1、中間驅(qū)動技術(shù)的原理及輸送帶張力變化
    中間驅(qū)動技術(shù)是大型可伸縮帶式輸送機最有效的驅(qū)動技術(shù)。它主要是把輸送機的一部分功率分散到帶式輸送機的各個驅(qū)動點，從而降低輸送帶運行的最大張力，降低輸送帶強度，減少元部件的單機驅(qū)動功率，節(jié)省成本，提高輸送機的輸送能力。中間驅(qū)動技術(shù)應(yīng)用最為廣泛的是直線摩擦驅(qū)動和滾筒卸載式驅(qū)動。
1.1直線摩擦驅(qū)動
    直線摩擦中間驅(qū)動的原理是承載輸送帶壓在驅(qū)動輸送帶上，利用兩者間產(chǎn)生的相對摩擦力，將驅(qū)動帶上的動力傳遞給承載輸送帶，從而使承載輸送帶運行輸送物料。直線摩擦驅(qū)動是撓性驅(qū)動體（驅(qū)動輸送帶）對撓性牽引體（承載輸送帶）的驅(qū)動，其特點是驅(qū)動體也產(chǎn)生拉伸應(yīng)變。若將輸送帶視為均勻的連續(xù)體，其彈性系數(shù)不隨應(yīng)力或應(yīng)變的變化而變化，且忽略承載輸送帶與驅(qū)動輸送帶間的接觸壓力的差異。影響直線摩擦驅(qū)動牽引力輸出的主要因素：(1)承載輸送帶與驅(qū)動輸送帶間的接觸壓力；(2)直線摩擦驅(qū)動段的長度；(3)承載輸送帶與驅(qū)動輸送帶間的摩擦系數(shù)。
    由于承載輸送帶與驅(qū)動輸送帶間的摩擦力將中間驅(qū)動的動力傳遞給承載輸送帶，承載輸送帶的張力在與驅(qū)動輸送帶作用段內(nèi)將會有一線性降低的過程，這一張力降低值即為中間驅(qū)動裝置輸出的牽引力。張力變化如圖l(a)所示。
    直線摩擦驅(qū)動的特點：
    (1)可降低承載輸送帶最大張力，單元驅(qū)動元部件可小型化，降低投資成本；
    (2)中間驅(qū)動段結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，裝卸不便，更適用于固定式帶式輸送機；
    (3)可根據(jù)需要在承載輸送帶下安裝多臺中間摩擦驅(qū)動。
    由于驅(qū)動輸送帶放在承載輸送帶的下部，當(dāng)兩輸送帶間接觸壓力不均勻時輸出牽引力不穩(wěn)定。特別是當(dāng)直線摩擦驅(qū)動段上方無物料，而其他地方裝滿物料時，由于兩輸送帶間的摩擦力最小，易引起驅(qū)動輸送帶與承載輸送帶間打滑，增加頭部驅(qū)動負擔(dān)，引起電機過載。
1.2滾筒卸載式中間驅(qū)動技術(shù)
    如圖l(b)所示，滾筒卸載式中間驅(qū)動主要通過驅(qū)動滾筒完成對輸送帶的驅(qū)動，視輸送帶為彈性體，忽略輸送帶的厚度與滾筒相接觸部分輸送帶的質(zhì)量以及彎曲應(yīng)力。由歐拉公式可知，影響牽引力的主要因素：(1)輸送帶在驅(qū)動滾筒分離點處的張力；(2)輸送帶在驅(qū)動滾筒上的圍包角；(3)驅(qū)動滾筒與輸送帶間的摩擦系數(shù)。
驅(qū)動滾筒的趨入段與奔離段的輸送帶張力落差即為驅(qū)動滾筒輸出的牽引力。卸載式驅(qū)動的輸送帶張力變化由圖l(b)中可看出。其特點：
    (1)可降低承載帶張力，元部件可小型化，便于加工維護，降低生產(chǎn)成本；
    (2)單元驅(qū)動功率小；
    (3)多機起動時同步性較敏感；
    (4)體積小，結(jié)構(gòu)簡單，裝拆方便，特別適應(yīng)輸送機運距的變化，適用于可伸縮帶式輸送機；
    (5)卸載式驅(qū)動裝置越多，輸送帶的最大張力降低越多。
    由以上2種驅(qū)動方式比較可以看出，卸載式驅(qū)動更適用于可伸縮帶式輸送機。
2、可伸縮帶式輸送機的軟起動
    由于帶式輸送機功率分散到各個驅(qū)動點，對起動要求很高，如果各驅(qū)動點不按張力傳遞規(guī)律起動，會引起輸送機打滑或起動不起來，功率不平衡引起燒電機，因此，在合理分配各驅(qū)動點的功率外，還應(yīng)考慮輸送帶重載時的起動加速度，以及停車、運行時的輸送帶張力瞬間值降低到最小，實現(xiàn)各個驅(qū)動單元功率平衡，實現(xiàn)各個電機的空載分時起動。因此，大型可伸縮帶式輸送機必須實現(xiàn)軟起動。所謂帶式輸送機的軟起動是在設(shè)定的起動時間內(nèi)，通過控制輸送帶起動加速度值，來確保輸送機按所要求的速度曲線（見圖2）平穩(wěn)起動，并達到額定運行速度，同時使電機的起動電流與輸送帶的起動動張力控制在允許范圍內(nèi)。
    對于大型帶式輸送機．如果不使用軟起動，而直接起動，將會給輸送機造成：(1)輸送帶打滑，不能起動，更不能滿載起動；(2)加大輸送帶起動時的動張力，造成對元部件的瞬時沖擊；(3)加大電動機的起動電流。
    帶式輸送機的軟起動是可伸縮帶式輸送機的關(guān)鍵技術(shù)之一。而軟起動技術(shù)較普遍使用的有3種：
    (1)差動式輪系液黏調(diào)速裝置(CST)；
    (2)變頻調(diào)速裝置；
    液力調(diào)速裝置。
2.1差動輪系液黏調(diào)速裝置
    差動輪系液黏調(diào)速裝置主要由行星齒輪減速器與可控液黏離合器組成。其工作原理：通過調(diào)節(jié)離合器中的油壓、利用摩擦片間所形成的油膜的動力黏性來傳遞動力，并控制減速器輸出軸的轉(zhuǎn)速，達到輸送機的軟起動。電動機轉(zhuǎn)速通過行星減速器的輸入軸、中間齒輪，傳遞給太陽輪，太陽輪使3個行星輪旋轉(zhuǎn)，與離合器中的動摩擦片相連接的內(nèi)齒圈是浮動的，可作自由轉(zhuǎn)動。當(dāng)離合器中無油壓時，行星輪使自由浮動的內(nèi)齒圈轉(zhuǎn)動，從而使行星架不轉(zhuǎn)動，減速器輸出軸就靜止不轉(zhuǎn)。當(dāng)對離合器逐漸施加油壓時，兩摩擦片間油膜所產(chǎn)生的黏性剪切力矩，使內(nèi)齒圈轉(zhuǎn)速逐漸下降，直至停止轉(zhuǎn)動。此時行星輪托架就逐漸加大轉(zhuǎn)速，直至達到額定轉(zhuǎn)速。通過控制離合器中的油壓力與油壓施加時間，就可使輸送機按照設(shè)定的速度曲線平穩(wěn)起動。該裝置的優(yōu)點是起動時調(diào)速精度高，可以變速運行。缺點是產(chǎn)品依賴進口，價格昂貴，使用維護要求高，對油的黏度與清潔度要求也高；使用過程中的備品備件必須進口，事故處理也依賴外國公司。
2.2變頻調(diào)速裝置
    變頻調(diào)速裝置主要由功率器件-IGBT絕緣柵極可控晶體管、可控器與電抗器組成。其工作原理：通過控制器來調(diào)節(jié)功率器中的絕緣柵極，使進入功率器件的交流電源的頻率發(fā)生變化。
    電動機轉(zhuǎn)速與交流電源頻率成正比關(guān)系。當(dāng)交流電源的頻率由小到大變化時，電動機轉(zhuǎn)速也隨之由小到大變化。只要控制頻率變化范圍以及頻率變化時間，就可使輸送機按照設(shè)定的速度曲線平穩(wěn)起動，達到輸送機的軟起動。該裝置優(yōu)點是起動時調(diào)速精度高，可以變速運行，調(diào)速范圍大。缺點是電動機不能空載起動；防爆產(chǎn)品依賴進口、價格昂貴；控制復(fù)雜、使用維護要求高，對環(huán)境溫度與清潔度要求高；使用過程中的備品備件必須進口，事故處理也依賴外國公司。雖然電抗器可以減少對外界電源的污染，但頻率改變，還是對電源有一定程度的污染。如果是在井下使用，功率器件的發(fā)熱問題也是必須解決的一個技術(shù)難關(guān)。
2.3液力調(diào)速裝置
    液力調(diào)速裝置主要由液力耦合器、電動執(zhí)行器、稀油潤滑裝置與油箱等組成。其工作原理：利用傳動介質(zhì)來傳遞動力，通過調(diào)節(jié)耦合器工作腔內(nèi)充液量的多少，來控制耦合器輸出軸的轉(zhuǎn)速，達到輸送機的軟起動。先由電動機帶動耦合器的泵輪空運轉(zhuǎn)，然后向耦合器工作腔中注入傳動介質(zhì)液。當(dāng)導(dǎo)流管處于最里邊位置時，進入工作腔中的傳動介質(zhì)液全部由導(dǎo)流管流回油箱，此時渦輪與輸出軸不轉(zhuǎn)動。當(dāng)電動執(zhí)行器帶動導(dǎo)流管緩慢向外移動時，進入導(dǎo)流管流回油箱的傳動介質(zhì)液逐漸減少，而進入工作腔中的傳動介質(zhì)液逐漸增多。在高速旋轉(zhuǎn)的泵輪葉片帶動下，傳動介質(zhì)液形成高壓高速液流，沖向渦輪葉片，使渦輪與輸出軸逐漸轉(zhuǎn)動起來。隨著工作腔內(nèi)傳動介質(zhì)液的不斷增多，渦輪與輸出軸的轉(zhuǎn)速也就逐漸增加，直至達到額定轉(zhuǎn)速。只要控制導(dǎo)流管向外移動速度，就可使輸送機按照設(shè)定速度曲線平穩(wěn)起動。該裝置優(yōu)點是起動時調(diào)速精度較高，也可變速運行，運行可靠，結(jié)構(gòu)簡單，操作維護方便，價格低廉，國內(nèi)有成熟產(chǎn)品可供貨。缺點是調(diào)速范圍小，在調(diào)速運行時的效率低。
   通過上述對3種軟起動裝置的技術(shù)經(jīng)濟分析比較可以看出，液力調(diào)速裝置運行可靠，操作維護簡便，價格低廉，又能全部滿足帶式輸送機軟起動要求，產(chǎn)品國內(nèi)可以解決。因而選擇液力調(diào)速裝置作為帶式輸送機的軟起動裝置不僅是技術(shù)可行的，而且也是經(jīng)濟合理的。
  煤科院上海分院研制成功的液力調(diào)速裝置榮獲煤炭部科技進步一等獎、國家“七五”重大科研成果獎。目前國內(nèi)煤炭用帶式輸送機軟起動裝置絕大多數(shù)為液力調(diào)速裝置，僅上海分院制造的液力調(diào)速裝置就有100多套。差動輪系液黏調(diào)速裝置引進以后，真正在國內(nèi)煤礦帶式輸送機上實際使用的僅為幾套。變頻調(diào)速裝置在國內(nèi)煤礦帶式輸送機上使用，僅1套是引進的，而且是非防爆的，后因控制復(fù)雜、工人不易掌握等原因，對控制部分進行了改造。這2種軟起動裝置在國內(nèi)不能普遍使用，主要原因是價格太貴，操作維護復(fù)雜，工人不易掌握，備品備件依賴進口。
3、驅(qū)動系統(tǒng)的控制
    以往帶式輸送機多以接觸器，繼電器為主要電氣控制手段，體積大、維修困難，且控制容量有限，采用以美國GE90 - 30系列可編程序控制器為核心的電氣控制系統(tǒng)一可編程序控制器控制系統(tǒng)的控制裝置，控制、保護功能齊全，具有慢速起動功能，易于擴充，電路結(jié)構(gòu)簡單，維修方便，可靠性高。該系統(tǒng)具有以下功能：
    (1)連續(xù)檢測電機轉(zhuǎn)速或輸送帶線速度，各電機順序分別空載起動，對電網(wǎng)的沖擊較小；
    (2)具有超速及打滑保護功能。
    利用可編程序控制器的高速計數(shù)器模塊，可以任意預(yù)置超速上限值及打滑的下限值，當(dāng)高速計數(shù)器的計數(shù)值超過或低于預(yù)置時，可編程序控制器內(nèi)部繼電器即動作，實現(xiàn)超速或打滑保護；
    (3)本系統(tǒng)可實現(xiàn)慢速起動（起動時間可調(diào)）以及各電機功率自動平衡，精度達到95%以上；
    (4)可編程序控制器容易掌握，操作簡便，具有很強的抗干擾和驅(qū)動能力，工作可靠，維修方便。
    該系統(tǒng)保護齊全，設(shè)有沿線停車、跑偏、煙霧、打滑、軸溫、油溫、煤位、機械閘限位、超溫自動灑水等保護。
    目前國內(nèi)外對撕帶、斷帶保護裝置的研究進展不大，抗撕裂輸送帶由于價格昂貴，目前還不被大多數(shù)用戶所接收。本系統(tǒng)對輸送帶的斷帶保護進行了一定的研究，在滿足可靠性、經(jīng)濟性的前提下，在輸送帶發(fā)生斷帶現(xiàn)象時能及時停下主電機，避免事態(tài)的進一步擴大，這是目前最有效的解決辦法。
4、結(jié)語
    (1)長距離、大運量可伸縮帶式輸送機中間驅(qū)動技術(shù)的最佳選擇是用卸載式驅(qū)動技術(shù)和調(diào)速型液力耦合器軟起動技術(shù)；
    (2)中間驅(qū)動技術(shù)可降低輸送帶張力，減少單元元部件功率，有利于通用化，便于維護；
    (3)調(diào)速型液力耦合器是最經(jīng)濟實用軟起動技術(shù)。


相關(guān)輸送機產(chǎn)品：
1、皮帶輸送機
2、斗式提升機
3、刮板輸送機