电流变液体软制动器的研究

　　0　引言

　　制动器是矿用带式输送机十分重要的部件,其制动系统功能的完善、性能的好坏,将直接影响到输送机的安全与可靠运行。目前可用于带式输送机的制动器种类很多,有机械摩擦制动器、液力液压制动器和电气制动器等。这些制动器虽然得到了广泛的应用,但也存在结构比较复杂、制动力矩不可控、或难以实现过载保护等缺陷,它们不是很理想的带式输送机制动装置。随着煤矿安全生产形势的日趋严峻,研制一种新型的、可靠的制动器势在必行。本文就旨在利用新兴的电流变技术研究一种新型的、性能优良的带式输送机软制动器。

　　1　电流变效应的特点

　　电流变液体(ERF)是一种新型的智能材料,它在外加电场的作用下,液体的表观黏度可在毫秒级内发生明显的变化,并呈现出固体力学的性质,且这种变化是连续的、可逆的和可控的,即当电场撤除后,电流变液体又表现为良好的牛顿流体的特性,这种现象称为电流变效应。利用电流变效应可设计出新一代的制动器、离合器、减振器等。此类器件具有结构简单、响应迅速、低能耗、易控制等一系列优点,具有广泛的工程应用前景和市场价值。

　　电流变液体软制动器就是电流变效应的典型应用,它是通过电场控制电流变液体的电致屈服应力来调节制动力矩的一种新型软制动器。此制动器应用于制动力矩要求较大、且可控的带式输送机上,将极大地改善输送机制动时的平稳性和可靠性,弥补了现有制动器的一系列缺点。

　　2　电流变液体软制动器的结构及工作原理

　　(1)电流变液体软制动器的结构

　　电流变液体软制动器的结构组成如图1所示。

　　制动轴上带有花键把主动盘联结在一起,被动盘和壳体用定位销和螺钉联成一体,始终处于静止状态。主动盘的间距及被动盘的间距是由主、被动盘隔离环的厚度确定的。高压电极接电源的正极,且固定在制动器的外壳体上;制动轴接电源的负极。这样由于金属体的导电性,壳体和被动盘便构成可产生电场的正极,制动轴和主动盘便构成可产生电场的负极。构成正负极的2组零部件之间用绝缘套予以隔离和绝缘。主、被动盘之间的工作腔充满着电流变液体,同时应保证工作腔具有良好的密封性,防止电流变液体的外泄。

　　(2)工作原理

　　带式输送机驱动装置的减速机二轴和软制动器的制动轴通过联轴器联结在一起(见图2),动力经联轴器传递到制动轴上,带动主动盘作旋转运动。由于被动盘和壳体联结成一体处于静止状态,主、被动盘之间的转速滑差就由制动轴的转速决定。根据牛顿内摩擦定律,主、被动盘之间的相对运动使油膜剪切产生制动力。当带式输送机需要制动停车时,控制系统发出指令控制外加电压缓慢地增加,电压变化引起主、被动盘之间电场强度变化,主、被动盘之间电流变液体的电致屈服应力也随之相应地成比例变化,从而可方便地控制制动力矩的大小。这样输送机可在可控的制动力矩下缓慢、平稳地停车,极大地减少了动态张力对输送机零部件的冲击,延长了输送机的使用寿命。因此可根据输送机制动特性的不同要求设定制动减速度曲线,以达平稳、可靠的制动停车。