煤礦膠帶運輸機制動問題探究

1、煤礦膠帶運輸機制動問題探究【摘要】隨著國家對煤礦安全生產(chǎn)管理的規(guī)范， 要求工作人員及必須時查詢現(xiàn)場設(shè)備的安全測控信息。目前 膠帶運輸機在煤礦中得到了廣泛的應用，膠帶運輸機的傳動 是通過驅(qū)動裝置驅(qū)動滾筒與膠帶之間的摩擦力來傳遞的，隨 著膠帶的移動，物料會從一端輸送到另一端。與其它類型的 輸送機相比，膠帶運輸機噪音小，耗電少，自重小，可有效 提高輸送速度，但是其缺點是不耐沖擊，停機上閘發(fā)生的斷 軸事故所造成的經(jīng)濟損失巨大，因此有必要開展這方面的研 究?！娟P(guān)鍵詞】煤礦；膠帶運輸機；制動近年來我國對煤礦膠帶運輸機的關(guān)鍵技術(shù)研究和新產(chǎn) 品開發(fā)都取得了可喜的成果，但與國外相比，機型偏小，帶 速普遍較低，仍

2、延用以往的靜態(tài)設(shè)計法，用加大輸送帶安全 系數(shù)的方法來提高可靠性，致使元部件設(shè)計得不到有效提 咼o1.煤礦膠帶運輸機停機存在的問題煤礦膠帶運輸機正常停機過程中，按下停機按鈕時電源 斷電，經(jīng)短暫延時后工作閘斷電上閘，約在帶速大于2. 2m/s 時閘瓦就已接觸制動輪，從而對機械部件造成很大的沖擊。 有時因延時不準造成工作閘上閘過慢，膠帶機發(fā)生逆轉(zhuǎn)使機 械式逆轉(zhuǎn)保護器動作造成安全閘斷電上閘。當煤礦膠帶運輸 機出現(xiàn)事故需緊急停機時，扳動急停開關(guān)則主電源斷電，造 成膠帶運輸機的所有制動器斷電，工作閘和安全閘同時上閘 時閘死膠帶機。上述的上閘控制系統(tǒng)中，原有的繼電器定時 限延時上閘造成停機后的上閘時間固定，

3、不能隨運煤量的大 小而改變，再加上機械式時間繼電器延時不準，為安全起見 常將延時時間定得很短，結(jié)果造成膠帶運輸機重載下正常停 機時在較高的速度下強行上閘所產(chǎn)生的強烈沖擊會損傷機 械部件或直接引發(fā)機械故障。由于煤礦條件惡劣，機械式逆轉(zhuǎn)繼電器受環(huán)境等多種因 素影響，再加上是單個設(shè)置，不能做到絕對可靠，某煤礦曾 發(fā)生過嚴重的逆轉(zhuǎn)事故，造成主電機燒毀、減速機損壞、巷 道嚴重受損等巨大損失。2膠帶運輸機的制動裝置膠帶運輸機的制動裝置有逆止器和制動器。逆止器是供 向上運輸?shù)哪z帶運輸機停車后限制輸送帶倒退，常見的有塞 帶逆止器和滾柱逆止器。制動器供膠帶運輸機停車用，它又 可分為閘瓦制動器和盤式制動器。最常見

4、的逆止器是塞帶逆止器，塞帶逆止器結(jié)構(gòu)簡單、容易制造。當膠帶運輸機輸送時，制動帶不起制動作用；當 膠帶運輸機倒行時，在摩擦力的作用下，制動帶被塞入輸送 帶與滾筒之間，由于制動帶的另一端固定在機架上，制動帶 與輸送帶之間的摩擦力制止輸送帶倒行。但是塞帶逆止器的 缺點是必須倒轉(zhuǎn)一段距離才能制動，只適用于功率不大的膠 帶運輸機。滾柱逆止器的星輪裝在雙端輸出減速器的外端，與輸送 帶滾筒同向旋轉(zhuǎn)，當向上運輸時，星輪切口內(nèi)的滾柱位于切 口的寬側(cè)，不妨礙星輪在固定圈內(nèi)轉(zhuǎn)動；停車后輸送帶倒轉(zhuǎn) 時，星輪反向轉(zhuǎn)動，滾柱擠入切口的窄側(cè)，當滾柱愈擠愈緊 時將星輪楔住，滾筒被制動不能倒轉(zhuǎn)。閘瓦制動器通常采用 電動液壓推桿

5、制動器，制動器裝在減速器輸入軸的制動輪聯(lián) 軸器上，閘瓦制動器通電后，由電液驅(qū)動器推動松閘，失電 時彈簧抱閘，制動力是由彈簧和杠桿加在閘瓦上的。閘瓦制 動器的結(jié)構(gòu)緊湊，但制動副的散熱性能不好，不能單獨用于 下膠帶運輸機。盤式制動器是安裝在電動機與減速器之間的 一套制動裝置，它由制動盤、制動缸和液壓系統(tǒng)組成。制動 缸活塞桿端部裝有閘瓦，制動缸成對安裝在制動盤兩側(cè)，閘 瓦靠制動缸內(nèi)的碟形彈簧加壓，用油壓松閘或調(diào)節(jié)閘瓦壓 力。液壓系統(tǒng)由電磁比例溢流閥按控制信號調(diào)節(jié)進入制動缸 的油壓。盤式制動器的制動力矩可調(diào)，制動副的散熱條件比 閘瓦制動器好。制動器選擇應考慮的幾個問題：(1) 膠帶運輸機在起動、運行、

6、停車制動時，都具有 機械慣性。制動器通過克服膠帶運輸機的機械慣性使之能夠 準確停車的。由于制動力矩和電機力矩的作用及性質(zhì)不同， 所以制動器的選擇不應根據(jù)電動機的功率進行配備。制動器 的制動力矩只要能克服機械慣性力，使膠帶運輸機由額定帶 速逐漸減速停車即可。(2) 當傾角較大的提升膠帶運輸機停止供電時，膠帶 會發(fā)生逆轉(zhuǎn)。為了制止這種逆轉(zhuǎn)，現(xiàn)在的上運膠帶運輸機多 采用逆止器以克服逆轉(zhuǎn)力矩。(3) 大型膠帶運輸機都要求平穩(wěn)起動制動。一般制動 停車時減速度大小a= (0. 10. 3) m/s2,而采用制動停止 的膠帶運輸機，由于其停車的減速度大小與制動器力矩大小 成正比，制動力矩過大，減速度過大，制

7、動時間過短，因而 引起膠帶振動，設(shè)備運轉(zhuǎn)不穩(wěn)定，甚至皮帶在傳動滾筒上打 滑以及機件損壞等。鑒于上述原因，制動器的選擇應根據(jù)各 膠帶運輸機的具體情況進行計算。膠帶運輸機在正常情況下 停車制動時，是主電動機斷電數(shù)秒后才給制動器上閘。若是 上運提升輸送機，主電動機斷電會引起皮帶倒轉(zhuǎn)，當采用制 動器作為逆止裝置時，不宜全部延時制動，應先將工作制動 器上閘，當給出所需制動力矩較小時，即可上安全制動器。3智能制動方案設(shè)計由于單片機具有體積小、功能強、靈活方便等很多優(yōu)點, 根據(jù)以往制動閘測控系統(tǒng)中存在的問題，可以采用單片機組 成膠帶運輸機的測控方案。利用單片機組成的控制系統(tǒng)來處 理光電編碼器變換過來的轉(zhuǎn)速信

8、號，然后利用單片機的輸出 信號去控制繼電器輸出，以達到根據(jù)帶速發(fā)出適時上閘指令 的要求，并能設(shè)置逆轉(zhuǎn)保護與機械式逆轉(zhuǎn)保護并聯(lián)作用。并 利用數(shù)顯式時間繼電器完成各種時間參數(shù)的相互配合，整個 方案可以作到雙重化設(shè)置，可靠性較高。本設(shè)計方案中利用光電軸編碼器輸出的a、b兩相信號 來完成對帶速以及皮帶是否倒行的檢測。如果工作閘出現(xiàn)故 障，在第一時間內(nèi)沒有閘住皮帶，以致皮帶發(fā)生倒行，這時 單片機會根據(jù)判向電路的信號使安全閘動作，避免事故的發(fā) 生。單片機根據(jù)測得的帶速與設(shè)定的告警值的比較來決定是 否上閘，克服了傳統(tǒng)的定時上閘的盲目性。為了進一步提高 可靠性，采用定時主閘系統(tǒng)與測速上閘系統(tǒng)相互配合，可以 做

9、到重載時測速系統(tǒng)上閘，輕載時定時系統(tǒng)上閘，并且定時 時間可以根據(jù)輸送量的大小而變化。本裝置具有定時上閘與測速上閘雙重功能，其中定時上 閘為后備。在定時上閘控制中，當按停機按鈕后，跳閘繼電 器得電，使得高壓真空接觸器跳閘，其常閉接點閉合，數(shù)顯 延時時間繼電器得電，延時后其接點閉合，使中間繼電器得 電，同時發(fā)出上閘指令。測速上閘系統(tǒng)采用雙重設(shè)置，由光 電軸編碼器采集轉(zhuǎn)速信號，其輸出信號經(jīng)判向電路后，進入 測速系統(tǒng)，測速單元輸出信號控制輸出繼電器，再由輸出繼 電器控制中間繼電器，發(fā)出相應的上閘指令。測速上閘系統(tǒng) 的雙重設(shè)置即在膠帶運輸機機頭的兩端各安裝一套8051測 控系統(tǒng)，可以保證當一套系統(tǒng)發(fā)生故障時，另一套系統(tǒng)仍能 保證安全可靠地上閘。本系統(tǒng)通過定時系統(tǒng)與測速系統(tǒng)的可 靠配合，通過靈活多變的數(shù)字顯示為工作人員提供良好的人 機界面，提高了系統(tǒng)的工作效率，實現(xiàn)了煤礦安全生產(chǎn)的智 能化。4. 試驗結(jié)果為了驗證方案的正確性，對方案進行了現(xiàn)場驗證，部分 數(shù)據(jù)如下：(1) 輕載時帶速與時間。穩(wěn)定運轉(zhuǎn)帶速：3. 5m/s；定時6秒上閘狀態(tài)：帶速：1.2m/s；上閘時間：6秒。(2) 重載時帶速與時間。穩(wěn)定運轉(zhuǎn)帶速i： 3. 2m/s 智能制動上閘時的狀態(tài)：帶速i： 0. 5m/s；上閘時間：4秒。 應用該制動方案后，膠帶運輸機抱閘時的速度由原來的 2. 3m/s左