王　濤

（山西焦煤西山煤電杜兒坪礦， 山西　太原　030053）

引言

目前，無論是新開發(fā)的礦井還是改造的舊礦井，越來越多地采用長距離、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，同時也對制動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)切換到制動時，其運(yùn)行的能量均需由制動裝置進(jìn)行吸收和消耗，若制動裝置無法有效對輸送機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行制動，將導(dǎo)致重大事故的發(fā)生。

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

1　盤式制動裝置的系統(tǒng)構(gòu)成

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

盤式制動裝置結(jié)構(gòu)如圖2所示，在帶式輸送機(jī)正常運(yùn)行時液壓系統(tǒng)控制液壓油進(jìn)入到制動油缸的有桿腔，在液壓油壓力的作用下油缸內(nèi)的碟簧被壓縮，制動閘瓦與制動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)行制動指令時，液壓系統(tǒng)控制將制動油缸有桿腔內(nèi)的液壓油以一定的速率釋放，使制動閘瓦與制動盤接觸，并逐漸增大作用于制動盤上的正壓力，完成對輸送機(jī)系統(tǒng)的平穩(wěn)制動[2]。

圖1　輸送機(jī)制動系統(tǒng)布置示意圖

圖2　制動油缸結(jié)構(gòu)示意圖

2　盤式制動裝置液壓系統(tǒng)控制原理

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

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

因此，在碟簧的預(yù)緊力已確定的情況下，只需通過液壓系統(tǒng)控制液壓油流出的速度即可控制作用在制動盤上的正壓力，而傳統(tǒng)盤式制動裝置的液控系統(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，制動裝置的液壓泵控制電機(jī)也處于工作狀態(tài)，以此來保持制動裝置執(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)，而且在制動時通過蓄能器與溢流閥的相互作用來控制制動閘瓦作用于制動盤上的正壓力，在實際工作中其相互協(xié)調(diào)狀態(tài)極難達(dá)到一致[3]，無法確保作用在制動盤上的力呈線性變化，難以滿足制動時快速制動與平穩(wěn)制動的有機(jī)統(tǒng)一，因此本文根據(jù)制動裝置液壓控制系統(tǒng)的工作原理和制動要求，提出了采用比例溢流閥作為控制制動油缸內(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，實現(xiàn)精確控制制動閘瓦的閉合速度與作用在制動盤上的正壓力，確保制動時快速制動與平穩(wěn)制動的有機(jī)統(tǒng)一，液壓系統(tǒng)原理圖如圖3所示。

當(dāng)控制系統(tǒng)收到制動的命令后，自動控制兩位三通換向閥斷電，使其處于左位工作狀態(tài)，此時兩位三通電磁換向閥是處于右位工作狀態(tài)，制動器內(nèi)部的油液通過比例溢流閥流回油箱，實現(xiàn)泄壓，在整個制動過程中可通過事先編制好的溢流程序，通過電控系統(tǒng)的電流來控制油液流出的速度[4]，實現(xiàn)油壓的調(diào)節(jié)和制動，確保制動時的減速度位于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油壓進(jìn)行控制，可以方便地實現(xiàn)控制過程的無極調(diào)壓，極大地提高了系統(tǒng)制動時的穩(wěn)定性。更新了控制回路，實現(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，控制電機(jī)停機(jī)，系統(tǒng)在閥體的作用下實現(xiàn)保壓，在長期保壓過程中，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，控制系統(tǒng)能夠自動開啟控制電機(jī)，為系統(tǒng)增壓，直至達(dá)到設(shè)定壓力的上限值后自動停機(jī)，實現(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)在工作過程中的熱量，同時提高了系統(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系統(tǒng)制動平穩(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)盤式制動裝置的可靠、有效制動提供了強(qiáng)有力的保障。

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

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

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