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下运带式输送机盘式制动系统的研究


下运带式输送机盘式制动系统的研究 ? 包继华 文章编号: ( ) ! " " ! # $ % & ’ ( " " " " ) # " " " & # " (





周满山

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下运带式输送机盘式制动系统的研究
包继华, 于 岩, 周满山 (山东科技大学机电系, 山东 泰安 ( ) * ! " ! & 中图分类号: 文献标识码: ! " # $ % 摘要: 对下运带式输送机盘式制动系统的结构设计、 制动原理及液压控制系统进行了分析, 并着重讨论 了制动装置在松闸、 施闸及输送机正常运行过程中油压的确定。 主题词: 下行胶带输送机; 盘式制动装置; 液压控制 & 前言 我国煤矿开采正逐步进入深井开采阶段, 为了 满足采煤工艺与运输的需要, 下运带式输送机已成 为煤炭生产中一种重要的运输设备, 并且它正朝着 长距离、 大运量、 大倾角方向发展。由于物料在下运 过程中, 驱动电机的运行工况可能是电动状态, 也可 能是发电状态, 其决定因素取决于运量和运输倾角。 当物料下滑力大于各项阻力之和时, 电机反转, 其转 速一旦超过同步转速, 电机呈发电状态运行。若运 量超载时, 就容易导致电机超速进入不稳定区运行, 或由于某种原因系统突然停电时, 电机失去制动力 矩都会引起输送机失去控制, 发生飞车事故。因此, 下运带式输送机制动问题已成为输送机能否可靠运 行的关键技术问题。 目前, 国内使用的下运带式输送机制动系统的 类型主要有: 电气动力制动、 液力制动、 液压制动以 及盘式制动系统。本文着重在结构设计、 制动原理、 液压控制系统等方面对盘式制动系统进行分析。 ’ 制动装置工作原理 图!为制动装置布置图。其中盘式制动装置主 、 制动器 (碟簧+ 、 活塞& 、 闸瓦! ) 组成。 要由制动盘! " 盘式制动装置是一种利用压力油压缩碟簧松 闸, 卸压后碟簧产生压力施闸的常闭式制动装置。 起车时, 压力油通过高压油管进入制动器的活塞腔, 压缩碟簧使闸瓦离开制动盘, 解除制动, 输送机正常 起动; 当输送机超速或由于特殊情况需要制动时, 油 压降低, 活塞在碟簧压力的推动下带动闸瓦压向制 动盘, 利用闸瓦与制动盘间的摩擦产生制动力, 从而 实现输送机制动。
图! 制动装置布置图
—制动盘; —传动 滚 筒; 、 、 —联 ! ( % ) * —减速器; —电动机; —碟 轴器; $ , + 簧; —活塞; —闸瓦; —制动盘 & ! " ! !

的中间设计有叶片, 其结构如图 ( 所示。该结构不 仅增大了制动盘的散热面积, 也加强了制动盘的散 热能力。

图( 制动盘结构原理图
—叶片; —制动盘 ! (

实践证明: 这种制动盘在环境温度 % 重 " - 时, 复制动! 盘面最高温度远小于 ! 无火花 "次, ) " -, 产生, 满足井下防爆要求。 $ 制动力矩 !( 与油压 " 的关系 制动力矩与油压之间的关系 % ! ! 施闸过程中, 制动力矩与正压力应满足关系: ( ) ". #( $ % ’ ! & 式中: , ? ". 为制动力矩, "./ ! ! ) "0 1 2; %为 制动器施加给制动盘的正压力, 1; & 为摩擦系数, 一般取" ; (为减小轴向力, ! % ! " ! $ $ 为制动器副数 制动器应成对使用) ; ’ 为平均摩擦半径, 2。 如图%所示, 施闸过程中正压力为: ( ) % #( ( ( )( !) * ! 式中: ( ( +/ $ 1; ( ( 为碟簧压力, (/ !, ! 为压 力油产生的压力, -, ( 1; * 为制动器运动部 !/, 分阻力, 一般取" ! ! 1。 将 ( ) 式代入 ( ) 式得: ( ! ! / ( + $ -#* ) "./ ( $ ’ , & !# 上式变形为: ( ) %

万方数据 制动盘设计成双面中空式结构, 并在两制动盘

?! .? / ($ / ) #/ $ )) ( * ! "( ! % & % ’" # % + # 松闸过程中制动力矩与油压的关系 如图$所示, 松闸过程中正压力为:
! ! / , "# $ *-& ! %! 将 ( ) 式代入 ( ) 式得: & ! ! [ / / ($ ] / # $ )) * !" ( ! - & % ’" # 将 ( ) 式减去 ( ) 式得: ’ $

煤矿自动化 ( ) $ 化, 实现制动力矩可调。

# . . .年第&期

$ + ! 松闸过程 液压控制系统接受到松闸指令后, 电磁换向阀 ( ) & ( ) ’ 油泵% 工作, 电液比例阀 - 中的电流/ 逐渐 ’通电, 增大, 油压 ! 上升, 蓄能器 ( 充液, 制动装置制动力 矩减小。若输送机有载, 输送机将在负载带动下缓 慢起动; 若输送机无载, 电机将在油压 ! 到达最大 值后, 延时数秒后强迫起动。 $ + # 正常停车 液压系统接受到正常停车指令后, 电液比例阀 中的电流按电控系统的要求变化来调节油压和制动
#。 力矩使输送机停车减速度保持在 . / + !!. / % ) 0

( ) " &/ * ( ! "# 由以上可知: ( )制动力矩 ’" 与油压 ! 呈线 ! 性关系, 油压 ! 变化, 制动力矩 ’" 也随之变化, 因 此, 只要能控制油压的变化, 就能达到控制制动力矩 的目的; ( )在制动力矩 ’" 相同的情况下, 松闸油 # 压 ! 比施闸油压! 大。

当输送机停止运行时, 电机 # 、 比例阀 - 断电, 系统 停止工作。 $ / % 工作制动 输送机运行过程中, 若由于某种原因引起超速, 测速传感器将信号传至电控系统, 电控系统发出控 制信号, 使比例阀电流/ 降低, 施加制动力, 待输送 机到达稳定运行速度时, 电控系统控制油压 ! 解除

图% 施闸过程中 制动器受力图

图$ 松闸过程中制 动器受力图

制动。 $ / $ 紧急制动或系统突然断电 当输送机接受到紧急停车指令或系统突然断电 时, 电机# 、 比例阀 、 电磁换向阀断电, 系统经溢流 阀! 制动器迅速通过空行程贴 .使油压降至调定值, 至制动盘, 蓄能器与制动器中的油液经调速阀 , 卸 压, 制动力矩增大, 输送机缓慢停车。 总之, 盘式制动系统能够满足煤矿井下下运带 式输送机的各种运行工况, 它与其它类型制动系统 相比有以下优点: 制动安全、 可靠, 停车后不必使用 机械闸; 与电控系统配套使用能使停车减速度控制
# 之内; 在. / 成本低, 可采用 ! 台电控、 / ! ! . / % ) 0 ! 台液压系统控制多个驱动部件; 故障少, 维修简单。

% + % 最大工作油压 !) * + 输送机稳定运行过程中, 制动力矩全部由电机 承担。为了避免在稳定运行中闸瓦与制动盘之间过 度磨损, 同时保证制动可靠、 迅速, 闸瓦与制动盘的 间隙应控制在! 故最大油压 !) 应为: ! ! + & ) ), * + ( # !-.) & $ * * ! 式中: 一般取! . 为闸瓦间隙, + & ) )。

!) * +"

( ) ,

! 液压控制系统 为了实现控制油压 ! 和满足多种工况的要求, 盘式制动装置采用如图&所示的液压系统。液压系 统中调压元件是电液比例调压阀, 当电控系统输出 电 流发生变化时, 液压系统输出油压也随之发生变

该制动系统已成功地应用于新汶、 淮南、 平顶山 等矿务局, 使用效果良好。
参考文献: [ ] 史久瑛/ 胶带输送机的制动/ 起重运输机械, ( , ) ! ! , ’ % / [ ] 夏荣海, 等/ 矿井提升机械设备/ 徐州: 中国矿业大学出 # , 版社, ! , ( ! ! /
(收稿日期: ) # . . . 1 . ’ 1 . & 作者简介: 包继华 ( ) , 年毕业于山东科技大学矿山机械 ! ( !1 ! & 专业。现主要从事矿井运输与提升方面的研究工作, 讲师, 已发表论 文’篇。

图& 液压系统原理图

万方数据


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