煤矿胶带运输机制动问题研究

1、    煤矿胶带运输机制动问题研究    朱文清【摘 要】随着国家对煤矿安全生产管理的规范，要求工作人员及必须时查询现场设备的安全测控信息。目前胶带运输机在煤矿中得到了广泛的应用，胶带运输机的传动是通过驱动装置驱动滚筒与胶带之间的摩擦力来传递的，随着胶带的移动，物料会从一端输送到另一端。与其它类型的输送机相比，胶带运输机噪音小，耗电少，自重小，可有效提高输送速度，但是其缺点是不耐冲击，停机上闸发生的断轴事故所造成的经济损失巨大，因此有必要开展这方面的研究。【关键词】煤矿；胶带运输机；制动近年来我国对煤矿胶带运输机的关键技术研究和新产品开发都取得了可喜的成

2、果，但与国外相比，机型偏小，带速普遍较低，仍延用以往的静态设计法，用加大输送带安全系数的方法来提高可靠性，致使元部件设计得不到有效提高。1.煤矿胶带运输机停机存在的问题煤矿胶带运输机正常停机过程中，按下停机按钮时电源断电，经短暂延时后工作闸断电上闸，约在带速大于2.2m/s时闸瓦就已接触制动轮，从而对机械部件造成很大的冲击。有时因延时不准造成工作闸上闸过慢，胶带机发生逆转使机械式逆转保护器动作造成安全闸断电上闸。当煤矿胶带运输机出现事故需紧急停机时，扳动急停开关则主电源断电，造成胶带运输机的所有制动器断电，工作闸和安全闸同时上闸时闸死胶带机。上述的上闸控制系统中，原有的继电器定时限延时上闸造成

3、停机后的上闸时间固定，不能随运煤量的大小而改变，再加上机械式时间继电器延时不准，为安全起见常将延时时间定得很短，结果造成胶带运输机重载下正常停机时在较高的速度下强行上闸所产生的强烈冲击会损伤机械部件或直接引发机械故障。由于煤矿条件恶劣，机械式逆转继电器受环境等多种因素影响，再加上是单个设置，不能做到绝对可靠，某煤矿曾发生过严重的逆转事故，造成主电机烧毁、减速机损坏、巷道严重受损等巨大损失。2.胶带运输机的制动装置胶带运输机的制动装置有逆止器和制动器。逆止器是供向上运输的胶带运输机停车后限制输送带倒退，常见的有塞带逆止器和滚柱逆止器。制动器供胶带运输机停车用，它又可分为闸瓦制动器和盘式制动器。最

4、常见的逆止器是塞带逆止器，塞带逆止器结构简单、容易制造。当胶带运输机输送时，制动带不起制动作用；当胶带运输机倒行时，在摩擦力的作用下，制动带被塞入输送带与滚筒之间，由于制动带的另一端固定在机架上，制动带与输送带之间的摩擦力制止输送带倒行。但是塞带逆止器的缺点是必须倒转一段距离才能制动，只适用于功率不大的胶带运输机。滚柱逆止器的星轮装在双端输出减速器的外端，与输送带滚筒同向旋转，当向上运输时，星轮切口内的滚柱位于切口的宽侧，不妨碍星轮在固定圈内转动；停车后输送带倒转时，星轮反向转动，滚柱挤入切口的窄侧，当滚柱愈挤愈紧时将星轮楔住，滚筒被制动不能倒转。闸瓦制动器通常采用电动液压推杆制动器，制动器装

5、在减速器输入轴的制动轮联轴器上，闸瓦制动器通电后，由电液驱动器推动松闸，失电时弹簧抱闸，制动力是由弹簧和杠杆加在闸瓦上的。闸瓦制动器的结构紧凑，但制动副的散热性能不好，不能单独用于下胶带运输机。盘式制动器是安装在电动机与减速器之间的一套制动装置，它由制动盘、制动缸和液压系统组成。制动缸活塞杆端部装有闸瓦，制动缸成对安装在制动盘两侧，闸瓦靠制动缸内的碟形弹簧加压，用油压松闸或调节闸瓦压力。液压系统由电磁比例溢流阀按控制信号调节进入制动缸的油压。盘式制动器的制动力矩可调，制动副的散热条件比闸瓦制动器好。制动器选择应考虑的几个问题：（1）胶带运输机在起动、运行、停车制动时，都具有机械惯性。制动器通过

6、克服胶带运输机的机械惯性使之能够准确停车的。由于制动力矩和电机力矩的作用及性质不同，所以制动器的选择不应根据电动机的功率进行配备。制动器的制动力矩只要能克服机械惯性力，使胶带运输机由额定带速逐渐减速停车即可。（2）当倾角较大的提升胶带运输机停止供电时，胶带会发生逆转。为了制止这种逆转，现在的上运胶带运输机多采用逆止器以克服逆转力矩。（3）大型胶带运输机都要求平稳起动制动。一般制动停车时减速度大小a=-（0.10.3）m/s2，而采用制动停止的胶带运输机，由于其停车的减速度大小与制动器力矩大小成正比，制动力矩过大，减速度过大，制动时间过短，因而引起胶带振动，设备运转不稳定，甚至皮带在传动滚筒上打

7、滑以及机件损坏等。鉴于上述原因，制动器的选择应根据各胶带运输机的具体情况进行计算。胶带运输机在正常情况下停车制动时，是主电动机断电数秒后才给制动器上闸。若是上运提升输送机，主电动机断电会引起皮带倒转，当采用制动器作为逆止装置时，不宜全部延时制动，应先将工作制动器上闸，当给出所需制动力矩较小时，即可上安全制动器。3.智能制动方案设计由于单片机具有体积小、功能强、灵活方便等很多优点，根据以往制动闸测控系统中存在的问题，可以采用单片机组成胶带运输机的测控方案。利用单片机组成的控制系统来处理光电编码器变换过来的转速信号，然后利用单片机的输出信号去控制继电器输出，以达到根据带速发出适时上闸指令的要求，并

8、能设置逆转保护与机械式逆转保护并联作用。并利用数显式时间继电器完成各种时间参数的相互配合，整个方案可以作到双重化设置，可靠性较高。本设计方案中利用光电轴编码器输出的a、b两相信号来完成对带速以及皮带是否倒行的检测。如果工作闸出现故障，在第一时间内没有闸住皮带，以致皮带发生倒行，这时单片机会根据判向电路的信号使安全闸动作，避免事故的发生。单片机根据测得的带速与设定的告警值的比较来决定是否上闸，克服了传统的定时上闸的盲目性。为了进一步提高可靠性，采用定时主闸系统与测速上闸系统相互配合，可以做到重载时测速系统上闸，轻载时定时系统上闸，并且定时时间可以根据输送量的大小而变化。本装置具有定时上闸与测速上

9、闸双重功能，其中定时上闸为后备。在定时上闸控制中，当按停机按钮后，跳闸继电器得电，使得高压真空接触器跳闸，其常闭接点闭合，数显延时时间继电器得电，延时后其接点闭合，使中间继电器得电，同时发出上闸指令。测速上闸系统采用双重设置，由光电轴编码器采集转速信号，其输出信号经判向电路后，进入测速系统，测速单元输出信号控制输出继电器，再由输出继电器控制中间继电器，发出相应的上闸指令。测速上闸系统的双重设置即在胶带运输机机头的两端各安装一套8051测控系统，可以保证当一套系统发生故障时，另一套系统仍能保证安全可靠地上闸。本系统通过定时系统与测速系统的可靠配合，通过灵活多变的数字显示为工作人员提供良好的人机界面，提高了系统的工作效率，实现了煤矿安全生产的智能化。4.试验结果为了验证方案的正确性，对方案进行了现场验证，部分数据如下：（1）轻载时带速与时间。稳定运转带速：3.5m/s；定时6秒上闸状态：带速：1.2m/s；上闸时间：6秒。（2）重载时带速与时间。稳定运转带速i：3.2m/s智能制动上闸时的状态：带速i：0.5m/s；上闸时间：4秒。应用该制动方案后，胶带运输机抱闸时的速度由原来的2.3m/s左右降到0.4m/s左右，大