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摘要：隨着带式输送机的大型化发展，其设计难度不断增加，本文分析探讨了现有的解决方案，为大型带式输送机的设计提供了参考。
关键词：带式输送机；关键技术；动态设计；软启动
一、国内外应用情况
随着国民经济的快速发展，矿山、粮食、煤炭等部门对散装物料的输送提出了新的要求，要求带式输送机以长距离、大运量和大倾角输送物料。目前，国外最大带速已达到12m/s，国内的最大带速达5.8m/s，最大输送量8400t/h，最大带宽为2200-2400mm，增加带宽虽然可以提高输送量，但设备的总投资也相应的增大。因此，今后的发展趋势是通过提高带速来提高输送量，国外生产的轴承转速可达1000 r/min。而国内设计规范中规定不大于600 r/min。如何生产出与托辊配套的高质量轴承也是轴承行业需要深入探讨的课题。
二、关键技术及其研究
（一）动态分析研究
大型带式输送机启、制动过程的计算不能采用常规的刚体动力学计算方法，而必须考虑到输送带的特性参数（质量、弹性、阻尼等）是长度的函数，在空间离散化的条件下，可以使用有限元的方法进行处理。带式输送机启动时加速度引起电机功率增加，输送带强度增加28.4%，结构件载荷增加。突然停车时加速度过大，张力波的振荡带来了动态振动，对水平带式输送机引起局部应力过低，输送带下垂，造成输送带撕裂、托辊破坏及物料外泄；对倾斜带式输送机则引起制动滚筒两侧高、低应力比过大，而造成输送带打滑，导致输送带逆转并沿斜面下滑。上述问题需要采用动力分析的方法加以解决。
（二）软启动装置的研究及现状
十几年来，煤矿井下带式输送机一直采用调速型液力偶合器及其它电气方式进行软起动.由于其起动时间短，动张力大，加速度不可控，起动曲线不理想，不能满足验带要求。为了适应长距离、大运量带式输送机的特殊要求，近年来国内研发了多种形式的软启动驱动装置，具有良好的启动特性，并在不同工况条件下得到应用。
1.调速液力耦合器。调速液力耦合器是安装在电机和减速器之间的一种装置，用来延长启动时间、改善输送机性能。存在以下问题：（1）传动功率有较大损失，耦合器发热量大，能量浪费严重；（2）无法实现传动比为1的直接传动运行工况；（3）由于在启动时存在一个不稳定的过渡区，启动性能不理想。
2.变频调速。变频调速通过改变定子的供电频率以改变电动机的同步转速，变频调速功率较大、调速范围宽、精度高， 有较好的软启动性能， 能实现输送机的启动要求。当交流电源的频率由小到大变化时，电动机转速也随之由小到大变化。只要控制频率变化范围以及频率变化的时间，就可使输送机按照设定的速度曲线平稳地启动，实现输送机的软启动，是交流电机较理想的调速方法。这种技术近几十年来随着电子技术的进一步发展和可控硅生产技术的逐步成熟而开始应用。目前国内外正在加紧研制高性能、高压、大容量、可满足防爆要求的变频器。由于带式输送机使用的特殊性，大多采用高压、大容量鼠笼电机，同时要解决电气的一系列相关问题，从而使其线路复杂，在这种情况下，采用高压变频器投资大，价格高，可靠性差，而且需要采用特殊电机；同时变频调速会产生强大的信号干扰，影响其他电气控制设备的正常工作。这些都限制了变频调速在某些场合中的应用。
3. CST系统。CST 是美国Rockwell Automation/Dodge公司研究和开发的一种采用液体粘性传动技术的机械可控启动系统，能较好地实现软启动要求，使输送带、滚筒、托辊等的可靠性及寿命大大提高。该装置的优点是启动时调速精度高，可以变速运行。其缺点是：（1）行星减速器与液粘传动装置结合，相互影响；（2）制造难度大，安装调试复杂；（3）对油的粘度与清洁度要求特别高，否则影响齿轮寿命；（4）维护复杂，费用高；（5）摩擦片直径大，必须依赖进口。
三、其他问题
（一）带式输送机的平面转弯
带式输送机可通过两种方法实现平面变向：（1）采用特殊结构的输送带；（2）让普通带式输送机实现自然变向运行。由于我国对变向运行的理论研究不足，如支撑角、槽角、内曲线抬高角、转弯曲线半径及其阻力等之间的相互关系没有合理的理论依据，因此，对此项技术应加强实验研究环节，推广该项技术的应用，同时扩大带式输送机的使用范围。
（二）输送带
对于大型带式输送机长度在1km以内的，长距离、大运量带式输送机长度在1km以内的，一般可选织物芯带；1～2km以内的可选用织物芯带或者钢绳芯带；大于2km应选用钢绳芯带。目前，国内已可以生产st5400和st6300的输送带。各国对输送带安全系数的取值各不相同，一般认为其安全系数目前仍不宜小于7。输送带的接头是强度一般为本体的80%-90%，应采取新材料、新工艺，增大接头的强度。同时，为了防止输送带发生纵向撕裂，应采取一定的措施，如在输送带的一面或两面均匀铺设钢丝绳、纤维织物等增强输送带的抗冲击性能。
（三）存仓、料斗
大型带式输送机辅助装置的研究应该引起重视， 应减少由于存仓、料斗的形状尺寸等设计不尽合理，材质的选用不当 （ 特别是衬板）， 而产生的堵塞、起拱、加料不均和偏载等现象， 不但影响了整个系统的正常运转，而且造成人员、财力的消耗增大。我国应借鉴法国、英国和澳大利亚等国家的理论研究和实验研究成果及实践经验，提升我国的大型输送带的性能。
四、结语
大型输送带相对于其他的物料运输方式，能连续运输，且生产效率高，但由于诸多因素的制约，大型输送带的设计和使用还受到很大程度的限制。文章通过对比国内大型带式输送机的研究和使用现状，探讨分析了所述关键技术问题的现有解决方案，为大型带式输送机的设计提供了参考。
关键词：带式输送机；关键技术；动态设计；软启动
一、国内外应用情况
随着国民经济的快速发展，矿山、粮食、煤炭等部门对散装物料的输送提出了新的要求，要求带式输送机以长距离、大运量和大倾角输送物料。目前，国外最大带速已达到12m/s，国内的最大带速达5.8m/s，最大输送量8400t/h，最大带宽为2200-2400mm，增加带宽虽然可以提高输送量，但设备的总投资也相应的增大。因此，今后的发展趋势是通过提高带速来提高输送量，国外生产的轴承转速可达1000 r/min。而国内设计规范中规定不大于600 r/min。如何生产出与托辊配套的高质量轴承也是轴承行业需要深入探讨的课题。
二、关键技术及其研究
（一）动态分析研究
大型带式输送机启、制动过程的计算不能采用常规的刚体动力学计算方法，而必须考虑到输送带的特性参数（质量、弹性、阻尼等）是长度的函数，在空间离散化的条件下，可以使用有限元的方法进行处理。带式输送机启动时加速度引起电机功率增加，输送带强度增加28.4%，结构件载荷增加。突然停车时加速度过大，张力波的振荡带来了动态振动，对水平带式输送机引起局部应力过低，输送带下垂，造成输送带撕裂、托辊破坏及物料外泄；对倾斜带式输送机则引起制动滚筒两侧高、低应力比过大，而造成输送带打滑，导致输送带逆转并沿斜面下滑。上述问题需要采用动力分析的方法加以解决。
（二）软启动装置的研究及现状
十几年来，煤矿井下带式输送机一直采用调速型液力偶合器及其它电气方式进行软起动.由于其起动时间短，动张力大，加速度不可控，起动曲线不理想，不能满足验带要求。为了适应长距离、大运量带式输送机的特殊要求，近年来国内研发了多种形式的软启动驱动装置，具有良好的启动特性，并在不同工况条件下得到应用。
1.调速液力耦合器。调速液力耦合器是安装在电机和减速器之间的一种装置，用来延长启动时间、改善输送机性能。存在以下问题：（1）传动功率有较大损失，耦合器发热量大，能量浪费严重；（2）无法实现传动比为1的直接传动运行工况；（3）由于在启动时存在一个不稳定的过渡区，启动性能不理想。
2.变频调速。变频调速通过改变定子的供电频率以改变电动机的同步转速，变频调速功率较大、调速范围宽、精度高， 有较好的软启动性能， 能实现输送机的启动要求。当交流电源的频率由小到大变化时，电动机转速也随之由小到大变化。只要控制频率变化范围以及频率变化的时间，就可使输送机按照设定的速度曲线平稳地启动，实现输送机的软启动，是交流电机较理想的调速方法。这种技术近几十年来随着电子技术的进一步发展和可控硅生产技术的逐步成熟而开始应用。目前国内外正在加紧研制高性能、高压、大容量、可满足防爆要求的变频器。由于带式输送机使用的特殊性，大多采用高压、大容量鼠笼电机，同时要解决电气的一系列相关问题，从而使其线路复杂，在这种情况下，采用高压变频器投资大，价格高，可靠性差，而且需要采用特殊电机；同时变频调速会产生强大的信号干扰，影响其他电气控制设备的正常工作。这些都限制了变频调速在某些场合中的应用。
3. CST系统。CST 是美国Rockwell Automation/Dodge公司研究和开发的一种采用液体粘性传动技术的机械可控启动系统，能较好地实现软启动要求，使输送带、滚筒、托辊等的可靠性及寿命大大提高。该装置的优点是启动时调速精度高，可以变速运行。其缺点是：（1）行星减速器与液粘传动装置结合，相互影响；（2）制造难度大，安装调试复杂；（3）对油的粘度与清洁度要求特别高，否则影响齿轮寿命；（4）维护复杂，费用高；（5）摩擦片直径大，必须依赖进口。
三、其他问题
（一）带式输送机的平面转弯
带式输送机可通过两种方法实现平面变向：（1）采用特殊结构的输送带；（2）让普通带式输送机实现自然变向运行。由于我国对变向运行的理论研究不足，如支撑角、槽角、内曲线抬高角、转弯曲线半径及其阻力等之间的相互关系没有合理的理论依据，因此，对此项技术应加强实验研究环节，推广该项技术的应用，同时扩大带式输送机的使用范围。
（二）输送带
对于大型带式输送机长度在1km以内的，长距离、大运量带式输送机长度在1km以内的，一般可选织物芯带；1～2km以内的可选用织物芯带或者钢绳芯带；大于2km应选用钢绳芯带。目前，国内已可以生产st5400和st6300的输送带。各国对输送带安全系数的取值各不相同，一般认为其安全系数目前仍不宜小于7。输送带的接头是强度一般为本体的80%-90%，应采取新材料、新工艺，增大接头的强度。同时，为了防止输送带发生纵向撕裂，应采取一定的措施，如在输送带的一面或两面均匀铺设钢丝绳、纤维织物等增强输送带的抗冲击性能。
（三）存仓、料斗
大型带式输送机辅助装置的研究应该引起重视， 应减少由于存仓、料斗的形状尺寸等设计不尽合理，材质的选用不当 （ 特别是衬板）， 而产生的堵塞、起拱、加料不均和偏载等现象， 不但影响了整个系统的正常运转，而且造成人员、财力的消耗增大。我国应借鉴法国、英国和澳大利亚等国家的理论研究和实验研究成果及实践经验，提升我国的大型输送带的性能。
四、结语
大型输送带相对于其他的物料运输方式，能连续运输，且生产效率高，但由于诸多因素的制约，大型输送带的设计和使用还受到很大程度的限制。文章通过对比国内大型带式输送机的研究和使用现状，探讨分析了所述关键技术问题的现有解决方案，为大型带式输送机的设计提供了参考。