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大傾角皮帶運輸機在中國媒礦生產制造中充分發揮著關鍵的功效，擁有寬闊的運用市場前景，用以礦井生產制造，能降低開掘發展量和前期項目投資，減少施工期，提升生產率，擁有明顯的經濟收益。一般而言，大傾角就是指上運傾斜角18°~28°和下運視角16°~25°的運輸傾斜角。

時下運皮帶運輸機傾斜角超出25°時，非常容易出現運輸原材料向下降（滾）動的難題。在皮帶輸送機啟動和制動系統時，原材料都存有向下降（滾）動的發展趨勢，且視角越大，其滑（滾）動的發展趨勢越顯著，當大傾角下運皮帶運輸機上原材料的下降力超過系統軟件總摩擦阻力時，電機將進到發電量負荷，一旦出現超重，電機的轉速比將會愈來愈高，進而引起飛車安全事故，將嚴重危害煤礦的安全性高效率生產制造。

對于該難題，文中根據工程項目案例開展解析，對超大傾角下運皮帶運輸機的設計方案難題開展討論。某礦擬設計方案一條-32°的超大傾角下運皮帶運輸機，用于運輸煤矸石磚回填土采空區，運輸間距153m，運輸量400t/h，較大塊徑不超出300mm，設計方案帶速1.6m/s。

1、帶式輸送機技術方案設計

1.1 輸送機整機方案設計

選擇DTⅡ04B型固定式帶式輸送機作為設計機型。單電機驅動，機長153m，帶寬1000mm，因為輸送角度大，并且為下運式輸送，為克服輸送帶上的物料向下滑（滾）動，選擇內花紋鋼絲繩芯輸送帶ST800，采用由4節普通托輥組成的深槽托輥組，以增加物料與物料、物料與輸送帶之間的摩擦力，且在承載輸送帶上方安裝一條輔帶，通過以上設計將有效克服物料下滑問題。該系統布置示意圖如圖1所示。

圖1 帶式輸送機系統布置示意圖

根據輸送機的布置形式，采用傳統的逐點張力法進行選型設計，使得輸送帶張力既滿足垂度條件又滿足摩擦力條件，最終選型方案如表1所示。

1.2 輸送機起動、制動方案設計

良好的軟起動、軟制動特性是設計帶式輸送機驅動系統的首選目標。輸送帶本身是一個彈性體，在負載運行時具有極大的慣性，且輸送機起動加速度與停車減速度的值越大，在輸送帶上儲存的能量就越大，而釋放這些能量會對輸送機的機械系統和電氣系統產生極大的沖擊。

表1 帶式輸送機各部件選型方案

（1）直流變頻軟起動

軟啟動器根據提升交流電機供電系統頻率來保持變速，軟啟動器歸屬于無級穩定變速，啟動電流量相對性較低，可確保運輸設備的安全性與平穩，另外可節約很多電磁能，減少公司耗能。根據解析電機容積、負荷種類，并聯系實際辦公環境，決策選用BPJ1-160/1140K四象限礦用防隔爆兼安全文化型溝通交流軟啟動器（四象限變頻器），根據操縱電動機的運作頻率和轉速比，能合理防止運輸負載很大時壓帶關機和啟動時的很大沖擊性，保持輕載穩定起動。四象限變頻器隨時隨地檢測負功的造成，將負功感恩回饋到電力網，另外可保持系統軟件運作中正功到負功及其負功到正功的穩定操縱。該隔爆軟啟動器因為選用真空泵熱管散熱器技術性，合理處理了傳統式軟啟動器受到大電力電子器件熱管散熱欠佳的難題，很切實解決了大電力電子器件的熱管散熱難題，兩年來已在媒礦礦井交付使用7000幾臺。

另外，軟啟動器在配對各種脈沖電流抑止設備后可合理減少脈沖電流含水量。鍵入串聯電抗器可減少高次脈沖電流影響，減少三相不平衡度；輸出電抗器能合理過慮掉輸出側高次脈沖電流，進而減少高頻率干擾信號，降低輸出工作電壓硬刺，降低電動機運作噪音及電動機發燙，提升電動機的使用期。

（2）盤式剎車可控性軟制動系統

剎車系統是皮帶運輸機的關鍵構成，特別是在是下運皮帶運輸機，剎車系統特性的優劣立即危害整個設備的安全性與靠譜運作。下運皮帶運輸機在啟動時，狀況比較繁雜，可大概分成滿載啟動和負荷啟動，起車數據信號傳出后，應立即檢測電機處在哪種負荷并采用有效的起車方法啟動。針對皮帶輸送機處在輕載或是滿載啟動：松閘后皮帶輸送機沒法在原材料下降力功效下啟動或啟動時間太長時，需運用軟啟動器的追蹤啟動作用挑選適合的啟動曲線圖啟動電機，確保啟動穩定，減少機械設備沖擊性，這與上運友誼運皮帶輸送機的啟動方法類似。但當電機負荷啟動特別是在是載滿啟動時，運輸機遇因原材料重量而自主運行，這時必須根據制動系統對速率開展操縱，軟啟動器先不運作待輸送皮帶負荷自主下降至電機額定功率超過同歩轉速比時，運用軟啟動器的頻率跟蹤作用，全自動把頻率設置在最貼近電機同歩轉速比的頻率上，較大程度地降低電機資金投入時的機械設備沖擊性。

一般狀況下，下運皮帶運輸機制動減速度不可以很大，不然會導致很大的機械設備沖擊性，造成減速機傳動齒輪毀壞或脫軸。另外，制動系統務必要有很大的熱導率及優良的熱管散熱標準，不然制動系統溫度過過高導致制動系統無效。總的來說，選擇KZP-1200/2×63液壓機過溫保護盤式剎車，該制動系統具備制動力矩可控性、工作中平穩、熱管散熱優良、可保持定車作用等優質特點。

2、防滾料裝置設計

2.1 常見防滾料輸送機的設計

大傾角帶式輸送機多為特種帶式輸送機，其中包括通過采用花紋帶來增大輸送傾角的花紋帶式輸送機；通過將物料夾持在承載帶和輔助帶之間伴隨輸送帶一起輸送，可實現垂直提升的夾帶帶式輸送機；通過布置托輥強行將輸送帶卷成圓管狀并形成密閉運輸空間的圓管帶式輸送機；此外，采用特殊波狀擋邊輸送帶來增大輸送傾角并有效防止滾料的波狀擋邊帶式輸送機在露天煤礦的開采中發展迅速。

2.2 本工程實踐應用的防滾料裝置

物料防滾料的主要措施是增強輸送帶與物料之間的包裹和摩擦。當輸送帶與物料之間摩擦力大于物料的下行分力時，物料才能在輸送帶的帶動下穩定運行而不發生滾料（滑動）。本文采取布置深槽托輥和增加輔帶的措施，保證輸送機輸送物料的正常運行。在采用逐點張力法計算輸送帶張力時應將輔帶與物料之間的摩擦阻力與支撐輔帶的托輥阻力計算在內。

（1）深槽托輥

普遍形槽緩沖托輥組的構造方式有2種：①單雙排弧型三節緩沖托輥；②單雙排V形4節緩沖托輥。擴大運輸傾斜角的原理：形槽型皮帶輸送機是根據提升側輥槽角，從而提升槽深，使輸送皮帶擠壓成型原材料，擴大了原材料中間的內滑動摩擦力及其原材料與輸送皮帶中間的滑動摩擦力，超過增阻止滑，提升運輸傾斜角的目地，保證皮帶輸送機平穩運作而不產生滑（滾）料乃至更比較嚴重的安全事故。

文中選用雙V形4節形槽緩沖托輥，構造如圖所示2圖示，該形槽緩沖托輥包含邊緩沖托輥、支撐架棍和緩沖托輥架，在其中邊緩沖托輥2與支撐架棍4各2個為1組，兩側緩沖托輥2建在后面支撐1與后中支撐6上，邊緩沖托輥2徑向與承重梁8間的交角為50°，底緩沖托輥4徑向與承重梁7的交角為25°，在具體運用中這2個視角可以依據當場狀況做相對調節。兩支撐架棍2呈“V”形建在前面支撐5與中支撐7上，底緩沖托輥與邊緩沖托輥中間留出100mm的間隙，即二者沒有同一個平面圖，鄰近的底緩沖托輥和邊緩沖托輥成疊叉狀，邊緩沖托輥內web端上沿坐落于底緩沖托輥面下列，避免緩沖托輥頭頂部邊沿與輸送皮帶的觸碰，以盡快承重輸送皮帶確保其一切正常運作。

同時，該類深槽托輥具有良好的對中性，對輸送帶跑偏具有一定的糾偏能力。

（2）輔帶

為防止塊狀物料沿輸送帶滾動而造成設備損壞和人身安全事故，本實踐中設計了上輔帶裝置。與氣囊式夾帶帶式輸送機和彈簧壓緊輥子式夾帶帶式輸送機相比，該裝置結構較為簡單，但原理相似，其結構如圖3所示。輔帶在自身重力作用下下垂，與主帶承載分支上的物料相接觸，當主輸送帶負載運行時，主帶承載分支上的物料在摩擦力的作用下帶動輔帶同步運行，這樣輔帶與承載輸送帶之間形成了相對封閉的空間，從而有效地防止了物料的滾動或下滑。

由于輔帶裝置下層輔帶無托輥設計，下層輔帶緊緊壓附到物料上，從而增加了物料與輸送帶之間的摩擦力，保證物料運輸過程的穩定性。

3、實際工程應用

本系統經過安裝調試正常后，于2017年正式投入工業性試驗，平均運行時間11h/d，平均運輸石量2000t/d，輸送機已在空載、輕載、滿載下多次長時間運行，能夠在滿載下起動平穩、制動可靠，輸送帶運行平穩無跑偏、無打滑現象，整機運行平穩，變頻裝置、電氣控制及保護動作正確可靠，運行情況良好。期間出現2個問題：

（1）初期輸送帶張緊后，運轉24h出現輸送帶打滑現象，增加張緊力后打滑現象消失；

（2）開始時液壓閘啟動時間與變頻器配合存在時間差，造成輸送帶自滑，調整液壓閘開啟時間與油壓后，帶式輸送機正常運行。

4、結語

（1）與夾皮帶運輸機、波狀擋邊皮帶輸送機等大傾角特殊皮帶輸送機對比，該皮帶輸送機不但合理處理了原材料向下降（滾）動的難題，且運作摩擦阻力更小，環保節能實際效果顯著。

（2）本新項目的取得成功執行表明科研成果恰當、行得通，科技含量及技術性合理性高，極大地提高了在我國媒礦的發展趨勢進展和生產制造經濟效益，確保了員工的安全生產工作，緩解了職工的勞動效率，降低安全事故發病率，具備普遍的效仿實際意義和線上推廣市場前景。