1、引言
    在現代散裝物料的連續輸送中，帶式輸送機是主要的運輸設備，使用范圍相當廣泛，具有運輸成本低、運量大、無地形限制及維護簡便等優勢，在采礦、冶金、港口、碼頭等工況企業越來越顯現其重要的作用，并且隨著現代工業規模的擴大和技術的發展，帶式輸送機也隨之向長距離、大運量、大型化方向發展，尤其在煤炭等采礦業的散裝物料輸送中有著極其廣泛的應用前景。
2、大型帶式輸送機的發展概況
    長距離、大運量、總裝機功率在1000 kW以上，帶速在4 m/s以上的帶式輸送機，稱之為大型帶式輸送機。我國從80年代起開始研制大型帶式輸送機，至今已有許多臺機長超過3 000 m、運量在2 000t/h以上的大型帶式輸送機投入運行。如金山石化總廠使用的2條單機長度為1658 m的帶式輸送機、馬鋼使用的長2 500 m高爐上料帶式輸送機等。沈陽礦山機械廠研制的大型帶式輸送機，其單機長度達4 602 m．最高帶速5.85 m/s，最大運量7 800 Uh。1991年，焦作起重運輸機械廠與美國RE&C公司合作生產了大型帶式輸送機，單機長l 250 m，采用了國際上最先進的CST驅動技術。1996年，元寶山露天礦使用的帶式輸送機總長17 km，總驅動功率36 130 kW，是我國露天礦連續開采最大的帶式輸送機。近年來國內對大型帶式輸送機的動態問題及可控軟起動裝置進行了大量的研究探索，并取得了進展，已采用帶式輸送機的有限元動力學模型對大型帶式輸送機的起運過程進行仿真研究，研制了一些適合大型輸送機重載起動和傳動的可控軟起動傳動裝置。
    國外大型輸送機開發始于70年代，并應用了帶式輸送機的動力學原理，采用動態分析的手段，對靜態設計的結果進行改進，目前已開發了帶式輸送機的動態設計軟件，如美國、澳大利亞等，對輸送機的動張力進行動態分析與動態跟蹤，并研制出相應的可調速功率的平衡系統與監控系統，減輕動載對元件的沖擊，延長其使用壽命，使輸送帶的安全系數大大降低（n≤4.5），因而投資成本也低。輸送機的功率、輸送能力、輸送距離、帶速等均超過國內的大型帶式輸送機，如美國凱威特礦用18臺輸送機組成了145 km的輸送線，日本葉山石灰石礦長距離帶式輸送機單機長度達14.089km，澳大利亞博了頓礦使用的帶式輸送機單機長度達到30.4 km，是世界上單機最長的輸送機。近幾年帶式輸送機的發展更趨大型化，露天礦帶速已用到6.3 -8 m/s，英國塞爾的帶式輸送機已采用10 m/s的帶速。
3、大型帶式輸送機的驅動裝置
    大型帶式輸送機的開發存在2個關鍵問題，一是帶式輸送機的起動控制問題，二是帶式輸送機的輸出功率控制問題。實際使用中，輸送帶是粘性彈性體，長距離帶式輸送機的輸送帶對驅動裝置起動制動的動態響應是一個非常復雜的過程，由于其重負及慣性的影響，起動不平穩，起動電流對電網的沖擊較大，且在制動力、慣性力的瞬間作用下產生的應力變化相當大，瞬時變化引起各承載件的動載荷變化，會加速托輥的損壞，縮短輸送帶的使用壽命。因此，近年來對大型帶式輸送機的研制，除了提高輸送帶的強度外，主要是研制大型帶式輸送機的控制傳動裝置。由于國內在設計大型帶式輸送機時仍按剛體力學來分析和計算，對輸送帶的安全系數選用很高，一般取n=10左右，投資成本大，且與實際情況相差較遠，尚不能滿足使用要求。目前，現行的大型帶式輸送機的驅動裝置主要有：直流電機驅動裝置、變頻調速裝置、可控硅電動機調速裝置、鼠籠式感應電動機配限矩型液力偶合器或調速型液力偶合器、液體粘性傳動調速裝置、CST可控驅動系統等幾種。
    (1)直流電動機驅動裝置  直流電動機驅動裝置調速范圍廣，調節平滑，過載、起動、制動力矩大，易于控制，可靠性高，調速時能耗較少，但造價很高，且有電刷和整流子，維護量大，采用較少。
(2)變頻調速裝置  變頻調速是通過改變定子的供電頻率以改變電機的轉速來實現的，調速范圍廣，精度高，但要相應解決電氣上帶來的一系列問題，電路系統比較復雜，且維修困難，造價較高，因此采用并不普遍。
    (3)可控硅電動機調速裝置  可控硅電動機調速裝置驅動方式是將可控硅組件裝在電動機上，利用相位載波方式實現正反轉運行、功率調節和可控起動，功率調節范圍一般在150一200 kW。
    (4)鼠籠式感應電動機配限矩型液力偶合器或調速型液力偶合器  液力偶合器具有過載保護作用，能改善電動機的起動工況，清除工作機構的沖擊和振動現象，減輕系統的動載荷，并使多電機傳動的負荷分配趨于均衡，實現帶式輸送機的軟起動與功率平衡，解決了同步性問題。并且價格低廉，性價比較高，國內大型帶式輸送機比較多地應用這種控制驅動方式。但限矩型液力偶合器僅有緩沖作用，只能起到“軟”起動作用，不能實現可控傳動。雖然調速型液力偶合器能夠實現可控傳動，但其傳動效率低，在穩定工作條件下也有3%的滑差損失，而且當單機功率大于500 kW時，調速型液力偶合器則不能滿足工況要求。
    (5)液體粘性傳動調速裝置  液體粘性傳動技術是國外70年代發展起來的一種新型傳動技術，是粘滯離合器通過改變離合片的間距達到改變粘性液體間的剪切力來改變傳遞力矩。液體粘性調速器配以鼠籠式感應電動機，組成液粘軟起動裝置作為驅動系統，能夠實現帶式輸送機的滿速、滿載、平穩起動、使多臺電機的負載平衡，降低對電氣及其他元部件的技術要求，提高大型帶式輸送機的可靠性和使用壽命，具有明顯的經濟效益。液體粘性傳動調速裝置在結構上與CST傳動系統有些相似，但由于其裝在高速軸上，離合片之間的液流是紊流，呈現非線性，故而不能精確控制輸送機的運行狀態。
    (6)CST可控驅動系統CST可控軟起動傳動裝置是一種典型的機電一體化高技術產品，首先是由美國Rockwell Automation/Dodge公司專門為帶式輸送機研制的一種驅動系統。CST裝置由行星齒輪減速器、線性濕式摩擦離合器、液壓系統和控制系統組成，通過比例閥及控制系統來實現軟起動與功率平衡，是集減速、離合、調速于一體的傳動裝置。因為CST的力矩控制器裝在低速軸上，離合片之間的液流是層流，呈線性特性，因而控制精確。、但是，由于CST系統復雜，價格昂貴，使用維護要求高等原因，國內使用尚不普遍。
4、結語
    國外大型帶式輸送機的設計技術已達到很高的水平，已有專用的帶式輸送機動態設計軟件，輸送機制造成本較低。國內對大型輸送機的動態分析和設計尚處于研究探索階段，大型帶式輸送機的設計仍按剛性理論來分析研究，不但制造成本高，而且不能滿足實際使用的需要。因此制造大型帶式輸送機需要進行動態分析和動態設計，才能設計出既安全可靠、成本又低的輸送設備。由此可見，帶式輸送機的動態問題直接關系到輸送機的設計制造技術水平。


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