關于帶式輸送機中制動技術的探討

安徽省礦業機電裝備公司 桑杰

關于帶式輸送機中制動技術的探討

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帶式輸送機(包括固定或順槽式)的負載是一種典型的恒轉矩負載,而且往往不可避免地要進行空載或帶負載地啟動和制動。通過對帶式輸送機的改型設計,采取盤式可控制動、液力制動和阻尼制動等制動技術,使普通帶式輸送機在向上、水平和向下運輸時都能達到平穩啟動和停車,提高了帶式輸送機的安全性能和擴大了其應用范圍。

制動技術帶式輸送機安全性能應用范圍

一、問題的提出

帶式輸送機是化工、煤炭、冶金、礦山、電力、輕工、糧食、及交通運輸等部門廣泛使用的運輸設備。適用于各種粒狀、粉狀等散體物料,也可輸送成件物品。隨著社會的發展和生產能力的提高,對長距離、大運量的帶式輸送機的需求量越來越大。特別是近些年隨著煤礦采煤技術的提高,采煤工作面延長和產量的提高,煤礦生產急需大運量、長距離的大功率帶式輸送機,原有的中、小型帶式輸送機已不能滿足生產的要求。由于帶式輸送機的使用特殊性,一般只能用于平巷運輸,無法適應煤礦井下巷道復雜多變的實際需要,特別是長距離帶式輸送機在上運、下運的工況下,由于輸送機突然制動或停車,膠帶張力突然急劇變化而導致膠帶堆疊,極易出現“飛車”、皮帶打滑、摩擦過熱、起火、裂帶、斷帶等一系列危險現象,嚴重制約了帶式輸送機的安全使用,也限制了帶式輸送機的應用范圍。

二、解決的方案

通過對普通帶式輸送機的改型設計,采用盤式可控制動(如圖1所示)、液力制動(如圖2所示)、阻尼制動等制動技術,在帶式輸送機在啟動或停車的過程中提供必要的阻力或反力偶矩,從而有效防止了“飛車”、皮帶打滑、摩擦過熱、起火、裂帶、斷帶等一系列危險現象的發生,保證了大傾角上運和下運輸送機的安全運行。

圖1 盤式可控制動器安裝示意圖

圖2 液力制動器安裝示意圖

1.制動力的確定

為了正確地選用制動設備,首先要計算所需制動力的大小,以下運工況為例。為安全起見,傳動滾筒所需的最大制動力應按最不利的制動工況考慮:FBmax≥1.5(FStmax-FHmin)式中:FBmax——傳動滾筒所需的最大制動力,N;FStmax——最大傾斜阻力,N;FHmin——最小主要阻力,N。

(1)采用鋪設阻尼板來抵消傾斜阻力,則:F0=τ (qB+qG)g cosδ式中:F0——每米阻力板產生的阻力,N;qB——每米長輸送帶的質量,kg/m;qG——每米長輸送物料的質量,kg/m;δ——輸送機的傾角,(°)。τ——阻力板與膠帶間的摩擦系數,一般取0.2～0.3。而阻力板鋪設長度由式l0=FBmax/F0來計算。

(2)采用盤式可控制動、液力制動等制動技術,其制動力矩的選擇按下式計算:MZ=FBmaxr/i式中: MZ——制動器的額定制動力矩,N·m;r——傳動滾筒的半徑,m;i——制動器的安裝軸到傳動滾筒的傳動比。

2.采用制動技術的主要特點

(1)采用盤式可控制動主要有以下特點:①采用制動技術后,能更好的減少啟動過程中的沖擊和振動,使啟動性能更加柔和,防止過載,延長整機使用壽命。②應用于大傾角上運、下運工況,能夠充分利用電機的最大轉矩可以實現《煤礦安全規程》規定的軟制動。③能夠實現多電機驅動時的功率平衡。④根據用戶要求,能夠實現帶負載輸送的低速運行。⑤系統在下運工況或突然斷電時,能確保輸送機平穩減速停車。與電控裝置配合,使皮帶運輸機的停車減速度保持在0105～0.3m/s2。⑥適用于煤礦井下工作條件,具有過載自動保護功能。⑦液壓控制系統采用雙回路結構,一用一備,可靠性高。

(2)采用液力制動的主要特點:①制動力矩自適應功能,能真實有效地實現從空載到重載各種條件下平穩且及時的“軟制動”。②具有失電自動保護功能,一遇失電隨即制動。③分載護運,在嚴重超載時有效地防止“飛車”事故的發生。④具有礦用防爆功能,使用簡單、性能可靠。

(3)阻尼制動的主要特點:輸送帶是一種粘彈性體,帶式輸送機在制動的不穩定階段,要求有盡量小的制動加速度以降低制動時的沖擊。采用阻尼技術,可以通過摩擦實現有效減小下滑力,在一定范圍內平衡驅動力。

3.關于制動器的選用。依據以上公式計算得出所需的制動力,再具體結合帶式輸送機的運行環境和布置要求,從而根據手冊選用合適的制動設備。一般來說,對于中、小型或下運傾角小于10°的帶式輸送機,采用液力制動器、阻尼板制動即可達到制動效果;對于大功率帶式輸送機,特別是大傾角下運工況,采用盤式可控制動器效果很好。

三、結束語

通過制動技術的應用,使普通帶式輸送機不僅能水平運輸,而且還可很好得用于上運、下運的工況,提升了帶式輸送機的安全使用水平和拓寬了其應用范圍,特別是有效地解決了大傾角仰俯采工作面的物料輸送難題。

[1]北京起重運輸機械研究所.DTⅡ(A)型帶式輸送機設計手冊.北京:冶金工業出版社,2003

[2]宋偉剛.通用帶式輸送機設計.北京:機械工業出版社,2006

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