在現(xiàn)代散裝物料的連續(xù)輸送中，帶式輸送機(jī)是主要的運(yùn)輸設(shè)備，使用范圍相當(dāng)廣泛，具有運(yùn)輸成本低、運(yùn)量大、無(wú)地形限制及維護(hù)簡(jiǎn)便等優(yōu)勢(shì)，在采礦、冶金、港口、碼頭等工況企業(yè)越來(lái)越顯現(xiàn)其重要的作用，并且隨著現(xiàn)代工業(yè)規(guī)模的擴(kuò)大和技術(shù)的發(fā)展，帶式輸送機(jī)也隨之向長(zhǎng)距離、大運(yùn)量、大型化方向發(fā)展，尤其在煤炭等采礦業(yè)的散裝物料輸送中有著極其廣泛的應(yīng)用前景。
2、大型帶式輸送機(jī)的發(fā)展概況
長(zhǎng)距離、大運(yùn)量、總裝機(jī)功率在1000 kW以上，帶速在4 m/s以上的帶式輸送機(jī)，稱之為大型帶式輸送機(jī)。我國(guó)從80年代起開始研制大型帶式輸送機(jī)，至今已有許多臺(tái)機(jī)長(zhǎng)超過3 000 m、運(yùn)量在2 000t/h以上的大型帶式輸送機(jī)投入運(yùn)行。如金山石化總廠使用的2條單機(jī)長(zhǎng)度為1658 m的帶式輸送機(jī)、馬鋼使用的長(zhǎng)2 500 m高爐上料帶式輸送機(jī)等。沈陽(yáng)礦山機(jī)械廠研制的大型帶式輸送機(jī)，其單機(jī)長(zhǎng)度達(dá)4 602 m．最高帶速5.85 m/s，最大運(yùn)量7 800 Uh。1991年，焦作起重運(yùn)輸機(jī)械廠與美國(guó)RE&C公司合作生產(chǎn)了大型帶式輸送機(jī)，單機(jī)長(zhǎng)l 250 m，采用了國(guó)際上最先進(jìn)的CST驅(qū)動(dòng)技術(shù)。1996年，元寶山露天礦使用的帶式輸送機(jī)總長(zhǎng)17 km，總驅(qū)動(dòng)功率36 130 kW，是我國(guó)露天礦連續(xù)開采最大的帶式輸送機(jī)。近年來(lái)國(guó)內(nèi)對(duì)大型帶式輸送機(jī)的動(dòng)態(tài)問題及可控軟起動(dòng)裝置進(jìn)行了大量的研究探索，并取得了進(jìn)展，已采用帶式輸送機(jī)的有限元?jiǎng)恿W(xué)模型對(duì)大型帶式輸送機(jī)的起運(yùn)過程進(jìn)行仿真研究，研制了一些適合大型輸送機(jī)重載起動(dòng)和傳動(dòng)的可控軟起動(dòng)傳動(dòng)裝置。
國(guó)外大型輸送機(jī)開發(fā)始于70年代，并應(yīng)用了帶式輸送機(jī)的動(dòng)力學(xué)原理，采用動(dòng)態(tài)分析的手段，對(duì)靜態(tài)設(shè)計(jì)的結(jié)果進(jìn)行改進(jìn)，目前已開發(fā)了帶式輸送機(jī)的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)軟件，如美國(guó)、澳大利亞等，對(duì)輸送機(jī)的動(dòng)張力進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析與動(dòng)態(tài)跟蹤，并研制出相應(yīng)的可調(diào)速功率的平衡系統(tǒng)與監(jiān)控系統(tǒng)，減輕動(dòng)載對(duì)元件的沖擊，延長(zhǎng)其使用壽命，使輸送帶的安全系數(shù)大大降低（n≤4.5），因而投資成本也低。輸送機(jī)的功率、輸送能力、輸送距離、帶速等均超過國(guó)內(nèi)的大型帶式輸送機(jī)，如美國(guó)凱威特礦用18臺(tái)輸送機(jī)組成了145 km的輸送線，日本葉山石灰石礦長(zhǎng)距離帶式輸送機(jī)單機(jī)長(zhǎng)度達(dá)14.089km，澳大利亞博了頓礦使用的帶式輸送機(jī)單機(jī)長(zhǎng)度達(dá)到30.4 km，是世界上單機(jī)最長(zhǎng)的輸送機(jī)。近幾年帶式輸送機(jī)的發(fā)展更趨大型化，露天礦帶速已用到6.3 -8 m/s，英國(guó)塞爾的帶式輸送機(jī)已采用10 m/s的帶速。
3、大型帶式輸送機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置
大型帶式輸送機(jī)的開發(fā)存在2個(gè)關(guān)鍵問題，一是帶式輸送機(jī)的起動(dòng)控制問題，二是帶式輸送機(jī)的輸出功率控制問題。實(shí)際使用中，輸送帶是粘性彈性體，長(zhǎng)距離帶式輸送機(jī)的輸送帶對(duì)驅(qū)動(dòng)裝置起動(dòng)制動(dòng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)是一個(gè)非常復(fù)雜的過程，由于其重負(fù)及慣性的影響，起動(dòng)不平穩(wěn)，起動(dòng)電流對(duì)電網(wǎng)的沖擊較大，且在制動(dòng)力、慣性力的瞬間作用下產(chǎn)生的應(yīng)力變化相當(dāng)大，瞬時(shí)變化引起各承載件的動(dòng)載荷變化，會(huì)加速托輥的損壞，縮短輸送帶的使用壽命。因此，近年來(lái)對(duì)大型帶式輸送機(jī)的研制，除了提高輸送帶的強(qiáng)度外，主要是研制大型帶式輸送機(jī)的控制傳動(dòng)裝置。由于國(guó)內(nèi)在設(shè)計(jì)大型帶式輸送機(jī)時(shí)仍按剛體力學(xué)來(lái)分析和計(jì)算，對(duì)輸送帶的安全系數(shù)選用很高，一般取n=10左右，投資成本大，且與實(shí)際情況相差較遠(yuǎn)，尚不能滿足使用要求。目前，現(xiàn)行的大型帶式輸送機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置主要有：直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置、變頻調(diào)速裝置、可控硅電動(dòng)機(jī)調(diào)速裝置、鼠籠式感應(yīng)電動(dòng)機(jī)配限矩型液力偶合器或調(diào)速型液力偶合器、液體粘性傳動(dòng)調(diào)速裝置、CST可控驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)等幾種。
(1)直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置 直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置調(diào)速范圍廣，調(diào)節(jié)平滑，過載、起動(dòng)、制動(dòng)力矩大，易于控制，可靠性高，調(diào)速時(shí)能耗較少，但造價(jià)很高，且有電刷和整流子，維護(hù)量大，采用較少。
(2)變頻調(diào)速裝置 變頻調(diào)速是通過改變定子的供電頻率以改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速來(lái)實(shí)現(xiàn)的，調(diào)速范圍廣，精度高，但要相應(yīng)解決電氣上帶來(lái)的一系列問題，電路系統(tǒng)比較復(fù)雜，且維修困難，造價(jià)較高，因此采用并不普遍。
(3)可控硅電動(dòng)機(jī)調(diào)速裝置 可控硅電動(dòng)機(jī)調(diào)速裝置驅(qū)動(dòng)方式是將可控硅組件裝在電動(dòng)機(jī)上，利用相位載波方式實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)運(yùn)行、功率調(diào)節(jié)和可控起動(dòng)，功率調(diào)節(jié)范圍一般在150一200 kW。
(4)鼠籠式感應(yīng)電動(dòng)機(jī)配限矩型液力偶合器或調(diào)速型液力偶合器 液力偶合器具有過載保護(hù)作用，能改善電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)工況，清除工作機(jī)構(gòu)的沖擊和振動(dòng)現(xiàn)象，減輕系統(tǒng)的動(dòng)載荷，并使多電機(jī)傳動(dòng)的負(fù)荷分配趨于均衡，實(shí)現(xiàn)帶式輸送機(jī)的軟起動(dòng)與功率平衡，解決了同步性問題。并且價(jià)格低廉，性價(jià)比較高，國(guó)內(nèi)大型帶式輸送機(jī)比較多地應(yīng)用這種控制驅(qū)動(dòng)方式。但限矩型液力偶合器僅有緩沖作用，只能起到“軟”起動(dòng)作用，不能實(shí)現(xiàn)可控傳動(dòng)。雖然調(diào)速型液力偶合器能夠?qū)崿F(xiàn)可控傳動(dòng)，但其傳動(dòng)效率低，在穩(wěn)定工作條件下也有3%的滑差損失，而且當(dāng)單機(jī)功率大于500 kW時(shí)，調(diào)速型液力偶合器則不能滿足工況要求。
(5)液體粘性傳動(dòng)調(diào)速裝置 液體粘性傳動(dòng)技術(shù)是國(guó)外70年代發(fā)展起來(lái)的一種新型傳動(dòng)技術(shù)，是粘滯離合器通過改變離合片的間距達(dá)到改變粘性液體間的剪切力來(lái)改變傳遞力矩。液體粘性調(diào)速器配以鼠籠式感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，組成液粘軟起動(dòng)裝置作為驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)帶式輸送機(jī)的滿速、滿載、平穩(wěn)起動(dòng)、使多臺(tái)電機(jī)的負(fù)載平衡，降低對(duì)電氣及其他元部件的技術(shù)要求，提高大型帶式輸送機(jī)的可靠性和使用壽命，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益。液體粘性傳動(dòng)調(diào)速裝置在結(jié)構(gòu)上與CST傳動(dòng)系統(tǒng)有些相似，但由于其裝在高速軸上，離合片之間的液流是紊流，呈現(xiàn)非線性，故而不能精確控制輸送機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。
(6)CST可控驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)CST可控軟起動(dòng)傳動(dòng)裝置是一種典型的機(jī)電一體化高技術(shù)產(chǎn)品，首先是由美國(guó)Rockwell Automation/Dodge公司專門為帶式輸送機(jī)研制的一種驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。CST裝置由行星齒輪減速器、線性濕式摩擦離合器、液壓系統(tǒng)和控制系統(tǒng)組成，通過比例閥及控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)軟起動(dòng)與功率平衡，是集減速、離合、調(diào)速于一體的傳動(dòng)裝置。因?yàn)镃ST的力矩控制器裝在低速軸上，離合片之間的液流是層流，呈線性特性，因而控制精確。、但是，由于CST系統(tǒng)復(fù)雜，價(jià)格昂貴，使用維護(hù)要求高等原因，國(guó)內(nèi)使用尚不普遍。
4、結(jié)語(yǔ)
國(guó)外大型帶式輸送機(jī)的設(shè)計(jì)技術(shù)已達(dá)到很高的水平，已有專用的帶式輸送機(jī)動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)軟件，輸送機(jī)制造成本較低。國(guó)內(nèi)對(duì)大型輸送機(jī)的動(dòng)態(tài)分析和設(shè)計(jì)尚處于研究探索階段，大型帶式輸送機(jī)的設(shè)計(jì)仍按剛性理論來(lái)分析研究，不但制造成本高，而且不能滿足實(shí)際使用的需要。因此制造大型帶式輸送機(jī)需要進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析和動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)，才能設(shè)計(jì)出既安全可靠、成本又低的輸送設(shè)備。由此可見，帶式輸送機(jī)的動(dòng)態(tài)問題直接關(guān)系到輸送機(jī)的設(shè)計(jì)制造技術(shù)水平。
相關(guān)輸送機(jī)產(chǎn)品：
1、刮板輸送機(jī)
2、螺旋輸送機(jī)
3、皮帶輸送機(jī)
