帶式輸送機盤式制動裝置液壓系統探討

王　濤

（山西焦煤西山煤電杜兒坪礦， 山西　太原　030053）

引言

目前，無論是新開發的礦井還是改造的舊礦井，越來越多地采用長距離、高帶速、大角度的重載帶式輸送機系統[1]。新式輸送機系統不僅使煤炭傳輸效率得到極大提高，同時也對制動裝置提出了更高的控制要求。輸送機系統從運行狀態切換到制動時，其運行的能量均需由制動裝置進行吸收和消耗，若制動裝置無法有效對輸送機系統進行制動，將導致重大事故的發生。

目前，常用的輸送機制動方式主要包括液壓調速制動裝置、液力制動裝置、機械制動裝置、電液推桿制動裝置等。機械制動裝置的工作原理是通過機械接觸摩擦的方式將輸送機制動時的機械能轉換為熱能的一種制動方式，該種制動方式因其結構簡單、制動效果好被廣泛應用并逐漸成為一種主流的制動方式，而盤式制動方式更是依靠其制動力矩大、制動力矩可調、動作迅速可靠、制動時的散熱效果好等一系列優點逐漸成為一種最常用的機械制動方式，液壓系統作為控制盤式制動裝置工作的動力系統，其性能直接影響著盤式制動裝置能否安全、可靠的執行制動動作[1]。

1　盤式制動裝置的系統構成

盤式制動裝置在輸送機系統中的布置形式如圖1所示，為了確保盤式制動裝置在工作時的穩定性，其通常布置在傳動機構減速箱中低速軸的一側，用于制動的機械轉盤利用聯軸器連接在傳動機構的低速軸上，隨著輸送機的滾筒一起轉動，用于執行制動的油缸則通過盤式制動裝置的機架結構固定在地面上，確保制動時的穩定性。

盤式制動裝置結構如圖2所示，在帶式輸送機正常運行時液壓系統控制液壓油進入到制動油缸的有桿腔，在液壓油壓力的作用下油缸內的碟簧被壓縮，制動閘瓦與制動盤之間保留一定的間隙，使之不影響輸送機滾筒的正常運轉，當執行制動指令時，液壓系統控制將制動油缸有桿腔內的液壓油以一定的速率釋放，使制動閘瓦與制動盤接觸，并逐漸增大作用于制動盤上的正壓力，完成對輸送機系統的平穩制動[2]。

圖1　輸送機制動系統布置示意圖

圖2　制動油缸結構示意圖

2　盤式制動裝置液壓系統控制原理

帶式輸送機的滾筒在運轉時具有巨大的負載，因此輸送機在制動時會產生巨大的動載荷，若盤式制動裝置在執行制動指令時，制動力過大則會導致出現滾筒軸斷裂、制動裝置被拉翻等嚴重事故，因此我國MT912規定，帶式輸送機的制動裝置在執行制動時的制動減速度應在0.1～0.3 m/s2，制動減速度取主要決于制動油缸的制動閘瓦作用在制動盤上的正壓力與它們之間的摩擦系數，制動力矩可以表示為：

式中：N為制動頭的組數；F為閘瓦作用于制動盤上的正壓力，N；f為摩擦系數；r為有效制動半徑，mm。

因此，在碟簧的預緊力已確定的情況下，只需通過液壓系統控制液壓油流出的速度即可控制作用在制動盤上的正壓力，而傳統盤式制動裝置的液控系統，采用的是控制電機不間斷工作方式，即在輸送機工作時，制動裝置的液壓泵控制電機也處于工作狀態，以此來保持制動裝置執行機構中的油液處于保壓狀態，保證滾筒的正常運轉，這樣不僅造成電力資源的極大浪費，而且在制動時通過蓄能器與溢流閥的相互作用來控制制動閘瓦作用于制動盤上的正壓力，在實際工作中其相互協調狀態極難達到一致[3]，無法確保作用在制動盤上的力呈線性變化，難以滿足制動時快速制動與平穩制動的有機統一，因此本文根據制動裝置液壓控制系統的工作原理和制動要求，提出了采用比例溢流閥作為控制制動油缸內液壓油釋放量的控制元件，利用比例溢流閥精確控制的特性，實現精確控制制動閘瓦的閉合速度與作用在制動盤上的正壓力，確保制動時快速制動與平穩制動的有機統一，液壓系統原理圖如圖3所示。

當控制系統收到制動的命令后，自動控制兩位三通換向閥斷電，使其處于左位工作狀態，此時兩位三通電磁換向閥是處于右位工作狀態，制動器內部的油液通過比例溢流閥流回油箱，實現泄壓，在整個制動過程中可通過事先編制好的溢流程序，通過電控系統的電流來控制油液流出的速度[4]，實現油壓的調節和制動，確保制動時的減速度位于0.1～0.3 m/s2內。

該新型液控系統采用的是比例溢流閥對油壓進行控制，可以方便地實現控制過程的無極調壓，極大地提高了系統制動時的穩定性。更新了控制回路，實現了控制電機的非連續性工作狀態和液壓系統的自動保壓，極大地優化了控制方式。當輸送機在正常工作狀態時，控制電機停機，系統在閥體的作用下實現保壓，在長期保壓過程中，當系統壓力因泄漏的原因逐漸降低到設定值以下時，控制系統能夠自動開啟控制電機，為系統增壓，直至達到設定壓力的上限值后自動停機，實現保壓，如此反復，該控制方式不僅極大地節約了用電而且減少了系統在工作過程中的熱量，同時提高了系統工作的可靠性。

圖3　液壓系統原理圖

3　結論

以比例溢流閥為核心控制元件的液壓控制系統，很好地解決了目前盤式制動系統制動平穩性差、可靠性低以及耗電量大的難題，為確保輸送機系統盤式制動裝置的可靠、有效制動提供了強有力的保障。

[1]許福玲，陳曉明.液壓與氣壓傳動[M].北京：機械工業出版社，2004.

[2]許建中.基于現場總線的配電監控系統[J].電力學報，2004，19（2）：136-138.

[3]許益民.電液比例控制系統分析與設計[M].北京：機械工業出版社，2006．

[4]許益民.電液比例控制系統分析與設計[M].北京：機械工業出版社，2006．