1、引言
根据我国煤炭行业相关标准的要求，
带式输送机在上运（停车出现逆转）和下运情况下必须装设制动装置，以防止停电飞车等事故发生，并具有实现软起动和控制超速飞车过载保护等辅助功能。
针对下运带式输送机的制动技术要求，目前国内己应用和开发研制出大功率可控制动装置主要有以下几种：自冷盘式制动装置、液力制动器、液压制动器、液粘制动装置和电液推杆制动器。盘式制动装置因其独特的超大制动力矩和可靠的安全性在带式输送机中得到了广泛地应用。
现场使用情况表明，下运带式输送机制动装置的种类虽多，但国产制动装置的工作可靠性尚待提高。而进口制动装置价格昂贵，维修较为困难。煤科总院上海分院在吸取国内外现有各种盘式制动装置的基础上，开发了一种新型盘式可控制动装置。
2、盘式可控制动装置的结构
盘式可控制动装置是机电液一体化产品，由机械制动系统、液压控制系统以及配套的电控系统组成。
(1)机械制动系统
机械制动系统由底座、制动油缸座、制动油缸、制动盘、制动闸瓦以及防护罩等部件组成。其中制动油缸、制动盘和制动闸瓦是其核心，图2为机械制动系统结构图。
制动油缸内装多片碟形弹簧，以提供制动所需的正压力。为了避免产生附加的轴向力，制动油缸在制动盘两侧对称布置。当对制动盘施加正压力时，即可在制动盘表面产生制动力矩。通过液压控制系统中电液比例阀调整制动油缸中油压的大小可以调整正压力，从而调整制动力矩的大小。
制动盘材料采用16Mn钢，结构设计上借鉴离心风机的设计理论，在制动盘内开设曲线通风道。当制动盘转动时，气流纵向流过通风道表面，产生强迫对流散热，可有利于制动盘的散热。与实心制动盘相比，采用通风道结构能有效地提高制动盘的散热性能。
制动闸瓦采用了无石棉环保型闸瓦，此类闸瓦现已广泛应用于煤矿用提升机上。该闸瓦摩擦系数高，力学强度好，热衰退效，磨耗低，使用周期长；闸瓦材料因无高硬度摩擦剂和钢棉，运行中无高频噪音，不产生火花，不易损伤盘闸；材料中不含石棉，绿色环保。
(2)液压控制系统
液压控制系统是根据所需要的制动力矩，通过电液比例阀来调节制动油缸的工作油压。该系统采用了电液比例压力控制，可以实现无级调压，使升压、降压过程平稳且迅速，提高了系统的性能。图3为液压控制系统原理图。
在带式输送机正常运行过程中闸瓦打开，此时液压系统的油泵电机停机、电磁球阀通电，系统进入保压状态。随着泄漏等原因，系统的压力降低到一定程度，电控系统中PLC控制系统开启油泵电机，给系统打压；当系统压力升高到设定值后，控制系统将关闭油泵电机。该系统油泵电动机在工作中无需一直开机，不仅节约了电能，而且大大提高了系统的可靠性。
系统中采用了具有较大容积的蓄能器，它能充分维持液压系统的油压。在系统处于保压状态，油泵电机停电时能弥补由于泄漏等原因造成的系统油压的降低；在系统处于制动状态时，此时油泵电机不开机，蓄能器作为紧急动力源投入系统的制动工作，可确保系统可靠制动。
液压控制系统采取双回路形式确保运行安全，既可备用又便于维护。
(3)电控系统
用于控制液压系统的电控系统，其原理是PLC接受开机、制动指令以及各个保护装置（传感器）反馈回来的信号，根据事先输入的程序来控制液压系统完成所要求的动作。该制动装置可以与输送机主机通讯，实现远程的监控。
由于系统的制动力矩是靠闸瓦与制动盘之间的摩擦产生的，因此闸瓦受到磨损就会导致闸瓦间隙增大，同样由于碟形弹簧疲劳也会造成闸瓦间隙增大、制动力矩减少。该系统采用了距离传感器来实时监控闸瓦磨损量以及闸瓦与制动盘之间的间隙，并配有自动报警系统，以便及时更换闸瓦或对闸瓦与制动盘之间的间隙进行调节，以确保系统制动的稳定可靠。
正在工作的下运带式输送机，如果遇到停电，由于系统物料惯性及自身的惯性，需要进行安全制动。为此，系统采用了双重措施保证停电工况下安全的制动：①在电控系统中采用了UPS电源，保证停电状态下，依然能对控制系统中的各电磁阀进行供电，通过控制电磁比例阀，保证油压的正常降低，控制系统的制动力矩，保证系统的制动减速度；②如果UPS电源失效，全部电磁阀处于断电状态，此时，在溢流阀和节流阀及蓄能器的联合作用下，可保证闸瓦的贴闸油压以及控制卸压时间，实现二级制动，保证系统的安全。
3、盘式可控制动装置的工作原理
盘式可控制动装置依靠油缸中的油压与碟形弹簧共同作用使闸瓦与制动盘之间产生摩擦制动力矩，是利用液压油压缩碟簧松闸，卸压后碟簧产生压力施闸的常闭式制动装置。系统运行时，压力油通过高压油管进入制动器的活塞腔，压缩碟簧使闸瓦离开制动盘，解除制动，输送机正常起动；当输送机超速或需要停机制动时，油压降低，活塞在碟簧压力的推动下带动闸瓦压向制动盘，利用闸瓦与制动盘间的摩擦产生制动力，从而实现输送机制动。根据使用工况该盘式可控制动装置有以下几种工作过程。
(1)松闸过程
液控系统收到松闸指令后，油泵2工作，电磁换向阀9通电。比例溢流阀10电流逐渐增大，油压上升，蓄能器6充液，制动器制动力矩减小，带式输送机在负载带动下缓慢起动。在系统压力达到最大后，电磁球阀8通电，系统封闭。带式输送机正常工作过程中，系统保压，由于泄漏当油压降低到设定的最低压力时，PLC发出信号，使油泵电机开机打压，系统压力升高；当油压升高到PLC设定的最高压力时，PLC发出信号，使油泵电机停机。溢流阀11设定系统最高压力，起安全阀作用。
(2)正常停车
液控系统接受正常停车指令后，电磁球阀8断电。由于电磁换向阀9处于带电状态，油液通过比例溢流阀10卸压。比例溢流阀的电流按电控系统的要求降低来调节油压和制动力矩，使输送机停车减速度保持在0.1～0.3m/s2。当输送机停止运行后，油泵电机3、电磁换向阀9和比例溢流阀10断电，系统停止工作。
(3)工作制动
输送机运行过程中，若由于某种原因引起超速，测速传感器将信号传至电控系统，电控系统发出控制信号，使电磁球阀8断电，油液由比例溢流阀卸压，比例溢流阀电流降低，施加制动力，待输送机达到稳定运行速度时，电磁球阀8通电，解除制动，系统保压。
(4)系统突然断电
当输送机系统突然断电时，油泵电机3断电，因控制系统由UPS提供电源，电磁球阀8、电磁换向阀9和比例溢流阀10仍受PLC电控系统控制，此时电磁球阀8断电，油液由比例溢流阀10卸压，施加制动力，使输送机平稳减速制动。
若UPS电源失效，油泵电机3、电磁球阀8、电磁换向阀9和比例溢流阀10断电，则在溢流阀12作用下可使油压降至调定值，制动器迅速通过空行程贴至制动盘，在蓄能器和节流阀13的联合作用下，油液压力逐渐降低，制动力矩增大，输送机缓慢停车。
(5)系统紧急制动
当输送机接受到紧急停车指令后，控制过程与正常停车过程一致，相比于正常停车状态，比例溢流阀10卸压过程更加迅速，将输送机停止。
4、结语
在消化和吸收国内外各型盘式制动技术的基础上，我们对盘式制动装置进行了合理改进，由于该装置具有上述诸多优点，而且比国外同类型产品价格低，故市场潜力较大。
相关输送机产品：
1、
刮板输送机
2、
螺旋输送机
3、
皮带输送机
