大功率下运带式运输机制动系统的可控性分析

2015-09-14钱余龙

中国新技术新产品 2015年4期

钱余龙吴琼

（北方重工集团有限公司输送设备分公司，辽宁沈阳 110141）

相对于上运带式运输机，下运带式运输机具有皮带机的运输倾角较大，同时由于皮带所运输的物料向运输皮带附加重力分量，从而致使下运带式运输机不是处于功率消耗状态而是处于发电状态，从而致使电动机所处产生的力矩为制动力矩，而下运带式运输机的制动系统采用的是机械制动、电气动力制动和液压制动等方式，通过对以上几种不同的制动方式进行分析，找出其中较为适合大功率下运带式运输机的制动方式。

1 下运带式运输机简介

带式输送机是一种摩擦驱动以连续方式运输物料的机械，是一种将物料由高到低输送的特种胶带机，下运带式运输机在运行的过程中电机会出现负功率，从而导致电机处于发电制动状态，为了保护电机，对下运带式运输机进行有效的控制，使其能够在满载、停车，特别是在突然失电的情况下实现胶带机的可控软制动是防止胶带机飞车的关键技术。

下运带式运输机是一种摩擦驱动以连续方式运输物料的机械。主要由机架、输送带、托辊、滚筒、张紧装置、传动装置、制动装置等组成，其中制动部分是下运带式运输机中的重要组成部分，当运行中的输送机由相应的满功率运转逐渐降低到停止运行状态时，由于胶带机上有物料的载荷，需要在胶带减速的过程中注意到胶带的惯性问题，特别是下运带式运输机由于物料受到重力的影响，其制动系统的更是十分重要，其性能的好坏将直接影响到整个下运带式运输机的安全。

2 下运带式运输机的制动系统的特性

下运带式运输机为了适应其正常运行，需要具有以下特性：

（1）由于大功率的下运带式运输机在运输的过程中需要受到额外的附加力矩的作用，因此，要求皮带机制动系统需要对变化的速率进行及时的控制，从而确保运行的平滑，以此来减小对设备的动应力。通过减少力的冲击作用可以有效的提高设备的可靠性，同时还能有效的提高设备的使用寿命。

（2）良好的制动还能在输送机突然断电时确保对皮带机实现平稳、可靠的制动。

（3）制动系统需要具有一定的定车功能。

（4）在皮带机进行停车启动时，制动力矩需要具有零速保持功能等。

（5）由于下运带式运输机输送的距离较长，因此，需要选用多点驱动和多机驱动的方式进行驱动，这些驱动机进行联合驱动时涉及到配合问题，为避免出现因配合不到位导致某一驱动点出现打滑现象，需要控制单台制动装置的动力矩。

（6）在使用制动系统进行制动时，由于制动的距离和时间都要求较短，因此，输送带的动能将大部分转换为制动系统的热能，从而导致制动系统在进行制动时的温度较高。

（7）由于下运带式运输机在输送物料时其电机由于受到力的作用而处于发电状态，而为了更好的达到节能效果，使电机多处于发电状态，需要使制动系统处于较小的工作状态。

3 大功率下运带式运输机制动系统的工作原理

在大功率下运带式运输机工作的过程中，其制动系统需要在较短的时间和距离内完成胶带的制动作业，这就不可避免的会对制动系带来附加的力矩和短时间的摩擦自动所带来的热量转移，我们根据其工作情况建立起了一套力学系统模型。

图1 下运带式输送机系统力学模型

其中η是制动器与驱动滚筒之间的机械效率，J1是下运带式运输机等效到滚筒上的转动惯量，R为驱动滚筒的半径，a是皮带输送机器的加速度，M1代表的是折算到驱动滚筒上的负载力矩，V0则代表的是下运带式运输机胶带的运行速度。W代表的是下运带式运输机制动系统制动后所需要的制动力矩。根据以上公式可以看出，加速度与制动力矩成正比，而与制动所需要的功成反比，因此，在选用下运带式运输机的制动系统时需要注意制动器的热容量和散热之间的平衡，避免出现制动器由于制动热量过大而出现烧毁。

4 现今下运带式运输机所使用的主要制动系统性能分析

以上对下运带式运输机制动系统的力学模型进行了分析，其中主要需要最易制动力矩与制动所产生的热量之间的平衡，尤其是需要注意制动系统的可控性。现今，下运带式运输机所采用的制动系统主要有：自冷式制动装置、液力制动器与液压制动器等几种。自冷式制动装置其主要是由机械盘闸和可控液压站组成，其主要是通过对液压站来调节制动盘闸所产生的力矩大小，从而达到力矩可控。而液压和液力系统也主要是通过使用液力的可控性来达到制动系统的可控性。