王 輝

（山西焦煤集團(tuán)有限責(zé)任公司官地煤礦，山西 太原 030022）

引言

帶式輸送機(jī)作為煤礦關(guān)鍵運(yùn)輸設(shè)備，在采煤設(shè)備自動(dòng)化水平、采煤工藝方法不斷改進(jìn)的背景下朝著大運(yùn)量、長(zhǎng)距離以及大運(yùn)速的方向發(fā)展。從某種程度上講，帶式輸送機(jī)的制動(dòng)性能將決定設(shè)備的可靠性和運(yùn)輸?shù)陌踩?。目前，帶式輸送機(jī)所配置的制動(dòng)裝置包括有防爆自冷盤式制動(dòng)裝置、液壓制動(dòng)裝置和液力制動(dòng)裝置，雖然在多年的應(yīng)用中做了大量的改進(jìn)，但是仍無法實(shí)現(xiàn)對(duì)輸送機(jī)軟制動(dòng)功能[1]。本文將針對(duì)可具備軟制動(dòng)功能的液黏軟制動(dòng)裝置完成其機(jī)械、電氣以及液壓控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，為提升帶式輸送機(jī)的制動(dòng)性能奠定基礎(chǔ)。

1 液黏軟制動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)

液黏軟制動(dòng)裝置作為配套帶式輸送機(jī)的機(jī)電液裝置，其包括有機(jī)械系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)以及電氣控制系統(tǒng)三部分，具體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 液黏軟制動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)示意圖

如圖1所示，對(duì)于液黏軟制動(dòng)裝置，在液壓油油壓和彈簧壓力的共同作用下對(duì)主動(dòng)摩擦片和被動(dòng)摩擦片之間的間隙進(jìn)行調(diào)整，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)制動(dòng)裝置制動(dòng)力矩可調(diào)控制的目的，進(jìn)而滿足帶式輸送機(jī)在各種工況下的制動(dòng)要求。

一般情況下，液黏軟制動(dòng)裝置可安裝于帶式輸送機(jī)的高速軸、中速軸和低速軸。其中，當(dāng)制動(dòng)裝置安裝于高速軸時(shí)，體積小，但是扭矩功率損失較大，容易導(dǎo)致摩擦片燒毀。當(dāng)制動(dòng)裝置安裝于低速軸、中速軸時(shí)，體積較大，但對(duì)應(yīng)摩擦片的熱性能好[2]。結(jié)合帶式輸送機(jī)實(shí)際結(jié)構(gòu)和制動(dòng)工況要求，將液黏軟制動(dòng)裝置安裝于帶式輸送機(jī)的中速軸和低速軸。對(duì)應(yīng)帶式輸送機(jī)制動(dòng)裝置的布置情況如圖2所示。

圖2 液黏軟制動(dòng)裝置布置示意圖

2 液黏軟制動(dòng)裝置液壓控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

帶式輸送機(jī)液黏軟制動(dòng)裝置是通過液壓油的壓力和彈簧的共同作用對(duì)主動(dòng)、從動(dòng)摩擦片之間的間隙進(jìn)行調(diào)整控制。因此，液黏軟制動(dòng)裝置的液壓控制系統(tǒng)的精度和可靠性尤為重要。除此之外，在制動(dòng)過程中會(huì)產(chǎn)生大量的熱，需相應(yīng)的潤(rùn)滑冷卻系統(tǒng)降溫[3]。本節(jié)將主要對(duì)帶式輸送機(jī)液黏軟制動(dòng)裝置的液壓供油系統(tǒng)和潤(rùn)滑冷卻系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。液黏軟制動(dòng)裝置的液壓控制系統(tǒng)如下頁圖3所示。

2.1 液壓供油系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

為確保制動(dòng)裝置的制動(dòng)性能，對(duì)液壓供油系統(tǒng)提出如下要求：

圖3 液壓控制系統(tǒng)原理圖

1）要求供油系統(tǒng)能夠在最大油缸壓力時(shí)，即最大制動(dòng)力時(shí)將主動(dòng)摩擦片和從動(dòng)摩擦片分開；

2）要求液壓供油系統(tǒng)能夠根據(jù)實(shí)際制動(dòng)要求對(duì)壓力在最大油缸壓力和最小油缸壓力之間實(shí)現(xiàn)無極控制；

3）要求系統(tǒng)突然斷電后仍可保證帶式輸送機(jī)平穩(wěn)、安全停機(jī)；

4）要求液壓供油系統(tǒng)的流量能夠保證系統(tǒng)內(nèi)所有液壓元器件的正常工作。

電液比例閥為液壓供油系統(tǒng)中核心元器件，其主要功能是實(shí)現(xiàn)電與液壓的轉(zhuǎn)換[4]。具體控制比例為：電液比例閥所提供的電流范圍為0～800 mA，對(duì)應(yīng)控制的壓力范圍為0～5 MPa，所引入的電壓為24 V直流電壓。

供油泵選用常規(guī)的齒輪泵，其具有可靠性高、壽命長(zhǎng)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單以及無污染等特點(diǎn)。齒輪泵可將其壓力分為高、中、低三等，其中對(duì)應(yīng)高壓為20～31.5 MPa；中壓為8～16 MPa；低壓小于2.5 MPa。根據(jù)帶式輸送機(jī)液黏制動(dòng)裝置所選型電液比例閥最大壓力為5 MPa，則選中壓齒輪泵即可。

2.2 潤(rùn)滑冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

潤(rùn)滑冷區(qū)系統(tǒng)的主要作用是對(duì)主動(dòng)、從動(dòng)摩擦片進(jìn)行降溫處理。因此，潤(rùn)滑冷卻系統(tǒng)需溫度傳感器對(duì)摩擦片的溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，當(dāng)超過規(guī)定限值時(shí)，在潤(rùn)滑冷卻系統(tǒng)的作用下，冷卻的潤(rùn)滑油在泵離心力的作用下將流過摩擦片，降溫后流回油箱。潤(rùn)滑冷卻系統(tǒng)對(duì)摩擦片的冷卻效果在很大程度上決定于冷卻潤(rùn)滑油的流量大小。當(dāng)潤(rùn)滑油流量過小時(shí)，對(duì)摩擦片冷卻力度較小，導(dǎo)致摩擦片溫度升高過快而失效；當(dāng)潤(rùn)滑油流量過大時(shí)，會(huì)增加制動(dòng)裝置的帶排扭矩，從而造成更大的功率損失。

3 電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

為實(shí)現(xiàn)對(duì)帶式輸送機(jī)的集中控制，將液黏制動(dòng)裝置的電氣控制系統(tǒng)集成于當(dāng)前帶式輸送機(jī)的微機(jī)控制裝置中，實(shí)現(xiàn)對(duì)帶式輸送機(jī)液黏軟制動(dòng)裝置運(yùn)行參數(shù)及帶式輸送機(jī)工況的實(shí)時(shí)監(jiān)控[5]。結(jié)合帶式輸送機(jī)的實(shí)際工況，對(duì)應(yīng)制動(dòng)裝置電氣控制系統(tǒng)提出如下要求：

1）能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)帶式輸送機(jī)的平滑制動(dòng)，制動(dòng)減速度控制在0.1～0.3 m/s2；

2）能夠?qū)捷斔蜋C(jī)進(jìn)行低速保護(hù)和高速保護(hù)；

3）具備帶式輸送機(jī)的基礎(chǔ)保護(hù)功能，對(duì)輸送帶的跑偏、堆煤、溫度等狀況進(jìn)行監(jiān)測(cè)；

4）要求系統(tǒng)斷電后仍能夠保證帶式輸送機(jī)穩(wěn)定停機(jī)；

5）能夠?qū)崟r(shí)顯示帶式輸送機(jī)各部分的運(yùn)行參數(shù)。

為實(shí)現(xiàn)帶式輸送機(jī)的上述控制功能，本方案選用西門子S7-200系列的PLC控制器為電氣通知系統(tǒng)的核心，電氣控制系統(tǒng)組成框圖如圖4所示。

圖4 帶式輸送機(jī)電氣控制原理框圖

如圖4所示，通過轉(zhuǎn)速傳感器、油壓傳感器、帶速傳感器以及電流變送器等對(duì)帶式輸送機(jī)各系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并將監(jiān)測(cè)結(jié)果傳遞并顯示于TH5-24S操作臺(tái)；KXJ5-1140S控制箱獲取操作臺(tái)的數(shù)據(jù)，根據(jù)設(shè)定的程序完成對(duì)帶式輸送機(jī)各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)的控制。

4 結(jié)語

傳統(tǒng)帶式輸送機(jī)制動(dòng)裝置以防爆自冷盤式制動(dòng)裝置、液壓制動(dòng)裝置和液力制動(dòng)裝置為主，在實(shí)際應(yīng)用中存在性能不佳、機(jī)械性能過硬的問題，而本文所研究的采用液黏軟制動(dòng)裝置可對(duì)帶式輸送機(jī)進(jìn)行良好的制動(dòng)控制，能夠保證帶式輸送機(jī)的可靠性和運(yùn)輸能力。