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走進(jìn)中實(shí)中實(shí)洛陽(yáng)機(jī)械工程科技有限公司（原中實(shí)洛陽(yáng)工程塑料有限公司）于2017年11月01日更名成立，注冊(cè)資金5000萬(wàn)元。專門從事摩擦襯墊的研制、開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)，以及礦山設(shè)備、配件的生產(chǎn)。
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技術(shù)實(shí)力是中國(guó)礦業(yè)大學(xué)礦山機(jī)械摩擦材料科研基地、教學(xué)實(shí)習(xí)基地，是河南科技大學(xué)產(chǎn)學(xué)研基地，是中國(guó)重型機(jī)械工業(yè)協(xié)會(huì)會(huì)員單位，是摩擦襯墊、塑料襯板等五項(xiàng)產(chǎn)品行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制定者。
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為何油缸前置式制動(dòng)器慘遭淘汰？與后置式全面對(duì)比揭曉真相
發(fā)布時(shí)間：
2025-01-23
來(lái)源：
礦井提升機(jī)作為礦山開(kāi)采中至關(guān)重要的設(shè)備，承擔(dān)著人員、礦石等的垂直運(yùn)輸任務(wù)。其制動(dòng)系統(tǒng)的可靠性直接關(guān)系到整個(gè)礦井生產(chǎn)的安全與效率。在制動(dòng)系統(tǒng)中，制動(dòng)器是核心部件，油缸前置式制動(dòng)器與油缸后置式制動(dòng)器是兩種常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)形式，但油缸前置式盤型制動(dòng)器已被列入淘汰目錄。深入分析這兩種制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)，對(duì)于提升機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)優(yōu)化以及維護(hù)管理都具有重要意義。
一、引言
礦井提升機(jī)作為礦山開(kāi)采中至關(guān)重要的設(shè)備，承擔(dān)著人員、礦石等的垂直運(yùn)輸任務(wù)。其制動(dòng)系統(tǒng)的可靠性直接關(guān)系到整個(gè)礦井生產(chǎn)的安全與效率。在制動(dòng)系統(tǒng)中，制動(dòng)器是核心部件，油缸前置式制動(dòng)器與油缸后置式制動(dòng)器是兩種常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)形式，但油缸前置式盤型制動(dòng)器已被列入淘汰目錄。深入分析這兩種制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)，對(duì)于提升機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)優(yōu)化以及維護(hù)管理都具有重要意義。
二、油缸前置式制動(dòng)器結(jié)構(gòu)剖析
（一）制動(dòng)油缸的位置與作用
1.位置特點(diǎn)
制動(dòng)油缸處于制動(dòng)器靠近提升機(jī)卷筒或摩擦輪的一端，這種布局使得油缸與制動(dòng)執(zhí)行部件的連接更為直接。油缸的活塞桿通常直接與制動(dòng)臂或制動(dòng)塊連接機(jī)構(gòu)相連，從而能夠快速、有效地傳遞制動(dòng)力。
2.工作原理
當(dāng)提升機(jī)需要制動(dòng)時(shí)，液壓系統(tǒng)向油缸內(nèi)注入高壓油，推動(dòng)活塞向外運(yùn)動(dòng)，活塞通過(guò)活塞桿帶動(dòng)制動(dòng)臂或制動(dòng)塊連接機(jī)構(gòu)動(dòng)作，使制動(dòng)塊壓緊制動(dòng)盤，產(chǎn)生摩擦力實(shí)現(xiàn)制動(dòng)。而在松閘狀態(tài)下，油缸內(nèi)的油壓降低，活塞在復(fù)位彈簧或其他復(fù)位裝置的作用下縮回，制動(dòng)塊與制動(dòng)盤分離。
（二）制動(dòng)臂結(jié)構(gòu)及力學(xué)分析
1.結(jié)構(gòu)形式
油缸前置式制動(dòng)器的制動(dòng)臂一般較短且結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單。常見(jiàn)的制動(dòng)臂采用鑄造或鍛造工藝制成，具有較高的強(qiáng)度和剛度。制動(dòng)臂的一端與油缸活塞桿相連，另一端安裝制動(dòng)塊，中間通過(guò)銷軸與制動(dòng)器的固定支架連接，形成一個(gè)可繞銷軸轉(zhuǎn)動(dòng)的杠桿結(jié)構(gòu)。
2.力學(xué)分析
根據(jù)杠桿原理，油缸活塞桿施加的力通過(guò)制動(dòng)臂放大后作用在制動(dòng)塊上。由于制動(dòng)臂較短，力臂較小，為了產(chǎn)生足夠的制動(dòng)力，油缸需要提供較大的推力。但較短的制動(dòng)臂也使得制動(dòng)響應(yīng)速度較快，因?yàn)榱Φ膫鬟f路徑短，能量損失小。在制動(dòng)過(guò)程中，制動(dòng)臂承受著油缸推力和制動(dòng)塊反作用力所產(chǎn)生的彎矩和剪力，因此對(duì)制動(dòng)臂的材料強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求較高。
（三）制動(dòng)彈簧的布置與功能
1.布置方式
制動(dòng)彈簧通常環(huán)繞在油缸周圍，多個(gè)彈簧均勻分布。這種布置方式使得彈簧對(duì)油缸的作用力較為均勻，能夠保證制動(dòng)塊在制動(dòng)時(shí)均勻地壓緊制動(dòng)盤或制動(dòng)輪。彈簧的一端與油缸的缸體固定，另一端與制動(dòng)臂或制動(dòng)塊連接機(jī)構(gòu)接觸，在松閘狀態(tài)下，彈簧處于壓縮狀態(tài)，儲(chǔ)存一定的彈性勢(shì)能。
2.功能作用
制動(dòng)彈簧的主要功能是在液壓系統(tǒng)失效或停電等緊急情況下提供可靠的制動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)安全制動(dòng)。當(dāng)液壓系統(tǒng)壓力降低或消失時(shí)，彈簧釋放彈性勢(shì)能，推動(dòng)制動(dòng)臂使制動(dòng)塊壓緊制動(dòng)盤或制動(dòng)輪，確保提升機(jī)停止運(yùn)行。此外，制動(dòng)彈簧還起到緩沖和減振的作用，在制動(dòng)過(guò)程中緩解制動(dòng)塊與制動(dòng)盤或制動(dòng)輪之間的沖擊力，延長(zhǎng)制動(dòng)部件的使用壽命。
（四）整體結(jié)構(gòu)緊湊性與空間需求
1.緊湊性特點(diǎn)
由于油缸、制動(dòng)臂和制動(dòng)彈簧等主要部件集中在制動(dòng)器的一端，油缸前置式制動(dòng)器的整體結(jié)構(gòu)較為緊湊。這種緊湊的結(jié)構(gòu)使得制動(dòng)器在提升機(jī)上的安裝空間需求較小，便于在空間有限的礦井提升機(jī)房?jī)?nèi)進(jìn)行布置。同時(shí)，緊湊的結(jié)構(gòu)也有利于減少提升機(jī)的整體重量和占地面積，降低設(shè)備成本和基建投資。
2.空間布置優(yōu)勢(shì)
在一些對(duì)提升機(jī)整體尺寸要求較為嚴(yán)格的場(chǎng)合，如小型礦井或舊有提升系統(tǒng)的改造，油缸前置式制動(dòng)器的緊湊結(jié)構(gòu)能夠更好地適應(yīng)現(xiàn)有空間條件。它可以更靈活地與其他設(shè)備進(jìn)行組合安裝，提高設(shè)備的集成度和空間利用率。
三、油缸后置式制動(dòng)器結(jié)構(gòu)剖析
（一）制動(dòng)油缸的位置與作用
1.位置特點(diǎn)
制動(dòng)油缸位于制動(dòng)器遠(yuǎn)離提升機(jī)卷筒或摩擦輪的一端，與油缸前置式制動(dòng)器的位置形成鮮明對(duì)比。這種布置方式使得油缸與制動(dòng)執(zhí)行部件之間需要通過(guò)較長(zhǎng)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行連接，如拉桿、連桿等。
2.工作原理
在制動(dòng)過(guò)程中，液壓系統(tǒng)向油缸內(nèi)輸入高壓油，推動(dòng)活塞運(yùn)動(dòng)，活塞通過(guò)活塞桿帶動(dòng)拉桿或連桿等傳動(dòng)機(jī)構(gòu)動(dòng)作，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)再將力傳遞給制動(dòng)臂，使制動(dòng)塊壓緊制動(dòng)盤實(shí)現(xiàn)制動(dòng)。松閘時(shí)，油缸內(nèi)油壓降低，活塞在復(fù)位裝置作用下回縮，制動(dòng)塊與制動(dòng)盤分離。
（二）制動(dòng)臂結(jié)構(gòu)及力學(xué)分析
1.結(jié)構(gòu)形式
油缸后置式制動(dòng)器的制動(dòng)臂通常較長(zhǎng)且結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。制動(dòng)臂一般采用高強(qiáng)度鋼材焊接而成，具有較大的抗彎和抗扭能力。制動(dòng)臂的一端通過(guò)銷軸與制動(dòng)器的固定支架連接，中間與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)相連，另一端安裝制動(dòng)塊。由于制動(dòng)臂較長(zhǎng)，為了保證其在受力時(shí)的穩(wěn)定性，通常會(huì)在制動(dòng)臂上設(shè)置加強(qiáng)筋或支撐結(jié)構(gòu)。
2.力學(xué)分析
較長(zhǎng)的制動(dòng)臂使得力臂增大，根據(jù)杠桿原理，在油缸推力相同的情況下，能夠產(chǎn)生更大的制動(dòng)力矩。這對(duì)于一些需要較大制動(dòng)力的大型礦井提升機(jī)來(lái)說(shuō)具有明顯優(yōu)勢(shì)。然而，較長(zhǎng)的制動(dòng)臂也會(huì)導(dǎo)致制動(dòng)響應(yīng)速度相對(duì)較慢，因?yàn)榱Φ膫鬟f需要經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)的路徑，存在一定的能量損失和延遲。此外，制動(dòng)臂在工作過(guò)程中不僅承受彎矩和剪力，還會(huì)受到較大的軸向拉力，因此對(duì)制動(dòng)臂的材料性能和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求更為苛刻。
（三）制動(dòng)彈簧的布置與功能
1.布置方式
制動(dòng)彈簧一般布置在制動(dòng)臂靠近制動(dòng)塊的一端，通常采用單個(gè)或多個(gè)大彈簧的形式。彈簧的一端與制動(dòng)臂固定，另一端與制動(dòng)塊連接機(jī)構(gòu)或制動(dòng)塊本身接觸。在松閘狀態(tài)下，彈簧處于拉伸狀態(tài)，儲(chǔ)存彈性勢(shì)能。
2.功能作用
與油缸前置式制動(dòng)器類似，制動(dòng)彈簧在油缸后置式制動(dòng)器中同樣起到安全制動(dòng)和緩沖減振的作用。在液壓系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，彈簧釋放彈性勢(shì)能，使制動(dòng)塊壓緊制動(dòng)盤或制動(dòng)輪，實(shí)現(xiàn)可靠制動(dòng)。同時(shí)，彈簧的緩沖作用可以減輕制動(dòng)過(guò)程中的沖擊和振動(dòng)，保護(hù)制動(dòng)部件和提升機(jī)設(shè)備。
（四）整體結(jié)構(gòu)緊湊性與空間需求
1.緊湊性特點(diǎn)
相比于油缸前置式制動(dòng)器，油缸后置式制動(dòng)器的整體結(jié)構(gòu)較為松散。由于油缸后置以及較長(zhǎng)的制動(dòng)臂，使得制動(dòng)器在軸向方向上的尺寸較大。這種結(jié)構(gòu)特點(diǎn)在一定程度上增加了提升機(jī)的整體尺寸和重量，對(duì)提升機(jī)房的空間要求較高。
2.空間布置劣勢(shì)
在空間有限的礦井提升機(jī)房?jī)?nèi)，油缸后置式制動(dòng)器的安裝和布置可能會(huì)受到一定限制。需要更大的空間來(lái)容納制動(dòng)器的各個(gè)部件，并且在設(shè)備布局時(shí)需要考慮與其他設(shè)備之間的空間關(guān)系，以確保設(shè)備的正常運(yùn)行和維護(hù)。
四、兩種制動(dòng)器結(jié)構(gòu)對(duì)比總結(jié)
（一）制動(dòng)性能對(duì)比
1.制動(dòng)力矩
油缸后置式制動(dòng)器由于制動(dòng)臂較長(zhǎng)，力臂較大，在相同油缸推力的情況下能夠產(chǎn)生更大的制動(dòng)力矩，適用于對(duì)制動(dòng)力要求較高的大型礦井提升機(jī)。而油缸前置式制動(dòng)器制動(dòng)力矩相對(duì)較小，但通過(guò)合理設(shè)計(jì)油缸推力和制動(dòng)臂結(jié)構(gòu)，也能滿足一般礦井提升機(jī)的制動(dòng)需求。
2.制動(dòng)響應(yīng)速度
油缸前置式制動(dòng)器制動(dòng)臂較短，力的傳遞路徑短，制動(dòng)響應(yīng)速度較快，能夠在較短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)制動(dòng)動(dòng)作。油缸后置式制動(dòng)器由于制動(dòng)臂較長(zhǎng)且力的傳遞經(jīng)過(guò)多個(gè)環(huán)節(jié)，制動(dòng)響應(yīng)速度相對(duì)較慢。在一些對(duì)制動(dòng)及時(shí)性要求較高的場(chǎng)合，如提升機(jī)運(yùn)行過(guò)程中突然出現(xiàn)緊急情況，油缸前置式制動(dòng)器可能更具優(yōu)勢(shì)。
（二）可靠性與維護(hù)性對(duì)比
1.可靠性
兩種制動(dòng)器在正常工作條件下都具有較高的可靠性。但油缸前置式制動(dòng)器由于結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，部件數(shù)量較少，出現(xiàn)故障的概率相對(duì)較低。油缸后置式制動(dòng)器結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和制動(dòng)臂等部件較多，增加了故障點(diǎn)。不過(guò)，通過(guò)合理的設(shè)計(jì)、制造和維護(hù)，油缸后置式制動(dòng)器也能保證較高的可靠性。
2.維護(hù)性
油缸前置式制動(dòng)器的制動(dòng)油缸位于前端，便于檢查、維修和更換。制動(dòng)彈簧環(huán)繞在油缸周圍，也相對(duì)容易進(jìn)行維護(hù)和調(diào)整。而油缸后置式制動(dòng)器的油缸位于后端，維修時(shí)需要拆除一些傳動(dòng)部件，操作相對(duì)復(fù)雜。此外，較長(zhǎng)的制動(dòng)臂和復(fù)雜的結(jié)構(gòu)也增加了維護(hù)的難度和工作量。
（三）成本對(duì)比
1.制造成本
油缸后置式制動(dòng)器由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需要使用更多的材料和零部件，制造工藝也相對(duì)復(fù)雜，因此制造成本較高。油缸前置式制動(dòng)器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造成本相對(duì)較低。在設(shè)備采購(gòu)時(shí)，油缸前置式制動(dòng)器的價(jià)格優(yōu)勢(shì)可能更為明顯。
2.安裝成本
油缸前置式制動(dòng)器結(jié)構(gòu)緊湊，安裝空間需求小，安裝過(guò)程相對(duì)簡(jiǎn)單，安裝成本較低。油缸后置式制動(dòng)器整體尺寸較大，對(duì)安裝空間要求高，安裝過(guò)程需要更多的人力和物力，安裝成本較高。
3.維護(hù)成本
如前所述，油缸前置式制動(dòng)器維護(hù)相對(duì)容易，維護(hù)成本較低。油缸后置式制動(dòng)器維護(hù)難度大，維護(hù)工作量多，需要投入更多的人力、物力和時(shí)間，因此維護(hù)成本較高。
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