带式输送机驱动装置设计概要

1 引言

1．1 国内外带式输送机的发展状况

输送机是在一定线路上连续输送物料的物料搬运机械，又称连续输送机。输送机可进行水平、倾斜和垂直输送，也可组成空间输送线路，输送线路一般是固定的。输送机输送能力大，运距长，还可在输送过程中同时完成若干工艺操作，所以应用广泛。

17世纪中，开始应用架空索道输送散状物料；19世纪中叶，各种现代结构的输送机相继出现。1868年，在英国出现了带式输送机；1887年，美国出现了螺旋输送机；1905年，瑞士出现了钢带式输送机；1906年，英国和德国出现了惯性输送机[1]。

20世纪80年代末以来，我国的煤矿用带式输送机也有了很大的发展，对其关键技术的研究和新产品的开发都取得了可喜的成果。输送机产品系列不断增多，从定型的SDJ、SSJ、STJ、DT等系列发展到多功能、适应特种用途的各种带式输送机系列，如国家“七五”攻关项目—“大倾角带式输送机成套设备”、“九五”攻关项目—“高产高效工作面顺槽可伸缩带式输送机”等都填补了国内空白，开发了大倾角、长距离输送原煤的新型带式输送机系列产品，并对带式输送机的关键技术及其主要元部件进行了理论研究和产品开发，应用动态分析技术和中间驱动与智能化控制等技术，研制成功了多种软启动和制动装置及以PLC为核心的可编程电控装置。但与国外相比（如表1-1），其机型一般都偏小，特别是带速通常均不超过4.5m/s，对高带速输送机及其动态设计与计算机监控等关键技术问题缺乏实践经验，由于带速普遍较低，许多设计单位仍沿用以往的静态设计法，用加大带式输送机安全系数的方法来提高设计的可靠性，其结果不仅增大了设备成本，而且降低了设备运行的可靠性。

表1-1 国外目前带式输送机的主要技术指标[2]

目前，带式输送机的发展趋势是：大运输能力、大带宽、大倾角、增加单长度和

水平转弯，合理使用胶带张力，降低物料输送能耗，清理胶带的最佳方法等。

1．2 带式输送机发展的技术前瞻

带式输送机大型化与高可靠性要求，对设计者和制造商提出了更高的要求，只有解决了带式输送机发展的关键技术，才能制造出高性能、高可靠性的大型带式输送机。其关键技术为[2]：

1．动态分析技术

就是建立带式输送机输送带在启动和停机过程中的动力学方程，求解带式输送机上不同点随时间推移所发生的变化，找出变化剧烈的张力波可能造成的破坏，这就是带式输送机的动态分析。

2．可控启动技术

大型带式输送机的启动，一定要有一个足够的启动时间，使启动加速度保持在允许范围内，运距越长、带速越高、输送量越大，启动时间就越长。因而必须对启动时间加以控制，可控启动时输送带张力波动极小，启动平稳。

3．下运制动技术

包括三个技术关键，分别是制动能量大、制动平稳性要求高、在事故停电时要求系统迅速而安全地制动。

4.中间驱动技术

随着我国高产高效矿井的出现，煤矿井下用带式输送机已向大型化方向发展，但由于受到输送带强度与驱动装置的限制，井下使用的带式输送机单机长度还不允许无限制地加长。中间驱动就是把驱动功率的一部分放在输送机的中间段，使驱动功率分散开来，这样可以降低输送带的最大张力，降低输送带的强度，提高输送机的输送能力，降低征集成本。

5.高速托辊技术

托辊使带式输送机的主要部件，量大面广，在顺槽中使用的托辊一般采完一个工作面后，托辊损坏数量很大，经济损失相当严重。另外托辊的旋转阻力及输送机运行阻力大，功率消耗很大，因此提高托辊质量对降低能耗、节省费用、增加运行可靠性具有重大意义。

6.电控与监测自动化技术

国外大型带式输送机都已采用高档PLC可编程控制器，开发了先进的程序软件与综合电源继电器控制技术以及数据采集等完整的自动监控系统。这样可以实现输送机

可控启（制）动、中间驱动、功率平衡、带速同步、自动张紧与机尾自移以及各种保护装置、通信与信号联络等综合功能的要求。

1.3 带式输送机概述

1.3.1 带式输送机的优缺点

带式输送机的优点是输送物料种类广泛，运输能力大，输送路线的适应性强，灵活的装卸料，可靠性强、安全性高、费用低，工作阻力小，耗电量低，约为刮板输送机耗电量的1/3～1/5。因在运输过程中物料与输送带一起移动，故磨损小，物料破碎性小。由于结构简单，既节省设备，又节省人力，故广泛应用于我国国民经济的许多工业部门。

带式输送机的缺点是输送带成本高且易损坏，故与其他输送设备相比，初期投资高，且不适于运送有棱角的物料。

1.3.2 带式输送机的工作原理

带式输送机的机构示意图如下所示，

图2-1 带式输送机工作原理图

1.驱动滚筒；

2.清扫装置；

3.托辊

4.输送机

5.机尾换向滚筒

6.拉紧装置

输送带绕经驱动滚筒1和机尾换向滚筒5形成无极闭合带。上下两股输送带是由安装在机架上的托辊3支承着。拉紧装置的作用是给输送带正常运转所需要的张紧力。工作时，驱动滚筒通过它与输送带之间的摩擦力驱动输送带运行。货载装载输送带上并与其一起运行。带式输送机一般是利用上分支输送带输送货载的，并且在端部卸载。

利用专门的卸载装置也可在中间卸载。

1.3.3 带式输送机的分类

带式输送机分类方法有多种,按运输物料的输送带结构可分为两大类；一类是普通型带式输送机，这类带式输送机在输送带运送物料的过程中，上带呈槽形，下带呈平形，输送带有托辊托起，输送带外表几何形状均为平面；另一类是特种结构的带式输送机，各有各的输送特点，其分类图如下[4]：

TDII型固定式带式输送机

GD80轻型带式输送机

普通型 DX型钢绳芯带式输送机

U型带式输送机

带式输送机

管形带式输送机

气垫型输送机

特种结构波状挡边带式输送机

钢绳牵引带式输送机

压带式带式输送机及其它类型。

图1-1 带式输送机的分类

1．4 驱动装置形式

驱动装置实际上是一种能量转换装置, 根据能量可能进行的转换方式, 带式输送机的驱动可以有下面的几种途径:

a) 电能→机械能: 电动机通过电力电子技术直接驱动。其主要形式为: 直流电动机调速方式、交流电动机软启动方式、交流电动机变频调速方式、差动变频无级调速。

b) 电能→液体动能→流体摩擦→机械能: 液粘离合器驱动。

c) 电能→液体动能→机械能: 液力耦合器驱动。

d) 电能→液压能→机械能: 液压马达驱动。

根据设计参数和要求，综合考虑后，采用第一种途径。

驱动装置的作用是将电动机的动力传递给输送带，并带动它运动。