帶式輸送機用斷帶保護裝置的應用

孫曉陽

（陽泉煤業（集團）有限責任公司奧倫膠帶分公司， 山西 陽泉 045000）

引言

帶式輸送機作為煤礦機械化采運設備中及其重要的一環，其輸送帶斷裂的事故頻繁發生，尤其是大功率、遠距離運輸、帶速較高、傾角較大的帶式輸送機，其輸送帶在極其苛刻的工況下運行，輸送帶更容易發生斷裂。輸送機一旦出現斷帶情況，造成逆轉事故，輸送帶及其上承載的大量的東西就會向下快速滑動，撞向機尾，導致輸送機設備或其他的設備、設施甚至是人員，出現損傷、損壞的惡劣事故，影響煤礦的正常生產[1]。因此，在輸送機上安裝符合功能要求的斷帶保護裝置，斷帶時能夠快速及時地對斷帶進行抓捕自動，防止其逆轉情況發生。

1 輸送帶斷帶原因分析

帶式輸送機是煤礦中運輸煤炭、矸石等物料的常用設備，其輸送帶是運輸各種物料的主要承載體，在長時間、高速、重載的工作狀態下會發生疲勞破壞，甚至發生斷裂。發生斷帶事件，原因極其復雜，多種多樣，需根據現場具體情況入手判斷，我們從以下幾個方面對其進行分析：

1）輸送帶本身的質量存在問題，又處于長時間不間斷的使用狀態中，而且又沒有針對其任何的維護保養措施，導致壽命大大降低，最后斷裂。

2）輸送帶的接頭質量較差。機械接頭屬易損件，需定期更換，由于更換頻繁，目前已經在新式輸送帶上很少使用；熱硫化粘接接頭連接是目前輸送帶接頭連接的主要方法，這種接頭的制作工藝相對復雜一些，工藝過程中的硫化溫度和壓力的控制比較困難，極易出現裂紋和起泡或橡膠老化開裂等問題，遇到非正常工況受力突變時，容易在接頭處斷裂。

3）帶式輸送機在重載情況下啟動與制動時，輸送帶受到較大的突變載荷，會導致斷裂。

4）帶式輸送機的張緊裝置設置調整的不合理，輸送帶的松緊程度不合適，張力變化不均勻，高速運載時極其容易張力突然增大，導致其斷裂。

5）輸送帶高速運載過程中，出現異物被卷入或較大物塊落入等情況時，受到載荷突變，導致斷裂。

2 常用斷帶保護裝置的應用分析

目前，帶式輸送機用斷帶保護捕裝置類型非常多，常用的主要歸結為三種類型。我們分別對此三種類型的斷帶保護裝置的應用過程中的結構、原理進行研究分析，以其能夠為實際不同煤礦環境中不同工況下選擇合適的斷帶保護裝置提供合理的建議和指導。

2.1 單向托輥和阻尼板全線式摩擦制動抓捕裝置

這種裝置主要是對整條輸送帶施加摩擦力進行制動，通過該種原理設計制造的。上下輸送帶位于全程安裝單向托輥上下方與底部的阻尼板之間，上輸送帶是通過與位于其下的單向托輥滑動時產生的摩擦力而制動，下輸送帶則主要是通過與底部鋪設的阻尼板之間滑動時產生的摩擦阻力來防止輸送帶的滑動。單向托輥摩擦制動的示意圖如圖1所示，阻尼板斷帶抓捕的示意圖如圖2所示。

圖1 單向托輥摩擦制動示意

圖2 阻尼板斷帶抓捕示意圖

2.2 局部式斷帶抓捕裝置

該種裝置是設置合理的抓捕裝置的數量及布置方位，斷帶時在輸送帶的下滑力作用下從而觸發楔形閘塊的自鎖功能將輸送帶的空載邊壓在輥輪和閘塊之間，實現輸送帶的抓捕制動。下面以徐州富迪礦用設備有限公司研制的DDZ型的斷帶抓捕裝置的應用過程進行研究分析，DDZ型的斷帶抓捕裝置如圖3所示。

圖3 DDZ型帶式輸送機斷帶抓捕裝置

DDZ型的斷帶抓捕裝置在無斷帶事故運行狀態時，楔形閘塊并不與輸送帶接觸，處于輸送帶的兩側位置，當發生斷帶事件時，在輸送帶的下滑力的作用下，上閘塊和下閘塊沿楔形槽迅速移動實現自鎖，將輸送帶有效地夾住，阻止其向下滑動。

該裝置能夠準確地判斷斷帶的發生，并及時的作出反應，且對多臺裝置的控制精度非常高，斷帶時多臺抓捕裝置能夠同時實現抓捕，同步性高，動作一致性好。

2.3 整體式斷帶抓捕裝置

整體式斷帶抓捕裝置是獨立的一套裝置，不直接安裝在帶式輸送機上，對輸送帶全帶寬進行抓捕，抓捕力比較大，可靠性比較高。以下分別對常見兩種整體式斷帶抓捕裝置的結構和原理進行對比分析。

2.3.1 橫斷面杠桿式的斷帶抓捕裝置

如圖4所示，該裝置主要是斷帶時，輸送帶在重物和本身的重力作用下，無法繼續張緊，導致輸送帶連同重物開始下路作用在配重塊上，通過杠桿將力傳遞到上下抓捕機架的楔塊把輸送帶夾緊在上下橫梁之間，該裝置通過輸送帶斷帶時下落的重力再結合杠桿作用完成斷帶抓捕的動作，無需專門的檢測和電控裝置，結構簡單，容易實行。

2.3.2 全斷面液壓式的斷帶抓捕裝置

該種裝置在發生斷帶時，輸送帶會向下滑動發生逆轉，此時布置在上下輸送帶的傳感器和編碼器會采集輸送帶的運行方向、運行速度轉化為相應的脈沖信號傳給電控系統，電控通過與正常工作下采集到的信號進行對比，判斷發生斷帶事件，發出控制信號，輸送機進入斷電停機狀態，該斷帶抓捕裝置的液壓系統立刻進入工作狀態，首先一直處于備用狀態的蓄能器作為臨時動力源驅動輸送帶下方油缸動作，推動下旋轉梁將斷裂的輸送帶頂起，延緩輸送帶的下滑，接著電磁換向閥迅速通電換向，液壓泵站和蓄能器同時作用于油缸，油缸推桿推動上旋轉梁快速下移動與下旋轉梁閉合將輸送帶夾住，實現斷帶抓捕。帶式輸送機正常運轉時，該種裝置的液壓泵站處于間歇式開停狀態，保證蓄能器的壓力始終保持在規定值狀態，以備斷帶時能夠快速反應，提供所需動力[2]。全斷面液壓式的斷帶抓捕器的雙編碼器斷帶檢測示意圖如圖5所示。

圖4 橫斷面杠桿式斷帶抓捕裝置

3 斷帶保護裝置應用中存在的問題

對斷帶保護裝置的研究應用過程中存在的問題進行分析說明。

1）單向托輥和阻尼板全線式摩擦制動斷帶保護裝置需要帶式輸送機上的托輥為單向的，同時要鋪設與單項托輥相配套的阻尼板，應用限制較大，不易實施，所用改造的花費很高，很難在煤礦中，特別是小型煤礦中推廣應用。

2）局部式的斷帶抓捕裝置單臺裝置的抓捕力太小，難以滿足要求，需要在輸送帶方向布置多臺，進行同時抓捕方能保證該種裝置的可靠性和有效性，但多臺布置同時抓捕對抓捕力和抓捕位置的設置要求相當苛刻，裝置位置布置不合理，抓捕時造成輸送帶受力不均勻，容易發生輸送帶跑偏事故，或造成輸送帶撕裂。

3）整體式的斷帶抓捕裝置，主要是屬于獨立的一套裝置，非帶式輸送機上的附屬裝置，系統復雜，成本較高。

4 結語

斷帶的出現、斷帶后的保護問題，是目前由帶式輸送機導致的煤礦安全問題中首要解決的問題。與國外相比，國內煤礦的規模更大，帶式輸送機的應用也更為廣泛，而國產輸送帶的質量、工藝仍有很大的距離。因此，重視斷帶保護裝置的研制和應用，根據具體工況，選擇合適的斷帶保護裝置，是目前預防和解決斷帶事件最有效的措施。