浅谈大型带式输送机的三大关键技术

摘要：本文介绍了大型带式输送机设计的要点与难点，并对长距离、大带宽、大运量、高带速等技术参数较大的带式输送机的几大部件进行了分析，对设计中的技术难点进行了探讨。

关键词：大型带式输送机驱动装置张紧装置胶带

中图分类号：TH222文献标识码： A 文章编号：

一、概述

大型带式输送机与普通带式输送机相比，前者有许多特点和技术关键，其中可控启动驱动装置、输送带选型及安全系数、合理的拉紧形式和布置位置、高质量托辊及其布置、重型传动及改向滚筒组、水平转弯技术和大倾角输送技术等是国内外对大型带式输送机研究和设计的重中之重。

二、驱动装置

大型带式输送机在启动时有较严重的动态效应，因此必须采用具有良好启动特性的驱动装置。

大型带式输送机的驱动系统作为整机的枢纽，它的各部件都应具备最佳的可靠性，都必须严格按照标准和规范精心设计和制造。在使用期间要配备良好的监控设备，随时了解掌握输送机运行情况，避免突然事故和阻卡现象给输送机造成的损失，减少维修和停机次数，提高长距离带式输送机的使用效率。

以下是各种软启动驱动装置的分析和对比：

1、CST可控驱动装置

CST是美国道奇（DODGE）公司专门为带式输送机研制的一种机电液一体化的驱动系统。是针对大型带式输送机对驱动装置的各种要求研制的，在对大型带式输送机启动加速控制、减速停机控制、过载保护、多机驱动负载平衡控制等方面都具有很好的性能。

但是CST有以下缺点：价格高、投资大、经济性差，复杂且维护困难，后期运行成本高。

2、调速型液力偶合器

调速型液力偶合器具有较好的可控软启动性能，对多数大型带式输送机来讲，其启动控制性能完全可以满足要求，而且价格低廉、操作及维护简单，在国内外大型带式输送机上得到了广泛的应用。可以说是大型带式输送机首选可控启动驱动方案。

3、限矩型液力偶合器

限矩型液力偶合器结构比调速型液力偶合器要简单得多，并且工作可靠、维护简单、投资较低，但其启动特性不可控。国内已经开发了加长后辅腔，加大侧辅腔的带式输送机专用液力偶合器，能使带式输送机启动时间达到40-50秒。

4、变频调速驱动装置

变频调速存在着调速范围大、稳定性好、运行效率高、可实现恒转矩、又可实现恒功率调速等优点。

交—直—交电压型变频器的主回路由整流器、滤波器及逆变器组成。

图1 交—直—交三相变频器构成原理

只要改变电子元件的导通周期T就可得到所需的交变电源频率，变频调速的基本原理就是根据电机转速与工作电源频率成正比的关系，通过改变电动机工作电源的频率来达到改变电机转速的目的。

长距离带式输送机理想的启动速度曲线，应使带式输送机平稳启动，且在整个启动过程中加速度的最大值较小，没有加速度突变，以最大限度地减少启动惯性力和启动冲击作用。最佳启动曲线如图2所示。延迟段的速度一般取为设计带速的10%。

图2 皮带最佳启动曲线

5、液压马达驱动

液压马达驱动系统是由电机驱动液压泵，产生具有一定压力的液压油驱动连接在输送机滚筒上的液压马达来驱动带式输送机的。液压系统的输出扭矩不受其运转速度影响，可无时间限制的维持其高输出扭矩，可以减少对带式输送机各个部件的冲击，能保证多机驱动的功率平衡，因此液压马达驱动系统可应用于大型带式输送机上。但是液压马达驱动系统价格比较高。

三、张紧装置

1、拉紧装置的作用

拉紧装置是带式输送机必不可少的部件。拉紧装置的作用主要体现在下列4个方面：（1）使输送带有足够的张力，以保证输送带与传动滚筒间产生必须的摩擦力并防止打滑；（2）保证输送带各点的张力不低于一定值，以防止输送带在两托辊之间过分松弛而引起撒料和增加运行阻力；（3）为输送带重新接头提供必要的行程；（4）补偿输送带的塑性伸长和过渡工况下的弹性伸长。

2、拉紧装置的形式和布置位置

一般情况下，布置拉紧装置必须考虑的因素是：（1）尽量布置在输送带的张力最小处；（2）在双滚筒驱动时，拉紧装置一般设置在后一个传动滚筒的分离点之后；（3）拉紧滚筒绕入和绕出输送带分支与滚筒位移线平行，而且施加的拉紧力要通过滚筒中心；（4）要充分考虑工艺设计的需要；（5）要考虑设备使用寿命，降低成本。

3、拉紧装置的选用

对于大型带式输送机，特别是长距离的带式输送机，最好采用重锤式张紧装置，其原因是：（1）大型带式输送机一般均采用了可控启动和制动装置，因此，自动张紧装置改变张紧力的特点在此时意义不大；（2）启动和停机时，重锤式张紧装置吸收或释放输送带的动作是最快的；（3）目前自动张紧装置一般用在不采用可控启动驱动装置或者重锤式张紧装置布置有困难的场合。

4、拉紧行程的确定

根据胶带芯层种类不同，拉紧行程的计算方法有所不同。依据我们的设计经验，一般帆布输送带（CC胶带）拉紧行程取带式输送机头尾滚筒中心距的1.5%；尼龙帆布输送带（NN胶带）拉紧行程取头尾滚筒中心距的2%；聚酯帆布输送带（EP胶带）拉紧行程取头尾滚筒中心距的1.5%加接头长度；钢绳芯输送带的拉紧行程按下表计算：

四、胶带

胶带是输送机最昂贵、耐久性最差的部件，计算表明，胶带的费用约占全部输送机设备费用的三分之一，因此，根据输送机的具体使用条件，正确计算、选择胶带类型及其使用规格，具有极重要的经济意义。

1、输送带的安全系数

降低胶带的安全系数，可减轻输送带的重量，减小驱动功率，降低能耗，减小托辊的载荷，增加托辊的使用寿命，降低投资和运营费，提高输送机的经济效益。

根据国外的成熟经验机国内实际情况，并便于与国际接轨，建议按下列条件选择输送带的安全系数：

钢绳芯输送带的安全系数可为7.0~9.0，条件好时应取较低值；

按新的德国工业标准执行；

对采用可靠可控启动的大型带式输送机，或由有资格的设计咨询机构进行动态设计时，可降低安全系数值到7.0以下；

应同时加强输送带接头的可靠性试验，提高输送带接头的效率。

2、胶带强度要求

胶带的接头强度只能达到该胶带强度的70%~90%，胶带的最薄弱处就是它的接头，所以如何确定接头的最佳连接方法就成为提高胶带实际强度的关建。

对胶带的安全性，现主要基于四项不同的设计规范，即运行张力、起动张力、胶带延伸性和寿命的递减、接头动态效能的损失。对运行张力虽通常按最高张力条件确定，但由于造成接头疲劳的额定运行张力约占最高设计张力的80%，故很难达到；对启动张力是一种不常出现的周期性条件，可根据停机和启动的频率来确定是否应视为持续起作用的疲劳因素；对胶带延伸应力和性能退化应该视为一种持续负荷加到运行数值中，由于利用新技术，胶带接头间的动态强度达到了一个新水平，现在钢绳的耐用性倒成了限制接头高效能的因素，橡胶性能的改进使无论何种强度的胶带均能获得效果良好的高效能接头。

五、结语

（1）驱动装置作为整机的源动力，在设计时要慎之又慎，既要最大可能地保证输送机的最佳输送性能，又要尽量减少对输送机各部件的负荷，还要考虑经济性。

（2）选择正确的拉紧形式和合理地布置拉紧装置是保证输送机正常运转、启动和制动时输送带在传动滚筒上不打滑的必要条件。

（3）根据结构和使用条件的不同，胶带应该分别满足以下要求：足够的抗弯和抗拉强度；较小的弹性伸长和残余伸长；耐磨、耐疲劳、抗击穿和抗剥离的性能好；纵向和横向的柔性适当；耐老化；静电效应低；耐热性能好等。

参考文献：

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