楊平麗

淺談帶式輸送技術(shù)的發(fā)展

楊平麗

(晉城煤業(yè)集團(tuán)成莊礦，山西 晉城 048021)

論述了1980年以前，大運(yùn)量、長(zhǎng)距離的固定式帶式輸送機(jī)就已經(jīng)存在并逐步開(kāi)發(fā)出更具獨(dú)特性能的產(chǎn)品。自1980以來(lái)，采礦業(yè)有了較大的發(fā)展，改變了散狀物料的輸送方式，從間斷輸送方式發(fā)展到金屬礦山和煤礦的連續(xù)開(kāi)采工藝，并實(shí)現(xiàn)了用輸送機(jī)輸送。當(dāng)今，帶式輸送機(jī)已經(jīng)在長(zhǎng)距離輸送機(jī)、轉(zhuǎn)彎輸送機(jī)、高強(qiáng)度傾斜輸送機(jī)、高速輸送機(jī)、管狀輸送機(jī)、雙向輸送機(jī)、垂直提升輸送機(jī)和氣墊帶式輸送機(jī)等方面取得了新的發(fā)展。

帶式輸送機(jī)技術(shù);大運(yùn)量、長(zhǎng)距離的運(yùn)輸系統(tǒng);鋼絲繩牽引輸送機(jī);助力驅(qū)動(dòng)帶式輸送機(jī);管狀和垂直提升輸送機(jī);氣墊帶式輸送機(jī)

1 早期的帶式輸送機(jī)

為滿足客戶需求，早期的北美制造商不僅授權(quán)自己的世界各地市場(chǎng)直接解決用戶問(wèn)題，建立完善的售后保障體系，還開(kāi)發(fā)出范圍寬廣的機(jī)械平臺(tái)以驅(qū)動(dòng)長(zhǎng)的、高強(qiáng)度的輸送帶，并采用Voith、Fluiddrive的液力耦合器和不同的電動(dòng)機(jī)控制器實(shí)現(xiàn)控制啟動(dòng)，由此可以建造長(zhǎng)距離、高升程的帶式輸送機(jī)。

1980年以前，大運(yùn)量、長(zhǎng)距離的固定式帶式輸送機(jī)就已經(jīng)存在并逐步開(kāi)發(fā)出更具獨(dú)特性能的產(chǎn)品。不容置疑的是，借助歐洲和美國(guó)1980年以前的研究成果，許多公司已經(jīng)構(gòu)思并運(yùn)作了一些大運(yùn)量、長(zhǎng)距離的運(yùn)輸系統(tǒng)。表1就是一些值得注意的早期的運(yùn)輸系統(tǒng)的例子。世界大運(yùn)量、長(zhǎng)距離的運(yùn)輸系統(tǒng)范例表見(jiàn)表1。

表1 世界大運(yùn)量、長(zhǎng)距離的運(yùn)輸系統(tǒng)范例表

表1僅列出了很少一部分世界范圍內(nèi)的重要的運(yùn)輸系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)例，在1980年以前，它們或是已被安裝，或是處在設(shè)計(jì)階段。在20世紀(jì)80年代以前，輸送及技術(shù)研究主要致力于解決在輸送機(jī)發(fā)展型式上遇到的許多運(yùn)行中存在的實(shí)際問(wèn)題。而在1980—2000年期間，輸送機(jī)的研究則進(jìn)入了一個(gè)新階段。

2 帶式輸送發(fā)展的市場(chǎng)需求

自1980年以來(lái)，采礦業(yè)有了較大的新發(fā)展，改變了散狀物料的輸送方式，從間斷輸送方式發(fā)展到金屬礦山和煤礦的連續(xù)開(kāi)采工藝，并實(shí)現(xiàn)了用輸送機(jī)輸送。

1)發(fā)展的原因。a)在最近的幾十年里，世界經(jīng)歷了空前的發(fā)展，此時(shí)，需要新的礦山提供更多的能源和原材料。b)由于許多貧瘠的礦山已經(jīng)關(guān)閉，所以較大的礦山需要開(kāi)采大量的煤、礦石或者其他礦產(chǎn)品。c)國(guó)內(nèi)以寶鋼為首的大型鋼鐵企業(yè)的建立與改造;西部煤炭資源的開(kāi)發(fā)并得以通過(guò)港口外運(yùn)。

2)經(jīng)濟(jì)的原因。a)許多新的大產(chǎn)能的采礦業(yè)務(wù)紛紛出現(xiàn)在第三世界國(guó)家，系統(tǒng)成本降低，致使?fàn)I業(yè)利潤(rùn)更快更大。b)通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較實(shí)踐應(yīng)用，已經(jīng)證明在一定距離上，帶式輸送機(jī)輸送優(yōu)于汽車和列車運(yùn)輸。采用帶式輸送機(jī)可實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離、大運(yùn)量輸送。

3)環(huán)境的因素。為使輸送機(jī)能在環(huán)境敏感地區(qū)或靠近城市的地區(qū)使用，通過(guò)重大的技術(shù)模擬和技術(shù)創(chuàng)新，無(wú)論普通的、管狀的以及鋼絲繩的帶式輸送機(jī)都已經(jīng)開(kāi)發(fā)出可以水平和垂直轉(zhuǎn)彎的產(chǎn)品。

4)企業(yè)的因素。許多較小的礦山被大公司購(gòu)買、整合、兼并，從而使得采礦業(yè)分布迅速趨于合理化。但這些大公司卻經(jīng)常受困于運(yùn)輸行業(yè)的壟斷經(jīng)營(yíng)，因此，為了自身發(fā)展需要，迫切要求依賴于一種新的運(yùn)輸模式—長(zhǎng)距離、大運(yùn)量的帶式輸送機(jī)運(yùn)輸。目前，國(guó)內(nèi)的礦山企業(yè)和鋼鐵企業(yè)都在面臨著重組和擴(kuò)大的局面，致使這一需求日益加大。

5)工程技術(shù)。上述四個(gè)因素引起的輸送機(jī)發(fā)展的技術(shù)問(wèn)題(如輸送安全系數(shù)的降低和與之相關(guān)的故障、磨損問(wèn)題)，以及提高可靠性的用戶需要，已經(jīng)極大推動(dòng)了輸送技術(shù)在動(dòng)力學(xué)和設(shè)備設(shè)計(jì)方面的研究與開(kāi)發(fā)。

由此可以看到，為滿足上述因素的需要，而產(chǎn)生的新觀念，和對(duì)運(yùn)輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的巨大影響。

3 通用帶式輸送機(jī)的重要研究工作

1)技術(shù)。輸送機(jī)技術(shù)自1980年以來(lái)，有非常明顯的新的技術(shù)發(fā)展，從某種程度上這主要?dú)w功于科學(xué)研究的發(fā)展。

2)改進(jìn)設(shè)計(jì)和輸送機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的研究。大多數(shù)的基礎(chǔ)研究集中在有較高學(xué)術(shù)威望的機(jī)構(gòu)完成，這些機(jī)構(gòu)都擁有搬運(yùn)和運(yùn)輸方面的重要的專家。當(dāng)然，還有一些研究是在個(gè)人公司和其它不著名的機(jī)構(gòu)完成的。

自1980年以來(lái)，進(jìn)行輸送機(jī)研究并發(fā)表論文的著名的學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)有：a)漢諾威大學(xué)(HAGER，OEHMEN，F(xiàn)UNKE，SCHWARZ，SCHULTZ)。b)紐卡斯?fàn)柎髮W(xué)，澳大利亞(HARRISON，ROBERTS，BETZ，BENNETT)。c)礦山與冶金大學(xué)，Leoben，奧地利(GRIMMER，KESSLER)。d)代夫特技術(shù)大學(xué)(SPAANS，JONKERS，LODEWIJKS)。e) 卡爾斯魯厄大學(xué) (BAHKE)。f)TU Wroclaw，波 蘭 (ZUR，KORZEN，GLADYSIEWICZ)。

國(guó)內(nèi)主要研究者：a)太原重型機(jī)械學(xué)院(黃松元，王鷹)。b)山東礦業(yè)學(xué)院(孫可文，梁兆正)。c)東北大學(xué)(黃萬(wàn)吉，宋偉剛)。

4 特種帶式輸送機(jī)系統(tǒng)的研究

4.1 鋼絲繩牽引帶式輸送機(jī)

在1980年以前鋼絲繩牽引帶式輸送機(jī)已經(jīng)在長(zhǎng)距離、高升程等方面具有廣泛的應(yīng)用。這種輸送機(jī)用2條鋼絲繩作為牽引元件，用輸送帶承載物料。該輸送機(jī)一經(jīng)面試，便在世界各地的散狀物料搬運(yùn)、輸送領(lǐng)域中安家落戶。

下面介紹部分具有代表性的鋼絲繩牽引帶式輸送機(jī)系統(tǒng)：

Worsley Alumina，澳大利亞，單機(jī)長(zhǎng)度30 km和20 km，是目前單機(jī)長(zhǎng)度最長(zhǎng)的系統(tǒng)。

Selby Mine，英國(guó)，是一個(gè)長(zhǎng)距離、大提升高度的系統(tǒng)，它相當(dāng)于通用帶式輸送機(jī)的鋼絲繩芯輸送帶強(qiáng)度ST7100。

Norfolk Southern，美國(guó)，是一條長(zhǎng)距離、大垂直曲線的系統(tǒng)。

Line Creek Mine，加拿大，一條 10.6 km 下運(yùn)曲線輸送機(jī)系統(tǒng)。

4.2 管狀和垂直提升輸送機(jī)

出于環(huán)境保護(hù)的原因，輸送機(jī)市場(chǎng)研發(fā)出管狀輸送機(jī)。它是將物料密閉在輸送帶內(nèi)進(jìn)行傳輸。這種技術(shù)要求輸送帶經(jīng)過(guò)滾筒時(shí)為平型，而傳輸時(shí)為管形，因而整個(gè)輸送機(jī)包含可以形成管狀的過(guò)渡段、管段、由管變成平型的過(guò)渡段3段。它的托輥組結(jié)構(gòu)形式可以有多種變化，如：3托輥和6托輥系統(tǒng)。雖然結(jié)構(gòu)較普通膠帶輸送機(jī)復(fù)雜，然而，這種輸送機(jī)如果處于良好的工作方式下可以避免灑料，具有很好的環(huán)保性能，因而市場(chǎng)前景可觀。但是，像鋼絲繩牽引帶式輸送機(jī)一樣，目前在世界范圍內(nèi)也只有為數(shù)不多的幾個(gè)知名供應(yīng)商。例如：Bridgestone(日本)和Krupp Robins公司(美國(guó))采用的6托輥支撐結(jié)構(gòu)。

著名的系統(tǒng)包括：

Lagoven，Venezuela：5 km水平曲線管狀帶式輸送機(jī)，用于運(yùn)送石油焦炭。

Skyline Mine，(美國(guó))：長(zhǎng)距離下運(yùn)輸煤輸送機(jī)，有水平和垂直曲線段。

該輸送技術(shù)的研究都集中于摩擦系數(shù)和功率的計(jì)算，但是所發(fā)表的論文并不很多。當(dāng)然，還出現(xiàn)了很多類似管狀的輸送機(jī)，這些系統(tǒng)已經(jīng)經(jīng)過(guò)了設(shè)計(jì)、研究和建造，進(jìn)入了實(shí)用階段，這里不再累述。

這方面的學(xué)術(shù)論文和研究文章有：

Kunstmann(漢諾威大學(xué)博士論文，1983)研究了垂直輸送機(jī)理論和卸載機(jī)械。其后，Hinkelmann(漢諾威大學(xué)博士論文，1986)詳細(xì)研究了袋式輸送機(jī)，Hinkelman還發(fā)表了各種管狀帶式輸送機(jī)比較的文章，其中包括：Sicon，Aerobande，U －Con，Delta 和其他的多托輥系統(tǒng)，論文很好地總結(jié)了管狀帶式輸送機(jī)技術(shù)，并提供了在設(shè)計(jì)管狀輸送機(jī)時(shí)管狀形式的多種選擇。

國(guó)內(nèi)管狀帶式輸送機(jī)研究及開(kāi)發(fā)始于20世紀(jì)80年代初期，太原重型機(jī)械學(xué)院王鷹發(fā)表過(guò)多篇文章，系統(tǒng)地介紹了管狀帶式輸送機(jī)的結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)計(jì)算等方面的內(nèi)容，為國(guó)內(nèi)開(kāi)發(fā)這一輸送機(jī)提供了理論基礎(chǔ)。

HAC(High Angle Conveyor—大傾角帶式輸送機(jī))輸送機(jī)是又一個(gè)大傾角輸送系統(tǒng)的例子。HAC是一種sandwich型的輸送機(jī)，它是用托輥壓上覆蓋的輸送帶，將物料包裹在兩條輸送帶內(nèi)提升物料。論文由Dos Santos發(fā)表。這種輸送機(jī)已經(jīng)在美國(guó)廣泛使用，用于長(zhǎng)距離、大角度的提升。

除此之外，還出現(xiàn)了一些其他形式的垂直輸送系統(tǒng)。例如：Flexwell，Beltwall系統(tǒng)，他們都是在普通輸送帶上貼上擋板或袋，物料在擋板和袋中隨輸送帶運(yùn)行完成提升工作。在本節(jié)中所描述的各種輸送機(jī)都是通用輸送機(jī)功能的擴(kuò)展，他們適用于各種特定場(chǎng)合。這些研究和技術(shù)的發(fā)展在很大的程度上滿足了現(xiàn)代物料搬運(yùn)的市場(chǎng)需要。

4.3 輸送帶翻轉(zhuǎn)

輸送帶翻轉(zhuǎn)是用以保證輸送帶的承載面和反面都能保持和托輥接觸的普通輸送機(jī)，這對(duì)保護(hù)環(huán)境和穿越公路和河流都具有重要意義。在這方面，很多輸送帶制造商都提供了多種翻轉(zhuǎn)的長(zhǎng)度，并著手解決了一些在輸送帶翻轉(zhuǎn)區(qū)段輸送帶的強(qiáng)度和撓度的問(wèn)題。由于，該輸送技術(shù)有很好的發(fā)展前景，因此，可以把輸送帶翻轉(zhuǎn)看成是現(xiàn)代輸送機(jī)的一個(gè)發(fā)展方向。

4.4 滾筒的發(fā)展

滾筒強(qiáng)度的分析與設(shè)計(jì)以及壽命分析一直是輸送機(jī)設(shè)計(jì)的一個(gè)重要內(nèi)容。許多輸送機(jī)制造公司都擁有這方面的一流人才，是推動(dòng)這一領(lǐng)域向前發(fā)展的重要力量。如：King的一篇論文討論了滾筒設(shè)計(jì)問(wèn)題，它對(duì)其他研究者具有很好的參考價(jià)值，并且改進(jìn)了滾筒強(qiáng)度理論。

4.5 氣墊帶式輸送機(jī)

國(guó)內(nèi)氣墊帶式輸送機(jī)的研究開(kāi)始于20世紀(jì)80年代，其中太原重型機(jī)械學(xué)院黃松元、王鷹教授進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)研究。東北大學(xué)黃萬(wàn)吉、宋偉剛也進(jìn)行了研究和開(kāi)發(fā)工作。宋偉剛最先系統(tǒng)地發(fā)表了氣墊帶式輸送機(jī)的設(shè)計(jì)方法。氣墊帶式輸送機(jī)的主要出版物有：

王世鈞，任文斗，氣墊帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì)選型手冊(cè)，化學(xué)工業(yè)出版社，1995。

曾晨，孟文俊，氣墊帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì)選型手冊(cè)，機(jī)械工業(yè)出版社，1999。

宋偉剛，散狀物料帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì)，東北大學(xué)出版社，2000。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文考察了帶式輸送機(jī)研究現(xiàn)狀和研究成果在帶式輸送機(jī)系統(tǒng)和設(shè)計(jì)中的作用。如同在本文中所討論的，應(yīng)用計(jì)算機(jī)可以使機(jī)械過(guò)程的模型、在輸送帶中的作用力、模型、測(cè)量和理論相互檢驗(yàn)，由此快速推動(dòng)這一領(lǐng)域進(jìn)一步發(fā)展。

［1］ Funke H.Hartmann K.Lauhoff H.Design and Operating Performance of a Long－Distance Belt Conveyor System with Horizontal Curves and Simultaneous Material Transport in the Upper and Lower Strands［J］.Bulk Solids Handling，2000，20(1)：45 － 55.

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On the Development of the Belt Conveyor Technology

Yang Ping－li

Discusses before 1980，large capacity，long distance and fixed belt conveyor has existed and gradually developed a more unique property product.Since 1980，the mining industry has larger development，change the transportation mode of the bulk materials，from the discontinuous transportation mode develop to the metal mines and coal mines continuous mining process，also achieve conveyor transport.Today，belt conveyor has made a new development in the aspects such as long distance conveyor，turning conveyor，high － intensity inclined conveyor，high －speed conveyor，tubular conveyor，two － way conveyors，vertical lifting conveyor，air cushion belt conveyor and so on.

Belt conveyor technology;Large capacity and long distance transport system;Wire rope traction conveyor;Power driven belt conveyor;Tubular and vertical lifting conveyor;Air cushion belt conveyor

TD528+.1

A

1672－0652(2011)10－0050－03

2011－08－01

楊平麗(1971—)，女，山西澤州人，1994年畢業(yè)于山西礦業(yè)學(xué)院，工程師，主要從事機(jī)電技術(shù)和管理工作(E － mail)czscfwzxypl@jccoal.com