0、前言
帶式輸送機(jī)由于其運(yùn)距長、運(yùn)量大和連續(xù)輸送等優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)己在煤炭生產(chǎn)中普遍采用。但在使用過程中由于各種因素?cái)鄮鹿蕰r(shí)有發(fā)生。平運(yùn)膠帶輸送機(jī)斷帶后危害不十分大，但由于上運(yùn)帶式輸送機(jī)，特別是作為主提升用的上運(yùn)帶式輸送機(jī)，傾角大、膠帶長、負(fù)荷大，一旦發(fā)生斷帶事故，就會(huì)產(chǎn)生很大的危害，斷帶保護(hù)裝置的使用可以從很大程度上減少這種危害。
1、膠帶斷裂下滑的危害
(1)損傷托輥支架，造成托輥橫飛；導(dǎo)致膠帶機(jī)架變形，基礎(chǔ)松動(dòng)；
(2)下滑堆積后的膠帶可能出現(xiàn)縱向撕裂，橫向彎曲過度，膠面嚴(yán)重撕裂損傷等現(xiàn)象；
(3)下滑中失去控制的膠帶及飛出的托輥會(huì)傷及膠帶機(jī)道沿線行人及動(dòng)力電纜、管路等鋪設(shè)物，有導(dǎo)致摩擦起火、電氣火災(zāi)及其他危害的可能；
(4)處理恢復(fù)膠帶下滑后的膠帶時(shí)的勞動(dòng)強(qiáng)度大，影響生產(chǎn)時(shí)間長，經(jīng)濟(jì)損失嚴(yán)重。
僅以山東省七五礦1994年二次采區(qū)強(qiáng)力膠帶接頭處的斷帶事故為例，二次斷帶均發(fā)生在受力最大的變坡點(diǎn)處，斷帶后膠帶飛速下滑距離達(dá)到400余米，膠帶托輥支架、膠帶機(jī)架及巷道內(nèi)鋪設(shè)物損失嚴(yán)重，造成300余萬元的經(jīng)濟(jì)損失。
2、造成膠帶斷裂的原因
斷帶是指帶式輸送機(jī)在運(yùn)行過程中，膠帶突然斷開。造成斷帶的原因主要有：
(1)接頭質(zhì)量不好。普通膠帶常用硫化接頭，其它有用金屬接頭的。由于接頭質(zhì)量不過關(guān)或所用材料性能不能滿足要求，在一定外力作用與持續(xù)時(shí)間的作用下，膠帶很容易在接頭處斷裂。
(2)膠帶的生產(chǎn)質(zhì)量不佳，或者受到超強(qiáng)外力作用，都會(huì)使得膠帶在其薄弱處斷裂。如煤或矸石的塊度太大，輸送機(jī)卡住，過負(fù)荷運(yùn)行，都可能造成斷帶。
(3)其他原因造成的膠帶斷裂。如設(shè)計(jì)不合理，超過膠帶額定抗拉強(qiáng)度使用，導(dǎo)致膠帶斷裂。
3、斷帶保護(hù)裝置的應(yīng)用現(xiàn)狀分析
帶式輸送機(jī)一旦發(fā)生斷帶事故，其危害是很大的，尤其是上運(yùn)膠帶，其危害更是不可設(shè)想。針對(duì)斷帶保護(hù)，國內(nèi)外的專家提出了一些很好的解決方法。綜合起來主要有以下幾個(gè)原理：
3.1抓捕原理
抓捕原理主要是采用在膠帶上、下設(shè)置抓捕裝置，并配上傳感器、清煤裝置等組成抓捕器，當(dāng)膠帶斷帶時(shí)，膠帶上下側(cè)的抓捕裝置動(dòng)作，把下滑的膠帶緊緊抓住，防止下滑。它主要是利用下滑的膠帶和抓捕裝置產(chǎn)生的摩擦力（也叫抓捕力）來實(shí)現(xiàn)對(duì)下滑膠帶的抓捕�，F(xiàn)階段主要有以下幾種典型的抓捕式斷帶保護(hù)裝置：
(1)采用楔形體原理的斷帶保護(hù)裝置
它是依靠楔形體原理來工作的，在膠帶輸送機(jī)兩側(cè)各固定一個(gè)楔形裝置，讓膠帶從中間通過。在楔形裝置內(nèi)放入一個(gè)圓柱形滾輪，位于膠帶上表面和楔形裝置的斜面之間。當(dāng)膠帶正常工作時(shí)，滾輪與斜面稍離開，并在膠帶上滾動(dòng)。當(dāng)輸送機(jī)發(fā)生斷帶事故時(shí)，膠帶沿著托輥下滑，并帶動(dòng)滾輪與斜面接觸，開始?jí)鹤∧z帶，并越壓越緊，使滑車頂面與膠帶的摩擦力越來越大，當(dāng)大于膠帶下滑力時(shí)，就會(huì)阻止膠帶下滑，因而起到斷帶防滑作用。楔形裝置內(nèi)的滑車是為了避免膠帶壓死后影響輸送機(jī)再啟動(dòng)而設(shè)置的。
(2)利用反向逆止?jié)L輪（或單向托輥）的斷帶保護(hù)裝置
此種裝置的原理如圖2所示。在輸送機(jī)兩側(cè)對(duì)稱的安裝該保護(hù)裝置，膠帶在正常工作時(shí)，滾輪1，2隨膠帶轉(zhuǎn)動(dòng)，相當(dāng)于一對(duì)滾動(dòng)軸承；但當(dāng)皮帶斷裂后反向下滑，或者是輸送機(jī)停機(jī)，膠帶下滑時(shí)，由于逆止?jié)L輪反向不能轉(zhuǎn)動(dòng)，將產(chǎn)生較大的摩擦力，膠帶帶動(dòng)滾輪1與滾輪2形成夾持，夾持間隙隨著滾輪的擺動(dòng)逐漸減少，夾持力越來越大，直到膠帶不再移動(dòng)為止，同時(shí)觸動(dòng)報(bào)警開關(guān)發(fā)出報(bào)警信號(hào)并使電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)。
(3)楔形體和反向逆止?jié)L輪（或單向托輥）結(jié)合運(yùn)用的斷帶保護(hù)裝置
楔形體和單向托輥結(jié)合運(yùn)用的斷帶保護(hù)裝置如圖3所示。其中觸發(fā)托輥為反向逆止托輥。
當(dāng)斜井或傾斜巷道內(nèi)的膠帶輸送機(jī)發(fā)生斷裂下滑（或倒轉(zhuǎn)飛車）時(shí)，位于裂口后方的膠帶在載荷和自重作用下沿觸發(fā)托輥導(dǎo)向滑槽下滑，同時(shí)帶動(dòng)觸發(fā)爪的鉤嘴開啟，當(dāng)觸發(fā)托輥沿其導(dǎo)向滑槽位移150 - 200 mm時(shí)，觸發(fā)爪的鉤嘴完全放開，使摩擦軸釋放落下，沿其導(dǎo)向滑槽向下滑動(dòng)，到達(dá)下部位置時(shí)與上膠帶產(chǎn)生摩擦，則摩擦軸繼續(xù)沿其導(dǎo)向滑槽向最底端滑動(dòng)，而上膠帶的下面是硬質(zhì)的金屬底座，則摩擦軸與摩擦底座對(duì)下滑的膠帶產(chǎn)生擠壓，隨著膠帶的下滑，兩者擠壓的力越來越大，直至死死地夾住膠帶為止，防止了膠帶下滑（倒轉(zhuǎn)或飛車），同時(shí)摩擦軸下滑至其導(dǎo)向滑槽下部時(shí)觸動(dòng)報(bào)警開關(guān)報(bào)警并迅速停機(jī)，避免膠帶從機(jī)頭導(dǎo)向滾筒處滑落。這種防護(hù)裝置是切實(shí)可行的，安全可靠、靈敏準(zhǔn)確、便于使用和維護(hù)。
以上幾種利用抓捕原理的斷帶保護(hù)裝置都對(duì)斷帶保護(hù)起到了一定的作用，但是仍存在一定的問題，首先，因?yàn)樵谡９ぷ鲿r(shí)．兩種裝置的滾輪都與膠帶直接接觸，而且占據(jù)了輸送帶的一定空間，勢(shì)必會(huì)影響運(yùn)煤量，會(huì)產(chǎn)生擋煤；其次，發(fā)生斷帶時(shí)，滾輪對(duì)膠帶夾持力越來越大，因?yàn)闈L輪分布在膠帶的兩側(cè)，勢(shì)必造成膠帶縱向受力不均勻，可能造成膠帶縱向撕裂，形成不必要的損失。
3.2全線柔性摩擦制動(dòng)原理
全線柔性摩擦制動(dòng)原理，即當(dāng)上運(yùn)帶式輸送機(jī)斷帶，上膠帶下滑時(shí)，托輥不轉(zhuǎn)動(dòng)（單向托輥），依靠膠帶與托輥之間在斷帶全線上的滑動(dòng)摩擦阻力實(shí)現(xiàn)制動(dòng)；而對(duì)于下膠帶的制動(dòng)，則采用在下膠帶下方安裝阻尼板阻止制動(dòng)的方法，由于下托輥間距較大，斷帶后，依靠膠帶下垂與阻尼板發(fā)生接觸產(chǎn)生的滑動(dòng)摩擦力，阻止膠帶下滑。
(1)上膠帶防滑——單向托輥
單向托輥的功能在于當(dāng)膠帶上運(yùn)時(shí)，托輥隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，上膠帶與托輥間為滾動(dòng)摩擦，而當(dāng)膠帶斷帶，上膠帶下滑時(shí)，托輥不反轉(zhuǎn)，上膠帶底面與單向托輥之間由滾動(dòng)摩擦變?yōu)榛瑒?dòng)摩擦，摩擦系數(shù)大增，對(duì)上膠帶產(chǎn)生摩擦制動(dòng)阻力，起到阻止上運(yùn)帶式輸送機(jī)逆轉(zhuǎn)和斷帶下滑的作用。將一部分上運(yùn)托輥更換為單向托輥（更換比例依具體輸送機(jī)參數(shù)及工作情況而定），依靠這些單向托輥的反向逆止功能阻止斷帶后上運(yùn)皮帶的下滑。
單向托輥可以采用棘輪結(jié)構(gòu)和滾柱逆止結(jié)構(gòu)，也可以采用卡片式單向托輥，圖4為一種己獲得國家專利的卡片式單向托輥結(jié)構(gòu)圖。
以潞安礦務(wù)局王莊礦DX4000型上運(yùn)鋼絲繩芯帶式輸送機(jī)為例：傾角a=16°，膠帶與托輥之間的滑動(dòng)摩擦系數(shù)fmin=0.45。通過一定的計(jì)算，只要將64%的托輥換為單向托輥，即可阻止膠帶斷帶下滑或輸送機(jī)逆轉(zhuǎn)。
(2)下膠帶防滑——阻尼板摩擦制動(dòng)
上運(yùn)帶式輸送機(jī)膠帶的正常運(yùn)行方向與斷帶下滑方向相反，可以采用單向托輥使?jié)L動(dòng)摩擦變?yōu)榛瑒?dòng)摩擦阻止膠帶下滑；而下膠帶則相反，其正常運(yùn)行方向與斷帶后下滑方向相同，不能采用單向托輥方案。分析研究和現(xiàn)場觀察表明，輸送機(jī)正常運(yùn)行時(shí)下膠帶被拉緊，基本上成一條直線，膠帶下垂量很小，而斷帶后，由于下膠帶托輥間距較大，膠帶下垂量較大，特別是鋼絲繩芯膠帶。可以采用在下膠帶下方一定距離設(shè)置阻尼板的方法摩擦制動(dòng)。
采用阻尼板的上運(yùn)帶式輸送機(jī)，其下膠帶狀態(tài)示意如圖5所示，圖中虛線表示斷帶前下膠帶的狀態(tài)，曲線表示斷帶后下膠帶的狀態(tài)。阻尼板是下膠帶防滑結(jié)構(gòu)的核心部件，它可以是一般的鋼板、型鋼，也可以是粘貼有高摩擦系數(shù)材料（如橡膠等）的復(fù)合板。圖中L為兩托輥間的距離；L1為膠帶與阻尼板的接觸長度；L2為阻尼板的長度。斷帶時(shí)，輸送機(jī)下膠帶迅速松弛懸垂，并與阻尼板接觸，從而產(chǎn)生摩擦阻力，消耗系統(tǒng)的動(dòng)能，阻止膠帶下滑，即對(duì)輸送機(jī)膠帶起阻尼制動(dòng)作用，使之在短時(shí)間內(nèi)停下來。
采用全線柔性摩擦制動(dòng)原理的斷帶保護(hù)裝置，由于不存在抓捕裝置對(duì)膠帶的夾持和抓捕，不會(huì)產(chǎn)生擋煤，也就不會(huì)影響運(yùn)煤量。單向托輥沿線均勻分布，受力均勻，不會(huì)造成膠帶的意外撕裂；下膠帶采用阻尼板，有效防止下膠帶的下滑。目前，這種斷帶保護(hù)裝置在潞安礦務(wù)局、晉城礦務(wù)局、新汶礦務(wù)局、開灤礦務(wù)局等局礦推廣應(yīng)用，取得較好的效益。在西山礦務(wù)局馬蘭礦和潞安礦務(wù)局王莊礦應(yīng)用，有效地阻止了兩次斷帶下滑事故的發(fā)生，其斷帶保護(hù)和防滑的工作性能得到了可靠的驗(yàn)證。
4、結(jié)論
本文結(jié)合國內(nèi)的應(yīng)用現(xiàn)狀，對(duì)常用的一些斷帶保護(hù)裝置作了較為詳細(xì)的描述，這些斷帶保護(hù)裝置在實(shí)際的應(yīng)用中起到了一定的作用，減少了許多不必要的損失。
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