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1 绪论
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皮带运输机又称带式输送机,是一种连续运输机械,也是一种通用机械。工作过程中噪音较小,结构简单。皮带运输机可用于水平或倾斜运输。皮带运输机由皮带、机架、驱动滚筒、改向滚筒、承载托辊、回程托辊、张紧装置、清扫器等零部件组成。
随着带式输送机技术的不断完善与发展,带式输送机己经成为散体物料的主要运输工具之一,因其能实现物料的连续装卸运输而且运输距离长、输送能力大、电耗低、投资费用相对较低以及维护方便等特点,而广泛应用于港口、码头、冶金、热电厂、露天矿和煤矿井下的物料运送。
然而作为煤矿运输系统中的关键设备,在使用过程中由于胶带各点的受力不均,滚筒转动不灵活等原因,胶带易发生跑偏及打滑、断带等事故。一旦发生断带故障时,由于重力和惯性的作用,断裂的胶带将与胶带上的物料一同迅速下滑将胶带和物料一同堆积在输送机的下方机头处,给带式输送机的修复工作带来很多的困难,带来较大的经济损失。带式输送机的横向断带事故时有发生。下面列举一些资料中已公开的断带事故和统计数据。
(1)1994年5月20日和7月31日。山东省七五煤矿330采区钢丝绳芯胶带输送机在正常生产运转中,连续2次发生断带事故,虽未造成人员伤亡,。间接损失达250余万元。第一起事故,编号为88—12—8的硫化接头运行到胶带机头以下150 m左右一较大的变坡点处时脱落断裂。断后的胶带在载荷和胶带重力分力作用下,逐渐加速,飞速下滑,直至堆积到不能再下滑为止。下滑距离达500余米。胶带托辊支架冲击损坏
150余架。托辊损坏60余只。打毁架空乘人装置吊座20余架。第二起事故,编号为94—5—2的硫化接头运行到胶带机头以下约200 m处发生脱落断裂。胶带下滑距离达550余米,情形与第一次事故基本相同。
(2)淮北矿业集团公司朱仙庄煤矿,随着机械化程度的逐步提高,原煤产量也逐年增加,目前已超过170万t/d,而85%以上的原煤需要强力输送机来运输。1996年以来朱仙庄煤矿陆续安装并投入使用了5部ST型钢丝绳芯输送机,输送机胶带总长达到13200 m。随着输送机胶带服务年限的增加,出现了不同程度的老化现象,致使输送机胶带覆盖层与带芯之间粘合强度下降。2002年底连续发生5起输送机胶带接头拉断事故,直接影响了全矿的安全生产。
(3)大同煤矿集团公司现有主提升斜井胶带输送机12部,暗斜井主运输胶带输送机11部;斜井坡度为14~16度,胶带宽度1~ m、机长400~1100 m。从1989~1995年,有7部主斜井胶带输送机发生断带事故,共影响生产近400 h,影响产量达30万吨。断带事故不仅影响了生产和经济效益,还严重破坏了井下装备,甚至威胁到职工的生命安全。
(4)平顶山矿务局至1996年有l7台钢丝绳芯胶带输送机在运行,其中有SQD-440型上运大倾角胶带输送机、STJ/4X2805型钢丝绳芯胶带输送机(运量达1000t/h)等等。共有10个矿使用钢丝绳芯胶带输送机,其中有8个矿发生过断带事故。%。据不完全统计,截止1995年8月,全局共发生钢丝绳芯胶带断带事故16起, h,影响产量20余万吨。其中15起断带发生在接头处,%。
以淮北矿务局某煤矿为例:该矿日产量在5000 t以上,一个采区的日产量也有2000 t,停产1d,就会造成100余万元的经济损失,若断带后皮带推倒皮带架子,损坏设备,将产生更大的经济损失,更严重可能引发人员的伤亡事故,将会给煤矿安全生产带来更大的负面影响。
目前国内已有多厂家研制了胶带输送机综合保护器,它们可有效地实现带式输送机在运行过程中的部分故障保护,但还无法完成带式输送机断带、飞车保护,加之输送机的断带、飞车事故在煤矿、电厂、水泥厂工作中时有发生,因此这一问题急需解决。

上世纪五十年代以来,从运输谷物的帆布、木支座运输机到现在钢丝绳牵引运输机、波状挡边带式输送机、斗式等各种输送机,带式输送机技术得到了飞速发展。带式输送机不但在各大零部件的结构,性能以及整机管理方面有了很大的改善和提高外,在起制动动态特性的研究方面也有了重大突破,如德国、澳大利亚、美国、波兰、南非、日本等,相续对此进行了大量的理论和实验研究,在动态研究分析领域采用粘弹性流变力学理论对系统作了更接近于实际的假设分析,澳大利亚还对胶带横向振动问题进行了深入的研究。
20世纪60年代,前苏联在简化的力学模型上提出了第一个带式输送机非稳定状态运行期间动态分析的计算公式,1973年形成了动态分析方法,并开始实际应用。1984年3月Harrison 的博士论文“动态测