带式输送机中传递动力及承载物料的橡胶皮带或钢芯胶皮带以独有的柔软性、弯曲特性、延展性以及优良的弹性张力等展现出其无可比拟的使用潜能。尤其是在引入物流系统工程概念的今天，其在连续运输作业、生产自动化向无人化管理模式发展所具备的优势及作用，目前还找不到一种更为合适的可取而代之的装置。

    在我国所有正在使用的带式输送系统中，输送机中的胶带在整机中既起着传递动力的作用，又能直接承载、运输物料。一般情况下，胶带的上行段受载物料，下行段则是空载回程。胶带的工作形式都是常规的单面循环，仅由胶带外表面（工作面）与输送物料接触，总是承受张力及产生磨损；而内表面（非工作面）则总是承受挤压且不与物料产生接触。当带式输送机在工况条件较为恶劣的露天环境中或潮湿坑道里工作，而所承载的物料粗糙度较大、受料处冲击力相当大时，更会造成胶带的工作面迅速老化、龟裂以及蠕化变形，最终导致过早破损、报废。通常，橡胶带或钢芯带的平均使用极限寿命在连续运转中仅为两年，而在恶劣环境中工作时还不到一年。据对报废胶带的观察，其工作面的损伤程度相当严重，而非工作表面往往却几近完好无损。可见，按传统的设计安装显然未能使胶带物尽其用。

　　由于输送机金属构件的耐用程度及维修周期一般较长，相比之下，胶带却因更换频繁而显得其累积投资巨大。在同类材质中，虽然胶带的相对造价较，为低廉，但在整台输送设备中，橡胶带的投资约占全机30%，而钢芯带的投资占全机的40%以上。对于长距离的输送带来说，如每年更换胶带一到两次，除了耗费资金以外，还将因更换胶带而使设备停产，延误营运工期，影响生产效率，实在是令使用部门大感头疼的事。

 

 

　　　　　　　　　　　“莫比乌斯带”的理论依据及几何模型

  　“莫比乌斯带”，又称“魔带”“怪圈”，是德国数学家奥古斯特·费迪南德·莫比乌斯于1858年在法国巴黎科学协会举办的一次论文比赛中论述的一种奇异的曲面，这种“怪圈”的几何模型以及一系列的悖论形成了我们今天所认识的《拓扑学》。这种曲面主要是将带子的一端扭转1800与另一端搭接而区别于通常带圈的00搭接，使胶带由原来的内外两个表面变成自动循环的“单面”。如能将带式输送机的胶带以“莫比乌斯带”形式搭接，将可解决因单面疲劳磨损而过早老化的问题，有效延长胶带的使用寿命。

　　当处于如图1所示的状态时，A面在上行段为与物料接触的工作面，B面为与滚筒1接触的非工作面，在下行段经空间转位后，至滚筒2时，B面已转换成下一个循环的工作面，而A面则成为非工作面。可见，系统之间的不同层面在每一个循环中就已自动进行了相互的渗透、缠绕。

  　　由于是实际上的双面循环，避免了长期单诚工作而造成胶带的过早老化、龟裂以及蠕化变形。而且，柔性材料的双向循环作用有利于材质性能的周期性回复，将外表面只受拉力、张力及磨损，内表面只受挤压的情况改善为两面均匀分担，循环反复，使之物尽其用，从而达到延长使用寿命的效果。这对传统的设计及安装，是一种观念上的发展与突破。

 

　　　　　　　　　　　　　　研制的目的

    由于是以上述的“莫比乌斯带”（即怪圈）的几何模型为原型，被运输物料对输送带所引起的应力由单面承受变为双面循环，理论上可以延长输送带的使用寿命达100％。

 

    研究目的是最大限度地延长橡胶带或钢芯带的使用寿命，尽可能降低运输设备成本投资，尽量减少非生产营运时间，降低劳动强度，从而有效地提高企业的经济效益及生产率，延长设备的使用寿命。

 

　　　　　　　　　　　　　　　应用的可行性

4．1技术可行性

    经过一个多世纪的研究、实践及逐步发展和完善，这套理论和几何模型已相当成熟，而且已经在一些现代科技产品中成功运用，显示出其奥妙无穷的优势。在现实生活中，如娱乐场所为增加喜庆气氛的五彩缤纷的彩带，可产生变幻不止的效果；新型的打字机或针式打印机的色带，令带子两个表面的色彩得到充分利用，减少更换次数；在一些儿童玩具上也有利用怪圈的原理使其显得层出不穷。

 

    　国内在带式输送机研制及生产方面的经验已经相当成熟，对托辊定位、胶带跑偏等一系列的安装技术已有不少的积累；在橡胶带和钢芯带的生产中已可根据不同的使用场合制造出不同物理机械性能和特殊材质结构的产品；近年来，对改变胶带运行结构的圆管型带式输送机及异型管状带式输送机的研究也成果颇丰。

    总的来说，“莫比乌斯带”的理论及模型是成熟的，对其在生产实践上的应用研制在技术上是可行的。

4.2经济可行性

    将此项技术应用于物料连续运输的带式输送机上时，既有先进性，又有可靠实用性，新机型的造价与原机型相差不大，但其远期累计资金投人的节省幅度将相当可观。

 

 

　　　　　　　　　　　　　亟需解决的关键技术

    这套理论和几何模型已相当成熟，在输送机的应用中巫待解决的只是胶带翻转部分的空间定位问题，以及防止由此引起的胶带跑偏现象。其中，关键技术有以下几点：

    1)橡胶带及钢芯带构造的各向（横向、纵向、表面垂直方向）物理性能的分析研究，以确定橡胶带及钢芯带的定造、订购要求；

    2）胶带转位部分布置形式及受力计算分析，以确定转位托辊的空间位置及间距；

　3）整机胶带的扭转张力的计算及调定，最终确定整机的总体张力。

 

　　　　　　　　　　　　　　　　结　　语

    使用带式输送机的部门遍及民航、公路、铁路、港口运输、矿山、煤炭、粮食以及一切需要进行物料连续运输的企业、部门。如果“莫比乌斯带”在带式输送机中的应用研究取得成功，市场必将非常巨大，尤其是在引人物流工程的概念，逐步发展至仓储物料运输无人化管理高科技时代，甚至可将其推及于以带表面循环工作的所有场合，其发展前景是甚为广阔的。所以，应抓紧对此项技术的研制并迅速推广应用，占领国内甚至国际市场，填补我国在该行业的空白。