礦用帶式輸送機(jī)大型化與高可靠性要求，對(duì)設(shè)計(jì)者和制造者提出了更高的要求，只有解決了帶式輸送機(jī)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)，才能制造出高性能、高可靠性的大型帶式輸送機(jī)。其關(guān)鍵技術(shù)為：1]動(dòng)態(tài)分析技術(shù)；2]可控啟動(dòng)技術(shù)；3]下運(yùn)制動(dòng)技術(shù)，4]  自動(dòng)張緊技術(shù)；5]中間驅(qū)動(dòng)技術(shù)；6J高速托輥技術(shù);7]  機(jī)尾快速自移技術(shù)；8]  電控與監(jiān)測(cè)自動(dòng)化技術(shù)；9）輸送機(jī)運(yùn)人技術(shù)；10) CST的國(guó)產(chǎn)化技術(shù)；11)雙電機(jī)差動(dòng)軟啟動(dòng)傳動(dòng)技術(shù)；12）變頻防爆技術(shù)、
   (1)動(dòng)態(tài)分析技術(shù)
   建立帶式輸送機(jī)的輸送帶在起動(dòng)和停機(jī)過(guò)程中的動(dòng)力學(xué)方程，求解輸送帶上不同點(diǎn)隨時(shí)間推移所發(fā)生所的變化，找出變化劇烈的張力波可能造成的破壞，這就是帶式輸送機(jī)的動(dòng)態(tài)分析。動(dòng)態(tài)分析技術(shù)是一門綜合性學(xué)科，不僅要對(duì)整機(jī)運(yùn)行全過(guò)程的動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行分析，更重要的是對(duì)其涉及到的基礎(chǔ)理論，運(yùn)用現(xiàn)代先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)研究，是當(dāng)今世界的高新技術(shù)。采用動(dòng)態(tài)分析技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，不僅可實(shí)現(xiàn)優(yōu)化設(shè)計(jì)，降低設(shè)備的投資費(fèi)用，而且還可預(yù)防運(yùn)行事故的發(fā)生，提高設(shè)備運(yùn)行的可靠性。在國(guó)外，德國(guó)、前蘇聯(lián)、澳大利亞、美國(guó)、波蘭、南非、日本等，都對(duì)動(dòng)態(tài)分析技術(shù)進(jìn)行了深入的研究，取得了可喜的成果，有的已在實(shí)際工程中得到應(yīng)用。在國(guó)內(nèi)起步較晚，動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)的方法、概念還處于剛體力學(xué)階段，還沒(méi)有真正應(yīng)用到設(shè)計(jì)中去。應(yīng)用動(dòng)態(tài)分析技術(shù)來(lái)對(duì)大型帶式輸送機(jī)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，最直接、最明顯的經(jīng)濟(jì)效益——較大幅度地降低了輸送帶的安全系數(shù)，安全系數(shù)最小可達(dá)4.8，這對(duì)國(guó)內(nèi)常規(guī)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)是不可想象的，目前國(guó)內(nèi)即使已使用了可控啟動(dòng)裝置，其安全系數(shù)也只能取到8左右。在滿足安全運(yùn)行的條件下有效地降低輸送帶的強(qiáng)度等級(jí)與各元部件的重量，輸送帶費(fèi)用約占大型帶式輸送機(jī)費(fèi)用的35—45%，大大地節(jié)省了設(shè)備費(fèi)用。澳大利亞GREGORY煤礦使用的一條大型帶式輸送機(jī)，其主參數(shù)為：L - lOOOm、B- 0.9m、Q=1400Tfh，V=4.2m/s、H（提升高度）= 30m、N-3×355+840kW。這條帶式輸送機(jī)專門請(qǐng)美國(guó)諾丹爾教授進(jìn)行動(dòng)態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì)，安全系數(shù)為4.8，僅選用ST1600鋼絲繩芯強(qiáng)力輸送帶。國(guó)內(nèi)官地礦即將使用的一條大型帶式輸送機(jī)的主參數(shù)為：L= 5400m，B- 1.2m、Q=1200T/h，V=3.5m/s、H= 90m、N-4×500kW。由于是按照國(guó)內(nèi)常規(guī)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，即使已使用可控啟動(dòng)裝置，安全系數(shù)也只能取為8.02，再不敢往下取，只能選用ST3500的鋼絲繩芯強(qiáng)力輸送帶。如果官地礦的帶式輸送機(jī)也是采用動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)，光輸送帶這一項(xiàng)就可節(jié)省費(fèi)用600多萬(wàn)元，經(jīng)濟(jì)效益相當(dāng)可觀。帶式輸送機(jī)動(dòng)態(tài)分析技術(shù)的研究，在國(guó)內(nèi)剛起步，還沒(méi)有真正應(yīng)用到設(shè)計(jì)中去。掌握動(dòng)態(tài)分析技術(shù)，不僅可使我國(guó)帶式輸送機(jī)技術(shù)水平有一個(gè)質(zhì)的飛躍，還可帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益，應(yīng)盡快開展這方面的研究工作。
    (2)  可控啟動(dòng)技術(shù)
    大型帶式輸送機(jī)的啟動(dòng)，一定要有一個(gè)足夠的時(shí)間，使啟動(dòng)加速度保持在允許范圍內(nèi)。運(yùn)距越長(zhǎng)、帶速越高、輸送量越大，啟動(dòng)時(shí)間就需越長(zhǎng)。假如沒(méi)有足夠的啟動(dòng)時(shí)間，輸送帶初張力會(huì)下降，最大可下降50%左右，就會(huì)喪失輸送帶與傳動(dòng)滾筒保持正常傳動(dòng)所需的張力比，造成輸送帶在傳動(dòng)滾筒上打滑而不能啟動(dòng)。啟動(dòng)是一個(gè)加速過(guò)程，加速度值由零增到最大又下降至零，輸送帶發(fā)生粘彈性變形，處于不穩(wěn)定狀態(tài)而產(chǎn)生動(dòng)張力。當(dāng)帶速越高、啟動(dòng)時(shí)間越短時(shí)，啟動(dòng)加速度與輸送帶變形就越大，因而動(dòng)張力也就越大，造成巨大的瞬時(shí)沖擊，就會(huì)損壞輸送帶與其它元部件。因而必須對(duì)啟動(dòng)時(shí)間加以控制。可控啟動(dòng)時(shí)輸送帶張力波動(dòng)極小，啟動(dòng)平穩(wěn)�？煽貑�動(dòng)就是我們平時(shí)所說(shuō)的軟啟動(dòng)，即在設(shè)定的啟動(dòng)時(shí)間內(nèi)，通過(guò)控制輸送帶啟動(dòng)加速度值，來(lái)確保輸送機(jī)按所要求的啟動(dòng)速度曲線平穩(wěn)啟動(dòng)，并達(dá)到額定速度；同時(shí)使啟動(dòng)電流與啟動(dòng)動(dòng)張力控制在允許范圍內(nèi)。
    因而必須對(duì)啟動(dòng)時(shí)間、啟動(dòng)加速度進(jìn)行控制，啟動(dòng)時(shí)間與啟動(dòng)加速度應(yīng)根據(jù)帶速、運(yùn)距、輸送量等參數(shù)來(lái)確定，根據(jù)我國(guó)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，啟動(dòng)加速度不得大于0.3m/s2。采用可控啟動(dòng)，可使輸送帶初張力下降大為減少，僅下降不到10%，可以保證輸送帶不打滑�？煽貑�動(dòng)技術(shù)是大型帶式輸送機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)，已成為帶式輸送機(jī)是否達(dá)到技術(shù)先進(jìn)的標(biāo)志之一。通過(guò)電控與可控啟動(dòng)裝置組成的閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)來(lái)完成帶式輸送機(jī)的可控啟動(dòng)，選擇哪一種可控啟動(dòng)裝置，除了考慮技術(shù)性能外，還必須考慮其經(jīng)濟(jì)合理性。無(wú)論選擇哪一種可控啟動(dòng)裝置，都必須具有以下性能：
    1)啟動(dòng)時(shí)間隨帶式輸送機(jī)主參數(shù)可以任意調(diào)節(jié)，使輸送機(jī)按照設(shè)定的啟動(dòng)速度曲線平穩(wěn)啟動(dòng)，
    并能實(shí)現(xiàn)滿載啟動(dòng)；
    2)確保輸送帶啟動(dòng)加速度值≤0.3m/s2，使輸送帶啟動(dòng)動(dòng)張力控制在允許范圍內(nèi)；
    3)在多機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)，還應(yīng)具有功率平衡的功能；
    4)電動(dòng)機(jī)應(yīng)能空載啟動(dòng)，在多機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)，還應(yīng)具有使電動(dòng)機(jī)順序啟動(dòng)的功能；
    5)具有過(guò)載保護(hù)功能，
    6)啟動(dòng)時(shí)，必須降低對(duì)外界電源的電流與電壓的沖擊，并盡量避免對(duì)外界電源產(chǎn)生污染，
    7)在輸送機(jī)短時(shí)停車時(shí)，還應(yīng)具有可以不停電動(dòng)機(jī)的功能，
    8)操作維護(hù)要簡(jiǎn)便，工人易于掌握。
    近幾年來(lái)，國(guó)內(nèi)外相繼開發(fā)成功了多種形式的軟起動(dòng)裝置：1）液粘性軟起動(dòng)裝置，如澳大利亞的BOSS系統(tǒng)、美國(guó)的CST等；2）液力型軟起動(dòng)裝置，如調(diào)速型液力偶合器、加長(zhǎng)后輔腔液力偶合器等；3）電氣型軟起動(dòng)裝置，如變頻調(diào)速、可控硅控制開關(guān)磁阻起動(dòng)等；4）機(jī)械式軟起動(dòng)裝置，如BEST、德國(guó)力士樂(lè)公司的輔助液壓馬達(dá)周轉(zhuǎn)齒輪系統(tǒng)。
    (3)下運(yùn)制動(dòng)技術(shù)
    下運(yùn)帶式輸送機(jī)在正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，借助電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速達(dá)到同步轉(zhuǎn)速時(shí)產(chǎn)生的反力矩來(lái)限制輸送機(jī)帶速的提高。但當(dāng)停機(jī)或電源中斷后，物料重力向下分力和整個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)部件的慣性力都促使輸送帶繼續(xù)向下運(yùn)行，帶速會(huì)越來(lái)越高，而此時(shí)電機(jī)已停機(jī)，失去對(duì)帶速的控制，造成滾料或飛車事故，必須要對(duì)停機(jī)或電源中斷后的下運(yùn)帶式輸送機(jī)進(jìn)行制動(dòng)。制動(dòng)過(guò)程正好與啟動(dòng)過(guò)程相反，是一個(gè)減速過(guò)程，同樣存在一個(gè)控制制動(dòng)減速度以及輸送帶變形與儲(chǔ)存能量的釋放問(wèn)題，如不加以控制，也會(huì)產(chǎn)生較大的動(dòng)張力，造成巨大瞬時(shí)沖擊。除了發(fā)生滾料、飛車事故之外，還會(huì)損壞輸送帶與其它元部件，因而也必須對(duì)制動(dòng)過(guò)程加以控制——可控制動(dòng)，最大限度地減少輸送帶變形，讓輸送帶儲(chǔ)存的能量緩慢地釋放出來(lái)，達(dá)到平穩(wěn)制動(dòng)。在下運(yùn)制動(dòng)過(guò)程中，還必須避免出現(xiàn)輸送帶負(fù)張力點(diǎn)，嚴(yán)重時(shí)可能發(fā)生輸送帶的折疊現(xiàn)象。
    下運(yùn)輸送機(jī)的三個(gè)技術(shù)關(guān)鍵為：
    1)制動(dòng)能量大
    制動(dòng)器吸收的能量有機(jī)械能轉(zhuǎn)化為熱能，如僅使用閘塊式制動(dòng)器，閘輪表面熱量集中，由于制動(dòng)時(shí)間短，熱量不能及時(shí)散發(fā)出，溫度急劇升高，如超過(guò)150'C就有引起煤塵爆炸的危險(xiǎn)。而且溫度高則閘襯易于磨損，摩擦系數(shù)下降，制動(dòng)時(shí)間增加，導(dǎo)致制動(dòng)能量增大，溫度有進(jìn)一步升高。超溫和閘襯互為因果，會(huì)使閘塊式制動(dòng)器的制動(dòng)力矩急劇下降，以致造成飛車事故。
2)制動(dòng)平穩(wěn)性要求高
    制動(dòng)減速度要求限制在0.1—0. 3Ⅲ／s2范圍之內(nèi)，制動(dòng)時(shí)間約10～20s。如果用恒力矩制動(dòng)裝置，就存在這樣一個(gè)問(wèn)題：一方面為確保制動(dòng)的可靠性，制動(dòng)器的額定力矩應(yīng)為輸送機(jī)滿載力矩的1.5～2倍；另一方面當(dāng)輸送機(jī)上的物料很少時(shí)（此時(shí)最容易發(fā)生滾料現(xiàn)象）也以同樣的力矩來(lái)制動(dòng)，其減速度必將超出允許范圍。因此，為保持穩(wěn)定的制動(dòng)減速度，就要求制動(dòng)力矩能隨外來(lái)負(fù)載的大小而自動(dòng)調(diào)節(jié)。
在事故停電時(shí)要求系統(tǒng)迅速而安全地制動(dòng)
    所以一般的機(jī)械抱閘制動(dòng)器是不能用作井下下運(yùn)帶式輸送機(jī)的可控制動(dòng)裝置，用于煤礦井下的制動(dòng)裝置必須滿足三個(gè)技術(shù)要求：a．制動(dòng)減速度必須限制在0.1—0.3rn，s2范圍內(nèi)；b．每小時(shí)制動(dòng)十次，接觸面除不能產(chǎn)生火花外，各元部件溫度不得高于MT820 -1999“煤礦井下用帶式輸送機(jī)技術(shù)條件”中規(guī)定的溫度，c．整個(gè)采區(qū)停電也必須保證能夠制動(dòng)。完全滿足上述三個(gè)技術(shù)要求的國(guó)產(chǎn)制動(dòng)裝置僅為液力制動(dòng)裝置，已在煤礦井下普遍使用。但此種制動(dòng)裝置存在著體積龐大、多種能源（電、液、氣）操作復(fù)雜，易出事故等缺陷，需要加以改進(jìn)提高。比較有發(fā)展前途的是盤式制動(dòng)裝置，它體積小、重量輕，省掉一套機(jī)械抱閘制動(dòng)器，操作維護(hù)簡(jiǎn)便，更適合于煤礦井下使用。但目前國(guó)內(nèi)井下用下運(yùn)帶式輸送機(jī)大多采用液力制動(dòng)裝置，原因是盤式制動(dòng)裝置的關(guān)鍵技術(shù)還沒(méi)有很好地解決，下運(yùn)阻尼輸送機(jī)技術(shù)也還需要進(jìn)一步完善和提高。
    (4)自動(dòng)張緊技術(shù)
    張緊裝置是保證帶式輸送機(jī)正常工作的重要部件，在確保輸送機(jī)中最小初拉力能滿足撓度要求的條件下，驅(qū)動(dòng)滾筒趨入點(diǎn)和奔離點(diǎn)的張力比應(yīng)為定值，為此要求在起動(dòng)時(shí)張緊力與額定工作時(shí)張緊力的比值k=1.4～1.5，允許波動(dòng)±10%;在正常工作過(guò)程中k=0.9～1.1。當(dāng)輸送機(jī)的結(jié)構(gòu)、起、制動(dòng)方式及張緊裝置的安裝位置確定后，張緊裝置的特性就取決于其自身的性能。沒(méi)有張緊裝置的密切配合，要想獲得良好的可控啟（制）動(dòng)與自移機(jī)尾是不可能的，自動(dòng)張緊技術(shù)也是帶式輸送機(jī)的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)，它可大大地提高輸送機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的可靠性。國(guó)產(chǎn)帶式輸送機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)事故多的因素之一，就是張緊裝置性能差，工作不可靠所造成的，但目前張緊技術(shù)還不被人們所重視。大型帶式輸送機(jī)所用的張緊裝置必須滿足以下技術(shù)要求：
  a．自動(dòng)調(diào)整張緊力
  能隨著輸送帶張力變化而能自動(dòng)地調(diào)節(jié)張力與張緊行程，始終保持輸送帶所規(guī)定的撓度，并使，驅(qū)動(dòng)滾筒趨入點(diǎn)和奔離點(diǎn)的張力比應(yīng)為定值。
  b．響應(yīng)速度快
  當(dāng)輸送帶張力發(fā)生一個(gè)變化值時(shí)，張緊裝置使輸送帶張力恢復(fù)到原值所花費(fèi)的時(shí)間稱為響應(yīng)速度。要求響應(yīng)速度越快越好，當(dāng)響應(yīng)速度小于輸送帶張力變化周期，就會(huì)使輸送帶獲得一個(gè)穩(wěn)定的張力，運(yùn)行平穩(wěn)，反之，輸送帶張力不穩(wěn)定產(chǎn)生振動(dòng)，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)發(fā)生共振。
    c．不能出現(xiàn)死區(qū)
    即張緊滾筒作反向移動(dòng)時(shí)，不至于產(chǎn)生張力的突然變化。尤其對(duì)機(jī)尾有低谷的高垂度輸送機(jī)，制動(dòng)時(shí)在低谷處會(huì)由于垂度過(guò)大而引起輸送帶的折疊和嚴(yán)重變形，從而導(dǎo)致煤的滾落。
    最簡(jiǎn)便而有效的自動(dòng)張緊裝置是重力張緊裝置，此種裝置由于受到煤礦井下空間的限制，使用受到一定的影響，僅用于傾斜運(yùn)輸?shù)膸�式輸送機(jī)上。國(guó)內(nèi)煤礦井下使用較多的是絞車與油缸相結(jié)合的自動(dòng)張緊裝置，絞車用于輸送帶大行程張緊，油缸用于小行程張緊，兩者的結(jié)合而達(dá)到自動(dòng)張緊的目的。經(jīng)煤礦實(shí)際使用證明，此種自動(dòng)張緊裝置能達(dá)到輸送機(jī)的啟制動(dòng)和正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)對(duì)輸送帶張緊的要求。國(guó)外使用的是液壓絞車自動(dòng)張緊裝置，由低速大扭矩馬達(dá)根據(jù)輸送帶張力變化，通過(guò)改變流量來(lái)有效控制絞車轉(zhuǎn)速的快，慢與開、停。此種自動(dòng)張緊裝置的響應(yīng)速度與可靠性要比國(guó)內(nèi)的高得多。在設(shè)計(jì)帶式輸送機(jī)張緊裝置時(shí)，除了滿足上述技術(shù)要求外，還必須確定張緊裝置最佳的安裝位置，以獲得最小的張緊力與張緊行程以及最快的張緊響應(yīng)速度。張緊裝置在不同的安裝位置上，其所需張緊力與張緊行程相差甚大。目前國(guó)內(nèi)的張緊裝置能做到自動(dòng)調(diào)節(jié)張緊力，但響應(yīng)速度不快、可靠性不高，比國(guó)外還有很大的差距，有待進(jìn)一步研制開發(fā)。
    (5)中間驅(qū)動(dòng)技術(shù)
隨著我國(guó)高產(chǎn)高效礦井的出現(xiàn)，煤礦井下用的帶式輸送機(jī)已向大型化方向發(fā)展，但由于受到輸送帶強(qiáng)度與驅(qū)動(dòng)裝置的限制，井下使用的帶式輸送機(jī)單機(jī)長(zhǎng)度還不允許無(wú)限制地加長(zhǎng)。中間驅(qū)動(dòng)就是把驅(qū)動(dòng)功率的一部分放在輸送機(jī)的中間段，使驅(qū)動(dòng)功率分散開來(lái)，這樣可以降低輸送帶的最大張力，降低輸送帶強(qiáng)度，提高輸送機(jī)的輸送能力，降低整機(jī)成本。它可以在不提高輸送帶強(qiáng)度等級(jí)前提下，最大限度地增加單機(jī)長(zhǎng)度；使單元驅(qū)動(dòng)裝置小型化，通用性強(qiáng)。單元驅(qū)動(dòng)裝置的功率保持在一個(gè)較為經(jīng)濟(jì)合理的范圍內(nèi)，最大限度地降低輸送機(jī)的投資費(fèi)用，據(jù)有關(guān)資料介紹：當(dāng)采用兩臺(tái)中間驅(qū)動(dòng)裝置時(shí)，承載帶最大張力可減少1/2左右，當(dāng)采用十臺(tái)中間驅(qū)動(dòng)裝置時(shí)大約減少3/4，約可降低費(fèi)用15%左右。
    中間驅(qū)動(dòng)有二種方式：直線摩擦式與滾筒卸載式。直線摩擦式對(duì)帶速同步要求比卸載滾筒式低，主要是子帶與母帶可以相互滑動(dòng)。但投資費(fèi)用要高，主要是增加了一條子帶輸送機(jī)的費(fèi)用。一般來(lái)說(shuō)，這二種中間驅(qū)動(dòng)方式都可用于固定式帶式輸送機(jī)，可伸縮帶式輸送機(jī)機(jī)尾需隨著工作面推進(jìn)而要求機(jī)身延長(zhǎng)或縮短，裝拆子帶輸送機(jī)工作量大，影響工作面的推進(jìn)速度，因而可伸縮帶式輸送機(jī)的中間驅(qū)動(dòng)大多是采用滾筒卸載式。在煤礦井下采用中間驅(qū)動(dòng)技術(shù)更能顯示其優(yōu)越性，由于單元驅(qū)動(dòng)裝置小型化，不僅搬運(yùn)、安裝方便、而且還可減少安裝空間，使巷道的拓寬量大為減少，因此，在井下長(zhǎng)距離帶式輸送機(jī)上應(yīng)大力推廣使用中間驅(qū)動(dòng)技術(shù)。為了減少承載帶的附加張力，所有驅(qū)動(dòng)裝置電動(dòng)機(jī)的功率應(yīng)該相等，機(jī)械特性應(yīng)該相同。中間驅(qū)動(dòng)的關(guān)鍵技術(shù)是驅(qū)動(dòng)裝置的負(fù)荷分配及各驅(qū)動(dòng)裝置的啟動(dòng)順序和時(shí)間間隔，中間驅(qū)動(dòng)點(diǎn)數(shù)量越多，這種要求就越高。目前國(guó)內(nèi)外多數(shù)是采用液力調(diào)速裝置來(lái)解決這個(gè)技術(shù)關(guān)鍵的。
    (6)高速托輥技術(shù)
    在輸送量相同的前提下，增高帶速要比增大帶寬有利得多。帶速增高后，輸送帶最大張力可下降，輸送帶強(qiáng)度等級(jí)也可隨之下降，可節(jié)省設(shè)備的投資費(fèi)用。增大帶寬勢(shì)必要擴(kuò)大巷道的寬度，增加巷道開拓的基建費(fèi)用。帶速過(guò)高，煤塵飛揚(yáng)就越利害，當(dāng)煤塵濃度高到一定程度時(shí)就會(huì)發(fā)生爆炸。為了安全起見，目前國(guó)外煤礦井下使用的帶速一般控制在5m/s以內(nèi)，國(guó)內(nèi)控制在4m/s之內(nèi)。帶速提高后，托輥轉(zhuǎn)速也隨著增大，導(dǎo)致托輥的旋轉(zhuǎn)阻力增大和使用壽命降低。根據(jù)國(guó)內(nèi)外托輥標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，托輥轉(zhuǎn)速不得超過(guò)600r/min，如超過(guò)600 r/min，托輥旋轉(zhuǎn)阻力就會(huì)急劇增大與使用壽命急劇下降。當(dāng)托輥轉(zhuǎn)速超過(guò)600 r/min時(shí)，只要加大托輥直徑，就可降低托輥轉(zhuǎn)速。托輥是帶式輸送機(jī)的主要部件，量大面廣，重量約占整機(jī)的1/3，價(jià)格約占整機(jī)的1/5～1/3。據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，煤礦井下托輥的使用壽命一般在180～240天，在順槽中使用的托輥，一般采完一個(gè)工作面后，托輥損壞數(shù)量約為60～80%，經(jīng)濟(jì)損失相當(dāng)嚴(yán)重。另外托輥的旋轉(zhuǎn)阻力及輸送機(jī)運(yùn)行阻力大，功率消耗也很大。煤礦帶式輸送機(jī)的停機(jī)事故，絕大多數(shù)是由托輥因素造成的。因此，提高托輥質(zhì)量對(duì)降低能耗、節(jié)省費(fèi)用、增加運(yùn)行可靠性具有很大的意義。
  托輥的使用壽命主要取決于軸承和密封的性能，如果托輥具有良好的密封性能（如采用組合密封），托輥使用壽命實(shí)際上就是軸承的使用壽命。軸承不僅對(duì)托輥使用壽命有重大影響，而且對(duì)托輥旋轉(zhuǎn)阻力也有一定的影響。測(cè)試結(jié)果表明：軸承摩擦阻力約占托輥旋轉(zhuǎn)阻力的1/4～1/8，托輥常用軸承為204、205系列滾動(dòng)軸承。通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外軸承進(jìn)行分析研究，認(rèn)為國(guó)產(chǎn)軸承在尺寸精度和材料熱處理等方面，與英國(guó)、西德等國(guó)基本相同，但英國(guó)道梯公司由于采用415705專用軸承，而使其壽命比普通204軸承提高10倍以上，旋轉(zhuǎn)阻力降低1倍以上。分析國(guó)內(nèi)托輥軸承失效的主要原因如下：
    1)煤塵或煤泥大量進(jìn)入到軸承內(nèi)，使軸承的溝道及保持架的兜孔內(nèi)填滿黑色油泥，使其不能轉(zhuǎn)動(dòng)而失效。
    2)軸承中的油脂流失后，用于外界的水或潮氣大量侵入，使鋼保持架、鋼球和內(nèi)外溝道嚴(yán)重銹蝕，使其不能轉(zhuǎn)動(dòng)而失效。油脂變質(zhì)也會(huì)使軸承失效。
    3)軸承本身質(zhì)量差引起的失效。
    4)機(jī)加工后裝配質(zhì)量差而引起軸承失效。針對(duì)托輥軸承存在的問(wèn)題，國(guó)內(nèi)研制開發(fā)了KA系列列輥專用軸承，在結(jié)構(gòu)上作了如下改進(jìn)：
    a．增大了軸承的徑向游隙，這樣即使在軸承中進(jìn)入一些污物粒子也不會(huì)堵塞，軸承仍能靈活轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)也相應(yīng)地增大了軸承所允許的角位移，使不同心度對(duì)軸承的影響小得多；
    b．采用了具有一定柔性、呈爪型的尼龍保持架，使鋼球在碰到污物粒子時(shí)能改變運(yùn)動(dòng)軌跡，而不至于硬磨而卡死，
    c．加大溝槽曲率，加大鋼球直徑，提高了軸承的承載能力，同時(shí)鋼球直徑小的軸承對(duì)硬粒子的敏感程度小得多，還可大大提高軸承的使用壽命。
    KA系列托輥專用軸承試驗(yàn)結(jié)果表明：即使在非常惡劣的條件下運(yùn)轉(zhuǎn)，專用軸承的實(shí)驗(yàn)室壽命可以達(dá)到204軸承的10倍以上，而旋轉(zhuǎn)阻力低一倍以上。但其運(yùn)行阻力還是大的，使用壽命僅有20000h左右，帶速一般也不能超過(guò)4.5m/s。
    高速托輥在密封結(jié)構(gòu)、加工質(zhì)量、軸承、潤(rùn)滑脂等方面有更高的要求，而國(guó)外如美國(guó)、澳大利亞等均使用了新型注油托輥，其運(yùn)行阻力小，軸承采用稀油潤(rùn)滑，托輥壽命可達(dá)10年以上，托輥速度高達(dá)6—8m/s。我們應(yīng)該通過(guò)改進(jìn)密封結(jié)構(gòu)與材質(zhì)，采用非金屬保持架的大游隙專用軸承與專用潤(rùn)滑脂來(lái)提高高速托輥的質(zhì)量。目前，國(guó)內(nèi)外托輥質(zhì)量存在差距的另一個(gè)主要原因是加工質(zhì)量，國(guó)內(nèi)托輥生產(chǎn)廠家的加工工藝與設(shè)備精度保證不了設(shè)計(jì)要求，造成托輥旋轉(zhuǎn)阻力增大、甚至不能轉(zhuǎn)動(dòng)，使用壽命短、甚至用不到l—2個(gè)月就損壞了。只有改進(jìn)托輥的加工工藝和更新設(shè)備，才能制造出高質(zhì)量的高速托輥，才能滿足大型帶式輸送機(jī)高帶速的要求。對(duì)托輥進(jìn)行質(zhì)量分析，在現(xiàn)有煤礦條件下，若把托輥的使用壽命從原來(lái)的一年左右提高到五年以上，則每年托輥損壞的數(shù)量可減少4/5，其經(jīng)濟(jì)效益是非常顯著的。
  (7)機(jī)尾快速自移技術(shù)
  高產(chǎn)高效工作面的快速推進(jìn)，要求可伸縮帶式輸送機(jī)的機(jī)尾不但能快速移動(dòng)，而且還要在不停機(jī)的條件下移動(dòng)機(jī)尾，萬(wàn)噸工作面順槽用的可伸縮帶式輸送機(jī)自移機(jī)尾是國(guó)外引進(jìn)的，如大同馬脊梁礦是從英國(guó)引進(jìn)的�，F(xiàn)在國(guó)外自移機(jī)尾都配置履帶行走機(jī)構(gòu)液力驅(qū)動(dòng)，其動(dòng)力由支架泵站供應(yīng)。英國(guó)Meco公司、美國(guó)Longwall公司及德國(guó)Heilmans、Haniel等公司都以獨(dú)立的產(chǎn)品給主機(jī)配套。如德國(guó)DBT公司專業(yè)研制的自移機(jī)尾，設(shè)備性能好，自動(dòng)化程度高，安全可靠，在市場(chǎng)上占有率很高，就我國(guó)已引進(jìn)了幾十臺(tái)，與高產(chǎn)高效工作面配套使用。目前國(guó)內(nèi)還沒(méi)有自己設(shè)計(jì)和制造的快速自移機(jī)尾，為了適應(yīng)高產(chǎn)高效工作面的快速推進(jìn)，必須盡快研制高質(zhì)量國(guó)產(chǎn)快速自移機(jī)尾。
    (8)輸送機(jī)運(yùn)人技術(shù)
    目前國(guó)外一臺(tái)帶式輸送機(jī)不單純運(yùn)煤，越來(lái)越多的煤礦，使用一臺(tái)輸送機(jī)既運(yùn)煤又可運(yùn)矸石和載人，如英國(guó)煤礦近十多年來(lái)就有近千臺(tái)載人輸送機(jī)、前蘇聯(lián)頓巴斯煤礦1998年就有140臺(tái)載人運(yùn)貨輸送機(jī)投入使用。
    而國(guó)內(nèi)正處于探索階段，1969年一條兼運(yùn)煤和井下人員、傾角大干180的上山鋼繩牽引輸送機(jī)，在本溪采屯煤礦投入使用。隨著長(zhǎng)距離帶式輸送機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，煤礦越來(lái)越需要解決一機(jī)多用途技術(shù)，運(yùn)人技術(shù)的研究成為當(dāng)前急需解決的問(wèn)題之一。
    (9)電控與監(jiān)測(cè)自動(dòng)化技術(shù)
    為了實(shí)現(xiàn)輸送機(jī)可控啟（制）動(dòng)、中間驅(qū)動(dòng)、功率平衡，帶速同步，自動(dòng)張緊與機(jī)尾自移以及各種保護(hù)裝置、通信與信號(hào)聯(lián)絡(luò)等綜合功能的要求，國(guó)外大型帶式輸送機(jī)都已采用高檔PLC可編程序控制器，開發(fā)了先進(jìn)的程序軟件與綜合電源繼電器控制技術(shù)以及數(shù)據(jù)采集、處理、存儲(chǔ)、傳輸，故障診斷與查尋等完整的自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)除了自動(dòng)監(jiān)控輸送機(jī)的可控啟（制）動(dòng)，帶速同步與功率平衡等外，還對(duì)各種保護(hù)與安全裝置、輸送帶張力、傳動(dòng)滾筒與托輥軸承溫度、輸送帶接頭強(qiáng)度、輸送量計(jì)量等實(shí)行監(jiān)測(cè)。在電控與自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)方面，國(guó)內(nèi)外的差距更大，國(guó)內(nèi)煤礦用帶式輸送機(jī)僅采用了中檔PLC可編程序控制器來(lái)控制輸送機(jī)的啟動(dòng)、正常運(yùn)行、停機(jī)等整個(gè)工作過(guò)程，雖能與可控啟（制）動(dòng)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(méi)有自動(dòng)監(jiān)控裝置、沒(méi)有故障診斷與查尋。另外，安全保護(hù)裝置性能不理想與品種少，也沒(méi)有人員呼救的功能。由于這些差距造成了國(guó)產(chǎn)帶式輸送機(jī)運(yùn)行性能與工作可靠性差，故障多，因此，電控與監(jiān)測(cè)自動(dòng)化技術(shù)是國(guó)產(chǎn)帶式輸送機(jī)技術(shù)水平提高的一個(gè)迫切需要解決的關(guān)鍵技術(shù)。
    (10) CST的國(guó)產(chǎn)化技術(shù)
    在各種可控起動(dòng)中，CST的性能無(wú)疑是最好的，但進(jìn)口價(jià)格很貴，訂貨周期長(zhǎng)，備品備件供應(yīng)困難，迫切需要國(guó)產(chǎn)化。國(guó)內(nèi)已大量應(yīng)用調(diào)速型液力偶合器來(lái)實(shí)現(xiàn)單臺(tái)電機(jī)功率在500kw以下的帶式輸送機(jī)的軟起動(dòng)和功率平衡，但單臺(tái)電機(jī)功率超過(guò)500kw以上時(shí)，由于調(diào)速型偶合器的散熱設(shè)備較大，無(wú)法在空間狹窄的順槽可伸縮輸送機(jī)上使用，特別是隨著煤礦5公里以上長(zhǎng)距離、高帶速輸送機(jī)的出現(xiàn)，由于調(diào)速型偶合器的調(diào)速范圍在0.3～0.97之間，所以無(wú)法解決驗(yàn)帶問(wèn)題。01年8月國(guó)家科技部將此課題下達(dá)給了上海分院，課題名稱為：動(dòng)態(tài)軟起動(dòng)裝置，要求03年年底完成該項(xiàng)目，主參數(shù)為：功率N - 500Kw，速比I=30一40，調(diào)速范圍：0.1～1，擬于02年年底完成總體方案設(shè)計(jì)，目前正在研制中。
    (11)雙電機(jī)差動(dòng)軟啟動(dòng)傳動(dòng)技術(shù)
    2001年上海分院在進(jìn)行廣泛調(diào)研和充分技術(shù)論證的基礎(chǔ)上，研制了一種新型的機(jī)電一體化傳動(dòng)裝置，稱為“雙電機(jī)差動(dòng)軟啟動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)”。該裝置在技術(shù)上明顯有別于國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有軟啟動(dòng)傳動(dòng)裝置，但它解決了現(xiàn)有軟啟動(dòng)技術(shù)中的種種問(wèn)題，能夠?qū)崿F(xiàn)大功率機(jī)械的軟啟動(dòng)、軟停車，大范圍無(wú)級(jí)調(diào)速、過(guò)載自動(dòng)保護(hù)以及多驅(qū)動(dòng)功率平衡等多種功能。
    特別值得指出的是，采用這種軟啟動(dòng)傳動(dòng)裝置后，大功率電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流在理論上為零，是一種真正意義上的空載啟動(dòng)，不僅能夠有效地節(jié)約電能，延長(zhǎng)電動(dòng)機(jī)和周邊電器設(shè)備的使用壽命，也大大降低了對(duì)變壓器和空氣開關(guān)等設(shè)備的選型要求。
    這種軟啟動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)主要由大功率主電動(dòng)機(jī)、小功率輔助電動(dòng)機(jī)、差動(dòng)的行星傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、輔助傳動(dòng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)組成。軟啟動(dòng)傳動(dòng)裝置能夠在相當(dāng)大的范圍內(nèi)(O—額定轉(zhuǎn)速)實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速，并且能夠可靠和穩(wěn)定地長(zhǎng)期工作在低速狀態(tài)下，這些特點(diǎn)在工業(yè)應(yīng)用中十分有用，也是其它軟啟動(dòng)傳動(dòng)裝置所難以實(shí)現(xiàn)的。
    與國(guó)內(nèi)外常用的軟啟動(dòng)傳動(dòng)裝置相比，這種軟啟動(dòng)裝置還有以下特點(diǎn)：傳動(dòng)效率高，發(fā)熱量��；工作可靠，使用壽命長(zhǎng)；機(jī)械和控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單，維護(hù)成本低等。它在大功帶式輸送機(jī)及其重載機(jī)構(gòu)的啟動(dòng)控制方面屬國(guó)際領(lǐng)先，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白，可替代復(fù)雜昂貴的進(jìn)口產(chǎn)品，有十分廣泛的應(yīng)用前景。
    (12)變頻防爆技術(shù)
  大型帶式輸送機(jī)是煤礦井下運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展方向，是高效礦井的必備設(shè)備。軟起動(dòng)是所有大型輸送機(jī)的一項(xiàng)基本要求，大型帶式輸送機(jī)的性能、可靠性、經(jīng)濟(jì)性和使用壽命在很大程度上取決于起動(dòng)性能的好壞以及采取何種軟起動(dòng)方式。
    變頻調(diào)速：優(yōu)越的軟起動(dòng)、軟停止特性。在空載驗(yàn)帶狀態(tài)下，變頻器可調(diào)整電機(jī)工作在5%-100%額定帶速范圍內(nèi)的任意帶速。由于變頻器采用無(wú)速度傳感器矢量控制方式，低頻運(yùn)轉(zhuǎn)最大可輸出150%額定轉(zhuǎn)矩，因此最適于輸送機(jī)“重載起動(dòng)”特性。多電機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)其負(fù)載均衡精度很高。當(dāng)輸送機(jī)載荷變化較大時(shí)，變頻調(diào)速節(jié)能效果明顯。
    根據(jù)帶式輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)的特點(diǎn)和發(fā)展需要，交流變頻調(diào)速以其優(yōu)越性能和很高的性價(jià)比開始嶄露頭角，并逐漸付諸使用。國(guó)產(chǎn)防爆型礦用變頻器單機(jī)容量200kW/660V在山西晉城、潞安等已有實(shí)例。但是200kW/660V防爆型礦用變頻器單機(jī)容量較小，無(wú)法滿足大型帶式輸送機(jī)軟起動(dòng)和調(diào)速的需要。針對(duì)400kW/1140V的防爆型礦用變頻器，目前國(guó)內(nèi)尚無(wú)成熟的產(chǎn)品，400kW以上的更是國(guó)內(nèi)的一項(xiàng)空白。
    研制400kW/1140V的防爆型礦用變頻器擬解決的關(guān)鍵技術(shù)：
    1)功率器件的選型
    1140V是我國(guó)煤炭行業(yè)所特有的一個(gè)電壓等級(jí)，同時(shí)目前市場(chǎng)上還沒(méi)有用于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載起動(dòng)和調(diào)速的400kW/1140V防爆型變頻器成品，因此功率器件的選型相對(duì)來(lái)說(shuō)顯得尤為重要。
    2)散熱問(wèn)題
    功率器件散熱約占整個(gè)變頻器所有散熱量的一半，它直接影響了變頻器的壽命。因此，在一個(gè)密閉的防爆腔里如何迅速地將熱量傳遞出去并散發(fā)掉，是防爆型變頻器長(zhǎng)期工作的關(guān)鍵之一。
    3)電磁兼容(EMC)
    變頻器分主回路和控制回路兩大部分組成，由于主回路的非線性（進(jìn)行開關(guān)動(dòng)作），變頻器本身就是諧波干擾源，所以對(duì)電源側(cè)和輸出側(cè)的設(shè)備會(huì)產(chǎn)生影響。與主回路相比，變頻器的控制回路卻是小能量、弱信號(hào)回路，極易遭受其它裝置產(chǎn)生的干擾，造成變頻器無(wú)法工作。在我們將主回路功率器件和主控驅(qū)動(dòng)部分分別安裝到防爆腔內(nèi)時(shí)，就必然電磁兼容抗干擾問(wèn)題。因此，如何解決好EMC也是防爆型變頻器能正常工作的關(guān)鍵之一。
    4)、防爆外殼的設(shè)計(jì)
    防爆外殼的設(shè)計(jì)既要兼顧到散熱問(wèn)題的解決，同時(shí)還要兼顧到電磁兼容問(wèn)題以及防爆結(jié)構(gòu)的需要。這些在目前都沒(méi)有相對(duì)成熟的經(jīng)驗(yàn)，仍需要進(jìn)行不同的試驗(yàn)才能得到比較良好的設(shè)計(jì)。
結(jié)語(yǔ)
    國(guó)內(nèi)外高產(chǎn)高效礦井的原煤運(yùn)輸系統(tǒng)，基本上都是采用帶式輸送機(jī)作連續(xù)運(yùn)輸，且輸送機(jī)的主參數(shù)正在向大型化與自動(dòng)化方向發(fā)展。以剛體動(dòng)力學(xué)為基礎(chǔ)的帶式輸送機(jī)的一套常規(guī)的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，已不適用大型帶式輸送機(jī)的設(shè)計(jì)。大型帶式輸送機(jī)主參數(shù)要比一般帶式輸送機(jī)大得多以及煤礦井下運(yùn)輸?shù)哪承┨厥夤�況要求，使得上述的關(guān)鍵技術(shù)顯得尤為突出，但往往某些關(guān)鍵技術(shù)在國(guó)內(nèi)還不被人們所重視。當(dāng)今國(guó)內(nèi)外帶式輸送機(jī)技術(shù)發(fā)展迅速，其中某些技術(shù)如帶式輸送機(jī)動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)與分析技術(shù)已進(jìn)入當(dāng)今世界高新技術(shù)領(lǐng)域，但在國(guó)內(nèi)剛起步，還沒(méi)有真正應(yīng)用到設(shè)計(jì)中去，因而國(guó)內(nèi)外大型帶式輸送機(jī)技術(shù)水平存有一個(gè)不小的差距。只有采用新技術(shù)，大力開展輸送機(jī)關(guān)鍵技術(shù)的研究，盡快攻克這些關(guān)鍵技術(shù)，才能使我國(guó)煤礦井下用大型帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì)水平、運(yùn)轉(zhuǎn)性能與可靠性有一個(gè)質(zhì)的飛躍，真正滿足煤礦高產(chǎn)高效的要求。