【文章內(nèi)容簡介】 8 ゜ ,運量 Q=1 500 t/h，帶速 V= m/s，運距 L=2020m。 阻 尼式下運皮帶運輸機也具有較為廣闊的應(yīng)用前景，它在輸送帶底面施加阻尼力來抵消載荷下運時產(chǎn)生的下滑力，其驅(qū)動裝置可以布置在輸送機的下端，使電動機在驅(qū)動中始終保持電動狀態(tài)，改善了輸送帶受力情況，同時可解決下運可伸縮皮帶運輸機不易伸縮的難題。在傾角不大于 16゜的下運工況均可應(yīng)用，其防下滑的阻尼力可隨時任意調(diào)整，十分靈活方便。這種皮帶運輸機不僅具有膠帶張力小，結(jié)構(gòu)簡單，可實現(xiàn)長距離運輸?shù)葍?yōu)點，而且具有軟起動和功率平衡功能，安全保護設(shè)施完善，微機控制、傳感器監(jiān)測，能滿足煤礦防爆要求。目前該機已有多臺在井下使用，運行情況 良好。 （六） 管狀皮帶運輸機 20 世紀 70 年代末，日本管狀皮帶運輸機進入實際應(yīng)用階段，并逐步形成了一套設(shè)計理論和系列產(chǎn)品，在 32 個國家獲得專利，向 12個國家和地區(qū)轉(zhuǎn)讓了此項技術(shù)，形成了國際性的管狀皮帶運輸機學術(shù)團體，每年由Bridge Stone 公司主辦一次管狀皮帶運輸機技術(shù)研討會。 據(jù)不完全統(tǒng)計，自 20世紀 70年代以來，日本國內(nèi)共生產(chǎn)皮帶運輸機1 000 多臺，最大運量 Q=3 000 t/h，最大機長 L=3 414 m，最大輸送傾角α =35゜ 42’。 90 年代初，我國首臺管狀皮帶運輸機在淮南礦務(wù)局新莊孜 礦地面使用，用于輸送原煤，運量 Q=600 t/h，運輸長度 L= m，總提升高度 H= m，帶速 V=175 m/min，繞過了精煤倉，有一個圓心角為 ゜、曲率半徑 R=115 m 的垂直彎曲段。該機的優(yōu)點是：封閉輸送物料；可彎曲和大傾角輸送；可分別利用膠帶的上、下分支同時輸送物料；斷面積??；整機移動方便，重量輕，環(huán)保；可以減少轉(zhuǎn)載環(huán)節(jié)，便于實現(xiàn)控制等。其缺點為：對輸送物料的塊度有一定要求；不適于多點受、卸料；不適于給料不均勻的場合。這 3 點，正是井下皮帶運輸機的特點，因此，河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)論文 9 管狀皮帶運輸機不 適于井下輸送。在經(jīng)濟性方面，如果采用進口膠帶，就輸送機本身而言：當機長 L200 m 時，為普通帶的 倍；當機長 L200m時，為普通帶的 2 倍。膠帶國產(chǎn)化后，費用會有所下降。目前沈陽膠帶股份有限公司可生產(chǎn)配套的膠帶。如果將含走廊及轉(zhuǎn)載點的整個運輸系統(tǒng)進行比較，則費用基本相同。 （七） 壓皮帶運輸機 壓皮帶運輸機也是為增大輸送傾角而設(shè)計的， 1979 年美國大陸輸送機設(shè)備公司開始研制壓皮帶運輸機，并于 1983 年研制出壓帶式大傾角皮帶運輸機 HAC，這臺樣機的輸送傾角為 30゜～ 60゜，最大輸送能力為 2 900 t/h，其壓帶是通過旋轉(zhuǎn)的托輥組加載的。此后，大陸公司已生產(chǎn) 40多臺HAC。 1991～ 1994 年德國的 MAN TAKPR FODERTECHNIK 公司研制了 3臺用于卸船機的壓皮帶運輸機。前蘇聯(lián)和日本等國也研制了這種皮帶運輸機。國內(nèi)生產(chǎn)的壓皮帶運輸機傾角可達 90゜，物料最大塊度可達 300 mm。這種輸送機由于本身結(jié)構(gòu)的缺陷和經(jīng)濟上的原因，目前還沒有在煤礦井下應(yīng)用。 （八） 垂直提升輸送機 國外從 20 世紀 60 年代末開始發(fā)展垂直提升技術(shù)，德國 Trellex Flexowell 公司一直從事這種機型的研制，其 產(chǎn)品已有 5 萬余臺，分布于90 多個國家和地區(qū)，應(yīng)用于各行各業(yè)。 1996 年 5月，該公司成功地將料袋式垂直提升技術(shù)應(yīng)用于美國紐約北部一個水庫開發(fā)的隧道豎井開采中，該料袋式輸送機的連續(xù)垂直提升高度為 208m，帶速 m/s。 我國由于垂直提升技術(shù)起步晚，該技術(shù)在煤礦井下應(yīng)用尚屬空白。根據(jù)我國大型煤礦的情況，若要滿足主井提升需要，主參數(shù)必須滿足運量 Q≥ 1200 t/h，高度 H≥ 400m。垂直提升輸送機目前存在輸送帶的阻燃性、安全性、冷粘技術(shù)、國產(chǎn)化、清掃以及整機凸弧段的拋料等問題。 河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)論文 10 2020 年在上海地鐵施工設(shè)計 了一條垂直提升輸送機，其主參數(shù)為：額定連續(xù)輸送量 Q=180～ 200t/h，輸送水平距離 L= m，垂直提升高度H≥ 25 m，帶速 V= m/s，帶寬 B=1 000 mm，驅(qū)動功率 N=45 kW，目前該機正在使用中。 皮帶運輸機的發(fā)展趨勢 國外皮帶運輸機技術(shù)的現(xiàn)狀 國外皮帶運輸機技術(shù)的發(fā)展很快，其主要表現(xiàn)在 2個方面：一方面是皮帶運輸機的功能多元化、應(yīng)用范圍擴大化，如高傾角帶輸送機、管狀皮帶運輸機、空間轉(zhuǎn)彎皮帶運輸機等各種機型；另一方面是皮帶運輸機本身的技術(shù)與裝備有了巨大的發(fā)展，尤 其是長距離、大運量、高帶速等大型皮帶運輸機已成為發(fā)展的主要方向，其核心技術(shù)是開發(fā)應(yīng)用于了皮帶運輸機動態(tài)分析與監(jiān)控技術(shù)，提高了皮帶運輸機的運行性能和可靠性。目前，在煤礦井下使用的皮帶運輸機已達到表 1所示的主要技術(shù)指標，其關(guān)鍵技術(shù)與裝備有以下幾個特點 （１）設(shè)備大型化其主要技術(shù)參數(shù)與裝備均向著大型化發(fā)展，以滿足年產(chǎn) 300~500 萬 t 以上高產(chǎn)高效集約化生產(chǎn)的需要。 （２） 應(yīng)用動態(tài)分析技術(shù)和機電一體化、計算機監(jiān)控等高新技術(shù)，采用大功率軟起動與自動張緊技術(shù)，對輸送機進行動態(tài)監(jiān)測與監(jiān)控，大大地降低了輸送帶的動張力， 設(shè)備運行性能好，運輸效率高。 （３）采用多機驅(qū)動與中間驅(qū)動及其功率平衡、輸送機變向運行等技術(shù)，使輸送機單機運行長度在理論上已有受限制，并確保了輸送系統(tǒng)設(shè)備的通用性、互換性及其單元驅(qū)動的可靠性。 （４）新型、高可靠性關(guān)鍵元部件技術(shù)。如包含 CST 等在內(nèi)的各種先進的大功率驅(qū)動裝置與調(diào)速裝置、高壽命高速托輥、自清式滾筒裝置、高河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)論文 11 效貯帶裝置、快速自移機尾等。如英國 FSW 生產(chǎn)的 FSW1200/（ 2～ 3）400（ 600）工作面順槽皮帶運輸機就采用了液粘差速或變頻調(diào)速裝置，運輸能力達 3000 t/h 以上，它的機尾與新型轉(zhuǎn)載 機（如美國久益公司生產(chǎn)的 S500E）配套，可隨工作面推移而自動快速自移、人工作業(yè)少、生產(chǎn)效率高。 表 11 國外皮帶運輸機的主要技術(shù)指標 主參數(shù) 順槽可伸縮皮帶運輸機 大巷與斜井固定式強力皮帶運輸機 運距 /m 2020～ 3000 ﹥ 3000 帶速 / ～ 4 4～ 5，最高達 8 輸送量 / 2500～ 3000 3000～ 4000 驅(qū)動總功率 /kW 1200～ 2020 1500～ 3000，最大達 10100 國內(nèi)皮帶運輸機技術(shù)的現(xiàn)狀 我國生產(chǎn)制造的皮帶運輸機的品種、類 型較多。在“八五”期間，通過國家一條龍“日產(chǎn)萬噸綜采設(shè)備”項目的實施，皮帶運輸機的技術(shù)水平有了很大提高，煤礦井下用大功率、長距離皮帶運輸機的關(guān)鍵技術(shù)研究和新產(chǎn)呂開發(fā)都取得了很大的進步。如大傾角長距離皮帶運輸機成套設(shè)備、高產(chǎn)高效工作面順槽可伸縮皮帶運輸機等均填補了國內(nèi)空白，并對皮帶運輸機的減低關(guān)鍵技術(shù)及其主要元部件進行了理論研究和產(chǎn)品開發(fā)，研制成功了多種軟起動和制動裝置以及以 PLC為核心的可編程電控裝置，驅(qū)動系統(tǒng)采用調(diào)速型液力偶合器和行星齒輪減速器。目前，我國煤礦井下用皮帶運輸機的主要技術(shù)特征指標如表 2所示。 表 12 國內(nèi)皮帶運輸機的主要技術(shù)指標 主參數(shù) 順槽可伸縮皮帶運輸機 大巷與斜井固定式強力皮帶運輸機 河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)論文 12 運距 /m 2020～ 3000 ﹥ 3000 帶速 / ～ 4 4～ 5，最高達 8 輸送量 / 2500～ 3000 3000～ 4000 驅(qū)動總功率 /kW 1200～ 2020 1500～ 3000，最大達 10100 國內(nèi)外皮帶運輸機技術(shù)的差距 （一） 大型皮帶運輸機的關(guān)鍵核心技術(shù)上的差距 ⑴皮帶運輸機動態(tài)分析與監(jiān)測技術(shù) 長距離、大功率皮帶運輸機的技術(shù)關(guān)鍵是動態(tài) 設(shè)計與監(jiān)測，它是制約大型皮帶運輸機發(fā)展的核心技術(shù)。目前我國用剛性理論來分析研究皮帶運輸機并制訂計算方法和設(shè)計規(guī)范，設(shè)計中對輸送帶使用了很高的安全系統(tǒng)（一般取 n=10 左右），與實際情況相差很遠。實際上輸送帶是粘彈性體，長距離皮帶運輸機其輸送帶對驅(qū)動裝置的起、制動力的動態(tài)響應(yīng)是一個非常復(fù)雜的過程，而不能簡單地用剛體力學來解釋和計算。已開發(fā)了皮帶運輸機動態(tài)設(shè)計方法和應(yīng)用軟件，在大型輸送機上對輸送機的動張力進行動態(tài)分析與動態(tài)監(jiān)測，降低輸送帶的安全系統(tǒng)，大大延長使用壽命，確保了輸送機運行的可靠性，從而使大型皮帶運輸機 的設(shè)計達到了最高水平（輸送帶安全系數(shù) n=5～ 6），并使輸送機的設(shè)備成本尤其是輸送帶成本大為降低。 ⑵可靠的可控軟起動技術(shù)與功率均衡技術(shù) 長距離大運量皮帶運輸機由于功率大、距離長且多機驅(qū)動，必須采用軟起動方式來降低輸送機制動張力，特別是多電機驅(qū)動時。為了減少對電網(wǎng)的沖擊，軟起動時應(yīng)有分時慢速起動；還要控制輸送機起動加速度～ m/s2，解決承載帶與驅(qū)動帶的帶速同步問題及輸送帶涌浪現(xiàn)象，減少對元部件的沖擊。由于制造誤差及電機特性誤差，各驅(qū)動點的功率會河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)論文 13 出現(xiàn)不均衡，一旦某個電機功率過大將會引起燒電機 事故，因此，各電機之間的功率平衡應(yīng)加以控制，并提高平衡精度。國內(nèi)已大量應(yīng)用調(diào)速型液力偶合器來實現(xiàn)輸送機的軟起動與功率平衡，解決了長距離皮帶運輸機的起動與功率平衡及同步性問題。但其調(diào)節(jié)精度及可靠性與國外相比還有一定差距。此外，長距離大功率皮帶運輸機除了要求一個運煤帶速外，還需要一個驗帶的帶速，調(diào)速型液力偶合器雖然實現(xiàn)軟啟動與功率平衡，但還需研制適合長距離的無級液力調(diào)速裝置。當單機功率 500 kW 時，可控 CST軟起動顯示出優(yōu)越性。由于可控軟起動是將行星齒輪減速器的內(nèi)齒圈與濕式磨擦離合器組合而成（即粘性傳動）。 通過比例閥及控制系統(tǒng)來實現(xiàn)軟起動與功率平衡，其調(diào)節(jié)精度可達 98% 以上。但價格昂貴，急需國產(chǎn)化。 （二） 技術(shù)性能上差距 我國皮帶運輸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，尤其是順槽可伸縮皮帶運輸機的關(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。 ⑴裝機功率 我國工作面順槽可伸縮皮帶運輸機最大裝機功率為 4 250 kW，國外產(chǎn)品可達 4 970 kW，國產(chǎn)皮帶運輸機的裝機功率約為國外產(chǎn)品的 30%～40%，固定皮帶運輸機的裝機功率相差更大。 ⑵運輸能力 我國皮帶運 輸機最大運量為 3000 t/h，國外已達 5500 t/h。 ⑶最大輸送帶寬度 我國皮帶運輸機為 1400 mm，國外最大為 1830 mm。 ⑷帶速 由于受托輥轉(zhuǎn)速的限制，我國皮帶運輸機帶速為 4m/s，國外為 5m/s河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)論文 14 以上。 ⑸工作面順槽運輸長度 我國為 3000 m，國外為 7300m。 ⑹自移機尾 隨著高產(chǎn)高效工作面的不斷出現(xiàn)，要求順槽可伸縮皮帶運輸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 2種：（ a）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。（ b） 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 2 個推進油缸。 LONGWALL 公司生產(chǎn)的自稱機尾用于在國內(nèi)帶寬 m的輸送機上，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 2 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。 ⑺高效儲帶與張緊裝置 我國采用封閉式儲帶結(jié)構(gòu)和絞車紅緊為主，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。輸送帶有易跑偏，不會出現(xiàn)脫軌現(xiàn)象。 ⑻輸送機品種 機型品種少，功能單一，使用范圍受限，不能充分發(fā)揮其效能，如拓展運人、運料或雙向運輸?shù)裙δ埽龅揭粰C多用；另外，我國煤礦的地質(zhì)條件差異很大，在運輸系統(tǒng)的布置上經(jīng)常會出現(xiàn)一些特殊要求，如彎曲、大傾角（ +25176。）直至垂直提升等，應(yīng)開發(fā)特殊型專用機種皮帶運輸機。 河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)論文 15 （三） 可靠性、壽命上的差距 ⑴輸送帶抗拉強度 我國生產(chǎn)的織物整芯阻燃輸送帶最高為 2500 N/mm，國外為 3150 N/mm。鋼絲繩芯阻燃輸送帶最高為 4000 N/mm，國外為 7000 N/mm。 ⑵輸送帶接頭強度 我國輸送帶接頭強度為母帶的 50%～ 65%，國外達母帶的 70%～ 75%。 ⑶托輥壽命 我國現(xiàn)有的托輥技術(shù)與國外比較，壽命短、速度低、阻力大，而美國等使用的新型注油托輥，其運行阻力小，軸承采用稀油潤滑，大大地提高了托輥的使用壽命，并可作為高速托輥應(yīng)用于皮帶運輸機上，使用面廣，經(jīng)濟效益顯著。我國輸送機托輥壽命為 2萬 h，國外托輥壽命 5～ 9萬 h，國產(chǎn)托輥壽命僅為國外產(chǎn)品的 30%～ 40%。 ⑷輸送機減速器壽命 我國輸送機減速器壽命 2 萬 h，國外減速器壽命 7萬 h。 ⑸皮帶運輸機上下運行時可靠性差 （四） 控