談下運帶式輸送機的制動控制系統

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談下運帶式輸送機的制動控制系統

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。本文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

下運帶式輸送機是煤礦生產中的一種重要的運輸設備,其可靠平穩運行對保證礦井正常、安全、高效生產有著重要的意義。目前常用的制動系統有機械閘塊制動，電氣動力制動，液力制動和液壓制動等。電氣制動性能較穩定，但在突然斷電時制動系統就無法工作；液力制動不僅系統復雜，并且在轉速較低的情況下制動力矩迅速減小，仍需機械閘塊進行干摩擦制動；而對于機械閘塊制動，由于其會產生火花及燒灼現象，對礦井生產安全產生危害，因而液壓制動的采用就顯得越來越迫切。
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作的制動功較大，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。
此外，對于大功率、長距離的下運帶式輸送機的制動技術而言，直接機械抱閘可能會產生滾料、打滑、飛車、冒火花等問題。因此，為保證正常停車和緊急停車需要，避免發生事故，也要求大功率、長距離的下運帶式輸送機采用可控制動裝置。
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得電流與電壓信號，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
針對下運帶式輸送機的制動技術要求，目前國內已應用和開發研究成功的大功率可控制動裝置主要有以下幾種：盤式制動器，液力制動器、液壓制動器和粘液可控制動器。
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
液壓制動分為液壓調壓制動與液壓調速制動。
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
液粘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，液粘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。
液粘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；液粘可控制動裝置的主、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。液粘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。
各制動裝置性能比較表
制動裝置類型工作原理可控性定車效果可靠性防暴性安裝部位維護費復雜性
盤式干摩擦好好好好中低速軸低簡單
液力式液體動壓好無一般好高速軸低復雜
液壓式流體靜壓好差一般好高速軸高一般
粘液可控濕摩擦好好良好好任意軸一般一般
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).
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