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鋼絲繩芯輸送帶的鋼絲繩是縱向布置的,因此其縱向具有很高的抗拉強度,但是其橫向的抗拉強度卻非常低,所以鋼絲繩輸送帶時常會發生橫向斷裂.造成鋼絲繩芯輸送帶橫向斷裂的原因有很多,主要有以下幾種:(l)張力變化.輸送機在啟動,停車時,輸送帶的張力會發生比較大的突變.落料口的大塊物料落在輸送帶上產生的沖擊載荷也會造成輸送帶張力瞬間增大.張力的突變容易導致輸送帶的斷裂.(2)輸送帶經常會由于各種原因發生抽芯,跑偏以及被異物劃卡現象,從而造成輸送帶的縱向撕裂,強度降低,進而將輸送帶扯斷.(3)腐蝕作用.輸送帶的工作環境非常惡劣,在長期的運行過程中要不停地與托輥和物料進行摩擦,膠面逐步磨損后內部的鋼絲暴露出來,在遇水或其他介質后鋼絲繩開始生銹,致使強度降低,進而發生橫向斷裂.(4)接頭質量問題.輸送帶的接頭處是最容易發生斷裂的薄弱環節.實際中有80%以上的斷帶都發生在接頭處.質量較好的硫化接頭其抗拉強度也不到正常帶的80%,機械接頭的抗拉強度更低,僅為正常帶的60%左右.現在大多數接頭都采用熱硫化接頭,硫化工藝與材料,溫度,壓力,時間等都有關系,所以任何環節出現問題都會大大降低接頭的抗拉強度.輸送帶橫向斷裂的后果是極其嚴重的,一旦發生斷帶下滑或因逆止器失效造成的逆轉事故,就會摧毀輸送機機架,損壞設備,堵塞運輸巷道,造成長時間的停產和重大經濟損失,甚至人員傷亡.2003年7月22日,甘肅華亭煤業集團公司硯北煤礦主井就發生了斷帶事故,事故導致輸送帶斷開并下滑了近600余米.為了重新接上斷帶,該礦架設了專門加工的裝有滑輪組的支架,利用一臺30噸的絞車和一臺副絞車同時拉,刁-將皮帶拉回.處理這起斷帶事故整整耗費了10天時間,該礦也因此停產了10天,造成了巨大的經濟損失;2005年山西晶鑫實業股份有限公司臥莊礦發生了兩起斷帶事故,兩次斷帶后輸送帶都下滑了近400米.第一次事故直接影響生產長達20多日,第二次事故影響生產7日,均造成了嚴重的經濟損失;2006年6月16日,河南平煤集團十礦主斜井皮帶發生斷裂,事故造成4人死亡,4人受傷;2008年11月,河北某煤礦和安徽巢湖市的群利閘砂站均發生了輸送帶斷裂,分別造成了4人死亡,13人受傷和3人死亡的-滲痛后果.針對輸送帶斷裂事故目前最主要的保護措施就是在輸送機上裝載斷帶保護裝置,也稱抓捕器.斷帶抓捕器的一個最重要指標即/抓捕0時間.抓捕時間可以分為反應時間和作用時間.反應時間是輸送帶發生斷裂到抓捕器做出動作的時間,反應時間與監測系統和信息處理的速度有關.作用時間是抓捕器開始作用到成功地抓緊輸送帶的時間.理論上認為反應時間應該在輸送帶開始下滑之前,且越快越好.抓緊時間與輸送帶斷裂后的張力變化有關,過短的抓緊時間必然需要較大的制動加速度,制動加速度過大容易導致強烈地沖擊.抓緊時間過長勢必造成更多的損失.抓捕器的正確反應依賴于對輸送帶斷裂后動態特性分析的準確性.然而輸送機發生斷帶事故具有一定的隨機性,加上其復雜的結構特性,輸送機上不同的位置發生斷帶后動態特性均各不相同,最突出的就是輸送帶開始下滑的時間,與斷帶位置,輸送機運量,傾角等因素都有關系.因此,本文將對帶式輸送機的斷帶過程進行仿真分析,希望通過對斷帶過程的模擬能準確反映出輸送帶的動態特性,為斷帶保護裝置的設計和應用提供一定的理論參考.另外,我們發現輸送帶的斷裂并不是瞬時的,而是存在一個過程.在這個過程中往往是帶內的某根或某幾根鋼絲繩先發生斷裂,輸送帶的抗拉強度降低,導致其他鋼絲繩也陸續斷裂,最終拉斷整根輸送帶.輸送帶的鋼絲繩發生斷裂后其力學性能會發生變化,因為輸送帶內鋼絲繩數量較多,鋼絲繩斷裂具有一定的隨機性,且斷裂形式多種多樣,通過實驗的手段很難準確模擬出鋼絲繩斷裂的輸送帶,所以本文采用有限元分析軟件ABAQUS來模擬斷裂的鋼絲繩,分析鋼絲繩芯斷裂后輸送帶的力學性能的變化.
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