1 前言 液粘技術(shù)是國(guó)際上正在發(fā)展中的新技術(shù)。液體粘性傳動(dòng)是利用液體的粘性或油膜剪切作 用來傳遞動(dòng)力的，簡(jiǎn)稱液粘傳動(dòng)，也稱油膜切剪傳動(dòng)。它是繼液壓、液力之后第三種以液體 為工作介質(zhì)的傳動(dòng)技術(shù)，在基本概念和工作原理上與前兩者都有著本質(zhì)上的不同，并且在傳 動(dòng)性能上具有一系列的優(yōu)點(diǎn)，因此，已在冶金、石油、化工、發(fā)電、車輛、船舶等領(lǐng)域獲得 了廣泛應(yīng)用。液粘傳動(dòng)技術(shù)具有很大的發(fā)展前途和應(yīng)用價(jià)值，但目前在煤礦生產(chǎn)中的應(yīng)用還 較少，已有的也主要是在國(guó)外引進(jìn)設(shè)備上。實(shí)際上，液粘傳動(dòng)的特點(diǎn)與煤礦生產(chǎn)的許多需要 相吻合，在煤礦機(jī)械中有著廣闊的應(yīng)用前景，同時(shí)，由于井下工作環(huán)境和條件與地上的差異 ，又給液粘傳動(dòng)與煤礦機(jī)械的結(jié)合帶來了相應(yīng)的特殊問題。我們應(yīng)當(dāng)盡快改變依靠引進(jìn)國(guó)外 現(xiàn)成設(shè)備的現(xiàn)狀，大力開拓液粘技術(shù)與煤礦機(jī)械的結(jié)合，研制開發(fā)自己的適用產(chǎn)品 。本文根據(jù)科研實(shí)踐，介紹液粘技術(shù)及其在煤礦機(jī)械中應(yīng)用的多種可能及實(shí)例，并指出在煤 礦工程應(yīng)用中應(yīng)注意的問題。 2 液粘傳動(dòng)的性能特點(diǎn) 液粘傳動(dòng)具有多方面優(yōu)良的工作性能，主要特點(diǎn)表現(xiàn)在： （1）傳動(dòng)性能上，可無級(jí)調(diào)節(jié)所傳遞的轉(zhuǎn)矩和輸出轉(zhuǎn)速，并且調(diào)速的范圍大，靈敏度高； 傳動(dòng)性能不受主動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)方向的影響；可以實(shí)現(xiàn)無轉(zhuǎn)速差的同步傳動(dòng)，傳動(dòng)效率為100%（理 論）。 （2）傳熱性能上，相對(duì)運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)件之間存有一層完整的油膜，沒有相互間的直接接 觸與直接摩擦；功率損耗發(fā)生在油膜里，所產(chǎn)生的熱量使油膜發(fā)熱，通過油液強(qiáng)迫流動(dòng)，實(shí) 現(xiàn)的是直接冷卻。 （3）控制性能上，屬于機(jī)液復(fù)合系統(tǒng)，易于實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)的遙控和自動(dòng)控制性能；采 用閉環(huán)控制時(shí)，轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定性高。 （4）使用性能上，噪聲小，易于維護(hù)且費(fèi)用低；由于油膜的存在，特征傳動(dòng)件無磨損或磨 損很小，可以在有轉(zhuǎn)速差的狀態(tài)下長(zhǎng)期工作，加之冷卻散熱條件好，使用壽命長(zhǎng)。 3 液粘技術(shù)在煤礦機(jī)械中的應(yīng)用概要〖HT〗〖ST〗 液粘技術(shù)在應(yīng)用上具有較大的靈活性與可變性。在煤礦機(jī)械系統(tǒng)中，它既可以單獨(dú)用來 實(shí)現(xiàn)高性能的傳動(dòng)或制動(dòng)，還可以與其它類型的傳動(dòng)聯(lián)合，實(shí)現(xiàn)綜合性能更好的復(fù)合傳動(dòng)， 滿足煤礦生產(chǎn)中的一些特定需要，改善煤礦機(jī)械的工作狀況與性能，提高煤礦生產(chǎn)系統(tǒng)的運(yùn) 行水平?，F(xiàn)將液粘技術(shù)在煤礦機(jī)械中可行的主要應(yīng)用歸納簡(jiǎn)介如下： 31 復(fù)合傳動(dòng) 　　大運(yùn)量、長(zhǎng)距離上運(yùn)或平運(yùn)帶式輸送機(jī)對(duì)啟動(dòng)、功率平衡的性能要求較高，可以采用液 粘技術(shù)，將液粘制動(dòng)器與減速器有機(jī)結(jié)合，在電機(jī)與滾筒之間實(shí)現(xiàn)具有多種功能的復(fù)合傳動(dòng) 。裝置組成見圖1。 該裝置巧妙地利用徑向尺寸較大的行星齒輪系，作為減速器與液粘制動(dòng)器之間的聯(lián)系紐 帶，在外設(shè)液壓、測(cè)控系統(tǒng)的配合下，通過改變制動(dòng)器的動(dòng)、靜摩擦片隙，可以無級(jí)調(diào)節(jié)其 輸出扭矩與轉(zhuǎn)速，從而滿足電機(jī)空載啟動(dòng)，輸送機(jī)穩(wěn)速運(yùn)行，勻加（減）速及停車，多級(jí)或 多點(diǎn)驅(qū)動(dòng)的功率平衡等多種功能要求。與帶式輸送機(jī)的其它傳動(dòng)方式相比，該復(fù)合式液粘傳 動(dòng)的效率最高，是提高電動(dòng)機(jī)、輸送機(jī)及減速器的使用壽命，減小對(duì)電網(wǎng)沖擊的一種較為完 善的傳動(dòng)方式。 電 機(jī) 外齒合齒輪組+ 行星輪 系+液粘制動(dòng)器 輸送機(jī)滾筒 圖1 復(fù)合式液粘傳動(dòng)裝置的應(yīng)用 32 節(jié)能調(diào)速 　　通風(fēng)機(jī)是現(xiàn)代化煤礦的重要設(shè)備，一般服務(wù)年限很長(zhǎng)，其選型是按礦井所需的最大風(fēng)量 來確定的。礦井投產(chǎn)初期的產(chǎn)量小、巷道短、通風(fēng)阻力小，所需風(fēng)量少，而隨著采 煤量的增大，巷道延伸，通風(fēng)阻力變大，又需相應(yīng)增大風(fēng)量。因此，煤礦通風(fēng)機(jī)要具有良好 的調(diào)節(jié)性能。用調(diào)速方法來調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)的流量是節(jié)能的有效措施，對(duì)于離心式風(fēng)機(jī)而言，其軸 功率與轉(zhuǎn)速的三次方成正比，當(dāng)流量減小，轉(zhuǎn)速下降時(shí)，軸功率降低很多，節(jié)電量相當(dāng)可觀 ?？梢詰?yīng)用液粘技術(shù)，即在電機(jī)和風(fēng)機(jī)之間增加一個(gè)可實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速的液粘調(diào)速離合器，它 不僅能夠代替閥門的調(diào)節(jié)作用，而且能夠顯著減少管路和閥門的壓力損失，避免嚴(yán)重的電能 浪費(fèi)，在某種情況下還能改善機(jī)組性能，大大提高整個(gè)通風(fēng)系統(tǒng)的效率。在節(jié)能調(diào)速方面， 液粘調(diào)速離合器的綜合性能優(yōu)于調(diào)速型液力偶合器，它是煤礦通風(fēng)機(jī)和其它需要調(diào)節(jié)流量機(jī) 械的一種較好的技術(shù)選擇。 　　〖HTK〗〖STFZ〗33〓平穩(wěn)制動(dòng)〖HT〗〖ST〗 煤礦生產(chǎn)中運(yùn)輸機(jī)械的負(fù)荷一般都較大，屬于大慣量運(yùn)行設(shè)備，對(duì)制動(dòng)的性能要求較高 ，停車制動(dòng)是此類設(shè)備技術(shù)上的關(guān)鍵問題。如大傾角、長(zhǎng)距離下運(yùn)帶式輸送機(jī)，其工作中載 荷是隨機(jī)變化的，當(dāng)制動(dòng)力矩為定值時(shí)，若按重載調(diào)定，輕載時(shí)由于制動(dòng)力過大會(huì)引起滾 料打滑；反之，若按輕載調(diào)定，則重載時(shí)由于制動(dòng)力小于下滑力，制動(dòng)失效而導(dǎo)致飛 車、滾料、撞擊等嚴(yán)重事故，因此其制動(dòng)力矩必須能根據(jù)載荷大小而進(jìn)行調(diào)控。由于礦井工 作環(huán)境的特殊性，制動(dòng)器還必須具有良好的散熱性能，以滿足防爆要求；此外，考慮到有時(shí) 會(huì)突然發(fā)生停電事故，還要求制動(dòng)器具備停電制動(dòng)的能力。液粘制動(dòng)的性能特點(diǎn)與上述要 求正相吻合，通過適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與系統(tǒng)配置，可以使大慣量煤礦機(jī)械運(yùn)輸設(shè)備實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)安 全的停車制動(dòng)。 4 液粘技術(shù)在下運(yùn)帶式輸送機(jī)上的應(yīng)用 　　下運(yùn)帶式輸送機(jī)作為井下的常用運(yùn)輸設(shè)備，經(jīng)研究與試驗(yàn)表明，對(duì)其采用液粘制動(dòng)是一條可 行的技術(shù)途徑。 41 總體方案 　　由于液體粘性制動(dòng)扭矩與轉(zhuǎn)差成正比的特性，為獲得較大的制動(dòng)扭矩而又使制動(dòng)器的體 積盡可能小，應(yīng)將液粘制動(dòng)器安裝在減速器的高速軸上。下運(yùn)帶式輸送機(jī)液粘制動(dòng)總體方案 見圖2。為實(shí)現(xiàn)下運(yùn)帶式輸送機(jī)的勻減速度制動(dòng)，在輸送機(jī)滾筒處設(shè)置加速度傳感器，傳感 器的電信號(hào)輸入至控制器與給定值比較，若減速度值在預(yù)定范圍內(nèi)則控制器輸出不變，否則 其輸出電流改變，從而實(shí)現(xiàn)勻減速的閉環(huán)自動(dòng)控制。 〖KH+35mmD〗 圖2〓液粘制動(dòng)系統(tǒng)方案簡(jiǎn)圖 1電動(dòng)機(jī)；2液粘制動(dòng)器；3減速器； 4帶式輸送機(jī)；5加速度傳感器；6控制器；7液壓站。 42〓主機(jī)結(jié)構(gòu) 圖3〓液粘制動(dòng)器主結(jié)構(gòu)〖HT6〗 1靜摩擦片；2動(dòng)摩擦片；3機(jī)殼；4傳動(dòng)軸；5活塞；6碟簧〖JZ）〗〖HT〗 　　液粘制動(dòng)器的主結(jié)構(gòu)如圖3所示。動(dòng)、靜摩擦片分別以花鍵與傳動(dòng)軸及機(jī)殼相連，動(dòng)、靜片均可沿軸向移動(dòng)，動(dòng)、靜片構(gòu) 成轉(zhuǎn)動(dòng)副，片隙由活塞的位移控制，活塞向左片隙減小，反之增大?；钊麅?nèi)腔的碟簧實(shí)現(xiàn)制 動(dòng)器的壓合。為了補(bǔ)償摩擦片在使用過程中的磨損量，保證預(yù)定的制動(dòng)扭矩，可以在碟簧右 端設(shè)置軸向調(diào)整機(jī)構(gòu)，確保碟簧的預(yù)壓縮量。  　　液粘制動(dòng)器內(nèi)設(shè)有兩個(gè)油腔，一個(gè)是摩擦片處的制動(dòng)油腔，另一個(gè)是機(jī)殼與活塞構(gòu)成的控制 油腔，兩腔彼此獨(dú)立。通過外設(shè)液壓系統(tǒng)控制油腔的壓力，實(shí)現(xiàn)制動(dòng)器的松閘和扭矩調(diào)節(jié)， 若采用電液調(diào)壓裝置，可以手動(dòng)或自動(dòng)調(diào)控制動(dòng)過程。工作油腔的油液在壓差作用下強(qiáng)迫流 動(dòng)，及時(shí)將油膜中產(chǎn)生的制熱量帶走。  〖HTK〗〖STFZ〗43〓液壓系統(tǒng)〖HT〗〖ST〗 〖KH+55mmD〗 〖HT5”〗〖JZ（〗圖4〓液粘制動(dòng)器液壓控制系統(tǒng)原理圖〖HT6〗 1濾油器；2油泵組；3溢流閥；4精濾油器；5單向閥； 6電液比例閥；7單向節(jié)流閥；8、16節(jié)流閥；9液壓蓄能器； 10液粘制動(dòng)器；11壓力表；12液控單向閥；13換向閥； 14加速度傳感器；15控制器?！糐Z）〗〖HT〗 液粘制動(dòng)器的工作是在外設(shè)液壓系統(tǒng)的控制下完成的，液壓系統(tǒng)分為制動(dòng)和液控兩個(gè)回 路，如圖5所示。由加速度傳感器14、控制器15、電液比例閥6及油泵2等實(shí)現(xiàn)液粘制動(dòng)扭矩 的調(diào)控；液壓蓄能器9用于事故停電制動(dòng)時(shí)提供冷卻液并防止減速度過大。制動(dòng)時(shí)由油泵經(jīng) 相應(yīng)的液壓閥向制動(dòng)油腔供給預(yù)定流量和壓力的工作油液。 44 技術(shù)對(duì)策 （1）機(jī)液電閉環(huán)控制，實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)制動(dòng)。 采用機(jī)—液電—閉環(huán)控制，即由電控系統(tǒng)自動(dòng)檢測(cè)膠帶機(jī)的減速度，并給出相應(yīng)的電流 信號(hào)，經(jīng)電液比例閥后輸出液壓信號(hào)作用于制動(dòng)器的活塞上，通過膜厚來控制制動(dòng)扭矩，從 而在不同載荷下實(shí)現(xiàn)勻減速度的平穩(wěn)制動(dòng)。 （2）制動(dòng)油液強(qiáng)迫流動(dòng)，實(shí)現(xiàn)可靠散熱。 通過結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算，使制動(dòng)油液在一定流量下強(qiáng)迫流動(dòng)，利用循環(huán)油液將制動(dòng)產(chǎn)生的 熱量及時(shí)帶走，經(jīng)冷卻后重復(fù)使用，這樣可以確保液粘制動(dòng)器殼體表面的溫度≤120℃，滿 足礦井安全規(guī)程的防爆要求。 （3）機(jī)液配合，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)事故停電制動(dòng)。 事故停電時(shí)，油泵和電控系統(tǒng)將失去作用。液粘制動(dòng)器內(nèi)設(shè)置有碟簧，一旦活塞上控制 油壓降為零，蝶簧便會(huì)自動(dòng)將摩擦片壓合，并保持預(yù)定的壓合力使主機(jī)可靠制動(dòng)。停電制動(dòng) 過程中，為防止蝶簧動(dòng)作過猛，導(dǎo)致制動(dòng)過快和制動(dòng)溫升過高，可通過液壓蓄能器與配用液 壓元件，保持所需的制動(dòng)平穩(wěn)性和散熱性，避免意外事故發(fā)生。 5 液粘技術(shù)有關(guān)應(yīng)用說明 液粘傳動(dòng)，無論是單一式的還是復(fù)合式的，均適宜在運(yùn)行性能要求高、傳動(dòng)功能要求多 的煤礦機(jī)械系統(tǒng)中應(yīng)用。工程應(yīng)用中，要注意液粘傳動(dòng)的技術(shù)關(guān)鍵，并考慮煤礦工作條件與 環(huán)境上的特殊性，有關(guān)問題說明如下： （1）核心結(jié)構(gòu)上。液粘傳動(dòng)裝置看似與濕式摩擦離合器相同，但實(shí)際上有本質(zhì)性的差 異。其油液首先是工作介質(zhì)，其次才是潤(rùn)滑，故油液的選擇有特殊要求；摩擦片系液粘傳動(dòng) 裝置的核心零件，其端面幾何結(jié)構(gòu)與尺寸關(guān)系到傳動(dòng)、潤(rùn)滑及傳熱特性，為了形成具有良好 剛度的油膜，摩擦片上必須開設(shè)能產(chǎn)生動(dòng)壓的油槽，其形狀不僅要易于加工，還應(yīng)有足夠的 過油能力，并與旋向相適應(yīng)。 （2）設(shè)計(jì)計(jì)算上。為了使理論設(shè)計(jì)與實(shí)際工況貼近，液粘傳動(dòng)的幾何與力學(xué)參數(shù)的計(jì) 算，宜按液粘傳動(dòng)理論所提供的公式及有關(guān)限制要求進(jìn)行，設(shè)計(jì)計(jì)算中，應(yīng)先建立計(jì)算模型 并確定計(jì)算流程，一般需要經(jīng)過反復(fù)計(jì)算和調(diào)整才能獲得較滿意的結(jié)果，應(yīng)當(dāng)編程后上機(jī) 完成；對(duì)于發(fā)熱問題突出的液粘制動(dòng)器，其制動(dòng)油液的流量不僅應(yīng)與制動(dòng)功率相匹配，還須 考慮摩擦片上的油槽給有效工作所帶來的散熱不均勻性，因此所需的實(shí)際流量比制動(dòng)功 率所對(duì)應(yīng)的流量要大得多。 （3）散熱防爆上。溫度對(duì)油液的粘性影響很大，一般液粘傳動(dòng)是在有轉(zhuǎn)差的狀況下運(yùn) 行的，油膜因剪切而發(fā)熱，故需要有足夠的流量和相應(yīng)的冷卻措施?？紤]到煤礦井下的實(shí)際 情況，應(yīng)盡可能不使用冷卻器，省去鋪設(shè)冷卻水專用管道，并避免冷卻廢水的隨地自流給井 下生產(chǎn)和環(huán)境帶來不便，可以采用多個(gè)小油箱串聯(lián)，既能獲得較大散熱面積，又能 利用現(xiàn)場(chǎng)路邊空間擺放，而無需專門開鑿峒室，且便于井下搬運(yùn)，為了加快散熱，應(yīng)盡可能 將油箱放置在風(fēng)道 信息來源于：中國(guó)煤炭