1、概述
隨著盤(pán)式制動(dòng)器的廣泛應(yīng)用，其液壓控制系統(tǒng)的發(fā)展尤為迅速。就
帶式輸送機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)而言，目前其液壓控制系統(tǒng)已多半采用了電液比例壓力控制，實(shí)現(xiàn)了無(wú)級(jí)調(diào)壓，使升壓、降壓過(guò)程平穩(wěn)、迅速，提高了系統(tǒng)的性能。
但是，現(xiàn)在使用的液壓控制系統(tǒng)中其液壓泵電動(dòng)機(jī)仍采用長(zhǎng)時(shí)工作制，在帶式輸送機(jī)處于正常運(yùn)行狀態(tài)制動(dòng)器松閘后，液壓泵電動(dòng)機(jī)仍須一直處于運(yùn)轉(zhuǎn)工況，以保持制動(dòng)器始終處于松閘狀態(tài)，這樣既浪費(fèi)了電能又使液壓油發(fā)熱，增加了系統(tǒng)的不穩(wěn)定性。近年來(lái)，煤科總院上海分院和山東科技大學(xué)對(duì)這個(gè)問(wèn)題進(jìn)行了研究，并已取得較好的效果。
2、液壓控制系統(tǒng)的功能
在帶式輸送機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，盤(pán)式制動(dòng)器會(huì)遇到以下五種工況：松閘過(guò)程、正常停車(chē)、超速制動(dòng)、斷電、緊急制動(dòng)。除突然遭遇斷電情況外，液壓控制系統(tǒng)都是在接到配套電控系統(tǒng)發(fā)出的指令后，控制相關(guān)的液壓閥開(kāi)始動(dòng)作來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)所要求的制動(dòng)功能。
在盤(pán)式制動(dòng)器應(yīng)用初期開(kāi)發(fā)的液壓控制系統(tǒng)，主要適用于上運(yùn)和平運(yùn)帶式輸送機(jī)的制動(dòng)。液壓控制系統(tǒng)主要是通過(guò)其中的調(diào)速閥對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行油壓的調(diào)節(jié)和控制。該系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于用戶(hù)操作和維護(hù)；制造成本低。其缺點(diǎn)是：不能對(duì)系統(tǒng)壓力進(jìn)行精確控制，液壓油泵電動(dòng)機(jī)處于長(zhǎng)時(shí)工作制。
隨著下運(yùn)帶式輸送機(jī)的運(yùn)用越來(lái)越普遍，對(duì)下運(yùn)帶式輸送機(jī)的制動(dòng)問(wèn)題現(xiàn)已開(kāi)發(fā)出兩種新的液壓控制系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中調(diào)壓元件采用了電液比例調(diào)壓閥，當(dāng)電控系統(tǒng)輸出電流發(fā)生變化時(shí)，液壓系統(tǒng)輸出油壓可隨之發(fā)生變化，其優(yōu)點(diǎn)是可以對(duì)系統(tǒng)壓力進(jìn)行精確控制，制動(dòng)曲線是多段直線甚至完全是曲線，斜率可以根據(jù)需要進(jìn)行分段或者連續(xù)控制，實(shí)現(xiàn)制動(dòng)力矩可調(diào)。
下面對(duì)兩種新型的液壓控制系統(tǒng)作一比較。
(1)液壓控制系統(tǒng)
由山東科技大學(xué)研制出的新型液壓控制系統(tǒng)。
工作原理及過(guò)程如下：
1)松閘過(guò)程
液控系統(tǒng)接收到松閘指令后，電磁換向閥7得電，液壓泵2工作，電液比例閥10的電流逐漸增加，油壓逐漸上升，蓄能器6充液，與此同時(shí)，制動(dòng)力矩減少，帶式輸送機(jī)將在負(fù)載帶動(dòng)下緩慢啟動(dòng)。
2)保壓過(guò)程
當(dāng)設(shè)備正常運(yùn)行一段時(shí)間后電磁換向閥II通電，單向閥12工作，系統(tǒng)油壓升至安全壓力值，電控裝置檢測(cè)到此信號(hào)后使液壓泵停止工作，系統(tǒng)靠保壓維持閘開(kāi)；當(dāng)電控裝置檢測(cè)到液壓系統(tǒng)的油壓降低到不足以維持閘開(kāi)使設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)，電控裝置發(fā)出信號(hào)，液壓泵工作給系統(tǒng)充壓。帶式輸送機(jī)穩(wěn)定工作時(shí)，電液比例閥10的電流及制動(dòng)器中的油壓均達(dá)到設(shè)計(jì)值，制動(dòng)器保持松閘狀態(tài)。
3)正常停車(chē)
帶式輸送機(jī)接收到正常停車(chē)指令后，電液比例閥10中的電流按控制系統(tǒng)的要求變化來(lái)調(diào)節(jié)油壓和制動(dòng)力矩，使帶式輸送機(jī)按設(shè)計(jì)要求減速停車(chē)，帶式輸送機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，電機(jī)3、電液比例閥10和電磁換向閥7斷電，系統(tǒng)停止工作。
4)超速制動(dòng)
輸送機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，若由于某種原因引起超速，測(cè)速傳感器將信號(hào)傳至電控系統(tǒng)，電控系統(tǒng)發(fā)出控制信號(hào)，使電磁換向閥II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(dòng)力，待輸送機(jī)達(dá)到穩(wěn)定運(yùn)行速度時(shí)，電磁換向閥11通電，解除制動(dòng)，系統(tǒng)保壓。
5)緊急制動(dòng)和系統(tǒng)突然斷電
當(dāng)帶式輸送機(jī)接受到緊急停車(chē)指令或供電系統(tǒng)突然斷電，電機(jī)3、電液比例閥10和電磁換向閥7斷電，系統(tǒng)通過(guò)溢流閥8使油壓突然降到預(yù)先的調(diào)定值，制動(dòng)閘快速貼到制動(dòng)盤(pán)，此后蓄能器6的油液通過(guò)調(diào)速閥9卸壓，制動(dòng)力矩逐漸增大，帶式輸送機(jī)平穩(wěn)減速停車(chē)。
該系統(tǒng)主要解決了油泵電機(jī)長(zhǎng)時(shí)工作的問(wèn)題，使系統(tǒng)具有了保壓功能。這樣，油泵電機(jī)處于間歇工作方式，不僅節(jié)約了電能，而且大大減小了油泵電機(jī)、油泵及比例溢流閥的正作時(shí)間，延長(zhǎng)了它們的壽命，減少了更換的頻率，極大地減少了維護(hù)工作量。此外，液壓油泵發(fā)熱量小，液壓油基本處于常溫狀態(tài)，大大提高了系統(tǒng)尤其是高精度液壓閥的可靠性。其缺點(diǎn)是：系統(tǒng)復(fù)雜、維護(hù)困難、制造成本高。
(2)液壓控制系統(tǒng)Ⅱ
圖2為煤科總院上海分院研制的液壓控制系統(tǒng)Ⅱ原理圖，該系統(tǒng)適用了上運(yùn)、平運(yùn)及下運(yùn)等各種型式帶式輸送機(jī)的制動(dòng)。
系統(tǒng)在松閘過(guò)程、保壓過(guò)程、正常停車(chē)、超速制動(dòng)四個(gè)過(guò)程與液壓控制系統(tǒng)I基本相同，但對(duì)系統(tǒng)突然斷電和緊急制動(dòng)兩個(gè)過(guò)程作了改進(jìn)。其工作原理如下：
1)系統(tǒng)突然斷電
當(dāng)輸送機(jī)系統(tǒng)突然斷電時(shí)，油泵電機(jī)3斷電，但電控系統(tǒng)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控制。此時(shí)，電磁球閥8斷電，油液由比例溢流閥10卸壓，施加制動(dòng)力，使輸送機(jī)平穩(wěn)減速制動(dòng)。如果UPS電源失效，油泵電機(jī)3、電磁球閥8、電磁換向閥9和比例溢流閥10斷電，系統(tǒng)經(jīng)溢流閥12作用使油壓降至調(diào)定值，制動(dòng)器迅速通過(guò)空行程貼至制動(dòng)盤(pán)，在蓄能器和調(diào)速閥13的聯(lián)合作用下，油液壓力逐漸降低，制動(dòng)力矩增大，輸送機(jī)緩慢停車(chē)。
2)系統(tǒng)緊急制動(dòng)
當(dāng)輸送機(jī)接受到緊急停車(chē)指令后，控制過(guò)程與正常停車(chē)過(guò)程一致，相比于正常停車(chē)狀態(tài)，比例溢流閥10卸壓過(guò)程更加迅速，實(shí)現(xiàn)在滿(mǎn)足煤礦安全規(guī)程的要求下使輸送機(jī)迅速停止運(yùn)行。）
與液壓控制系統(tǒng)I相優(yōu)，該系統(tǒng)的性能除具備系統(tǒng)I全部?jī)?yōu)點(diǎn)外，還具有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：
a．少一個(gè)單向閥及其相關(guān)液壓油路，系統(tǒng)較簡(jiǎn)單，制造成本較低，出故障的概率較小；
b．電磁球閥8比系統(tǒng)I單向閥12離動(dòng)力源更近，油路更短，漏壓概率更小，保壓更穩(wěn)定可靠；
3)當(dāng)系統(tǒng)處于保壓狀態(tài)時(shí)，系統(tǒng)I中電磁換向閥7和11均長(zhǎng)時(shí)間處于得電狀態(tài)，該系統(tǒng)此時(shí)只有電磁球閥8處于得電狀態(tài)，電磁換向閥9處于失電狀態(tài)，系統(tǒng)保壓狀態(tài)更加穩(wěn)定可靠。
3、結(jié)語(yǔ)
系統(tǒng)Ⅱ樣機(jī)已在試驗(yàn)室進(jìn)行了性能試驗(yàn)。試驗(yàn)表明：系統(tǒng)保壓狀態(tài)穩(wěn)定。試驗(yàn)中系統(tǒng)保壓2h后未出現(xiàn)油泵電機(jī)重新開(kāi)啟。
圖3為正常停車(chē)制動(dòng)曲線圖。圖中n為電機(jī)轉(zhuǎn)速曲線圖，M為施加的制動(dòng)力矩曲線圖。系統(tǒng)在第1 s時(shí)得到停車(chē)指令，1～2.5 s為快速貼閘階段，制動(dòng)閘快速走完空行程，貼上制動(dòng)盤(pán)，達(dá)到所需的制動(dòng)力矩，制動(dòng)盤(pán)開(kāi)始減速。隨后，制動(dòng)力矩逐漸加大直至額定制動(dòng)力矩，制動(dòng)盤(pán)按照預(yù)先設(shè)定的制動(dòng)曲線逐漸減速，直至完全停止，制動(dòng)時(shí)間大約為12 s，制動(dòng)減速度保持在0.1~0.3m/S2。通過(guò)調(diào)節(jié)比例溢流閥，能可靠地改變制動(dòng)時(shí)間和制動(dòng)減速度，滿(mǎn)足不同工況下帶式輸送機(jī)對(duì)制動(dòng)的要求。
通過(guò)對(duì)帶式輸送機(jī)盤(pán)式制動(dòng)器兩種新型液壓控制系統(tǒng)的比較及試驗(yàn)室試驗(yàn)可知，系統(tǒng)Ⅱ的液壓控制系統(tǒng)保壓狀態(tài)更穩(wěn)定、制動(dòng)性能更優(yōu)良，具有運(yùn)行可靠、節(jié)能等諸多優(yōu)點(diǎn)，有較大的推廣應(yīng)用價(jià)值。
相關(guān)輸送機(jī)產(chǎn)品：
1、
皮帶輸送機(jī)
2、
斗式提升機(jī)
3、
刮板輸送機(jī)
