滚筒包胶磨损特征及全寿命经济性研究

秦皇岛港股份有限公司第九港务分公司　李凌云



滚筒包胶磨损特征及全寿命经济性研究

秦皇岛港股份有限公司第九港务分公司李凌云

摘要：通过分析皮带机滚筒包胶磨损数据，找出不同部位滚筒包胶磨损特征，分析了滚筒包胶使用经济性。由科学实验取得各类包胶材质的磨耗值，提出包胶寿命指数，结合滚筒包胶的综合使用费用，得出包胶种类选择的全寿命经济性指数。

关键词：滚筒； 包胶磨损； 综合使用费用； 全寿命经济性指数

1前言

皮带机是煤炭等散货港口的核心设备之一。皮带机各组成部件，尤其是滚筒等关键部件的高效平稳运行是保证装卸作业顺利进行的关键。对皮带机长期管理数据的分析表明：包胶磨损是皮带机运行中无法避免的损耗劣化现象，包胶维修占到滚筒维修总量的75%。

包胶维修对生产运行和维修成本影响很大，表现在：

(1)平均需要将整条皮带机停机4～6 h，严重影响生产；

(2)均单根∅800滚筒维修，平均需人工费、流机费、包胶维修及检测费等3.5万元左右；

(3)维修工作强度高并伴有一定安全风险。

因此，做好滚筒包胶磨损速度及原因分析，采取有效措施延长使用寿命，降低维修频次，最大限度的减少故障停机时间是港口设备管理工作的一项重要课题。

2滚筒包胶磨损特征分析

在项目研究过程中，对某公司所有的皮带机均进行了深入分析。其中选取了具有代表性且结构布置完全相同的4台皮带机进行阐述，如图1所示。

图1　皮带机布局示意图

对皮带机5年来运行数据进行分析，其中各编号位置滚筒包胶维修次数情况如图2。

图2　滚筒包胶维修次数分布图

图2中，2#、3#、6#、7# 4个部位的滚筒包胶易于发生磨损，维修次数明显多于其他滚筒。分析发现这些部位具有“三共性”：

(1)滚筒表面与皮带载料面接触摩擦，而载料面相比于非载料面煤粒和粘煤要多很多，由于煤粒和粘煤作为磨粒介质会使得摩擦面处产生磨粒磨损，因而使得与皮带载料面接触的滚筒包胶磨损速度显著提高[1]。

(2)皮带在滚筒上的包角比较大，这样滚筒上传递的摩擦力大、加快磨损。

(3)均为非驱动滚筒。对秦皇岛港煤五期27条各型皮带机进行包胶维修分析， 也均可发现以上特征。

由此为减少滚筒包胶维修次数，应重点考虑延长具有“三共性”特点的滚筒的包胶使用周期。

3滚筒包胶使用经济性分析

衡量包胶材质耐磨性的指标是通过国标规定的磨耗实验得到的胶样磨耗值，但是如果考量包胶材质的使用经济性，则应同时考虑在相同使用期限内各种包胶材质综合使用费用。

3.1包胶磨耗值及使用寿命的衡量

对于滚筒包胶最常见的橡胶材质属于硫化橡胶或热塑性橡胶材质，对此类胶样可以依据国家标准[2]要求采用“旋转滚筒式磨耗机法”进行磨耗实验，得到胶样的磨耗值。磨好的标示可采用使用前后重量差和高度差2种方式进行表征，为标示直观包胶磨损情况，采用高度差h作为磨耗值的衡量指标。

在高度差数值基础上，引入胶样寿命指数概念。在所有试验胶样中，取高度差h数值最大(即耐磨性最差)胶样的寿命为单位1，以最大高度差除以其他胶样高度差的数值，即为相应胶样的寿命指数β。寿命指数越高，即代表耐磨性越好。

第i中胶样的寿命指数可表示为：

3.2包胶综合使用费用的衡量

滚筒包胶单次使用的总费用包括单次滚筒包胶费用fr、单次维修人工费用fp、单次滚筒更换流机费用fm和单次停机损失折合费用fs。

要公平考量各种包胶材质的综合使用费用就应设定一个相同的使用周期，计算各胶样的使用费用情况。以最高寿命指数βmax胶样的1个寿命周期为基准作为计算中统一的使用时间t，那么其他胶样的维修次数即为βmax与自身寿命指数的比值。

那么，第i种胶样在时间t内的综合使用费用Fi可表示为：

3.3滚筒包胶全寿命经济性的衡量

引入滚筒包胶使用的全寿命经济性指数概念。全寿命经济性指数Φ：在核算出时间t内各胶样综合使用费用的基础上，取综合使用费用最高(即经济性最差)胶样的经济性指数为单位1，其他胶样综合使用费用与该胶样综合使用费用比值的倒数即为相应胶样的经济性指数。

全寿命经济性指数越高，总使用费用越低，对应包胶胶样的使用经济性越好。

4结论

以滚筒包胶使用的经济性指数为指导，对27 km(水平投影长度)皮带机线的所有滚筒进行使用经济性分析，科学地制定滚筒包胶材质优选方案。

(1)对于具有“三共性”特点导致滚筒包胶快速磨损的部位，一方面通过技术手段降低包胶磨损因素的影响程度，同时采用经济性指数最高的材质进行包胶，最大程度延长滚筒包胶使用寿命。

(2)对于图2中类似5#位置等包胶磨损极轻微的滚筒，则结合滚筒轴承使用寿命，采用单价低且耐老化的橡胶材质进行滚筒包胶，最大限度地降低单次包胶维修费用。通过优选，有效增加滚筒包胶在线运行时间近2倍，由此增加了企业创收能力，降低维修成本，降低维修作业强度。

参 考 文 献

[1]李凌云，张云辉，马宁．带式输送机滚筒包胶磨损的研究及建模[J]．矿山机械，2011(2)：69-73．

[2]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会．GB/T 9867-2008硫化橡胶或热塑性橡胶耐磨性能的测定(旋转辊筒式磨耗机法)[S]．北京：中国标准出版社，2008.

李凌云： 066003，河北省秦皇岛市海港区建设大街东段附9号秦港股份调度指挥中心九公司安监部

Study On The Abrasion Rule And The Economy In Whole-Life Of Belt Conveyor's Drum Lagging

9th Branch Company, Qinhuangdao Port Co., Ltd., Li Lingyun

Abstract：Based on the research of the wear data for conveyor's drum lagging, the characteristics of the wear in different parts were put forward, and the use-economic analysis is carried out. The wear value of all kinds of drum lagging was obtained by the scientific experiment, and the service life index was issued. the whole-life economy index of the drum lagging was got combineding with calculation of the comprehensive cost.

Key words：drum lagging; abrasion service life index; comprehensive use cost; whole-life economic index

DOI：10.3963/j.issn.1000-8969.2016.01.013

收稿日期：2015-10-09