一次成型環(huán)狀輸送帶增強(qiáng)骨架研發(fā)*

陳培偉

上海永利輸送系統(tǒng)有限公司，上海202150

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一次成型環(huán)狀輸送帶增強(qiáng)骨架研發(fā)*

陳培偉

上海永利輸送系統(tǒng)有限公司，上海202150

在機(jī)上織造成環(huán)、無需機(jī)下接頭的輸送帶增強(qiáng)骨架，稱為一次成型環(huán)狀增強(qiáng)骨架。環(huán)狀增強(qiáng)骨架由于不存在接頭，具有帶體厚度波動(dòng)小、噪聲低、力學(xué)性能優(yōu)等特點(diǎn)。將織物組織結(jié)構(gòu)參數(shù)相同的環(huán)狀增強(qiáng)骨架、傳統(tǒng)增強(qiáng)骨架制備成輸送帶，對(duì)兩者的厚度波動(dòng)、噪聲和拉伸強(qiáng)度進(jìn)行試驗(yàn)和對(duì)比分析。結(jié)果表明，環(huán)狀增強(qiáng)骨架輸送帶的厚度波動(dòng)小于傳統(tǒng)增強(qiáng)骨架輸送帶，噪聲低于傳統(tǒng)增強(qiáng)骨架輸送帶，力學(xué)性能明顯優(yōu)于傳統(tǒng)增強(qiáng)骨架輸送帶。

環(huán)狀增強(qiáng)骨架，傳統(tǒng)增強(qiáng)骨架，輸送帶，接頭，厚度波動(dòng)，噪聲，拉伸強(qiáng)度

輸送帶是一種具有特殊用途的柔性復(fù)合材料，主要是由柔性的增強(qiáng)骨架材料和涂覆在其表面的高分子材料(如聚氯乙烯、聚氨酯等)復(fù)合而成。輸送帶具有連續(xù)化、高效率、操作安全、使用簡便、維修容易，以及能縮短運(yùn)輸距離、降低造價(jià)、節(jié)省人力物力等優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于很多行業(yè)，例如物流、食品、煙草、石材、木材、娛樂、健身等[1]。輸送帶增強(qiáng)骨架是其結(jié)構(gòu)主體，它賦予輸送帶基本的力學(xué)性能，幾乎承受工作時(shí)的全部負(fù)荷，因此需具有一定的強(qiáng)度和剛度。

傳統(tǒng)的輸送帶采用由傳統(tǒng)增強(qiáng)骨架制備的片狀基帶，人工使其自由端接頭閉合成環(huán)而制得。常用接頭方法有釘扣搭接、齒形焊接、斜面磨接等[2]，如圖1所示。接頭部位的厚度往往與帶體厚度存在差異，表面平整度低，這不僅降低了物料輸送的平穩(wěn)性，而且運(yùn)行時(shí)噪聲較大。此外，接頭部位存在強(qiáng)力弱環(huán)、容易疲勞斷裂等不足。

圖1 常見輸送帶接頭方法

本文研究的輸送帶增強(qiáng)骨架，是先在織機(jī)上織造主體部分，然后經(jīng)過人工機(jī)“收口”實(shí)現(xiàn)閉合而成環(huán)狀(圖2)。整個(gè)帶體不存在接頭部位，但是存在“收口”部位。從理論上講，由于該增強(qiáng)骨架不存在接頭部位，“收口”部位的織物組織結(jié)構(gòu)參數(shù)與帶體相同，因而整個(gè)帶體圓周各個(gè)部位的狀態(tài)處處等效。這種一次成型環(huán)狀增強(qiáng)骨架輸送帶有效地克服了傳統(tǒng)輸送帶因接頭而產(chǎn)生的運(yùn)輸不平穩(wěn)、噪聲大及存在強(qiáng)力弱環(huán)等缺點(diǎn)。

本文采用經(jīng)過改造的撓性劍桿織機(jī)，制備出具有一定結(jié)構(gòu)的一次成型環(huán)狀增強(qiáng)骨架材料；然后將該骨架制作成輸送帶，測(cè)試其厚度波動(dòng)、噪聲、力學(xué)性能，并與相同織物組織結(jié)構(gòu)參數(shù)的傳統(tǒng)輸送帶的這些性能做比較，進(jìn)一步探討一次成型增強(qiáng)骨架材料的優(yōu)異性能。

圖2 環(huán)狀增強(qiáng)骨架輸送帶

1 試樣準(zhǔn)備

一次成型環(huán)狀增強(qiáng)骨架和傳統(tǒng)增強(qiáng)骨架采用相同的紗線織制而成，織物組織均采用二上二下經(jīng)重平，如圖3所示，具體的織物參數(shù)見表1。

圖3 織物組織

試樣長度/m幅寬/cm材質(zhì)線密度/tex密度/(根·cm-1)經(jīng)紗緯紗經(jīng)紗緯紗經(jīng)紗緯紗環(huán)狀增強(qiáng)骨架8.1140.5純棉純棉388.7(1.5s)388.7(1.5s)13.46.7傳統(tǒng)增強(qiáng)骨架8.1140.5純棉純棉388.7(1.5s)388.7(1.5s)13.46.7

1.1 環(huán)狀增強(qiáng)骨架制備

普通的環(huán)狀織物織造如圖4所示?？椫骗h(huán)狀織物時(shí)，采用兩個(gè)各自獨(dú)立的經(jīng)紗系統(tǒng)(表經(jīng)和里經(jīng))和一個(gè)緯紗系統(tǒng)。按照設(shè)計(jì)的織物組織的交織規(guī)律，第一梭緯紗與表經(jīng)交織，此時(shí)里經(jīng)全部位于下層；第二梭緯紗與里經(jīng)交織，此時(shí)表經(jīng)全部位于上層。之后如此循環(huán)，緯紗依次與表層、里層經(jīng)紗交織，形成上、下兩層織物，同時(shí)兩層織物的邊緣相接，下機(jī)后展開即成環(huán)狀織物。上機(jī)幅寬的2倍即為環(huán)狀織物的周長，上機(jī)長度即為環(huán)狀織物的幅寬。

圖4 環(huán)狀織物織造示意

但是上述方法僅限于在有梭織機(jī)上使用，在劍桿織機(jī)上無法實(shí)現(xiàn)緯紗在織物兩側(cè)的邊緣處相連接。而且此種方法受有梭織機(jī)幅寬的影響，只能制作小周長的環(huán)狀增強(qiáng)骨架。本文使用經(jīng)過改造的撓性劍桿織機(jī)，制備出周長達(dá)8.1m、幅寬達(dá)140cm的大周長環(huán)狀增強(qiáng)骨架。由于采用了獨(dú)特的生產(chǎn)方式，所以本文對(duì)機(jī)器型號(hào)、制作方法和織造工藝不做詳細(xì)介紹。制得的環(huán)狀增強(qiáng)骨架實(shí)物見圖5。

圖5 環(huán)狀增強(qiáng)骨架實(shí)物

1.2 傳統(tǒng)增強(qiáng)骨架制備

根據(jù)表1中的織物參數(shù)，在普通劍桿織機(jī)上織造出傳統(tǒng)增強(qiáng)骨架，如圖6所示。

圖6 傳統(tǒng)增強(qiáng)骨架實(shí)物

1.3 輸送帶制備

將制得的環(huán)狀增強(qiáng)骨架和傳統(tǒng)增強(qiáng)骨架制作成輸送帶，工藝流程如下，其中由于傳統(tǒng)增強(qiáng)骨架是片狀織物，需要將高分子材料涂覆在其表面，方可使其自由端接頭閉合成環(huán)形成輸送帶，用于試驗(yàn)：

環(huán)狀增強(qiáng)骨架輸送帶帶體如圖7(a)所示，“收口”部位的實(shí)物如圖7(b)所示。

(a) 帶體 (b) “收口”部位

傳統(tǒng)增強(qiáng)骨架輸送帶接頭前如圖8(a)所示，接頭后的實(shí)物如圖8(b)所示。

(a) 接頭前 (b)接頭后

2 性能測(cè)試

2.1 測(cè)試儀器及方法

測(cè)試儀器有YG141N數(shù)字式織物測(cè)厚儀、TES-1350A聲級(jí)計(jì)、UTM6104萬能電子試驗(yàn)機(jī)。厚度測(cè)試采用GB/T 3820—1997《紡織品和紡織制品厚度的測(cè)定》規(guī)定的試驗(yàn)方法，噪聲測(cè)試采用GB/T 6882—2016《聲學(xué) 聲壓法測(cè)定噪聲源聲功率級(jí)和聲能量級(jí) 消聲室和半消聲室精密法》規(guī)定的試驗(yàn)方法，力學(xué)性能測(cè)試采用GB/T 3923.1—2013《紡織品 織物拉伸性能 第1部分：斷裂強(qiáng)力和斷裂伸長率的測(cè)定(條樣法)》規(guī)定的試驗(yàn)方法。

2.2 結(jié)果和分析

圖9為兩種增強(qiáng)骨架輸送帶的厚度波動(dòng)曲線。0.0～0.6m分別標(biāo)記為環(huán)狀增強(qiáng)骨架輸送帶的“收口”部位和傳統(tǒng)增強(qiáng)骨架輸送帶的接頭部位?？梢钥闯觯h(huán)狀增強(qiáng)骨架輸送帶的“收口”部位的厚度與帶體厚度沒有明顯差異，厚度波動(dòng)曲線略有起伏，波動(dòng)較平穩(wěn)；而傳統(tǒng)增強(qiáng)骨架輸送帶的接頭部位的厚度明顯大于帶體厚度，厚度波動(dòng)曲線起伏較大，存在較大突變。

圖9 輸送帶厚度波動(dòng)曲線

圖10為兩種增強(qiáng)骨架輸送帶的噪聲對(duì)比圖，可以看出：在測(cè)試條件下，環(huán)狀增強(qiáng)骨架輸送帶的噪聲明顯小于傳統(tǒng)增強(qiáng)骨架輸送帶。由此可見，采用環(huán)狀增強(qiáng)骨架制作的輸送帶可以應(yīng)用于要求噪聲更低的領(lǐng)域。

圖10 輸送帶噪聲對(duì)比

圖11為兩種增強(qiáng)骨架輸送帶的拉伸強(qiáng)度對(duì)比圖，可以看出：兩種增強(qiáng)骨架輸送帶的帶體的拉伸強(qiáng)度沒有差異；環(huán)狀增強(qiáng)骨架輸送帶的“收口”部位的拉伸強(qiáng)度與帶體基本一致，而傳統(tǒng)增強(qiáng)骨架輸送帶的接頭部位的拉伸強(qiáng)度明顯小于帶體，存在強(qiáng)度弱環(huán)，這在使用過程中很容易產(chǎn)生疲勞斷裂。由此可見，環(huán)狀增強(qiáng)骨架輸送帶的力學(xué)性能優(yōu)于傳統(tǒng)增強(qiáng)骨架輸送帶。

圖11 輸送帶拉伸強(qiáng)度對(duì)比

由于環(huán)狀增強(qiáng)骨架輸送帶的“收口”部位與帶體的織物組織結(jié)構(gòu)參數(shù)相同，且經(jīng)紗是連續(xù)的，故整個(gè)帶體的厚度波動(dòng)較小，不存在強(qiáng)度弱環(huán)；而傳統(tǒng)增強(qiáng)骨架輸送帶的經(jīng)紗是斷開的，其通過齒形焊接實(shí)現(xiàn)接頭，僅靠高分子材料的黏合力來提供強(qiáng)度，導(dǎo)致帶體厚度有突變，存在強(qiáng)度弱環(huán)。環(huán)狀增強(qiáng)骨架輸送帶的厚度波動(dòng)較小，運(yùn)行時(shí)，輸送帶與滾筒接觸平穩(wěn)，噪聲較??；傳統(tǒng)增強(qiáng)骨架輸送帶的厚度波動(dòng)明顯，運(yùn)行時(shí)，輸送帶好比汽車行駛在凹凸不平的馬路上，噪聲較大。綜上所述，環(huán)狀增強(qiáng)骨架輸送帶的各項(xiàng)性能均明顯優(yōu)于傳統(tǒng)增強(qiáng)骨架輸送帶。

3 結(jié)論

采用GB/T 3820—1997《紡織品和紡織制品厚度的測(cè)定》、GB/T 6882—2016《聲學(xué) 聲壓法測(cè)定噪聲源聲功率級(jí)和聲能量級(jí) 消聲室和半消聲室精密法》、GB/T 3923.1—2013《紡織品 織物拉伸性能 第1部分：斷裂強(qiáng)力和斷裂伸長率的測(cè)定(條樣法)》，研究對(duì)比了相同的織物組織結(jié)構(gòu)參數(shù)條件下，環(huán)狀增強(qiáng)骨架輸送帶和傳統(tǒng)增強(qiáng)骨架輸送帶的厚度波動(dòng)、噪聲和力學(xué)性能，得出：

(1) 環(huán)狀增強(qiáng)骨架輸送帶的“收口”部位與帶體的織物組織結(jié)構(gòu)參數(shù)相同，故而整個(gè)帶體的厚度波動(dòng)較小，而傳統(tǒng)增強(qiáng)骨架輸送帶由人工通過齒形焊接實(shí)現(xiàn)接頭，導(dǎo)致帶體存在厚度突變，因此環(huán)狀增強(qiáng)骨架輸送帶的厚度波動(dòng)小于傳統(tǒng)增強(qiáng)骨架輸送帶。

(2) 環(huán)狀增強(qiáng)骨架輸送帶的厚度波動(dòng)較小，運(yùn)行時(shí)，輸送帶與滾筒接觸平穩(wěn)、噪聲較小，而傳統(tǒng)增強(qiáng)骨架輸送帶厚度波動(dòng)明顯，運(yùn)行時(shí)，輸送帶好比汽車行駛在凹凸不平的馬路上，噪聲較大，因此環(huán)狀增強(qiáng)骨架輸送帶的噪聲低于傳統(tǒng)增強(qiáng)骨架輸送帶。

(3) 環(huán)狀增強(qiáng)骨架輸送帶的“收口”部位的經(jīng)紗是連續(xù)的，經(jīng)紗的強(qiáng)力、交織阻力和高分子材料的黏合力共同確保強(qiáng)度，而傳統(tǒng)增強(qiáng)骨架輸送帶通過齒形焊接實(shí)現(xiàn)接頭，經(jīng)紗是斷開的，僅靠高分子材料的黏合力確保強(qiáng)度，因此前者的拉伸強(qiáng)度大于后者。

[1] 鄒嘉佳，桑志謙.輕型輸送帶的技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展[J].特種橡膠制品，2008,29(6)：58-61.[2] 王亮.新型輕型輸送帶的研究與開發(fā)[D].上海：東華大學(xué)，2011.

[3] 曾憲奎,宗殿瑞.國內(nèi)外輸送帶技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J].特種橡膠制品,2007,28(5)：47-52.

[4] 郝易騫，高勝，呂彩霞.輸送帶膠接技術(shù)[J].石油化工設(shè)備,2007,37(增刊)：37-38.

[5] 閻家賓.輸送帶接頭質(zhì)量的評(píng)價(jià)[J].世界橡膠工業(yè),2007,34(1)：23-24.

[6] 毛君，解威，韓宇飛.輸送帶接頭疲勞性能測(cè)試試驗(yàn)臺(tái)[J].煤礦機(jī)械,2007,28(8)：126-127.

[7] 周世元,周悅.輸送帶加工技術(shù)講座[J].橡膠工業(yè),2002,49(2)：122-123.

[8] 周世元,周悅.輸送帶加工技術(shù)講座(續(xù)五)[J].橡膠工業(yè),2002,49(7)：444-446.

[9] 黃曉梅.整體輸送帶芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J].產(chǎn)業(yè)用紡織品,2003,21(4)：12-14.

[10] 王光華.直經(jīng)輸送帶的結(jié)構(gòu)與新織造工藝[J].產(chǎn)業(yè)用紡織品,2004,22(2)：14-18.

[11] 秦光，楊培軍，劉金銀,等.輸送帶膠合接頭結(jié)構(gòu)：CN 2011200853044[P].2011-03-25.

[12] 邢承斌，陳冰.輸送帶連接裝置：CN 2012201638177[P].2012-04-17.

[13] 王素新，李澎.一種輸送帶接頭：CN 2010202878484[P].2010-08-11.

[14] 周世元.輸送帶用增強(qiáng)骨架材料及其組織結(jié)構(gòu)[J].橡膠工業(yè),2003,50(1)：50-56.

[15] 孫玉平.輸送帶用骨架材料概述[J].橡膠科技,2013,11(4)：10-12.

Research and development of one-step molding circular skeleton for conveyor belts

ChenPeiwei

Shanghai Yongli Conveying System Co.,Ltd.,Shanghai 202150,China

A circular skeleton for conveyor belt,formed in the process of weaving on machine,no fitting knots,is called one-step molding circular skeleton.Because of non-existence of fitting knots,the circular skeleton has the advantages including small thickness fluctuation,low noise intensity,good mechanical propertiy,and so on.The circular skeleton and the traditional skeleton with the same fabric paremeters were made into conveyor belts.Their thickness fluctuation,noise intensity and mechanical property were tested and compared.The results showed that,the thickness fluctuation of the conveyor belt made of circular skeleton was smaller than that of the traditional skeleton,the noise intensity was lower than that of the traditional skeleton,the mechanical property was obviously better than that of the traditional skeleton.

circular skeleton,traditional skeleton,conveyor belt,fitting; thickness fluctuation,noise intensity,tensile tenacity

2016-03-28

陳培偉，男，1985年生，工程師，研究方向?yàn)楫a(chǎn)業(yè)用紡織品的制備與性能

TS105.4

B

1004-7093(2016)08-0006-05

*崇明縣青年科技啟明星計(jì)劃資助(CQCX2014-17)