隨著全球經濟的增長，帶式輸送機技術己成為當代科學技術發展的前沿之一。當今世界需要設計和生產“環保”型輸送機，要求輸送量超過10 000t/h，並且要節約能量。輸送機技術進步的一個重要特點是基礎研究發展為應用技術，進而實現商業化。
1、通用帶式輸送機的重要研究工作
1.1技術
1980-2000年nian輸shu送song機ji技ji術shu有you了le明ming顯xian的de發fa展zhan，這zhe某mou種zhong程cheng度du上shang應ying歸gui功gong於yu研yan究jiu。研yan究jiu成cheng果guo的de應ying用yong和he認ren可ke常chang常chang要yao求qiu商shang業ye的de決jue定ding和he冒mao險xian以yi便bian把ba這zhe些xie研yan究jiu成cheng果guo應ying用yong到dao工gong作zuo係xi統tong中zhong。國guo內nei的de主zhu要yao應ying用yong有you：寶鋼燃料輸送係統，全長57km;小龍潭煤礦連續開采工藝輸送係統；首鋼水廠鐵礦半連續開采工藝輸送係統；大柳塔煤礦主平峒輸送機，長4 602 m;山西晉城礦務局寺河礦，長7 600 m。
毫無疑問，計算機在研究上的廣泛應用已經對工業有了較大的影響。回顧出版過的有關輸送機技術的著作，主要的研究與應用技術包括：輸送機軟起動控製（S曲線起動）；摩擦和滾動損耗模擬（粘彈性）；動力學分析（波和質量彈簧模型）；通過無損測試，監測鋼絲繩芯輸送帶狀態：水平和垂直轉彎輸送機；助力器驅動長距離井下輸送機；接頭設計和故障研究；輸送帶清掃和翻轉；輸送帶橫向振動預測和消除；窄、高速輸送帶；大傾角和垂直輸送機；氣墊帶式輸送機；管狀輸送機；研究用實驗測試裝置的發展；拉緊裝置。
1.2改進設計和輸送機運行狀態的研究
這些研究主要包括：
(1)輸送機起動的優化理論；
(2)輸送帶橫向振動理論的發展；
(3)橡膠損耗裝置的研究；
(4)動力學分析預測輸送帶應力波的速度；
(5)監測輸送帶狀態的監視器研究；
(6)輸送帶清掃研究；
(7)橡膠粘彈性的特性和粘著力研究；
(8)卸料軌跡與料流狀態研究。
1.3具體研究的情況
1.3.1最佳理論S-曲線起動
此研究1981年開始於澳大利亞聯邦科學與工業研究組織( HARRISION)，優化輸送帶的起動，使瞬時應力最小化。在起動時，S曲線在輸送帶上產生一個可預測的動態應力。通過使用微積分變換原理的數學研究，得出了S曲線，這是對“在一定的起動時間內應力最小問題”的一種數學解釋。這些技術用來解決軟起動問題和設計長距離、高帶速的輸送機。作為此研究的成果，發表了第一篇關於小帶寬、高帶速的文章。許多公司以各種形式把這一新的觀念應用於現代輸送機。Nordell提出了拋物線速度起動曲線，Dodge的Singh提出了帶爬行段的起動過程。
本文第一作者在通過動力學分析的基礎上提出了梯形加速度曲線的起動過程。
1.3.2輸送帶振動理論的發展
在1980 - 1984年(nian)間(jian)，對(dui)正(zheng)交(jiao)各(ge)向(xiang)異(yi)性(xing)薄(bo)板(ban)理(li)論(lun)的(de)研(yan)究(jiu)，對(dui)運(yun)動(dong)的(de)輸(shu)送(song)帶(dai)出(chu)現(xian)振(zhen)動(dong)和(he)彎(wan)曲(qu)現(xian)象(xiang)有(you)了(le)第(di)一(yi)次(ci)數(shu)學(xue)解(jie)釋(shi)，提(ti)供(gong)了(le)一(yi)種(zhong)準(zhun)確(que)的(de)方(fang)法(fa)預(yu)測(ce)帶(dai)式(shi)輸(shu)送(song)機(ji)的(de)回(hui)程(cheng)段(duan)振(zhen)動(dong)的(de)能(neng)量(liang)。得(de)出(chu)了(le)4階(jie)偏(pian)微(wei)分(fen)方(fang)程(cheng)的(de)解(jie)，並(bing)被(bei)應(ying)用(yong)於(yu)具(ju)體(ti)的(de)稱(cheng)為(wei)薄(bo)板(ban)的(de)彈(dan)性(xing)邊(bian)界(jie)。得(de)出(chu)了(le)一(yi)種(zhong)方(fang)法(fa)，對(dui)鋼(gang)絲(si)繩(sheng)芯(xin)輸(shu)送(song)帶(dai)和(he)織(zhi)物(wu)帶(dai)，預(yu)測(ce)運(yun)輸(shu)段(duan)和(he)回(hui)程(cheng)段(duan)帶(dai)的(de)振(zhen)動(dong)形(xing)式(shi)需(xu)應(ying)用(yong)不(bu)同(tong)的(de)特(te)殊(shu)邊(bian)界(jie)條(tiao)件(jian)。該(gai)研(yan)究(jiu)能(neng)進(jin)行(xing)自(zi)由(you)共(gong)振(zhen)設(she)計(ji)並(bing)使(shi)由(you)於(yu)托(tuo)輥(gun)振(zhen)動(dong)而(er)產(chan)生(sheng)故(gu)障(zhang)的(de)程(cheng)度(du)降(jiang)低(di)。僅(jin)有(you)少(shao)數(shu)幾(ji)家(jia)公(gong)司(si)使(shi)用(yong)HARRISON的研究設計自由共振輸送帶。
有關輸送帶振動分析問題已經編入“煤礦帶式輸送機設計規範”。
1.3.3滾動損耗的研究
輸送帶的張力受許多因素控製，如提升高度、長度、帶的剛度、壓陷、輸送帶經過托輥的撓度以及附加阻力。對此，在20世紀80年代以前已有許多文獻，如DIN22101和CEMA，還有輸送帶廠商的內部計算手冊。這些文獻很大程度上利用實驗結果確定輸送帶的工作點，如托輥級別、彎曲效果、傾斜效果以及局部的或整體的摩擦力。
在1980 - 2000年間，進行了預測長距離和轉彎輸送機摩擦力的新研究。紐卡斯爾大學( HAR-RISON等)研究了物料和輸送帶彎曲的影響，並且發表了許多研究成果。這個時期，ZUR、ALLES、HAGER. BETZ. SPAANS. JONKERS. NORDELL.LODEWUKS等人寫的文章主要體現了對膠帶在托輥上的壓陷阻力受黏彈性影響的科學貢獻。
SPAANS. HARRISON. ZUR. NORDELL. HAGER等的研究主要是對彎曲和有關滾動壓陷損耗的橡膠特點影響的理解。漢諾威大學HINTZ的博士論文（1993年）kaolvdaoleyuyaxiansunhaoyouguandefuzaqingkuang。daduoshudegaixiangyanjiunenggoushidemoxingxitongzaishejizaoqibeizaixishenzha，yinershiqiyegengyouxinxin。yinci，yijingchuxianlechangjulishusongji、帶有水平或垂直轉彎的長距離輸送機以及長距離、大運量下運輸送機。
1.3.4動力學分析
有多種方法可以解決輸送帶中彈性應力傳播的問題，包括波動模型、質量一彈簧模型、邊界元素模型和有限元／微(wei)分(fen)方(fang)法(fa)。每(mei)一(yi)種(zhong)方(fang)法(fa)都(dou)有(you)其(qi)數(shu)學(xue)根(gen)據(ju)。例(li)如(ru)，對(dui)於(yu)波(bo)動(dong)模(mo)型(xing)方(fang)法(fa)有(you)必(bi)要(yao)考(kao)慮(lv)全(quan)部(bu)應(ying)力(li)波(bo)的(de)傅(fu)立(li)葉(ye)成(cheng)分(fen)，而(er)質(zhi)量(liang)一(yi)彈(dan)簧(huang)模(mo)型(xing)的(de)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)取(qu)決(jue)於(yu)產(chan)生(sheng)應(ying)力(li)各(ge)個(ge)模(mo)態(tai)的(de)幅(fu)值(zhi)，對(dui)於(yu)有(you)限(xian)元(yuan)模(mo)型(xing)，當(dang)運(yun)用(yong)大(da)量(liang)的(de)運(yun)算(suan)來(lai)模(mo)擬(ni)應(ying)力(li)時(shi)若(ruo)元(yuan)素(su)邊(bian)界(jie)錯(cuo)誤(wu)就(jiu)可(ke)能(neng)出(chu)現(xian)問(wen)題(ti)，並(bing)且(qie)元(yuan)素(su)的(de)模(mo)數(shu)會(hui)變(bian)成(cheng)臨(lin)界(jie)的(de)模(mo)數(shu)。應(ying)用(yong)波(bo)動(dong)模(mo)型(xing)需(xu)要(yao)較(jiao)多(duo)的(de)數(shu)學(xue)基(ji)礎(chu)，而(er)質(zhi)量(liang)一(yi)彈(dan)簧(huang)模(mo)型(xing)更(geng)易(yi)於(yu)用(yong)速(su)度(du)快(kuai)、內存大的計算機來處理。
在1980 - 2000年間，出現了有關這個主題的新研究。在國內，有關帶式輸送機動力學分析的問題也得到廣泛的重視，太原重型機械學院、阜新礦業學院、中國礦業大學等單位都進行了一些理論方麵的探索。本文第一作者繼博士論文“大型帶式輸送機動態過程的研究”(1996)之後完成了動力學分析軟件的開發，並於2001年對該軟件進行了進一步的開發，建立了完整的動力學模型和穩定的數值分析方法。該軟件已經在工程實際中應用。
動力學分析能估算包括在起動或停車過程中的有關結構、滾gun筒tong和he輸shu送song帶dai載zai荷he。對dui於yu長chang距ju離li大da張zhang力li的de輸shu送song機ji，該gai方fang法fa是shi可ke靠kao性xing設she計ji的de重zhong要yao部bu分fen，這zhe已yi被bei工gong業ye界jie廣guang泛fan地di采cai用yong。通tong過guo動dong力li學xue研yan究jiu已yi經jing開kai發fa出chu許xu多duo計ji算suan機ji程cheng序xu。
(1)波動方程求解
在1982年，HARRISON第一次闡述了輸送帶的波動方程求解。這要求找到輸送帶的承載分支和回程分支承受不同載荷時波動方程的特征函數，並將靜態解（穩定運行張力）和動態解疊加。可用於輸送帶應力波速的精確預測。波動模型不能很好地處理運動的邊界（拉緊），且運用它需要特殊的條件。不過，波動模型作為支持設計的工具已經被應用了許多年。
(2)質量一彈簧解
輸送帶質量間通過粘彈性聯係的模型由Nordell等在1984年首先提出。如同其他模型，在其邊界單元需要相應的應力和張緊力，這種模型可能出現計算不穩定、產生錯誤的預測。Morrison的WBM討(tao)論(lun)了(le)這(zhe)種(zhong)不(bu)穩(wen)定(ding)情(qing)況(kuang)。彈(dan)簧(huang)一(yi)質(zhi)量(liang)模(mo)型(xing)在(zai)處(chu)理(li)拉(la)緊(jin)裝(zhuang)置(zhi)方(fang)麵(mian)優(you)於(yu)波(bo)動(dong)模(mo)型(xing)。世(shi)界(jie)上(shang)很(hen)多(duo)大(da)公(gong)司(si)都(dou)在(zai)應(ying)用(yong)這(zhe)種(zhong)方(fang)法(fa)或(huo)者(zhe)開(kai)發(fa)出(chu)計(ji)算(suan)機(ji)程(cheng)序(xu)。
(3)世界範圍的研究
在(zai)動(dong)力(li)學(xue)分(fen)析(xi)方(fang)麵(mian)，隨(sui)著(zhe)計(ji)算(suan)機(ji)速(su)度(du)的(de)急(ji)劇(ju)增(zeng)快(kuai)，使(shi)複(fu)雜(za)的(de)計(ji)算(suan)成(cheng)為(wei)可(ke)能(neng)。下(xia)列(lie)機(ji)構(gou)具(ju)有(you)開(kai)發(fa)動(dong)力(li)學(xue)分(fen)析(xi)程(cheng)序(xu)的(de)能(neng)力(li)，或(huo)者(zhe)購(gou)買(mai)了(le)程(cheng)序(xu)的(de)所(suo)有(you)權(quan)（例如Beltflex）。如德國漢諾威大學；美國輸送機動力學公司( CDl)：Beltflex;美國輸送機技術公司： Beltwin5; Flour Daniel(USA); Bechtel/Minenco( Australia);WBMPty. Ltd. (Australia),Belsim;Newcastle University( Australia); 0'Donovan and Asso-ciates( Australia); Halpem Glick Maunsell Pty. Ltd.( Australia)；東北大學機械工程學院（宋偉剛）：BCD2.0
1.3.5輸送帶監控研究
1980年Harrison最zui先xian發fa明ming了le一yi種zhong新xin的de測ce試shi方fang法fa並bing獲huo得de專zhuan利li，該gai方fang法fa可ke以yi在zai非fei接jie觸chu狀zhuang態tai下xia對dui鋼gang絲si繩sheng芯xin輸shu送song帶dai進jin行xing檢jian測ce，監jian測ce斷duan繩sheng和he鋼gang絲si繩sheng接jie頭tou，預yu報bao可ke能neng發fa生sheng的de損sun壞huai。
第一次對鋼絲繩芯輸送帶實現非破壞測試是在澳大利亞（1979年）。1982 - 1987年這種方法被用於德國、南非、加拿大、美(mei)國(guo)等(deng)的(de)采(cai)礦(kuang)工(gong)業(ye)。這(zhe)種(zhong)技(ji)術(shu)也(ye)廣(guang)泛(fan)用(yong)於(yu)其(qi)他(ta)的(de)工(gong)業(ye)領(ling)域(yu)以(yi)提(ti)高(gao)可(ke)靠(kao)性(xing)。根(gen)據(ju)這(zhe)一(yi)研(yan)究(jiu)，應(ying)用(yong)信(xin)號(hao)分(fen)析(xi)理(li)論(lun)進(jin)一(yi)步(bu)發(fa)展(zhan)了(le)標(biao)準(zhun)的(de)測(ce)試(shi)和(he)檢(jian)驗(yan)方(fang)法(fa)，實(shi)際(ji)上(shang)已(yi)經(jing)用(yong)於(yu)鋼(gang)絲(si)繩(sheng)製(zhi)造(zao)的(de)產(chan)品(pin)質(zhi)量(liang)檢(jian)驗(yan)。其(qi)美(mei)國(guo)專(zhuan)利(li)為(wei)4439731和4864233。
這(zhe)項(xiang)技(ji)術(shu)的(de)應(ying)用(yong)使(shi)對(dui)有(you)危(wei)險(xian)的(de)和(he)高(gao)張(zhang)力(li)鋼(gang)絲(si)繩(sheng)芯(xin)輸(shu)送(song)帶(dai)的(de)監(jian)測(ce)成(cheng)為(wei)可(ke)能(neng)，可(ke)對(dui)輸(shu)送(song)帶(dai)的(de)安(an)全(quan)性(xing)能(neng)進(jin)行(xing)檢(jian)驗(yan)。通(tong)過(guo)磁(ci)場(chang)狀(zhuang)況(kuang)和(he)接(jie)頭(tou)條(tiao)件(jian)覆(fu)蓋(gai)層(ceng)磨(mo)損(sun)情(qing)況(kuang)可(ke)以(yi)檢(jian)測(ce)出(chu)各(ge)種(zhong)製(zhi)造(zao)缺(que)陷(xian)，例(li)如(ru)鋼(gang)絲(si)繩(sheng)的(de)布(bu)置(zhi)間(jian)距(ju)。
1.3.6接頭測試與測試裝置
從3個方麵對接頭進行研究，特別是對高強度（鋼絲繩芯）輸送帶，研究重點是對大型接頭設計的理解、破壞試驗裝置和優化接頭強度。包括接頭破壞試驗裝置、幾何和機械設計、動力學效應測試和研究。
漢han諾nuo威wei大da學xue最zui早zao開kai始shi接jie頭tou動dong力li學xue強qiang度du的de研yan究jiu，它ta的de一yi部bu分fen內nei容rong是shi確que定ding接jie頭tou壽shou命ming和he尋xun求qiu降jiang低di輸shu送song帶dai強qiang度du的de方fang法fa。他ta們men建jian立li了le實shi驗yan台tai用yong於yu研yan究jiu和he測ce試shi接jie頭tou疲pi勞lao強qiang度du和he尋xun求qiu提ti高gao接jie頭tou強qiang度du的de方fang法fa。
目前隻有有限的實例用理論進行接頭設計，但工業界有提高接頭強度的要求。另外，對粘接和等強度問題也進行了廣泛的研究。Nordell用有限元分析( FEA)研究各種不同的鋼絲繩接頭設計的應力分布情況。
1.3.7輸送帶衝擊和緩衝的研究
yingyanduishusongdaidechongjishizaochengshusongdaizongxiangsiliehejiangdishusongdaishoumingdezhongyaoxiongsu，tebieshizaizhongguo，youyukuangshidepinweijiaodi，yincikuangwudeyingdugaoyuguowaikuangshi，benwendiyizuozhezaishuoshixueweilunwenzhongtichuleyizhongzaituogunzutuogunjianzengshehuanchongdanhuangdehuanchongfangfa，bingjinxingleshiyanyanjiu。zhuyaogongzuobaokuo：(1)托輥等效質量的理論計算；(2)比較了各種緩衝形式的效果；(3)提出了中間增設彈簧的緩衝措施。
2、特種帶式輸送機係統的研究
2.1鋼絲繩牽引帶式輸送機
1980年以前鋼絲繩牽引帶式輸送機已經廣泛用於長距離、大提升高度場合。這種輸送機用2條鋼絲繩作為牽引元件，由輸送帶承載物料。
鋼絲繩牽引帶式輸送機能夠廣泛應用於礦山和物料搬運企業的原因是：適用於長距離輸送，在地形限製下可以實現水平轉彎，輸送帶維護方便、易於更換。在過去的20年裏，鋼絲繩牽引帶式輸送機公司( Svedala)，在以下幾方麵發展了鋼絲繩牽引帶式輸送機係統：(1)多椽滾筒，以減水噪聲；(2) PVL輸送帶，用以預先的成槽，以提高物料的穩定性；(3)輸送帶加強網；(4)水平曲線單元：(5)研究繩的覆蓋層和紡綸加強繩。
2.2管狀和垂直提升輸送機
出(chu)於(yu)環(huan)境(jing)保(bao)護(hu)的(de)原(yuan)因(yin)，出(chu)現(xian)了(le)管(guan)狀(zhuang)帶(dai)式(shi)輸(shu)送(song)機(ji)，它(ta)將(jiang)物(wu)料(liao)密(mi)閉(bi)在(zai)輸(shu)送(song)帶(dai)內(nei)。這(zhe)種(zhong)技(ji)術(shu)要(yao)求(qiu)輸(shu)送(song)帶(dai)經(jing)過(guo)滾(gun)筒(tong)時(shi)為(wei)平(ping)型(xing)，因(yin)而(er)有(you)形(xing)成(cheng)管(guan)狀(zhuang)的(de)過(guo)渡(du)段(duan)、管段、由管狀變成平型的過渡段3段。這種輸送機在良好的工作狀態下可以避免灑料，其托輥組結構形式可以有多種形式，如3托輥和6托輥係統。國內管狀帶式輸送機研究及開發始於20世紀80年代初期。
2.3助力驅動帶式輸送機
gezhongxingshidezhuliqudongdaishishusongjiyichengweijingxiacaiyongdeputongshebei，tebieshizaimeiguo。shusongjidequdongbuzhizaishusongdaideduogebuweishangyijianxiaoshusongdaizhangli，shusongguochengzhongyekeyishixianshusongjixieliao。caiyongzhezhongfangfajianzaodechangjulishusongjikeyishiyongdikanglaqiangdudeshusongdai，qudaidanduqudongshixuyaodeqianglishusongdai。
高生產率的長壁開采開始時需要一個長距離輸送機(>5km)，隨著開采的後退輸送機的長度需要縮短。目前已經開發出了滿足這種要求的係統，包括PLC控製、拉緊裝置、倉儲環和獨立的驅動站。
對這種長距離、多(duo)驅(qu)動(dong)係(xi)統(tong)進(jin)行(xing)動(dong)力(li)學(xue)控(kong)製(zhi)的(de)研(yan)究(jiu)，需(xu)要(yao)特(te)別(bie)考(kao)慮(lv)輸(shu)送(song)機(ji)的(de)工(gong)作(zuo)條(tiao)件(jian)，例(li)如(ru)局(ju)部(bu)有(you)載(zai)的(de)問(wen)題(ti)。有(you)關(guan)這(zhe)方(fang)麵(mian)的(de)研(yan)究(jiu)集(ji)中(zhong)在(zai)拉(la)緊(jin)裝(zhuang)置(zhi)的(de)摩(mo)擦(ca)和(he)動(dong)力(li)學(xue)控(kong)製(zhi)方(fang)麵(mian)。
2.4輸送帶翻轉
輸shu送song帶dai翻fan轉zhuan對dui控kong製zhi平ping麵mian轉zhuan彎wan的de軌gui跡ji具ju有you良liang好hao的de效xiao果guo，保bao持chi輸shu送song帶dai和he托tuo輥gun之zhi間jian的de摩mo擦ca特te性xing不bu變bian。輸shu送song帶dai翻fan轉zhuan還hai可ke以yi避bi免mian粘zhan在zai輸shu送song帶dai表biao麵mian的de物wu料liao在zai沿yan線xian撒sa落luo，這zhe有you利li於yu環huan境jing保bao護hu。很hen多duo輸shu送song帶dai製zhi造zao商shang都dou給gei出chu了le翻fan轉zhuan的de長chang度du，並bing研yan究jiu了le輸shu送song帶dai翻fan轉zhuan區qu段duan的de強qiang度du和he撓nao度du問wen題ti。
2.5滾筒的發展
滾(gun)筒(tong)強(qiang)度(du)的(de)分(fen)析(xi)與(yu)設(she)計(ji)和(he)壽(shou)命(ming)分(fen)析(xi)是(shi)輸(shu)送(song)機(ji)設(she)計(ji)的(de)一(yi)個(ge)重(zhong)要(yao)方(fang)麵(mian)。很(hen)多(duo)研(yan)究(jiu)者(zhe)都(dou)是(shi)滾(gun)筒(tong)供(gong)應(ying)商(shang)。目(mu)前(qian)有(you)限(xian)元(yuan)工(gong)具(ju)己(ji)得(de)到(dao)廣(guang)泛(fan)采(cai)用(yong)，而(er)現(xian)代(dai)大(da)型(xing)高(gao)強(qiang)度(du)滾(gun)筒(tong)的(de)設(she)計(ji)同(tong)樣(yang)需(xu)要(yao)采(cai)用(yong)有(you)限(xian)元(yuan)法(fa)。CEMA己經改進了滾筒強度的計算式。
2.6氣墊帶式輸送機
國內氣墊帶式輸送機的研究始於20世紀80年代，進行了大量的實驗研究，並發表了多篇有關研究文章，在國內形成了氣墊帶式輸送機熱，發表了氣墊帶式輸送機的設計方法。
3、結束語
本文考察了帶式輸送機的研究現狀及其在帶式輸送機係統和設計中的作用。在過去的20年裏，完成了一些標誌性的研究與開發工作，應用這些成果所製造的裝備滿足了采礦工業的需求。應用計算機能使模型、測量和理論相互檢驗。
相關輸送機產品：
1、皮帶輸送機
2、鬥式提升機
3、刮板輸送機
