王　濤

（山西焦煤西山煤電杜兒坪礦， 山西　太原　030053）

引言

目前，無(wú)論是新開(kāi)發(fā)的礦井還是改造的舊礦井，越來(lái)越多地采用長(zhǎng)距離、高帶速、大角度的重載帶式輸送機(jī)系統(tǒng)[1]。新式輸送機(jī)系統(tǒng)不僅使煤炭傳輸效率得到極大提高，同時(shí)也對(duì)制動(dòng)裝置提出了更高的控制要求。輸送機(jī)系統(tǒng)從運(yùn)行狀態(tài)切換到制動(dòng)時(shí)，其運(yùn)行的能量均需由制動(dòng)裝置進(jìn)行吸收和消耗，若制動(dòng)裝置無(wú)法有效對(duì)輸送機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行制動(dòng)，將導(dǎo)致重大事故的發(fā)生。

目前，常用的輸送機(jī)制動(dòng)方式主要包括液壓調(diào)速制動(dòng)裝置、液力制動(dòng)裝置、機(jī)械制動(dòng)裝置、電液推桿制動(dòng)裝置等。機(jī)械制動(dòng)裝置的工作原理是通過(guò)機(jī)械接觸摩擦的方式將輸送機(jī)制動(dòng)時(shí)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為熱能的一種制動(dòng)方式，該種制動(dòng)方式因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制動(dòng)效果好被廣泛應(yīng)用并逐漸成為一種主流的制動(dòng)方式，而盤式制動(dòng)方式更是依靠其制動(dòng)力矩大、制動(dòng)力矩可調(diào)、動(dòng)作迅速可靠、制動(dòng)時(shí)的散熱效果好等一系列優(yōu)點(diǎn)逐漸成為一種最常用的機(jī)械制動(dòng)方式，液壓系統(tǒng)作為控制盤式制動(dòng)裝置工作的動(dòng)力系統(tǒng)，其性能直接影響著盤式制動(dòng)裝置能否安全、可靠的執(zhí)行制動(dòng)動(dòng)作[1]。

1　盤式制動(dòng)裝置的系統(tǒng)構(gòu)成

盤式制動(dòng)裝置在輸送機(jī)系統(tǒng)中的布置形式如圖1所示，為了確保盤式制動(dòng)裝置在工作時(shí)的穩(wěn)定性，其通常布置在傳動(dòng)機(jī)構(gòu)減速箱中低速軸的一側(cè)，用于制動(dòng)的機(jī)械轉(zhuǎn)盤利用聯(lián)軸器連接在傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的低速軸上，隨著輸送機(jī)的滾筒一起轉(zhuǎn)動(dòng)，用于執(zhí)行制動(dòng)的油缸則通過(guò)盤式制動(dòng)裝置的機(jī)架結(jié)構(gòu)固定在地面上，確保制動(dòng)時(shí)的穩(wěn)定性。

盤式制動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)如圖2所示，在帶式輸送機(jī)正常運(yùn)行時(shí)液壓系統(tǒng)控制液壓油進(jìn)入到制動(dòng)油缸的有桿腔，在液壓油壓力的作用下油缸內(nèi)的碟簧被壓縮，制動(dòng)閘瓦與制動(dòng)盤之間保留一定的間隙，使之不影響輸送機(jī)滾筒的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)執(zhí)行制動(dòng)指令時(shí)，液壓系統(tǒng)控制將制動(dòng)油缸有桿腔內(nèi)的液壓油以一定的速率釋放，使制動(dòng)閘瓦與制動(dòng)盤接觸，并逐漸增大作用于制動(dòng)盤上的正壓力，完成對(duì)輸送機(jī)系統(tǒng)的平穩(wěn)制動(dòng)[2]。

圖1　輸送機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)布置示意圖

圖2　制動(dòng)油缸結(jié)構(gòu)示意圖

2　盤式制動(dòng)裝置液壓系統(tǒng)控制原理

帶式輸送機(jī)的滾筒在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)具有巨大的負(fù)載，因此輸送機(jī)在制動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生巨大的動(dòng)載荷，若盤式制動(dòng)裝置在執(zhí)行制動(dòng)指令時(shí)，制動(dòng)力過(guò)大則會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)滾筒軸斷裂、制動(dòng)裝置被拉翻等嚴(yán)重事故，因此我國(guó)MT912規(guī)定，帶式輸送機(jī)的制動(dòng)裝置在執(zhí)行制動(dòng)時(shí)的制動(dòng)減速度應(yīng)在0.1～0.3 m/s2，制動(dòng)減速度取主要決于制動(dòng)油缸的制動(dòng)閘瓦作用在制動(dòng)盤上的正壓力與它們之間的摩擦系數(shù)，制動(dòng)力矩可以表示為：

式中：N為制動(dòng)頭的組數(shù)；F為閘瓦作用于制動(dòng)盤上的正壓力，N；f為摩擦系數(shù)；r為有效制動(dòng)半徑，mm。

因此，在碟簧的預(yù)緊力已確定的情況下，只需通過(guò)液壓系統(tǒng)控制液壓油流出的速度即可控制作用在制動(dòng)盤上的正壓力，而傳統(tǒng)盤式制動(dòng)裝置的液控系統(tǒng)，采用的是控制電機(jī)不間斷工作方式，即在輸送機(jī)工作時(shí)，制動(dòng)裝置的液壓泵控制電機(jī)也處于工作狀態(tài)，以此來(lái)保持制動(dòng)裝置執(zhí)行機(jī)構(gòu)中的油液處于保壓狀態(tài)，保證滾筒的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，這樣不僅造成電力資源的極大浪費(fèi)，而且在制動(dòng)時(shí)通過(guò)蓄能器與溢流閥的相互作用來(lái)控制制動(dòng)閘瓦作用于制動(dòng)盤上的正壓力，在實(shí)際工作中其相互協(xié)調(diào)狀態(tài)極難達(dá)到一致[3]，無(wú)法確保作用在制動(dòng)盤上的力呈線性變化，難以滿足制動(dòng)時(shí)快速制動(dòng)與平穩(wěn)制動(dòng)的有機(jī)統(tǒng)一，因此本文根據(jù)制動(dòng)裝置液壓控制系統(tǒng)的工作原理和制動(dòng)要求，提出了采用比例溢流閥作為控制制動(dòng)油缸內(nèi)液壓油釋放量的控制元件，利用比例溢流閥精確控制的特性，實(shí)現(xiàn)精確控制制動(dòng)閘瓦的閉合速度與作用在制動(dòng)盤上的正壓力，確保制動(dòng)時(shí)快速制動(dòng)與平穩(wěn)制動(dòng)的有機(jī)統(tǒng)一，液壓系統(tǒng)原理圖如圖3所示。

當(dāng)控制系統(tǒng)收到制動(dòng)的命令后，自動(dòng)控制兩位三通換向閥斷電，使其處于左位工作狀態(tài)，此時(shí)兩位三通電磁換向閥是處于右位工作狀態(tài)，制動(dòng)器內(nèi)部的油液通過(guò)比例溢流閥流回油箱，實(shí)現(xiàn)泄壓，在整個(gè)制動(dòng)過(guò)程中可通過(guò)事先編制好的溢流程序，通過(guò)電控系統(tǒng)的電流來(lái)控制油液流出的速度[4]，實(shí)現(xiàn)油壓的調(diào)節(jié)和制動(dòng)，確保制動(dòng)時(shí)的減速度位于0.1～0.3 m/s2內(nèi)。

該新型液控系統(tǒng)采用的是比例溢流閥對(duì)油壓進(jìn)行控制，可以方便地實(shí)現(xiàn)控制過(guò)程的無(wú)極調(diào)壓，極大地提高了系統(tǒng)制動(dòng)時(shí)的穩(wěn)定性。更新了控制回路，實(shí)現(xiàn)了控制電機(jī)的非連續(xù)性工作狀態(tài)和液壓系統(tǒng)的自動(dòng)保壓，極大地優(yōu)化了控制方式。當(dāng)輸送機(jī)在正常工作狀態(tài)時(shí)，控制電機(jī)停機(jī)，系統(tǒng)在閥體的作用下實(shí)現(xiàn)保壓，在長(zhǎng)期保壓過(guò)程中，當(dāng)系統(tǒng)壓力因泄漏的原因逐漸降低到設(shè)定值以下時(shí)，控制系統(tǒng)能夠自動(dòng)開(kāi)啟控制電機(jī)，為系統(tǒng)增壓，直至達(dá)到設(shè)定壓力的上限值后自動(dòng)停機(jī)，實(shí)現(xiàn)保壓，如此反復(fù)，該控制方式不僅極大地節(jié)約了用電而且減少了系統(tǒng)在工作過(guò)程中的熱量，同時(shí)提高了系統(tǒng)工作的可靠性。

圖3　液壓系統(tǒng)原理圖

3　結(jié)論

以比例溢流閥為核心控制元件的液壓控制系統(tǒng)，很好地解決了目前盤式制動(dòng)系統(tǒng)制動(dòng)平穩(wěn)性差、可靠性低以及耗電量大的難題，為確保輸送機(jī)系統(tǒng)盤式制動(dòng)裝置的可靠、有效制動(dòng)提供了強(qiáng)有力的保障。

[1]許福玲，陳曉明.液壓與氣壓傳動(dòng)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.

[2]許建中.基于現(xiàn)場(chǎng)總線的配電監(jiān)控系統(tǒng)[J].電力學(xué)報(bào)，2004，19（2）：136-138.

[3]許益民.電液比例控制系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006．

[4]許益民.電液比例控制系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006．