礦山機(jī)電輸送機(jī)標(biāo)準(zhǔn)柒功杰

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)專業(yè)礦山機(jī)電班級(jí) 2011學(xué)號(hào)1136320871 姓名 柴功杰畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目煤礦輸送機(jī)大傾角上下運(yùn)帶控制的研究設(shè)計(jì)期限：自2013年_3月J日 至2013年5月日指導(dǎo)老師：董萬迎系主任：2013年_5月14日（內(nèi)蒙古科技大學(xué)論文封面）目錄摘要 1前言 21、煤礦輸送機(jī)大傾角上下運(yùn)帶控制 32、國內(nèi)外帶式輸送機(jī)的現(xiàn)狀和技術(shù)的差距 43、帶式輸送機(jī)的研究進(jìn)展 94、煤礦帶式輸送機(jī)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) 115、今后帶式輸送機(jī)的發(fā)展方向 13結(jié)論 16致謝 17參考文獻(xiàn) 18摘要本文對(duì)煤礦主煤流遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)信號(hào)檢測(cè)部分、就地控制部分、遠(yuǎn)程控制上位機(jī)三部分組成及功能進(jìn)行介紹的基礎(chǔ)上

2、，提出了基于西門子公司S7-200可編程序控制器和工業(yè)控制網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的輸煤控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方案。并重點(diǎn)介紹PLC為主的電機(jī)控制系統(tǒng)，系統(tǒng)基本滿足了帶式輸送機(jī)工作過程中控制、監(jiān)測(cè)、保護(hù)、管理 等功能。對(duì)與上位機(jī)的相關(guān)通信問題也進(jìn)行了分析介紹。基于PLC控制的煤礦主煤流遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)可有效的提高煤礦企業(yè)輸煤系統(tǒng)的效率，在我國有很好的發(fā)展 前景。關(guān)鍵詞：輸送技術(shù)控制發(fā)展趨勢(shì)、八、-前言該機(jī)型是國家 七五”攻關(guān)工程，其關(guān)鍵技術(shù) 雙排交錯(cuò)深槽V型托輥組”已申 請(qǐng)專利。到目前為止，已投入使用 50多臺(tái)，其中傾角為25的有11臺(tái)，26 28的有5臺(tái)，30的有2臺(tái)，基本上形成了定型產(chǎn)品，在國內(nèi)處于領(lǐng)先水平。 近年來，根

3、據(jù)國內(nèi)煤礦帶式輸送機(jī)現(xiàn)狀，許多煤礦紛紛要求推廣使用大傾角上運(yùn) 帶式輸送機(jī)。在大傾角上運(yùn)帶式輸送機(jī)研制成功的基礎(chǔ)上，進(jìn)行大傾角上運(yùn)帶式 輸送機(jī)系列化設(shè)計(jì)，擴(kuò)大使用范圍，以滿足不同帶寬、功率、運(yùn)量、運(yùn)距的需 要，改進(jìn)和研制不同帶寬的雙排V形深槽托輥組，最大限度地提高導(dǎo)來摩擦系數(shù)，從而擴(kuò)大了輸送機(jī)輸送傾角范圍，使輸送傾角提高到了+30,下運(yùn)輸送機(jī)傾角也可達(dá)-25，并使大傾角上運(yùn)帶式輸送機(jī)系列既能實(shí)現(xiàn)軟起動(dòng)和均載，又能 改善逆止性能。在原有基礎(chǔ)上，我們對(duì)大傾角上運(yùn)帶式輸送機(jī)進(jìn)行系列化設(shè)計(jì)，使輸送機(jī)帶 寬由800mm增加到1 200mm,功率從160 kW 增加到1 500 kW，運(yùn)距達(dá)到 1 500m

4、以上，帶速從 2 m/s提高到3.15 m/s,運(yùn)量從300t/h提高到630t/h，原煤允 許含水量從10%放寬到20%。煤礦輸送機(jī)大傾角上下運(yùn)帶控制的研究1、煤礦輸送機(jī)大傾角上下運(yùn)帶控制1.1、大傾角上、下運(yùn)帶式輸送機(jī)長(zhǎng)距離、大運(yùn)量、較大傾角的下運(yùn)帶式輸送機(jī)的使用，可較大幅度地減少開 采區(qū)的巷道工程量，降低基建費(fèi)用和縮短施工周期，發(fā)電運(yùn)行時(shí)還可向電網(wǎng)輸 電，具有較大的經(jīng)濟(jì)效益，是一種極具發(fā)展前途的節(jié)能設(shè)備。但由于帶速高，移 動(dòng)部分和轉(zhuǎn)動(dòng)部分的慣性很大，其下滑的慣性力矩也很大，生產(chǎn)中經(jīng)常出現(xiàn)打 滑、滾料、飛車等事故，因此制動(dòng)是關(guān)鍵問題。目前國內(nèi)外煤礦常用的制動(dòng)方式 有液力制動(dòng)裝置、液壓制動(dòng)裝

5、置和盤式制動(dòng)裝置等3種。帶液力制動(dòng)系統(tǒng)的下運(yùn)機(jī)是國家 六五”重點(diǎn)科技攻關(guān)工程，主要是通過在輸送機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置中安裝液力 制動(dòng)系統(tǒng)，分2步實(shí)現(xiàn)制動(dòng)，即先由該系統(tǒng)將輸送機(jī)運(yùn)行速度減慢（加速度保持在0.10.3 m/s2的范圍內(nèi)），降至額定速度的1/3,然后由機(jī)械抱閘最終制動(dòng)，當(dāng)井 下發(fā)生突然停電事故時(shí)，仍可實(shí)現(xiàn)二級(jí)制動(dòng)。目前能夠達(dá)到的主參數(shù)為：傾角B=5 ,運(yùn)量 Q=1 500 t/h，帶速 V=3.15 m/s，運(yùn)距 L=2000m。阻尼式下運(yùn)帶式輸送機(jī)也具有較為廣闊的應(yīng)用前景，它在輸送帶底面施加阻 尼力來抵消載荷下運(yùn)時(shí)產(chǎn)生的下滑力，其驅(qū)動(dòng)裝置可以布置在輸送機(jī)的下端，使 電動(dòng)機(jī)在驅(qū)動(dòng)中始終保持電動(dòng)

6、狀態(tài)，改善了輸送帶受力情況，同時(shí)可解決下運(yùn)可 伸縮帶式輸送機(jī)不易伸縮的難題。在傾角不大于16的下運(yùn)工況均可應(yīng)用，其防下滑的阻尼力可隨時(shí)任意調(diào)整，十分靈活方便。這種帶式輸送機(jī)不僅具有膠帶張力小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離運(yùn)輸?shù)葍?yōu)點(diǎn)，而且具有軟起動(dòng)和功率平衡功能， 安全保護(hù)設(shè)施完善，微機(jī)控制、傳感器監(jiān)測(cè)，能滿足煤礦防爆要求。目前該機(jī)已 有多臺(tái)在井下使用，運(yùn)行情況良好。1.2管狀帶式輸送機(jī)20世紀(jì)70年代末，日本管狀帶式輸送機(jī)進(jìn)入實(shí)際應(yīng)用階段，并逐步形成了 一套設(shè)計(jì)理論和系列產(chǎn)品，在 32個(gè)國家獲得專利，向12個(gè)國家和地區(qū)轉(zhuǎn)讓了此 項(xiàng)技術(shù)，形成了國際性的管狀帶式輸送機(jī)學(xué)術(shù)團(tuán)體，每年由 Bridge St

7、one公司主 辦一次管狀帶式輸送機(jī)技術(shù)研討會(huì)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，自20世紀(jì)70年代以來，日本國內(nèi)共生產(chǎn)帶式輸送機(jī)1 000多臺(tái)，最大運(yùn)量 Q=3 000 t/h，最大機(jī)長(zhǎng)L=3 414 m,最大輸送傾角 a =35 42 90年代初，我國首臺(tái)管狀帶式輸送機(jī)在淮南礦務(wù)局新莊孜礦地面使用，用于輸送 原煤，運(yùn)量 Q=600 t/h，運(yùn)輸?shù)拈L(zhǎng)度 L=227.65 m,總提升高度 H=6.52 m,帶速 V=175 m/min，繞過了精煤倉，有一個(gè)圓心角為 40.15、曲率半徑R=115 m的垂 直彎曲段。該機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是：封閉輸送物料；可彎曲和大傾角輸送；可分別利用膠 帶的上、下分支同時(shí)輸送物料；斷面積小；整

8、機(jī)移動(dòng)方便，重量輕，環(huán)保；可以 減少轉(zhuǎn)載環(huán)節(jié)，便于實(shí)現(xiàn)控制等。其缺點(diǎn)為：對(duì)輸送物料的塊度有一定要求；不 適于多點(diǎn)受、卸料；不適于給料不均勻的場(chǎng)合。這3點(diǎn)，正是井下帶式輸送機(jī)的特點(diǎn)，因此，管狀帶式輸送機(jī)不適于井下輸送。在經(jīng)濟(jì)性方面，如果采用進(jìn)口膠帶，就輸送機(jī)本身而言：當(dāng)機(jī)長(zhǎng)L200m時(shí)，為普通帶的2倍。膠帶國產(chǎn)化后， 費(fèi)用會(huì)有所下降。目前沈陽膠帶股份有限公司可生產(chǎn)配套的膠帶。如果將含走廊 及轉(zhuǎn)載點(diǎn)的整個(gè)運(yùn)輸系統(tǒng)進(jìn)行比較，則費(fèi)用基本相同。1.3壓帶式輸送機(jī)壓帶式輸送機(jī)也是為增大輸送傾角而設(shè)計(jì)的，1979年美國大陸輸送機(jī)設(shè)備公司開始研制壓帶式輸送機(jī)，并于 1983年研制出壓帶式大傾角帶式輸送機(jī) HA

9、C， 這臺(tái)樣示機(jī)的輸送傾角為3060，最大輸送能力為2 900 t/h，此后，大陸公 司已生產(chǎn)40多臺(tái)HAC。19911994年德國的MAN TAKPR FODERTECHNIK 公 司研制了 3臺(tái)用于卸船機(jī)的壓帶式輸送機(jī)。前蘇聯(lián)和日本等國也研制了這種帶式輸送機(jī)。國內(nèi)生產(chǎn)的壓帶式輸送機(jī)傾角可達(dá)90,物料最大塊度可達(dá) 300 mm。這種輸送機(jī)由于本身結(jié)構(gòu)的缺陷和經(jīng)濟(jì)上的原因，目前還沒有在煤礦井下應(yīng)用。2、國內(nèi)外帶式輸送機(jī)的現(xiàn)狀和技術(shù)的差距國外經(jīng)濟(jì)、技術(shù)比我國發(fā)展快速，所以在帶式輸送機(jī)的發(fā)展上我國落后與國 外。2.1國外帶式輸送機(jī)技術(shù)的現(xiàn)狀國外帶式輸送機(jī)技術(shù)的發(fā)展很快，其主要表現(xiàn)在 2個(gè)方面：一方

10、面是帶式輸 送機(jī)的功能多元化、應(yīng)用范圍擴(kuò)大化，如高傾角帶輸送機(jī)、管狀帶式輸送機(jī)、空 間轉(zhuǎn)彎帶式輸送機(jī)等各種機(jī)型；另一方面是帶式輸送機(jī)本身的技術(shù)與裝備有了巨 大的發(fā)展，尤其是長(zhǎng)距離、大運(yùn)量、高帶速等大型帶式輸送機(jī)已成為發(fā)展的主要 方向，其核心技術(shù)是開發(fā)應(yīng)用于了帶式輸送機(jī)動(dòng)態(tài)分析與監(jiān)控技術(shù)，提高了帶式 輸送機(jī)的運(yùn)行性能和可靠性。目前，在煤礦井下使用的帶式輸送機(jī)已達(dá)到主要技 術(shù)指標(biāo)，其關(guān)鍵技術(shù)與裝備有以下幾個(gè)特點(diǎn)：2.1.1設(shè)備大型化：其主要技術(shù)參數(shù)與裝備均向著大型化發(fā)展，以滿足年產(chǎn)300500萬t以上高產(chǎn)高效集約化生產(chǎn)的需要。2.1.2應(yīng)用動(dòng)態(tài)分析技術(shù)和機(jī)電一體化、計(jì)算機(jī)監(jiān)控等高新技采用大功率軟起

11、動(dòng)與自動(dòng)張緊技術(shù)，對(duì)輸送機(jī)進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)與監(jiān)控，大大地 降低了輸送帶的動(dòng)張力，設(shè)備運(yùn)行性能好，運(yùn)輸效率高。2.1.3采用多機(jī)驅(qū)動(dòng)及其功率平衡、輸送機(jī)運(yùn)行等技術(shù)，使輸送機(jī)單機(jī)運(yùn)行長(zhǎng)度在理論上已有受限制，并確保了輸送系統(tǒng)設(shè)備的通用性、互換性及其單元驅(qū)動(dòng)的可靠性。2.1.4新型、高可靠性關(guān)鍵元部件技術(shù)：如包含CST等在內(nèi)的各種先進(jìn)的大功率驅(qū)動(dòng)裝置與調(diào)速裝置、高壽命高速托 輥、自清式滾筒裝置、高效貯帶裝置、快速自移機(jī)尾等。如英國FSW生產(chǎn)的FSW1200/ ( 23) M00 (600)工作面順槽帶式輸送機(jī)就采用了液粘差速或變頻 調(diào)速裝置，運(yùn)輸能力達(dá) 3000 t/h以上，它的機(jī)尾與新型轉(zhuǎn)載機(jī)(如美國久

12、益公司 生產(chǎn)的S500E)配套，可隨工作面推移而自動(dòng)快速自移、人工作業(yè)少、生產(chǎn)效率2.2國內(nèi)帶式輸送機(jī)技術(shù)的現(xiàn)狀我國生產(chǎn)制造的帶式輸送機(jī)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(shè)備”工程的實(shí)施，帶式輸送機(jī)的技術(shù)水平有了很大提高，煤 礦井下用大功率、長(zhǎng)距離帶式輸送機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)研究和新產(chǎn)呂開發(fā)都取得了很大 的進(jìn)步。如大傾角長(zhǎng)距離帶式輸送機(jī)成套設(shè)備、高產(chǎn)高效工作面順槽可伸縮帶式 輸送機(jī)等均填補(bǔ)了國內(nèi)空白，并對(duì)帶式輸送機(jī)的減低關(guān)鍵技術(shù)及其主要元部件進(jìn) 行了理論研究和產(chǎn)品開發(fā)，研制成功了多種軟起動(dòng)和制動(dòng)裝置以及以PLC為核心的可編程電控裝置，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)采用調(diào)速型液力偶合器和行星齒輪減速器

13、。2.4國內(nèi)外帶式輸送機(jī)技術(shù)的差距2.4.1帶式輸送機(jī)動(dòng)態(tài)分析與監(jiān)測(cè)技術(shù)長(zhǎng)距離、大功率帶式輸送機(jī)的技術(shù)關(guān)鍵是動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)與監(jiān)測(cè)，它是制約大型帶 式輸送機(jī)發(fā)展的核心技術(shù)。目前我國用剛性理論來分析研究帶式輸送機(jī)并制訂計(jì) 算方法和設(shè)計(jì)規(guī)范，設(shè)計(jì)中對(duì)輸送帶使用了很高的安全系統(tǒng)（一般取n=10左右），與實(shí)際情況相差很遠(yuǎn)。實(shí)際上輸送帶是粘彈性體，長(zhǎng)距離帶式輸送機(jī)其輸 送帶對(duì)驅(qū)動(dòng)裝置的起、制動(dòng)力的動(dòng)態(tài)響應(yīng)是一個(gè)非常復(fù)雜的過程，而不能簡(jiǎn)單地 用剛體力學(xué)來解釋和計(jì)算。已開發(fā)了帶式輸送機(jī)動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)方法和應(yīng)用軟件，在大 型輸送機(jī)上對(duì)輸送機(jī)的動(dòng)張力進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析與動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，降低輸送帶的安全系 統(tǒng)，大大延長(zhǎng)使用壽命，確保了輸送

14、機(jī)運(yùn)行的可靠性，從而使大型帶式輸送機(jī)的 設(shè)計(jì)達(dá)到了最高水平（輸送帶安全系數(shù)n=56），并使輸送機(jī)的設(shè)備成本尤其是輸送帶成本大為降低。2.4.2可靠的可控軟起動(dòng)技術(shù)與功率均衡技術(shù)長(zhǎng)距離大運(yùn)量帶式輸送機(jī)由于功率大、距離長(zhǎng)且多機(jī)驅(qū)動(dòng)，必須采用軟起動(dòng) 方式來降低輸送機(jī)制動(dòng)張力，特別是多電機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)。為了減少對(duì)電網(wǎng)的沖擊，軟 起動(dòng)時(shí)應(yīng)有分時(shí)慢速起動(dòng)；還要控制輸送機(jī)起動(dòng)加速度0.30.1 m/s2，解決承載帶與驅(qū)動(dòng)帶的帶速同步問題及輸送帶涌浪現(xiàn)象，減少對(duì)元部件的沖擊。由于 制造誤差及電機(jī)特性誤差，各驅(qū)動(dòng)點(diǎn)的功率會(huì)出現(xiàn)不均衡，一旦某個(gè)電機(jī)功率過 大將會(huì)引起燒電機(jī)事故，因此，各電機(jī)之間的功率平衡應(yīng)加以控制，并提

15、高平衡精度。國內(nèi)已大量應(yīng)用調(diào)速型液力偶合器來實(shí)現(xiàn)輸送機(jī)的軟起動(dòng)與功率平衡，解 決了長(zhǎng)距離帶式輸送機(jī)的起動(dòng)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(zhǎng)距離大功率帶式輸送機(jī)除了要求一個(gè)運(yùn)煤帶 速外，還需要一個(gè)驗(yàn)帶的帶速，調(diào)速型液力偶合器雖然實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)與功率平衡， 但還需研制適合長(zhǎng)距離的無級(jí)液力調(diào)速裝置。當(dāng)單機(jī)功率500 kW 時(shí)，可控CST軟起動(dòng)顯示出優(yōu)越性。由于可控軟起動(dòng)是將行星齒輪減速器的內(nèi)齒圈與濕式 磨擦離合器組合而成（即粘性傳動(dòng)）。通過比例閥及控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)軟起動(dòng)與功 率平衡，其調(diào)節(jié)精度可達(dá)98%以上。但價(jià)格昂貴，急需國產(chǎn)化。2.5技術(shù)性能上的差距我國帶式

16、輸送機(jī)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(jī)的關(guān)鍵元部件及其功能如自移機(jī)尾、高效儲(chǔ)帶與張緊裝置 等與國外有著很大差距。2.5.1裝機(jī)功率我國工作面順槽可伸縮帶式輸送機(jī)最大裝機(jī)功率為 4X250 kW，國外產(chǎn)品可 達(dá)4X970 kW，國產(chǎn)帶式輸送機(jī)的裝機(jī)功率約為國外產(chǎn)品的 30%40%,固定帶式 輸送機(jī)的裝機(jī)功率相差更大。2.5.2運(yùn)輸能力我國帶式輸送機(jī)最大運(yùn)量為 3000 t/h,國外已達(dá)5500 t/h。2.5.3最大輸送帶寬度我國帶式輸送機(jī)為1400 mm,國外最大為1830 mm。2.5.4帶速由于受托輥轉(zhuǎn)速的限制，我國帶式輸送機(jī)帶速為4m/s，國外為

17、5m/s以上。2.5.5工作面順槽運(yùn)輸長(zhǎng)度我國為3000 m,國外為7300m。2.5.6自移機(jī)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(jī)機(jī)尾隨著工作面的快速推進(jìn)而快速自移。國內(nèi)自移機(jī)尾主要依賴進(jìn)口，主要有 2種：（a）隨轉(zhuǎn)載機(jī)一起移動(dòng)的由英國 LONGWALL公司生產(chǎn)的自移機(jī)尾裝置。（b）德國DBT公司生產(chǎn)的自移機(jī)尾裝置。前者只有一個(gè)推進(jìn)油缸，后者則有2個(gè)推進(jìn)油缸。LONGWALL公司生產(chǎn)的自稱機(jī)尾用于在國內(nèi)帶寬1.2 m的輸送機(jī)上，缺點(diǎn)是自移機(jī)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(jī)尾在國內(nèi) 使用效果優(yōu)于前者，水平、垂直2個(gè)方向均有調(diào)偏油缸，糾偏能力強(qiáng)。因此

18、，前者還需完善，后者則需研制。但對(duì)自移機(jī)尾的要求是共同的，既要滿足輸送機(jī)正 常工作時(shí)防滑的要求，又要滿足在輸送機(jī)不停機(jī)的情況下實(shí)現(xiàn)快速自移。2.6高效儲(chǔ)帶與張緊裝置我國采用封閉式儲(chǔ)帶結(jié)構(gòu)和絞車紅緊為主，張緊小車易脫軌，輸送帶易跑偏，輸送帶伸縮時(shí)，托輥小車不自移，需人工推移，檢修麻煩。國外采用結(jié)構(gòu)先 進(jìn)的開放式儲(chǔ)帶裝置和高精度的大扭矩、大行程自動(dòng)張緊設(shè)備，托輥小車能自動(dòng) 隨輸送帶伸縮到位。輸送帶有易跑偏，不會(huì)出現(xiàn)脫軌現(xiàn)象。2.6.1輸送機(jī)品種機(jī)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(yùn)人、運(yùn)料或雙向運(yùn)輸?shù)裙δ?，做到一機(jī)多用；另外，我國煤礦的地質(zhì)條件差異很 大，在運(yùn)輸系統(tǒng)的布置

19、上經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)一些特殊要求，如彎曲、大傾角（+25直至垂直提升等，應(yīng)開發(fā)特殊型專用機(jī)種帶式輸送機(jī)。2.6.2可靠性、壽命上的差距1）輸送帶抗拉強(qiáng)度我國生產(chǎn)的織物整芯阻燃輸送帶最高為 2500 N/mm，國外 為3150 N/mm。鋼絲繩芯阻燃輸送帶最高為 4000 N/mm，國外為7000 N/mm。2）輸送帶接頭強(qiáng)度 我國輸送帶接頭強(qiáng)度為母帶的50%65%，國外達(dá)母帶的 70% 75%。3）托輥壽命 我國現(xiàn)有的托輥技術(shù)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(yùn)行阻力小，軸承采用稀油潤(rùn)滑，大大地提高了 托輥的使用壽命，并可作為高速托輥應(yīng)用于帶式輸送機(jī)上，使用面廣，經(jīng)濟(jì)

20、效益 顯著。我國輸送機(jī)托輥壽命為 2萬h,國外托輥壽命59萬h,國產(chǎn)托輥壽命僅 為國外產(chǎn)品的30%40%。4）輸送機(jī)減速器壽命我國輸送機(jī)減速器壽命2萬h，國外減速器壽命7萬5）帶式輸送機(jī)上下運(yùn)行時(shí)可靠性差263控制系統(tǒng)上差距1）驅(qū)動(dòng)方式 我國為調(diào)速型液力偶合器和硬齒面減速器，國外傳動(dòng)方式多樣， 如BOSS系統(tǒng)、CST可控傳動(dòng)系統(tǒng)等，控制精度較高。2）監(jiān)控裝置 國外輸送機(jī)已采用高檔可編程序控制器 PLC，開發(fā)了先進(jìn)的程序 軟伯與綜合電源繼電器控制技術(shù)以及數(shù)據(jù)采信、處理、存儲(chǔ)、傳輸、故障診斷與 查詢等完整自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)。我國輸送機(jī)僅采用了中檔可編程序控制器來控制輸送機(jī)的啟動(dòng)、正常運(yùn)行、停機(jī)等工作過程

21、。雖然能與可控啟（制）支裝置配合使 用，達(dá)到可控啟（制）動(dòng)、帶速同步、功率平衡等功能，但沒有自動(dòng)臨近裝置， 沒有故障診斷與查詢等。3）輸送機(jī)保護(hù)裝置 國外帶式輸送機(jī)除安裝防止輸送帶跑偏、打滑、撕裂、過 滿堵塞、自動(dòng)灑水降塵等保護(hù)裝置外，近年又開發(fā)了很多新型監(jiān)測(cè)裝置：傳動(dòng)滾 筒、變向滾筒及托輥組的溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；煙霧報(bào)警及自動(dòng)消防滅火裝置；纖維織 輸送帶縱撕裂及接頭監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；防爆電子輸送帶秤自動(dòng)計(jì)量系統(tǒng)。這些新型保護(hù) 系統(tǒng)我國基本處于空白。而我國現(xiàn)有的打滑、堆煤、溜煤眼滿倉保護(hù)，防跑偏、超溫灑水，煙霧報(bào)警裝置的可靠性、靈敏性、壽命都較低。3、帶式輸送機(jī)的研究進(jìn)展在過去的20年里，帶式輸送機(jī)研究在世

22、界范圍內(nèi)有了重大的發(fā)展。伴隨著 現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的應(yīng)用，許多工程技術(shù)人員已經(jīng)研制出了新的產(chǎn)品，同時(shí)理解了有關(guān) 運(yùn)輸?shù)奈锢磉^程。隨著全球經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)，帶式輸送機(jī)技術(shù)已成為當(dāng)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的前沿之一。當(dāng)今世界需要設(shè)計(jì)和生產(chǎn)“環(huán)?！毙洼斔蜋C(jī)，要求輸送量超過10000t / h，并且要節(jié)約能量。輸送機(jī)技術(shù)進(jìn)步的一個(gè)重要特點(diǎn)是基礎(chǔ)研究發(fā)展為應(yīng)用技術(shù)， 進(jìn)而實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。3.1通用帶式輸送機(jī)的重要研究工作3.1.1 技術(shù)1980-2000年輸送機(jī)技術(shù)有了明顯的發(fā)展，這某種程度上應(yīng)歸功于研究。研 究成果的應(yīng)用和認(rèn)可常常要求商業(yè)的決定和冒險(xiǎn)以便把這些研究成果應(yīng)用到工作系統(tǒng)中。國內(nèi)的主要應(yīng)用有：寶鋼燃料輸送系統(tǒng)，全長(zhǎng)57

23、km ;小龍?zhí)睹旱V連續(xù)開采工藝輸送系統(tǒng)；首鋼水廠鐵礦半連續(xù)開采工藝輸送系統(tǒng)；大柳塔煤礦主平峒 輸送機(jī)，長(zhǎng)4 602m；山西晉城礦務(wù)局寺河礦，長(zhǎng) 7 600m。毫無疑問，計(jì)算機(jī)在研究上的廣泛應(yīng)用已經(jīng)對(duì)工業(yè)有了較大的影響。回顧出 版過的有關(guān)輸送機(jī)技術(shù)的著作，主要的研究與應(yīng)用技術(shù)包括：輸送機(jī)軟起動(dòng)控制 （S曲線起動(dòng)）；摩擦和滾動(dòng)損耗模擬（粘彈性）；動(dòng)力學(xué)分析（波和質(zhì)量彈簧模型）； 通過無損測(cè)試，監(jiān)測(cè)鋼絲繩芯輸送帶狀態(tài)：水平和垂直轉(zhuǎn)彎輸送機(jī)；助力器驅(qū)動(dòng) 長(zhǎng)距離井下輸送機(jī)；接頭設(shè)計(jì)和故障研究；輸送帶清掃和翻轉(zhuǎn)；輸送帶橫向振動(dòng) 預(yù)測(cè)和消除；窄、高速輸送帶；大傾角和垂直輸送機(jī)；氣墊帶式輸送機(jī)；管狀輸 送機(jī)；

24、研究用實(shí)驗(yàn)測(cè)試裝置的發(fā)展；拉緊裝置。3.1.2改進(jìn)設(shè)計(jì)和輸送機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的研究，這些研究主要包括：1）輸送機(jī)起動(dòng)的優(yōu)化理論；2）輸送帶橫向振動(dòng)理論的發(fā)展；3）橡膠損耗裝置的研究；4）動(dòng)力學(xué)分析預(yù)測(cè)輸送帶應(yīng)力波的速度；5）監(jiān)測(cè)輸送帶狀態(tài)的監(jiān)視器研究；6）輸送帶清掃研究；7）橡膠粘彈性的特性和粘著力研究；8）卸料軌跡與料流狀態(tài)研究。3.2動(dòng)力學(xué)分析有多種方法可以解決輸送帶中彈性應(yīng)力傳播的問題，包括波動(dòng)模型、質(zhì)量一彈簧模型、邊界元素模型和有限元/微分方法。每一種方法都有其數(shù)學(xué)根據(jù)。例 如，對(duì)于波動(dòng)模型方法有必要考慮全部應(yīng)力波的傅立葉成分，而質(zhì)量一彈簧模型的解決方案取決于產(chǎn)生應(yīng)力各個(gè)模態(tài)的幅值，對(duì)于有限

25、元模型，當(dāng)運(yùn)用大量的運(yùn) 算來模擬應(yīng)力時(shí)若元素邊界錯(cuò)誤就可能出現(xiàn)問題，并且元素的模數(shù)會(huì)變成臨界的 模數(shù)。應(yīng)用波動(dòng)模型需要較多的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，而質(zhì)量 一彈簧模型更易于用速度快、 內(nèi)存大的計(jì)算機(jī)來處理。在1980-2000年間，出現(xiàn)了有關(guān)這個(gè)主題的新研究。在國內(nèi)，有關(guān)帶式輸送機(jī)動(dòng)力學(xué)分析的問題也得到廣泛的重視，太原重型機(jī)械學(xué)院、阜新礦業(yè)學(xué)院、中 國礦業(yè)大學(xué)等單位都進(jìn)行了一些理論方面的探索。本文第一作者繼博士論文大型帶式輸送機(jī)動(dòng)態(tài)過程的研究 ”（1996之后完成了動(dòng)力學(xué)分析軟件的開發(fā)，并于 2001年對(duì)該軟件進(jìn)行了進(jìn)一步的開發(fā)，建立了完整的動(dòng)力學(xué)模型和穩(wěn)定的數(shù)值分 析方法。該軟件已經(jīng)在工程實(shí)際中應(yīng)用。動(dòng)力

26、學(xué)分析能估算包括在起動(dòng)或停車過程中的有關(guān)結(jié)構(gòu)、滾筒和輸送帶載荷。對(duì)于長(zhǎng)距離大張力的輸送機(jī)，該方法是可靠性設(shè)計(jì)的重要部分，這已被工業(yè) 界廣泛地采用。通過動(dòng)力學(xué)研究已經(jīng)開發(fā)出許多計(jì)算機(jī)程序。3.2.1波動(dòng)方程求解在1982年，HARRISON第一次闡述了輸送帶的波動(dòng)方程求解。這要求找到 輸送帶的承載分支和回程分支承受不同載荷時(shí)波動(dòng)方程的特征函數(shù)，并將靜態(tài)解 （穩(wěn)定運(yùn)行張力）和動(dòng)態(tài)解疊加?？捎糜谳斔蛶?yīng)力波速的精確預(yù)測(cè)。波動(dòng)模型不 能很好地處理運(yùn)動(dòng)的邊界（拉緊），且運(yùn)用它需要特殊的條件。不過，波動(dòng)模型作 為支持設(shè)計(jì)的工具已經(jīng)被應(yīng)用了許多年。3.2.2質(zhì)量一彈簧解輸送帶質(zhì)量間通過粘彈性聯(lián)系的模型由 N

27、oldell等在1984年首先提出。如同 其他模型，在其邊界單元需要相應(yīng)的應(yīng)力和張緊力，這種模型可能出現(xiàn)計(jì)算不穩(wěn) 定、產(chǎn)生錯(cuò)誤的預(yù)測(cè)。Morris on的WBM討論了這種不穩(wěn)定情況。彈簧一質(zhì)量模 型在處理拉緊裝置方面優(yōu)于波動(dòng)模型。世界上很多大公司都在應(yīng)用這種方法或者 開發(fā)出計(jì)算機(jī)程序。4、煤礦帶式輸送機(jī)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)在煤礦生產(chǎn)過程中，運(yùn)輸工作是一項(xiàng)極其重要的環(huán)節(jié)，運(yùn)輸設(shè)備性能的好壞 直接影響著礦井的生產(chǎn)和生產(chǎn)能力的提高。如果工作中某一環(huán)節(jié)中斷，將會(huì)造成 工作地點(diǎn)限于停頓，甚至導(dǎo)致全礦停產(chǎn)。因此正確配置運(yùn)輸運(yùn)輸設(shè)備及合理組織 運(yùn)輸工作。對(duì)提高產(chǎn)量，降低成本和提高工人勞動(dòng)生產(chǎn)效率有著重要的作用，同

28、 時(shí)必須對(duì)運(yùn)輸工作給予足夠的重視，采取相應(yīng)地，合理的運(yùn)轉(zhuǎn)，維護(hù)措施。4.1技術(shù)的改善4.1.1設(shè)備大型化、提高運(yùn)輸能力為了適應(yīng)高產(chǎn)高效集約化生產(chǎn)的需要，帶式輸送機(jī)的輸送能力要加大。長(zhǎng)距 離、高帶速、大運(yùn)量、大功率是今后發(fā)展的必然趨勢(shì)，也是高產(chǎn)高效礦井運(yùn)輸技 術(shù)的發(fā)展方向。在今后的10a內(nèi)輸送量要提高到30004000 t/h,還速提高至4 6m/s,輸送長(zhǎng)度對(duì)于可伸縮帶式輸送機(jī)要達(dá)到3000m。對(duì)于鋼繩芯強(qiáng)力帶式輸送機(jī)需加長(zhǎng)至5000m以上，單機(jī)驅(qū)動(dòng)功率要求達(dá)到 10001500 kW，輸送帶抗拉強(qiáng) 度達(dá)到6000 N/mm （鋼繩芯）和2500 N/mm （鋼繩芯）。尤其是煤礦井下順槽可 伸

29、縮輸送技術(shù)的發(fā)展，隨著高產(chǎn)高效工作面的出現(xiàn)及煤炭科技的不斷發(fā)展，原有 的可伸縮帶式輸送機(jī)，無論是主參數(shù)，還是運(yùn)行性能都難以適應(yīng)高產(chǎn)高效工作面 的要求，煤礦現(xiàn)場(chǎng)急需主參數(shù)更大、技術(shù)更先進(jìn)、性能更可靠的長(zhǎng)距離、大運(yùn) 量、大功率順槽可伸縮帶式輸送機(jī)，以提高我國帶式輸送機(jī)技術(shù)的設(shè)計(jì)水平，填 補(bǔ)國內(nèi)空白，接近并趕上國際先進(jìn)工業(yè)國的技術(shù)水平。其包含7個(gè)方面的關(guān)鍵技術(shù)：帶式輸送機(jī)動(dòng)態(tài)分析與監(jiān)控技術(shù)；軟起動(dòng)與功率平衡技術(shù)；中間驅(qū)動(dòng) 技術(shù)；自動(dòng)張緊技術(shù)；新型高壽命高速托輥技術(shù)；快速自移機(jī)尾技術(shù)； 高效儲(chǔ)帶技術(shù)4.1.2 提高元部件性能和可靠性設(shè)備開機(jī)率的高與低主要取決于元部件的性能和可靠性。除了進(jìn)一步完善和 提

30、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(shù)和元部件，如高 性能可控軟起動(dòng)技術(shù)、動(dòng)態(tài)分析與監(jiān)控技術(shù)、高效貯帶裝置、快速自移機(jī)尾、高 速托輥等，使帶式輸送機(jī)的性能得到進(jìn)一步的提高。4.1.3擴(kuò)大功能，一機(jī)多用化拓展運(yùn)人、運(yùn)料或雙向運(yùn)輸?shù)裙δ埽龅揭粰C(jī)多用，使其發(fā)揮最大的經(jīng)濟(jì)效益。開發(fā)特殊型帶式輸送機(jī)，如彎曲帶式輸送機(jī)、大傾角或垂直提升輸送機(jī)等。4.2發(fā)展趨勢(shì)4.2.1向智能化方向發(fā)展1）設(shè)計(jì)向智能化方向發(fā)展隨著輸送機(jī)計(jì)算軟件的不斷開發(fā)并投入使用，帶式輸送機(jī)的計(jì)算、選型、設(shè) 計(jì)、制圖等將會(huì)更加快捷、更加完善。特別是帶式輸送機(jī)動(dòng)態(tài)軟件的開發(fā)和使用，將使輸送機(jī)的設(shè)計(jì)更加合理。2）控制向智能化

31、方向發(fā)展微機(jī)控制技術(shù)將在帶式輸送機(jī)得到更加廣泛的利用，應(yīng)用動(dòng)態(tài)分析技術(shù)和機(jī) 電一體化、計(jì)算機(jī)監(jiān)控等高新技術(shù)，采用大功率軟起動(dòng)與自動(dòng)張緊技術(shù)，對(duì)輸送 機(jī)進(jìn)存動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)與監(jiān)控，大大降低了輸送帶的動(dòng)張力，設(shè)備運(yùn)行性能好，運(yùn)輸效 率高，輸送機(jī)的啟動(dòng)、運(yùn)行、監(jiān)控、維護(hù)等逐步向智能化、人性化方向發(fā)展。422向全系列、多品種的方向發(fā)展當(dāng)前國內(nèi)煤礦井下帶式輸送機(jī)的節(jié)寬型譜 （行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)）最大已達(dá)2. 8m,輸送機(jī) 形式多種多樣，根據(jù)不同的分類形式，深槽帶式輸送機(jī)、管狀帶式輸送機(jī)、氣墊 帶式輸送機(jī)、集中驅(qū)動(dòng)帶式輸送機(jī)、礦點(diǎn)驅(qū)動(dòng)帶式輸送機(jī)、水平轉(zhuǎn)彎帶式輸送 機(jī)、雙向運(yùn)輸帶式輸送機(jī)等等廣泛使用。許多技術(shù)有新的突破，如彎

32、曲帶式輸送 機(jī)、煤礦大巷與斜井大傾角向上運(yùn)輸帶式輸送機(jī) （角度達(dá)到32、向下運(yùn)輸帶式輸 送機(jī)（角度達(dá)到一 25、垂直提升輸送機(jī)，拓展運(yùn)人、運(yùn)料或雙向運(yùn)輸?shù)裙δ?，?機(jī)多用等特殊型帶式輸送機(jī)。4.2.3向性能優(yōu)良、配置精良的方向發(fā)展由于目前帶式輸送機(jī)的零部件已經(jīng)具有性能優(yōu)良、無故障、壽命長(zhǎng)的特點(diǎn)， 所以整機(jī)的配置檔次也在逐漸提升，因而使得整機(jī)的安全性、可靠性更高。1）可靠的可控軟起動(dòng)技術(shù)與功率均衡技術(shù)長(zhǎng)距離大運(yùn)量帶式輸送機(jī)由于功率大，距離長(zhǎng)且多機(jī)驅(qū)動(dòng)，必須使用軟起動(dòng) 方式來降低輸送機(jī)的動(dòng)張力，特別是多電機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)，不僅要分時(shí)起動(dòng)以減少對(duì)電 網(wǎng)的沖擊，還要控制輸送機(jī)起動(dòng)加速度在 0.3m/s2甚至0

33、.1m/s2,以軟啟動(dòng)（或軟 停車）減少對(duì)元部件的沖擊，實(shí)現(xiàn)各電機(jī)之間的功率平衡，對(duì)多點(diǎn)驅(qū)動(dòng)解決承載帶 與驅(qū)動(dòng)帶的帶速同步問題及輸送帶涌浪現(xiàn)象。目前以調(diào)速型液力偶合器和液體粘 性司控CST、BOSS為代表的軟啟動(dòng)裝置實(shí)現(xiàn)輸送機(jī)的軟起動(dòng)與功率平衡的局面 還將持續(xù)一定時(shí)間。隔爆型變頻軟啟動(dòng)的研制應(yīng)用，隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展和 高效換熱傳導(dǎo)元件的不斷推出，將逐步向大功率、高電壓發(fā)展。其優(yōu)異的軟啟動(dòng) 和調(diào)速性能，易實(shí)現(xiàn)微機(jī)自動(dòng)化集中控制的全電子元器件結(jié)構(gòu)，代表了解決長(zhǎng)距 離帶式輸送機(jī)的起動(dòng)與功率平衡及同步性的發(fā)展方向。2)自移機(jī)尾、自動(dòng)張緊、高效儲(chǔ)帶、自動(dòng)卷帶技術(shù)適應(yīng)高產(chǎn)高效工作面的順槽可伸縮帶式輸送

34、機(jī)，其隨著工作面的快速推進(jìn)而 快速自移的自移機(jī)尾，將以更高的剛性，對(duì)輸送帶的跑偏有較強(qiáng)的糾偏能力，自 調(diào)偏、防滑能力強(qiáng)，滿足在輸送機(jī)不停機(jī)的情況下實(shí)現(xiàn)快速自移。高效儲(chǔ)帶與自 動(dòng)張緊裝置將采用結(jié)構(gòu)先進(jìn)的開放式儲(chǔ)帶裝置和高精度的大拉力、大行程、快速 自動(dòng)張緊裝置，托帶小車能自動(dòng)隨儲(chǔ)帶位置自動(dòng)伸縮到位。更好的控制輸送帶不 易跑偏，不會(huì)出現(xiàn)脫軌現(xiàn)象。更方便操作的自動(dòng)夾緊、自動(dòng)引帶、自動(dòng)收卷的自 動(dòng)卷帶裝置將在順槽帶式輸送機(jī)上廣泛應(yīng)用。5、今后帶式輸送機(jī)的發(fā)展方向在社會(huì)經(jīng)濟(jì)、技術(shù)迅速發(fā)展的當(dāng)今，帶式輸送機(jī)應(yīng)隨著社會(huì)的發(fā)展而發(fā)展。 只有這樣帶式輸送機(jī)才能有更好的發(fā)展。5.1可編程控制系統(tǒng)的帶式輸送機(jī)5.1

35、.1目的和意義帶式輸送機(jī)是礦井生產(chǎn)的主要環(huán)節(jié)，在采運(yùn)系統(tǒng)中對(duì)礦井出煤影響較大的就 是運(yùn)輸環(huán)節(jié)的自動(dòng)化程度與協(xié)調(diào)控制的合理化。過去的帶式輸送機(jī)控制中主要是 由大量繼電器而組成的硬件邏輯電路來進(jìn)行的，由于使用了大量的硬件設(shè)備因而 體積大、元件多、聯(lián)線復(fù)雜、加工高、程序修改困難。在計(jì)算機(jī)工控設(shè)備高速發(fā)展的今天，可編程控制器已在工業(yè)控制系統(tǒng)中獲得 廣泛的應(yīng)用，使系統(tǒng)精度及可靠性大大提高。可編程控制器在輸送機(jī)控制中的應(yīng) 用將是未來進(jìn)行設(shè)備改造與新型產(chǎn)品開發(fā)的一個(gè)行之有效的工具。5.1.2具體功能(1)有斷路、過載、斷相保護(hù)和漏電閉鎖及停車時(shí)的自檢功能。(2)有自動(dòng)運(yùn)行、半自動(dòng)運(yùn)行、手動(dòng)運(yùn)行、閉鎖等四種工

36、作方式。(3)可控制四臺(tái)主機(jī)的磁力啟動(dòng)器及相應(yīng)的其它啟動(dòng)器。(4)可以接收上一臺(tái)輸送機(jī)的開車信號(hào)，發(fā)出下一臺(tái)聯(lián) 動(dòng)開車的信號(hào)。(5)具有膠帶運(yùn)行速度數(shù)字顯示和主機(jī)電流顯示。(6)具有CPU、 主電機(jī)、油泵電機(jī)、電液閘、給煤機(jī)的工作狀態(tài)LED顯示。(7)具有沿線停車、煤含滿、跑偏、撕帶、煙霧、漏電、打滑、超速、軸溫過高、低煤位等保護(hù)的LED顯示。5.2大傾角波狀擋邊帶式輸送機(jī)5.2.1概論大傾角波狀擋邊帶式輸送機(jī)在我國是一種新型輸送機(jī)，近年來發(fā)展很好，被廣泛使用。除具有帶式輸送機(jī)的優(yōu)點(diǎn)外，特別運(yùn)用于提升高度大的場(chǎng)合。比該機(jī)輸送量 大，可防止物料散落。輸送距出矩，占地面積小，工藝布置方便，可縮小基建規(guī)模，降低 工程造價(jià)等。5.2.2結(jié)構(gòu)及輸送原理大傾角擋邊帶式輸送機(jī)是在平形橡