煤礦電滾筒膠帶輸送機液壓下滑制動裝置及其應用

張彥斌

（大同煤礦集團軒崗煤電有限責任公司梨園河煤礦， 山西 忻州 034114）

引言

輸送機制動系統(tǒng)是輸送機安全運行的關鍵環(huán)節(jié)，制動系統(tǒng)與運輸系統(tǒng)的動態(tài)耦合情況將直接決定輸送機的制動效果。若輸送機需要停車或其他極端工況出現(xiàn)時，此時電機不再產生力矩，物料可能在其自身重力的下滑分力以及下墜慣性力的作用下產生“飛車”現(xiàn)象。為了能更好地控制輸送機[1]，因此就要求設備具有更為先進、可靠的液壓下滑制動裝置，這對輸送機壓夜制動裝置的研究具有重要意義。

1 常見“飛車”事故的歸納

常見的皮帶輸送機“飛車”故障主要可以歸納為如下幾點：

1）輸送機存在下運角度超限、運載輸送量過大，物料重力沿斜面分力大于皮帶阻力，物料就會自行向下滑動，且下滑速度會逐步增大。

2）可能存在在物料重量的作用下，上層皮帶處于繃緊狀態(tài)，下層呈現(xiàn)松弛狀態(tài)，從而可能導致皮帶與滾筒之間的摩擦力驟減，加重皮帶的下滑。

3）當遇到比較緊急的情況時，滿裝運行狀態(tài)下輸送機可能會緊急停車，此時由于物料重量較大，可能會產生巨大的慣性力，從而導致事故的發(fā)生[3]。

2 制動方式的分類

1）摩擦制動式。此種制動方式出現(xiàn)在較早期的小功率帶式輸送機上，機械制動的效率高，但同時存在產熱量大等缺點，若在較大功率的輸送機上使用，需要增加相應的散熱措施。

2）液力制動式。隨著技術的發(fā)展，液力耦合器被應用于輸送機的制動裝置中，該技術在防止輸送機出現(xiàn)“飛車”故障上具有較好的優(yōu)勢，但由于其體積較大，很難被應用在一些體積較小的輸送機，如伸縮式膠帶輸送機上使用。

3）電氣制動式。電氣制動式結構發(fā)展時間相對較長，但由于其自身結構體積較大，不易安裝，且電氣制動式制動器不能滿足礦用條件下的隔爆要求，因此該型制動器被應用于實際煤礦生產運輸中較少[4]。

4）液壓制動式。相較于前三者，其結構體積較小，因此占用空間小，制動原理是將液壓泵安裝于帶式輸送機減速器的高速軸上，當需要采取制動時，帶式輸送機能量經由液壓油進行機械能轉化為勢能，可為液壓系統(tǒng)提供更多的動能[5]。

3 液壓下滑制動裝置的分析

3.1 制動系統(tǒng)液壓原理

以DTS70/20/14型電滾筒膠帶輸送機為研究對象，分析并列出了該型輸送機液壓制動系統(tǒng)的液壓系統(tǒng)原理，液壓制動系統(tǒng)主要由操作閥、液壓管路、安全閥、多路控制器、液壓制動器、液壓油缸等部件組成，見圖1。

制動動作過程可以簡述為，當操作閥移至升柱位置時，壓力水可經過膠管、操縱閥等液壓部件進入活塞，推動活塞運動。液壓制動推桿即可完成松閥和緊閥的操作。液壓制動系統(tǒng)結構相對比較簡單，且具有較好的可靠性[6]。

圖1 制動裝置液壓原理簡圖

為了防止制動系統(tǒng)中的水將液壓元件腐蝕，在水體中形成較多的雜質，影響液壓制動系統(tǒng)的控制精度，通常的解決辦法是在管路中設置過濾網(wǎng)，并在日常的使用中加強巡檢。

3.2 制動器結構

電滾筒膠帶輸送機由于其結構的特殊性，電滾筒皮帶機的電滾筒沒有外出軸，因此不能再該軸上安裝制動器，目前的主流電滾筒制動方式采用的是以采煤工作面液壓泵所提供的動力設置制動系統(tǒng)，在此列舉DTS70/20/14型電滾筒膠帶輸送機的液壓制動裝置結構示意圖，如圖2所示。

圖2 液壓制動結構原理圖（單位：mm）

該液壓制動器安裝在輸送機機頭部位，可以有效地使膠帶與輸送機傳動滾筒精密貼合在一起，加強輸送機的制動能力，防止膠帶與滾筒之間產生相對滑動出現(xiàn)“飛車”事故。從圖2中可以得知，該型液壓制動系統(tǒng)主要由推移部件、制動底座、支撐立板、千斤頂系統(tǒng)組成。傳動滾筒直徑為Φ650 mm，底座上有狂歌連接耳板，相距40 mm，中間設置了千斤頂。

制動器千斤頂缸徑為Φ50 mm，工作時產生102.8 kN的額定最大推力，那么兩個千斤頂就可實現(xiàn)最大205.6 kN的推力，對于輸送機的制動具有良好的效果。該制動裝置的推移部件為與滾筒相似的圓弧狀，制動效果好，相當于增加了膠帶與滾筒之間的接觸面積，設備動作由液壓系統(tǒng)控制，可實現(xiàn)遠程操作。

4 制動裝置的應用及其效果

4.1 實際應用

該制動系統(tǒng)被實際應用于某煤礦掘進施工工作面用于運輸煤礦，在對6個月的使用期之間的應用情況分析，通過觀察、記錄輸送機實際應用情況發(fā)現(xiàn)，該型液壓制動系統(tǒng)相較于以前使用的安裝于高速軸上的電磁閘瓦結構的制動器，更加靈敏，易于控制，且克服了之前制動器存在斷帶頻發(fā)、飛車、輸送機振動過大等現(xiàn)象。因此，該型制動器的可靠性更高，減少了維修成本，顯著增加了經濟效益。

4.2 應用效果

1）液壓制動裝置的制動輪安裝在傳動滾筒的低速軸上，保障了制動滾輪具有足夠的強度去應對在制動過程中產生的力。同時該制動系統(tǒng)還可以利用礦井壓力水作為液壓制動的動力來源，設備結構小巧，安裝工作所需空間小。

2）可實現(xiàn)遠程對制動器的操作與控制，便于及時操作，可實現(xiàn)對輸送機的及時制動控制。

3）加壓動作快，防止在出現(xiàn)輸送機在運輸過程中下滑時不能及時處理，導致皮帶加速下滑出現(xiàn)失控。操作便捷，確保了安全可靠的制動，并充分保障了輸送機的安全。