输送带接头剖层机工作原理及结构设计

金伟　毛杰　梁存真

（郑州大学机械工程学院，河南 郑州 450001）

输送带接头剖层机工作原理及结构设计

金伟毛杰梁存真

（郑州大学机械工程学院，河南 郑州 450001）

本文通过对橡胶输送带接头剖层机的工作原理研究，以剖层机的刀架和同步链轮组为代表的典型机构在加工过程中所要实现的功能和剖层机工作时运动进行探讨分析，针对提高橡胶剖层机的加工效率和降低加工过中的摩擦阻力提出了具体方法，就整机质量在结构、材质上进行了比对优化，为输送带接头快速黏结工艺推广应用，进行了基础设备探讨研究。

剖层机；同步链轮组；输送辊

橡胶输送带广泛应用于煤矿、造纸厂、发电厂、水泥厂、粮库、港口等散装物料的输送［1］，其使用寿命直接影响着企业的生产效率。目前传送带的主要形式均为非封闭式，即带的接头主要失效形式是接头的开裂折断。接头的联结方式主要有两种：一种是皮带扣的联接，二是热硫化式联接［2］。皮带扣联接方式简单，但使用寿命短，特殊行业一天要换4～5次，每次20～30min；热硫化工艺联接从高温、加压再到冷却，一般耗时不小于30h，硫化机笨重，很难进入空间狭小的场地操作，大大影响企业的生产。以上两种方式远远不能满足厂矿输送带的运行、维修需要，迫切需要一种新型的皮带接头方式，冷黏接工艺是一种新型的输送带联结方式［3］。其原理是：首先将连接输送带接头处剖分阶梯成层，两头结构形成搭接咬合，然后用皮带黏合剂加以黏合，涂胶黏合20min后即可进行正常满负荷工作运行，且黏接外形平整美观，其强度与带本体一样，接头处寿命较热硫化工艺有明显提高。因此，很有必要设计制造出一种便携式剖层机，实现接口剖层的快速作业，从而使剖层冷黏工艺替代传统皮带扣或热硫化工艺［4］。

1　剖层机的工作原理简介

橡胶剖层机的基本结构图如下：

剖层机由电动机提供动力，经减速器1实现降速，左右旋丝杆带动刀架往复运动，实现刀具水平方向的切削运动。当刀架移动到左端时，撞上移动滑柱上的弹性挡圈，移动滑柱向左运动，齿条齿轮传动带动转轴进行转动，通过拨叉带动棘轮转动，通过减速器2的变速带动上辊转动，上辊通过右端的链轮组带动下辊实现相反方向的转动，上下辊的转动带动橡胶输送带水平方向的进给运动，保障切削能够连续进行。上下辊调节螺钉用于调节上辊与下辊的径向间隙，以实现带动不同厚度橡胶输送带的进给。刀头调节螺钉用于调节刀头的高低位置。

图1　橡胶剖层机基本结构示意图

2　刀架的结构设计及加工时刀具的状态

图2　刀架结构图

刀架（图2）上一共有两把切刀，横刀压板装一把切刀实现水平方向的切削，竖刀压板装一把切刀实现竖直方向的切削，竖直车刀实现切削的主要目的是及时地把已经切过的橡胶层去掉，以减小刀具和橡胶层之间的摩擦，提高切削的效率和质量。通过刀架拉杆来调节刀头的高度，刀架拉杆上标有刻度，以实现对橡胶层不同厚度切削的调整，在这里刀架导柱在竖直方向上调整到刀架高度时起到导向的作用，同时也起到提高刀架在加工过程中的稳定性。在加工状态图中，上下辊带动橡胶输送带7水平进给，胶皮压板5在切削过程中起到支撑橡胶输送带的作用。支撑杠4布置呈现弧状，而不是水平布置的。这样做的好处是：能够使刀具3和橡胶输送带及时分离，减小刀具后刀面和橡胶输送带的摩擦，也起到及时散热的作用。这样提高了切削的质量和效率，也在一定程度上可以提高切削的速度。

图3　加工状态示意图

加工后的橡胶输送带接头形状如下图：

图4　输送带接头形状示意图

斜阶梯状的优点：①增加了黏结的面积，这样在很大程度上提高了黏结后橡胶输送带的强度，进而提高了橡胶输送带黏结后的使用寿命；②黏结更加方便。

3　同步齿轮组的设计和所能实现的功能

链轮组的工作原理图如图5所示。

链轮组由空套齿轮、驱动齿轮、销轴、连板、连板衬套等组成，上辊通过齿轮组把运动传给下辊，保证橡胶剖层机实现相反方向的同步运动，带动橡胶输送带实现橡胶输送带的横向进给运动。齿轮组实现的运动具有特殊性：齿轮组随着上辊的移动而移动，但其传动效应却没有改变。在橡胶输送带的厚度不同时，调整上辊的位置，通过齿轮组仍能保证上下辊实现同步反方向的运动。

图5　链轮组原理图

图6　棘轮机构示意图

4　进给棘轮的设计及功能的实现

4.1功能的实现

当车刀完成一次橡胶输送带切削后，橡胶输送带必须有一定的进给，该进给通过棘轮来实现。当刀架运动到最左端或最右端时，刀架都要撞上固定在移动滑柱上的弹性挡圈，从而带动移动滑柱向左或向右运动，移动滑柱上的齿条通过齿轮齿条传动带动固定拨叉转轴转动。当刀架运动撞击左端或右端的弹性挡圈时，拨叉带动棘轮转动一个齿，这样当车刀完成一次切削橡胶层时，橡胶层就实现了一定的进给量。

4.2棘轮结构设计的要点

棘轮传动的优点是：棘轮机构简单、制造方便、运动可靠；缺点为：有较大的冲击和噪声，而且运动精度较差。为了保证棘轮机构工作额可靠，在工作行程，棘爪应能顺利地滑入棘轮底部。下面就讨论这个问题：

设棘轮齿的工作齿面和径向OA倾斜α角（如图6所示）；棘爪轴心O1和棘轮轴心O与棘轮齿顶A点的连线之间的夹角为λ；若不计棘爪的重力和转动副中的摩擦，则当棘爪由棘轮齿顶沿工作齿面AB滑向齿底时，棘爪将受到棘轮轮齿对其的法向压力Fn和摩擦力Ff。为了使棘爪能顺利进入棘轮的齿底，则要求Fn和Ff的合力FR的作用应位于OO1之间，即应使

式中，β是合力与OA方向之间的夹角。

又由图6可知，β=90°-∂+φ（其中φ为摩擦角）。带入式（1）后得

为了在传递相同的转矩时棘爪受力最小，一般取λ= 90°，此时有

即棘齿的倾斜角α应大于摩擦角φ，当f=0.2时，φ= 11°30，故常取α=20°

5　结语

通过采用双刀切削方式，有效提高了剖层接头的加工效率和加工质量；采用链轮实现上下辊的同步方向运动、拨叉带动棘轮实现进给运动，实现了刀具对橡胶带的自动剖层加工，减轻了操作人员劳动强度，也有利于保证接头的加工质量。生产实践中，经过了对橡胶剖层机结构的反复实践、探索，得到了合理的橡胶剖层机的结构和橡胶带接头制作工艺，基本解决了橡胶剖层机在加工过程中遇到的问题，有效提高了橡胶带接头的加工效率和质量。

［1］严宏斌.橡胶输送带市场现状分析及发展趋势［J］.中国橡胶，2012，24：10-15.

［2］杨超.橡胶输送带的修补技术和材料［J］.化工管理，2014（23）：77.

［3］姚逍瑶.橡胶输送带的冷粘修补［J］.煤矿现代化，2005（3）：41-42.

［4］李大磊，秦寿同，王栋.橡胶输送带阶梯剖层机［P］.中国专利：CN20092023411.1，2010，6.

Working Principle and Structure Design of Conveyor Belt Joint Cross-Sectional Layered Machine

Jin WeiMao JieLiang Cunzhen
（School of Mechanical Engineering，Zhengzhou University，Zhengzhou Henan 450001）

Through the study on the principles of rubber conveyor belt jointcross-sectional layered machine，this paper discussed and analyzed the functions to be achieved and the work movement of cross-sectional layered ma⁃chine for the typical institution with tool holder and synchronous sprocket set of the cross-sectional layered ma⁃chine as representatives during processing，put forward specific method to improve processing efficiency and re⁃duce frictional resistance in the processing of rubber cross-sectional layered machine，compared and optimized the quality of the whole machine in structure and materials for promotion and application of conveyor belt joint rapid bonding process，and conducted basic device research and discussion.

Splitting machine；synchronous sprocket set；conveying rollers

TH132

A

1003-5168（2015）05-0045-3

2015-4-26

河南省自然科学研究计划项目（2004460005）。

金伟（1970-），男，大专，技师，研究方向：机械工艺与制造；通讯作者：梁存真（1978-），男，硕士，讲师，研究方向：机械设计及制造。