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[摘 要]介绍了超大倾角下运带式输送机在设计时应解决的问题，提出在整机适当位置添加辅带装置并选用合理的软起动、软制动方式，以提高物料在运输过程中的稳定性，并在工程实例中得到实施和验证，为超大倾角下运带式输送机的研制提供一定的经验参考。
[关键词]超大倾角；下运；带式输送机
中图分类号：TD528 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）32-0038-01
0 前言
大倾角带式输送机在我国煤矿生产中发挥着重要的作用，有着广阔的应用前景，用于井下生产，能减少掘进开拓量和初期投资，缩短工期，提高生产效率，有着显著的经济效益。一般而言，大倾角是指上运倾角18°～28°和下运角度16°～25°的输送倾角。当下运带式输送机倾角超过25°时，极易出现输送物料向下滑（滚）动的问题。在输送机起动和制动时，物料都存在向下滑（滚）动的趋势，且角度越大，其滑（滚）动的趋势越明显，当大倾角下运带式输送机上物料的下滑力大于系统总阻力时，电动机将进入发电工况，一旦出现超载，电动机的转速将会越来越高，从而引发飞车事故，将严重影响矿井的安全高效生产。
1 带式输送机技术方案设计
1.1 输送机起动、制动方案设计
良好的软起动、软制动特性是设计带式输送机驱动系统的首选目标。输送带本身是一个弹性体，在负载运行时具备极大的惯性，且输送机起动加速度与停车减速度的值越大，在输送带上储存的能量就越大，而释放这些能量会对输送机的机械系统和电气系统产生极大的冲击。
1.1.1 变频软起动
变频器通过优化交流电动机供电频率来实现调速，变频器属于无极平稳调速，起动电流相对较低，可保证运输提升系统的安全与稳定，同时可节省大量电能，降低企业能耗。通过控制电机的运行频率和转速，能有效避免运载负荷较大时压带停机和起动时的较大冲击，实现重载平稳启动。四象限变频器可随时监测负功的产生，将负功回馈到电网，同时可实现系统运行中正功到负功以及负功到正功的平稳控制。变频器采用真空热管散热技术，有效解决了传统变频器所受大功率器件散热不良的问题。
1.1.2 盘式可控软制动
制动系统是带式输送机的重要组成部分，尤其是下运带式输送机，制动系统性能的好坏直接影响整机的安全与可靠运行。下运带式输送机在起动时，情况较为复杂，可大致分为空载起动和负载起动，起车信号发出后，应及时监测电动机处于何种工况并采取合理的起车方式起动。对于输送机处于轻载或者空载起动：松闸后输送机无法在物料下下滑力作用下起动或起动时间过长时，应需利用变频器的跟踪起动功能选择合适的起动曲线起动电动机，保证起动平稳，减小机械冲击；当电动机负载起动尤其是满载起动时，输送机会因物料自重而自行运转，此时需要通过制动器对速度进行控制，变频器先不运行，待输送带负载自行下滑至电机转速达到同步转速时，利用变频器的频率追踪功能，自动把频率设定在最接近电动机同步转速的频率上，最大限度的减少电动机投入时的机械冲击。
2 防滚料装置设计
物料防滚料的主要措施是增强输送带与物料之间的包裹和摩擦。当输送带与物料之间摩擦力大于物料的下行分力时，物料才能在输送带的带动下稳定运行而不发生滚料（滑动）。
2.1 深槽托辊
常见深槽托辊组的结构形式有两种：一是单排弧形多节托辊，二是双排V形四节托辊。增大输送倾角的机理是：深槽型输送机是通过增加侧辊槽角，进而增加槽深，使输送带挤压物料，增大了物料之间的内摩擦力以及物料与输送带之间的摩擦力，达到了增阻防滑，提高输送倾角的目的，确保输送机稳定运行而不发生滑（滚）料甚至更严重的事故。同时，双排V形四节托辊具有良好的对中性，对输送带跑偏具有一定的纠偏能力。
2.2 辅带装置
为防止块状物料沿输送带滚动而造成设备损坏和人身安全事故，本实践中设计了上辅带装置。与气囊式夹带带式输送机和弹簧压紧辊子式夹带带式输送机相比，该装置结构较为简单，但原理相似，其结构如图1所示。辅带在自身重力作用下下垂，与主带承载分支上的物料相接触，当主输送带负载运行时，主带承载分支上的物料在摩擦力的作用下带动辅带同步运行，这样辅带与承载输送带支间形成了相对封闭的空间，从而有效的防止了物料的滚动或下滑。
由于辅带装置下层辅带无托辊设计，下层辅带紧紧压附到物料上，从而增加了物料与输送带之间的摩擦力，保证物料运输过程的稳定性。
3 实际工程应用
山东某矿拟设计一条-32°的超大倾角下运带式输送机用以输送煤矸石回填采空区，输送距离153m，运量400t/h，最大块直径不超过300mm，煤矸石容重为1.4t·m-3，设计带速1.6m/s。系统布置图如图2所示采用深槽托辊搭配上述附带装置，经过安装调试正常后，于2017年正式投入工业性试验，每天平均运行时间11小时，每天平均运输石量2000吨，输送机已在空载、轻载、满载下多次长时间运行，能够在满载下起动平稳、制动可靠，输送带运行平稳无跑偏、无打滑现象，整机运行平稳，变频装置、电气控制及保护动作正确可靠，运行情况良好。
4 結语
（1）与夹带式输送机、波状挡边输送机等大倾角特种输送机相比，该输送机不仅有效解决了物料向下滑（滚）动的问题，且运行阻力更小，节能效果明显。
（2）本项目的成功实施说明研究成果正确、可行，技术含量及技术经济性高，极大地提高了我国煤矿的发展进度和生产效益，保证了职工的安全工作，减轻了工人的劳动强度，减少事故发生率，具有广泛的借鉴意义和市场推广前景。
参考文献
[1] 于岩，李维坚.运输机械设计[M].北京：中国矿业大学出版社，1992
[2] 葛令芝，王军，王鲁.深槽型托辊组构造设计[J].煤矿现代化，2014（02）：69-72.
[3] 王希军，庞宝君，张荣建.防爆型四象限变频调速装置在下运带式输送机上的应用[J].起重运输机械，2009（05）：93-94.
[4] 谷明霞，于岩，郝妮妮.长距离大倾角带式输送机方案设计及应用[J].煤炭技术，2016，35（03）：247-249.
作者简介
张梦超（1995-），男，汉族，山东招远人，硕士研究生，研究方向：机电控制与生产过程自动化。
[关键词]超大倾角；下运；带式输送机
中图分类号：TD528 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）32-0038-01
0 前言
大倾角带式输送机在我国煤矿生产中发挥着重要的作用，有着广阔的应用前景，用于井下生产，能减少掘进开拓量和初期投资，缩短工期，提高生产效率，有着显著的经济效益。一般而言，大倾角是指上运倾角18°～28°和下运角度16°～25°的输送倾角。当下运带式输送机倾角超过25°时，极易出现输送物料向下滑（滚）动的问题。在输送机起动和制动时，物料都存在向下滑（滚）动的趋势，且角度越大，其滑（滚）动的趋势越明显，当大倾角下运带式输送机上物料的下滑力大于系统总阻力时，电动机将进入发电工况，一旦出现超载，电动机的转速将会越来越高，从而引发飞车事故，将严重影响矿井的安全高效生产。
1 带式输送机技术方案设计
1.1 输送机起动、制动方案设计
良好的软起动、软制动特性是设计带式输送机驱动系统的首选目标。输送带本身是一个弹性体，在负载运行时具备极大的惯性，且输送机起动加速度与停车减速度的值越大，在输送带上储存的能量就越大，而释放这些能量会对输送机的机械系统和电气系统产生极大的冲击。
1.1.1 变频软起动
变频器通过优化交流电动机供电频率来实现调速，变频器属于无极平稳调速，起动电流相对较低，可保证运输提升系统的安全与稳定，同时可节省大量电能，降低企业能耗。通过控制电机的运行频率和转速，能有效避免运载负荷较大时压带停机和起动时的较大冲击，实现重载平稳启动。四象限变频器可随时监测负功的产生，将负功回馈到电网，同时可实现系统运行中正功到负功以及负功到正功的平稳控制。变频器采用真空热管散热技术，有效解决了传统变频器所受大功率器件散热不良的问题。
1.1.2 盘式可控软制动
制动系统是带式输送机的重要组成部分，尤其是下运带式输送机，制动系统性能的好坏直接影响整机的安全与可靠运行。下运带式输送机在起动时，情况较为复杂，可大致分为空载起动和负载起动，起车信号发出后，应及时监测电动机处于何种工况并采取合理的起车方式起动。对于输送机处于轻载或者空载起动：松闸后输送机无法在物料下下滑力作用下起动或起动时间过长时，应需利用变频器的跟踪起动功能选择合适的起动曲线起动电动机，保证起动平稳，减小机械冲击；当电动机负载起动尤其是满载起动时，输送机会因物料自重而自行运转，此时需要通过制动器对速度进行控制，变频器先不运行，待输送带负载自行下滑至电机转速达到同步转速时，利用变频器的频率追踪功能，自动把频率设定在最接近电动机同步转速的频率上，最大限度的减少电动机投入时的机械冲击。
2 防滚料装置设计
物料防滚料的主要措施是增强输送带与物料之间的包裹和摩擦。当输送带与物料之间摩擦力大于物料的下行分力时，物料才能在输送带的带动下稳定运行而不发生滚料（滑动）。
2.1 深槽托辊
常见深槽托辊组的结构形式有两种：一是单排弧形多节托辊，二是双排V形四节托辊。增大输送倾角的机理是：深槽型输送机是通过增加侧辊槽角，进而增加槽深，使输送带挤压物料，增大了物料之间的内摩擦力以及物料与输送带之间的摩擦力，达到了增阻防滑，提高输送倾角的目的，确保输送机稳定运行而不发生滑（滚）料甚至更严重的事故。同时，双排V形四节托辊具有良好的对中性，对输送带跑偏具有一定的纠偏能力。
2.2 辅带装置
为防止块状物料沿输送带滚动而造成设备损坏和人身安全事故，本实践中设计了上辅带装置。与气囊式夹带带式输送机和弹簧压紧辊子式夹带带式输送机相比，该装置结构较为简单，但原理相似，其结构如图1所示。辅带在自身重力作用下下垂，与主带承载分支上的物料相接触，当主输送带负载运行时，主带承载分支上的物料在摩擦力的作用下带动辅带同步运行，这样辅带与承载输送带支间形成了相对封闭的空间，从而有效的防止了物料的滚动或下滑。
由于辅带装置下层辅带无托辊设计，下层辅带紧紧压附到物料上，从而增加了物料与输送带之间的摩擦力，保证物料运输过程的稳定性。
3 实际工程应用
山东某矿拟设计一条-32°的超大倾角下运带式输送机用以输送煤矸石回填采空区，输送距离153m，运量400t/h，最大块直径不超过300mm，煤矸石容重为1.4t·m-3，设计带速1.6m/s。系统布置图如图2所示采用深槽托辊搭配上述附带装置，经过安装调试正常后，于2017年正式投入工业性试验，每天平均运行时间11小时，每天平均运输石量2000吨，输送机已在空载、轻载、满载下多次长时间运行，能够在满载下起动平稳、制动可靠，输送带运行平稳无跑偏、无打滑现象，整机运行平稳，变频装置、电气控制及保护动作正确可靠，运行情况良好。
4 結语
（1）与夹带式输送机、波状挡边输送机等大倾角特种输送机相比，该输送机不仅有效解决了物料向下滑（滚）动的问题，且运行阻力更小，节能效果明显。
（2）本项目的成功实施说明研究成果正确、可行，技术含量及技术经济性高，极大地提高了我国煤矿的发展进度和生产效益，保证了职工的安全工作，减轻了工人的劳动强度，减少事故发生率，具有广泛的借鉴意义和市场推广前景。
参考文献
[1] 于岩，李维坚.运输机械设计[M].北京：中国矿业大学出版社，1992
[2] 葛令芝，王军，王鲁.深槽型托辊组构造设计[J].煤矿现代化，2014（02）：69-72.
[3] 王希军，庞宝君，张荣建.防爆型四象限变频调速装置在下运带式输送机上的应用[J].起重运输机械，2009（05）：93-94.
[4] 谷明霞，于岩，郝妮妮.长距离大倾角带式输送机方案设计及应用[J].煤炭技术，2016，35（03）：247-249.
作者简介
张梦超（1995-），男，汉族，山东招远人，硕士研究生，研究方向：机电控制与生产过程自动化。