杨平丽

浅谈带式输送技术的发展

杨平丽

(晋城煤业集团成庄矿，山西 晋城 048021)

论述了1980年以前，大运量、长距离的固定式带式输送机就已经存在并逐步开发出更具独特性能的产品。自1980以来，采矿业有了较大的发展，改变了散状物料的输送方式，从间断输送方式发展到金属矿山和煤矿的连续开采工艺，并实现了用输送机输送。当今，带式输送机已经在长距离输送机、转弯输送机、高强度倾斜输送机、高速输送机、管状输送机、双向输送机、垂直提升输送机和气垫带式输送机等方面取得了新的发展。

带式输送机技术;大运量、长距离的运输系统;钢丝绳牵引输送机;助力驱动带式输送机;管状和垂直提升输送机;气垫带式输送机

1 早期的带式输送机

为满足客户需求，早期的北美制造商不仅授权自己的世界各地市场直接解决用户问题，建立完善的售后保障体系，还开发出范围宽广的机械平台以驱动长的、高强度的输送带，并采用Voith、Fluiddrive的液力耦合器和不同的电动机控制器实现控制启动，由此可以建造长距离、高升程的带式输送机。

1980年以前，大运量、长距离的固定式带式输送机就已经存在并逐步开发出更具独特性能的产品。不容置疑的是，借助欧洲和美国1980年以前的研究成果，许多公司已经构思并运作了一些大运量、长距离的运输系统。表1就是一些值得注意的早期的运输系统的例子。世界大运量、长距离的运输系统范例表见表1。

表1 世界大运量、长距离的运输系统范例表

表1仅列出了很少一部分世界范围内的重要的运输系统应用实例，在1980年以前，它们或是已被安装，或是处在设计阶段。在20世纪80年代以前，输送及技术研究主要致力于解决在输送机发展型式上遇到的许多运行中存在的实际问题。而在1980—2000年期间，输送机的研究则进入了一个新阶段。

2 带式输送发展的市场需求

自1980年以来，采矿业有了较大的新发展，改变了散状物料的输送方式，从间断输送方式发展到金属矿山和煤矿的连续开采工艺，并实现了用输送机输送。

1)发展的原因。a)在最近的几十年里，世界经历了空前的发展，此时，需要新的矿山提供更多的能源和原材料。b)由于许多贫瘠的矿山已经关闭，所以较大的矿山需要开采大量的煤、矿石或者其他矿产品。c)国内以宝钢为首的大型钢铁企业的建立与改造;西部煤炭资源的开发并得以通过港口外运。

2)经济的原因。a)许多新的大产能的采矿业务纷纷出现在第三世界国家，系统成本降低，致使营业利润更快更大。b)通过技术经济比较实践应用，已经证明在一定距离上，带式输送机输送优于汽车和列车运输。采用带式输送机可实现长距离、大运量输送。

3)环境的因素。为使输送机能在环境敏感地区或靠近城市的地区使用，通过重大的技术模拟和技术创新，无论普通的、管状的以及钢丝绳的带式输送机都已经开发出可以水平和垂直转弯的产品。

4)企业的因素。许多较小的矿山被大公司购买、整合、兼并，从而使得采矿业分布迅速趋于合理化。但这些大公司却经常受困于运输行业的垄断经营，因此，为了自身发展需要，迫切要求依赖于一种新的运输模式—长距离、大运量的带式输送机运输。目前，国内的矿山企业和钢铁企业都在面临着重组和扩大的局面，致使这一需求日益加大。

5)工程技术。上述四个因素引起的输送机发展的技术问题(如输送安全系数的降低和与之相关的故障、磨损问题)，以及提高可靠性的用户需要，已经极大推动了输送技术在动力学和设备设计方面的研究与开发。

由此可以看到，为满足上述因素的需要，而产生的新观念，和对运输系统的设计和结构产生的巨大影响。

3 通用带式输送机的重要研究工作

1)技术。输送机技术自1980年以来，有非常明显的新的技术发展，从某种程度上这主要归功于科学研究的发展。

2)改进设计和输送机运行状态的研究。大多数的基础研究集中在有较高学术威望的机构完成，这些机构都拥有搬运和运输方面的重要的专家。当然，还有一些研究是在个人公司和其它不著名的机构完成的。

自1980年以来，进行输送机研究并发表论文的著名的学术机构有：a)汉诺威大学(HAGER，OEHMEN，FUNKE，SCHWARZ，SCHULTZ)。b)纽卡斯尔大学，澳大利亚(HARRISON，ROBERTS，BETZ，BENNETT)。c)矿山与冶金大学，Leoben，奥地利(GRIMMER，KESSLER)。d)代夫特技术大学(SPAANS，JONKERS，LODEWIJKS)。e) 卡尔斯鲁厄大学 (BAHKE)。f)TU Wroclaw，波 兰 (ZUR，KORZEN，GLADYSIEWICZ)。

国内主要研究者：a)太原重型机械学院(黄松元，王鹰)。b)山东矿业学院(孙可文，梁兆正)。c)东北大学(黄万吉，宋伟刚)。

4 特种带式输送机系统的研究

4.1 钢丝绳牵引带式输送机

在1980年以前钢丝绳牵引带式输送机已经在长距离、高升程等方面具有广泛的应用。这种输送机用2条钢丝绳作为牵引元件，用输送带承载物料。该输送机一经面试，便在世界各地的散状物料搬运、输送领域中安家落户。

下面介绍部分具有代表性的钢丝绳牵引带式输送机系统：

Worsley Alumina，澳大利亚，单机长度30 km和20 km，是目前单机长度最长的系统。

Selby Mine，英国，是一个长距离、大提升高度的系统，它相当于通用带式输送机的钢丝绳芯输送带强度ST7100。

Norfolk Southern，美国，是一条长距离、大垂直曲线的系统。

Line Creek Mine，加拿大，一条 10.6 km 下运曲线输送机系统。

4.2 管状和垂直提升输送机

出于环境保护的原因，输送机市场研发出管状输送机。它是将物料密闭在输送带内进行传输。这种技术要求输送带经过滚筒时为平型，而传输时为管形，因而整个输送机包含可以形成管状的过渡段、管段、由管变成平型的过渡段3段。它的托辊组结构形式可以有多种变化，如：3托辊和6托辊系统。虽然结构较普通胶带输送机复杂，然而，这种输送机如果处于良好的工作方式下可以避免洒料，具有很好的环保性能，因而市场前景可观。但是，像钢丝绳牵引带式输送机一样，目前在世界范围内也只有为数不多的几个知名供应商。例如：Bridgestone(日本)和Krupp Robins公司(美国)采用的6托辊支撑结构。

著名的系统包括：

Lagoven，Venezuela：5 km水平曲线管状带式输送机，用于运送石油焦炭。

Skyline Mine，(美国)：长距离下运输煤输送机，有水平和垂直曲线段。

该输送技术的研究都集中于摩擦系数和功率的计算，但是所发表的论文并不很多。当然，还出现了很多类似管状的输送机，这些系统已经经过了设计、研究和建造，进入了实用阶段，这里不再累述。

这方面的学术论文和研究文章有：

Kunstmann(汉诺威大学博士论文，1983)研究了垂直输送机理论和卸载机械。其后，Hinkelmann(汉诺威大学博士论文，1986)详细研究了袋式输送机，Hinkelman还发表了各种管状带式输送机比较的文章，其中包括：Sicon，Aerobande，U －Con，Delta 和其他的多托辊系统，论文很好地总结了管状带式输送机技术，并提供了在设计管状输送机时管状形式的多种选择。

国内管状带式输送机研究及开发始于20世纪80年代初期，太原重型机械学院王鹰发表过多篇文章，系统地介绍了管状带式输送机的结构，设计计算等方面的内容，为国内开发这一输送机提供了理论基础。

HAC(High Angle Conveyor—大倾角带式输送机)输送机是又一个大倾角输送系统的例子。HAC是一种sandwich型的输送机，它是用托辊压上覆盖的输送带，将物料包裹在两条输送带内提升物料。论文由Dos Santos发表。这种输送机已经在美国广泛使用，用于长距离、大角度的提升。

除此之外，还出现了一些其他形式的垂直输送系统。例如：Flexwell，Beltwall系统，他们都是在普通输送带上贴上挡板或袋，物料在挡板和袋中随输送带运行完成提升工作。在本节中所描述的各种输送机都是通用输送机功能的扩展，他们适用于各种特定场合。这些研究和技术的发展在很大的程度上满足了现代物料搬运的市场需要。

4.3 输送带翻转

输送带翻转是用以保证输送带的承载面和反面都能保持和托辊接触的普通输送机，这对保护环境和穿越公路和河流都具有重要意义。在这方面，很多输送带制造商都提供了多种翻转的长度，并着手解决了一些在输送带翻转区段输送带的强度和挠度的问题。由于，该输送技术有很好的发展前景，因此，可以把输送带翻转看成是现代输送机的一个发展方向。

4.4 滚筒的发展

滚筒强度的分析与设计以及寿命分析一直是输送机设计的一个重要内容。许多输送机制造公司都拥有这方面的一流人才，是推动这一领域向前发展的重要力量。如：King的一篇论文讨论了滚筒设计问题，它对其他研究者具有很好的参考价值，并且改进了滚筒强度理论。

4.5 气垫带式输送机

国内气垫带式输送机的研究开始于20世纪80年代，其中太原重型机械学院黄松元、王鹰教授进行了大量的实验研究。东北大学黄万吉、宋伟刚也进行了研究和开发工作。宋伟刚最先系统地发表了气垫带式输送机的设计方法。气垫带式输送机的主要出版物有：

王世钧，任文斗，气垫带式输送机设计选型手册，化学工业出版社，1995。

曾晨，孟文俊，气垫带式输送机设计选型手册，机械工业出版社，1999。

宋伟刚，散状物料带式输送机设计，东北大学出版社，2000。

5 结束语

本文考察了带式输送机研究现状和研究成果在带式输送机系统和设计中的作用。如同在本文中所讨论的，应用计算机可以使机械过程的模型、在输送带中的作用力、模型、测量和理论相互检验，由此快速推动这一领域进一步发展。

［1］ Funke H.Hartmann K.Lauhoff H.Design and Operating Performance of a Long－Distance Belt Conveyor System with Horizontal Curves and Simultaneous Material Transport in the Upper and Lower Strands［J］.Bulk Solids Handling，2000，20(1)：45 － 55.

［2］ Harrison A.Belt Conveyor Research 1980 ～2000［J］.Bulk Solids Handling，2001，21(2)：159 －164.

［3］ Nordell L K.The channer 20km overland － A Flagship of Modern Belt Conveyor Technology［J］.Bulk Solids Handling，1991，11(4)：781 －792.

［4］ 宋伟刚，邓永胜，彭兆行，等.大型带式输送机起动过程的仿真［J］.东北大学学报，1998，19(3)：195－199.

On the Development of the Belt Conveyor Technology

Yang Ping－li

Discusses before 1980，large capacity，long distance and fixed belt conveyor has existed and gradually developed a more unique property product.Since 1980，the mining industry has larger development，change the transportation mode of the bulk materials，from the discontinuous transportation mode develop to the metal mines and coal mines continuous mining process，also achieve conveyor transport.Today，belt conveyor has made a new development in the aspects such as long distance conveyor，turning conveyor，high － intensity inclined conveyor，high －speed conveyor，tubular conveyor，two － way conveyors，vertical lifting conveyor，air cushion belt conveyor and so on.

Belt conveyor technology;Large capacity and long distance transport system;Wire rope traction conveyor;Power driven belt conveyor;Tubular and vertical lifting conveyor;Air cushion belt conveyor

TD528+.1

A

1672－0652(2011)10－0050－03

2011－08－01

杨平丽(1971—)，女，山西泽州人，1994年毕业于山西矿业学院，工程师，主要从事机电技术和管理工作(E － mail)czscfwzxypl@jccoal.com