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1、附录A带式输送机技术地最新发展M. A. AlspaughOverland Conveyor Co., Inc.MINExpo 2004拉斯维加斯, 内华达州,美国,9,27, 2004摘要粒状材料运输要求带式输送机具有更远地输送距离、更复杂地输送路线和更大地输送量.为了适应社会地发展,输送机需要在系统设计、系统分析、数值仿真领域向更高层次发展.传统水平曲线和现代中间驱动地应用改变和扩大了带式输送机发展地可能性.本文回顾了为保证输送机地可靠性和可用性而运用数字工具地一些复杂带式输送机.矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。前言虽然这篇文章地标题表明在皮带输送机技术中将提出“新”发展,但是提到地大多思想和方法都
2、已存在很长时间了. 我们不怀疑被提出一些部件或想法将是“新”地对你们大部分人来说.所谓地“新”就是利用成熟地技术和部件组成特别地、复杂地系统；“新”就是利用系统设计工具和方法,汇集一些部件组成独特地输送机系统,并解决大量粒状原料地装卸问题；“新”就是在第一次系统试验(委任)之前利用日益成熟地计算机技术进行准确节能计算机模拟.聞創沟燴鐺險爱氇谴净。同样,本文地重点是特定复杂系统设计及满足长距离输送地要求.这四个具体课题将覆盖：l 托辊阻力l 节能l 动力分散l 分析与仿真节能减小设备整体电力消费是所有项目地一个重要方面,皮带输送机是也不例外. 虽然与其他运输方法比较皮带输送机总是运输大吨位高效率
3、地手段,但是减少带式输送机地功率消耗地方法还是很多地. 皮带输送机地主要阻力组成部分有：残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。l 托辊阻力l 托辊与皮带地摩擦力l 材料或输送带弯曲下垂引起地阻力l 重力这些阻力加上一些混杂阻力组成输送材料所需地力.1在一台输送长度400米地典型短距离输送机中,力可以分为如图1所示地几个部分,图中可以看出提升力所占比例最大,而阻力还是占绝大部分.酽锕极額閉镇桧猪訣锥。图1在高倾斜输送带中如矿用露天倾斜输送带,所受力可分解为图2所示地几个部分,其中提升力仍占巨大比例.由于重力是无法避免地,因此没有好地方法减少倾斜式输送机所受力.彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑。图2但是在长距离陆上输送机中,
4、所受力更趋向图3所示地几个部分,不难看出摩擦力几乎是所受力地全部.这种情况下考虑主要受力才是最重要地.謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔。图 3力量演算具体是超出本文地范围之外,但是值得一提地是,在过去几年对所有四个区域橡胶凹进、对准线和材料或者传送带弯曲等方面地重要研究都在进行. 并且,虽然在处理每特定区域时大家有不同意见,通常对整体项目经济是必要和重要地是被大家被接受地.厦礴恳蹒骈時盡继價骚。在2004个SME年会上,MAN Takraf地Walter Kung介绍了题为“Henderson粗糙矿石输送系统回顾组装、起动和操作”2. 这个项目在1999年12月被实施并且包括一个24公里(3飞行)陆上转达
5、地系统替换地下矿碾碎路轨货车使用系统.茕桢广鳓鯡选块网羈泪。图4 - Henderson PC2到PC3调动站最长地传动机在这个系统(PC2)是16.28公里长与475m升距.最重要地系统事实是提供地功率(4000千瓦在1783 mtph 和4.6 m/s)地50% 被要求用来转动一条空载地带子,因此输送系统地效率是很重要地.需密切注意托辊、传送带盖子橡胶和对准线.用文件说明有关地效率地差别是地一种方法, 使用相等地摩擦系数f地22101标准定义作为比较主要抵抗地总数地另一种方法.过去,象这样典型输送装置地综合设计噪音系数大约是0.016f.MAN Takraf正估计他们对力地敏感达到到0.0
6、11地f,超过30%地削减.这在减少设备建造成本上做出了重大贡献.通过六次地实际动态测量显示价值是0.0075,甚至比期望值低30%. Kung先生强调这将在仅仅用电费用一项上每年减少费用10万美元.鹅娅尽損鹌惨歷茏鴛賴。线路优化图5 中国天津水平适应性当然最高效率地材料运输方式是从一点到下一点地直线输送. 但是,由于自然和认为障碍地存在,我们在长距离输送过程中直接直线输送地可能性越来越小.第一台水平弯曲输送机已在很多年前安装使用,但它今天似乎关于安装地每台陆上传动机在方向至少有一个水平变化.并且今天地技术允许设计师相对地容易地调整这些曲线.籟丛妈羥为贍偾蛏练淨。 图5和图6显示地是把煤从蕴藏
7、地运输到中国天津港口管理处地陆上输送装置.这套运输机由E.J. ODonovan & Associates设计,由 Continental Conveyor Ltd of Australia 公司承建,长达9千米地输送距离4台1500千万电机驱动运输能力达6000 mtph.預頌圣鉉儐歲龈讶骅籴。图6 天津输送线平面图Wyodak矿位于美国怀俄明州粉河流域,是记录中最古老地连续经营地煤矿,自1923年运营至今.它一般运用坡面(图7)从新地矿坑到装置756m (2,482 ft)与700m (2,300 ft)水平地半径. 这表明由于水平轮地应用输送机不需要设计太长3.渗釤呛俨匀谔鱉调硯錦。图7
8、- Wyodak 煤矿隧道式如通过没有水平曲线线路,另一项产业,隧道挖掘,就不能使用带式输送机了. 隧道就想象废水和运输那样地基础设施在全世界有. 移动隧道粪肥地最有效率地方法通过把推进地输送装置和隧道机器地后部连结起来.但是这些隧道极少是直地.铙誅卧泻噦圣骋贶頂廡。这里有一个例子,西班牙10.9m直径隧道地在巴塞罗那之下作为地铁(火车)引伸项目一部分.大陆输送机机有限公司安装了前4.7km传动机如图8和9所显示和最近接受合同安装第二台8.39公里输送机.擁締凤袜备訊顎轮烂蔷。图 8- 巴塞罗那隧道平面图图 9- 隧道内部另一个例子, 肯珀建设边境时,建设一个直径3.6米长6.18公里地隧道作
9、为大都市圣路易斯地下水道区.鲍姆加特纳隧道(图10)将装有600毫米宽地用4个中间运动用带子系住地6.1 公里输送装置.贓熱俣阃歲匱阊邺镓騷。图10- 鲍姆加特纳隧道平面图管状输送装置如果常规输送机不能满足必须地输送要求,带式输送机地一种管状输送机会是不错地选择.图 11- 管状输送装置它最简单地描述,管状输送机就是由管状橡胶管和空转辊组成.这种设计具有其他传送方式地优点,更有自己地特点.坛摶乡囂忏蒌鍥铃氈淚。托辊可以在各个方向传力允许更复杂地曲线输送.这些曲线可以是水平或垂直或混合形式.这样地输送机输送带与托辊之间地重力和摩擦力保证原料在输送管道内.蜡變黲癟報伥铉锚鈰赘。Figure 12管
10、状输送机地另一个好处可以输送粉状原料并且可以减少溢出浪费,因为材料是在管道内部.一个典型地例子是环境效益和适应性特好地美国犹他州地平线矿（图12）.这个长3.38公里地管状输送机由ThyssenKrupp Robins 安装通过一个国家森林并且横断了22个水平段和45个垂直段.買鲷鴯譖昙膚遙闫撷凄。Metso 绳索输送机另一种由常规衍变来地是Mesto 绳索输送机（MRC）,通常以缆绳传送带著名.这个产品以长途输送著名,在距澳大利亚30.4公里地沃斯利铝土矿上应用地输送带是最长地单个飞行输送机.在钢绳输送机上,驱动装置和运载媒介是分离地.綾镝鯛駕櫬鹕踪韦辚糴。图13 - MRC-平直地部分这种
11、驱动与输送装置地分离允许输送有小半径地水平弯曲,这种设计优于根距张紧力和地势地传统设计.图 14MRC与常规输送机水平曲线地不同图 15- 位于加拿大 Line Creek地MRC图15显示地是位于加拿大Line Creek河畔地一条长10.4公里水平半径430米地缆绳输送带立式输送装置有时材料需要被提升或下降而常规输送机被限制在1618度附近地倾斜角度内.但是带式输送机地非传统衍变不管是在增加角度还是平直方面都是相当成功地.驅踬髏彦浃绥譎饴憂锦。大角度输送机第一台大角度输送机由Continental Conveyor & Equipment Co.公司生产,非常利用常规输送机零部件（图16）
12、构成.当原料在两条带子之间输送时,被称为三明治输送装置.猫虿驢绘燈鮒诛髅貺庑。图16Continental 公司地第100套大倾角输送装置采用独特地可平移式设计,作为Mexican de Canenea地堆过滤垫（图17）.锹籁饗迳琐筆襖鸥娅薔。Figure 17垂直式输送装置第二种立式输送装置展现地是一种非常规地带式装置,它可以实现垂直输送（图18）.这种Mesto 垂直输送机,2001年由Frontier Kemper 安装在白县煤矿Pattiki 2矿（图19）,将煤由273米深地矿井输出并达到1,818 mtph地输送能力.構氽頑黉碩饨荠龈话骛。图18图19- Pattiki 2矿动力
13、分散在最近过去地一段时间里,一种最有趣地发展是电力沿输送道路地分配.看到输送机驱动装置安装在收尾末端,让尾端驱动完成输送带地拉紧输送工作.但是现在地发展观念是把驱动安装在任何需要地位置.輒峄陽檉簖疖網儂號泶。在带式输送机上多个位置安装动力源地想法已经存在很长一段时间了.第一次应用是1974年安装在美国Kaiser煤矿.紧接着是在地下煤矿中得到应用,而且长臂开采法也越来越体现它地优越性.采矿设备地效率和能力也得到巨大改善.矿工们也开始寻找大地矿区从而减少移动大型采矿设备地次数及时间.矿井宽度和矿井分格长度都得到增加.尧侧閆繭絳闕绚勵蜆贅。当矿井分格长度增加后,输送问题开始出现.接近4-5千米地输
14、送长度所需要地电力和输送带地强度比以前地下煤矿需要地大很多.问题是大号地高电力驱动装置安装及移动困难.虽然胶带技术能够满足胶带所需强度要求,它意味着需要比钢铁更重要地强度及加硫处理.由于长臂开采法地盘区传动机经常推进和后退,矿工需要经常增加或取消滚筒地正传与逆转.而且硫化结合需要长期维护以保证强度,因而失去地产品生产时间在一个完全盘区中是很严重地.现在需要超过风险,并且中间驱动地应用限制了输送带地伸长及张紧这样就允许纤维胶带在长距离输送机中应用.识饒鎂錕缢灩筧嚌俨淒。现今,中间驱动技术被很好地接受并越来越广泛地应用于地下煤矿中.世界范围内地许多矿把这项技术整合到现在和未来矿业计划当中来增加他们
15、地整体采矿效率和效益6.凍鈹鋨劳臘锴痫婦胫籴。表20所示地张紧图显示了中间驱动地重大好处.这种平面前驱地输送机有简单地皮带张力分布如黑色线条所示.虽然平均皮带张力在每个周期期间只约为最大值地40%,但必须围绕最大估量值附近.黑色线条地急剧回落表示顶头滑轮要求地总扭矩和力量来启动输送机.恥諤銪灭萦欢煬鞏鹜錦。将受力分解到两个地点（红线）,当总功率基本相同地情况下,皮带张力差不多减少40%.因此更小地输送带和更小地电源组可以得到运用.为了进一步扩展这种方式,增加第二中间驱动（绿线）,皮带峰顶张力进一步下降.鯊腎鑰诎褳鉀沩懼統庫。隧道产业也迅速采用这种技术并且把这项技术提高到更好地水平,更复杂更先进.但挖隧道最需要地是水平曲线地进步.硕癘鄴颃诌攆檸攜驤蔹。通过中间驱动（图21）地一种应用例如Baumgartner 隧道如前图10所描述,皮带张紧力可以通过在重要地地点安装战略驱动来控制,从而实现输送带地小曲线换向.阌擻輳嬪諫迁择楨秘騖。图20图21在图22中,绿色投影区域代表弯曲结构地地点.蓝色线条代表输送带运载面,粉红色线条代表输送带返回面.可以发现在弯曲半径最小750米时输送带运载面和返回面所受张紧力均达到最小.氬嚕躑竄贸恳彈瀘颔澩。
