大功率下運(yùn)帶式運(yùn)輸機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)的可控性分析

錢余龍 吳 瓊

（北方重工集團(tuán)有限公司輸送設(shè)備分公司，遼寧 沈陽 110141）

相對(duì)于上運(yùn)帶式運(yùn)輸機(jī)，下運(yùn)帶式運(yùn)輸機(jī)具有皮帶機(jī)的運(yùn)輸傾角較大，同時(shí)由于皮帶所運(yùn)輸?shù)奈锪舷蜻\(yùn)輸皮帶附加重力分量，從而致使下運(yùn)帶式運(yùn)輸機(jī)不是處于功率消耗狀態(tài)而是處于發(fā)電狀態(tài)，從而致使電動(dòng)機(jī)所處產(chǎn)生的力矩為制動(dòng)力矩，而下運(yùn)帶式運(yùn)輸機(jī)的制動(dòng)系統(tǒng)采用的是機(jī)械制動(dòng)、電氣動(dòng)力制動(dòng)和液壓制動(dòng)等方式，通過對(duì)以上幾種不同的制動(dòng)方式進(jìn)行分析，找出其中較為適合大功率下運(yùn)帶式運(yùn)輸機(jī)的制動(dòng)方式。

1 下運(yùn)帶式運(yùn)輸機(jī)簡介

帶式輸送機(jī)是一種摩擦驅(qū)動(dòng)以連續(xù)方式運(yùn)輸物料的機(jī)械，是一種將物料由高到低輸送的特種膠帶機(jī)，下運(yùn)帶式運(yùn)輸機(jī)在運(yùn)行的過程中電機(jī)會(huì)出現(xiàn)負(fù)功率，從而導(dǎo)致電機(jī)處于發(fā)電制動(dòng)狀態(tài)，為了保護(hù)電機(jī)，對(duì)下運(yùn)帶式運(yùn)輸機(jī)進(jìn)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(shí)現(xiàn)膠帶機(jī)的可控軟制動(dòng)是防止膠帶機(jī)飛車的關(guān)鍵技術(shù)。

下運(yùn)帶式運(yùn)輸機(jī)是一種摩擦驅(qū)動(dòng)以連續(xù)方式運(yùn)輸物料的機(jī)械。主要由機(jī)架、輸送帶、托輥、滾筒、張緊裝置、傳動(dòng)裝置、制動(dòng)裝置等組成，其中制動(dòng)部分是下運(yùn)帶式運(yùn)輸機(jī)中的重要組成部分，當(dāng)運(yùn)行中的輸送機(jī)由相應(yīng)的滿功率運(yùn)轉(zhuǎn)逐漸降低到停止運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，由于膠帶機(jī)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(yùn)帶式運(yùn)輸機(jī)由于物料受到重力的影響，其制動(dòng)系統(tǒng)的更是十分重要，其性能的好壞將直接影響到整個(gè)下運(yùn)帶式運(yùn)輸機(jī)的安全。

2 下運(yùn)帶式運(yùn)輸機(jī)的制動(dòng)系統(tǒng)的特性

下運(yùn)帶式運(yùn)輸機(jī)為了適應(yīng)其正常運(yùn)行，需要具有以下特性：

（1）由于大功率的下運(yùn)帶式運(yùn)輸機(jī)在運(yùn)輸?shù)倪^程中需要受到額外的附加力矩的作用，因此，要求皮帶機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)需要對(duì)變化的速率進(jìn)行及時(shí)的控制，從而確保運(yùn)行的平滑，以此來減小對(duì)設(shè)備的動(dòng)應(yīng)力。通過減少力的沖擊作用可以有效的提高設(shè)備的可靠性，同時(shí)還能有效的提高設(shè)備的使用壽命。

（2）良好的制動(dòng)還能在輸送機(jī)突然斷電時(shí)確保對(duì)皮帶機(jī)實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)、可靠的制動(dòng)。

（3）制動(dòng)系統(tǒng)需要具有一定的定車功能。

（4）在皮帶機(jī)進(jìn)行停車啟動(dòng)時(shí)，制動(dòng)力矩需要具有零速保持功能等。

（5）由于下運(yùn)帶式運(yùn)輸機(jī)輸送的距離較長，因此，需要選用多點(diǎn)驅(qū)動(dòng)和多機(jī)驅(qū)動(dòng)的方式進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，這些驅(qū)動(dòng)機(jī)進(jìn)行聯(lián)合驅(qū)動(dòng)時(shí)涉及到配合問題，為避免出現(xiàn)因配合不到位導(dǎo)致某一驅(qū)動(dòng)點(diǎn)出現(xiàn)打滑現(xiàn)象，需要控制單臺(tái)制動(dòng)裝置的動(dòng)力矩。

（6）在使用制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行制動(dòng)時(shí)，由于制動(dòng)的距離和時(shí)間都要求較短，因此，輸送帶的動(dòng)能將大部分轉(zhuǎn)換為制動(dòng)系統(tǒng)的熱能，從而導(dǎo)致制動(dòng)系統(tǒng)在進(jìn)行制動(dòng)時(shí)的溫度較高。

（7）由于下運(yùn)帶式運(yùn)輸機(jī)在輸送物料時(shí)其電機(jī)由于受到力的作用而處于發(fā)電狀態(tài)，而為了更好的達(dá)到節(jié)能效果，使電機(jī)多處于發(fā)電狀態(tài)，需要使制動(dòng)系統(tǒng)處于較小的工作狀態(tài)。

3 大功率下運(yùn)帶式運(yùn)輸機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)的工作原理

在大功率下運(yùn)帶式運(yùn)輸機(jī)工作的過程中，其制動(dòng)系統(tǒng)需要在較短的時(shí)間和距離內(nèi)完成膠帶的制動(dòng)作業(yè)，這就不可避免的會(huì)對(duì)制動(dòng)系帶來附加的力矩和短時(shí)間的摩擦自動(dòng)所帶來的熱量轉(zhuǎn)移，我們根據(jù)其工作情況建立起了一套力學(xué)系統(tǒng)模型。

圖1 下運(yùn)帶式輸送機(jī)系統(tǒng)力學(xué)模型

其中η是制動(dòng)器與驅(qū)動(dòng)滾筒之間的機(jī)械效率，J1是下運(yùn)帶式運(yùn)輸機(jī)等效到滾筒上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，R為驅(qū)動(dòng)滾筒的半徑，a是皮帶輸送機(jī)器的加速度，M1代表的是折算到驅(qū)動(dòng)滾筒上的負(fù)載力矩，V0則代表的是下運(yùn)帶式運(yùn)輸機(jī)膠帶的運(yùn)行速度。W代表的是下運(yùn)帶式運(yùn)輸機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)制動(dòng)后所需要的制動(dòng)力矩。根據(jù)以上公式可以看出，加速度與制動(dòng)力矩成正比，而與制動(dòng)所需要的功成反比，因此，在選用下運(yùn)帶式運(yùn)輸機(jī)的制動(dòng)系統(tǒng)時(shí)需要注意制動(dòng)器的熱容量和散熱之間的平衡，避免出現(xiàn)制動(dòng)器由于制動(dòng)熱量過大而出現(xiàn)燒毀。

4 現(xiàn)今下運(yùn)帶式運(yùn)輸機(jī)所使用的主要制動(dòng)系統(tǒng)性能分析

以上對(duì)下運(yùn)帶式運(yùn)輸機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)的力學(xué)模型進(jìn)行了分析，其中主要需要最易制動(dòng)力矩與制動(dòng)所產(chǎn)生的熱量之間的平衡，尤其是需要注意制動(dòng)系統(tǒng)的可控性。現(xiàn)今，下運(yùn)帶式運(yùn)輸機(jī)所采用的制動(dòng)系統(tǒng)主要有：自冷式制動(dòng)裝置、液力制動(dòng)器與液壓制動(dòng)器等幾種。自冷式制動(dòng)裝置其主要是由機(jī)械盤閘和可控液壓站組成，其主要是通過對(duì)液壓站來調(diào)節(jié)制動(dòng)盤閘所產(chǎn)生的力矩大小，從而達(dá)到力矩可控。而液壓和液力系統(tǒng)也主要是通過使用液力的可控性來達(dá)到制動(dòng)系統(tǒng)的可控性。

結(jié)語

本文通過對(duì)大功率下運(yùn)帶式運(yùn)輸機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)的工作原理以及主要的制動(dòng)控制器進(jìn)行了性能分析，其中制動(dòng)控制系統(tǒng)的可控性是最主要的。

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