帶式輸送機(jī)是一種能實(shí)現(xiàn)松散物料連續(xù)裝卸和運(yùn)輸?shù)闹饕\(yùn)輸工具之一，因其具有輸送能力大、運(yùn)輸距離長(zhǎng)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、噪聲較小、電耗低、投資費(fèi)用相對(duì)較低以及維護(hù)方便等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于港口、碼頭、冶金、熱電廠、焦化廠及煤礦等場(chǎng)所物料的水平或傾斜運(yùn)輸。
然而在長(zhǎng)期使用過(guò)程中，由于膠帶自身和外在因素的影響，如膠帶各點(diǎn)的受力不均、滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)不靈活等原因，易發(fā)生跑偏、打滑、斷帶等事故，從而導(dǎo)致膠帶、減速器損壞，嚴(yán)重時(shí)甚至毀壞機(jī)架。其中斷帶是最常發(fā)生的事故，斷帶時(shí)由于重力和慣性的作用，斷裂的膠帶將與膠帶上的物料一同迅速下滑，最終導(dǎo)致膠帶和物料大量堆積在輸送機(jī)下方機(jī)頭處，造成停產(chǎn)，這不僅給帶式輸送機(jī)的修復(fù)工作帶來(lái)諸多困難，同時(shí)也造成較大的經(jīng)濟(jì)損失，甚至導(dǎo)致人員傷亡。
1、斷帶的原因分析
帶式輸送機(jī)由輸送帶、機(jī)架、驅(qū)動(dòng)滾筒、改向滾筒、承載托輥、回程托輥、張緊裝置、清掃器等零部件組成。通過(guò)對(duì)大量的帶式輸送機(jī)斷帶事故分析，可將帶式輸送機(jī)斷帶原因歸納為以下幾種：
(1)齒輪減速器損壞，液力耦合器噴液或電動(dòng)機(jī)逆轉(zhuǎn)。
(2)輸送帶接頭質(zhì)量有問(wèn)題。輸送帶接頭分為機(jī)械接頭和硫化接頭，機(jī)械接頭的質(zhì)量遠(yuǎn)不如硫化接頭，所以現(xiàn)在已很少采用。就硫化接頭而言，不按要求控制硫化溫度和硫化壓力、溫度和壓力在硫化板上分布不均、溫度和壓力的保持時(shí)間設(shè)定不合理、材料采用不合理等均會(huì)對(duì)硫化工藝產(chǎn)生影響，進(jìn)而影響接頭質(zhì)量。
(3)當(dāng)運(yùn)輸中因其他東西卷入引起輸送帶運(yùn)輸載荷突然增加，比如大塊矸石或其他質(zhì)量特別大的物體混在正在運(yùn)輸?shù)拿褐袝r(shí)，也會(huì)引起斷帶事故的發(fā)生。
(4)啟動(dòng)和停車時(shí)應(yīng)力變化大。帶式輸送機(jī)的啟動(dòng)和停車也會(huì)造成輸送帶斷裂，因此一般最好在空載下啟動(dòng)輸送機(jī)。
(5)輸送帶自身質(zhì)量不過(guò)關(guān)，輸送帶服務(wù)年限過(guò)長(zhǎng)，輸送帶長(zhǎng)時(shí)間超負(fù)荷運(yùn)輸以及日常維護(hù)不到位。
(6)物料分配不均，輸送帶跑偏。當(dāng)帶式輸送機(jī)有空載段和超載段時(shí)，會(huì)使輸送帶受力不均，進(jìn)而引起事故的發(fā)生。
為了防止由這些原因引起的斷帶事故的發(fā)生，除了日常加強(qiáng)檢修和維護(hù)外，在輸送機(jī)沿線上布置斷帶抓捕工具尤為重要。在輸送帶正常工作時(shí)，該斷帶保護(hù)裝置不影響物料運(yùn)輸，隨時(shí)處于待命狀態(tài)，當(dāng)斷帶事故發(fā)生時(shí)，斷帶抓捕工具馬上動(dòng)作，迅速抓住斷裂下滑的輸送帶，以避免事態(tài)進(jìn)一步擴(kuò)大，降低事故損失。
2、斷帶抓捕工具
2.1性能要求
了解現(xiàn)場(chǎng)對(duì)斷帶捕捉工具的性能要求是正確設(shè)計(jì)斷帶抓捕工具的關(guān)鍵。斷帶抓捕工具應(yīng)具有如下性能：
(1)在斷帶或逆轉(zhuǎn)時(shí)均起作用。
(2)非斷帶或無(wú)逆轉(zhuǎn)時(shí)不能誤動(dòng)作。
(3)捕捉力應(yīng)有足夠的作用帶寬，最好整個(gè)帶寬捕捉，在輸送帶承壓許可范圍內(nèi)，盡可能提高單臺(tái)抓捕工具的捕捉力。
(4)在捕捉力施加時(shí)，應(yīng)清除大部分物料。
(5)捕捉力緩施，以便輸送帶的制動(dòng)減速度不致過(guò)大，從而避免過(guò)大慣性力造成二次斷帶。
(6)抓捕工具結(jié)構(gòu)力求簡(jiǎn)單。
2.2常用的斷帶抓捕工具
2.2.1帶下安裝阻尼板法
帶式輸送機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，膠帶被拉緊，膠帶基本上是一條直線，下垂量很小。發(fā)生斷帶后，由于托輥間距的存在，即使是高強(qiáng)度鋼絲繩芯膠帶也會(huì)有很大的下垂量。基于此原理，在膠帶下面一定距離處安裝阻尼板（圖1），斷帶時(shí)，由于膠帶的自重作用及初始速度使膠帶迅速松弛，并與阻尼板接觸，當(dāng)阻尼板與膠帶之間的摩擦力足夠大時(shí)，即可有效地阻止膠帶下滑。阻尼板的防滑能力與阻尼板與膠帶之間的摩擦系數(shù)有關(guān)，與阻尼板的幾何長(zhǎng)度、阻尼板與膠帶間的距離以及膠帶的傾角等因素有關(guān)。
2.2.2單向托輥摩擦制動(dòng)法
此種方法主要利用托輥反向逆止原理。如圖2所示，當(dāng)具有一定傾角的帶式輸送機(jī)正常工作時(shí)，托輥隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，膠帶與托輥間為滾動(dòng)摩擦，摩擦阻力很小；當(dāng)膠帶斷裂下滑時(shí)，由于托輥是單向的，所以托輥反向無(wú)法轉(zhuǎn)動(dòng)，膠帶與托輥間為滑動(dòng)摩擦，摩擦阻力增大，因此可通過(guò)滑動(dòng)摩擦力來(lái)實(shí)現(xiàn)制動(dòng)。
2.2.3 自適應(yīng)摩擦棘輪式斷帶保護(hù)逆止器
自適應(yīng)摩擦棘輪式斷帶保護(hù)逆止器是利用棘輪機(jī)構(gòu)的反向制動(dòng)原理來(lái)實(shí)現(xiàn)斷帶保護(hù)。逆止器成對(duì)地布置在輸送帶兩側(cè)，其一側(cè)的結(jié)構(gòu)如圖3所示，它是由結(jié)構(gòu)完全對(duì)稱的上下兩個(gè)部分組成。
帶式輸送機(jī)正常工作時(shí)，輸送帶沿斜面向上運(yùn)動(dòng)，在摩擦力的作用下輸送帶驅(qū)動(dòng)夾緊輪正向轉(zhuǎn)動(dòng)，夾緊輪相對(duì)于輸送帶作純滾動(dòng)，由于支承軸與夾緊桿之間裝有滾動(dòng)軸承，工作阻力很小。當(dāng)出現(xiàn)輸送帶斷裂時(shí)，輸送帶及物料在重力作用下將沿斜面向下滑動(dòng)，在摩擦力的作用下輸送帶驅(qū)動(dòng)夾緊輪反向轉(zhuǎn)動(dòng)。由于摩擦式扇形棘爪的升角小于金屬之間的摩擦角，棘爪使夾緊輪反向自鎖，不能轉(zhuǎn)動(dòng)，夾緊桿與夾緊輪成為剛性連接。輸送帶沿斜面向下滑動(dòng)的摩擦力使上夾緊桿與夾緊輪一起順時(shí)針擺動(dòng)，使下夾緊桿與夾緊輪一起逆時(shí)針擺動(dòng)，下滑力越大夾緊力也越大。由于夾緊制動(dòng)動(dòng)作是隨著輸送帶下滑動(dòng)作自動(dòng)實(shí)現(xiàn)的，因此夾緊力的大小也是隨著膠帶下滑力的大小而自動(dòng)適應(yīng)，無(wú)需其他控制即可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)斷帶保護(hù)，從而防止了輸送帶和物料下滑堆積在巷道，避免了事態(tài)的進(jìn)一步擴(kuò)大。
2.2.4GBZ型滾動(dòng)下落膠帶抓捕器
該抓捕裝置主要結(jié)構(gòu)如圖4所示。當(dāng)膠帶正常運(yùn)行時(shí)，抓捕輥高高舉起，它們不與膠帶接觸，由不影響物料的運(yùn)輸，只是其特制的托輥位于膠帶下面隨膠帶前進(jìn)而轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)膠帶倒轉(zhuǎn)或斷帶導(dǎo)致膠帶下滑時(shí)，特制托輥跟著反向轉(zhuǎn)動(dòng)，反轉(zhuǎn)時(shí)帶動(dòng)托輥軸一起倒轉(zhuǎn)，倒轉(zhuǎn)的軸則帶動(dòng)一個(gè)螺旋副運(yùn)動(dòng)，當(dāng)達(dá)到控制的倒轉(zhuǎn)長(zhǎng)度時(shí)，則可推動(dòng)抓捕輥的固定卡爪，使抓捕輥沿內(nèi)裝齒條的直槽快速旋轉(zhuǎn)下落，繼而滑入斜槽，并在倒轉(zhuǎn)膠帶的帶動(dòng)下繼續(xù)沿斜面運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而把膠帶緊緊的卡在抓捕輥和基砧之間。由于抓捕輥是旋轉(zhuǎn)下落，因此可以把膠帶上的煤屑清除掉，使抓捕更為可靠。
2.2.5雙向抓捕器
雙向抓捕器由左右兩個(gè)抓捕臂、兩個(gè)單向抓捕輥以及與其相對(duì)應(yīng)的帶下單向托輥組成。工作狀態(tài)如圖5所示。
左側(cè)單向抓捕輥允許轉(zhuǎn)向與膠帶運(yùn)行方向相反，右側(cè)抓捕輥允許轉(zhuǎn)動(dòng)方向與膠帶運(yùn)行方向相同，膠帶正常工作時(shí)，左側(cè)的抓捕臂與單向抓捕輥由電磁鐵懸置，右側(cè)抓捕臂與單向抓捕輥始終懸浮在膠帶上，如圖5 (a)所示。假設(shè)膠帶的運(yùn)行方向?yàn)橄蛴遥?dāng)膠帶發(fā)生斷帶時(shí)，斷帶信號(hào)迅速由傳感器傳給控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)接到信號(hào)后，發(fā)出控制指令，迅速切斷驅(qū)動(dòng)電路和懸置磁鐵電源，電磁鐵掉電后，左側(cè)抓捕臂和單向抓捕輥由于重力作用下落，因左側(cè)抓捕輥的允許轉(zhuǎn)向與帶速方向相反，抓捕器與膠帶產(chǎn)生較大的摩擦阻力，懸臂在摩擦阻力拖動(dòng)下逆時(shí)針擺動(dòng)，逐步抓緊并卡死膠帶，如圖5 (b)所示。同理，當(dāng)膠帶發(fā)生逆轉(zhuǎn)時(shí)，右側(cè)的懸臂立即在摩擦力的作用下，抓緊膠帶。
2.3比較分析及實(shí)施辦法
上述各種斷帶保護(hù)裝置主要分為兩大類：一類是基于使用單向托輥和阻尼板的摩擦制動(dòng)方法；另一類是采用抓捕原理的抓捕方法。兩類方式均有其優(yōu)點(diǎn)和不足。
第一類方法是將膠帶的上托輥按一定比例換成單向托輥，在下層膠帶下方安放阻尼板。當(dāng)膠帶因斷裂下滑或逆轉(zhuǎn)時(shí)，因上托輥不可逆轉(zhuǎn)，利用托輥對(duì)上層膠帶的滑動(dòng)摩擦阻力，使上膠帶不能長(zhǎng)距離下滑；麗下層膠帶因松弛與阻尼板接觸，由摩擦而制動(dòng)。為了防止下層膠帶的下滑要在膠帶下面安放大量的阻尼板。這種方法需要將大多數(shù)或全部托輥更換為單向托輥，而單向托輥是非標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品，價(jià)格較高，使用壽命短，不但一次性改造工程量大，而且長(zhǎng)期投資也較大。
第二類是采用抓捕原理的方法，可分為兩種：其一，主要是在膠帶上、下側(cè)設(shè)置抓捕裝置，并配上傳感裝置、清煤裝置和抓捕裝置等組成抓捕器。當(dāng)膠帶斷帶時(shí)，膠帶上、下側(cè)的抓捕裝置動(dòng)作，把下滑皮帶緊緊抓住。一般選用電機(jī)、液壓執(zhí)行元件驅(qū)動(dòng)，在煤礦井下，各種電器設(shè)備還要考慮防爆等問(wèn)題，因此該設(shè)備造價(jià)昂貴，投資較大，工程量大，維護(hù)煩瑣，很少在煤礦生產(chǎn)中應(yīng)用，而且常常易發(fā)生誤動(dòng)作，影響生產(chǎn)；其二，是利用皮帶斷帶后下滑或逆轉(zhuǎn)來(lái)觸發(fā)相應(yīng)的抓捕機(jī)構(gòu)制動(dòng)下滑的皮帶。利用這種原理的設(shè)計(jì)方案在國(guó)內(nèi)公布了十余項(xiàng)專利，但是實(shí)施起來(lái)也均存在一定的困難。
因此，今后斷帶保護(hù)裝置的發(fā)展方向與研究重點(diǎn)應(yīng)是有效、經(jīng)濟(jì)、易行。
3、結(jié)語(yǔ)
帶式輸送機(jī)是煤礦生產(chǎn)中重要的運(yùn)輸設(shè)備，保證其安全運(yùn)行非常重要。文章分析了帶式輸送機(jī)斷帶發(fā)生的原因，并對(duì)幾種常用的斷帶保護(hù)裝置作了較為詳細(xì)的敘述。在實(shí)際生產(chǎn)中，這些斷帶保護(hù)裝置在保證煤礦安全生產(chǎn)、避免不必要的經(jīng)濟(jì)損失方面起到了積極的作用。今后設(shè)計(jì)者們應(yīng)從設(shè)計(jì)、安裝、使用、維護(hù)等多方面進(jìn)行綜合考慮，使斷帶保護(hù)裝置更加有效、經(jīng)濟(jì)、易行。
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