带式输送机制动装置和制动方式

在现代工业生产中,带式输送机作为连续运输的核心设备,广泛应用于矿山、港口、电力、建材等领域。其稳定运行不仅取决于驱动系统的动力输出,更依赖于制动装置的精准控制。制动装置作为带式输送机的安全保障,需在紧急停机、断电保护、负载控制等场景中实现可靠制动,避免物料堆积、设备损坏甚至安全事故。本文将从制动装置的组成、制动方式分类及选型原则三个方面,系统阐述带式输送机制动技术的关键要点。

带式输送机制动装置和制动方式

一、制动装置的核心组成与功能
带式输送机制动装置由制动器、逆止器、控制系统及辅助部件构成,各组件协同工作以实现安全制动目标。

1. 制动器
制动器是直接产生制动力矩的核心部件,通过摩擦副(闸瓦与制动盘/轮)的相互作用将动能转化为热能。根据结构差异,制动器可分为块式、盘式、带式及液力制动器:
块式制动器:适用于低速、轻载场景,通过液压推杆推动闸瓦压紧制动轮,结构简单但散热性能有限,常用于水平或短距离输送机。
盘式制动器:采用双面对称闸瓦设计,具有散热快、惯量小、动作灵敏等优势,尤其适用于长距离、大倾角下运输送机。其制动盘通过通风道设计增强对流散热,配合无火花闸衬材料,可有效避免高温引燃瓦斯等安全隐患。
液力制动器:利用液体黏性阻力实现制动,适用于高速重载场景,但需配套冷却系统以防止油温过高。

2. 逆止器
逆止器是防止输送机逆转的专用装置,尤其在上运或大倾角工况中不可或缺。其工作原理为:当输送机因停电或故障停机时,逆止器通过棘轮-棘爪机构或滚柱楔紧机构锁止驱动滚筒,避免物料倒流引发设备损毁。根据安装位置,逆止器可分为高速端(减速器输入轴)和低速端(驱动滚筒轴)两种类型,低速端逆止器因直接作用于负载端,制动效果更可靠。

3. 控制系统
现代制动系统普遍采用PLC或微机控制,通过转速传感器实时监测输送机运行状态,动态调节制动压力以实现平稳减速。例如,在下运工况中,控制系统需根据负载质量、坡度等参数计算所需制动力矩,并通过电液比例阀精准控制闸瓦开合度,确保制动减速度在安全范围内。

4. 辅助部件
包括制动弹簧、液压站、冷却风扇等,用于提供制动力源、散热及状态监测。例如,自冷盘式制动器通过制动盘表面的辐射与对流散热,配合强制风冷系统,可将制动温升控制在合理范围内。

二、制动方式的分类与应用场景
根据输送机运行方向及负载特性,制动方式可分为上运制动、下运制动及水平制动三大类,每种场景对制动装置的性能要求存在显著差异。

1. 上运带式输送机制动
上运工况中,物料重力沿输送方向的分力成为驱动助力,制动系统需克服该分力实现停机。典型应用场景包括煤矿主井提升、露天矿上山运输等,其制动要点如下:

双保险设计:需同时配置制动器与逆止器,前者用于正常停机制动,后者用于断电防逆转。例如,某大型煤矿采用低速盘式制动器与双滚筒逆止器组合,实测逆止力矩可满足满载工况需求。
分级制动策略:通过PLC控制制动器与逆止器的投入时序,避免单次制动冲击过大。例如,先以制动器将速度降至低速,再由逆止器完成最终锁止。

2. 下运带式输送机制动
下运工况中,物料重力分力成为驱动阻力,电动机需处于发电工况以平衡负载动能。此类场景对制动装置的热容量与可控性要求极高,典型应用包括煤矿井下下山运输、港口大倾角卸料等:

能量耗散机制:制动过程中,机械能转化为热能,需通过制动盘散热、液力冷却等方式避免温升超标。例如,某下运输送机采用水冷盘式制动器,配合大流量冷却水循环,实测连续制动时温升控制在合理值以下。
可控制动技术:通过变频调速或电液控制系统调节制动扭矩,确保减速度稳定。例如,某港口项目采用闭环控制算法,将制动减速度波动范围控制在极小值内,有效防止物料滑移。

3. 水平带式输送机制动
水平工况制动相对简单,但需兼顾停机时间与动态张力控制。例如,长距离输送机在紧急停机时,若制动过猛会导致输送带在凹弧段折叠、拉紧装置行程超限。解决方案包括:

延时制动功能:通过时间继电器或PLC编程实现分段制动,先以小扭矩减速,再以全扭矩停机。
多机协同控制:在多点驱动输送机中,各制动器需同步动作以避免动力分配不均。例如,某千米级输送机采用主从控制模式,确保多台制动器制动力矩偏差小于一定比例。

三、制动装置选型的关键原则
制动装置的合理选型需综合考量输送机参数、工况条件及安全规范,具体原则如下:
制动时间控制
制动时间过短会导致动张力激增,过长则可能引发热失控。根据经验,水平输送机制动时间宜控制在一定秒数,上运/下运输送机需根据倾角调整。例如,某下运项目通过仿真分析确定最优制动时间为特定值,兼顾效率与安全性。

环境适应性设计
在煤矿井下等防爆场景中,制动器需采用无火花材料(如铜基闸衬)并配备密封结构;在低温地区,液压系统需选用抗凝润滑油以防止油路冻结。

维护便捷性优化
模块化设计可降低维护难度。例如,某新型制动器采用快换式闸瓦结构,单次更换时间大幅缩短,显著提升运维效率。

四、结语
带式输送机制动装置的技术演进始终围绕安全、可靠、高效三大核心目标。从早期机械摩擦制动到现代智能电液控制,从单一制动功能到多机制动协同,制动技术的每一次突破均推动了输送机向长距离、大倾角、高速度方向发展。未来,随着新材料(如纳米复合制动盘)、新能源(如太阳能辅助冷却)及数字孪生技术的应用,制动装置将进一步实现轻量化、智能化与低碳化,为工业物流的可持续发展提供更强支撑。

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