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基于帶式輸送機的安全制動器研究

文檔作者：劉焱文檔來源：山西臨汾西山能源有限責任公司		點擊數：	更新時間： 2025年10月03日
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優化改造
2023年第6期 Mechanical Management and Development No.6,2023
總第242期 機械管理開發 Total242
D0I:10.16525/j.cnki.cn14-1134/th.2023.06.058
基于帶式輸送機的安全制動器研究
劉焱
（山西臨汾西山能源有限責任公司， 山西臨汾041000)
摘要：帶式輸送機制動力精準配置不足，不僅會影響整機的安全性，而且會降低整機的工作效率。基于此，以現有
帶式輸送機為研究對象，在此基礎上對其采用特點不同的方案進行升級，以實現匹配控制優化，之后在其中擇優選
擇。制動力精準控制，需要對制動系統進一步升級。依照使用方所需對帶式輸送機中液壓元器件進行選型，以實現
升級。
關鍵詞：帶式輸送機；安全制動器；精準配置
中圖分類號：TD528.1 文獻標識碼：A 文章編號：1003-773X(2023)06-0144-03
0引言
在煤礦生產過程中，綜采工作需要用到提升機、
帶式輸送機以及運煤的絞車等機械裝備!，與其他運
煤工具相比，帶式輸送機具有運量大、運煤距離長、運
輸范圍廣等優點[2-4],因此國內外大多數煤礦都采用
此種煤礦運輸方式[5]。在綜采工作面的全工作流程
中，帶式輸送機的安全運轉是保障煤礦高效安全生產
的重要環節。基于帶式輸送機的安全制動器問題，主要
需要解決的關鍵問題是輸送機在下滑失控的情況下對其
進行安全制動控制的研究，提出優化方案及控制建議。
1安全制動器概述
安全制動器是帶式輸送機保障帶式輸送機安全
運行的核心部件，安全制動器的正常工作是保障帶式
輸送機良好運行的關鍵。目前煤礦生產中的安全制動
器主要有瓦塊式和盤式兩種類型，其中兩種安全制動
器分別有不同的特點，前者是通過在制動輪上增加摩
擦力（主要是通過瓦塊壓緊來實現)從而實現對帶式
輸送機的安全制動；盤式安全制動器通過增強閘瓦與
制動盤之間的摩擦力（主要通過液壓力的方式）實現
帶式輸送機的安全制動，還可以分為前置和后置閘
瓦制動器[6-8（根據安裝位置不同來區分）。如圖1、圖
2為前置閘瓦制動器和后置閘瓦制動器的示意圖。
設計優化的帶式輸送機包括變頻器與交流調速
電機，兩者作為核心部件組成帶式輸送機，在輸送機
中間安裝有機械式的差動器，加裝差動器可以保證輸
1一盤式制動器；2一閘瓦結構；3一壓緊活塞4一彈簧裝置
圖1 前置閘瓦制動器示意圖
3 4
D
1一盤式制動器;2一閘瓦結構;3一壓緊活塞；4一彈簧裝置
圖2 后置閘瓦制動器示意圖
送機兩側的鋼絲繩張緊力相對平衡，增強輸送機的安
全運輸效果，選取合適的輸送機驅動裝置進行安裝，
并預留一定的動力。實際操作表明，制動器在停車時
相比急停需要的制動力較小，正常狀態下停車所需制
動力為312kN，當前情況下制動器能夠實現輸送機
的安全制動作用。
然而在當前的煤礦生產中，使用此類型安全制動
器只能滿足在正常穩定情況下的停車制動要求，在運
輸煤炭產量過多時，運輸人員會有下滑失速的情況發
生，發生此類情況后，操作人員通常需要對制動力進
行改變來實現安全制動，而當前制動器安全性能低下
并且操作效率低，不能滿足煤礦安全生產的需求，因
此急需對帶式輸送機運輸的安全制動器進行優化設計。
2 安全制動器優化設計
基于當前安全制動器存在的安全性及效率的問
題，為解決其下滑失速的問題，同時參考及設計了以
下幾種對帶式輸送機的優化思路與方案，并對不同優
化方案進行分析比較。
2.1 安全制動器的改進方案
提出的三種不同的安全制動器改造方案如下：
第一種方案：為確保停機正常且相對平穩，在采
用液壓技術實現控制的原始帶式輸送機基礎上增加
電磁閥，這里所添加的電磁閥為三位四通式，以實現
轉向功能，同時為了能在制動時對其運動進行相對全
收稿日期：2022-03-28
作者簡介：劉燚(1968一），男，河南林州人，畢業于中國農業大學，機電工程師，研究方向為礦山機電。
2023年第6期 劉焱：基于帶式輔 送機的安全制動器研究 ·145
面的控制，增加一個電磁原理溢流閥。
第二種方案：采用二位三通以及二位四通的電磁
轉向閥,其與第一種方案的制動方案相類似,它可以
實時全面地控制帶式輸送機工況精準對應轉換，在此
基礎上采用電磁式溢流閥控制傳輸帶移動速率，進而
實現全局制動控制。
第三種方案：在方案一基礎上，增加二位三通以
及二位四通的電磁轉向閥，實現對帶式輸送機運行情
況的實時切換，并通過對電磁比例溢流閥對盤式制動
器閘瓦壓緊力進行控制，實現實時調節控制的目的，
與前兩方案可產生類似的控制效果。
2.2 以上不同安全制動優化方案比較
通過對以上三種不同的優化方案，可以知道每個
方案優化的部位不同，其中有對三位四通換向閥的控
制進行改造升級，以及對二位換向閥控制設備進行優
化改造。第一種方案采用的就是三位四通換向閥的優
化，第二種方案和第三種方案采用對設備改造控制，
實現優化。依據目前對可靠性分析的應用實際來看，
二位換向閥使用會優于三位換向閥，故在以上方案中
推薦使用第二種方案和第三種方案進行進一步的優
化設計。
進一步比較可以看出，在輸送機安全制動器液壓
系統中第二種方案使用到壓力表對油壓進行監測而
實現控制；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系統壓力的作
用，安全性能大大提高。同時，相比壓力表控制而言，
專用蓄能器對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
優化設計的方案。優化設計方案如圖3所示。
3 安全制動器優化應用效果
使用上節推薦的安全制動器優化方案將某煤礦
中的安全制動器進行優化設計，并且部分部件選取
如下：
結合某煤礦生產要求，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—節流閥；
9、12一電磁換向閥；13一制動裝置；14一專用蓄能器
圖3 制動液壓系統原理
KCB200（2CY-12/6-2），排水量設計為5.5mL/r，額定
轉速為1440r/min，根據式(1)計算得到液壓齒輪泵
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速，取
1440r/min;n為液壓齒輪泵的容積效率，取80%。
通過將相關數據代人式(1),計算滿足工作需求。
液壓泵主要作用是為系統提供壓力[10],因此需要
其保證在短時間內充油，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 安全制動器液壓元件選取
元件名稱型號主要參數
液壓泵KCB200(2CY-12/6-2)排量5.5mL/r，額定轉速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
將優化后的方案設計用于某大型煤礦的帶式輸
送機上，在啟動和停車兩種工況下進行帶式輸送機
速度和系統壓力進行監測，圖4、圖5分別為系統啟
動時和停車制動時帶式輸送機速度、系統壓力。
由圖4、圖5可以看出，整個運行時間為30s，制
動盤開始減速到停止的時間為20s，液壓系統壓力達
到最大的時間為15s左右，液壓系統達到額定制動力
3.8
2.5
1.3
0.0
11:46:22 11:46:52 11 :47: 22
時刻
4-1 速度
22.5
15.0
7.5
0.0
11:46:22 11:46:52 11:47:22
時刻
4-2 系統壓力
圖4 系統啟動時帶式輸送機速度、系統壓力
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（編輯：李俊慧）
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（編輯：李俊慧）
·146· 第38卷
機械管理開發
jxglkfbjb@126.com
2.5
(rs.)/率
1.3
0.0
11:15: 47 11 :16: 17 11:16:47
時刻
5-1 速度
22.5
15.0
7.5
0.0
11:15:47 11: 16:17 11:16:47
時刻
5-2 系統壓力
圖5 系統停車制動時帶式輸送機速度、系統壓力
矩時間為13s，結果符合安全制動要求，優化效果明顯。
4結論
1)通過對帶式輸送機安全制動器的不同優化設
計方案進行分析比較，得到使用專用蓄能器以及二位
換向閥的方案會優于其他方案；
2)使用優化方案在某煤礦實際應用表明，在啟動
和停車兩種工況下優化后的安全制動器優化效果明
顯，能夠達到實際應用要求。
參考文獻
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煤礦機電一體化新技術學術會議論文集.北京：中國煤炭學會，
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
三種優化方案進行仿真分析，確認三種優化方案均具
有一定的受力優化效果，但其中優化方案三更具優
勢，所以在具體液壓支架掩護梁結構優化時，應優先
選用優化方案三進行結構優化，如此不僅可以提高液
壓支架掩護梁受力性能，還能夠保障液壓支架整體強
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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