帶式輸送機是一種能實現(xiàn)松散物料連續(xù)裝卸和運輸?shù)闹饕\輸工具之一，因其具有輸送能力大、運輸距離長、結構簡單、噪聲較小、電耗低、投資費用相對較低以及維護方便等特點，被廣泛應用于港口、碼頭、冶金、熱電廠、焦化廠及煤礦等場所物料的水平或傾斜運輸。
然而在長期使用過程中，由于膠帶自身和外在因素的影響，如膠帶各點的受力不均、滾筒轉動不靈活等原因，易發(fā)生跑偏、打滑、斷帶等事故，從而導致膠帶、減速器損壞，嚴重時甚至毀壞機架。其中斷帶是最常發(fā)生的事故，斷帶時由于重力和慣性的作用，斷裂的膠帶將與膠帶上的物料一同迅速下滑，最終導致膠帶和物料大量堆積在輸送機下方機頭處，造成停產(chǎn)，這不僅給帶式輸送機的修復工作帶來諸多困難，同時也造成較大的經(jīng)濟損失，甚至導致人員傷亡。
1、斷帶的原因分析
帶式輸送機由輸送帶、機架、驅動滾筒、改向滾筒、承載托輥、回程托輥、張緊裝置、清掃器等零部件組成。通過對大量的帶式輸送機斷帶事故分析，可將帶式輸送機斷帶原因歸納為以下幾種：
(1)齒輪減速器損壞，液力耦合器噴液或電動機逆轉。
(2)輸送帶接頭質量有問題。輸送帶接頭分為機械接頭和硫化接頭，機械接頭的質量遠不如硫化接頭，所以現(xiàn)在已很少采用。就硫化接頭而言，不按要求控制硫化溫度和硫化壓力、溫度和壓力在硫化板上分布不均、溫度和壓力的保持時間設定不合理、材料采用不合理等均會對硫化工藝產(chǎn)生影響，進而影響接頭質量。
(3)當運輸中因其他東西卷入引起輸送帶運輸載荷突然增加，比如大塊矸石或其他質量特別大的物體混在正在運輸?shù)拿褐袝r，也會引起斷帶事故的發(fā)生。
(4)啟動和停車時應力變化大。帶式輸送機的啟動和停車也會造成輸送帶斷裂，因此一般最好在空載下啟動輸送機。
(5)輸送帶自身質量不過關，輸送帶服務年限過長，輸送帶長時間超負荷運輸以及日常維護不到位。
(6)物料分配不均，輸送帶跑偏。當帶式輸送機有空載段和超載段時，會使輸送帶受力不均，進而引起事故的發(fā)生。
為了防止由這些原因引起的斷帶事故的發(fā)生，除了日常加強檢修和維護外，在輸送機沿線上布置斷帶抓捕工具尤為重要。在輸送帶正常工作時，該斷帶保護裝置不影響物料運輸，隨時處于待命狀態(tài)，當斷帶事故發(fā)生時，斷帶抓捕工具馬上動作，迅速抓住斷裂下滑的輸送帶，以避免事態(tài)進一步擴大，降低事故損失。
2、斷帶抓捕工具
2.1性能要求
了解現(xiàn)場對斷帶捕捉工具的性能要求是正確設計斷帶抓捕工具的關鍵。斷帶抓捕工具應具有如下性能：
(1)在斷帶或逆轉時均起作用。
(2)非斷帶或無逆轉時不能誤動作。
(3)捕捉力應有足夠的作用帶寬，最好整個帶寬捕捉，在輸送帶承壓許可范圍內(nèi)，盡可能提高單臺抓捕工具的捕捉力。
(4)在捕捉力施加時，應清除大部分物料。
(5)捕捉力緩施，以便輸送帶的制動減速度不致過大，從而避免過大慣性力造成二次斷帶。
(6)抓捕工具結構力求簡單。
2.2常用的斷帶抓捕工具
2.2.1帶下安裝阻尼板法
帶式輸送機正常運行時，膠帶被拉緊，膠帶基本上是一條直線，下垂量很小。發(fā)生斷帶后，由于托輥間距的存在，即使是高強度鋼絲繩芯膠帶也會有很大的下垂量。基于此原理，在膠帶下面一定距離處安裝阻尼板（圖1），斷帶時，由于膠帶的自重作用及初始速度使膠帶迅速松弛，并與阻尼板接觸，當阻尼板與膠帶之間的摩擦力足夠大時，即可有效地阻止膠帶下滑。阻尼板的防滑能力與阻尼板與膠帶之間的摩擦系數(shù)有關，與阻尼板的幾何長度、阻尼板與膠帶間的距離以及膠帶的傾角等因素有關。
2.2.2單向托輥摩擦制動法
此種方法主要利用托輥反向逆止原理。如圖2所示，當具有一定傾角的帶式輸送機正常工作時，托輥隨之轉動，膠帶與托輥間為滾動摩擦，摩擦阻力很小；當膠帶斷裂下滑時，由于托輥是單向的，所以托輥反向無法轉動，膠帶與托輥間為滑動摩擦，摩擦阻力增大，因此可通過滑動摩擦力來實現(xiàn)制動。
2.2.3 自適應摩擦棘輪式斷帶保護逆止器
自適應摩擦棘輪式斷帶保護逆止器是利用棘輪機構的反向制動原理來實現(xiàn)斷帶保護。逆止器成對地布置在輸送帶兩側，其一側的結構如圖3所示，它是由結構完全對稱的上下兩個部分組成。
帶式輸送機正常工作時，輸送帶沿斜面向上運動，在摩擦力的作用下輸送帶驅動夾緊輪正向轉動，夾緊輪相對于輸送帶作純滾動，由于支承軸與夾緊桿之間裝有滾動軸承，工作阻力很小。當出現(xiàn)輸送帶斷裂時，輸送帶及物料在重力作用下將沿斜面向下滑動，在摩擦力的作用下輸送帶驅動夾緊輪反向轉動。由于摩擦式扇形棘爪的升角小于金屬之間的摩擦角，棘爪使夾緊輪反向自鎖，不能轉動，夾緊桿與夾緊輪成為剛性連接。輸送帶沿斜面向下滑動的摩擦力使上夾緊桿與夾緊輪一起順時針擺動，使下夾緊桿與夾緊輪一起逆時針擺動，下滑力越大夾緊力也越大。由于夾緊制動動作是隨著輸送帶下滑動作自動實現(xiàn)的，因此夾緊力的大小也是隨著膠帶下滑力的大小而自動適應，無需其他控制即可實現(xiàn)自動斷帶保護，從而防止了輸送帶和物料下滑堆積在巷道，避免了事態(tài)的進一步擴大。
2.2.4GBZ型滾動下落膠帶抓捕器
該抓捕裝置主要結構如圖4所示。當膠帶正常運行時，抓捕輥高高舉起，它們不與膠帶接觸，由不影響物料的運輸，只是其特制的托輥位于膠帶下面隨膠帶前進而轉動。當膠帶倒轉或斷帶導致膠帶下滑時，特制托輥跟著反向轉動，反轉時帶動托輥軸一起倒轉，倒轉的軸則帶動一個螺旋副運動，當達到控制的倒轉長度時，則可推動抓捕輥的固定卡爪，使抓捕輥沿內(nèi)裝齒條的直槽快速旋轉下落，繼而滑入斜槽，并在倒轉膠帶的帶動下繼續(xù)沿斜面運動，進而把膠帶緊緊的卡在抓捕輥和基砧之間。由于抓捕輥是旋轉下落，因此可以把膠帶上的煤屑清除掉，使抓捕更為可靠。
2.2.5雙向抓捕器
雙向抓捕器由左右兩個抓捕臂、兩個單向抓捕輥以及與其相對應的帶下單向托輥組成。工作狀態(tài)如圖5所示。
左側單向抓捕輥允許轉向與膠帶運行方向相反，右側抓捕輥允許轉動方向與膠帶運行方向相同，膠帶正常工作時，左側的抓捕臂與單向抓捕輥由電磁鐵懸置，右側抓捕臂與單向抓捕輥始終懸浮在膠帶上，如圖5 (a)所示。假設膠帶的運行方向為向右，當膠帶發(fā)生斷帶時，斷帶信號迅速由傳感器傳給控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)接到信號后，發(fā)出控制指令，迅速切斷驅動電路和懸置磁鐵電源，電磁鐵掉電后，左側抓捕臂和單向抓捕輥由于重力作用下落，因左側抓捕輥的允許轉向與帶速方向相反，抓捕器與膠帶產(chǎn)生較大的摩擦阻力，懸臂在摩擦阻力拖動下逆時針擺動，逐步抓緊并卡死膠帶，如圖5 (b)所示。同理，當膠帶發(fā)生逆轉時，右側的懸臂立即在摩擦力的作用下，抓緊膠帶。
2.3比較分析及實施辦法
上述各種斷帶保護裝置主要分為兩大類：一類是基于使用單向托輥和阻尼板的摩擦制動方法；另一類是采用抓捕原理的抓捕方法。兩類方式均有其優(yōu)點和不足。
第一類方法是將膠帶的上托輥按一定比例換成單向托輥，在下層膠帶下方安放阻尼板。當膠帶因斷裂下滑或逆轉時，因上托輥不可逆轉，利用托輥對上層膠帶的滑動摩擦阻力，使上膠帶不能長距離下滑；麗下層膠帶因松弛與阻尼板接觸，由摩擦而制動。為了防止下層膠帶的下滑要在膠帶下面安放大量的阻尼板。這種方法需要將大多數(shù)或全部托輥更換為單向托輥，而單向托輥是非標準產(chǎn)品，價格較高，使用壽命短，不但一次性改造工程量大，而且長期投資也較大。
第二類是采用抓捕原理的方法，可分為兩種：其一，主要是在膠帶上、下側設置抓捕裝置，并配上傳感裝置、清煤裝置和抓捕裝置等組成抓捕器。當膠帶斷帶時，膠帶上、下側的抓捕裝置動作，把下滑皮帶緊緊抓住。一般選用電機、液壓執(zhí)行元件驅動，在煤礦井下，各種電器設備還要考慮防爆等問題，因此該設備造價昂貴，投資較大，工程量大，維護煩瑣，很少在煤礦生產(chǎn)中應用，而且常常易發(fā)生誤動作，影響生產(chǎn)；其二，是利用皮帶斷帶后下滑或逆轉來觸發(fā)相應的抓捕機構制動下滑的皮帶。利用這種原理的設計方案在國內(nèi)公布了十余項專利，但是實施起來也均存在一定的困難。
因此，今后斷帶保護裝置的發(fā)展方向與研究重點應是有效、經(jīng)濟、易行。
3、結語
帶式輸送機是煤礦生產(chǎn)中重要的運輸設備，保證其安全運行非常重要。文章分析了帶式輸送機斷帶發(fā)生的原因，并對幾種常用的斷帶保護裝置作了較為詳細的敘述。在實際生產(chǎn)中，這些斷帶保護裝置在保證煤礦安全生產(chǎn)、避免不必要的經(jīng)濟損失方面起到了積極的作用。今后設計者們應從設計、安裝、使用、維護等多方面進行綜合考慮，使斷帶保護裝置更加有效、經(jīng)濟、易行。
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