膠帶輸送機(jī)傳動滾筒包膠的研究與分析

韓 冰

（國能珠海港務(wù)有限公司，廣東 珠海519050）

0 引言

散貨碼頭生產(chǎn)作業(yè)中主要的運(yùn)輸設(shè)備就是膠帶輸送機(jī)，其完成了從堆場到船艙的所有的運(yùn)輸工作。膠帶輸送機(jī)是重要的港口煤炭裝卸設(shè)備，主要承載煤炭的輸送工作，因此膠帶輸送機(jī)的承重載荷的大小直接決定了碼頭的吞吐量。膠帶輸送機(jī)的關(guān)鍵部件就是傳動滾筒，其直接決定了膠帶輸送機(jī)的生成能力的發(fā)揮以及設(shè)備能否安全運(yùn)轉(zhuǎn)，通過增加承載皮帶和驅(qū)動滾筒之間的摩擦力，消除驅(qū)動失效的情況，可以有效增加煤炭裝卸工作的可靠性和穩(wěn)定性。

1 傳動滾筒包膠中存在的工藝問題

膠帶輸送機(jī)主要通過輸送帶和傳動滾筒的摩擦力實(shí)現(xiàn)物料的運(yùn)輸，以往的傳動滾筒包膠工藝是依據(jù)滾筒的大小將膠帶機(jī)進(jìn)行裁剪，之后在滾筒上通過黏結(jié)劑黏結(jié)膠帶，并通過螺釘將接頭處壓緊，同時(shí)保證接頭處處于平整狀態(tài)。但在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，其具有以下2點(diǎn)問題：①存在接頭對接不良的問題，因裁剪膠帶機(jī)時(shí)均為手工切割，因此接縫處無法貼緊滾筒，壓緊螺釘?shù)木嚯x和帶邊距離有30 mm，導(dǎo)致運(yùn)行時(shí)輸送物在接頭處堆積，隨著時(shí)間的增加堆積物也不斷增加，包膠損傷也越來越嚴(yán)重，導(dǎo)致輸送時(shí)出現(xiàn)嚴(yán)重的跑偏或打滑現(xiàn)象，嚴(yán)重的會導(dǎo)致膠帶損壞。②黏結(jié)劑性能較差，此類黏結(jié)劑對施工環(huán)境有較高的要求，且膠接完成2小時(shí)后才能恢復(fù)正常的工作，尤其是高溫水浸后，其黏結(jié)性明顯降低，滾筒和膠帶之間容易脫膠，使膠帶剝落，甚至撕裂。

另外，為了增加輸送帶和傳動滾筒之間的摩擦力，通常會將阻燃橡膠黏結(jié)在傳動滾筒表面，橡膠黏結(jié)的方式有冷黏和熱硫化兩種，但實(shí)際應(yīng)用后，橡膠均存在脫落和磨損情況，在降低摩擦力和輸送能力的同時(shí)可能導(dǎo)致打滑現(xiàn)象，因此，需要更換整個(gè)滾筒或進(jìn)行包膠的更換，增加了成本和工時(shí)。

2 滾筒包膠磨損的主要誘因

滾筒包膠通常均為橡膠制品，其是微觀的一種層狀結(jié)構(gòu)，通過對滾筒包膠的磨損情況進(jìn)行觀察發(fā)現(xiàn)磨損的表現(xiàn)主要有兩個(gè)：一個(gè)是拉伸作用導(dǎo)致的舌狀物斷裂；一個(gè)是周期性導(dǎo)致的包膠表面產(chǎn)生了微小的舌狀物撕裂。此類表現(xiàn)通常都是大面積發(fā)生，因此，容易出現(xiàn)典型的磨粒磨損，屬于宏觀磨損。有學(xué)者對不同的導(dǎo)致滾筒包膠磨損的原因進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，如果處于煤塵灑落較多的環(huán)境、包膠和輸送帶之間存在較大的正壓力時(shí)，包膠的磨損情況會更嚴(yán)重，需要頻換更換滾筒?？偨Y(jié)相關(guān)數(shù)據(jù)以及實(shí)際的橡膠磨損相關(guān)知識、滾筒磨損情況，發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致傳動滾筒包膠發(fā)生的原因主要有3個(gè)：（1）輸送帶發(fā)生張力變化時(shí)，傳動滾筒包膠有彈性摩擦；（2）傳動滾筒和輸送帶之間存在正壓力；（3）傳動滾筒包膠和輸送帶之間有煤塵微粒等磨損介質(zhì)。

3 傳動滾筒包膠的磨損機(jī)理

磨損指的是摩擦表面進(jìn)行相對運(yùn)動時(shí)，因化學(xué)作用、機(jī)械作用導(dǎo)致的材料脫落現(xiàn)象。相關(guān)研究指出，導(dǎo)致傳動滾筒包膠磨損的最主要的原因就是包膠和接觸的介質(zhì)在較大的正壓力下出現(xiàn)相對運(yùn)動，因此，在研究傳動滾筒包膠磨損的機(jī)理時(shí)，發(fā)現(xiàn)以下幾點(diǎn)因素的影響力較大：①接觸介質(zhì)，膠帶輸送機(jī)多在煤炭的運(yùn)輸中應(yīng)用，因此，大量的煤炭微粒會存在于輸送帶和傳動滾筒包膠之間，通過現(xiàn)場觀察發(fā)現(xiàn)，在輸送帶和傳動滾筒之間此類接觸介質(zhì)在分布范圍、厚度方面是均勻分布的；②正壓力的作用，輸送帶的張緊力是主要的正壓力作用，膠帶輸送機(jī)想要正常運(yùn)行，就需要增加輸送帶的張緊力，從而避免運(yùn)轉(zhuǎn)、啟停時(shí)的打滑現(xiàn)象；③接觸介質(zhì)和傳動滾筒包膠之間的相對運(yùn)動，此類相對運(yùn)動可以分為兩種：一是膠帶輸送機(jī)運(yùn)行時(shí)因滾筒包膠和輸送帶之間存在摩擦力矩的作用，因此滾筒兩邊輸送帶受到的張力不同；二是膠帶輸送機(jī)啟動或停止瞬間傳動滾筒包膠和輸送帶之間的相對運(yùn)動。

4 當(dāng)下傳動滾筒包膠的種類和特點(diǎn)

目前，膠帶輸送機(jī)的包膠種類包括冷粘膠、陶瓷包膠、瓦殼式包膠、鑄膠等較多種類，不同的包膠方式其特點(diǎn)也有差異性。

第一，鑄膠。其主要優(yōu)勢是滾筒的膠面和滾筒之間沒有間隙、接觸面較大，包膠層牢固、可靠。其不足之處主要有以下3點(diǎn)：①因其厚度不均勻，因此鑄膠后需要二次加工，用以保證滾筒軸和滾筒外圓的同軸度，具有較高的設(shè)備要求度。②如果使用過程中筒皮和膠面剝離，無法修復(fù)，必須將滾筒拆下，之后將外包膠撤掉，重新包膠。③鑄膠前需要將螺紋狀的溝槽加工于筒體的整個(gè)表面，增加粘膠的強(qiáng)度和接觸面積。

第二，冷粘膠。其優(yōu)勢為：相較于鑄膠其制作更加簡單，且無須應(yīng)用大型的設(shè)備，包膠均勻。不足之處主要有以下3點(diǎn)：①使用后如果出現(xiàn)膠板脫開的情況，需要拆下滾筒將膠板全部剝除后進(jìn)行清洗，最后重新黏結(jié)膠板，修復(fù)難度大；②操作前需要對滾筒進(jìn)行清洗包裝，使其處于光潔的狀態(tài)，且表面沒有油污；③包膠時(shí)要保證滾筒和膠板之間沒有間隙，否則會影響?zhàn)つz的強(qiáng)度。

第三，瓦殼式包膠。機(jī)械行業(yè)的不斷發(fā)展促使包膠工藝不斷改建，如今廣泛應(yīng)用的包膠方式有兩種，一種是瓦殼式包膠；另一種是陶瓷包膠。瓦殼式包膠主要由膠板和壓條組成，進(jìn)行壓條安裝時(shí)應(yīng)將其焊在滾筒表面，并將膠板壓緊。其主要由金屬層和耐磨膠層通過熱硫化操作形成，其優(yōu)勢有以下4點(diǎn)：①安裝膠板時(shí)操作簡單，可靠性強(qiáng)；②果使用時(shí)膠板表面破損或發(fā)生磨損，現(xiàn)場就可以進(jìn)行更換，僅需將損壞的膠板拆去即可，不需要將滾筒拆卸下來[2]。因此可以減少停機(jī)，降低成本的同時(shí)提高效率。③包膠時(shí)僅需對滾筒表面進(jìn)行粗加工，光潔度達(dá)到滿意程度即可，要求比冷粘膠低。④膠板是新材料和新工藝形成的，壽命長且膠層耐磨。由此可見，相較于鑄膠、冷粘膠包膠，瓦克式滾筒包膠制作簡單，容易維修，不僅可以將滾筒的使用壽命有效延長，還降低維修成本的，同時(shí)在各種規(guī)格的滾筒中均能適應(yīng)。

第四，陶瓷滾筒包膠，還有一種更為先進(jìn)的包膠方式為陶瓷滾筒包膠，是將20 mm×20 mm、耐磨性能較好的、表面有顆粒的三氧化二鋁陶瓷塊鑲?cè)胩胤N橡膠中，因橡膠和陶瓷的接觸面有燕尾槽結(jié)構(gòu)，因此，兩者能緊密結(jié)合，橡膠不易脫出。另外，陶瓷片的粗糙度較高，且表面有凸點(diǎn)，可以增加摩擦系數(shù)，有效避免打滑情況的出現(xiàn)。陶瓷襯板不起層、黏結(jié)牢固，具有較好的耐磨性，且使用壽命相對較長，相較于常規(guī)包膠，其壽命長3~5倍，可以避免出現(xiàn)多次包膠維修的情況[3]。目前，陶瓷滾筒包膠、瓦殼式包膠在各個(gè)領(lǐng)域的帶式輸送機(jī)中廣泛應(yīng)用，例如化工、冶金、港口、礦山等領(lǐng)域。

綜上所述，隨著不斷引進(jìn)、推廣新型的結(jié)構(gòu)、技術(shù)，設(shè)備運(yùn)行時(shí)的可靠性、穩(wěn)定性不斷增加，通過技術(shù)手段減少膠帶輸送機(jī)的停機(jī)時(shí)間、提高其設(shè)備的運(yùn)行穩(wěn)定性和管理水平，降低維修時(shí)的勞動程度，為設(shè)備的運(yùn)行提供保證。