专利名称：带式输送机用液体粘性可控制动器的制作方法
技术领域：
本发明涉及应用于带式输送机这种物流输送设备的可控制动技术领域，尤其是一种置于减速器高速轴的依靠液体粘性剪切力产生制动力矩的可控制动装置。
背景技术：
目前，国内外带式输送机可控制动采用的技术措施主要有以下两种(1)盘式制动装置。主要由机械盘闸和可控液压站组成，其工作原理是通过制动器对工作盘施加摩擦制动力而产生制动力矩，通过液压站调整制动器中油压的大小可以调整正压力，从而调整制动力矩的大小。液压站采用了电液比例控制技术，所以制动系统的制动力矩可以根据工作需要自动进行调整，实现良好的可控制动。缺点是制动盘线速度不能太高，否则易出现火花。专利[1](专利号92211373.4)“自冷盘式制动装置”是为了使制动器具有良好的散热性，保证制动盘温度，根据风机原理把制动盘做成中空结构的强制冷却方式，使制动过程中绝对温度不超过150℃。该装置制动安全可靠，但体积较大，成本较高。
(2)液压制动系统。通过输送机系统带动液压泵也会产生力矩，此时液压油泵对输送机产生同样大小的阻尼力矩，当阻尼力矩足够大时，就会制动输送机实现制动。液压制动可以分为两种制动形式，一种是调压制动，另一种是调速制动。液压制动系统通过控制油压或流量，可以做到理想的下运带式输送机制动减速度。由于液压泵长时处于高速运转状态，磨损快，寿命短，在制动过程中，大量的制动热由液压油带走，并经水冷散热器散热，增加了附设系统；当油温过高时，液压组件易出现故障，同时油液由于大流量的循环运转和温度变化，很容易变质，进一步影响液压控制系统的可靠性；同时当输送机定车时，由于液压泵和液压系统的泄漏，必须专门加推杆抱闸加以定车用；更增加了系统的复杂性。
(3)液力制动器。当把偶合器的涡轮固定时，就会对泵轮带动的高速液流产生巨大的阻力矩，使其减速。这是液力制动系统的工作原理。液力制动系统主要由带泵轮、涡轮的液力制动偶合器和液压冷却控制器组成。可以通过调整充液量来改变制动力矩的大小，实现带式输送机的可控制动。由于泵轮与涡轮不是刚性联接，液力制动偶合器的寿命长。缺点是液力制动系统不可能把输送机制动到零速，当泵轮速度低于400r/min时必须使用机械闸制动，它的液压控制冷却系统同液压制动系统，同样存在油温过高或油质差时易出现故障。
(4)液体粘性制动装置。国内外曾有过对“湿式多盘制动器”的报导，目前湿式多盘制动器多用在工程车辆上，对“湿式多盘制动器”的研究始于美国。早期的工作主要侧重于试验研究，通过试验结果来研究湿式多盘制动器和离合器的摩擦特性。近年来，有关湿式多盘制动器设计原则、结构优化以及破坏机理等一系列基础理论方面的研究正在逐步进行和不断完善。本发明的基本工作原理与其相似，但由于带式输送机的工作特性与工程车辆不同，湿式多盘制动器的设计理论不完全适用于带式输送机。国外未见对带式输送机“液体粘性制动装置”的研究报道。国内对液体粘性制动装置应用于带式输送机上的研究只限于部分理论分析([1]刘桦等.矿用液粘制动器的工程设计计算[J]中国煤炭Vol.28 No.22002(2)49～55；[2]刘桦等.液体粘性制动机理的研究山东矿业学院学报1994(3))，本发明将液体粘性传动技术与带式输送机可控制动技术有机结合，实现了在带式输送机上的首次应用。
发明内容
为了克服现有的带式输送机各种可控制动装置的不足，结合带式输送机的多种运行工况，本发明提供一种液体粘性可控制动装置，该装置成功地解决了恒扭矩重载起停车、突然断电可靠停车、烧摩擦片、高速旋转密封等关键技术。与同类装置相比本发明主要有以下发明点发明点(一)将液粘传动理论与带式输送机的工作特性结合，提出新的设计理念与方法液体粘性制动装置的设计理论有别于一般的工程机械液粘制动装置的设计理论，这是由于带式输送机在制动时，扭矩处于最大值；制动时，为了减小减速过程所引起冲击负荷，必须要有一个较长的制动时间，使带式输送机达到停车的目的，因此，制动时会产生较大的热量。同时，带式输送机有水平输送、上运输送、下运输送、变坡输送等多种复杂布置形式，如果我们都采用相同的液体粘性制动装置结构和控制形式，则带来的实际使用效果却会大大不同。即如果将相同轴功率用于下运的液体粘性软起动装置应用于上运带式输送机中，可能会出现大马拉小车的现象，造成不必要的浪费；而采用设计应用于上运和水平的带式输送机的液体粘性可控制动装置应用到同功率的下运带式输送机中，可能无法实现带式输送机重载可控起车，严重情况下可能出现烧片、飞车等严重事故。所以我们在设计液体粘性可控制动装置时，必须要根据带式输送机的实际使用要求来设计，即按实际最大制动力矩来设计，才能既保证液体粘性可控制动装置的起动性能，又能保证该装置的可靠、长期、安全运行。
发明点(二)提出了液体粘性制动系统润滑油流量的确定方法不同于湿式离合器及其它制动装置的润滑系统，本发明研制出一套润滑系统中润滑油流量确定方法理论体系——即按最大滑磨功率确定润滑油量，考虑带式输送机实际运行工况，确定最困难工况并以此工况确定液体粘性制动装置的发热量，据此提出流量的正确计算方式，即润滑油流量必须满足形成稳定油膜的同时，必须满足能带走在最大滑磨状态时产生的热量，以保证该装置不出现过热、烧片等情况。
发明点(三)对核心部件摩擦片提出采用多种不同特性摩擦元件组合的传动模式本发明对机械本体中的核心部件提出了在同一传动系中采用多种不同特性的摩擦元件组合方式。一般情况下设计多片摩擦离合器时，都是采用单一品种的摩擦片；由于粘性传动装置是由许多组摩擦片组成的，由于存在着压紧力损失，接近活塞的摩擦片则受的压紧力大，远离活塞的摩擦片压紧力小，如果摩擦片组数太多，最后的摩擦片摩擦转矩甚至非常小，这使得从前至后摩擦片的传递转矩相差很大，摩擦片的受力、发热、润滑状态相差很大，这种不均匀性，严重时可能会加剧前置摩擦片的磨损，甚至出现摩擦片挠曲或烧损。采用多种不同特性的摩擦元件组合方式可充分利用不同材料摩擦片的受力、传热、磨损等特性作适当组合，改善系统的传力、传热性能，有效地避免烧摩擦片的现象，延长使用寿命。
本发明的特征在于它包括主动轴；主动鼓，它与主动轴同轴，且绕着主动轴的轴线随主动轴一起转动；从动鼓，它与主动鼓同轴，且套在主动鼓外；主动摩擦片组，它通过内齿与主动鼓的外齿嵌装，同时在轴向力作用下能相对主动鼓作轴向滑动；从动摩擦片组，它通过外齿与从动鼓内齿嵌装，沿从动鼓的轴向布置，同时它中间的每一片与主动摩擦片组中的各摩擦片间隔布置；活塞，它位于从动摩擦组的右侧；弹簧，它固定在活塞内侧的底面上，在控制油压的作用下，它通过活塞底面向主从动摩擦片组施加制动力矩；第一固定外壳，它位于从动摩擦片的左侧，它的右端面顶住从动摩擦片组右侧的最外层的一片从动摩擦片，所述端面同时与从动鼓侧面固定连接；同时，该第一固定处，壳与主动轴同轴套接；润滑油注入孔，它开在第一固定外壳上，其孔径要满足以下要求润滑油足以通过，所述带式输送机用的液体粘性可控制动器上的这个润滑油注入孔按所需流量注入润滑油，从而在主、从动摩擦片之间形成一层稳定的油膜，而且当带式输送机在最困难工况下制动时该层油膜能带走在最大滑磨状态时所产生热量；第二固定外壳，它位于弹簧固定盘外侧，且与主动轴套接，同时又与第一固定外壳的另一侧紧密连接；弹簧固定盘，它同时与第二外壳固定连接，且给弹簧施加预压力。
控制油注入孔，它开在第二固定外壳上，其孔结构满足以下要求，即外部液压控制润滑系足以通过这个控制油注入孔分别按照松闸过程、正常工作、正常制动、紧急停车和突然断电停车四种情况按所需不同的控制油流量注入控制油，以便向活塞的外端面施加不同的控制力矩；上述主动摩擦片组由不同数量的石墨基摩擦片、铜基摩擦片、和纸基摩擦片按比例组合而成，从动摩擦片由钢片构成，主动摩擦片上开有径向和环形油槽，其中，靠近活塞使用的主动摩擦片是石墨基摩擦片，中间使用的主动摩擦片是铜基摩擦片，最远离活塞的一端使用主动摩擦片是纸基摩擦片；这三种摩擦片之间在组合的比例按所选带式输送机的具体工况而定。
有益效果本发明的有益效果是，可放在高速轴代替推杆制动器、液压与液力制动装置等，并且制动过程可控，速度变化平稳，大大减小起制动过程中的振荡波影响。该装置能成功地实现恒扭矩重载起停车、突然断电可靠停车等技术，并有效地解决了烧摩擦片等关键技术；根据本发明的设计理论设计出的制动装置发热量小，结构紧凑、简单，互换性好，能适于煤矿井下、地面等多种场合。
图1.本发明所述液体粘性可控制动器的结构示意图1.主动轴；2.润滑油注入孔；3.第一固定外壳；4.被动鼓；5.主动摩擦片；6.从动摩擦片；7.控制油注入孔；8.活塞；9.弹簧；10.主动鼓；11.弹簧固定盘；12.第二固定外壳图2.多种摩擦副不同数量组合下的压紧力和摩擦力矩曲线。
虚线4片石墨基+6片铜基+10片纸基摩擦片组合实线8片石墨基+6片铜基+6片纸基摩擦片组合具体实施方式
见图1，1.主动轴；2.润滑油注入孔；3.第一固定外壳；4.被动鼓；5.主动摩擦片；6.从动摩擦片；7.控制油注入孔；8.活塞；9.弹簧；10.主动鼓；11.弹簧固定盘；12.第二固定外壳；主动轴与带式输送机滚筒或减速器出轴相联，被动鼓与外壳固定不动，在控制油未注入的工况下摩擦片在弹簧力的作用下结合在一起将输送机制动住。当输送机起动时，注入润滑油，同时按起动加速度要求注入控制油，活塞慢慢右移，主从动摩擦片间隙逐渐增大，制动力矩逐渐减小至零，输送机起动后，停止注入润滑油，此时从动摩擦片不动，主动摩擦片随输送机一起转动；当输送机需停车时，注入润滑油，控制油压力按制动减速度要求逐渐降低，活塞慢慢左移，主从动摩擦片间隙逐渐减小直至完全结合，制动力矩达到最大，输送机停车。
权利要求
1.带式输送机用液体粘性可控制动器，其特征在于它包括主动轴；主动鼓，它与主动轴同轴，且绕着主动轴的轴线随主动轴一起转动；从动鼓，它与主动鼓同轴，且套在主动鼓外；主动摩擦片组，它通过内齿与主动鼓的外齿嵌装，同时在轴向力作用下能相对主动鼓作轴向滑动；从动摩擦片组，它通过外齿与从动鼓内齿嵌装，沿从动鼓的轴向布置，同时它中间的每一片与主动摩擦片组中的各摩擦片间隔布置；活塞，它位于从动摩擦组的右侧；弹簧，它固定在活塞内侧的底面上，在控制油压的作用下，它通过活塞底面向主从动摩擦片组施加制动力矩；第一固定外壳，它位于从动摩擦片的左侧，它的右端面顶住从动摩擦片组右侧的最外层的一片从动摩擦片，所述端面同时与从动鼓侧面固定连接；同时，该第一固定处，壳与主动轴同轴套接；润滑油注入孔，它开在第一固定外壳上，其孔径要满足以下要求润滑油足以通过，所述带式输送机用的液体粘性可控制动器上的这个润滑油注入孔按所需流量注入润滑油，从而在主、从动摩擦片之间形成一层稳定的油膜，而且当带式输送机在最困难工况下制动时该层油膜能带走在最大滑磨状态时所产生热量；第二固定外壳，它位于弹簧固定盘外侧，且与主动轴套接，同时又与第一固定外壳的另一侧紧密连接；弹簧固定盘，它同时与第二外壳固定连接，且给弹簧施加预压力。控制油注入孔，它开在第二固定外壳上，其孔结构满足以下要求，即外部液压控制润滑系足以通过这个控制油注入孔分别按照松闸过程、正常工作、正常制动、紧急停车和突然断电停车四种情况按所需不同的控制油流量注入控制油，以便向活塞的外端面施加不同的控制力矩；上述主动摩擦片组由不同数量的石墨基摩擦片、铜基摩擦片、和纸基摩擦片按比例组合而成，从动摩擦片由钢片构成，主动摩擦片上开有径向和环形油槽，其中，靠近活塞使用的主动摩擦片是石墨基摩擦片，中间使用的主动摩擦片是铜基摩擦片，最远离活塞的一端使用主动摩擦片是纸基摩擦片；这三种摩擦片之间在组合的比例按所选带式输送机的具体工况而定。
全文摘要
带式输送机用的液体粘性可控制动器属于物流输送设备可控制动技术领域，其特征在于它在主动鼓和从动鼓上分别沿主动轴的轴向安装，主动摩擦片组和从动摩擦片组、主动摩擦片和从动摩擦片相间隔布置，各自分别由不同数量的石墨基、铜基、纸基摩擦片相主从对应地按比例组合而成，其中，靠近活塞侧使用石墨基的，远离活塞侧使用纸基的，中间使用铜基的，其组合的比例按带式输送机不同的工况而异。主动摩擦片之间的油膜在保证稳定工作的同时，需保证带式输送机处于最困难工况时在制动状态下它能带走处于最大滑摩状态时所产生的热量。它具有发热量小，结构紧凑，简单，互换性好的优点，适用于煤矿井下，地面等多种场合。
文档编号F16D65/22GK1847685SQ20051006452
公开日2006年10月18日 申请日期2005年4月13日 优先权日2005年4月13日
发明者周满山, 侯宇刚, 刘大成, 张媛, 于岩 申请人:清华大学