一、問題的提出
  姚橋煤礦7501工作面是東六上部采區(qū)的一個(gè)綜采放頂煤工作面，面長(zhǎng)191m，走向長(zhǎng)度l 300m，儲(chǔ)量130h-t，生產(chǎn)能力為600—700t/h，。工作面的順槽運(yùn)輸采用轉(zhuǎn)載機(jī)加帶式輸送機(jī)的運(yùn)輸方式，設(shè)計(jì)沿煤層走向布置鋪設(shè)了2條SSJ1000/160可伸縮帶式輸送機(jī)，第2條帶式輸送機(jī)安裝在傾斜的巷道內(nèi)，巷道傾角為-12.5—-50，運(yùn)輸距離600m，最大高差79m，機(jī)頭、機(jī)尾總高差65m;受到井下工作面運(yùn)輸系統(tǒng)的限制，煤從-200水平運(yùn)輸?shù)?400水平大巷，運(yùn)輸距離2 300m的3部帶式輸送機(jī)之間沒有煤倉(cāng)，采用直接搭接轉(zhuǎn)載式的接力運(yùn)輸。SSJ1000/160型可伸縮帶式輸送機(jī)原設(shè)計(jì)出廠時(shí)驅(qū)動(dòng)裝置未配備制動(dòng)裝置及多余的輸入、輸出軸，當(dāng)輸送機(jī)在正常運(yùn)輸過程中因工作面斷電、安全保護(hù)裝置動(dòng)作等帶負(fù)荷的情況下停車或瞬間煤量突然過量、皮帶的下滑力超過主電動(dòng)機(jī)的輸出扭矩時(shí)，極易發(fā)生帶式輸送機(jī)放飛車事故，造成原煤埋壓機(jī)頭、機(jī)尾，導(dǎo)致設(shè)備損壞和人身傷害。因此，帶式輸送機(jī)下運(yùn)時(shí)必須安裝制動(dòng)裝置。
二、對(duì)下運(yùn)帶式輸送機(jī)制動(dòng)裝置的要求
  1)制動(dòng)力矩必須滿足帶式輸送機(jī)的要求。滿載制動(dòng)時(shí)制動(dòng)裝置的制動(dòng)力矩能夠滿足可靠的閘住帶式輸送機(jī)及時(shí)停機(jī)，防止放飛車事故的發(fā)生。
    2)滿足散熱的要求。制動(dòng)裝置制動(dòng)時(shí)，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為熱能使制動(dòng)器溫度升高，閘輪或閘盤表面熱量集中，短時(shí)間內(nèi)不能及時(shí)散發(fā)，溫度急劇上升。當(dāng)溫度過高時(shí)，可使制動(dòng)力矩下降，還會(huì)引起瓦斯、煤塵危險(xiǎn)事故的發(fā)生，導(dǎo)致飛車事故。制動(dòng)閘與閘輪或閘盤的溫度不得超過150Co
    3)制動(dòng)要平穩(wěn)，制動(dòng)力矩可控。下運(yùn)輸送機(jī)上物料的下滑分力與制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的慣性力方向相同，兩力疊加，對(duì)于PVC整編芯輸送帶易造成滾料現(xiàn)象，所以要求平穩(wěn)制動(dòng)，即制動(dòng)的減速度限制在一定范圍內(nèi)；下運(yùn)帶式輸送機(jī)要求制動(dòng)系統(tǒng)能提供平滑的、無(wú)沖擊的制動(dòng)力矩，以減小設(shè)備的動(dòng)應(yīng)力，從而改善整機(jī)的受力狀況，延長(zhǎng)設(shè)備的壽命，提高設(shè)備可靠性；一般要求制動(dòng)減速度在0.l—0.3m/s2之內(nèi)，力矩過大將引起打滑和損傷設(shè)備。制動(dòng)減速度越平滑，對(duì)輸送機(jī)的沖擊就越小，越有利于設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。
    4)斷電和緊急制動(dòng)時(shí)工作可靠。在突然停電及其它緊急情況下，制動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)自動(dòng)投入制動(dòng)，能平穩(wěn)、安全、可靠地制動(dòng)帶式輸送機(jī)，防止飛車事故發(fā)生，并保證制動(dòng)的平穩(wěn)性和安全性。
5)正確處理好飛車及超速保護(hù)問題。下運(yùn)帶式輸送機(jī)有時(shí)處于發(fā)電工況運(yùn)行，如負(fù)載力矩超過電機(jī)顛覆力矩時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)速失去控制，負(fù)載越大，電機(jī)轉(zhuǎn)速越高，由此引起飛車事故；制動(dòng)裝置必須具有超速保護(hù)和可控制動(dòng)系統(tǒng)，這樣才能提高輸送機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性。
    6)能滿足井下防爆要求。
三、幾種帶式輸送機(jī)下運(yùn)制動(dòng)裝置的比較
    可伸縮帶式輸送機(jī)通常采用以下4種制動(dòng)方式：
    1)阻尼板式制動(dòng)。該方式是在帶式輸送機(jī)的上下輸送帶之間安裝阻尼板，在輸送機(jī)空載運(yùn)行時(shí)，與膠帶保持一定的間隙，不與輸送帶接觸。當(dāng)輸送機(jī)滿載或輸送煤量較大時(shí)，輸送帶與阻尼板接觸，由于煤的正壓力作用，使輸送帶與阻尼板之間產(chǎn)生摩擦力來(lái)平衡物料的下滑力，阻止輸送帶的超速運(yùn)行，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)帶式輸送機(jī)的制動(dòng)作用。該制動(dòng)方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、費(fèi)用較低，但其制動(dòng)力矩較小，且制動(dòng)力矩不可控，對(duì)輸送帶的磨損較為嚴(yán)重。
    2)液力制動(dòng)。液力制動(dòng)裝置的制動(dòng)器與液力耦合器大致相同，泵輪、渦輪的安裝方向與液力耦合器的結(jié)構(gòu)相反，且泵輪和渦輪連接成一體，當(dāng)輸送機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)工作腔內(nèi)不充油，泵輪、渦輪被驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)空運(yùn)轉(zhuǎn)，需要制動(dòng)時(shí)通過控制系統(tǒng)將液體輸入工作腔中，根據(jù)所充人液體量的多少達(dá)到調(diào)節(jié)制動(dòng)力矩的目的，所以它的制動(dòng)力矩在制動(dòng)過程中可調(diào)。但是該方式由于液力制動(dòng)沒有定車的功能，當(dāng)泵輪速度低于400r/min時(shí)，必須使用外加的機(jī)械閘制動(dòng)。當(dāng)系統(tǒng)突然斷電時(shí)，需要增加備用電源或壓縮空氣，控制系統(tǒng)復(fù)雜，維修量較大，制動(dòng)可靠性不高。
    3)角移式塊閘制動(dòng)。該制動(dòng)方式一般是在輸送機(jī)的高速軸上安裝制動(dòng)輪，通過電液推桿或汽缸操作機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)制動(dòng)閘瓦抱緊制動(dòng)輪，利用閘瓦與制動(dòng)輪之間的摩擦力實(shí)現(xiàn)制動(dòng)。該制動(dòng)方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制動(dòng)迅速，占用空間較小，使用成本較低。但制動(dòng)力矩較小，閘瓦表面的壓力分布不均勻，閘瓦上下磨損也不均勻，制動(dòng)力矩不可控，當(dāng)制動(dòng)器制動(dòng)時(shí)，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為熱能使制動(dòng)器溫度升高，閘輪表面熱量集中，短時(shí)間內(nèi)不能及時(shí)散發(fā)，溫度急劇上升，制動(dòng)時(shí)閘輪溫度有時(shí)超過150C。超溫后，閘瓦與閘輪的摩擦系數(shù)降低，會(huì)使制動(dòng)力矩下降，導(dǎo)致飛車事故。用于上運(yùn)帶式輸送機(jī)定車較好，但作為順槽下運(yùn)帶式輸送機(jī)制動(dòng)裝置效果較差。
    4)盤式制動(dòng)器。采用技術(shù)成熟的盤式制動(dòng)器和制動(dòng)盤配合，實(shí)現(xiàn)帶式輸送機(jī)制動(dòng)。其工作原理是通過盤
式制動(dòng)器對(duì)制動(dòng)盤施加的正壓力而產(chǎn)生摩擦力，達(dá)到制動(dòng)目的。該制動(dòng)器為儲(chǔ)能式制動(dòng)，在斷電或輸送機(jī)保護(hù)動(dòng)作時(shí)自動(dòng)投入制動(dòng)，調(diào)整液壓站的油壓大小可以調(diào)整正壓力，從而調(diào)整制動(dòng)力矩的大小，控制制動(dòng)時(shí)間，實(shí)現(xiàn)軟制動(dòng)。為了使制動(dòng)器具有良好的散熱性，根據(jù)風(fēng)機(jī)原理，把制動(dòng)盤做成中空結(jié)構(gòu)的強(qiáng)制冷卻方式，使制動(dòng)溫度不超過150C。該制動(dòng)裝置具有制動(dòng)力可控性好、平穩(wěn)等優(yōu)點(diǎn)，但體積大，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。
    通過對(duì)以上4種制動(dòng)方式的分析比較，結(jié)合井下生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，決定對(duì)現(xiàn)有的SSJ1000/160帶式輸送機(jī)進(jìn)行適當(dāng)?shù)母脑欤�采用盤式制動(dòng)器的制動(dòng)方式。
四、盤式制動(dòng)器的參數(shù)計(jì)算與選擇
  1)制動(dòng)力計(jì)算。
運(yùn)行阻力：
 
五、方案實(shí)施
  在不改變和破壞輸送機(jī)主體結(jié)構(gòu)的情況下，通過對(duì)SSJ1000/160型帶式輸送機(jī)平衡齒輪進(jìn)行改造，達(dá)到安裝制動(dòng)裝置的要求。利用原帶式輸送機(jī)的平衡傳動(dòng)齒輪，在齒輪外端加裝一套對(duì)中程度較好凸緣式聯(lián)軸器。聯(lián)軸器的一端通過平衡傳動(dòng)齒輪與驅(qū)動(dòng)裝置傳動(dòng)滾筒軸連接，另一端與盤式制動(dòng)器的制動(dòng)盤連接。制動(dòng)盤的制動(dòng)力矩由一套液壓泵站系統(tǒng)和2對(duì)（4塊）盤式制動(dòng)器提供，利用液壓系統(tǒng)油壓的緩慢下降（油壓下降速度可調(diào)），實(shí)現(xiàn)停機(jī)和失電狀態(tài)下帶式輸送機(jī)的軟制動(dòng)。
六、制動(dòng)裝置的組成部分
  制動(dòng)裝置是由制動(dòng)盤、盤式制動(dòng)器、雙回路液壓泵站、軸承座、底座及支架組成的，通過凸緣聯(lián)軸器與傳動(dòng)滾筒連接。
    1)制動(dòng)盤。制動(dòng)盤用鋼板加工而成，考慮安裝空間和制動(dòng)力矩的要求，直徑為1100mm。制動(dòng)盤與中心的輪轂采用定位銷和焊接的方法進(jìn)行連接，盤身鉆工藝孔制動(dòng)時(shí)便于降溫。如圖1所示。

    2)盤式制動(dòng)器。為便于維修和配件的更換與通用，采用標(biāo)準(zhǔn)的油缸后置式盤式制動(dòng)器，主要有閘襯組件、碟形彈簧、油缸組件和支架體等組成。
    3)雙回路液壓泵站。液壓泵站系統(tǒng)原理及元件組成如圖2所示，液壓泵站由雙回路并通過手動(dòng)換向閥實(shí)現(xiàn)油路換向。電接點(diǎn)壓力表向控制回路提供壓力信號(hào)。

    4)底座。由于采區(qū)的帶式輸送機(jī)是隨工作面的推進(jìn)而經(jīng)常移動(dòng)的，制動(dòng)裝置也必須隨帶式輸送機(jī)的移動(dòng)而移動(dòng)，因此不能采取挖掘澆注混凝土基礎(chǔ)的方法安裝固定。制動(dòng)裝置的底座用型鋼加工成組裝式。為增加制動(dòng)裝置的穩(wěn)定性，制動(dòng)裝置底座從輸送機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置架下穿過，與輸送機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置底座用螺栓連成一體，并可實(shí)現(xiàn)微量調(diào)節(jié)，解決了機(jī)架移動(dòng)、巷道底鼓變形等惡劣條件的問題。井下巷道及安裝尺寸如圖3所示。

    5)電控系統(tǒng)。電控系統(tǒng)與機(jī)械系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)、液壓控制系統(tǒng)以及輸送機(jī)的綜合保護(hù)系統(tǒng)構(gòu)成機(jī)電液一體化，與帶式輸送機(jī)形成勻減速閉環(huán)控制系統(tǒng)，使帶式輸送機(jī)能夠按照預(yù)定的停車減速度（在0.2—0.3m/s2范圍）平穩(wěn)制動(dòng)停車。另外，前、后輸送機(jī)實(shí)現(xiàn)電氣閉鎖，提高了設(shè)備運(yùn)行的安全性和可靠性。
七、結(jié)語(yǔ)
     改造后的下運(yùn)帶式輸送機(jī)的制動(dòng)性能可靠，能夠?qū)�帶式輸送機(jī)正常運(yùn)輸過程中因工作面掉電、安全保護(hù)裝置動(dòng)作等帶負(fù)荷的情況下停車或瞬間煤量突變，輸送帶的下滑力超過主電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩的情況實(shí)施可靠的制動(dòng)，杜絕了放飛車的現(xiàn)象。
該制動(dòng)系統(tǒng)調(diào)試簡(jiǎn)單，維護(hù)量小，保證了設(shè)備的安全運(yùn)轉(zhuǎn)，改造后的該盤式制動(dòng)器系統(tǒng)在7501工作面可伸縮帶式輸送機(jī)上的成功應(yīng)用，解決了工作面下運(yùn)帶式輸送機(jī)無(wú)可靠制動(dòng)裝置的問題。
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