1 前言 液粘技术是国际上正在发展中的新技术。液体粘性传动是利用液体的粘性或油膜剪切作 用来传递动力的，简称液粘传动，也称油膜切剪传动。它是继液压、液力之后第三种以液体 为工作介质的传动技术，在基本概念和工作原理上与前两者都有着本质上的不同，并且在传 动性能上具有一系列的优点，因此，已在冶金、石油、化工、发电、车辆、船舶等领域获得 了广泛应用。液粘传动技术具有很大的发展前途和应用价值，但目前在煤矿生产中的应用还 较少，已有的也主要是在国外引进设备上。实际上，液粘传动的特点与煤矿生产的许多需要 相吻合，在煤矿机械中有着广阔的应用前景，同时，由于井下工作环境和条件与地上的差异 ，又给液粘传动与煤矿机械的结合带来了相应的特殊问题。我们应当尽快改变依靠引进国外 现成设备的现状，大力开拓液粘技术与煤矿机械的结合，研制开发自己的适用产品 。本文根据科研实践，介绍液粘技术及其在煤矿机械中应用的多种可能及实例，并指出在煤 矿工程应用中应注意的问题。2 液粘传动的性能特点 液粘传动具有多方面优良的工作性能，主要特点表现在：（1）传动性能上，可无级调节所传递的转矩和输出转速，并且调速的范围大，灵敏度高； 传动性能不受主动轴旋转方向的影响；可以实现无转速差的同步传动，传动效率为100%（理 论）。（2）传热性能上，相对运动的传动件之间存有一层完整的油膜，没有相互间的直接接 触与直接摩擦；功率损耗发生在油膜里，所产生的热量使油膜发热，通过油液强迫流动，实 现的是直接冷却。（3）控制性能上，属于机液复合系统，易于实现转速调节的遥控和自动控制性能；采 用闭环控制时，转速的稳定性高。（4）使用性能上，噪声小，易于维护且费用低；由于油膜的存在，特征传动件无磨损或磨 损很小，可以在有转速差的状态下长期工作，加之冷却散热条件好，使用寿命长。3 液粘技术在煤矿机械中的应用概要〖HT〗〖ST〗 液粘技术在应用上具有较大的灵活性与可变性。在煤矿机械系统中，它既可以单独用来 实现高性能的传动或制动，还可以与其它类型的传动联合，实现综合性能更好的复合传动， 满足煤矿生产中的一些特定需要，改善煤矿机械的工作状况与性能，提高煤矿生产系统的运 行水平。现将液粘技术在煤矿机械中可行的主要应用归纳简介如下：31 复合传动 大运量、长距离上运或平运带式输送机对启动、功率平衡的性能要求较高，可以采用液 粘技术，将液粘制动器与减速器有机结合，在电机与
滚筒之间实现具有多种功能的复合传动 。装置组成见图1。该装置巧妙地利用径向尺寸较大的行星齿轮系，作为减速器与液粘制动器之间的联系纽 带，在外设液压、测控系统的配合下，通过改变制动器的动、静摩擦片隙，可以无级调节其 输出扭矩与转速，从而满足电机空载启动，输送机稳速运行，匀加（减）速及停车，多级或 多点驱动的功率平衡等多种功能要求。与带式输送机的其它传动方式相比，该复合式液粘传 动的效率最高，是提高电动机、输送机及减速器的使用寿命，减小对电网冲击的一种较为完 善的传动方式。电 机 外齿合齿轮组+ 行星轮系+液粘制动器 输送机滚筒 图1 复合式液粘传动装置的应用32 节能调速 通风机是现代化煤矿的重要设备，一般服务年限很长，其选型是按矿井所需的最大风量 来确定的。矿井投产初期的产量小、巷道短、通风阻力小，所需风量少，而随着采 煤量的增大，巷道延伸，通风阻力变大，又需相应增大风量。因此，煤矿通风机要具有良好 的调节性能。用调速方法来调节风机的流量是节能的有效措施，对于离心式风机而言，其轴 功率与转速的三次方成正比，当流量减小，转速下降时，轴功率降低很多，节电量相当可观 。可以应用液粘技术，即在电机和风机之间增加一个可实现无级调速的液粘调速离合器，它 不仅能够代替阀门的调节作用，而且能够显著减少管路和阀门的压力损失，避免严重的电能 浪费，在某种情况下还能改善机组性能，大大提高整个通风系统的效率。在节能调速方面， 液粘调速离合器的综合性能优于调速型液力偶合器，它是煤矿通风机和其它需要调节流量机 械的一种较好的技术选择。 〖HTK〗〖STFZ〗33〓平稳制动〖HT〗〖ST〗 煤矿生产中运输机械的负荷一般都较大，属于大惯量运行设备，对制动的性能要求较高 ，停车制动是此类设备技术上的关键问题。如大倾角、长距离下运带式输送机，其工作中载 荷是随机变化的，当制动力矩为定值时，若按重载调定，轻载时由于制动力过大会引起滚 料打滑；反之，若按轻载调定，则重载时由于制动力小于下滑力，制动失效而导致飞 车、滚料、撞击等严重事故，因此其制动力矩必须能根据载荷大小而进行调控。由于矿井工 作环境的特殊性，制动器还必须具有良好的散热性能，以满足防爆要求；此外，考虑到有时 会突然发生停电事故，还要求制动器具备停电制动的能力。液粘制动的性能特点与上述要 求正相吻合，通过适当的结构设计与系统配置，可以使大惯量煤矿机械运输设备实现平稳安 全的停车制动。4 液粘技术在下运带式输送机上的应用 下运带式输送机作为井下的常用运输设备，经研究与试验表明，对其采用液粘制动是一条可 行的技术途径。41 总体方案 由于液体粘性制动扭矩与转差成正比的特性，为获得较大的制动扭矩而又使制动器的体 积尽可能小，应将液粘制动器安装在减速器的高速轴上。下运带式输送机液粘制动总体方案 见图2。为实现下运带式输送机的匀减速度制动，在输送机滚筒处设置加速度传感器，传感 器的电信号输入至控制器与给定值比较，若减速度值在预定范围内则控制器输出不变，否则 其输出电流改变，从而实现匀减速的闭环自动控制。〖KH+35mmD〗图2〓液粘
制动系统方案简图1电动机；2液粘制动器；3减速器；4带式输送机；5加速度传感器；6控制器；7液压站。42〓主机结构图3〓液粘制动器主结构〖HT6〗1静摩擦片；2动摩擦片；3机壳；4传动轴；5活塞；6碟簧〖JZ）〗〖HT〗 液粘制动器的主结构如图3所示。动、静摩擦片分别以花键与传动轴及机壳相连，动、静片均可沿轴向移动，动、静片构 成转动副，片隙由活塞的位移控制，活塞向左片隙减小，反之增大。活塞内腔的碟簧实现制 动器的压合。为了补偿摩擦片在使用过程中的磨损量，保证预定的制动扭矩，可以在碟簧右 端设置轴向调整机构，确保碟簧的预压缩量。 液粘制动器内设有两个油腔，一个是摩擦片处的制动油腔，另一个是机壳与活塞构成的控制 油腔，两腔彼此独立。通过外设液压系统控制油腔的压力，实现制动器的松闸和扭矩调节， 若采用电液调压装置，可以手动或自动调控制动过程。工作油腔的油液在压差作用下强迫流 动，及时将油膜中产生的制热量带走。〖HTK〗〖STFZ〗43〓液压系统〖HT〗〖ST〗 〖KH+55mmD〗〖HT5”〗〖JZ（〗图4〓液粘制动器液压控制系统原理图〖HT6〗1滤油器；2油泵组；3溢流阀；4精滤油器；5单向阀；6电液比例阀；7单向节流阀；8、16节流阀；9液压蓄能器； 10液粘制动器；11压力表；12液控单向阀；13换向阀；14加速度传感器；15控制器。〖JZ）〗〖HT〗液粘制动器的工作是在外设液压系统的控制下完成的，液压系统分为制动和液控两个回 路，如图5所示。由加速度传感器14、控制器15、电液比例阀6及油泵2等实现液粘制动扭矩 的调控；液压蓄能器9用于事故停电制动时提供冷却液并防止减速度过大。制动时由油泵经 相应的液压阀向制动油腔供给预定流量和压力的工作油液。44 技术对策（1）机液电闭环控制，实现平稳制动。采用机—液电—闭环控制，即由电控系统自动检测
胶带机的减速度，并给出相应的电流 信号，经电液比例阀后输出液压信号作用于制动器的活塞上，通过膜厚来控制制动扭矩，从 而在不同载荷下实现匀减速度的平稳制动。（2）制动油液强迫流动，实现可靠散热。通过结构设计和计算，使制动油液在一定流量下强迫流动，利用循环油液将制动产生的 热量及时带走，经冷却后重复使用，这样可以确保液粘制动器壳体表面的温度≤120℃，满 足矿井安全规程的防爆要求。（3）机液配合，自动实现事故停电制动。事故停电时，油泵和电控系统将失去作用。液粘制动器内设置有碟簧，一旦活塞上控制 油压降为零，蝶簧便会自动将摩擦片压合，并保持预定的压合力使主机可靠制动。停电制动 过程中，为防止蝶簧动作过猛，导致制动过快和制动温升过高，可通过液压蓄能器与配用液 压元件，保持所需的制动平稳性和散热性，避免意外事故发生。5 液粘技术有关应用说明 液粘传动，无论是单一式的还是复合式的，均适宜在运行性能要求高、传动功能要求多 的煤矿机械系统中应用。工程应用中，要注意液粘传动的技术关键，并考虑煤矿工作条件与 环境上的特殊性，有关问题说明如下：（1）核心结构上。液粘传动装置看似与湿式摩擦离合器相同，但实际上有本质性的差 异。其油液首先是工作介质，其次才是润滑，故油液的选择有特殊要求；摩擦片系液粘传动 装置的核心零件，其端面几何结构与尺寸关系到传动、润滑及传热特性，为了形成具有良好 刚度的油膜，摩擦片上必须开设能产生动压的油槽，其形状不仅要易于加工，还应有足够的 过油能力，并与旋向相适应。（2）设计计算上。为了使理论设计与实际工况贴近，液粘传动的几何与力学参数的计 算，宜按液粘传动理论所提供的公式及有关限制要求进行，设计计算中，应先建立计算模型 并确定计算流程，一般需要经过反复计算和调整才能获得较满意的结果，应当编程后上机 完成；对于发热问题突出的液粘制动器，其制动油液的流量不仅应与制动功率相匹配，还须 考虑摩擦片上的油槽给有效工作所带来的散热不均匀性，因此所需的实际流量比制动功 率所对应的流量要大得多。（3）散热防爆上。温度对油液的粘性影响很大，一般液粘传动是在有转差的状况下运 行的，油膜因剪切而发热，故需要有足够的流量和相应的冷却措施。考虑到煤矿井下的实际 情况，应尽可能不使用冷却器，省去铺设冷却水专用管道，并避免冷却废水的随地自流给井 下生产和环境带来不便，可以采用多个小油箱串联，既能获得较大散热面积，又能 利用现场路边空间摆放，而无需专门开凿峒室，且便于井下搬运，为了加快散热，应尽可能 将油箱放置在风道 信息来源于：中国煤炭
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