矿用液粘制动器的工程设计计算

大倾角、大运量、长距离下运带式输送机是井下重要的煤炭运输设备。由于其载荷是随 机变化的，因此要求制动扭矩能够根据载荷大小进行调控，以避免打滑、滚料、撞击、飞车 等现象的发生。经研究与试验表明，液粘制动与大惯量下运带式输送机的制动技术要 求相吻合，是实现其平衡、安全、可靠制动的一条新技术途径。本文提出按不同工况进行矿 用液粘制动器工程设计计算的方法。 　　1　设计计算的思路与基础 　　液粘制动过程中，摩擦片隙随滑差而变化，油膜的各力学参量为工作状态的函数，而制 动器的油液与控制由外设液压系统提供，因此液粘制动器的设计计算属于一种较复杂的机液 复合系统问题，它本身带有一定的模糊性，需要采用合理的计算流程和方法，协调系统中几 何、力学及液压多个参量的关系，以达到预期的工程设计要求。 　　11　设计计算的基本思路 　　液粘制动器的制动过程分为两个阶段，前期为液粘扭矩制动，后期是湿摩擦扭矩制动。 在液粘制动过程中，摩擦片隙与滑差都在不断变化，制动油液的各力学参量也随之而改变， 液粘制动器本身就相当于一个可变节流器，然而，其各个参量的变化具有一定的模糊性和复 杂性，因此给设计计算带来了难度。 　　为了使液粘制动器的设计计算既贴近实际工况又满足工程实用要求，笔者提出“状态计 算法”，即在整个制动过程中选取四个不同的特殊工作状态，设定这些状况下的预期片隙与 滑差，根据给出的计算公式，按一定的计算步序，逐个状态进行各参量的设计计算。设计计 算分为两个部分，首先针对油膜制动系统，然后以此为已知，再对动作控制系统进行设计计 算，直至获得满意的设计结果。 　　12　设计计算的基础参数 　　进行力学参量计算之前，需要计算确定摩擦片的几何参数和油液的物性参数以及计算公 式中所需的状态参数和常值参数。 　　1.2.1　几何参数与物性参数的确定 　　摩擦片的基本结构形式如图1所示，其端面几何参数有：有效工作区的内半径R1和 外半径R2，油槽区与制动区的夹角θ1和θ2、片隙H1和H2，油槽宽度δ和油槽数目m。 图1　摩擦片基本几何结构（略）  　　1.2.2　状态参数与常值参数的确定　　 　　液粘制动器的四个特殊工作状态是：制动松开、油膜制动开始、油膜制动终了、湿摩擦 制动，分别简记为：松、始、终、摩，并作为有关参量的下标。 与片隙有关的状态参数如下：（略） 需要先行计算确定的基础性常参数如下：（略） 　　2　油膜力学参量的计算 　　油膜制动腔的入口与出口均设有可调节流阀，液粘制动腔本身相当于一个可变节流器， 其变化受控于片隙H2和滑差ω。入口与出口节流阀一经调定即为固定阀口。由此，给 出油膜制动系统的计算模型，见图2。 　　图2　油膜制动系统计算模型（略） 　　21　计算流程图 　　根据本文所提出的计算思路，首先给出与之相对应的计算流程，见图3。 　　22　计算公式与计算要点 针对以上计算模型与计算流程，给出在压差、滑差以及离心力共同作用下的油膜制动力 学参量的计算公式。 图3　计算流程图（略） 图4　蝶簧位移状态图（略）  　　4　结语 　　通过以上流程与方法所得计算结果是液粘制动装置结构设计与强度校核的必要依据，也 是对制动器及其液压系统进行安装调试的定量依据。油膜力学参量与动作控制参量直接影响 到液粘制动性能与可靠性的优劣。 　　本文所提出的按不同工作状态进行设计计算的方法，有机地统筹、协调了液粘制动装置 各几何、物性和力学参量的内在联系，使理论研究与工程设计紧密结合，计算结果与实际工 况贴近。经样机试验研究表明，上述设计计算的模型、流程、公式及方法正确可靠，全面满 足了进行矿用液粘制动装置工程设计、制造及调试的定量需要。 参考文献 ［1］ 刘桦等 液体粘性制动机理的研究 山东矿业学院学报，1994（3） ［2］ 机械设计手册 北京：化学工业出版社，1993 信息来源于：中国煤炭