基于带式输送机的安全制动器研究_刘燚.pdf
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1、基于带式输送机的安全制动器研究刘燚(山西临汾西山能源有限责任公司,山西临汾041000)摘要:带式输送机制动力精准配置不足,不仅会影响整机的安全性,而且会降低整机的工作效率。基于此,以现有带式输送机为研究对象,在此基础上对其采用特点不同的方案进行升级,以实现匹配控制优化,之后在其中择优选择。制动力精准控制,需要对制动系统进一步升级。依照使用方所需对带式输送机中液压元器件进行选型,以实现升级。关键词:带式输送机;安全制动器;精准配置中图分类号:TD528.1文献标识码:A文章编号:1003-773X(2023)06-0144-030引言在煤矿生产过程中,综采工作需要用到提升机、带式输送机以及运煤
2、的绞车等机械装备1,与其他运煤工具相比,带式输送机具有运量大、运煤距离长、运输范围广等优点2-4,因此国内外大多数煤矿都采用此种煤矿运输方式5。在综采工作面的全工作流程中,带式输送机的安全运转是保障煤矿高效安全生产的重要环节。基于带式输送机的安全制动器问题,主要需要解决的关键问题是输送机在下滑失控的情况下对其进行安全制动控制的研究,提出优化方案及控制建议。1安全制动器概述安全制动器是带式输送机保障带式输送机安全运行的核心部件,安全制动器的正常工作是保障带式输送机良好运行的关键。目前煤矿生产中的安全制动器主要有瓦块式和盘式两种类型,其中两种安全制动器分别有不同的特点,前者是通过在制动轮上增加摩擦
3、力(主要是通过瓦块压紧来实现)从而实现对带式输送机的安全制动;盘式安全制动器通过增强闸瓦与制动盘之间的摩擦力(主要通过液压力的方式)实现带式输送机的安全制动,还可以分为前置和后置闸瓦制动器6-8(根据安装位置不同来区分)。如图 1、图2 为前置闸瓦制动器和后置闸瓦制动器的示意图。设计优化的带式输送机包括变频器与交流调速电机,两者作为核心部件组成带式输送机,在输送机中间安装有机械式的差动器,加装差动器可以保证输送机两侧的钢丝绳张紧力相对平衡,增强输送机的安全运输效果,选取合适的输送机驱动装置进行安装,并预留一定的动力。实际操作表明,制动器在停车时相比急停需要的制动力较小,正常状态下停车所需制动力
4、为 312 kN,当前情况下制动器能够实现输送机的安全制动作用。然而在当前的煤矿生产中,使用此类型安全制动器只能满足在正常稳定情况下的停车制动要求,在运输煤炭产量过多时,运输人员会有下滑失速的情况发生,发生此类情况后,操作人员通常需要对制动力进行改变来实现安全制动,而当前制动器安全性能低下并且操作效率低,不能满足煤矿安全生产的需求,因此急需对带式输送机运输的安全制动器进行优化设计。2安全制动器优化设计基于当前安全制动器存在的安全性及效率的问题,为解决其下滑失速的问题,同时参考及设计了以下几种对带式输送机的优化思路与方案,并对不同优化方案进行分析比较。2.1安全制动器的改进方案提出的三种不同的安
5、全制动器改造方案如下:第一种方案:为确保停机正常且相对平稳,在采用液压技术实现控制的原始带式输送机基础上增加电磁阀,这里所添加的电磁阀为三位四通式,以实现转向功能,同时为了能在制动时对其运动进行相对全收稿日期:2022-03-28作者简介:刘燚(1968),男,河南林州人,毕业于中国农业大学,机电工程师,研究方向为矿山机电。总第 242 期2023 年第 6 期机械管理开发MechanicalManagementandDevelopmentTotal 242No.6,2023DOI:10.16525/14-1134/th.2023.06.058图 1前置闸瓦制动器示意图图 2后置闸瓦制动器示意
6、图1234p1234p1盘式制动器;2闸瓦结构;3压紧活塞;4弹簧装置1盘式制动器;2闸瓦结构;3压紧活塞;4弹簧装置优化改造2023 年第 6 期面的控制,增加一个电磁原理溢流阀。第二种方案:采用二位三通以及二位四通的电磁转向阀,其与第一种方案的制动方案相类似,它可以实时全面地控制带式输送机工况精准对应转换,在此基础上采用电磁式溢流阀控制传输带移动速率,进而实现全局制动控制。第三种方案:在方案一基础上,增加二位三通以及二位四通的电磁转向阀,实现对带式输送机运行情况的实时切换,并通过对电磁比例溢流阀对盘式制动器闸瓦压紧力进行控制,实现实时调节控制的目的,与前两方案可产生类似的控制效果。2.2以
7、上不同安全制动优化方案比较通过对以上三种不同的优化方案,可以知道每个方案优化的部位不同,其中有对三位四通换向阀的控制进行改造升级,以及对二位换向阀控制设备进行优化改造。第一种方案采用的就是三位四通换向阀的优化,第二种方案和第三种方案采用对设备改造控制,实现优化。依据目前对可靠性分析的应用实际来看,二位换向阀使用会优于三位换向阀,故在以上方案中推荐使用第二种方案和第三种方案进行进一步的优化设计。进一步比较可以看出,在输送机安全制动器液压系统中第二种方案使用到压力表对油压进行监测而实现控制;而第三种方案在这方面使用的是专用的蓄能器,通过专用蓄能器能起到平衡整个系统压力的作用,安全性能大大提高。同时
8、,相比压力表控制而言,专用蓄能器对操作人员的操作也非常方便,大大地提高了采煤效率。所以,最终推荐使用第三种方案作为优化设计的方案。优化设计方案如图 3 所示。3安全制动器优化应用效果使用上节推荐的安全制动器优化方案将某煤矿中的安全制动器进行优化设计,并且部分部件选取如下:结合某煤矿生产要求,选取的液压齿轮泵为KCB200(2CY-12/6-2),排水量设计为 5.5 mL/r,额定转速为 1 440 r/min,根据式(1)计算得到液压齿轮泵的额定流量9:q=Vn.(1)式中:q 为液压齿轮泵的额定流量;V 为液压齿轮泵的排量,取 5.5 mL/r;n 为液压齿轮泵的额定转速,取1 440 r
9、/min;为液压齿轮泵的容积效率,取 80%。通过将相关数据代入式(1),计算满足工作需求。液压泵主要作用是为系统提供压力10,因此需要其保证在短时间内充油,选取液压泵流量为 130mL/s。选用溢流阀额定压力为 30 MPa。最终选取的液压元件如表 1 所示。将优化后的方案设计用于某大型煤矿的带式输送机上,在启动和停车两种工况下进行带式输送机速度和系统压力进行监测,图 4、图 5 分别为系统启动时和停车制动时带式输送机速度、系统压力。由图 4、图 5 可以看出,整个运行时间为 30 s,制动盘开始减速到停止的时间为 20 s,液压系统压力达到最大的时间为 15 s 左右,液压系统达到额定制动
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