試論帶式輸送機的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢

王慶標

摘要：該文分析了國內(nèi)外帶式輸送機的現(xiàn)狀與發(fā)展差距，特別是大型帶式輸送機的核心技術、設備性能及其可靠性、壽命等，論述了帶式輸送機技術的發(fā)展趨勢。

關鍵詞：帶式輸送機 現(xiàn)狀 發(fā)展趨勢

1 國外帶式輸送機技術的現(xiàn)狀

國外帶式輸送機技術的發(fā)展很快，其主要表現(xiàn)在2個方面:一方面是帶式輸送機的功能多元化、應用范圍擴大化，如高傾角帶式輸送機、管狀帶式輸送機、空間轉彎帶式輸送機等各種機型;另一方面是帶式輸送機本身的技術與裝備有了巨大的發(fā)展，尤其是長距離、大運量、高帶速等大型帶式輸送機已成為發(fā)展的主要方向，其核心技術是開發(fā)應用了帶式輸送機動態(tài)分析與監(jiān)控技術，提高了帶式輸送機的運行性能和可靠性。

2 國內(nèi)帶式輸送機技術的現(xiàn)狀

我國生產(chǎn)制造的帶式輸送機的品種、類型較多。在“八五”期間，通過國家一條龍“日產(chǎn)萬噸綜采設備”項目的實施，帶式輸送機的技術水平有了很大提高，煤礦井下用大功率、長距離帶式輸送機的關鍵技術研究和新產(chǎn)品開發(fā)都取得了很大的進步。如大傾角長距離帶式輸送機成套設備、高產(chǎn)高效工作面順槽可伸縮帶式輸送機等均填補了國內(nèi)空白，并對帶式輸送機的關鍵技術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，驅動系統(tǒng)采用調(diào)速型液力偶合器和行星齒輪減速器。

3 國內(nèi)外帶式輸送機技術的差距

3.1 大型帶式輸送機的關鍵核心技術上的差距

3.1.1 帶式輸送機動態(tài)分析與監(jiān)測技術 長距離、大功率帶式輸送機的技術關鍵是動態(tài)設計與監(jiān)測。它是制約大型帶式輸送機發(fā)展的核心技術。目前我國用剛性理論來分析研究帶式輸送機并制訂計算方法和設計規(guī)范，設計中對輸送帶使用了很高的安全系數(shù)(一般取n=10左右)，與實際情況相差較遠。實際上輸送帶是粘彈性體，長距離帶式輸送機其輸送帶對驅動裝置的起、制動力的動態(tài)響應是一個非常復雜的過程，而不能簡單地用剛體力學來解釋和計算。已開發(fā)了帶式輸送機動態(tài)設計方法和應用軟件，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數(shù)，大大延長使用壽命，確保了輸送機運行的可靠性，從而使大型帶式輸送機的設計達到了最高水平(輸送帶安全系數(shù)n=5~6)，并使輸送機的設備成本尤其是輸送帶成本大為降低。

3.1.2 可靠的可控軟起動技術與功率均衡技術 長距離大運量帶式輸送機由于功率大、距離長且多機驅動，必須采用軟起動方式來降低輸送機的動張力，特別是多電機驅動時。為了減少對電網(wǎng)的沖擊軟起動時應有分時慢速起動;還要控制輸送機起動加速度0.3~0.1m/s2，解決承載帶與驅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，各驅動點的功率會出現(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加以控制并提高平衡精度。國內(nèi)已大量應用調(diào)速型液力偶合器來實現(xiàn)輸送機的軟起動與功率平衡，解決了長距離帶式輸送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，長距離大功率帶式輸送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>500kW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)齒圈與濕式摩擦離合器組合而成(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。

3.2 技術性能上差距 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。

3.2.1 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4×250kW，國外產(chǎn)品可達4×970kW，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。

3.2.2 運輸能力 我國帶式輸送機最大運量為3000t/h，國外已達5500t/h。

3.2.3 最大輸送帶寬度 我國帶式輸送機為1400mm，國外最大為1830mm。

3.2.4 帶速 由于受托輥轉速的限制，我國帶式輸送機帶速為4m/s，國外為5m/s以上。

3.2.5 工作面順槽運輸長度 我國為3000m，國外為7300m。

3.2.6 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2種:①隨轉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2個推進油缸。LONGWALL公司生產(chǎn)的自移機尾用于在國內(nèi)帶寬1.2m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。

3.2.7 高效儲帶與張緊裝置 我國采用封閉式儲帶結構和絞車張緊為主，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。國外采用結構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。

3.2.8 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(>+25°)直至垂直提升等，應開發(fā)特殊型專用機種帶式輸送機。

3.3 可靠性、壽命上的差距 ①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2500N/mm，國外為3150N/mm。鋼絲繩芯阻燃輸送帶最高為4000N/mm，國外為7000N/mm。②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%。③托輥壽命 我國現(xiàn)有的托輥技術與國外比較，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用于帶式輸送機上，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%。④輸送機減速器壽命 我國輸送機減速器壽命2萬h，國外減速器壽命為7萬h。⑤帶式輸送機上下運行時可靠性差。

4 煤礦帶式輸送機技術的發(fā)展趨勢

4.1 設備大型化、提高運輸能力 為了適應高產(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)高效礦井運輸技術的發(fā)展方向。

4.2 提高元部件性能和可靠性 設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)研究新的技術和元部件，如高性能可控軟起動技術、動態(tài)分析與監(jiān)控技術、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。

4.3 擴大功能，一機多用化 拓展運人、運料或雙向運輸?shù)裙δ?，做到一機多用，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。