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        煤礦下運帶式輸送機軟制動方式研究與應(yīng)用

        2022-01-15 04:41:02張子明
        山東煤炭科技 2021年12期
        關(guān)鍵詞:盤式摩擦片制動器

        張子明

        (遼寧通用重型機械股份有限公司,遼寧 調(diào)兵山 112700)

        1 前言

        帶式輸送機是煤礦井下主要運輸設(shè)備,由于采礦工藝及井下地質(zhì)構(gòu)造等原因,經(jīng)常遇到卸貨點低于裝貨點的情況,有時甚至落差較大,因此需要使用下運帶式輸送機。下運帶式輸送機空載或輕載運行時電動機工作在電動狀態(tài),重載運行時物料通過膠帶拖動電動機運轉(zhuǎn),主電機工作在發(fā)電制動運行狀態(tài),它將物料的重力勢能轉(zhuǎn)化為電能回饋到電網(wǎng),同時輸出相應(yīng)的制動力矩來平衡膠帶上物料的重力下行力矩,維持輸送機的勻速運轉(zhuǎn)。重載停車時如果采用普通制動器制動容易產(chǎn)生飛車或滾料、膠帶打滑甚至發(fā)生膠帶斷帶、減速機齒輪損壞以及斷軸等惡性機械事故。由于下運帶式輸送機的特殊運行工況,所以必須采用可控軟制動方式才能實現(xiàn)重載安全停車[1-3]。

        2 軟制動方式技術(shù)性能分析

        下運帶式輸送機軟制動的目的是保證設(shè)備在正常停車或緊急停車以及突然斷電時都能夠安全地停止運轉(zhuǎn)。針對下運帶式輸送機軟制動的技術(shù)要求,目前國內(nèi)已應(yīng)用和開發(fā)研究成功的軟制動裝置主要有液力制動裝置、液壓制動裝置、粘液可控制動裝置和盤式制動裝置。

        2.1 液力制動裝置

        液力制動裝置實質(zhì)上是一種使帶式輸送機減速運行的液力耦合器,通過調(diào)整充液量來控制制動力矩,實現(xiàn)對下運帶式輸送機的制動,工作介質(zhì)為油。由于系統(tǒng)熱容量較小,因此需要輔助冷卻裝置。低速運行時制動效果不理想,一般安裝在減速器的高速軸上,需要與液壓推桿制動器配合使用才能滿足減速和定車要求。需要獨立的液壓站和冷卻系統(tǒng),所以設(shè)備體積和占用空間都比較大,不適合在煤礦井下使用。

        2.2 液壓制動裝置

        液壓制動裝置通過控制油壓或流量,可以有效地對下運帶式輸送機實現(xiàn)可控軟制動。由于油泵長時間處于高速運轉(zhuǎn)狀態(tài),磨損加快,影響使用壽命,在制動過程中產(chǎn)生大量的熱量需要輔助冷卻裝置散熱,增加了附設(shè)系統(tǒng)。由于液壓系統(tǒng)存在泄漏問題,必須與液壓推桿制動器配合使用才能滿足定車要求。

        2.3 粘液可控制動裝置

        液粘可控制動裝置利用摩擦片在粘性液體中的摩擦力形成制動力矩,當(dāng)主動軸帶動主動摩擦片旋轉(zhuǎn)時,由于從動摩擦片不動,使得主、從動摩擦片之間產(chǎn)生摩擦力,改變控制油的壓力,從而改變主動摩擦片與從動摩擦片間的摩擦力。粘液可控制動裝置采用常閉式結(jié)構(gòu),制動力矩沖擊小,具有良好的軟制動效果。

        2.4 盤式制動裝置

        通過比例電磁閥和液壓制動器對制動盤產(chǎn)生可控的制動力矩,使帶式輸送機實現(xiàn)軟制動。采用可編程序控制器PLC 和電液比例控制技術(shù),制動系統(tǒng)的制動力矩和制動時間可以根據(jù)現(xiàn)場實際需要進行調(diào)整,從而達到最佳的可控軟制動效果。盤式制動裝置具有動作靈敏、散熱性能好、使用和維護方便等優(yōu)點。

        2.5 軟制動方式主要技術(shù)性能比較

        軟制動方式主要技術(shù)性能比較見表1。

        表1 軟制動方式主要技術(shù)性能比較

        通過上述軟制動方式技術(shù)性能比較,下運帶式輸送機配置盤式制動裝置是實現(xiàn)安全軟制動的最佳方案。

        3 盤式制動裝置軟制動原理

        3.1 盤式制動裝置結(jié)構(gòu)

        制動盤采用雙片通風(fēng)式結(jié)構(gòu)設(shè)計,制動盤隨傳動軸轉(zhuǎn)動時使空氣產(chǎn)生對流,增加制動盤的冷卻效果,從而減少制動盤溫升。液壓制動器采用常閉式結(jié)構(gòu)設(shè)計,提高了安全性和可靠性。設(shè)備起動時液壓制動器內(nèi)的碟型彈簧在油壓作用下產(chǎn)生彈性變形,使閘瓦打開,制動盤可以隨傳動系統(tǒng)自由運轉(zhuǎn);當(dāng)設(shè)備制動時,通過比例電磁閥使制動油缸油壓逐漸減小,碟型彈簧按控制要求復(fù)位,隨著閘瓦與制動盤之間壓力逐漸增加,制動力矩逐漸增大。制動力矩和制動時間可根據(jù)現(xiàn)場需要進行設(shè)定。

        3.2 盤式制動裝置電氣部分構(gòu)成

        盤式制動裝置電氣部分由KXJ5-1140 礦用隔爆兼本安型PLC 可編程控制箱、TH5-24S 礦用本安型操作臺、1 號主電機真空電磁起動器、2 號主電機真空電磁起動器、1 號油溫傳感器、2 號油溫傳感器、制動油溫傳感器、控制油壓傳感器、轉(zhuǎn)速傳感器、速度傳感器、液壓站制動閥組、比例電磁閥、帶式輸送機綜合保護器及帶式輸送機保護傳感器組成。各種傳感器采集信號輸入KXJ5-1140 控制箱,經(jīng)可編程序控制器PLC 運算處理,輸出模擬量信號和開關(guān)量信號,通過專用端口與帶式輸送機保護裝置控制回路連接,對下運帶式輸送機進行正常開機和停機軟制動控制,從而使下運帶式輸送機具有完善的控制與保護功能。盤式制動裝置電氣原理框圖如圖1。

        圖1 盤式制動裝置電氣原理框圖

        4 盤式制動裝置的應(yīng)用效果

        盤式制動裝置能夠提供可控的、平滑的、無沖擊的制動力矩,減小制動對傳動機械和膠帶的損傷,避免由于強烈制動引發(fā)的機械事故,延長設(shè)備使用壽命。正常工作時主電機在發(fā)電制動狀態(tài)運行,將系統(tǒng)重力勢能轉(zhuǎn)化為電能回饋到電網(wǎng)。由于運行在第四象限,主電機不但不耗電而且發(fā)電,實際經(jīng)濟效益應(yīng)為發(fā)電量的兩倍,節(jié)能效果非常顯著。KPZ系列盤式制動裝置已在鐵法煤業(yè)集團大平礦的兩條DTL120/150/2×250X 型下運帶式輸送機中實際應(yīng)用,軟制動效果良好,設(shè)備運行安全可靠。

        5 結(jié)語

        煤礦下運帶式輸送機配置盤式制動裝置滿足設(shè)備運行工況需要,達到了安全軟制動的預(yù)期效果,節(jié)能效果顯著,為生產(chǎn)礦井節(jié)約大量電費開支,僅節(jié)電一項半年時間就可收回制動裝置及配套控制系統(tǒng)的全部投資,而且一次投資長期受益。下運帶式輸送機配置盤式制動裝置的運行方式有力保證了設(shè)備安全運行和煤礦的安全生產(chǎn),是企業(yè)提高經(jīng)濟效益、實現(xiàn)節(jié)支降耗的重要途徑。

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