下運(yùn)帶式輸送機(jī)的制動(dòng)控制系統(tǒng)研究

摘 要：隨著工業(yè)生產(chǎn)的快速發(fā)展，采用帶式輸送機(jī)的愈來(lái)愈多。制動(dòng)裝置是下運(yùn)帶式輸送機(jī)的關(guān)鍵設(shè)備之一。近年來(lái)，隨著我國(guó)下運(yùn)帶式輸送機(jī)的不斷發(fā)展，制動(dòng)技術(shù)也在不斷提高。對(duì)下運(yùn)帶式輸送機(jī)的運(yùn)行機(jī)理進(jìn)行了簡(jiǎn)單的分析，并對(duì)常用的幾種制動(dòng)裝置的原理和特點(diǎn)進(jìn)行了比較。

關(guān)鍵詞：下運(yùn)帶式輸送機(jī)；制動(dòng)裝置

中圖分類號(hào)：TD52文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1672-3198（2008）05-0318-02

1 制動(dòng)控制系統(tǒng)的原理及基本構(gòu)成

1.1 制動(dòng)控制系統(tǒng)的原理

隨著長(zhǎng)距離、大運(yùn)量、大功率的下運(yùn)帶式輸送機(jī)的廣泛應(yīng)用，其制動(dòng)裝置功能的完善、性能的好壞，直接影響著下運(yùn)帶式輸送機(jī)的安全與可靠運(yùn)行。主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

①制動(dòng)力矩可控；②具有斷電可靠制動(dòng)；③具有定車功能；④具有重載起車制動(dòng)力矩零速保持功能；⑤實(shí)現(xiàn)多機(jī)制動(dòng)力矩平衡；⑥易實(shí)現(xiàn)井下防爆要求；⑦盡量做到節(jié)能。

在下運(yùn)帶式輸送機(jī)制動(dòng)過(guò)程中，制動(dòng)裝置不但要能克服負(fù)載力矩的作用，同時(shí)要不斷地吸收制動(dòng)過(guò)程產(chǎn)生的熱量。若制動(dòng)減速度取較小時(shí)，制動(dòng)裝置的制動(dòng)力矩可以較小，但是此時(shí)要求制動(dòng)裝置的制動(dòng)功較大，要求制動(dòng)裝置的熱容量也要大。由于這個(gè)原因，在現(xiàn)場(chǎng)使用中，制動(dòng)裝置的制動(dòng)力矩由于設(shè)置不當(dāng)，制動(dòng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，產(chǎn)生了大量的熱，使得制動(dòng)裝置溫升過(guò)高。但是當(dāng)制動(dòng)減速度過(guò)大時(shí)，雖然產(chǎn)生的發(fā)熱量小了，但要求制動(dòng)裝置輸出的制動(dòng)力矩大了，對(duì)帶式輸送機(jī)系統(tǒng)的機(jī)械沖擊也大，甚至出現(xiàn)減速機(jī)齒輪損壞或斷軸事故。所以一般情況下，對(duì)于大功率的下運(yùn)帶式輸送機(jī)都要采用可控制動(dòng)裝置，同時(shí)要求制動(dòng)裝置具有較大的熱容量和良好的散熱條件。

1.2 制動(dòng)控制系統(tǒng)的基本構(gòu)成

下運(yùn)帶式輸送機(jī)的制動(dòng)控制系統(tǒng)主要包括控制單元、制動(dòng)單元、皮帶輸送機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)和信號(hào)傳感反饋單元。當(dāng)控制單元得到主控信號(hào)，要求液壓制動(dòng)器實(shí)施制動(dòng)，即向皮帶輸送機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)輸出一個(gè)制動(dòng)力矩，則控制單元發(fā)送一定值的電流與電壓信號(hào)，然后由信號(hào)傳感單元反饋加速信號(hào)與速度信號(hào)到控制單元中，控制單元即可按一定的指標(biāo)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)力矩的調(diào)節(jié)功能，使皮帶輸送機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的制動(dòng)滿足工況要求。

2 制動(dòng)裝置

2.1 盤(pán)式制動(dòng)器

盤(pán)式制動(dòng)系統(tǒng)主要由機(jī)械盤(pán)閘和可控液壓站組成，其工作原理是通過(guò)制動(dòng)器對(duì)工作盤(pán)施加摩擦制動(dòng)力而產(chǎn)生制動(dòng)力矩，通過(guò)液壓站調(diào)整制動(dòng)器中油壓的大小，可以調(diào)整正壓力，從而調(diào)整制動(dòng)力矩的大小。液壓站采用了電液比例控制技術(shù)，所以制動(dòng)系統(tǒng)的制動(dòng)力矩可以根據(jù)工作需要自動(dòng)進(jìn)行調(diào)整，實(shí)現(xiàn)良好的可控制動(dòng)。它具有制動(dòng)力矩大、可調(diào)、動(dòng)作靈敏、散熱性能好、使用和維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。但由于需要設(shè)置油泵站而導(dǎo)致體積較大。

煤礦井下因有防爆要求，則盤(pán)式制動(dòng)器不能安裝在高速軸上，而是將其安裝在不足以產(chǎn)生火花的中低速軸上。同時(shí)，根據(jù)下運(yùn)帶式輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的要求，當(dāng)大功率或多機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)，要在減速器與電動(dòng)機(jī)之間安裝軟起動(dòng)裝置，以保持功率平衡。

2.2 液力制動(dòng)裝置

液力制動(dòng)器實(shí)質(zhì)上是一個(gè)渦輪固定，并對(duì)泵輪帶動(dòng)的高速液流產(chǎn)生巨大的阻力矩，使帶式輸送機(jī)減速運(yùn)行的液力偶合器。它可以通過(guò)調(diào)整充液量來(lái)改變制動(dòng)力矩的大小，實(shí)現(xiàn)下運(yùn)帶式輸送機(jī)的可控制動(dòng)功能。主要由帶泵累、渦輪的液力制動(dòng)偶合器和液壓冷卻控制系統(tǒng)組成。

當(dāng)帶式輸送機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)制動(dòng)器內(nèi)不充液，泵輪被驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)而運(yùn)轉(zhuǎn)，需要制動(dòng)時(shí)將液體輸入，根據(jù)所充入液體量的多少來(lái)調(diào)節(jié)其制動(dòng)力矩的大小。通常采用的液體為油，但是由于在很短的制動(dòng)時(shí)間內(nèi)需要把帶式輸送機(jī)的全部動(dòng)能消耗掉，因此油溫勢(shì)必急劇上升，所以油路必須采用循環(huán)系統(tǒng)以利散熱。它具有制動(dòng)力矩大，可以調(diào)節(jié)的優(yōu)點(diǎn)，但因配有泵站等設(shè)備，因此設(shè)備體積大。

液力制動(dòng)器的制動(dòng)力矩與制動(dòng)器葉輪轉(zhuǎn)速的平方成正比，一般安裝在減速器的高速軸上。由于制動(dòng)力矩在制動(dòng)過(guò)程中可調(diào)，因此非常適用于下運(yùn)帶式輸送機(jī)。又由于液力制動(dòng)器不可能把帶式輸送機(jī)制動(dòng)到零速，當(dāng)泵輪速度低于400r/min時(shí)，必須安裝其他類型的制動(dòng)裝置與之配合，滿足定車要求。但因設(shè)備體積大，在可伸縮帶式輸送機(jī)上無(wú)法安裝使用。

2.3 液壓制動(dòng)裝置

（1）液壓調(diào)壓制動(dòng)器。

它的工作原理是將容積式油泵連接在帶式輸送機(jī)上，由主機(jī)拖動(dòng)。當(dāng)制動(dòng)時(shí)，油泵將機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)橐簤耗埽ㄟ^(guò)調(diào)節(jié)泵出口壓力的大小就可以調(diào)整制動(dòng)力矩的大小，從而實(shí)現(xiàn)帶式輸送機(jī)制動(dòng)目的。液壓調(diào)壓制動(dòng)裝置的壓力確定后，系統(tǒng)將輸出一個(gè)不隨主機(jī)轉(zhuǎn)速變化的恒定制動(dòng)力矩。其主要優(yōu)點(diǎn)是制動(dòng)力矩正比于調(diào)定壓力，而且它與轉(zhuǎn)速無(wú)關(guān)，故可將轉(zhuǎn)速制動(dòng)到零而無(wú)需設(shè)機(jī)械閘。

（2）液壓調(diào)速制動(dòng)器。

該裝置的油泵隨主機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)改變液壓油泵的流量時(shí)，就可以改變帶式輸送機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而實(shí)現(xiàn)制動(dòng)裝置的可控制動(dòng)。

液壓制動(dòng)裝置通過(guò)控制油壓或流量，可以有效地對(duì)下運(yùn)帶式輸送機(jī)實(shí)現(xiàn)制動(dòng)減速。對(duì)于大功率下運(yùn)帶式輸送機(jī)的制動(dòng)，一般采用高壓大流量變量柱塞泵，當(dāng)制動(dòng)帶式輸送機(jī)時(shí)，排量調(diào)到最大，而帶式輸送機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，排量調(diào)到最小。由于液壓泵長(zhǎng)時(shí)間處于高速運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，磨損快，壽命短，在制動(dòng)過(guò)程中，大量的制動(dòng)熱由液壓油帶走，并經(jīng)水冷散熱器散熱，增加了附設(shè)系統(tǒng)。當(dāng)油溫過(guò)高時(shí)，液壓元件易出現(xiàn)故障，同時(shí)油液由于大流量的循環(huán)運(yùn)動(dòng)和溫度變化，很容易變質(zhì)，進(jìn)一步影響液壓控制系統(tǒng)的可靠性，同時(shí)當(dāng)帶式輸送機(jī)定車時(shí)，由于液壓泵和液壓系統(tǒng)的泄漏，必須專門(mén)加液壓推桿制動(dòng)器以定車。

2.4 粘液可控制動(dòng)裝置

粘液可控制動(dòng)裝置工作原理與液體粘性可控軟起動(dòng)裝置相同。它是利用摩擦片在粘性液體中的摩擦力來(lái)傳遞力矩的。為實(shí)現(xiàn)帶式輸送機(jī)各項(xiàng)制動(dòng)性能要求，粘液可控制動(dòng)裝置采用常閉式結(jié)構(gòu)。當(dāng)主動(dòng)軸帶動(dòng)主動(dòng)摩擦片旋轉(zhuǎn)時(shí)，由于從動(dòng)摩擦片不動(dòng)，使得主、從動(dòng)摩擦片之間產(chǎn)生摩擦力。改變控制油缸中的油壓大小，就可以調(diào)節(jié)主、從動(dòng)摩擦片之間的壓緊力，進(jìn)一步改變主動(dòng)摩擦片與從動(dòng)摩擦片間的摩擦力矩，從而實(shí)現(xiàn)帶式輸送機(jī)各項(xiàng)制動(dòng)技術(shù)要求。在制動(dòng)過(guò)程中，制動(dòng)力矩隨油膜間隙的減小而增大，隨制動(dòng)速度的降低而減小。所以在制動(dòng)過(guò)程中，應(yīng)不斷地減小油膜間隙，才能保證一定的制動(dòng)力矩。

粘液可控制動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單：能提供可調(diào)的、平滑的、無(wú)沖擊的制動(dòng)力矩；可以用一個(gè)液壓站進(jìn)行多臺(tái)制動(dòng)；帶式輸送機(jī)過(guò)載時(shí)能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)過(guò)載保護(hù)功能；使用安全可靠，制動(dòng)力矩沖擊小，具有良好的使用效果；粘液可控制動(dòng)裝置的主、從動(dòng)摩擦片都在粘性潤(rùn)滑油中工作，它是通過(guò)潤(rùn)滑油來(lái)進(jìn)行冷卻散熱，可以省去冷卻用水，節(jié)省了運(yùn)行費(fèi)用。粘液可控制動(dòng)裝置是目前較好的制動(dòng)裝置，特別適合應(yīng)用于長(zhǎng)距離、大功率的下運(yùn)帶式輸送機(jī)上。

3 結(jié)論

以上各種制動(dòng)裝置在實(shí)際使用中各有特色。根據(jù)它們的工作原理和工作特點(diǎn)，在實(shí)現(xiàn)大功率下運(yùn)帶式輸送機(jī)制動(dòng)要求的設(shè)計(jì)中，它們的工作性能也各有差別，如表所示：

為滿足大型下運(yùn)帶式輸送機(jī)可控制動(dòng)的要求，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)使用情況，可選用適當(dāng)?shù)目煽刂苿?dòng)裝置。對(duì)具有較高的可控制動(dòng)性能要求的場(chǎng)合，為更好的達(dá)到限速制動(dòng)的目的，均可與液壓推桿制動(dòng)器配合使用，實(shí)現(xiàn)軟、硬兩級(jí)制動(dòng)。

參考文獻(xiàn)

［1］崔根偉.下運(yùn)帶式輸送機(jī)液壓制動(dòng)系統(tǒng)的研究［J］.礦山機(jī)械，2002，(11).

［2］霍松山.下運(yùn)帶式輸送機(jī)的使用與維護(hù)［J］.煤礦機(jī)械，2003，(09).

注：本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內(nèi)容請(qǐng)以PDF格式閱讀原文。