下運帶式輸送機的制動控制系統研究

摘 要：隨著工業生產的快速發展，采用帶式輸送機的愈來愈多。制動裝置是下運帶式輸送機的關鍵設備之一。近年來，隨著我國下運帶式輸送機的不斷發展，制動技術也在不斷提高。對下運帶式輸送機的運行機理進行了簡單的分析，并對常用的幾種制動裝置的原理和特點進行了比較。

關鍵詞：下運帶式輸送機；制動裝置

中圖分類號：TD52文獻標識碼：A文章編號：1672-3198（2008）05-0318-02

1 制動控制系統的原理及基本構成

1.1 制動控制系統的原理

隨著長距離、大運量、大功率的下運帶式輸送機的廣泛應用，其制動裝置功能的完善、性能的好壞，直接影響著下運帶式輸送機的安全與可靠運行。主要體現在以下幾個方面：

①制動力矩可控；②具有斷電可靠制動；③具有定車功能；④具有重載起車制動力矩零速保持功能；⑤實現多機制動力矩平衡；⑥易實現井下防爆要求；⑦盡量做到節能。

在下運帶式輸送機制動過程中，制動裝置不但要能克服負載力矩的作用，同時要不斷地吸收制動過程產生的熱量。若制動減速度取較小時，制動裝置的制動力矩可以較小，但是此時要求制動裝置的制動功較大，要求制動裝置的熱容量也要大。由于這個原因，在現場使用中，制動裝置的制動力矩由于設置不當，制動時間過長，產生了大量的熱，使得制動裝置溫升過高。但是當制動減速度過大時，雖然產生的發熱量小了，但要求制動裝置輸出的制動力矩大了，對帶式輸送機系統的機械沖擊也大，甚至出現減速機齒輪損壞或斷軸事故。所以一般情況下，對于大功率的下運帶式輸送機都要采用可控制動裝置，同時要求制動裝置具有較大的熱容量和良好的散熱條件。

1.2 制動控制系統的基本構成

下運帶式輸送機的制動控制系統主要包括控制單元、制動單元、皮帶輸送機傳動系統和信號傳感反饋單元。當控制單元得到主控信號，要求液壓制動器實施制動，即向皮帶輸送機傳動系統輸出一個制動力矩，則控制單元發送一定值的電流與電壓信號，然后由信號傳感單元反饋加速信號與速度信號到控制單元中，控制單元即可按一定的指標來實現對力矩的調節功能，使皮帶輸送機傳動系統的制動滿足工況要求。

2 制動裝置

2.1 盤式制動器

盤式制動系統主要由機械盤閘和可控液壓站組成，其工作原理是通過制動器對工作盤施加摩擦制動力而產生制動力矩，通過液壓站調整制動器中油壓的大小，可以調整正壓力，從而調整制動力矩的大小。液壓站采用了電液比例控制技術，所以制動系統的制動力矩可以根據工作需要自動進行調整，實現良好的可控制動。它具有制動力矩大、可調、動作靈敏、散熱性能好、使用和維護方便等優點。但由于需要設置油泵站而導致體積較大。

煤礦井下因有防爆要求，則盤式制動器不能安裝在高速軸上，而是將其安裝在不足以產生火花的中低速軸上。同時，根據下運帶式輸送機驅動系統的要求，當大功率或多機驅動時，要在減速器與電動機之間安裝軟起動裝置，以保持功率平衡。

2.2 液力制動裝置

液力制動器實質上是一個渦輪固定，并對泵輪帶動的高速液流產生巨大的阻力矩，使帶式輸送機減速運行的液力偶合器。它可以通過調整充液量來改變制動力矩的大小，實現下運帶式輸送機的可控制動功能。主要由帶泵累、渦輪的液力制動偶合器和液壓冷卻控制系統組成。

當帶式輸送機正常運轉時制動器內不充液，泵輪被驅動電動機帶動而運轉，需要制動時將液體輸入，根據所充入液體量的多少來調節其制動力矩的大小。通常采用的液體為油，但是由于在很短的制動時間內需要把帶式輸送機的全部動能消耗掉，因此油溫勢必急劇上升，所以油路必須采用循環系統以利散熱。它具有制動力矩大，可以調節的優點，但因配有泵站等設備，因此設備體積大。

液力制動器的制動力矩與制動器葉輪轉速的平方成正比，一般安裝在減速器的高速軸上。由于制動力矩在制動過程中可調，因此非常適用于下運帶式輸送機。又由于液力制動器不可能把帶式輸送機制動到零速，當泵輪速度低于400r/min時，必須安裝其他類型的制動裝置與之配合，滿足定車要求。但因設備體積大，在可伸縮帶式輸送機上無法安裝使用。

2.3 液壓制動裝置

（1）液壓調壓制動器。

它的工作原理是將容積式油泵連接在帶式輸送機上，由主機拖動。當制動時，油泵將機械能轉變為液壓能，通過調節泵出口壓力的大小就可以調整制動力矩的大小，從而實現帶式輸送機制動目的。液壓調壓制動裝置的壓力確定后，系統將輸出一個不隨主機轉速變化的恒定制動力矩。其主要優點是制動力矩正比于調定壓力，而且它與轉速無關，故可將轉速制動到零而無需設機械閘。

（2）液壓調速制動器。

該裝置的油泵隨主機轉動，當改變液壓油泵的流量時，就可以改變帶式輸送機的轉速，從而實現制動裝置的可控制動。

液壓制動裝置通過控制油壓或流量，可以有效地對下運帶式輸送機實現制動減速。對于大功率下運帶式輸送機的制動，一般采用高壓大流量變量柱塞泵，當制動帶式輸送機時，排量調到最大，而帶式輸送機正常運行時，排量調到最小。由于液壓泵長時間處于高速運轉狀態，磨損快，壽命短，在制動過程中，大量的制動熱由液壓油帶走，并經水冷散熱器散熱，增加了附設系統。當油溫過高時，液壓元件易出現故障，同時油液由于大流量的循環運動和溫度變化，很容易變質，進一步影響液壓控制系統的可靠性，同時當帶式輸送機定車時，由于液壓泵和液壓系統的泄漏，必須專門加液壓推桿制動器以定車。

2.4 粘液可控制動裝置

粘液可控制動裝置工作原理與液體粘性可控軟起動裝置相同。它是利用摩擦片在粘性液體中的摩擦力來傳遞力矩的。為實現帶式輸送機各項制動性能要求，粘液可控制動裝置采用常閉式結構。當主動軸帶動主動摩擦片旋轉時，由于從動摩擦片不動，使得主、從動摩擦片之間產生摩擦力。改變控制油缸中的油壓大小，就可以調節主、從動摩擦片之間的壓緊力，進一步改變主動摩擦片與從動摩擦片間的摩擦力矩，從而實現帶式輸送機各項制動技術要求。在制動過程中，制動力矩隨油膜間隙的減小而增大，隨制動速度的降低而減小。所以在制動過程中，應不斷地減小油膜間隙，才能保證一定的制動力矩。

粘液可控制動裝置結構簡單：能提供可調的、平滑的、無沖擊的制動力矩；可以用一個液壓站進行多臺制動；帶式輸送機過載時能實現自動過載保護功能；使用安全可靠，制動力矩沖擊小，具有良好的使用效果；粘液可控制動裝置的主、從動摩擦片都在粘性潤滑油中工作，它是通過潤滑油來進行冷卻散熱，可以省去冷卻用水，節省了運行費用。粘液可控制動裝置是目前較好的制動裝置，特別適合應用于長距離、大功率的下運帶式輸送機上。

3 結論

以上各種制動裝置在實際使用中各有特色。根據它們的工作原理和工作特點，在實現大功率下運帶式輸送機制動要求的設計中，它們的工作性能也各有差別，如表所示：

為滿足大型下運帶式輸送機可控制動的要求，結合現場使用情況，可選用適當的可控制動裝置。對具有較高的可控制動性能要求的場合，為更好的達到限速制動的目的，均可與液壓推桿制動器配合使用，實現軟、硬兩級制動。

參考文獻

［1］崔根偉.下運帶式輸送機液壓制動系統的研究［J］.礦山機械，2002，(11).

［2］霍松山.下運帶式輸送機的使用與維護［J］.煤礦機械，2003，(09).

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