【正文】 MAN ，超過30%的削減。這在減少設(shè)備建造成本上做出了重大貢獻(xiàn)。，甚至比期望值低30%。 Kung先生強(qiáng)調(diào)這將在僅僅用電費(fèi)用一項(xiàng)上每年減少費(fèi)用10萬美元。 線路優(yōu)化 圖5 – 中國(guó)天津 圖7 Wyodak 煤礦水平適應(yīng)性當(dāng)然最高效率的材料運(yùn)輸方式是從一點(diǎn)到下一點(diǎn)的直線輸送。 但是，由于自然和認(rèn)為障礙的存在，我們?cè)陂L(zhǎng)距離輸送過程中直接直線輸送的可能性越來越小。第一臺(tái)水平彎曲輸送機(jī)已在很多年前安裝使用，但它今天似乎關(guān)于安裝的每臺(tái)陸上傳動(dòng)機(jī)在方向至少有一個(gè)水平變化。并且今天的技術(shù)允許設(shè)計(jì)師相對(duì)地容易地調(diào)整這些曲線。 圖5和圖6顯示的是把煤從蘊(yùn)藏地運(yùn)輸?shù)街袊?guó)天津港口管理處的陸上輸送裝置。. O’Donovan amp。 Associates設(shè)計(jì)，由 Continental Conveyor Ltd of Australia 公司承建，長(zhǎng)達(dá)9千米的輸送距離4臺(tái)1500千萬電機(jī)驅(qū)動(dòng)運(yùn)輸能力達(dá)6000 mtph 。 圖6 – 天津輸送線平面圖Wyodak礦位于美國(guó)懷俄明州粉河流域，是記錄中最古老的連續(xù)經(jīng)營(yíng)的煤礦，自1923年運(yùn)營(yíng)至今。它一般運(yùn)用坡面(圖7)從新的礦坑到裝置756m (2,482 ft)與700m (2,300 ft)水平的半徑。 這表明由于水平輪的應(yīng)用輸送機(jī)不需要設(shè)計(jì)太長(zhǎng)3。 隧道式如通過沒有水平曲線線路，另一項(xiàng)產(chǎn)業(yè)，隧道挖掘，就不能使用帶式輸送機(jī)了。 隧道就想象廢水和運(yùn)輸那樣的基礎(chǔ)設(shè)施在全世界有。 移動(dòng)隧道糞肥的最有效率的方法通過把推進(jìn)的輸送裝置和隧道機(jī)器的后部連結(jié)起來。但是這些隧道極少是直的。 這里有一個(gè)例子，(火車)引伸項(xiàng)目一部分。 圖 8 巴塞羅那隧道平面圖圖 9 隧道內(nèi)部另一個(gè)例子， 肯珀建設(shè)邊境時(shí)。鮑姆加特納隧道(圖10) 公里輸送裝置。圖10 鮑姆加特納隧道平面圖管狀輸送裝置如果常規(guī)輸送機(jī)不能滿足必須的輸送要求，帶式輸送機(jī)的一種管狀輸送機(jī)會(huì)是不錯(cuò)的選擇。 圖 11 管狀輸送裝置 Figure 12它最簡(jiǎn)單的描述，管狀輸送機(jī)就是由管狀橡膠管和空轉(zhuǎn)輥組成。這種設(shè)計(jì)具有其他傳送方式的優(yōu)點(diǎn)，更有自己的特點(diǎn)。托輥可以在各個(gè)方向傳力允許更復(fù)雜的曲線輸送。這些曲線可以是水平或垂直或混合形式。這樣的輸送機(jī)輸送帶與托輥之間的重力和摩擦力保證原料在輸送管道內(nèi)。 管狀輸送機(jī)的另一個(gè)好處可以輸送粉狀原料并且可以減少溢出浪費(fèi)，因?yàn)椴牧鲜窃诠艿纼?nèi)部。一個(gè)典型的例子是環(huán)境效益和適應(yīng)性特好的美國(guó)猶他州地平線礦（圖12）。 Robins 安裝通過一個(gè)國(guó)家森林并且橫斷了22個(gè)水平段和45個(gè)垂直段。Metso 繩索輸送機(jī)另一種由常規(guī)衍變來的是Mesto 繩索輸送機(jī)（MRC），通常以纜繩傳送帶著名。這個(gè)產(chǎn)品以長(zhǎng)途輸送著名。在鋼繩輸送機(jī)上，驅(qū)動(dòng)裝置和運(yùn)載媒介是分離的。 圖13 MRC平直的部分圖 14MRC與常規(guī)輸送機(jī)水平曲這種驅(qū)動(dòng)與輸送裝置的分離允許輸送有小半徑的水平彎曲，這種設(shè)計(jì)優(yōu)于根距張緊力和地勢(shì)的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)。 圖 15 位于加拿大 Line Creek的MRC 圖16圖15顯示的是位于加拿大Line 立式輸送裝置有時(shí)材料需要被提升或下降而常規(guī)輸送機(jī)被限制在16—18度附近的傾斜角度內(nèi)。但是帶式輸送機(jī)的非傳統(tǒng)衍變不管是在增加角度還是平直方面都是相當(dāng)成功的。 大角度輸送機(jī) 第一臺(tái)大角度輸送機(jī)由Continental Conveyor amp。 Equipment ，非常利用常規(guī)輸送機(jī)零部件（圖16）構(gòu)成。當(dāng)原料在兩條帶子之間輸送時(shí)，被稱為三明治輸送裝置。 Continental 公司的第100套大傾角輸送裝置采用獨(dú)特的可平移式設(shè)計(jì)，作為Mexican de Canenea的堆過濾墊（圖17）。 Figure 17 圖18垂直式輸送裝置第二種立式輸送裝置展現(xiàn)的是一種非常規(guī)的帶式裝置，它可以實(shí)現(xiàn)垂直輸送（圖18）。 這種Mesto 垂直輸送機(jī)，2001年由Frontier Kemper 安裝在白縣煤礦Pattiki 2礦（圖19），將煤由273米深的礦井輸出并達(dá)到1,818 mtph的輸送能力。 圖19 Pattiki 2礦動(dòng)力分散 在最近過去的一段時(shí)間里，一種最有趣的發(fā)展是電力沿輸送道路的分配?？吹捷斔蜋C(jī)驅(qū)動(dòng)裝置安裝在收尾末端，讓尾端驅(qū)動(dòng)完成輸送帶的拉緊輸送工作。但是現(xiàn)在的發(fā)展觀念是把驅(qū)動(dòng)安裝在任何需要的位置。 在帶式輸送機(jī)上多個(gè)位置安裝動(dòng)力源的想法已經(jīng)存在很長(zhǎng)一段時(shí)間了。第一次應(yīng)用是1974年安裝在美國(guó)Kaiser煤礦。緊接著是在地下煤礦中得到應(yīng)用，而且長(zhǎng)臂開采法也越來越體現(xiàn)它的優(yōu)越性。采礦設(shè)備的效率和能力也得到巨大改善。礦工們也開始尋找大的礦區(qū)從而減少移動(dòng)大型采礦設(shè)備的次數(shù)及時(shí)間。礦井寬度和礦井分格長(zhǎng)度都得到增加。 當(dāng)?shù)V井分格長(zhǎng)度增加后，輸送問題開始出現(xiàn)。接近45千米的輸送長(zhǎng)度所需要的電力和輸送帶的強(qiáng)度比以前地下煤礦需要的大很多。問題是大號(hào)的高電力驅(qū)動(dòng)裝置安裝及移動(dòng)困難。雖然膠帶技術(shù)能夠滿足膠帶所需強(qiáng)度要求，它意味著需要比鋼鐵更重要的強(qiáng)度及加硫處理。由于長(zhǎng)臂開采法的盤區(qū)傳動(dòng)機(jī)經(jīng)常推進(jìn)和后退，礦工需要經(jīng)常增加或取消滾筒的正傳與逆轉(zhuǎn)。而且硫化結(jié)合需要長(zhǎng)期維護(hù)以保證強(qiáng)度，因而失去的產(chǎn)品生產(chǎn)時(shí)間在一個(gè)完全盤區(qū)中是很嚴(yán)重的。現(xiàn)在需要超過風(fēng)險(xiǎn)，并且中間驅(qū)動(dòng)的應(yīng)用限制了輸送帶的伸長(zhǎng)及張緊這樣就允許纖維膠帶在長(zhǎng)距離輸送機(jī)中應(yīng)用。 現(xiàn)今，中間驅(qū)動(dòng)技術(shù)被很好的接受并越來越廣泛的應(yīng)用于地下煤礦中。世界范圍內(nèi)的許多礦把這項(xiàng)技術(shù)整合到現(xiàn)在和未來礦業(yè)計(jì)劃當(dāng)中來增加他們的整體采礦效率和效益6。表20所示的張緊圖顯示了中間驅(qū)動(dòng)的重大好處。這種平面前驅(qū)的輸送機(jī)有簡(jiǎn)單的皮帶張力分布如黑色線條所示。雖然平均皮帶張力在每個(gè)周期期間只約為最大值的40%，但必須圍繞最大估量值附近。黑色線條的急劇回落表示頂頭滑輪要求的總扭矩和力量來啟動(dòng)輸送機(jī)。 將受力分解到兩個(gè)地點(diǎn)（紅線），當(dāng)總功率基本相同的情況下，皮帶張力差不多減少40%。因此更小的輸送帶和更小的電源組可以得到運(yùn)用。為了進(jìn)一步擴(kuò)展這種方式，增加第二中間驅(qū)動(dòng)（綠線），皮帶峰頂張力進(jìn)一步下降。 隧道產(chǎn)業(yè)也迅速采用這種技術(shù)并且把這項(xiàng)技術(shù)提高到更好的水平，更復(fù)雜更先進(jìn)。但挖隧道最需要的是水平曲線的進(jìn)步。 通過中間驅(qū)動(dòng)（圖21）的一種應(yīng)用例如Baumgartner 隧道如前圖10所描述，皮帶張緊力可以通過在重要的地點(diǎn)安裝戰(zhàn)略驅(qū)動(dòng)來控制，從而實(shí)現(xiàn)輸送帶的小曲線換向。 圖20圖21在圖22中，綠色投影區(qū)域代表彎曲結(jié)構(gòu)的地點(diǎn)。藍(lán)色線條代表輸送帶運(yùn)載面，粉紅色線條代表輸送帶返回面?？梢园l(fā)現(xiàn)在彎曲半徑最小750米時(shí)輸送帶運(yùn)載面和返回面所受張緊力均達(dá)到最小。 圖22盡管到目前為止，這項(xiàng)技術(shù)陸上輸送機(jī)中沒有廣泛的應(yīng)用，一些傾向于水平曲線的技術(shù)卻得到發(fā)展。，它需要4個(gè)中間驅(qū)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)4段2000米半徑的曲線轉(zhuǎn)向。 Figure 23 平面圖圖24顯示在彎曲段有與沒有驅(qū)動(dòng)時(shí)輸送帶的張緊力比較。分散驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)在MRC纜繩輸送帶中也得到應(yīng)用。然而張緊運(yùn)載的繩索有別于負(fù)載傳送帶，安裝中間驅(qū)動(dòng)更加容易，輸送的原料不用離開運(yùn)載輸送帶的表面。張緊運(yùn)載的繩索與輸送帶分開足夠的距離，便利在安裝中間驅(qū)動(dòng)后繼續(xù)工作。(圖25). 圖24 張緊曲線圖25分析與仿真許多人在爭(zhēng)論我們建造以上描述的復(fù)雜輸送機(jī)的能力時(shí)，歸因于許多分析和仿真工具的發(fā)展。組件制造商可以通過測(cè)試他的產(chǎn)品以保證符合規(guī)格；然而系統(tǒng)工程師很少能測(cè)試完成的系統(tǒng)，知道它在站點(diǎn)完成。所以計(jì)算方法和工具在模仿各種各樣不同學(xué)科和組分上的作用是絕對(duì)重要的。 動(dòng)態(tài)開始和停止當(dāng)進(jìn)行開始和停止試驗(yàn)時(shí)，假設(shè)所有的質(zhì)量單元同時(shí)加速；也就是把輸送帶看做一個(gè)剛體（非彈性體）。實(shí)際上，推進(jìn)扭矩通過滑輪產(chǎn)生的壓力波傳遞給輸送帶，并通過壓力波的傳播帶動(dòng)輸送帶運(yùn)行。壓力在輸送帶上傳播時(shí)發(fā)生由阻礙輸送帶運(yùn)行的阻抗產(chǎn)生的縱波引起的變化。7從1959開始許多出版物都指出彈性輸送帶的大輸送量、長(zhǎng)距離輸送機(jī)在停止和啟動(dòng)時(shí)會(huì)導(dǎo)致傳動(dòng)裝置、驅(qū)動(dòng)裝置、張緊裝置的選擇等錯(cuò)誤。對(duì)彈性瞬變響應(yīng)的疏忽可能導(dǎo)致不精確的后果： l 輸送帶最大壓力l 滑輪上的最大壓力l 輸送帶的最小壓力及原料泄漏l 提升壓力要求l 提升行程和速度要求l 驅(qū)動(dòng)輪 l 啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩l 制動(dòng)轉(zhuǎn)矩 l 各驅(qū)動(dòng)間的負(fù)載分擔(dān) l 原料在斜面上的穩(wěn)定性為了長(zhǎng)期應(yīng)用，通過數(shù)學(xué)模型對(duì)彈性輸送帶在開始和停止時(shí)的狀態(tài)進(jìn)行模擬是非常重要的。 一部完整輸送機(jī)系統(tǒng)的模型可通過劃分輸送機(jī)為一系列的有限元素來實(shí)現(xiàn)。每個(gè)元素由一個(gè)質(zhì)量和一個(gè)流變彈簧組成，如圖26所示。 圖 26許多分析輸送帶無力性能的方法都在研究，如把它看做一個(gè)流變彈簧，而且大量的技術(shù)也被用來這方面的研究。一個(gè)合適的模型需要包含以下幾個(gè)方面： 1. 傳送帶縱向拉伸量的彈性模數(shù)2. 對(duì)從屬運(yùn)動(dòng)的阻抗3. 凹陷處的粘彈性損失4. 由于輸送帶的下垂引起的輸送帶模數(shù)變動(dòng)因?yàn)榧償?shù)學(xué)解決這些動(dòng)態(tài)問題是非常復(fù)雜的，它的目標(biāo)不是詳述基礎(chǔ)的動(dòng)態(tài)理論分析。相反，它的目的是讓長(zhǎng)距離輸送、水平彎曲、分散驅(qū)動(dòng)在輸送機(jī)上更普遍，對(duì)傳送帶停止和開始進(jìn)行彈性動(dòng)態(tài)分析的重要性是開發(fā)適當(dāng)?shù)目刂扑惴ā?以圖23 ，兩個(gè)虛擬開始被模擬來比較它們的控制算法。一種是兩個(gè)1000千瓦的驅(qū)動(dòng)安裝在頭部尾端，二個(gè)1000千瓦驅(qū)動(dòng)安裝在輸送面的中點(diǎn)，另一個(gè)1000千瓦驅(qū)動(dòng)安裝在尾部，要極端小心保證所有驅(qū)動(dòng)的協(xié)調(diào)與維護(hù)。 圖27顯示一個(gè)不協(xié)調(diào)并嚴(yán)重?cái)[動(dòng)輸送機(jī)120秒啟動(dòng)的扭矩圖及其相應(yīng)的速度輸送帶擺動(dòng)圖。T1/T2滑動(dòng)比率表明推進(jìn)滑動(dòng)可能發(fā)生。圖28顯示對(duì)應(yīng)的一個(gè)180秒啟動(dòng)圖，并能夠安全和順利的加速輸送機(jī)。 圖27120 秒惡劣啟動(dòng) 圖 28 180 良好啟動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)站的質(zhì)流運(yùn)用中間驅(qū)動(dòng)和鏈板輸送能長(zhǎng)期使用的一個(gè)原因就是消除轉(zhuǎn)運(yùn)站。許多最困難的問題在帶式輸送機(jī)裝貨和卸載附近集中。傳送溜槽通常選在輸送機(jī)高效維護(hù)區(qū)域，同時(shí)重大生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)在這里集中。 l 堵塞l 輸送帶和滑道損傷和磨蝕物質(zhì)退化 l 粉塵l 裝貨/溢出偏心過去，沒有分析工具，反復(fù)試驗(yàn)和經(jīng)驗(yàn)是設(shè)計(jì)工程師唯一可用的設(shè)計(jì)方法；現(xiàn)在，數(shù)值仿真方法的存在允許設(shè)計(jì)師在制造之前測(cè)試他們的設(shè)計(jì)。 數(shù)字仿真是根據(jù)一個(gè)實(shí)際的物理系統(tǒng)設(shè)計(jì)的模型，并在計(jì)算機(jī)上模擬和分析結(jié)果。仿真體現(xiàn)在實(shí)踐中學(xué)習(xí)的精神。為了了解現(xiàn)實(shí)及其復(fù)雜性，我們?cè)谟?jì)算機(jī)上建立虛擬物體并動(dòng)態(tài)的觀察它們間的相互作用。 分離元素法是解決工程學(xué)和應(yīng)用科學(xué)如粒狀材料流等不連續(xù)的機(jī)械行為問題的一種數(shù)字模擬技術(shù)。值得注意的是，由非連續(xù)行為引起的行為不能依靠傳統(tǒng)基基于計(jì)算機(jī)的連續(xù)流塑造方法例如有限元素分析、有限差規(guī)程和甚而計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)(CFD)的來進(jìn)行模擬。 DEM系統(tǒng)模仿每個(gè)部件或微粒的動(dòng)態(tài)行為和機(jī)械互作用，并提供分析期間每個(gè)部件和微粒的位置、速度、和力量的詳細(xì)描述。8 在分析過程中，微粒被塑造成有形狀的物體，這些物體之間及于界限表面、運(yùn)載表面互相作用，這些物體接觸和碰撞形成他們之間法向、切向力. 正常接觸分力在碰撞過程中引起一個(gè)線性有彈性恢復(fù)的組分和一個(gè)粘阻力來模擬能量損失。線性有彈性組分系數(shù)根據(jù)自身屬性確定，正常粘滯系數(shù)可以根據(jù)一個(gè)等效恢復(fù)系數(shù)的彈簧來塑造（圖29）。 圖29圖30顯示顆粒下落通過傳送帶溜槽。圖示中顆粒的顏色代表他們的速度。紅色代表零速度，而綠色代表最高速度。也許這些工具的最大好處就是一位老練的工程師能通過形象化表示設(shè)計(jì)施工前有個(gè)行像的表現(xiàn)。有了這個(gè)形象的感覺在施工過程中可以盡量減少不必要的工作。 其他定量數(shù)據(jù)也可能被隱藏包括在輸送帶或滑道墻壁的沖擊和剪切力。 圖30前景本文提到了一臺(tái)最長(zhǎng)的唯一飛行常規(guī)輸送機(jī)， PC2。其他長(zhǎng)3040公里的輸送機(jī)在世界其他地區(qū)討論研究。 當(dāng)定量凹進(jìn)的方式為人所知，輸送帶制造商開發(fā)了低輾壓抗壓儲(chǔ)力1015%的橡膠輸送帶。與改進(jìn)的設(shè)施方法和對(duì)準(zhǔn)線一起作用，節(jié)能是可以實(shí)現(xiàn)的。地下煤礦和隧道承包商將繼續(xù)使用已經(jīng)證明對(duì)他們有好處的分散驅(qū)動(dòng)方式；至少有兩種在表面輸送機(jī)中安裝中間驅(qū)動(dòng)的輸送機(jī)在2005年運(yùn)行。 在德國(guó)，RWE Rheinbraun 使煤礦用輸送機(jī)輸送量達(dá)到30,000 tph ，并且其他表面煤礦也在有計(jì)劃的接近這個(gè)輸送量。隨著輸送兩的增加，輸送帶的速度也在增加，這樣就要求更好的設(shè)備、工藝公差、阻力和動(dòng)力分析。我們希望輸送機(jī)能夠更遠(yuǎn)、更寬、更高、更快，采用所有分析工具來分析系統(tǒng)性能。因?yàn)槊颗_(tái)輸送機(jī)都是獨(dú)特的，我們唯一的預(yù)見方式就是外面的數(shù)據(jù)分析和模仿工具。因此由于外面的目標(biāo)越來越大，我們有必要改進(jìn)設(shè)計(jì)工具。