談下運(yùn)帶式輸送機(jī)的制動控制系統(tǒng)
摘 要：隨著工業(yè)生產(chǎn)的快速發(fā)展，采用帶式輸送機(jī)的愈來愈多。制動裝置是下運(yùn)帶式輸送機(jī)的關(guān)鍵設(shè)備之一。近年來，隨著我國下運(yùn)帶式輸送機(jī)的不斷發(fā)展，制動技術(shù)也在不斷提高。本文對下運(yùn)帶式輸送機(jī)的運(yùn)行機(jī)理進(jìn)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(jìn)行了比較。
關(guān)鍵詞：下運(yùn)帶式輸送機(jī) 制動裝置
下運(yùn)帶式輸送機(jī)是煤礦生產(chǎn)中的一種重要的運(yùn)輸設(shè)備,其可靠平穩(wěn)運(yùn)行對保證礦井正常、安全、高效生產(chǎn)有著重要的意義。目前常用的制動系統(tǒng)有機(jī)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(wěn)定，但在突然斷電時制動系統(tǒng)就無法工作；液力制動不僅系統(tǒng)復(fù)雜，并且在轉(zhuǎn)速較低的情況下制動力矩迅速減小，仍需機(jī)械閘塊進(jìn)行干摩擦制動；而對于機(jī)械閘塊制動，由于其會產(chǎn)生火花及燒灼現(xiàn)象，對礦井生產(chǎn)安全產(chǎn)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(tǒng)的原理及基本構(gòu)成
1.1 制動控制系統(tǒng)的原理
隨著長距離、大運(yùn)量、大功率的下運(yùn)帶式輸送機(jī)的廣泛應(yīng)用，其制動裝置功能的完善、性能的好壞，直接影響著下運(yùn)帶式輸送機(jī)的安全與可靠運(yùn)行。主要體現(xiàn)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(xiàn)多機(jī)制動力矩平衡；
（6）易實現(xiàn)井下防爆要求；
（7）盡量做到節(jié)能。
在下運(yùn)帶式輸送機(jī)制動過程中，制動裝置不但要能克服負(fù)載力矩的作用，同時要不斷地吸收制動過程產(chǎn)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(xiàn)場使用中，制動裝置的制動力矩由于設(shè)置不當(dāng)，制動時間過長，產(chǎn)生了大量的熱，使得制動裝置溫升過高。但是當(dāng)制動減速度過大時，雖然產(chǎn)生的發(fā)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(jī)系統(tǒng)的機(jī)械沖擊也大，甚至出現(xiàn)減速機(jī)齒輪損壞或斷軸事故。所以一般情況下，對于大功率的下運(yùn)帶式輸送機(jī)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(yùn)帶式輸送機(jī)的制動技術(shù)而言，直接機(jī)械抱閘可能會產(chǎn)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(fā)生事故，也要求大功率、長距離的下運(yùn)帶式輸送機(jī)采用可控制動裝置。
1.2 制動控制系統(tǒng)的基本構(gòu)成
下運(yùn)帶式輸送機(jī)的制動控制系統(tǒng)主要包括控制單元、制動單元、皮帶輸送機(jī)傳動系統(tǒng)和信號傳感反饋單元。當(dāng)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(jī)傳動系統(tǒng)輸出一個制動力矩，則控制單元發(fā)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(biāo)來實現(xiàn)對力矩的調(diào)節(jié)功能，使皮帶輸送機(jī)傳動系統(tǒng)的制動滿足工況要求。
2 制動裝置
針對下運(yùn)帶式輸送機(jī)的制動技術(shù)要求，目前國內(nèi)已應(yīng)用和開發(fā)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(tǒng)主要由機(jī)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(chǎn)生制動力矩，通過液壓站調(diào)整制動器中油壓的大小，可以調(diào)整正壓力，從而調(diào)整制動力矩的大小。液壓站采用了電液比例控制技術(shù)，所以制動系統(tǒng)的制動力矩可以根據(jù)工作需要自動進(jìn)行調(diào)整，實現(xiàn)良好的可控制動。它具有制動力矩大、可調(diào)、動作靈敏、散熱性能好、使用和維護(hù)方便等優(yōu)點。但由于需要設(shè)置油泵站而導(dǎo)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(chǎn)生火花的中低速軸上。同時，根據(jù)下運(yùn)帶式輸送機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的要求，當(dāng)大功率或多機(jī)驅(qū)動時，要在減速器與電動機(jī)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(zhì)上是一個渦輪固定，并對泵輪帶動的高速液流產(chǎn)生巨大的阻力矩，使帶式輸送機(jī)減速運(yùn)行的液力偶合器。它可以通過調(diào)整充液量來改變制動力矩的大小，實現(xiàn)下運(yùn)帶式輸送機(jī)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(tǒng)組成。
當(dāng)帶式輸送機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時制動器內(nèi)不充液，泵輪被驅(qū)動電動機(jī)帶動而運(yùn)轉(zhuǎn)，需要制動時將液體輸入，根據(jù)所充入液體量的多少來調(diào)節(jié)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(nèi)需要把帶式輸送機(jī)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(huán)系統(tǒng)以利散熱。它具有制動力矩大，可以調(diào)節(jié)的優(yōu)點，但因配有泵站等設(shè)備，因此設(shè)備體積大。
液力制動器的制動力矩與制動器葉輪轉(zhuǎn)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(diào)，因此非常適用于下運(yùn)帶式輸送機(jī)。又由于液力制動器不可能把帶式輸送機(jī)制動到零速，當(dāng)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(shè)備體積大，在可伸縮帶式輸送機(jī)上無法安裝使用。
2.3 液壓制動裝置
液壓制動分為液壓調(diào)壓制動與液壓調(diào)速制動。
1）液壓調(diào)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(jī)上，由主機(jī)拖動。當(dāng)制動時，油泵將機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)橐簤耗�，通過調(diào)節(jié)泵出口壓力的大小就可以調(diào)整制動力矩的大小，從而實現(xiàn)帶式輸送機(jī)制動目的。液壓調(diào)壓制動裝置的壓力確定后，系統(tǒng)將輸出一個不隨主機(jī)轉(zhuǎn)速變化的恒定制動力矩。其主要優(yōu)點是制動力矩正比于調(diào)定壓力，而且它與轉(zhuǎn)速無關(guān)，故可將轉(zhuǎn)速制動到零而無需設(shè)機(jī)械閘。
2）液壓調(diào)速制動器
該裝置的油泵隨主機(jī)轉(zhuǎn)動，當(dāng)改變液壓油泵的流量時，就可以改變帶式輸送機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而實現(xiàn)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(yùn)帶式輸送機(jī)實現(xiàn)制動減速。對于大功率下運(yùn)帶式輸送機(jī)的制動，一般采用高壓大流量變量柱塞泵，當(dāng)制動帶式輸送機(jī)時，排量調(diào)到最大，而帶式輸送機(jī)正常運(yùn)行時，排量調(diào)到最小。由于液壓泵長時間處于高速運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，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(jīng)水冷散熱器散熱，增加了附設(shè)系統(tǒng)。當(dāng)油溫過高時，液壓元件易出現(xiàn)故障，同時油液由于大流量的循環(huán)運(yùn)動和溫度變化，很容易變質(zhì)，進(jìn)一步影響液壓控制系統(tǒng)的可靠性，同時當(dāng)帶式輸送機(jī)定車時，由于液壓泵和液壓系統(tǒng)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(xiàn)帶式輸送機(jī)各項制動性能要求，液粘可控制動裝置采用常閉式結(jié)構(gòu)。當(dāng)主動軸帶動主動摩擦片旋轉(zhuǎn)時，由于從動摩擦片不動，使得主、從動摩擦片之間產(chǎn)生摩擦力。改變控制油缸中的油壓大小，就可以調(diào)節(jié)主、從動摩擦片之間的壓緊力，進(jìn)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(xiàn)帶式輸送機(jī)各項制動技術(shù)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(yīng)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(jié)構(gòu)簡單：能提供可調(diào)的、平滑的、無沖擊的制動力矩；可以用一個液壓站進(jìn)行多臺制動；帶式輸送機(jī)過載時能實現(xiàn)自動過載保護(hù)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(jìn)行冷卻散熱，可以省去冷卻用水，節(jié)省了運(yùn)行費(fèi)用。液粘可控制動裝置是目前較好的制動裝置，特別適合應(yīng)用于長距離、大功率的下運(yùn)帶式輸送機(jī)上。
3 結(jié)論
以上各種制動裝置在實際使用用中各有特色。根據(jù)它們的工作原理和工作特點，在實現(xiàn)大功率下運(yùn)帶式輸送機(jī)制動要求的設(shè)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(hù)費(fèi) 復(fù)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(fù)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(yùn)帶式輸送機(jī)可控制動的要求，結(jié)合現(xiàn)場使用情況，可選用適當(dāng)?shù)目煽刂苿友b置。對具有較高的可控制動性能要求的場合，為更好的達(dá)到限速制動的目的，均可與液壓推桿制動器配合使用，實現(xiàn)軟、硬兩級制動。
參考文獻(xiàn)
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