1、引言
    根據我國煤炭行業相關標準的要求，帶式輸送機在上運（停車出現逆轉）和下運情況下必須裝設制動裝置，以防止停電飛車等事故發生，并具有實現軟起動和控制超速飛車過載保護等輔助功能。
    針對下運帶式輸送機的制動技術要求，目前國內己應用和開發研制出大功率可控制動裝置主要有以下幾種：自冷盤式制動裝置、液力制動器、液壓制動器、液粘制動裝置和電液推桿制動器。盤式制動裝置因其獨特的超大制動力矩和可靠的安全性在帶式輸送機中得到了廣泛地應用。
    現場使用情況表明，下運帶式輸送機制動裝置的種類雖多，但國產制動裝置的工作可靠性尚待提高。而進口制動裝置價格昂貴，維修較為困難。煤科總院上海分院在吸取國內外現有各種盤式制動裝置的基礎上，開發了一種新型盤式可控制動裝置。
2、盤式可控制動裝置的結構
    盤式可控制動裝置是機電液一體化產品，由機械制動系統、液壓控制系統以及配套的電控系統組成。
    (1)機械制動系統
    機械制動系統由底座、制動油缸座、制動油缸、制動盤、制動閘瓦以及防護罩等部件組成。其中制動油缸、制動盤和制動閘瓦是其核心，圖2為機械制動系統結構圖。
    制動油缸內裝多片碟形彈簧，以提供制動所需的正壓力。為了避免產生附加的軸向力，制動油缸在制動盤兩側對稱布置。當對制動盤施加正壓力時，即可在制動盤表面產生制動力矩。通過液壓控制系統中電液比例閥調整制動油缸中油壓的大小可以調整正壓力，從而調整制動力矩的大小。
    制動盤材料采用16Mn鋼，結構設計上借鑒離心風機的設計理論，在制動盤內開設曲線通風道。當制動盤轉動時，氣流縱向流過通風道表面，產生強迫對流散熱，可有利于制動盤的散熱。與實心制動盤相比，采用通風道結構能有效地提高制動盤的散熱性能。
    制動閘瓦采用了無石棉環保型閘瓦，此類閘瓦現已廣泛應用于煤礦用提升機上。該閘瓦摩擦系數高，力學強度好，熱衰退效，磨耗低，使用周期長；閘瓦材料因無高硬度摩擦劑和鋼棉，運行中無高頻噪音，不產生火花，不易損傷盤閘；材料中不含石棉，綠色環保。
    (2)液壓控制系統
    液壓控制系統是根據所需要的制動力矩，通過電液比例閥來調節制動油缸的工作油壓。該系統采用了電液比例壓力控制，可以實現無級調壓，使升壓、降壓過程平穩且迅速，提高了系統的性能。圖3為液壓控制系統原理圖。
    在帶式輸送機正常運行過程中閘瓦打開，此時液壓系統的油泵電機停機、電磁球閥通電，系統進入保壓狀態。隨著泄漏等原因，系統的壓力降低到一定程度，電控系統中PLC控制系統開啟油泵電機，給系統打壓；當系統壓力升高到設定值后，控制系統將關閉油泵電機。該系統油泵電動機在工作中無需一直開機，不僅節約了電能，而且大大提高了系統的可靠性。
    系統中采用了具有較大容積的蓄能器，它能充分維持液壓系統的油壓。在系統處于保壓狀態，油泵電機停電時能彌補由于泄漏等原因造成的系統油壓的降低；在系統處于制動狀態時，此時油泵電機不開機，蓄能器作為緊急動力源投入系統的制動工作，可確保系統可靠制動。
    液壓控制系統采取雙回路形式確保運行安全，既可備用又便于維護。
    (3)電控系統
    用于控制液壓系統的電控系統，其原理是PLC接受開機、制動指令以及各個保護裝置（傳感器）反饋回來的信號，根據事先輸入的程序來控制液壓系統完成所要求的動作。該制動裝置可以與輸送機主機通訊，實現遠程的監控。
    由于系統的制動力矩是靠閘瓦與制動盤之間的摩擦產生的，因此閘瓦受到磨損就會導致閘瓦間隙增大，同樣由于碟形彈簧疲勞也會造成閘瓦間隙增大、制動力矩減少。該系統采用了距離傳感器來實時監控閘瓦磨損量以及閘瓦與制動盤之間的間隙，并配有自動報警系統，以便及時更換閘瓦或對閘瓦與制動盤之間的間隙進行調節，以確保系統制動的穩定可靠。
    正在工作的下運帶式輸送機，如果遇到停電，由于系統物料慣性及自身的慣性，需要進行安全制動。為此，系統采用了雙重措施保證停電工況下安全的制動：①在電控系統中采用了UPS電源，保證停電狀態下，依然能對控制系統中的各電磁閥進行供電，通過控制電磁比例閥，保證油壓的正常降低，控制系統的制動力矩，保證系統的制動減速度；②如果UPS電源失效，全部電磁閥處于斷電狀態，此時，在溢流閥和節流閥及蓄能器的聯合作用下，可保證閘瓦的貼閘油壓以及控制卸壓時間，實現二級制動，保證系統的安全。
3、盤式可控制動裝置的工作原理
    盤式可控制動裝置依靠油缸中的油壓與碟形彈簧共同作用使閘瓦與制動盤之間產生摩擦制動力矩，是利用液壓油壓縮碟簧松閘，卸壓后碟簧產生壓力施閘的常閉式制動裝置。系統運行時，壓力油通過高壓油管進入制動器的活塞腔，壓縮碟簧使閘瓦離開制動盤，解除制動，輸送機正常起動；當輸送機超速或需要停機制動時，油壓降低，活塞在碟簧壓力的推動下帶動閘瓦壓向制動盤，利用閘瓦與制動盤間的摩擦產生制動力，從而實現輸送機制動。根據使用工況該盤式可控制動裝置有以下幾種工作過程。
    (1)松閘過程
    液控系統收到松閘指令后，油泵2工作，電磁換向閥9通電。比例溢流閥10電流逐漸增大，油壓上升，蓄能器6充液，制動器制動力矩減小，帶式輸送機在負載帶動下緩慢起動。在系統壓力達到最大后，電磁球閥8通電，系統封閉。帶式輸送機正常工作過程中，系統保壓，由于泄漏當油壓降低到設定的最低壓力時，PLC發出信號，使油泵電機開機打壓，系統壓力升高；當油壓升高到PLC設定的最高壓力時，PLC發出信號，使油泵電機停機。溢流閥11設定系統最高壓力，起安全閥作用。
    (2)正常停車
    液控系統接受正常停車指令后，電磁球閥8斷電。由于電磁換向閥9處于帶電狀態，油液通過比例溢流閥10卸壓。比例溢流閥的電流按電控系統的要求降低來調節油壓和制動力矩，使輸送機停車減速度保持在0.1～0.3m/s2。當輸送機停止運行后，油泵電機3、電磁換向閥9和比例溢流閥10斷電，系統停止工作。
    (3)工作制動
    輸送機運行過程中，若由于某種原因引起超速，測速傳感器將信號傳至電控系統，電控系統發出控制信號，使電磁球閥8斷電，油液由比例溢流閥卸壓，比例溢流閥電流降低，施加制動力，待輸送機達到穩定運行速度時，電磁球閥8通電，解除制動，系統保壓。
    (4)系統突然斷電
    當輸送機系統突然斷電時，油泵電機3斷電，因控制系統由UPS提供電源，電磁球閥8、電磁換向閥9和比例溢流閥10仍受PLC電控系統控制，此時電磁球閥8斷電，油液由比例溢流閥10卸壓，施加制動力，使輸送機平穩減速制動。
    若UPS電源失效，油泵電機3、電磁球閥8、電磁換向閥9和比例溢流閥10斷電，則在溢流閥12作用下可使油壓降至調定值，制動器迅速通過空行程貼至制動盤，在蓄能器和節流閥13的聯合作用下，油液壓力逐漸降低，制動力矩增大，輸送機緩慢停車。
    (5)系統緊急制動
    當輸送機接受到緊急停車指令后，控制過程與正常停車過程一致，相比于正常停車狀態，比例溢流閥10卸壓過程更加迅速，將輸送機停止。
4、結語
    在消化和吸收國內外各型盤式制動技術的基礎上，我們對盤式制動裝置進行了合理改進，由于該裝置具有上述諸多優點，而且比國外同類型產品價格低，故市場潛力較大。


相關輸送機產品：
1、刮板輸送機
2、螺旋輸送機
3、皮帶輸送機