專利名稱：帶式輸送機用液體粘性可控制動器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及應用于帶式輸送機這種物流輸送設備的可控制動技術領域，尤其是一種置于減速器高速軸的依靠液體粘性剪切力產(chǎn)生制動力矩的可控制動裝置。
背景技術：
目前，國內(nèi)外帶式輸送機可控制動采用的技術措施主要有以下兩種(1)盤式制動裝置。主要由機械盤閘和可控液壓站組成，其工作原理是通過制動器對工作盤施加摩擦制動力而產(chǎn)生制動力矩，通過液壓站調整制動器中油壓的大小可以調整正壓力，從而調整制動力矩的大小。液壓站采用了電液比例控制技術，所以制動系統(tǒng)的制動力矩可以根據(jù)工作需要自動進行調整，實現(xiàn)良好的可控制動。缺點是制動盤線速度不能太高，否則易出現(xiàn)火花。專利[1](專利號92211373.4)“自冷盤式制動裝置”是為了使制動器具有良好的散熱性，保證制動盤溫度，根據(jù)風機原理把制動盤做成中空結構的強制冷卻方式，使制動過程中絕對溫度不超過150℃。該裝置制動安全可靠，但體積較大，成本較高。
(2)液壓制動系統(tǒng)。通過輸送機系統(tǒng)帶動液壓泵也會產(chǎn)生力矩，此時液壓油泵對輸送機產(chǎn)生同樣大小的阻尼力矩，當阻尼力矩足夠大時，就會制動輸送機實現(xiàn)制動。液壓制動可以分為兩種制動形式，一種是調壓制動，另一種是調速制動。液壓制動系統(tǒng)通過控制油壓或流量，可以做到理想的下運帶式輸送機制動減速度。由于液壓泵長時處于高速運轉狀態(tài)，磨損快，壽命短，在制動過程中，大量的制動熱由液壓油帶走，并經(jīng)水冷散熱器散熱，增加了附設系統(tǒng)；當油溫過高時，液壓組件易出現(xiàn)故障，同時油液由于大流量的循環(huán)運轉和溫度變化，很容易變質，進一步影響液壓控制系統(tǒng)的可靠性；同時當輸送機定車時，由于液壓泵和液壓系統(tǒng)的泄漏，必須專門加推桿抱閘加以定車用；更增加了系統(tǒng)的復雜性。
(3)液力制動器。當把偶合器的渦輪固定時，就會對泵輪帶動的高速液流產(chǎn)生巨大的阻力矩，使其減速。這是液力制動系統(tǒng)的工作原理。液力制動系統(tǒng)主要由帶泵輪、渦輪的液力制動偶合器和液壓冷卻控制器組成?？梢酝ㄟ^調整充液量來改變制動力矩的大小，實現(xiàn)帶式輸送機的可控制動。由于泵輪與渦輪不是剛性聯(lián)接，液力制動偶合器的壽命長。缺點是液力制動系統(tǒng)不可能把輸送機制動到零速，當泵輪速度低于400r/min時必須使用機械閘制動，它的液壓控制冷卻系統(tǒng)同液壓制動系統(tǒng)，同樣存在油溫過高或油質差時易出現(xiàn)故障。
(4)液體粘性制動裝置。國內(nèi)外曾有過對“濕式多盤制動器”的報導，目前濕式多盤制動器多用在工程車輛上，對“濕式多盤制動器”的研究始于美國。早期的工作主要側重于試驗研究，通過試驗結果來研究濕式多盤制動器和離合器的摩擦特性。近年來，有關濕式多盤制動器設計原則、結構優(yōu)化以及破壞機理等一系列基礎理論方面的研究正在逐步進行和不斷完善。本發(fā)明的基本工作原理與其相似，但由于帶式輸送機的工作特性與工程車輛不同，濕式多盤制動器的設計理論不完全適用于帶式輸送機。國外未見對帶式輸送機“液體粘性制動裝置”的研究報道。國內(nèi)對液體粘性制動裝置應用于帶式輸送機上的研究只限于部分理論分析([1]劉樺等.礦用液粘制動器的工程設計計算[J]中國煤炭Vol.28 No.22002(2)49～55；[2]劉樺等.液體粘性制動機理的研究山東礦業(yè)學院學報1994(3))，本發(fā)明將液體粘性傳動技術與帶式輸送機可控制動技術有機結合，實現(xiàn)了在帶式輸送機上的首次應用。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有的帶式輸送機各種可控制動裝置的不足，結合帶式輸送機的多種運行工況，本發(fā)明提供一種液體粘性可控制動裝置，該裝置成功地解決了恒扭矩重載起停車、突然斷電可靠停車、燒摩擦片、高速旋轉密封等關鍵技術。與同類裝置相比本發(fā)明主要有以下發(fā)明點發(fā)明點(一)將液粘傳動理論與帶式輸送機的工作特性結合，提出新的設計理念與方法液體粘性制動裝置的設計理論有別于一般的工程機械液粘制動裝置的設計理論，這是由于帶式輸送機在制動時，扭矩處于最大值；制動時，為了減小減速過程所引起沖擊負荷，必須要有一個較長的制動時間，使帶式輸送機達到停車的目的，因此，制動時會產(chǎn)生較大的熱量。同時，帶式輸送機有水平輸送、上運輸送、下運輸送、變坡輸送等多種復雜布置形式，如果我們都采用相同的液體粘性制動裝置結構和控制形式，則帶來的實際使用效果卻會大大不同。即如果將相同軸功率用于下運的液體粘性軟起動裝置應用于上運帶式輸送機中，可能會出現(xiàn)大馬拉小車的現(xiàn)象，造成不必要的浪費；而采用設計應用于上運和水平的帶式輸送機的液體粘性可控制動裝置應用到同功率的下運帶式輸送機中，可能無法實現(xiàn)帶式輸送機重載可控起車，嚴重情況下可能出現(xiàn)燒片、飛車等嚴重事故。所以我們在設計液體粘性可控制動裝置時，必須要根據(jù)帶式輸送機的實際使用要求來設計，即按實際最大制動力矩來設計，才能既保證液體粘性可控制動裝置的起動性能，又能保證該裝置的可靠、長期、安全運行。
發(fā)明點(二)提出了液體粘性制動系統(tǒng)潤滑油流量的確定方法不同于濕式離合器及其它制動裝置的潤滑系統(tǒng)，本發(fā)明研制出一套潤滑系統(tǒng)中潤滑油流量確定方法理論體系——即按最大滑磨功率確定潤滑油量，考慮帶式輸送機實際運行工況，確定最困難工況并以此工況確定液體粘性制動裝置的發(fā)熱量，據(jù)此提出流量的正確計算方式，即潤滑油流量必須滿足形成穩(wěn)定油膜的同時，必須滿足能帶走在最大滑磨狀態(tài)時產(chǎn)生的熱量，以保證該裝置不出現(xiàn)過熱、燒片等情況。
發(fā)明點(三)對核心部件摩擦片提出采用多種不同特性摩擦元件組合的傳動模式本發(fā)明對機械本體中的核心部件提出了在同一傳動系中采用多種不同特性的摩擦元件組合方式。一般情況下設計多片摩擦離合器時，都是采用單一品種的摩擦片；由于粘性傳動裝置是由許多組摩擦片組成的，由于存在著壓緊力損失，接近活塞的摩擦片則受的壓緊力大，遠離活塞的摩擦片壓緊力小，如果摩擦片組數(shù)太多，最后的摩擦片摩擦轉矩甚至非常小，這使得從前至后摩擦片的傳遞轉矩相差很大，摩擦片的受力、發(fā)熱、潤滑狀態(tài)相差很大，這種不均勻性，嚴重時可能會加劇前置摩擦片的磨損，甚至出現(xiàn)摩擦片撓曲或燒損。采用多種不同特性的摩擦元件組合方式可充分利用不同材料摩擦片的受力、傳熱、磨損等特性作適當組合，改善系統(tǒng)的傳力、傳熱性能，有效地避免燒摩擦片的現(xiàn)象，延長使用壽命。
本發(fā)明的特征在于它包括主動軸；主動鼓，它與主動軸同軸，且繞著主動軸的軸線隨主動軸一起轉動；從動鼓，它與主動鼓同軸，且套在主動鼓外；主動摩擦片組，它通過內(nèi)齒與主動鼓的外齒嵌裝，同時在軸向力作用下能相對主動鼓作軸向滑動；從動摩擦片組，它通過外齒與從動鼓內(nèi)齒嵌裝，沿從動鼓的軸向布置，同時它中間的每一片與主動摩擦片組中的各摩擦片間隔布置；活塞，它位于從動摩擦組的右側；彈簧，它固定在活塞內(nèi)側的底面上，在控制油壓的作用下，它通過活塞底面向主從動摩擦片組施加制動力矩；第一固定外殼，它位于從動摩擦片的左側，它的右端面頂住從動摩擦片組右側的最外層的一片從動摩擦片，所述端面同時與從動鼓側面固定連接；同時，該第一固定處，殼與主動軸同軸套接；潤滑油注入孔，它開在第一固定外殼上，其孔徑要滿足以下要求潤滑油足以通過，所述帶式輸送機用的液體粘性可控制動器上的這個潤滑油注入孔按所需流量注入潤滑油，從而在主、從動摩擦片之間形成一層穩(wěn)定的油膜，而且當帶式輸送機在最困難工況下制動時該層油膜能帶走在最大滑磨狀態(tài)時所產(chǎn)生熱量；第二固定外殼，它位于彈簧固定盤外側，且與主動軸套接，同時又與第一固定外殼的另一側緊密連接；彈簧固定盤，它同時與第二外殼固定連接，且給彈簧施加預壓力。
控制油注入孔，它開在第二固定外殼上，其孔結構滿足以下要求，即外部液壓控制潤滑系足以通過這個控制油注入孔分別按照松閘過程、正常工作、正常制動、緊急停車和突然斷電停車四種情況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；上述主動摩擦片組由不同數(shù)量的石墨基摩擦片、銅基摩擦片、和紙基摩擦片按比例組合而成，從動摩擦片由鋼片構成，主動摩擦片上開有徑向和環(huán)形油槽，其中，靠近活塞使用的主動摩擦片是石墨基摩擦片，中間使用的主動摩擦片是銅基摩擦片，最遠離活塞的一端使用主動摩擦片是紙基摩擦片；這三種摩擦片之間在組合的比例按所選帶式輸送機的具體工況而定。
有益效果本發(fā)明的有益效果是，可放在高速軸代替推桿制動器、液壓與液力制動裝置等，并且制動過程可控，速度變化平穩(wěn)，大大減小起制動過程中的振蕩波影響。該裝置能成功地實現(xiàn)恒扭矩重載起停車、突然斷電可靠停車等技術，并有效地解決了燒摩擦片等關鍵技術；根據(jù)本發(fā)明的設計理論設計出的制動裝置發(fā)熱量小，結構緊湊、簡單，互換性好，能適于煤礦井下、地面等多種場合。


圖1.本發(fā)明所述液體粘性可控制動器的結構示意圖1.主動軸；2.潤滑油注入孔；3.第一固定外殼；4.被動鼓；5.主動摩擦片；6.從動摩擦片；7.控制油注入孔；8.活塞；9.彈簧；10.主動鼓；11.彈簧固定盤；12.第二固定外殼圖2.多種摩擦副不同數(shù)量組合下的壓緊力和摩擦力矩曲線。
虛線4片石墨基+6片銅基+10片紙基摩擦片組合實線8片石墨基+6片銅基+6片紙基摩擦片組合具體實施方式
見圖1，1.主動軸；2.潤滑油注入孔；3.第一固定外殼；4.被動鼓；5.主動摩擦片；6.從動摩擦片；7.控制油注入孔；8.活塞；9.彈簧；10.主動鼓；11.彈簧固定盤；12.第二固定外殼；主動軸與帶式輸送機滾筒或減速器出軸相聯(lián)，被動鼓與外殼固定不動，在控制油未注入的工況下摩擦片在彈簧力的作用下結合在一起將輸送機制動住。當輸送機起動時，注入潤滑油，同時按起動加速度要求注入控制油，活塞慢慢右移，主從動摩擦片間隙逐漸增大，制動力矩逐漸減小至零，輸送機起動后，停止注入潤滑油，此時從動摩擦片不動，主動摩擦片隨輸送機一起轉動；當輸送機需停車時，注入潤滑油，控制油壓力按制動減速度要求逐漸降低，活塞慢慢左移，主從動摩擦片間隙逐漸減小直至完全結合，制動力矩達到最大，輸送機停車。
權利要求
1.帶式輸送機用液體粘性可控制動器，其特征在于它包括主動軸；主動鼓，它與主動軸同軸，且繞著主動軸的軸線隨主動軸一起轉動；從動鼓，它與主動鼓同軸，且套在主動鼓外；主動摩擦片組，它通過內(nèi)齒與主動鼓的外齒嵌裝，同時在軸向力作用下能相對主動鼓作軸向滑動；從動摩擦片組，它通過外齒與從動鼓內(nèi)齒嵌裝，沿從動鼓的軸向布置，同時它中間的每一片與主動摩擦片組中的各摩擦片間隔布置；活塞，它位于從動摩擦組的右側；彈簧，它固定在活塞內(nèi)側的底面上，在控制油壓的作用下，它通過活塞底面向主從動摩擦片組施加制動力矩；第一固定外殼，它位于從動摩擦片的左側，它的右端面頂住從動摩擦片組右側的最外層的一片從動摩擦片，所述端面同時與從動鼓側面固定連接；同時，該第一固定處，殼與主動軸同軸套接；潤滑油注入孔，它開在第一固定外殼上，其孔徑要滿足以下要求潤滑油足以通過，所述帶式輸送機用的液體粘性可控制動器上的這個潤滑油注入孔按所需流量注入潤滑油，從而在主、從動摩擦片之間形成一層穩(wěn)定的油膜，而且當帶式輸送機在最困難工況下制動時該層油膜能帶走在最大滑磨狀態(tài)時所產(chǎn)生熱量；第二固定外殼，它位于彈簧固定盤外側，且與主動軸套接，同時又與第一固定外殼的另一側緊密連接；彈簧固定盤，它同時與第二外殼固定連接，且給彈簧施加預壓力。控制油注入孔，它開在第二固定外殼上，其孔結構滿足以下要求，即外部液壓控制潤滑系足以通過這個控制油注入孔分別按照松閘過程、正常工作、正常制動、緊急停車和突然斷電停車四種情況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；上述主動摩擦片組由不同數(shù)量的石墨基摩擦片、銅基摩擦片、和紙基摩擦片按比例組合而成，從動摩擦片由鋼片構成，主動摩擦片上開有徑向和環(huán)形油槽，其中，靠近活塞使用的主動摩擦片是石墨基摩擦片，中間使用的主動摩擦片是銅基摩擦片，最遠離活塞的一端使用主動摩擦片是紙基摩擦片；這三種摩擦片之間在組合的比例按所選帶式輸送機的具體工況而定。
全文摘要
帶式輸送機用的液體粘性可控制動器屬于物流輸送設備可控制動技術領域，其特征在于它在主動鼓和從動鼓上分別沿主動軸的軸向安裝，主動摩擦片組和從動摩擦片組、主動摩擦片和從動摩擦片相間隔布置，各自分別由不同數(shù)量的石墨基、銅基、紙基摩擦片相主從對應地按比例組合而成，其中，靠近活塞側使用石墨基的，遠離活塞側使用紙基的，中間使用銅基的，其組合的比例按帶式輸送機不同的工況而異。主動摩擦片之間的油膜在保證穩(wěn)定工作的同時，需保證帶式輸送機處于最困難工況時在制動狀態(tài)下它能帶走處于最大滑摩狀態(tài)時所產(chǎn)生的熱量。它具有發(fā)熱量小，結構緊湊，簡單，互換性好的優(yōu)點，適用于煤礦井下，地面等多種場合。
文檔編號F16D65/22GK1847685SQ20051006452
公開日2006年10月18日 申請日期2005年4月13日 優(yōu)先權日2005年4月13日
發(fā)明者周滿山, 侯宇剛, 劉大成, 張媛, 于巖 申請人:清華大學