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陶瓷滚筒在皮带机中的应用

作者:四川天屿翔机械设备有限公司 浏览: 发表时间:2024-02-18 09:36:55

港口物料装卸离不开皮带机,并且承担着重要作用,承载皮带系统、驱动装置系统、张紧系统、配重系统以及基础构架系统共同组成皮带机。港口煤炭卸车及装船工作离不开驱动系统与皮带系统。物料的输送工作主要是由皮带机系统来完成的,皮带机驱动滚筒所应用到的润滑工艺和包胶工艺都需进一步改进,从而可以更高效地传递皮带机系统产生的有效动力,这在实际应用中有很大的作用。

 

1     驱动滚筒相关故障分析

 

以某码头的煤炭装船为例,煤炭通过BM皮带机输向装船机之后,装船完毕,三条皮带机均为带式输送机,其露天布置、角度倾斜。BM1 的水平长度在580m左右,BM2的水平长度在830m 左右,BM3 的水平长度在870m左右。受尾车运行的影响,BM1BM2 的皮带机运行时只安装阶段性的防雨罩,因此极易受到雨、雪、霜、雾等潮湿天气的影响,难以避免打滑现象,很大程度上降低取装线的作业效率,滚筒故障如图1所示。这对公司的生产运营产生严重的不利影响。打滑现象会造成流程停止,并可能促使其他设备发生故障,各转接点也会发生冲击和洒料,并且多次重复启动会使滚筒和胶带的磨损程度更加严重,增加电能损耗,从而增加生产成本和维修成本。

 

根据现场勘察结果发现,之所以引起打滑是因为滚筒和皮带常年运行,胶面出现碳化问题,当其处于湿度较大的环境时,皮带表面和滚筒包胶表面均缺乏足够的摩擦力,所以,皮带机启动后滚筒与皮带无法产生摩擦,导致运行速度放缓、皮带打滑,最终导致无法继续运行的结果。


 

2     包胶材料性能比较

 

近年来,橡胶和聚胺酯是滚筒最主要的两种包胶材料。这两种材料的硬度相较于铁矿石有较大的差异,粘附在胶带上的细小铁矿石会与包胶材料产生摩擦,加重其磨损程度。在现代科学技术不断进步的背景下,各领域开始普遍应用新型结构陶瓷,这种陶瓷由含量在95%以上的高纯超细氧化铝烧制而成,它不仅具备一般陶瓷的特点,还具有高抗弯、高耐压强度、高密度等特点,所以被应用于带式输送机滚筒的包胶材料工作中,而且适用度非常高,陶瓷材料的优点主要有四个方面,具体是:

 

1)硬度大。陶瓷材料的洛氏硬度在HRA80-90,是除金刚石之外硬度最高的材料,耐磨钢和不锈钢的硬度也远低于它。

 

2)耐磨性能非常好。某粉末冶金研究所对该材料的耐磨性能进行测定,最终发现其耐磨性是锰钢的266倍、高铬铸铁的171.5倍。在工况相同的前提下,比钢和铁更能延长设备的使用寿命,其差距达数十倍之多。

 

3)抗压强度高。其陶瓷的抗压强度在850MPa及以上,与钢材热处理后的强度相当。

 

4)质量轻。该材料的密度为3.6g/cm3,是钢铁密度的50%,使用该材料可以有效降低设备的负荷。

 

3     陶瓷滚筒制作工艺

 

首先制作一片陶瓷片,其有一定的弧度且要满足滚筒的具体需求,如图2所示。一般情况下陶瓷片的长度为100mm、宽度为 50mm、厚度为13mm左右(尺寸以滚筒直径和长度为准),在陶瓷片的中心位置留有沉孔,这些孔的直径为18mm12mm。陶瓷片的外表面较光滑,内表面制作了菱形槽,可以让陶瓷片和滚筒更好地粘结,滚筒表面同时制作了螺纹槽。


 

采用专业的钢瓷粘结剂在滚筒表面粘结上陶瓷片,然后在陶瓷片的中心孔位置焊接好陶瓷片与滚筒,该焊接方法为特殊的焊接技术。最后在陶瓷粉中混入粘结剂,抹平陶瓷片与陶瓷片之间的间隙和中心孔焊接时没有焊平整的地方,防止矿石进入缝隙,对输送带造成磨损。

 

4     驱动滚筒包胶工艺系统改造分析

 

传动时,如果输送带与筒体表面的摩擦导数不足时,可以通过滚筒包胶工艺予以解决,输送带与筒体表面的摩擦系数得以降低,同时降低输送带和滑移机给对方造成的磨损,加大运行的牵引力,让输送带和电动滚筒能够有更长的时间服务于皮带机。关于摩擦力增大的方法有:

 

1)胶带在驱动滚筒绕出点的张力与BM皮带机的张紧力存在关联性,通过前者的增加达到增大后者的作用。液压拉紧小车式的额定系统压力为16MP,现在的运行压力达到约为 18MP,该运行压力已是液压张紧系统的最大压力值,但是打滑问题仍然没有得到解决。而且皮带张紧力的调节也有最大限度,否则会对皮带机系统的安全系数产生极为不利的影响,并且损伤胶带强度,因此这一方案在实际中并不适用。

 

2)通过将驱动滚动的包角增大,让皮带表面摩擦力同滚筒表面摩擦力一起提高。增大驱动滚筒的包角α通过这种方法增强皮带表面和滚筒包胶表面的摩擦力。一般情况下增大驱动滚筒的包角的主要方式是适当调整改向滚筒位置,以此让皮带机系统的摩擦力更大。然而,在具体应用过程中发现,并不能大幅调整改向滚筒的位置,否则会造成皮带机与驱动站钢结构发生干扰,从而破坏皮带机,因此该方案的适用性也不高。

 

3)更换其他滚筒包胶材质,改造现有滚筒,通过提高摩擦系数达到增大摩擦力的目的。环境过于潮湿会让BM皮带与滚筒表面之间无法保持干燥,对驱动滚筒摩擦系数产生影响,导致摩擦系数下降进而发生打滑现象,影响运行速度。所以想要解决BM 打滑问题,就要提高驱动滚筒的摩擦系数,找到该摩擦系数的提高途径。

 

热硫化、耐磨陶瓷、冷粘是目前应用较为普遍的三种滚筒包胶方法。三者的工艺区别在于热硫化包胶工艺是通过在车床削桶皮,使之形成2~3mm 的深度螺纹沟槽,重复涂刷粘接剂,一般为铁性粘接剂和橡胶粘接剂,然后在滚筒皮上按压生胶板,置于硫化蒸汽炉内,加热至180℃进行硫化,硫化完成后取出硫化蒸汽炉,在车床上削包胶花纹。改向滚筒作为一种圆柱形筒,它的主要功能在于可以引导输送带改变方向,改向滚筒的结构并不复杂。除传动滚筒之外,驱动装置也是带式输送机部件中的关键部分,二者相互连接,可以通过调整传动滚筒表面与输送带之间的摩擦系数来改变功率,或者增大滚筒包角。

 

5     改造方案

 

环境过于潮湿会降低滚筒与皮带表面的摩擦系数发生打滑,为解决这一问题,将滚筒的包胶材料更换为具有较大摩擦系数和强耐磨性的材料。目前国内外对陶瓷包胶滚筒的应用已经非 常成功,陶瓷滚筒和普通滚筒的性能比较见表1。陶瓷包胶滚筒无需拆除原有滚筒皮便可冷贴,是由某发达国家研制出来的,经工艺处理之后与橡胶里牢固粘贴在一起。将该高新材料覆于驱动滚筒上,使驱动滚筒的摩擦系数和抗磨损性能大幅提升。从表1 中的数据可以看出,在潮湿的环境下,陶瓷滚筒摩擦系数可达0.50~0.80,高于普通橡胶滚筒干燥情况下的摩擦系数,很好地证明了陶瓷材料是解决BM打滑问题的首要选择对象。


 

6     改造效果

 

改造是对废旧驱动滚筒的再利用。将原滚筒包胶拆除,桶皮经打磨和抛光,在桶皮上包裹陶瓷耐磨板。在实际应用过程中发现,陶瓷包胶滚筒具有皮带张紧力低、耐磨性强、安装简单、维护成本低等优势,可以让系统更加稳定,保护皮带和滚筒的完整性,提高皮带运行能力。现场改造了BM1BM2,改造后的BM皮带不再受雨、雾、雪天气环境的影响,打滑故障再无发生。

 

7     结束语

 

经过此次对BM1BM2 的改造,从根本上杜绝BM打滑故障的发生,同时也避免因打滑故障引发的其他设备故障问题,取装线的作业效率得到明显提高,流程溢料的数量大幅下降,确保生产线的正常运转。


 

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