1 前言 液粘技術是國際上正在發展中的新技術。液體粘性傳動是利用液體的粘性或油膜剪切作 用來傳遞動力的，簡稱液粘傳動，也稱油膜切剪傳動。它是繼液壓、液力之后第三種以液體 為工作介質的傳動技術，在基本概念和工作原理上與前兩者都有著本質上的不同，并且在傳 動性能上具有一系列的優點，因此，已在冶金、石油、化工、發電、車輛、船舶等領域獲得 了廣泛應用。液粘傳動技術具有很大的發展前途和應用價值，但目前在煤礦生產中的應用還 較少，已有的也主要是在國外引進設備上。實際上，液粘傳動的特點與煤礦生產的許多需要 相吻合，在煤礦機械中有著廣闊的應用前景，同時，由于井下工作環境和條件與地上的差異 ，又給液粘傳動與煤礦機械的結合帶來了相應的特殊問題。我們應當盡快改變依靠引進國外 現成設備的現狀，大力開拓液粘技術與煤礦機械的結合，研制開發自己的適用產品 。本文根據科研實踐，介紹液粘技術及其在煤礦機械中應用的多種可能及實例，并指出在煤 礦工程應用中應注意的問題。 2 液粘傳動的性能特點 液粘傳動具有多方面優良的工作性能，主要特點表現在： （1）傳動性能上，可無級調節所傳遞的轉矩和輸出轉速，并且調速的范圍大，靈敏度高； 傳動性能不受主動軸旋轉方向的影響；可以實現無轉速差的同步傳動，傳動效率為100%（理 論）。 （2）傳熱性能上，相對運動的傳動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；功率損耗發生在油膜里，所產生的熱量使油膜發熱，通過油液強迫流動，實 現的是直接冷卻。 （3）控制性能上，屬于機液復合系統，易于實現轉速調節的遙控和自動控制性能；采 用閉環控制時，轉速的穩定性高。 （4）使用性能上，噪聲小，易于維護且費用低；由于油膜的存在，特征傳動件無磨損或磨 損很小，可以在有轉速差的狀態下長期工作，加之冷卻散熱條件好，使用壽命長。 3 液粘技術在煤礦機械中的應用概要〖HT〗〖ST〗 液粘技術在應用上具有較大的靈活性與可變性。在煤礦機械系統中，它既可以單獨用來 實現高性能的傳動或制動，還可以與其它類型的傳動聯合，實現綜合性能更好的復合傳動， 滿足煤礦生產中的一些特定需要，改善煤礦機械的工作狀況與性能，提高煤礦生產系統的運 行水平。現將液粘技術在煤礦機械中可行的主要應用歸納簡介如下： 31 復合傳動 　　大運量、長距離上運或平運帶式輸送機對啟動、功率平衡的性能要求較高，可以采用液 粘技術，將液粘制動器與減速器有機結合，在電機與滾筒之間實現具有多種功能的復合傳動 。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器之間的聯系紐 帶，在外設液壓、測控系統的配合下，通過改變制動器的動、靜摩擦片隙，可以無級調節其 輸出扭矩與轉速，從而滿足電機空載啟動，輸送機穩速運行，勻加（減）速及停車，多級或 多點驅動的功率平衡等多種功能要求。與帶式輸送機的其它傳動方式相比，該復合式液粘傳 動的效率最高，是提高電動機、輸送機及減速器的使用壽命，減小對電網沖擊的一種較為完 善的傳動方式。 電 機 外齒合齒輪組+ 行星輪 系+液粘制動器 輸送機滾筒 圖1 復合式液粘傳動裝置的應用 32 節能調速 　　通風機是現代化煤礦的重要設備，一般服務年限很長，其選型是按礦井所需的最大風量 來確定的。礦井投產初期的產量小、巷道短、通風阻力小，所需風量少，而隨著采 煤量的增大，巷道延伸，通風阻力變大，又需相應增大風量。因此，煤礦通風機要具有良好 的調節性能。用調速方法來調節風機的流量是節能的有效措施，對于離心式風機而言，其軸 功率與轉速的三次方成正比，當流量減小，轉速下降時，軸功率降低很多，節電量相當可觀 。可以應用液粘技術，即在電機和風機之間增加一個可實現無級調速的液粘調速離合器，它 不僅能夠代替閥門的調節作用，而且能夠顯著減少管路和閥門的壓力損失，避免嚴重的電能 浪費，在某種情況下還能改善機組性能，大大提高整個通風系統的效率。在節能調速方面， 液粘調速離合器的綜合性能優于調速型液力偶合器，它是煤礦通風機和其它需要調節流量機 械的一種較好的技術選擇。 　　〖HTK〗〖STFZ〗33〓平穩制動〖HT〗〖ST〗 煤礦生產中運輸機械的負荷一般都較大，屬于大慣量運行設備，對制動的性能要求較高 ，停車制動是此類設備技術上的關鍵問題。如大傾角、長距離下運帶式輸送機，其工作中載 荷是隨機變化的，當制動力矩為定值時，若按重載調定，輕載時由于制動力過大會引起滾 料打滑；反之，若按輕載調定，則重載時由于制動力小于下滑力，制動失效而導致飛 車、滾料、撞擊等嚴重事故，因此其制動力矩必須能根據載荷大小而進行調控。由于礦井工 作環境的特殊性，制動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 會突然發生停電事故，還要求制動器具備停電制動的能力。液粘制動的性能特點與上述要 求正相吻合，通過適當的結構設計與系統配置，可以使大慣量煤礦機械運輸設備實現平穩安 全的停車制動。 4 液粘技術在下運帶式輸送機上的應用 　　下運帶式輸送機作為井下的常用運輸設備，經研究與試驗表明，對其采用液粘制動是一條可 行的技術途徑。 41 總體方案 　　由于液體粘性制動扭矩與轉差成正比的特性，為獲得較大的制動扭矩而又使制動器的體 積盡可能小，應將液粘制動器安裝在減速器的高速軸上。下運帶式輸送機液粘制動總體方案 見圖2。為實現下運帶式輸送機的勻減速度制動，在輸送機滾筒處設置加速度傳感器，傳感 器的電信號輸入至控制器與給定值比較，若減速度值在預定范圍內則控制器輸出不變，否則 其輸出電流改變，從而實現勻減速的閉環自動控制。 〖KH+35mmD〗 圖2〓液粘制動系統方案簡圖 1電動機；2液粘制動器；3減速器； 4帶式輸送機；5加速度傳感器；6控制器；7液壓站。 42〓主機結構 圖3〓液粘制動器主結構〖HT6〗 1靜摩擦片；2動摩擦片；3機殼；4傳動軸；5活塞；6碟簧〖JZ）〗〖HT〗 　　液粘制動器的主結構如圖3所示。動、靜摩擦片分別以花鍵與傳動軸及機殼相連，動、靜片均可沿軸向移動，動、靜片構 成轉動副，片隙由活塞的位移控制，活塞向左片隙減小，反之增大。活塞內腔的碟簧實現制 動器的壓合。為了補償摩擦片在使用過程中的磨損量，保證預定的制動扭矩，可以在碟簧右 端設置軸向調整機構，確保碟簧的預壓縮量。  　　液粘制動器內設有兩個油腔，一個是摩擦片處的制動油腔，另一個是機殼與活塞構成的控制 油腔，兩腔彼此獨立。通過外設液壓系統控制油腔的壓力，實現制動器的松閘和扭矩調節， 若采用電液調壓裝置，可以手動或自動調控制動過程。工作油腔的油液在壓差作用下強迫流 動，及時將油膜中產生的制熱量帶走。  〖HTK〗〖STFZ〗43〓液壓系統〖HT〗〖ST〗 〖KH+55mmD〗 〖HT5”〗〖JZ（〗圖4〓液粘制動器液壓控制系統原理圖〖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單向節流閥；8、16節流閥；9液壓蓄能器； 10液粘制動器；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。〖JZ）〗〖HT〗 液粘制動器的工作是在外設液壓系統的控制下完成的，液壓系統分為制動和液控兩個回 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等實現液粘制動扭矩 的調控；液壓蓄能器9用于事故停電制動時提供冷卻液并防止減速度過大。制動時由油泵經 相應的液壓閥向制動油腔供給預定流量和壓力的工作油液。 44 技術對策 （1）機液電閉環控制，實現平穩制動。 采用機—液電—閉環控制，即由電控系統自動檢測膠帶機的減速度，并給出相應的電流 信號，經電液比例閥后輸出液壓信號作用于制動器的活塞上，通過膜厚來控制制動扭矩，從 而在不同載荷下實現勻減速度的平穩制動。 （2）制動油液強迫流動，實現可靠散熱。 通過結構設計和計算，使制動油液在一定流量下強迫流動，利用循環油液將制動產生的 熱量及時帶走，經冷卻后重復使用，這樣可以確保液粘制動器殼體表面的溫度≤120℃，滿 足礦井安全規程的防爆要求。 （3）機液配合，自動實現事故停電制動。 事故停電時，油泵和電控系統將失去作用。液粘制動器內設置有碟簧，一旦活塞上控制 油壓降為零，蝶簧便會自動將摩擦片壓合，并保持預定的壓合力使主機可靠制動。停電制動 過程中，為防止蝶簧動作過猛，導致制動過快和制動溫升過高，可通過液壓蓄能器與配用液 壓元件，保持所需的制動平穩性和散熱性，避免意外事故發生。 5 液粘技術有關應用說明 液粘傳動，無論是單一式的還是復合式的，均適宜在運行性能要求高、傳動功能要求多 的煤礦機械系統中應用。工程應用中，要注意液粘傳動的技術關鍵，并考慮煤礦工作條件與 環境上的特殊性，有關問題說明如下： （1）核心結構上。液粘傳動裝置看似與濕式摩擦離合器相同，但實際上有本質性的差 異。其油液首先是工作介質，其次才是潤滑，故油液的選擇有特殊要求；摩擦片系液粘傳動 裝置的核心零件，其端面幾何結構與尺寸關系到傳動、潤滑及傳熱特性，為了形成具有良好 剛度的油膜，摩擦片上必須開設能產生動壓的油槽，其形狀不僅要易于加工，還應有足夠的 過油能力，并與旋向相適應。 （2）設計計算上。為了使理論設計與實際工況貼近，液粘傳動的幾何與力學參數的計 算，宜按液粘傳動理論所提供的公式及有關限制要求進行，設計計算中，應先建立計算模型 并確定計算流程，一般需要經過反復計算和調整才能獲得較滿意的結果，應當編程后上機 完成；對于發熱問題突出的液粘制動器，其制動油液的流量不僅應與制動功率相匹配，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，因此所需的實際流量比制動功 率所對應的流量要大得多。 （3）散熱防爆上。溫度對油液的粘性影響很大，一般液粘傳動是在有轉差的狀況下運 行的，油膜因剪切而發熱，故需要有足夠的流量和相應的冷卻措施。考慮到煤礦井下的實際 情況，應盡可能不使用冷卻器，省去鋪設冷卻水專用管道，并避免冷卻廢水的隨地自流給井 下生產和環境帶來不便，可以采用多個小油箱串聯，既能獲得較大散熱面積，又能 利用現場路邊空間擺放，而無需專門開鑿峒室，且便于井下搬運，為了加快散熱，應盡可能 將油箱放置在風道 信息來源于：中國煤炭