带式输送机是一种能实现松散物料连续装卸和运输的主要运输工具之一，因其具有输送能力大、运输距离长、结构简单、噪声较小、电耗低、投资费用相对较低以及维护方便等特点，被广泛应用于港口、码头、冶金、热电厂、焦化厂及煤矿等场所物料的水平或倾斜运输。
然而在长期使用过程中，由于胶带自身和外在因素的影响，如胶带各点的受力不均、滚筒转动不灵活等原因，易发生跑偏、打滑、断带等事故，从而导致胶带、减速器损坏，严重时甚至毁坏机架。其中断带是最常发生的事故，断带时由于重力和惯性的作用，断裂的胶带将与胶带上的物料一同迅速下滑，最终导致胶带和物料大量堆积在输送机下方机头处，造成停产，这不仅给带式输送机的修复工作带来诸多困难，同时也造成较大的经济损失，甚至导致人员伤亡。
1、断带的原因分析
带式输送机由输送带、机架、驱动滚筒、改向滚筒、承载托辊、回程托辊、张紧装置、清扫器等零部件组成。通过对大量的带式输送机断带事故分析，可将带式输送机断带原因归纳为以下几种：
(1)齿轮减速器损坏，液力耦合器喷液或电动机逆转。
(2)输送带接头质量有问题。输送带接头分为机械接头和硫化接头，机械接头的质量远不如硫化接头，所以现在已很少采用。就硫化接头而言，不按要求控制硫化温度和硫化压力、温度和压力在硫化板上分布不均、温度和压力的保持时间设定不合理、材料采用不合理等均会对硫化工艺产生影响，进而影响接头质量。
(3)当运输中因其他东西卷入引起输送带运输载荷突然增加，比如大块矸石或其他质量特别大的物体混在正在运输的煤中时，也会引起断带事故的发生。
(4)启动和停车时应力变化大。带式输送机的启动和停车也会造成输送带断裂，因此一般最好在空载下启动输送机。
(5)输送带自身质量不过关，输送带服务年限过长，输送带长时间超负荷运输以及日常维护不到位。
(6)物料分配不均，输送带跑偏。当带式输送机有空载段和超载段时，会使输送带受力不均，进而引起事故的发生。
为了防止由这些原因引起的断带事故的发生，除了日常加强检修和维护外，在输送机沿线上布置断带抓捕工具尤为重要。在输送带正常工作时，该断带保护装置不影响物料运输，随时处于待命状态，当断带事故发生时，断带抓捕工具马上动作，迅速抓住断裂下滑的输送带，以避免事态进一步扩大，降低事故损失。
2、断带抓捕工具
2.1性能要求
了解现场对断带捕捉工具的性能要求是正确设计断带抓捕工具的关键。断带抓捕工具应具有如下性能：
(1)在断带或逆转时均起作用。
(2)非断带或无逆转时不能误动作。
(3)捕捉力应有足够的作用带宽，最好整个带宽捕捉，在输送带承压许可范围内，尽可能提高单台抓捕工具的捕捉力。
(4)在捕捉力施加时，应清除大部分物料。
(5)捕捉力缓施，以便输送带的制动减速度不致过大，从而避免过大惯性力造成二次断带。
(6)抓捕工具结构力求简单。
2.2常用的断带抓捕工具
2.2.1带下安装阻尼板法
带式输送机正常运行时，胶带被拉紧，胶带基本上是一条直线，下垂量很小。发生断带后，由于托辊间距的存在，即使是高强度钢丝绳芯胶带也会有很大的下垂量。基于此原理，在胶带下面一定距离处安装阻尼板（图1），断带时，由于胶带的自重作用及初始速度使胶带迅速松弛，并与阻尼板接触，当阻尼板与胶带之间的摩擦力足够大时，即可有效地阻止胶带下滑。阻尼板的防滑能力与阻尼板与胶带之间的摩擦系数有关，与阻尼板的几何长度、阻尼板与胶带间的距离以及胶带的倾角等因素有关。
2.2.2单向托辊摩擦制动法
此种方法主要利用托辊反向逆止原理。如图2所示，当具有一定倾角的带式输送机正常工作时，托辊随之转动，胶带与托辊间为滚动摩擦，摩擦阻力很小；当胶带断裂下滑时，由于托辊是单向的，所以托辊反向无法转动，胶带与托辊间为滑动摩擦，摩擦阻力增大，因此可通过滑动摩擦力来实现制动。
2.2.3 自适应摩擦棘轮式断带保护逆止器
自适应摩擦棘轮式断带保护逆止器是利用棘轮机构的反向制动原理来实现断带保护。逆止器成对地布置在输送带两侧，其一侧的结构如图3所示，它是由结构完全对称的上下两个部分组成。
带式输送机正常工作时，输送带沿斜面向上运动，在摩擦力的作用下输送带驱动夹紧轮正向转动，夹紧轮相对于输送带作纯滚动，由于支承轴与夹紧杆之间装有滚动轴承，工作阻力很小。当出现输送带断裂时，输送带及物料在重力作用下将沿斜面向下滑动，在摩擦力的作用下输送带驱动夹紧轮反向转动。由于摩擦式扇形棘爪的升角小于金属之间的摩擦角，棘爪使夹紧轮反向自锁，不能转动，夹紧杆与夹紧轮成为刚性连接。输送带沿斜面向下滑动的摩擦力使上夹紧杆与夹紧轮一起顺时针摆动，使下夹紧杆与夹紧轮一起逆时针摆动，下滑力越大夹紧力也越大。由于夹紧制动动作是随着输送带下滑动作自动实现的，因此夹紧力的大小也是随着胶带下滑力的大小而自动适应，无需其他控制即可实现自动断带保护，从而防止了输送带和物料下滑堆积在巷道，避免了事态的进一步扩大。
2.2.4GBZ型滚动下落胶带抓捕器
该抓捕装置主要结构如图4所示。当胶带正常运行时，抓捕辊高高举起，它们不与胶带接触，由不影响物料的运输，只是其特制的托辊位于胶带下面随胶带前进而转动。当胶带倒转或断带导致胶带下滑时，特制托辊跟着反向转动，反转时带动托辊轴一起倒转，倒转的轴则带动一个螺旋副运动，当达到控制的倒转长度时，则可推动抓捕辊的固定卡爪，使抓捕辊沿内装齿条的直槽快速旋转下落，继而滑入斜槽，并在倒转胶带的带动下继续沿斜面运动，进而把胶带紧紧的卡在抓捕辊和基砧之间。由于抓捕辊是旋转下落，因此可以把胶带上的煤屑清除掉，使抓捕更为可靠。
2.2.5双向抓捕器
双向抓捕器由左右两个抓捕臂、两个单向抓捕辊以及与其相对应的带下单向托辊组成。工作状态如图5所示。
左侧单向抓捕辊允许转向与胶带运行方向相反，右侧抓捕辊允许转动方向与胶带运行方向相同，胶带正常工作时，左侧的抓捕臂与单向抓捕辊由电磁铁悬置，右侧抓捕臂与单向抓捕辊始终悬浮在胶带上，如图5 (a)所示。假设胶带的运行方向为向右，当胶带发生断带时，断带信号迅速由传感器传给控制系统，控制系统接到信号后，发出控制指令，迅速切断驱动电路和悬置磁铁电源，电磁铁掉电后，左侧抓捕臂和单向抓捕辊由于重力作用下落，因左侧抓捕辊的允许转向与带速方向相反，抓捕器与胶带产生较大的摩擦阻力，悬臂在摩擦阻力拖动下逆时针摆动，逐步抓紧并卡死胶带，如图5 (b)所示。同理，当胶带发生逆转时，右侧的悬臂立即在摩擦力的作用下，抓紧胶带。
2.3比较分析及实施办法
上述各种断带保护装置主要分为两大类：一类是基于使用单向托辊和阻尼板的摩擦制动方法；另一类是采用抓捕原理的抓捕方法。两类方式均有其优点和不足。
第一类方法是将胶带的上托辊按一定比例换成单向托辊，在下层胶带下方安放阻尼板。当胶带因断裂下滑或逆转时，因上托辊不可逆转，利用托辊对上层胶带的滑动摩擦阻力，使上胶带不能长距离下滑；丽下层胶带因松弛与阻尼板接触，由摩擦而制动。为了防止下层胶带的下滑要在胶带下面安放大量的阻尼板。这种方法需要将大多数或全部托辊更换为单向托辊，而单向托辊是非标准产品，价格较高，使用寿命短，不但一次性改造工程量大，而且长期投资也较大。
第二类是采用抓捕原理的方法，可分为两种：其一，主要是在胶带上、下侧设置抓捕装置，并配上传感装置、清煤装置和抓捕装置等组成抓捕器。当胶带断带时，胶带上、下侧的抓捕装置动作，把下滑皮带紧紧抓住。一般选用电机、液压执行元件驱动，在煤矿井下，各种电器设备还要考虑防爆等问题，因此该设备造价昂贵，投资较大，工程量大，维护烦琐，很少在煤矿生产中应用，而且常常易发生误动作，影响生产；其二，是利用皮带断带后下滑或逆转来触发相应的抓捕机构制动下滑的皮带。利用这种原理的设计方案在国内公布了十余项专利，但是实施起来也均存在一定的困难。
因此，今后断带保护装置的发展方向与研究重点应是有效、经济、易行。
3、结语
带式输送机是煤矿生产中重要的运输设备，保证其安全运行非常重要。文章分析了带式输送机断带发生的原因，并对几种常用的断带保护装置作了较为详细的叙述。在实际生产中，这些断带保护装置在保证煤矿安全生产、避免不必要的经济损失方面起到了积极的作用。今后设计者们应从设计、安装、使用、维护等多方面进行综合考虑，使断带保护装置更加有效、经济、易行。
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