皮带机输送带撕裂产生的原因分析及预防

摘"要：皮带机在煤炭、冶金、港口运输等行业具有广泛应用。然而，在使用过程中，皮带机输送带撕裂问题时有发生，这不仅影响了设备的正常运行，还对生产效率产生了不利影响。这些撕裂事件会导致生产过程中断，需要时间进行检修和更换，从而延误生产进度并增加维护成本。为有效解决皮带机输送带撕裂问题，研究人员通过深入研究皮带机输送带撕裂的成因，采取针对性的解决策略，并加强维护保养工作，有望从根本上解决输送带撕裂问题。

关键词：皮带输送机；皮带撕裂；原因分析；预防策略

皮带机作为煤矿井下生产运输机械中的重要组成部分，承担着运料、卸物等任务，其运行安全性和稳定性影响着矿山效益的实现。随着我国煤矿生产规模的持续扩大，对井下皮带机的功率、距离、负载以及智能化等需求也日益增长。由于皮带机生产成本占输送机整体费用的比重较高，因此，要提升煤矿效益和生产能力需要重视皮带机运行安全，减少事故发生，延长设备使用寿命。

然而，皮带撕裂问题一直是影响企业安全生产的重大难题，此外还会导致企业产生巨大的经济损失。因此，对皮带撕裂问题进行深入研究，寻求有效的防治策略，具有极其重要的实际意义。皮带撕裂的成因很多，杂质划伤输送带则是导致输送带断裂的主要因素之一。为更好地解决皮带撕裂问题，有必要对杂质划伤输送带进行单独的分析和研究。

1"皮带机运行方式

皮带机，全称为带式输送机，对于提高矿产企业物料运输效率和实现生产流程自动化控制具有重要意义。根据其工作原理和构造特点，皮带机可以分为静止式和运动式两类。矿企采用输送带方式在沿线各处设置了转接机房，便于原材料从开采产地运输至不同的堆场。引入旋转漏斗和翻板等辅助设备来控制物料的流量，改变物料的运输方向和位置，通过对每一道工序准确控制，使输送带上的材料有序输送，从而提高整个生产效率。

2"皮带撕裂原因分析

井下皮带机输送带撕裂问题不容忽视，根据已有的经验数据显示，皮带撕裂类型包括纵贯撕裂与侧向撕裂。其中，纵贯撕裂问题最为严重，在所有事故中的占比大于90%。为此，本文以纵向撕裂为切入点，对其产生的原因进行深入研究。

2.1"皮带跑偏撕裂

为了保证工作的稳定性和效率，井下带式输送机在工作时，必须保证其在机架的中心位置。在发生跑偏的情况下，皮带可能会朝一边弯折，在长时间不均匀受力状态下，易产生内部裂纹，从而降低使用寿命。一般情况下，这类撕裂仅出现在传送带的内侧，而不会出现在传送带的内侧，不会对产品的生产和使用产生直接影响。但是，从传送带跑偏到传送带撕裂，往往需要很长时间，在撕开之前会有预兆，这样，企业能够采取一系列的维护与维修措施，防止裂纹的产生。

2.2"划痕撕裂现象

在纵向撕裂现象中，皮带划痕与撕裂相对常见，它可以分成两类：一是由尖锐物体引起的压力划痕，见图1。当重物被卡在斜槽底部时，它的凸出部分如长杆等，就会把滑动的皮带刮伤。二是与重物的坠落有关的穿透划伤，利器穿透撕裂情况如图2所示。重物从高空落下时，因自身重量的作用，其尖端有可能被插入皮带机内和卡在斜槽的托辊上。当皮带继续运转时，重物坠落插入的尖端会进一步撕裂皮带。

2.2.1"运行过程中出现的边缘划伤

带式输送机在使用中若发生跑偏，会对设备造成重大损害。皮带的跑偏主要发生在皮带机的头尾及驱动部位，由于这三部分采用钢结构的设计，输送带一旦跑偏，便会与钢结构发生摩擦。这种摩擦如果不及时处理，输送带会出现大面积受损，甚至可能引发火灾等严重事故。为了确保物料运输的稳定性和安全性，可以采取调整托辊架和挡板位置的手段，实现落点的对中调整。

2.2.2"输送带出现纵向或横向划伤

输送带在长时间使用过程中可能会出现纵向划伤，一方面会导致生产效率下降，另一方面则会影响其使用寿命。输送带的纵向划伤是由于运输过程中异物卡在输送带下方的托辊架中，随着输送带的继续运行，异物与托辊架产生摩擦，导致输送带局部损伤。若现场工作人员未能及时察觉到这一损伤，输送带持续运转，损伤部位将遭受更严重的撕裂，甚至可能导致整条输送带的断裂，从而对生产造成重大影响。

转接机在物料输送流程中发挥着至关重要的作用，但在物料进入转接机后，尤其是在多个输送带交接环节会面临一系列问题。由于上、下游皮带的高低差，在重力的影响下，杂质很容易从上往下掉，造成对下游皮带的冲击，造成横向刮擦。

2.3"皮带轴芯撕裂

皮带机芯处的撕裂现象一般是由于金属块状物、矸石等重物撞击，造成其芯部破损、断裂。若工人不能及时发现钢芯的异常，并及时处理，钢芯在长时间拉伸、压力作用下，很可能将带材破坏，使带材暴露在胶带表面。如果钢芯露出宽度超出了一定范围，就会被卷进托辊、转滚筒等机器部件中，或随着皮带的移动而重复拉回，造成带子撕裂。

3"皮带撕裂常用监测方法

3.1"压力监测

在正常工作状态下，皮带的受力状况一般比较稳定，但是皮带遭遇外部冲击或卡滞时，就会受到外加外力的影响。如果受力超出极限值，在一定的时间内，就有可能导致皮带撕裂。为此，可在托辊处加装压力传感器，对其进行实时监控。在监测到不均衡受力，且外加力在较短的时间内突然异常增大，将会立刻响应报警，并将位置标示出来，方便维修人员进行快速排查。另外，该监测设备还应该具有远程控制功能，在发现外力不正常增大或长时间持续时，遥控关闭带式输送机的异常工作。

3.2"激光监测

激光监测系统是将激光发射与激光接收装置安装于皮带机输送辊之下的支承结构位置。皮带机在工作状态下，由激光发射器不断向外输出激光，接收机接收到这些信号后，将这些信息发送给继电器，以便对其进行进一步的分析处理，由于信号的连续性，因此并不触发任何保护机制。但当皮带出现撕裂或散落的煤块从撕裂区域掉落时，这些异常情况会阻挡发射装置发出激光光，接收设备无法完整接收信号。此时，感应器根据接收到的非完整信号进行分析并触发相应的警报，立即执行停机操作以确保生产的安全与稳定。

4"皮带机输送带撕裂防治策略

4.1"加强对皮带的检测力度

皮带撕裂发生的原因可以归结为皮带受力不均和带宽的变化。为了确保皮带运行的稳定性和安全性，有必要对皮带进行受力情况以及带宽变化检测。

4.1.1"对皮带受力情况的检测

定期检查带式输送机的运行状况能够提升设备的工作效率，大大降低带子的破损率。通过实时监测带子的受力状态，可以确保设备的稳定运行，并及时发现和处理潜在的异常情况。正常情况下带式输送机的带子受力状态是均匀的，但当货物发生侧向位移导致带子受力不均，或者带子受到异物撞击或被夹住时，带子便可能出现撕裂。

皮带输送机的平稳运转对于整个生产工艺具有重要意义。为此，研究者们提出了一种新的方法，即通过在托辊上加装传感器来监控带子受力情况。该传感器可对带子、托辊、煤等物料的整体受力进行实时监控和传输。在装置正常工作状态下，各传感器受力分布均匀。但是，如果系统的整体受力状况发生瞬时的非稳态变化，则表明皮带机已出现撕裂。在这种情况下，必须马上停机检修，并对其进行及时的维护与保养，以达到延长设备寿命、减少故障的目的。

4.1.2"对带宽变化的检测

当皮带产生撕裂等情况时，因受力不均两侧会产生褶皱，导致带宽发生变化。采用超声波实时监测带宽的方法，其核心是利用超声波在均匀介质中传播时，不受频率影响，且能以恒定速度传播。超声波具有在不影响检测物的情况下准确探测物质表面及内在运动情况的优点，能够根据传播速度和时间来测算带宽距离。

为充分发挥超声波传感器的优势，技术人员在斜槽前端的皮带一侧正前方设置了隔板，在对应侧加装超声波传感器，方便超声波的反射与接受，实现实时观察传感器显示的数据，直观了解带宽的变化情况。由于皮带宽度固定，该方法可以通过计算超声波反射次数，精确测量皮带宽度，将实测数据与正常带宽进行对比分析，有助于准确判断皮带的工作状态。

4.2"预防皮带撕裂的措施

根据皮带机撕裂的不同类型，可以将其原因可以归结为皮带机跑偏、金属利器划破、钢芯被拔出。为了确保皮带机的稳定运行，降低撕裂风险，需对不同类型的撕裂采取对应的预防措施，具体可以从以下三个方面进行。

4.2.1"严格皮带运输机安装程序，防止跑偏

按照设计规范，严格按照标准程序装配带式输送机，确保各部件在装配过程中均满足规范要求。装配完成后，为确保皮带输送机的性能和质量，进一步验证托辊结构完好、运转平稳，滚筒与托辊的配合默契度，以及皮带的拉紧装置的安全性和有效性、皮带受力平衡性。此外，还对整体装配精度进行了检查，确保其处于允许的误差范围内。

4.2.2"做好操作管理

操作人员需要不断提升自身综合素质，以全面监测皮带运输机应对不断变化的情况。同时，企业应定期为工人提供技术培训，有助于员工深入了解皮带撕裂成因，从而更有效地预防潜在风险。在进行皮带大修时，务必及时处理皮带上的大型物件、矸石及利器等物品，确保运输机正常运行。管理方面，应制定严格的规章制度，实现规范化操作，明确职责分工，确保技术人员坚守岗位，认真执行岗位任务。定期对员工进行教育培训，提高应对突发状况的应变能力，确保皮带运输机的安全运转。

4.2.3"进行设备改造

科技人员对皮带运输机工艺的持续改进和优化，不仅提升了生产效率，而且有效保障了设备安全稳定运行。这种创新意识和对先进技术的合理应用为公司的发展提供了强大的支持。

为有效预防皮带机在运行过程中出现跑偏、撕裂等问题，可以采取加装防撕裂保护装备的措施。根据已有研究，分别在导料槽前方和输送机落煤口处加装ZFA型和JZB型自动触碰式防护器。ZFA型防护器在导料槽发生阻塞时会发出警报；JZB型防护器则会在落煤口阻塞时发出警报，防护器的使用为及时发现并处理设备问题提供了有力保障。在皮带机中，如果异物附着力大于等于某一极限值，系统将会自动停机，从而降低设备故障失效的危险，保证生产的安全性。

4.3"规范物料

皮带输送作为长期、综合性的物流手段，其稳定运行对物料运输具有重要意义。在皮带输送过程中，一旦某个环节出现故障，将可能导致带式输送机停机，从而影响物料的正常运输。因此，必须采取有效的皮带输送物料管理措施，确保物料输送的稳定性和顺畅性，并预防皮带撕裂等问题的发生。首先，加强废旧金属、锚索等工具的管理与控制，及时收集并妥善处理这些物品，以降低设备故障率。其次，针对大型煤矸，上皮带前进行破碎作业处理。大型煤矸的存在可能影响皮带运输的效率和稳定性，通过破碎作业可以将煤矸分解成小块，提高运输效率。最后，根据皮带运输能力，确保对皮带的平稳给料。合理控制物料的给料速度和数量，保持皮带的平稳运行，以避免因过度集中的物料堆叠、给料不当而引发的设备故障。

结语

根据本文内容分析可知，皮带跑偏撕裂、划痕撕裂和皮带轴芯撕裂等是造成输送带撕裂的主要原因。为了解决这些问题，研究人员建议定期检查皮带，及时发现并处理跑偏和划痕等问题，以有效减少撕裂事故的发生。同时，为了防止物料对传送带产生太大的冲击，必须标准化物料的运输管理。管理者要建立专业队伍，对工作流程中产生的撕裂原因进行分析，并进行相应的防治研究。此外，建立完善的维修保养管理制度，确保皮带机运行过程中的安全性能，加强日常维护工作，延长皮带的使用寿命。开展安全教育培训，提高员工的安全意识和操作技能。

参考文献：

［1］杨立宏.基于双控制器的矿用带式输送机综合保护装置［J］.科技资讯，2020，18（28）：6465+68.

［2］文慧，张虹.输送带纵向撕裂检测专利技术分析［J］.中国科技信息，2019（20）：2021.

［3］孙希波.皮带机驱动装置的常规维护和故障处理方法［J］.中国水泥，2024（02）：9596.

［4］周坪，马国庆，周公博，等.智能化带式输送机健康监测技术研究综述［J］.仪器仪表学报，2023，44（12）：121.

［5］田立勇，唐瑞，于宁，等.带式输送机更换托辊用皮带举升机构设计与应用［J］.工程设计学报，2023，30（06）：667677.

作者简介：徐猛（1979—"），男，汉族，山东邹城人，本科，助理工程师（初级），研究方向：矿用非金属材料检测检验和机电设备检测检验；刘正英（1977—"），男，汉族，山东邹城人，中专，助理工程师（初级），研究方向：矿用非金属材料检测检验和机电设备检测检验。