胶带输送机制动系统的优化

冯建平

（山西阳煤寺家庄有限责任公司， 山西 阳泉 045300）

1 胶带输送机概述

胶带输送机为综采工作面关键运输设备，其主要承担煤炭、煤矸石等物料的运输。为保证胶带输送机能够与综采工作面高效、安全的生产理论相契合，对其提出了高可靠性、大运量、大运速以及通用性高的要求。以钢丝绳为牵引的胶带输送机为研究对象，对其制动系统进行优化分析。本文所研究胶带输送机结构如图1 所示，该胶带输送机的运量大小为500 t/h，根据工作面的倾斜程度其对应的倾斜角度为17°，输送带的单程长度为1.15 km。该胶带输送机主要运输对象为原煤，且原煤的质量参数如表1所示[1]：

在实际运输过程中当运输对象为原煤或者物料时输送机的运速为2 m/s；当运输对象为作业人员时其对应的运速为1.5 m/s，其针对作业人员的运量为800 人/h。胶带输送机驱动轮的直径为3 500 mm，导向滚筒的直径为2 500 mm，目前该输送机由两台电机对其进行驱动， 对应电机的型号为YPKK500-8G400。

图1 胶带输送机结构示意图

表1 胶带输送机运输原煤参数

2 胶带输送机驱动装置分析

制动系统与驱动系统为胶带输送机的两大系统，为实现对制动系统的优化和改造，需充分掌握当前驱动系统的现状，并注重对胶带机在下行工况下所出现的失速问题进行分析。

根据驱动电机的不同可将驱动系统分为直流驱动系统和交流驱动系统。但是，在实际应用中直流驱动系统结构复杂，应用成本较高[2]。因此，一般以交流驱动系统应用较为广泛，但是交流驱动系统存在启动性能差、对系统冲击较大的问题，故为实现交流驱动系统在长距离、大运量的环境中应用，常采用与液压系统相结合的CST 软启动、与变频器联合应用的变频启动等驱动方式。目前，本矿所采用胶带输送机驱动装置为交流变频驱动系统，其对应的各装置布置情况如图2 所示。

如图2 所示，胶带输送机盘式制动装置为其制动系统，主要由制动装置和液压系统组成。其中，制动装置由制动闸和制动盘组成[3]。差动装置的主要作用是平衡两根钢丝绳的速度，避免输送带出现脱槽的现象。经分析可知，当输送带处于下行工况时运输物料或者人员的下滑力大于制动力时会出现下滑失速的情况，而过量地减少输送带运输物料的重量或人员的人数导致其运输效率低下，间接影响整个工作面的生产效率。因此，在保证胶带输送机运输安全性的基础上，需对制动系统进行优化以使其运输效率达到最大。

图2 胶带输送机驱动装置布置情况

3 胶带输送机制动系统的优化

3.1 胶带输送机制动系统的总体优化

针对胶带输送机制动系统的优化，其一是为增加工作面的运输效率，其二是在设备出现失速情况时，原制动系统只能通过停机操作保证系统的安全，增加了运输系统的停机时长，增加了运输成本。因此，本节着重对胶带输送机制动系统进行改造，即对制动系统的液压系统进行改造。

结合工业中制动系统对应液压分系统的主要控制方式，本节采用电磁比例溢流阀对输送带速度进行控制，并采用两个二位换向阀对系统的运行工况进行随时切换，与此同时为保证会自动系统的平稳性和安全性采用蓄能器对系统进行冲液。对应改造后的液压系统原理如图3 所示。

基于如图3 改造后的制动系统可实现对胶带输送机的软启动、缓慢制动、停电制动保护以及根据工况对输送带速度进行调整等功能[4]。

3.2 胶带输送机制动系统液压元件选型

3.2.1 液压泵的选型

液压泵的主要作用是为制动系统提供足够压力的液压油，为保证制动系统的响应速度，根据相关标准要求，制动系统在1 s 内具备制动性能。由于制动器工作时所需的液压油为115 mL，因此要求液压泵的流量必须大于115 mL/s。

最终， 所选型齿轮泵的具体型号为1PF2G2-4X20MB，该型液压泵的排量为5.5 ml/r，根据其额定转速为1 500 r/min，得出其额定流量为123.75 ml/s。即，证明所选型齿轮泵满足要求。

图3 制动系统改造液压原理图

3.2.2 溢流阀的选型

溢流阀的主要作用是对系统和蓄能器进行限压保护，本改造方案中涉及到两种溢流阀，一种为对系统进行限压保护，其所设定的压力为14 MPa；另一种为对蓄能器进行限压保护，故将其所设定的压力为10 MPa。

3.2.3 蓄能器的选型

蓄能器的主要作用是系统在断电时可保证制动系统能够对设备进行安全制动，本改造方案所选择蓄能器的型号为NXQ-B0.6C4，根据系统的制动要求，将蓄能器的工作压力设定为14 MPa，容量设定为0.6 L。

鉴于篇幅有限，本节仅对上述三种关键液压元器件进行选型分析[5]。其余液压元器件的选型结果如表2 所示：

表2 其他液压元器件选型

4 结论

1）胶带输送机在实际运输的下行工况中存在失速的问题，存在极大的安全隐患。经分析可知，导致胶带输送机在下行工况中出现失速现象的主要原因在于其制动力小于下滑力，即说明当前制动器对应的液压系统无法根据运量对其速度进行控制。

2）针对上述失速问题及原因采用电液比例溢流阀为核心对原制动器液压系统进行改造，从而实现对输送带速度的实时控制。

3）根据胶带输送机制动器的制动性能要求，完成对改造后液压制动系统关键元器件的选型，并对关键液压参数进行设定。