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基于带式输送机的安全制动器研究

文档作者：刘焱文档来源：山西临汾西山能源有限责任公司		点击数：	更新时间： 2025年10月03日
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优化改造
2023年第6期 Mechanical Management and Development No.6,2023
总第242期 机械管理开发 Total242
D0I:10.16525/j.cnki.cn14-1134/th.2023.06.058
基于带式输送机的安全制动器研究
刘焱
（山西临汾西山能源有限责任公司， 山西临汾041000)
摘要：带式输送机制动力精准配置不足，不仅会影响整机的安全性，而且会降低整机的工作效率。基于此，以现有
带式输送机为研究对象，在此基础上对其采用特点不同的方案进行升级，以实现匹配控制优化，之后在其中择优选
择。制动力精准控制，需要对制动系统进一步升级。依照使用方所需对带式输送机中液压元器件进行选型，以实现
升级。
关键词：带式输送机；安全制动器；精准配置
中图分类号：TD528.1 文献标识码：A 文章编号：1003-773X(2023)06-0144-03
0引言
在煤矿生产过程中，综采工作需要用到提升机、
带式输送机以及运煤的绞车等机械装备!，与其他运
煤工具相比，带式输送机具有运量大、运煤距离长、运
输范围广等优点[2-4],因此国内外大多数煤矿都采用
此种煤矿运输方式[5]。在综采工作面的全工作流程
中，带式输送机的安全运转是保障煤矿高效安全生产
的重要环节。基于带式输送机的安全制动器问题，主要
需要解决的关键问题是输送机在下滑失控的情况下对其
进行安全制动控制的研究，提出优化方案及控制建议。
1安全制动器概述
安全制动器是带式输送机保障带式输送机安全
运行的核心部件，安全制动器的正常工作是保障带式
输送机良好运行的关键。目前煤矿生产中的安全制动
器主要有瓦块式和盘式两种类型，其中两种安全制动
器分别有不同的特点，前者是通过在制动轮上增加摩
擦力（主要是通过瓦块压紧来实现)从而实现对带式
输送机的安全制动；盘式安全制动器通过增强闸瓦与
制动盘之间的摩擦力（主要通过液压力的方式）实现
带式输送机的安全制动，还可以分为前置和后置闸
瓦制动器[6-8（根据安装位置不同来区分）。如图1、图
2为前置闸瓦制动器和后置闸瓦制动器的示意图。
设计优化的带式输送机包括变频器与交流调速
电机，两者作为核心部件组成带式输送机，在输送机
中间安装有机械式的差动器，加装差动器可以保证输
1一盘式制动器；2一闸瓦结构；3一压紧活塞4一弹簧装置
图1 前置闸瓦制动器示意图
3 4
D
1一盘式制动器;2一闸瓦结构;3一压紧活塞；4一弹簧装置
图2 后置闸瓦制动器示意图
送机两侧的钢丝绳张紧力相对平衡，增强输送机的安
全运输效果，选取合适的输送机驱动装置进行安装，
并预留一定的动力。实际操作表明，制动器在停车时
相比急停需要的制动力较小，正常状态下停车所需制
动力为312kN，当前情况下制动器能够实现输送机
的安全制动作用。
然而在当前的煤矿生产中，使用此类型安全制动
器只能满足在正常稳定情况下的停车制动要求，在运
输煤炭产量过多时，运输人员会有下滑失速的情况发
生，发生此类情况后，操作人员通常需要对制动力进
行改变来实现安全制动，而当前制动器安全性能低下
并且操作效率低，不能满足煤矿安全生产的需求，因
此急需对带式输送机运输的安全制动器进行优化设计。
2 安全制动器优化设计
基于当前安全制动器存在的安全性及效率的问
题，为解决其下滑失速的问题，同时参考及设计了以
下几种对带式输送机的优化思路与方案，并对不同优
化方案进行分析比较。
2.1 安全制动器的改进方案
提出的三种不同的安全制动器改造方案如下：
第一种方案：为确保停机正常且相对平稳，在采
用液压技术实现控制的原始带式输送机基础上增加
电磁阀，这里所添加的电磁阀为三位四通式，以实现
转向功能，同时为了能在制动时对其运动进行相对全
收稿日期：2022-03-28
作者简介：刘燚(1968一），男，河南林州人，毕业于中国农业大学，机电工程师，研究方向为矿山机电。
2023年第6期 刘焱：基于带式辅 送机的安全制动器研究 ·145
面的控制，增加一个电磁原理溢流阀。
第二种方案：采用二位三通以及二位四通的电磁
转向阀,其与第一种方案的制动方案相类似,它可以
实时全面地控制带式输送机工况精准对应转换，在此
基础上采用电磁式溢流阀控制传输带移动速率，进而
实现全局制动控制。
第三种方案：在方案一基础上，增加二位三通以
及二位四通的电磁转向阀，实现对带式输送机运行情
况的实时切换，并通过对电磁比例溢流阀对盘式制动
器闸瓦压紧力进行控制，实现实时调节控制的目的，
与前两方案可产生类似的控制效果。
2.2 以上不同安全制动优化方案比较
通过对以上三种不同的优化方案，可以知道每个
方案优化的部位不同，其中有对三位四通换向阀的控
制进行改造升级，以及对二位换向阀控制设备进行优
化改造。第一种方案采用的就是三位四通换向阀的优
化，第二种方案和第三种方案采用对设备改造控制，
实现优化。依据目前对可靠性分析的应用实际来看，
二位换向阀使用会优于三位换向阀，故在以上方案中
推荐使用第二种方案和第三种方案进行进一步的优
化设计。
进一步比较可以看出，在输送机安全制动器液压
系统中第二种方案使用到压力表对油压进行监测而
实现控制；而第三种方案在这方面使用的是专用的蓄
能器，通过专用蓄能器能起到平衡整个系统压力的作
用，安全性能大大提高。同时，相比压力表控制而言，
专用蓄能器对操作人员的操作也非常方便，大大地提
高了采煤效率。所以，最终推荐使用第三种方案作为
优化设计的方案。优化设计方案如图3所示。
3 安全制动器优化应用效果
使用上节推荐的安全制动器优化方案将某煤矿
中的安全制动器进行优化设计，并且部分部件选取
如下：
结合某煤矿生产要求，选取的液压齿轮泵为
13
8
1一液压油箱；2一粗过滤器；3一液压油泵；4一冲液法；
5一精过滤器；6一压力表；7、10、11一溢流阀；8—节流阀；
9、12一电磁换向阀；13一制动装置；14一专用蓄能器
图3 制动液压系统原理
KCB200（2CY-12/6-2），排水量设计为5.5mL/r，额定
转速为1440r/min，根据式(1)计算得到液压齿轮泵
的额定流量[9]：
q=Vnn. (1)
式中：q为液压齿轮泵的额定流量；V为液压齿轮泵
的排量，取5.5mL/r;n为液压齿轮泵的额定转速，取
1440r/min;n为液压齿轮泵的容积效率，取80%。
通过将相关数据代人式(1),计算满足工作需求。
液压泵主要作用是为系统提供压力[10],因此需要
其保证在短时间内充油，选取液压泵流量为130
mL/s。选用溢流阀额定压力为30MPa。最终选取的液
压元件如表1所示。
表1 安全制动器液压元件选取
元件名称型号主要参数
液压泵KCB200(2CY-12/6-2)排量5.5mL/r，额定转速1440r/min
溢流阀DBS8G 最大压力30MPa
换向阀3WE6A50 通径8mm，最大压力30MPa
蓄能器NXQ-C 工作压力18MPa
将优化后的方案设计用于某大型煤矿的带式输
送机上，在启动和停车两种工况下进行带式输送机
速度和系统压力进行监测，图4、图5分别为系统启
动时和停车制动时带式输送机速度、系统压力。
由图4、图5可以看出，整个运行时间为30s，制
动盘开始减速到停止的时间为20s，液压系统压力达
到最大的时间为15s左右，液压系统达到额定制动力
3.8
2.5
1.3
0.0
11:46:22 11:46:52 11 :47: 22
时刻
4-1 速度
22.5
15.0
7.5
0.0
11:46:22 11:46:52 11:47:22
时刻
4-2 系统压力
图4 系统启动时带式输送机速度、系统压力
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（编辑：李俊慧）
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（编辑：李俊慧）
·146· 第38卷
机械管理开发
jxglkfbjb@126.com
2.5
(rs.)/率
1.3
0.0
11:15: 47 11 :16: 17 11:16:47
时刻
5-1 速度
22.5
15.0
7.5
0.0
11:15:47 11: 16:17 11:16:47
时刻
5-2 系统压力
图5 系统停车制动时带式输送机速度、系统压力
矩时间为13s，结果符合安全制动要求，优化效果明显。
4结论
1)通过对带式输送机安全制动器的不同优化设
计方案进行分析比较，得到使用专用蓄能器以及二位
换向阀的方案会优于其他方案；
2)使用优化方案在某煤矿实际应用表明，在启动
和停车两种工况下优化后的安全制动器优化效果明
显，能够达到实际应用要求。
参考文献
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煤矿机电一体化新技术学术会议论文集.北京：中国煤炭学会，
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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
三种优化方案进行仿真分析，确认三种优化方案均具
有一定的受力优化效果，但其中优化方案三更具优
势，所以在具体液压支架掩护梁结构优化时，应优先
选用优化方案三进行结构优化，如此不仅可以提高液
压支架掩护梁受力性能，还能够保障液压支架整体强
度，提高液压支架的使用安全性。
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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