大功率下運帶式運輸機制動系統的可控性分析

錢余龍　吳瓊

摘 要：我國是一個煤炭資源儲量豐富，但是油、氣資源儲量較為匱乏的國家，這就決定著煤炭在我國的能源比重中占據著重要的地位，現今，我國在煤礦中尤其是下山運輸時多采用下運帶式運輸機作為主要運力，下運帶式運輸機是一種將煤炭由高到低輸送的特種膠帶輸送機，在下運帶式運輸機運行制動的過程中，由于附加力矩與發熱問題影響制動系統的正常運行。本文將對下運帶式運輸機運行時的制動原理以及所采用的制動技術進行介紹。

關鍵詞：下運帶式運輸機；制動；特性

中圖分類號：TD528 文獻標識碼：A

相對于上運帶式運輸機，下運帶式運輸機具有皮帶機的運輸傾角較大，同時由于皮帶所運輸的物料向運輸皮帶附加重力分量，從而致使下運帶式運輸機不是處于功率消耗狀態而是處于發電狀態，從而致使電動機所處產生的力矩為制動力矩，而下運帶式運輸機的制動系統采用的是機械制動、電氣動力制動和液壓制動等方式，通過對以上幾種不同的制動方式進行分析，找出其中較為適合大功率下運帶式運輸機的制動方式。

1 下運帶式運輸機簡介

帶式輸送機是一種摩擦驅動以連續方式運輸物料的機械，是一種將物料由高到低輸送的特種膠帶機，下運帶式運輸機在運行的過程中電機會出現負功率，從而導致電機處于發電制動狀態，為了保護電機，對下運帶式運輸機進行有效的控制，使其能夠在滿載、停車，特別是在突然失電的情況下實現膠帶機的可控軟制動是防止膠帶機飛車的關鍵技術。

下運帶式運輸機是一種摩擦驅動以連續方式運輸物料的機械。主要由機架、輸送帶、托輥、滾筒、張緊裝置、傳動裝置、制動裝置等組成，其中制動部分是下運帶式運輸機中的重要組成部分，當運行中的輸送機由相應的滿功率運轉逐漸降低到停止運行狀態時，由于膠帶機上有物料的載荷，需要在膠帶減速的過程中注意到膠帶的慣性問題，特別是下運帶式運輸機由于物料受到重力的影響，其制動系統的更是十分重要，其性能的好壞將直接影響到整個下運帶式運輸機的安全。

2 下運帶式運輸機的制動系統的特性

下運帶式運輸機為了適應其正常運行，需要具有以下特性：

（1）由于大功率的下運帶式運輸機在運輸的過程中需要受到額外的附加力矩的作用，因此，要求皮帶機制動系統需要對變化的速率進行及時的控制，從而確保運行的平滑，以此來減小對設備的動應力。通過減少力的沖擊作用可以有效的提高設備的可靠性，同時還能有效的提高設備的使用壽命。

（2）良好的制動還能在輸送機突然斷電時確保對皮帶機實現平穩、可靠的制動。

（3）制動系統需要具有一定的定車功能。

（4）在皮帶機進行停車啟動時，制動力矩需要具有零速保持功能等。

（5）由于下運帶式運輸機輸送的距離較長，因此，需要選用多點驅動和多機驅動的方式進行驅動，這些驅動機進行聯合驅動時涉及到配合問題，為避免出現因配合不到位導致某一驅動點出現打滑現象，需要控制單臺制動裝置的動力矩。

（6）在使用制動系統進行制動時，由于制動的距離和時間都要求較短，因此，輸送帶的動能將大部分轉換為制動系統的熱能，從而導致制動系統在進行制動時的溫度較高。

（7）由于下運帶式運輸機在輸送物料時其電機由于受到力的作用而處于發電狀態，而為了更好的達到節能效果，使電機多處于發電狀態，需要使制動系統處于較小的工作狀態。

3 大功率下運帶式運輸機制動系統的工作原理

在大功率下運帶式運輸機工作的過程中，其制動系統需要在較短的時間和距離內完成膠帶的制動作業，這就不可避免的會對制動系帶來附加的力矩和短時間的摩擦自動所帶來的熱量轉移，我們根據其工作情況建立起了一套力學系統模型。

其中η是制動器與驅動滾筒之間的機械效率，J1是下運帶式運輸機等效到滾筒上的轉動慣量，R為驅動滾筒的半徑，a是皮帶輸送機器的加速度，M1代表的是折算到驅動滾筒上的負載力矩，V0則代表的是下運帶式運輸機膠帶的運行速度。W代表的是下運帶式運輸機制動系統制動后所需要的制動力矩。根據以上公式可以看出，加速度與制動力矩成正比，而與制動所需要的功成反比，因此，在選用下運帶式運輸機的制動系統時需要注意制動器的熱容量和散熱之間的平衡，避免出現制動器由于制動熱量過大而出現燒毀。

4 現今下運帶式運輸機所使用的主要制動系統性能分析

以上對下運帶式運輸機制動系統的力學模型進行了分析，其中主要需要最易制動力矩與制動所產生的熱量之間的平衡，尤其是需要注意制動系統的可控性。現今，下運帶式運輸機所采用的制動系統主要有：自冷式制動裝置、液力制動器與液壓制動器等幾種。自冷式制動裝置其主要是由機械盤閘和可控液壓站組成，其主要是通過對液壓站來調節制動盤閘所產生的力矩大小，從而達到力矩可控。而液壓和液力系統也主要是通過使用液力的可控性來達到制動系統的可控性。

結語

本文通過對大功率下運帶式運輸機制動系統的工作原理以及主要的制動控制器進行了性能分析，其中制動控制系統的可控性是最主要的。

參考文獻

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