堆料機(jī)懸皮驅(qū)動(dòng)滾筒包膠改型防止雨季驅(qū)動(dòng)打滑

楚鑫

摘 要：堆料機(jī)懸臂皮帶通過驅(qū)動(dòng)滾筒與皮帶之間的摩擦力驅(qū)動(dòng)，在雨季時(shí)，由于雨水的影響導(dǎo)致皮帶與滾筒之間摩擦力瞬時(shí)減小，出現(xiàn)滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)而皮帶不轉(zhuǎn)的問題。通過計(jì)算分析，改變驅(qū)動(dòng)滾筒包膠型式，有效增大皮帶與滾筒表面之間的摩擦系數(shù)，消除雨水對(duì)皮帶與滾筒之間摩擦力的影響，從而解決堆料機(jī)懸臂皮帶雨季打滑的問題。

關(guān)鍵詞：驅(qū)動(dòng)滾筒；摩擦力；皮帶打滑

中圖分類號(hào)：TH222 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2015）05-0106-01

1 項(xiàng)目綜述

堆料機(jī)懸臂上主要是布置懸臂皮帶機(jī)，懸臂皮帶機(jī)裝置一般由電機(jī)、液力偶合器、制動(dòng)器、減速機(jī)、張緊裝置、滾筒、托輥等組成。在皮帶正常張緊情況下，皮帶運(yùn)動(dòng)依靠驅(qū)動(dòng)滾筒包膠表面與皮帶之間足夠的摩擦力，而懸臂皮帶機(jī)在雨季天氣重載時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)打滑問題，長時(shí)間打滑會(huì)導(dǎo)致皮帶與滾筒之間膠皮磨損嚴(yán)重，甚至引起皮帶及滾筒膠皮冒煙燃燒，對(duì)設(shè)備的安全運(yùn)行非常不利。堆料機(jī)懸臂皮帶機(jī)驅(qū)動(dòng)打滑是驅(qū)動(dòng)滾筒運(yùn)行時(shí)包膠表面與皮帶之間的摩擦力瞬時(shí)下降所致，驅(qū)動(dòng)摩擦力的形成與兩個(gè)因數(shù)成理論正比關(guān)系，一個(gè)是驅(qū)動(dòng)筒面的比壓，一個(gè)是包膠面的摩擦系數(shù)。一般情況下，皮帶在正常運(yùn)轉(zhuǎn)一段時(shí)間后不會(huì)再延長，此時(shí)按標(biāo)準(zhǔn)將皮帶張緊后，皮帶與滾筒之間的壓力在較長一段時(shí)間內(nèi)基本保持不變。雨季時(shí)，由于雨水長時(shí)間存在于滾筒與皮帶之間，一定程度上會(huì)降低皮帶與滾筒之間的摩擦系數(shù)，堆料機(jī)懸臂皮帶機(jī)驅(qū)動(dòng)滾筒包膠原為人字型，因此通過計(jì)算設(shè)計(jì)，改變滾筒包膠面開槽型式來提高滾筒與皮帶之間的摩擦系數(shù)，從而使驅(qū)動(dòng)摩擦力提高，同時(shí)減少雨水對(duì)滾筒與皮帶間摩擦的影響，可有效解決打滑皮帶在雨季嚴(yán)重打滑的問題。設(shè)計(jì)計(jì)算需要解決的問題：①滾筒包膠面開槽形成的新菱形角度設(shè)計(jì)值分別為90 ？觷、120 ？觷、140 ？觷，通過CAD制圖分析比較其受力與角度關(guān)系情況，取其最合理角度值作為設(shè)計(jì)最終結(jié)果。②開槽后噪聲的消除—按軸向開通長橫槽。

2 詳細(xì)技術(shù)改進(jìn)內(nèi)容

2.1 設(shè)定滾筒與皮帶之間受力

設(shè)定滾筒與皮帶之間受力矢量F一定，通過CAD制圖計(jì)算滾筒包膠菱形開槽角度與包膠磨損直接受力因數(shù)分矢量F2的關(guān)系如下。

從三種角度形式的開槽方式可看出120 ？觷開槽方式，包膠磨損直接受力因數(shù)分矢量F2較小，開槽后菱形塊面積減小較少，為最合理值，實(shí)際應(yīng)用中120 ？觷開槽方式的滾筒包膠使用時(shí)磨損較小。

2.2 驅(qū)動(dòng)滾筒受力云圖分析

關(guān)于驅(qū)動(dòng)滾筒疏水開槽方向受力問題的受力云圖，如圖4所示。

以下為相關(guān)幾點(diǎn)說明：

①正反向的約定：皮帶進(jìn)筒時(shí)開槽形成的箭頭與帶的運(yùn)動(dòng)方向一致的定義為正向，反之為反向；②運(yùn)動(dòng)體：指驅(qū)動(dòng)滾筒的包膠開槽體；皮帶定義為隨動(dòng)體；中部指帶體的中部區(qū)域；③開槽模型的長細(xì)比柔性不失穩(wěn)條件下，切向值取上限；以突出對(duì)比明顯度；④受力云圖輸出結(jié)果如圖5所示：驅(qū)動(dòng)滾筒與皮帶局部塊運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)——將筒面展成平面后。滾筒正向運(yùn)行應(yīng)力云圖輸出結(jié)果圖如圖6所示，應(yīng)力有效應(yīng)力值為5（高值應(yīng)散發(fā)生部位在隨動(dòng)體皮帶前部）；中部值為10。滾筒反向運(yùn)行應(yīng)力云圖輸出結(jié)果圖如圖7所示，應(yīng)力有效值為13左右（高值應(yīng)散發(fā)生在隨動(dòng)體皮帶后部；中部為6.667）。（輸出文件號(hào)為45-2CAS）。按應(yīng)力傳遞應(yīng)減小應(yīng)散區(qū)的接遞效應(yīng)的原則。反向運(yùn)行對(duì)帶體運(yùn)行的穩(wěn)定性及滾筒運(yùn)行的軸向比壓值的恒定是有利的。對(duì)傳動(dòng)件的運(yùn)行受力更加均勻。帶體運(yùn)行時(shí)抵抗不利外因的自調(diào)能力更強(qiáng)，筒體兩側(cè)的摩擦系數(shù)變化帶來的橫向偏斜力偶臂相對(duì)較短以至不足以大于帶體運(yùn)行向張力變化引起的彈性力偶自變值；⑤疏水性的不同：如圖8所示，左邊為雙驅(qū)滾筒端應(yīng)力云圖輸出結(jié)果圖；右邊為單驅(qū)滾筒端應(yīng)力云圖輸出結(jié)果圖。

2.3 結(jié)論及應(yīng)用指導(dǎo)

①正向運(yùn)行條件下：雨季工況帶進(jìn)筒體時(shí)由于滾筒帶槽的旋轉(zhuǎn)，帶邊積水在離心力和槽間約束的作用下向帶邊移動(dòng)；由于皮帶局部的摩擦系數(shù)隨著皮帶與滾筒之間的水分增加而迅速減小，使皮帶單側(cè)受水不均產(chǎn)生的摩擦力的與通體軸向垂直的分矢量產(chǎn)生的差值呈顯性；而帶的橫向受力是兩側(cè)大中部小。由于上述原因產(chǎn)生的橫向力偶使帶體側(cè)滑及偏倚趨勢(shì)增加。出筒時(shí)相反，不利于水的摔離，存水打滑隨之產(chǎn)生。

②反向運(yùn)行條件下：情況與上述現(xiàn)象相反有利于帶體的運(yùn)行，減少外界因素的不利干擾。

應(yīng)用實(shí)例：堆料機(jī)驅(qū)動(dòng)滾筒包膠面為菱形紋路下雨天不打滑單驅(qū)電流運(yùn)行值無波動(dòng)。

兼顧了疏水性及應(yīng)力遞接效應(yīng)的要求。相鄰滾筒應(yīng)左右倒置自由端，將驅(qū)動(dòng)滾筒的疏水槽改為如圖4所示的左側(cè)受力狀態(tài)（右側(cè)為現(xiàn)單驅(qū)受力狀態(tài)），以消除現(xiàn)在懸皮驅(qū)動(dòng)滾筒雨天皮帶打滑現(xiàn)象的產(chǎn)生。

3 經(jīng)濟(jì)效益及社會(huì)效益分析

堆料機(jī)懸臂皮帶機(jī)驅(qū)動(dòng)滾筒包膠原為人字型，改為開槽角度為120 ？觷的菱形包膠后，有效提高滾筒與皮帶之間的摩擦系數(shù)，從而提高雨季皮帶與滾筒之間的驅(qū)動(dòng)摩擦力，有效解決打滑問題，降低雨季皮帶打滑故障率，避免皮帶與滾筒包膠之間的非正常磨損，延長皮帶與滾筒使用壽命，保證設(shè)備安全運(yùn)行。

改型后可減少更換堆料機(jī)懸臂皮帶機(jī)驅(qū)動(dòng)滾筒5次左右，減少停機(jī)維修時(shí)間至少為40 h，避免因?yàn)橥C(jī)維修導(dǎo)致的直接生產(chǎn)損失40×3.65×5 400×0.75=59萬余元，維修直接費(fèi)節(jié)省5×3 500=1.75萬元，合計(jì)節(jié)約資金60.75萬元。

參考文獻(xiàn)：

[1] 劉旭，劉宇，姜潤年.淺談側(cè)式懸臂堆料機(jī)結(jié)構(gòu)及結(jié)構(gòu)優(yōu)化[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2012，（9）.