堆料机悬皮驱动滚筒包胶改型防止雨季驱动打滑

楚鑫

摘 要：堆料机悬臂皮带通过驱动滚筒与皮带之间的摩擦力驱动，在雨季时，由于雨水的影响导致皮带与滚筒之间摩擦力瞬时减小，出现滚筒转动而皮带不转的问题。通过计算分析，改变驱动滚筒包胶型式，有效增大皮带与滚筒表面之间的摩擦系数，消除雨水对皮带与滚筒之间摩擦力的影响，从而解决堆料机悬臂皮带雨季打滑的问题。

关键词：驱动滚筒；摩擦力；皮带打滑

中图分类号：TH222 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）05-0106-01

1 项目综述

堆料机悬臂上主要是布置悬臂皮带机，悬臂皮带机装置一般由电机、液力偶合器、制动器、减速机、张紧装置、滚筒、托辊等组成。在皮带正常张紧情况下，皮带运动依靠驱动滚筒包胶表面与皮带之间足够的摩擦力，而悬臂皮带机在雨季天气重载时经常出现打滑问题，长时间打滑会导致皮带与滚筒之间胶皮磨损严重，甚至引起皮带及滚筒胶皮冒烟燃烧，对设备的安全运行非常不利。堆料机悬臂皮带机驱动打滑是驱动滚筒运行时包胶表面与皮带之间的摩擦力瞬时下降所致，驱动摩擦力的形成与两个因数成理论正比关系，一个是驱动筒面的比压，一个是包胶面的摩擦系数。一般情况下，皮带在正常运转一段时间后不会再延长，此时按标准将皮带张紧后，皮带与滚筒之间的压力在较长一段时间内基本保持不变。雨季时，由于雨水长时间存在于滚筒与皮带之间，一定程度上会降低皮带与滚筒之间的摩擦系数，堆料机悬臂皮带机驱动滚筒包胶原为人字型，因此通过计算设计，改变滚筒包胶面开槽型式来提高滚筒与皮带之间的摩擦系数，从而使驱动摩擦力提高，同时减少雨水对滚筒与皮带间摩擦的影响，可有效解决打滑皮带在雨季严重打滑的问题。设计计算需要解决的问题：①滚筒包胶面开槽形成的新菱形角度设计值分别为90 ？觷、120 ？觷、140 ？觷，通过CAD制图分析比较其受力与角度关系情况，取其最合理角度值作为设计最终结果。②开槽后噪声的消除—按轴向开通长横槽。

2 详细技术改进内容

2.1 设定滚筒与皮带之间受力

设定滚筒与皮带之间受力矢量F一定，通过CAD制图计算滚筒包胶菱形开槽角度与包胶磨损直接受力因数分矢量F2的关系如下。

从三种角度形式的开槽方式可看出120 ？觷开槽方式，包胶磨损直接受力因数分矢量F2较小，开槽后菱形块面积减小较少，为最合理值，实际应用中120 ？觷开槽方式的滚筒包胶使用时磨损较小。

2.2 驱动滚筒受力云图分析

关于驱动滚筒疏水开槽方向受力问题的受力云图，如图4所示。

以下为相关几点说明：

①正反向的约定：皮带进筒时开槽形成的箭头与带的运动方向一致的定义为正向，反之为反向；②运动体：指驱动滚筒的包胶开槽体；皮带定义为随动体；中部指带体的中部区域；③开槽模型的长细比柔性不失稳条件下，切向值取上限；以突出对比明显度；④受力云图输出结果如图5所示：驱动滚筒与皮带局部块运动趋势——将筒面展成平面后。滚筒正向运行应力云图输出结果图如图6所示，应力有效应力值为5（高值应散发生部位在随动体皮带前部）；中部值为10。滚筒反向运行应力云图输出结果图如图7所示，应力有效值为13左右（高值应散发生在随动体皮带后部；中部为6.667）。（输出文件号为45-2CAS）。按应力传递应减小应散区的接递效应的原则。反向运行对带体运行的稳定性及滚筒运行的轴向比压值的恒定是有利的。对传动件的运行受力更加均匀。带体运行时抵抗不利外因的自调能力更强，筒体两侧的摩擦系数变化带来的横向偏斜力偶臂相对较短以至不足以大于带体运行向张力变化引起的弹性力偶自变值；⑤疏水性的不同：如图8所示，左边为双驱滚筒端应力云图输出结果图；右边为单驱滚筒端应力云图输出结果图。

2.3 结论及应用指导

①正向运行条件下：雨季工况带进筒体时由于滚筒带槽的旋转，带边积水在离心力和槽间约束的作用下向带边移动；由于皮带局部的摩擦系数随着皮带与滚筒之间的水分增加而迅速减小，使皮带单侧受水不均产生的摩擦力的与通体轴向垂直的分矢量产生的差值呈显性；而带的横向受力是两侧大中部小。由于上述原因产生的横向力偶使带体侧滑及偏倚趋势增加。出筒时相反，不利于水的摔离，存水打滑随之产生。

②反向运行条件下：情况与上述现象相反有利于带体的运行，减少外界因素的不利干扰。

应用实例：堆料机驱动滚筒包胶面为菱形纹路下雨天不打滑单驱电流运行值无波动。

兼顾了疏水性及应力递接效应的要求。相邻滚筒应左右倒置自由端，将驱动滚筒的疏水槽改为如图4所示的左侧受力状态（右侧为现单驱受力状态），以消除现在悬皮驱动滚筒雨天皮带打滑现象的产生。

3 经济效益及社会效益分析

堆料机悬臂皮带机驱动滚筒包胶原为人字型，改为开槽角度为120 ？觷的菱形包胶后，有效提高滚筒与皮带之间的摩擦系数，从而提高雨季皮带与滚筒之间的驱动摩擦力，有效解决打滑问题，降低雨季皮带打滑故障率，避免皮带与滚筒包胶之间的非正常磨损，延长皮带与滚筒使用寿命，保证设备安全运行。

改型后可减少更换堆料机悬臂皮带机驱动滚筒5次左右，减少停机维修时间至少为40 h，避免因为停机维修导致的直接生产损失40×3.65×5 400×0.75=59万余元，维修直接费节省5×3 500=1.75万元，合计节约资金60.75万元。

参考文献：

[1] 刘旭，刘宇，姜润年.浅谈侧式悬臂堆料机结构及结构优化[J].科技创新导报，2012，（9）.