下运带式输送机的制动控制系统探讨

论文导读：下运带式输送机是煤矿生产中的一种重要的运输设备,其可靠平稳运行对保证矿井正常、安全、高效生产有着重要的意义。在下运带式输送机制动过程中，制动装置不但要能克服负载力矩的作用，同时要不断地吸收制动过程产生的热量。
关键词：下运带式输送机，制动装置

　　下运带式输送机是煤矿生产中的一种重要的运输设备,其可靠平稳运行对保证矿井正常、安全、高效生产有着重要的意义。目前常用的制动系统有盘式制动器，液力制动器、液压制动器和粘液可控制动器等。盘式制动器性能较稳定，但在突然断电时制动系统就无法工作；液力制动不仅系统复杂，并且在转速较低的情况下制动力矩迅速减小，仍需盘式制动器进行干摩擦制动；而对于盘式制动器制动，由于其会产生火花及烧灼现象，对矿井生产安全产生危害，因而液压制动的采用就显得越来越迫切。
　　1.制动控制系统的原理及基本构成
　　1.1 制动控制系统的原理
　　随着长距离、大运量、大功率的下运带式输送机的广泛应用，其制动装置功能的完善、性能的好坏，直接影响着下运带式输送机的安全与可靠运行。主要体现在以下几个方面：
　　（1）制动力矩可控性；
　　（2）具有断电可靠制动；
　　（3）具有定车功能；
　　（4）具有重载起车制动力矩零速保持功能；
　　（5）可实现多机制动力矩平衡；
　　（6）易实现井下防爆要求；
　　（7）尽量做到节能。
　　在下运带式输送机制动过程中，制动装置不但要能克服负载力矩的作用，同时要不断地吸收制动过程产生的热量。若制动减速度取较小时，制动装置的制动力矩可以较小，但此时要求制动装置所做的制动功较大，要求制动装置的热容量也要大。由于这个原因，在现场使用中，制动装置的制动力矩由于设置不当，制动时间过长，产生了大量的热，使得制动装置温升过高。但是当制动减速度过大时，虽然产生的发热量小了，但要求制动装置输出的制动力矩大了，对带式输送机系统的机械冲击也大，甚至出现减速机齿轮损坏或断轴事故。所以一般情况下，对于大功率的下运带式输送机都要采用可控制动装置，同时要求制动装置具有较大的热容量和良好的散热条件。
　　此外，对于大功率、长距离的下运带式输送机的制动技术而言，直接盘式制动可能会产生滚料、打滑、飞车、冒火花等问题。因此，为保证正常停车和紧急停车需要，避免发生事故，也要求大功率、长距离的下运带式输送机采用可控制动装置。
　　1.2 制动控制系统的基本构成
　　下运带式输送机的制动控制系统主要包括控制单元、制动单元、皮带输送机传动系统和信号传感反馈单元。当控制单元得到主控信号；要求液压制动器实施制动，即向皮带输送机传动系统输出一个制动力矩，则控制单元发送一定值的电流与电压信号，然后由信号传感单元反馈加速信号与速度信号到控制单元中，控制单元即可按一定的指标来实现对力矩的调节功能，使皮带输送机传动系统的制动满足工况要求。
　　2.制动装置
　　针对下运带式输送机的制动技术要求，目前国内已应用和开发研究成功的大功率可控制动装置主要有以下几种：盘式制动器，液力制动器、液压制动器和液粘可控制动器。
　　2.1 盘式制动器
　　盘式制动系统主要由制动盘和制动闸组成，其制动力矩是有闸瓦与制动盘摩擦而产生的，因此调节闸瓦对制动盘的正压力即可改变制动力矩，而制动器的正压力与液压系统的控制油压成正比例关系。机械设备正常工作时，油压达最大值，此时正压力为0，并且闸瓦与制动盘间的留有1～1.5mm的间隙，即制动器处于松闸状态。当机械设备需要制动时，电液控制系统将根据设备工况发出控制指令，使制动装置按照预定的程序自动减小油压已达到制动要求。它具有制动力矩大、可调、动作灵敏、散热性能好、使用和维护方便等优点。但由于需要设置油泵站而导致体积较大。
　　煤矿井下因有防爆要求，因此盘式制动器不能安装在高速轴上，而是将其安装在不足以产生火花的中低速轴上。同时，根据下运带式输送机驱动系统的要求，当大功率或多机驱动时，要在减速器与电动机之间安装软起动装置，以保持功率平衡。
　　2.2液力制动装置
　　液力制动装置由阻尼制动滚筒、链式离合器、减速器、水介质液力偶合器、离心式水泵．自动调节装置、机架体等部分组成其中自动调节装置包括可调节流闷、喷嘴档板问、霍尔元件及速度继电器等。
　　液力制动装置的工作原理是以水基质液力偶合器做制动器，以泵和喷嘴档板阀来控制液力偶合器注液量，达到调整阻尼力矩的目的，整个装置设置在下运带式输送机的机尾部。论文参考网。其利用胶带传动阻尼制动滚筒，并由链式离台器作联轴节带动减速机，使减速机一轴增速，在高转速的一轴上安装液力偶台器和小型离心泵，用泵排出的乳化液作介质，向液力偶台器内上下直通式注入和排出，使不转动的液力偶合器产生阻尼力矩。为使阻尼力矩仅在驱动电动机作负功率下运行时投入、设计了喷嘴、档板阀和霍尔元件配合的自动调节装置，改变注水量和水的扬程，使空载和正功率运行时，液力偶合器阻尼力矩极小；负功率运行时，阻尼制动力矩立刻增大。
　　2.3 液压制动装置
　　液压制动装置由于其制动可靠，无摩擦，不会形成火花等明火，从而在煤矿安全生产中有着良好的应用前景。论文参考网。
　　液压制动装置的工作原理，是对液压泵采取节流或溢流措施，使之在一定压力下排油，对与它连接的工作机械形成制动力矩，通过改变排油的流量和压力以调节制动力矩。
　　在实际使用中，常用轴向柱塞泵与下运带式输送机的减速器伸出轴连接，输送机正常运转时，使泵的液压系统成卸荷回路，并以最小的流量排油，在闭路系统中循环，需要制动时，加大流量和排油压力，形成一定的制动力矩，使输送机逐渐减速停车，运输机系统的动能消耗在液压系统中。
　　2.4液粘可控制动装置
　　液粘可控制动装置工作原理与液体粘性软起动装置相同。液体粘性软起动装置是一种机电液一体化的新型可控制传动装置。主要包括机械传动系统、液压传动系统以及电气控制系统。其工作原理是利用液体粘性来传递力矩。论文参考网。机械本体结构由主、从动轴、主、从动摩擦片，控制油缸、弹簧、箱体及密封件组成。当主动轴带动主动摩擦片旋转时，摩擦片之间的粘性流体形成油膜带动从动摩擦片旋转，通过调整控制油缸中的油压大小来调节主、从动摩擦片之间的油膜厚度，从而改变从动轴的输出转速和转矩的大小，实现机械设备的可控软启动以及调速功能。
液粘可控制动装置不仅能够改善机械设备的起动、运行和停车性能，有利于消除对电气和机械设备的冲击，而且具有过载自我保护以及多驱动单元功率均衡等功能。结构简单，能提供可调的、平滑的、无冲击的制动力矩；可以用一个液压站进行多台制动；液粘可控制动装置的起动和调速过程平稳。无冲击，对于无调速要求的机械设备还具有传递效率高、性能可靠等优点。
　　3.结论
　　以上各种制动装置在实际使用用中各有特色。根据它们的工作原理和工作特点，在实现大功率下运带式输送机制动要求的设计中，它们的工作性能也各有差别，如表所示。
　　各制动装置性能比较表
　　

为满足大型下运带式输送机可控制动的要求，结合现场使用情况，可选用适当的可控制动装置。根据现场实际情况，尽量选择电、液、机械三方面结合的联合制动制动系统，以实现软制动的目的，并确保制动安全可靠。

参考文献：
[1]崔根伟.下运带式输送机液压制动系统的研究[J].矿山机械,2002,(11).
[2]霍松山.下运带式输送机的使用与维护[J].煤矿机械,2003,(09).
[3]赵洪刚.长距离下运带式输送机的研究设计[D].山东科技大学,2005.
[4]于励民等.带式输送机驱动原理与选型设计.2003(2).