带式输送机用断带保护装置的应用

孙晓阳

（阳泉煤业（集团）有限责任公司奥伦胶带分公司， 山西 阳泉 045000）

引言

带式输送机作为煤矿机械化采运设备中及其重要的一环，其输送带断裂的事故频繁发生，尤其是大功率、远距离运输、带速较高、倾角较大的带式输送机，其输送带在极其苛刻的工况下运行，输送带更容易发生断裂。输送机一旦出现断带情况，造成逆转事故，输送带及其上承载的大量的东西就会向下快速滑动，撞向机尾，导致输送机设备或其他的设备、设施甚至是人员，出现损伤、损坏的恶劣事故，影响煤矿的正常生产[1]。因此，在输送机上安装符合功能要求的断带保护装置，断带时能够快速及时地对断带进行抓捕自动，防止其逆转情况发生。

1 输送带断带原因分析

带式输送机是煤矿中运输煤炭、矸石等物料的常用设备，其输送带是运输各种物料的主要承载体，在长时间、高速、重载的工作状态下会发生疲劳破坏，甚至发生断裂。发生断带事件，原因极其复杂，多种多样，需根据现场具体情况入手判断，我们从以下几个方面对其进行分析：

1）输送带本身的质量存在问题，又处于长时间不间断的使用状态中，而且又没有针对其任何的维护保养措施，导致寿命大大降低，最后断裂。

2）输送带的接头质量较差。机械接头属易损件，需定期更换，由于更换频繁，目前已经在新式输送带上很少使用；热硫化粘接接头连接是目前输送带接头连接的主要方法，这种接头的制作工艺相对复杂一些，工艺过程中的硫化温度和压力的控制比较困难，极易出现裂纹和起泡或橡胶老化开裂等问题，遇到非正常工况受力突变时，容易在接头处断裂。

3）带式输送机在重载情况下启动与制动时，输送带受到较大的突变载荷，会导致断裂。

4）带式输送机的张紧装置设置调整的不合理，输送带的松紧程度不合适，张力变化不均匀，高速运载时极其容易张力突然增大，导致其断裂。

5）输送带高速运载过程中，出现异物被卷入或较大物块落入等情况时，受到载荷突变，导致断裂。

2 常用断带保护装置的应用分析

目前，带式输送机用断带保护捕装置类型非常多，常用的主要归结为三种类型。我们分别对此三种类型的断带保护装置的应用过程中的结构、原理进行研究分析，以其能够为实际不同煤矿环境中不同工况下选择合适的断带保护装置提供合理的建议和指导。

2.1 单向托辊和阻尼板全线式摩擦制动抓捕装置

这种装置主要是对整条输送带施加摩擦力进行制动，通过该种原理设计制造的。上下输送带位于全程安装单向托辊上下方与底部的阻尼板之间，上输送带是通过与位于其下的单向托辊滑动时产生的摩擦力而制动，下输送带则主要是通过与底部铺设的阻尼板之间滑动时产生的摩擦阻力来防止输送带的滑动。单向托辊摩擦制动的示意图如图1所示，阻尼板断带抓捕的示意图如图2所示。

图1 单向托辊摩擦制动示意

图2 阻尼板断带抓捕示意图

2.2 局部式断带抓捕装置

该种装置是设置合理的抓捕装置的数量及布置方位，断带时在输送带的下滑力作用下从而触发楔形闸块的自锁功能将输送带的空载边压在辊轮和闸块之间，实现输送带的抓捕制动。下面以徐州富迪矿用设备有限公司研制的DDZ型的断带抓捕装置的应用过程进行研究分析，DDZ型的断带抓捕装置如图3所示。

图3 DDZ型带式输送机断带抓捕装置

DDZ型的断带抓捕装置在无断带事故运行状态时，楔形闸块并不与输送带接触，处于输送带的两侧位置，当发生断带事件时，在输送带的下滑力的作用下，上闸块和下闸块沿楔形槽迅速移动实现自锁，将输送带有效地夹住，阻止其向下滑动。

该装置能够准确地判断断带的发生，并及时的作出反应，且对多台装置的控制精度非常高，断带时多台抓捕装置能够同时实现抓捕，同步性高，动作一致性好。

2.3 整体式断带抓捕装置

整体式断带抓捕装置是独立的一套装置，不直接安装在带式输送机上，对输送带全带宽进行抓捕，抓捕力比较大，可靠性比较高。以下分别对常见两种整体式断带抓捕装置的结构和原理进行对比分析。

2.3.1 横断面杠杆式的断带抓捕装置

如图4所示，该装置主要是断带时，输送带在重物和本身的重力作用下，无法继续张紧，导致输送带连同重物开始下路作用在配重块上，通过杠杆将力传递到上下抓捕机架的楔块把输送带夹紧在上下横梁之间，该装置通过输送带断带时下落的重力再结合杠杆作用完成断带抓捕的动作，无需专门的检测和电控装置，结构简单，容易实行。

2.3.2 全断面液压式的断带抓捕装置

该种装置在发生断带时，输送带会向下滑动发生逆转，此时布置在上下输送带的传感器和编码器会采集输送带的运行方向、运行速度转化为相应的脉冲信号传给电控系统，电控通过与正常工作下采集到的信号进行对比，判断发生断带事件，发出控制信号，输送机进入断电停机状态，该断带抓捕装置的液压系统立刻进入工作状态，首先一直处于备用状态的蓄能器作为临时动力源驱动输送带下方油缸动作，推动下旋转梁将断裂的输送带顶起，延缓输送带的下滑，接着电磁换向阀迅速通电换向，液压泵站和蓄能器同时作用于油缸，油缸推杆推动上旋转梁快速下移动与下旋转梁闭合将输送带夹住，实现断带抓捕。带式输送机正常运转时，该种装置的液压泵站处于间歇式开停状态，保证蓄能器的压力始终保持在规定值状态，以备断带时能够快速反应，提供所需动力[2]。全断面液压式的断带抓捕器的双编码器断带检测示意图如图5所示。

图4 横断面杠杆式断带抓捕装置

3 断带保护装置应用中存在的问题

对断带保护装置的研究应用过程中存在的问题进行分析说明。

1）单向托辊和阻尼板全线式摩擦制动断带保护装置需要带式输送机上的托辊为单向的，同时要铺设与单项托辊相配套的阻尼板，应用限制较大，不易实施，所用改造的花费很高，很难在煤矿中，特别是小型煤矿中推广应用。

2）局部式的断带抓捕装置单台装置的抓捕力太小，难以满足要求，需要在输送带方向布置多台，进行同时抓捕方能保证该种装置的可靠性和有效性，但多台布置同时抓捕对抓捕力和抓捕位置的设置要求相当苛刻，装置位置布置不合理，抓捕时造成输送带受力不均匀，容易发生输送带跑偏事故，或造成输送带撕裂。

3）整体式的断带抓捕装置，主要是属于独立的一套装置，非带式输送机上的附属装置，系统复杂，成本较高。

4 结语

断带的出现、断带后的保护问题，是目前由带式输送机导致的煤矿安全问题中首要解决的问题。与国外相比，国内煤矿的规模更大，带式输送机的应用也更为广泛，而国产输送带的质量、工艺仍有很大的距离。因此，重视断带保护装置的研制和应用，根据具体工况，选择合适的断带保护装置，是目前预防和解决断带事件最有效的措施。