带式输送机制动装置电气及液压控制系统的设计

2021-06-05王辉

机械管理开发 2021年4期

王辉

（山西焦煤集团有限责任公司官地煤矿，山西太原 030022）

引言

带式输送机作为煤矿关键运输设备，在采煤设备自动化水平、采煤工艺方法不断改进的背景下朝着大运量、长距离以及大运速的方向发展。从某种程度上讲，带式输送机的制动性能将决定设备的可靠性和运输的安全性。目前，带式输送机所配置的制动装置包括有防爆自冷盘式制动装置、液压制动装置和液力制动装置，虽然在多年的应用中做了大量的改进，但是仍无法实现对输送机软制动功能[1]。本文将针对可具备软制动功能的液黏软制动装置完成其机械、电气以及液压控制系统的设计，为提升带式输送机的制动性能奠定基础。

1 液黏软制动装置结构

液黏软制动装置作为配套带式输送机的机电液装置，其包括有机械系统、液压系统以及电气控制系统三部分，具体结构如图1所示。

图1 液黏软制动装置结构示意图

如图1所示，对于液黏软制动装置，在液压油油压和弹簧压力的共同作用下对主动摩擦片和被动摩擦片之间的间隙进行调整，从而实现对制动装置制动力矩可调控制的目的，进而满足带式输送机在各种工况下的制动要求。

一般情况下，液黏软制动装置可安装于带式输送机的高速轴、中速轴和低速轴。其中，当制动装置安装于高速轴时，体积小，但是扭矩功率损失较大，容易导致摩擦片烧毁。当制动装置安装于低速轴、中速轴时，体积较大，但对应摩擦片的热性能好[2]。结合带式输送机实际结构和制动工况要求，将液黏软制动装置安装于带式输送机的中速轴和低速轴。对应带式输送机制动装置的布置情况如图2所示。

图2 液黏软制动装置布置示意图

2 液黏软制动装置液压控制系统设计

带式输送机液黏软制动装置是通过液压油的压力和弹簧的共同作用对主动、从动摩擦片之间的间隙进行调整控制。因此，液黏软制动装置的液压控制系统的精度和可靠性尤为重要。除此之外，在制动过程中会产生大量的热，需相应的润滑冷却系统降温[3]。本节将主要对带式输送机液黏软制动装置的液压供油系统和润滑冷却系统进行设计。液黏软制动装置的液压控制系统如下页图3所示。

2.1 液压供油系统的设计

为确保制动装置的制动性能，对液压供油系统提出如下要求：

图3 液压控制系统原理图

1）要求供油系统能够在最大油缸压力时，即最大制动力时将主动摩擦片和从动摩擦片分开；

2）要求液压供油系统能够根据实际制动要求对压力在最大油缸压力和最小油缸压力之间实现无极控制；

3）要求系统突然断电后仍可保证带式输送机平稳、安全停机；

4）要求液压供油系统的流量能够保证系统内所有液压元器件的正常工作。

电液比例阀为液压供油系统中核心元器件，其主要功能是实现电与液压的转换[4]。具体控制比例为：电液比例阀所提供的电流范围为0～800 mA，对应控制的压力范围为0～5 MPa，所引入的电压为24 V直流电压。

供油泵选用常规的齿轮泵，其具有可靠性高、寿命长、结构简单以及无污染等特点。齿轮泵可将其压力分为高、中、低三等，其中对应高压为20～31.5 MPa；中压为8～16 MPa；低压小于2.5 MPa。根据带式输送机液黏制动装置所选型电液比例阀最大压力为5 MPa，则选中压齿轮泵即可。

2.2 润滑冷却系统的设计

润滑冷区系统的主要作用是对主动、从动摩擦片进行降温处理。因此，润滑冷却系统需温度传感器对摩擦片的温度进行监测，当超过规定限值时，在润滑冷却系统的作用下，冷却的润滑油在泵离心力的作用下将流过摩擦片，降温后流回油箱。润滑冷却系统对摩擦片的冷却效果在很大程度上决定于冷却润滑油的流量大小。当润滑油流量过小时，对摩擦片冷却力度较小，导致摩擦片温度升高过快而失效；当润滑油流量过大时，会增加制动装置的带排扭矩，从而造成更大的功率损失。