【正文】 為了適應(yīng)高產(chǎn)高效集約化生產(chǎn)的需要，帶式輸送機的輸送能力要加大。長距離、高帶速、大運量、大功率是今后發(fā)展的必然趨勢，也是高產(chǎn)高效礦井運輸技術(shù)的發(fā)展方向。隨著高產(chǎn)高效工作面的出現(xiàn)及煤炭科技的不時發(fā)展，原有的可伸縮帶式輸送機，無論是主參數(shù)，還是運行性能都難以適應(yīng)高產(chǎn)高效工作面的要求，煤礦現(xiàn)場急需主參數(shù)更大、技術(shù)更先進、性能更可靠的長距離、大運量、大功率順槽可伸縮帶式輸送機，以提高我國帶式輸送機技術(shù)的設(shè)計水平，填補國內(nèi)空白，接近并趕上國際先進工業(yè)國的技術(shù)水平。其包含 7 個方面的關(guān)鍵技術(shù)：帶式輸送機動態(tài)分析與監(jiān)控技術(shù)；軟起動與功率平衡技術(shù)；中間驅(qū)動技術(shù)；自動張緊技術(shù)；新型高壽命高速托輥技術(shù)；快速自移機尾技術(shù)；高效儲帶技術(shù)。(2) 提高元部件性能和可靠性 設(shè)備開機率的高與低主要取決于元部件的性能和可靠性。除了進一步完善和提高現(xiàn)有元部件的性能和可靠性，還要不斷地開發(fā)研究新的技術(shù)和元部件，如高性能可控軟起動技術(shù)、動態(tài)分析與監(jiān)控技術(shù)、高效貯帶裝置、快速自移機尾、高速托輥等，使帶式輸送機的性能得到進一步提高。(3) 擴大功能，一機多用化 拓展運人、運料或雙向運輸?shù)裙δ埽龅揭粰C多用，使其發(fā)揮最大的經(jīng)濟效益。開發(fā)特殊型帶式輸送機，如彎曲帶式輸送機、大傾角或垂直提升輸送機等。 我國帶式輸送機的主要性能與參數(shù)已不能滿足高產(chǎn)高效礦井的需要，尤其是順槽可伸縮帶式輸送機的關(guān)鍵元部件及其功能如自移機尾、高效儲帶與張緊裝置等與國外有著很大差距。(1) 裝機功率 我國工作面順槽可伸縮帶式輸送機最大裝機功率為4250kW，國外產(chǎn)品可達4970kW，國產(chǎn)帶式輸送機的裝機功率約為國外產(chǎn)品的30%40%，固定帶式輸送機的裝機功率相差更大。 (2) 運輸能力 我國帶式輸送機最大運量為3000t/h，國外已達5500t/h。 (3) 最大輸送帶寬度 我國帶式輸送機為1400mm，國外最大為1830mm。 (4) 帶速 由于受托輥轉(zhuǎn)速的限制，我國帶式輸送機帶速為4m/s，國外為5m/s以上。 (5) 工作面順槽運輸長度 我國為3000m，國外為7300m。 (6) 自移機尾 隨著高產(chǎn)高效工作面的不斷出現(xiàn)，要求順槽可伸縮帶式輸送機機尾隨著工作面的快速推進而快速自移。國內(nèi)自移機尾主要依賴進口，主要有兩種:①隨轉(zhuǎn)載機一起移動的由英國LONGWALL公司生產(chǎn)的自移機尾裝置。②德國DBT公司生產(chǎn)的自移機尾裝置。前者只有一個推進油缸，后者則有兩個推進油缸。，缺點是自移機尾輸送帶的跑偏量太小，糾偏能力弱，剛性差。德國生產(chǎn)的自移機尾在國內(nèi)使用效果優(yōu)于前者，水平、垂直兩個方向均有調(diào)偏油缸，糾偏能力強。因此，前者還需完善，后者則需研制。但對自移機尾的要求是共同的，既要滿足輸送機正常工作時防滑的要求，又要滿足在輸送機不停機的情況下實現(xiàn)快速自移。 (7) 高效儲帶與張緊裝置 我國采用封閉式儲帶結(jié)構(gòu)和絞車張緊為主，張緊小車易脫軌，輸送帶易跑偏，輸送帶伸縮時，托輥小車不自移，需人工推移，檢修麻煩。國外采用結(jié)構(gòu)先進的開放式儲帶裝置和高精度的大扭矩、大行程自動張緊設(shè)備，托輥小車能自動隨輸送帶伸縮到位。輸送帶不易跑偏，不會出現(xiàn)脫軌現(xiàn)象。 PLC簡介PLC是可編程控制器（Programmable logical controller）縮寫，與20世紀70年代誕生于美國，是計算機與繼電器接觸控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。PLC具有邏輯控制、定時、計數(shù)等功能，并取代了繼電器接觸器控制，采用了計算機存儲程序和順序執(zhí)行的原理，也是靠存儲程序、執(zhí)行指令進行信息處理，實現(xiàn)輸入到輸出的變換。PLC編程語言采用直觀的類似繼電器接觸器控制電路圖的梯形語言，它的目的是用以控制各種類型機械或生產(chǎn)過程。所以從實質(zhì)講PLC是一臺工業(yè)環(huán)境應(yīng)用的滿足實時控制要求的專用計算機。與普通計算機所不同的主要是：(1) 沒有鍵盤，代之為一個個輸出電路，并用其獲取控制命令或現(xiàn)場信號。同時，此輸入電路具有濾波能力，與內(nèi)部電路是電隔離的，但可通過光耦合建立聯(lián)系；(2) 沒有顯示器，代之為一個個輸出電路，并用其產(chǎn)生控制輸出。由于此電路具有驅(qū)動功能，故可以驅(qū)動一般的工業(yè)控制元器件，如電磁閥、接觸器等。同時，此電路與內(nèi)部電路也是電隔離的，用光或磁偶合建立聯(lián)系。(3) 沒有有硬盤，只有內(nèi)存。但可配備存儲卡，為程序與數(shù)據(jù)建立備份；(4) 配置有外設(shè)或通信接口，可用以編程或下載程序、監(jiān)控及聯(lián)網(wǎng)通信；(5) 結(jié)構(gòu)為模塊化，體積小，安裝方便，比較堅固，具有很強的抗干擾、抗沖擊、抗震動特性。按結(jié)構(gòu)特點分可分為箱體式的PLC和模塊式PLC。箱體式的PLC把電源、CPU、內(nèi)存、I/O系統(tǒng)都集成在一個小箱體內(nèi)，一個主機箱就是一臺完整的PLC，就可以實現(xiàn)控制。微型機、小型機多為箱體式。模塊式PLC是由不同功能的模塊組成，包括CPU模塊、輸入輸出模塊、電源模塊、通信模塊、機架等。超大、大型機多采用模塊式。PLC有豐富的指令系統(tǒng)，有各種各樣的I/O接口、通信接口，有大容量的可靠的操作系統(tǒng)，因而具有豐富的功能，如：(1) 信號采集功能：可采用開關(guān)信號、模擬信號及脈沖信號。(2) 輸出控制功能：可控制輸出開關(guān)信號、模擬信號及脈沖（脈沖鏈或脈寬可調(diào)制的脈沖）信號。(3) 邏輯處理功能：可進行各種位、字節(jié)、字、雙字邏輯運算(4) 數(shù)據(jù)運算功能：可進行各種字、雙字整數(shù)運算，有的還可以進行浮點運算。(5) 定時功能：可進行延時或定時控制，時間可精確到毫秒。有的還有內(nèi)置實時時鐘。 (6) 計數(shù)功能：可進行計數(shù)，高速計數(shù)頻率可高達幾百赫茲。(7) 中斷處理功能：可實現(xiàn)種種內(nèi)外中斷，以提高對輸入的響應(yīng)速度與精度。(8) 程序與數(shù)據(jù)存儲功能：可存儲系統(tǒng)設(shè)定、程序及數(shù)據(jù)，并可保證這些數(shù)據(jù)在掉電時不丟失。除此外，還有聯(lián)網(wǎng)通信、自檢測、自診斷等功能?？梢?，豐富的功能使PLC得到廣泛應(yīng)用，也為工業(yè)系統(tǒng)的自動化、遠程化、信息化及智能化創(chuàng)造了條件。衡量PLC的性能的指標有兩種：一般指標與特定指標。一般指標規(guī)定一些PLC的使用條件。如PLC的保存與使用溫度、濕度、大氣氣氛，耐電壓及絕緣指標，抗干擾指標，抗機械振動、沖擊指標等。特定指標規(guī)定一些具體型號PLC的具體性能。如某型CPU模塊。則要指出它的工作方式。指令條數(shù)、類型、執(zhí)行一條指令的時間，可處理的輸入、輸出點數(shù)，內(nèi)部器件的類型、數(shù)量，工作電源類型、電壓允許的波動范圍等。從整體看可分為以下幾方面：(1) 工作速度 PLC的指令不同，執(zhí)行的時間也不同，但大體都有相同的指令，所以用執(zhí)行一條基本指令的時間來體現(xiàn)這個速度。PLC的工作速度高在允許的掃描周期內(nèi)，可增加運行指令的條數(shù)，提高處理數(shù)據(jù)的能力。(2) 控制規(guī)模 控制規(guī)模體現(xiàn)了控制能力，是對PLC其它性能指標起著制約作用的指標；是高低檔PLC主要區(qū)別，也是PLC劃分為微、小、中、大和特大型機的唯一依據(jù)?？刂埔?guī)模與多方面因素有關(guān)，如工作速度，內(nèi)存區(qū)的大小，輸入輸出電路的數(shù)量以及PLC指令系統(tǒng)都是影響控制規(guī)模的因素。(3) 組成模塊 組成PLC的模塊是PLC的硬件基礎(chǔ)，反映了PLC的控制能力。模塊的類型越多，規(guī)格越齊全，功能性越強，性能越好，PLC越容易配置成各式各樣的系統(tǒng)以滿足各種不同的需要。(4) 內(nèi)存容量 PLC內(nèi)存有系統(tǒng)用內(nèi)存與用戶內(nèi)存，系統(tǒng)內(nèi)存要存儲監(jiān)控程序，提供內(nèi)部器件及參數(shù)的設(shè)定；用戶內(nèi)存用于存儲用戶程序。內(nèi)存越大，內(nèi)部器件種類越多，數(shù)量越多，越便于PLC的進行各種控制與數(shù)據(jù)處理?？梢?，常用內(nèi)部器件種類機器數(shù)量與可能提供的用戶程序容量代表PLC內(nèi)存的大小。(5) 指令系統(tǒng) 具有多少指令，各條指令又有什么功能，是了解與使用PLC的重要方面。PLC的指令越多，功能也越來越強大。除了以上是主要的衡量PLC的指標，PLC編程支持軟件、為保證PLC正常工作采取的可靠措施以、PLC的聯(lián)網(wǎng)能力和經(jīng)濟指標都可以作為衡量PLC性能的指標。與其他控制器相比，PLC在工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛應(yīng)用，主要因為PLC具有以下主要特性：(l) 具有高可靠性。所有輸入輸出電路均采用光電隔離；各FO端子除了采用常規(guī)模擬量濾波外，還有數(shù)字濾波；內(nèi)部采用電磁屏蔽，防止輻射干擾；每次掃描都對程序進行檢查和校驗，一旦程序出錯立即報警并停止運行。(2) 編程方便，易于使用。PLC采用與實際電路接線圖非常接近的梯形圖，易懂易編，編程工作集中到了設(shè)計思想的本身而不是如何實現(xiàn)設(shè)計思想。從硬件方面說，使用可編程控制器，無論是接線、配置都及其方便。(3) 環(huán)境要求低，適用于惡劣的工業(yè)環(huán)境，且不需要特殊維護。(4) 與其它裝置配置連接方便。PLC的接口原則是使用外部接線，電平轉(zhuǎn)換盡量少。對于開關(guān)量，輸入可以是無源觸點開關(guān)或集電極晶體管輸出；輸出有繼電器、可控硅、晶體管等不同的形式。對于模擬量，只要模擬量信號電平在一定的范圍內(nèi)(士10或420MA)，就可以按要求直接接入。對于數(shù)據(jù)通信，只需要RS232或RS422接口即可。(5) 體積小，重量輕，功耗低。PLC主要由CPU、A/D模塊、D/A模塊和I/O輸入輸出模塊組成。CPU是PLC的“大腦”，它讀入輸入模塊的狀態(tài)，根據(jù)己存入的用戶邏輯進行判斷，然后控制輸出模塊驅(qū)動控制對象。A/D模塊用來把電流、帶速、電機轉(zhuǎn)速的模擬量信號轉(zhuǎn)換成CPU接收的數(shù)字量，D/A模塊把數(shù)字量信號轉(zhuǎn)換為模擬量信號經(jīng)放大后對電液比例閥進行控制。 本課題的研究目的及選題背景帶式輸送機已成為整個生產(chǎn)環(huán)節(jié)中的重要設(shè)備之一。結(jié)構(gòu)先進，適應(yīng)性強，阻力小、壽命長、維修方便、保護裝置齊全是帶式輸送機顯著的特點。帶式輸送機因其具有結(jié)構(gòu)緊湊、傳動效率高、噪聲低、使用壽命長、運轉(zhuǎn)穩(wěn)定、工作可靠性和密封性好、占據(jù)空間小等特點，并能適應(yīng)在各種惡劣工作環(huán)境下工作包括潮濕、泥濘、粉塵多等，所以它已經(jīng)是國民經(jīng)濟中不可或缺的關(guān)鍵設(shè)備。加之國際互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)化的實現(xiàn)，又大大縮短了帶式輸送機的設(shè)計、開發(fā)、制造、銷售的周期，使它更加具有競爭力。為了更好的研究帶式輸送機的工作組成原理，發(fā)現(xiàn)及改進其不足之處，本課題所研究的是大傾角、上運帶式輸送機。此次研究的主要問題在于系統(tǒng)的驅(qū)動件布置、軟起動和制動問題。帶式輸送機向下運送物料時，其驅(qū)動電機的運行工礦有別于一般的帶式輸送機。由于運轉(zhuǎn)上的需要，在結(jié)構(gòu)上有特點，控制上有特殊要求。若制動裝置設(shè)計的不合理，很容易發(fā)生飛車事故，從而造成斷帶、撕帶等事故，是目前帶式輸送機的發(fā)展方向，也是本課題的研究目的和意義所在。2帶式輸送機的初步設(shè)計 選擇機型帶式輸送機的選型設(shè)計有兩種，一種是成套設(shè)備（又稱專用設(shè)備）的選用，這只需要驗算設(shè)備用于具體條件的可能性，另一種是通用設(shè)備的選用，需要通過計算選擇各組成部件，最后組合成適用于具體條件下的帶式輸送機。原始資料:運行方式：下運 輸送量：800t/h, 輸送機長度：1000m, 輸送傾角：15176。, 軟啟動（制動）方式：盤閘，最大塊度：300mm供電電壓：660/1140v，帶速：, 來料點位置：上部，使用環(huán)境：礦井下。 輸送帶類型的選擇計算 輸送帶在帶式輸送機中既是承載機構(gòu)又是牽引機構(gòu)，它不僅需要足夠的強度，而且還應(yīng)具有耐磨性等要求，如井下用的輸送帶還必須具有阻燃的特性。 輸送帶運行速度的選擇 帶速是輸送機的重要參數(shù)，通常根據(jù)下列原則進行選擇：（1）長距離、大運量的輸送機可選擇較高帶速（2）傾角大、運距短的輸送機帶速應(yīng)小（3）下運相對于上運帶式輸送機帶速低（4）粒度大、磨琢性大、易粉碎和起塵的物料宜選用較低帶速（5）／s，采用犁式卸料器卸料時，帶速不宜超過2 m／s（6）輸送成件物料時， m／s。與物料有關(guān)的常用帶速，可按下表選取。 物料特性帶寬B（毫米）500，560800，10001200，1400帶速v（米／秒）磨琢性小，品質(zhì)不會因粉化而降低；如：原煤、泥土、砂、原鹽等中等磨琢性，中小粒度（150mm以下）的物料；如礦石、石渣、鋼渣等磨琢性大，粒度大（350mm以下）大塊物料；如如礦石、石渣、鋼渣等磨琢性大，易碎的物料；如燒結(jié)礦、焦炭等磨琢性小，品質(zhì)會因粉化而降低；如谷物、化肥、無煙煤等常用帶速系列值如下：，，，，4，， m／s 帶寬的確定（1）滿足設(shè)計運輸能力的帶寬B1 B1= (式21) ==式中 Q——設(shè)計運輸能力，t/h。 Km——物料斷面系數(shù)，見表1； v—— 輸送帶運行速度，m/s。 ——物料的散狀密度，t/。 Cm——傾角系數(shù)。 物料斷面系數(shù) 動堆積角10176。20176。25176。30176。35176。K槽型316385422458466平型67135172209247 傾角系數(shù) 輸送傾角0～3176。5176。10176。15176。20176。c1（2)滿足物料塊度條件的寬度對于未篩分過的物料≥2amax +200=2300+200=800mm，根據(jù)上列計算選取帶寬B=1000mm。輸送帶是輸送機的重要部件，要求它具有較高的強度和較好的撓性，其價格比較昂貴，約占輸送機總成本的25%—50%。在類型確定上需考慮以下幾點：煤礦井下必須使用阻燃輸送帶，并且盡量選用橡膠貼面，其次為橡塑貼面和塑料貼面的阻燃輸送帶；在同等條件下，優(yōu)先選擇分層帶，其次整體帶芯帶和鋼繩芯帶；優(yōu)先選用尼龍、維尼龍帆布層帶，因在同樣抗拉強度下，上述材料比棉帆布帶體輕、帶薄、柔軟、成槽性好、耐水和耐腐蝕；覆蓋膠的厚度主要取決于被運物料的種類和特性，給料沖擊的大小，帶速與機長。輸送帶由帶芯（骨架）和覆蓋層組成。帶芯主