圈是靠橡胶环的弹性变形形成的正压力实现密封,其磨损补偿量小,且在动密封中易产生滚动和扭曲,影响了密封的效果并使少量压力油泄漏,泄漏压力油进入摩擦腔内,沾在摩擦片上,使摩擦制动力的制动力矩减小,制动性能下降,有时出现制动失效的严重现象。2)摩擦片磨损过大,从这种液压制动器结构原理来看,制动器的制动力矩大小是由摩擦片性能和和弹簧的性能决定的,摩擦片磨损过大势必造成活塞行程偏大,弹簧的压缩力减小而使制动力矩减小。
    (2)造成摩擦片寿命短的主要原因是所选的摩擦片的材料的性能方面的问题引起的,采煤机液压制动器的材料是普通的石棉树脂。采煤机制动器是靠石棉摩擦片和对偶钢盘摩擦产生制动力矩的。摩擦表面在制动过程中 ,由于物理和化学变化,会在接触界面产生一种不同于两摩擦元件基体材质的界面膜,这种界面膜是多种组分和结构组成的复杂膜。当摩擦面温升超过一定值时,摩擦面局部区域形成一层“气垫膜”。在切向摩擦力的作用下,由于表层的塑性变形,微凸体凹处气体被包覆,在反复制动下成为表层承受循环应力的薄弱环节,从而加速表面膜的破裂和磨粒的剥离。钢的摩擦表面在高温下形成的氧化膜的强度低、硬而脆,在摩擦力的作用下,易开裂或破裂,而从金属表面剥离变成磨粒。实际上,摩擦材料表面温度随时间的增加而降低,这是由于摩擦产生的热量逐渐地由导热系数比摩擦材料高得多的摩擦盘以热传导方式所吸收,由于石棉的导热性能很差,因此摩擦表面的温度急剧升高。在紧急制动过程中,如果制动强度比较大,不但石棉会产生裂纹,而且对偶钢盘内外温度梯度也比较大,摩擦表面应力超过对偶钢盘材料的强度值时,对偶钢盘外表面遭到破坏而产生裂纹,即发生龟裂,这些都影响制动片寿命。即使在一般强度的制动中,石棉也会发生很大的热衰,严重影响摩擦片的制动性能和使用寿命。
    (3)机械释放方式可靠性差主要原因是设计得不太合理,液压制动器的机械释放是由两个M8的螺钉旋进在活塞上面的螺孔上,靠螺钉端头与后盖之间作用力来克服弹簧力,将活塞提起使制动器松闸,在现场实际操作中,由于螺钉旋进程度无法定量只能靠经验掌握,经常造成旋紧用力过头,将活塞上面螺孔的丝扣拧坏使制动器活塞报废。


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