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基于帶式輸送機(jī)的安全制動(dòng)器研究

文檔作者：劉焱文檔來源：山西臨汾西山能源有限責(zé)任公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2025年10月03日
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優(yōu)化改造
2023年第6期 Mechanical Management and Development No.6,2023
總第242期 機(jī)械管理開發(fā) Total242
D0I:10.16525/j.cnki.cn14-1134/th.2023.06.058
基于帶式輸送機(jī)的安全制動(dòng)器研究
劉焱
（山西臨汾西山能源有限責(zé)任公司， 山西臨汾041000)
摘要：帶式輸送機(jī)制動(dòng)力精準(zhǔn)配置不足，不僅會(huì)影響整機(jī)的安全性，而且會(huì)降低整機(jī)的工作效率。基于此，以現(xiàn)有
帶式輸送機(jī)為研究對(duì)象，在此基礎(chǔ)上對(duì)其采用特點(diǎn)不同的方案進(jìn)行升級(jí)，以實(shí)現(xiàn)匹配控制優(yōu)化，之后在其中擇優(yōu)選
擇。制動(dòng)力精準(zhǔn)控制，需要對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)一步升級(jí)。依照使用方所需對(duì)帶式輸送機(jī)中液壓元器件進(jìn)行選型，以實(shí)現(xiàn)
升級(jí)。
關(guān)鍵詞：帶式輸送機(jī)；安全制動(dòng)器；精準(zhǔn)配置
中圖分類號(hào)：TD528.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-773X(2023)06-0144-03
0引言
在煤礦生產(chǎn)過程中，綜采工作需要用到提升機(jī)、
帶式輸送機(jī)以及運(yùn)煤的絞車等機(jī)械裝備!，與其他運(yùn)
煤工具相比，帶式輸送機(jī)具有運(yùn)量大、運(yùn)煤距離長(zhǎng)、運(yùn)
輸范圍廣等優(yōu)點(diǎn)[2-4],因此國(guó)內(nèi)外大多數(shù)煤礦都采用
此種煤礦運(yùn)輸方式[5]。在綜采工作面的全工作流程
中，帶式輸送機(jī)的安全運(yùn)轉(zhuǎn)是保障煤礦高效安全生產(chǎn)
的重要環(huán)節(jié)?；趲捷斔蜋C(jī)的安全制動(dòng)器問題，主要
需要解決的關(guān)鍵問題是輸送機(jī)在下滑失控的情況下對(duì)其
進(jìn)行安全制動(dòng)控制的研究，提出優(yōu)化方案及控制建議。
1安全制動(dòng)器概述
安全制動(dòng)器是帶式輸送機(jī)保障帶式輸送機(jī)安全
運(yùn)行的核心部件，安全制動(dòng)器的正常工作是保障帶式
輸送機(jī)良好運(yùn)行的關(guān)鍵。目前煤礦生產(chǎn)中的安全制動(dòng)
器主要有瓦塊式和盤式兩種類型，其中兩種安全制動(dòng)
器分別有不同的特點(diǎn)，前者是通過在制動(dòng)輪上增加摩
擦力（主要是通過瓦塊壓緊來實(shí)現(xiàn))從而實(shí)現(xiàn)對(duì)帶式
輸送機(jī)的安全制動(dòng)；盤式安全制動(dòng)器通過增強(qiáng)閘瓦與
制動(dòng)盤之間的摩擦力（主要通過液壓力的方式）實(shí)現(xiàn)
帶式輸送機(jī)的安全制動(dòng)，還可以分為前置和后置閘
瓦制動(dòng)器[6-8（根據(jù)安裝位置不同來區(qū)分）。如圖1、圖
2為前置閘瓦制動(dòng)器和后置閘瓦制動(dòng)器的示意圖。
設(shè)計(jì)優(yōu)化的帶式輸送機(jī)包括變頻器與交流調(diào)速
電機(jī)，兩者作為核心部件組成帶式輸送機(jī)，在輸送機(jī)
中間安裝有機(jī)械式的差動(dòng)器，加裝差動(dòng)器可以保證輸
1一盤式制動(dòng)器；2一閘瓦結(jié)構(gòu)；3一壓緊活塞4一彈簧裝置
圖1 前置閘瓦制動(dòng)器示意圖
3 4
D
1一盤式制動(dòng)器;2一閘瓦結(jié)構(gòu);3一壓緊活塞；4一彈簧裝置
圖2 后置閘瓦制動(dòng)器示意圖
送機(jī)兩側(cè)的鋼絲繩張緊力相對(duì)平衡，增強(qiáng)輸送機(jī)的安
全運(yùn)輸效果，選取合適的輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置進(jìn)行安裝，
并預(yù)留一定的動(dòng)力。實(shí)際操作表明，制動(dòng)器在停車時(shí)
相比急停需要的制動(dòng)力較小，正常狀態(tài)下停車所需制
動(dòng)力為312kN，當(dāng)前情況下制動(dòng)器能夠?qū)崿F(xiàn)輸送機(jī)
的安全制動(dòng)作用。
然而在當(dāng)前的煤礦生產(chǎn)中，使用此類型安全制動(dòng)
器只能滿足在正常穩(wěn)定情況下的停車制動(dòng)要求，在運(yùn)
輸煤炭產(chǎn)量過多時(shí)，運(yùn)輸人員會(huì)有下滑失速的情況發(fā)
生，發(fā)生此類情況后，操作人員通常需要對(duì)制動(dòng)力進(jìn)
行改變來實(shí)現(xiàn)安全制動(dòng)，而當(dāng)前制動(dòng)器安全性能低下
并且操作效率低，不能滿足煤礦安全生產(chǎn)的需求，因
此急需對(duì)帶式輸送機(jī)運(yùn)輸?shù)陌踩苿?dòng)器進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。
2 安全制動(dòng)器優(yōu)化設(shè)計(jì)
基于當(dāng)前安全制動(dòng)器存在的安全性及效率的問
題，為解決其下滑失速的問題，同時(shí)參考及設(shè)計(jì)了以
下幾種對(duì)帶式輸送機(jī)的優(yōu)化思路與方案，并對(duì)不同優(yōu)
化方案進(jìn)行分析比較。
2.1 安全制動(dòng)器的改進(jìn)方案
提出的三種不同的安全制動(dòng)器改造方案如下：
第一種方案：為確保停機(jī)正常且相對(duì)平穩(wěn)，在采
用液壓技術(shù)實(shí)現(xiàn)控制的原始帶式輸送機(jī)基礎(chǔ)上增加
電磁閥，這里所添加的電磁閥為三位四通式，以實(shí)現(xiàn)
轉(zhuǎn)向功能，同時(shí)為了能在制動(dòng)時(shí)對(duì)其運(yùn)動(dòng)進(jìn)行相對(duì)全
收稿日期：2022-03-28
作者簡(jiǎn)介：劉燚(1968一），男，河南林州人，畢業(yè)于中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)，機(jī)電工程師，研究方向?yàn)榈V山機(jī)電。
2023年第6期 劉焱：基于帶式輔 送機(jī)的安全制動(dòng)器研究 ·145
面的控制，增加一個(gè)電磁原理溢流閥。
第二種方案：采用二位三通以及二位四通的電磁
轉(zhuǎn)向閥,其與第一種方案的制動(dòng)方案相類似,它可以
實(shí)時(shí)全面地控制帶式輸送機(jī)工況精準(zhǔn)對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)換，在此
基礎(chǔ)上采用電磁式溢流閥控制傳輸帶移動(dòng)速率，進(jìn)而
實(shí)現(xiàn)全局制動(dòng)控制。
第三種方案：在方案一基礎(chǔ)上，增加二位三通以
及二位四通的電磁轉(zhuǎn)向閥，實(shí)現(xiàn)對(duì)帶式輸送機(jī)運(yùn)行情
況的實(shí)時(shí)切換，并通過對(duì)電磁比例溢流閥對(duì)盤式制動(dòng)
器閘瓦壓緊力進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)控制的目的，
與前兩方案可產(chǎn)生類似的控制效果。
2.2 以上不同安全制動(dòng)優(yōu)化方案比較
通過對(duì)以上三種不同的優(yōu)化方案，可以知道每個(gè)
方案優(yōu)化的部位不同，其中有對(duì)三位四通換向閥的控
制進(jìn)行改造升級(jí)，以及對(duì)二位換向閥控制設(shè)備進(jìn)行優(yōu)
化改造。第一種方案采用的就是三位四通換向閥的優(yōu)
化，第二種方案和第三種方案采用對(duì)設(shè)備改造控制，
實(shí)現(xiàn)優(yōu)化。依據(jù)目前對(duì)可靠性分析的應(yīng)用實(shí)際來看，
二位換向閥使用會(huì)優(yōu)于三位換向閥，故在以上方案中
推薦使用第二種方案和第三種方案進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)
化設(shè)計(jì)。
進(jìn)一步比較可以看出，在輸送機(jī)安全制動(dòng)器液壓
系統(tǒng)中第二種方案使用到壓力表對(duì)油壓進(jìn)行監(jiān)測(cè)而
實(shí)現(xiàn)控制；而第三種方案在這方面使用的是專用的蓄
能器，通過專用蓄能器能起到平衡整個(gè)系統(tǒng)壓力的作
用，安全性能大大提高。同時(shí)，相比壓力表控制而言，
專用蓄能器對(duì)操作人員的操作也非常方便，大大地提
高了采煤效率。所以，最終推薦使用第三種方案作為
優(yōu)化設(shè)計(jì)的方案。優(yōu)化設(shè)計(jì)方案如圖3所示。
3 安全制動(dòng)器優(yōu)化應(yīng)用效果
使用上節(jié)推薦的安全制動(dòng)器優(yōu)化方案將某煤礦
中的安全制動(dòng)器進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，并且部分部件選取
如下：
結(jié)合某煤礦生產(chǎn)要求，選取的液壓齒輪泵為
13
8
1一液壓油箱；2一粗過濾器；3一液壓油泵；4一沖液法；
5一精過濾器；6一壓力表；7、10、11一溢流閥；8—節(jié)流閥；
9、12一電磁換向閥；13一制動(dòng)裝置；14一專用蓄能器
圖3 制動(dòng)液壓系統(tǒng)原理
KCB200（2CY-12/6-2），排水量設(shè)計(jì)為5.5mL/r，額定
轉(zhuǎn)速為1440r/min，根據(jù)式(1)計(jì)算得到液壓齒輪泵
的額定流量[9]：
q=Vnn. (1)
式中：q為液壓齒輪泵的額定流量；V為液壓齒輪泵
的排量，取5.5mL/r;n為液壓齒輪泵的額定轉(zhuǎn)速，取
1440r/min;n為液壓齒輪泵的容積效率，取80%。
通過將相關(guān)數(shù)據(jù)代人式(1),計(jì)算滿足工作需求。
液壓泵主要作用是為系統(tǒng)提供壓力[10],因此需要
其保證在短時(shí)間內(nèi)充油，選取液壓泵流量為130
mL/s。選用溢流閥額定壓力為30MPa。最終選取的液
壓元件如表1所示。
表1 安全制動(dòng)器液壓元件選取
元件名稱型號(hào)主要參數(shù)
液壓泵KCB200(2CY-12/6-2)排量5.5mL/r，額定轉(zhuǎn)速1440r/min
溢流閥DBS8G 最大壓力30MPa
換向閥3WE6A50 通徑8mm，最大壓力30MPa
蓄能器NXQ-C 工作壓力18MPa
將優(yōu)化后的方案設(shè)計(jì)用于某大型煤礦的帶式輸
送機(jī)上，在啟動(dòng)和停車兩種工況下進(jìn)行帶式輸送機(jī)
速度和系統(tǒng)壓力進(jìn)行監(jiān)測(cè)，圖4、圖5分別為系統(tǒng)啟
動(dòng)時(shí)和停車制動(dòng)時(shí)帶式輸送機(jī)速度、系統(tǒng)壓力。
由圖4、圖5可以看出，整個(gè)運(yùn)行時(shí)間為30s，制
動(dòng)盤開始減速到停止的時(shí)間為20s，液壓系統(tǒng)壓力達(dá)
到最大的時(shí)間為15s左右，液壓系統(tǒng)達(dá)到額定制動(dòng)力
3.8
2.5
1.3
0.0
11:46:22 11:46:52 11 :47: 22
時(shí)刻
4-1 速度
22.5
15.0
7.5
0.0
11:46:22 11:46:52 11:47:22
時(shí)刻
4-2 系統(tǒng)壓力
圖4 系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)帶式輸送機(jī)速度、系統(tǒng)壓力
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（編輯：李俊慧）
上接第143頁(yè)
（編輯：李俊慧）
·146· 第38卷
機(jī)械管理開發(fā)
jxglkfbjb@126.com
2.5
(rs.)/率
1.3
0.0
11:15: 47 11 :16: 17 11:16:47
時(shí)刻
5-1 速度
22.5
15.0
7.5
0.0
11:15:47 11: 16:17 11:16:47
時(shí)刻
5-2 系統(tǒng)壓力
圖5 系統(tǒng)停車制動(dòng)時(shí)帶式輸送機(jī)速度、系統(tǒng)壓力
矩時(shí)間為13s，結(jié)果符合安全制動(dòng)要求，優(yōu)化效果明顯。
4結(jié)論
1)通過對(duì)帶式輸送機(jī)安全制動(dòng)器的不同優(yōu)化設(shè)
計(jì)方案進(jìn)行分析比較，得到使用專用蓄能器以及二位
換向閥的方案會(huì)優(yōu)于其他方案；
2)使用優(yōu)化方案在某煤礦實(shí)際應(yīng)用表明，在啟動(dòng)
和停車兩種工況下優(yōu)化后的安全制動(dòng)器優(yōu)化效果明
顯，能夠達(dá)到實(shí)際應(yīng)用要求。
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2010:119-120.
SafetyBrakeRe onaBeltConveyor
Liu Yi
(Shanxi Linfen Xishan Energy Co., Ltd, Linfen Shanxi 041000)
Abstract: Insufficient precise configuration of the power of the belt conveyor mechanism will not only affect the safety of the whole
machine, but also reduce the efficiency of the whole machine. Based on this, the existing belt conveyor is used as a research object, on the
basis of which it is upgraded using schemes with different characteristics in order to achieve matching control optimization, after which the
best choice is made among them. The precise control of the braking force requires a further upgrade of the braking system. The hydraulic
components in the belt conveyor are selected according to the needs of the user in order to achieve the upgrade.
Key words: belt conveyor; safety brake; precision configuration
三種優(yōu)化方案進(jìn)行仿真分析，確認(rèn)三種優(yōu)化方案均具
有一定的受力優(yōu)化效果，但其中優(yōu)化方案三更具優(yōu)
勢(shì)，所以在具體液壓支架掩護(hù)梁結(jié)構(gòu)優(yōu)化時(shí)，應(yīng)優(yōu)先
選用優(yōu)化方案三進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，如此不僅可以提高液
壓支架掩護(hù)梁受力性能，還能夠保障液壓支架整體強(qiáng)
度，提高液壓支架的使用安全性。
ength Analysis and Optimization Study of ZY6400/21/45 Hydraulic Bracket Cover Be
Xu.Xiaoming
(Shanxi Pulongwan Coal Datong Shanxi 037100)
Abstract: Based on the weak points in the structure of ZY6400/21/45 hydraulic bracket cover beam, three optimization schemes of
hydraulic bracket cover beam are reasonably proposed, and on the basis of verifying the validity of each optimization scheme, finite element
analysis is carried out to verify them respectively, and the best optimization scheme is obtained from them, and finally the best optimization
scheme is applied to engineering practice.
Key words: hydraulic bracket; cover beam; strength analysis; optimisation scheme

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