橡胶滚筒的加工设计与制作

2021-09-05马利平

设备管理与维修 2021年13期

马利平

（金堆城钼业集团有限公司，陕西渭南 714102）

0 引言

橡胶对声音及振动的传播有一定的缓解作用，可以利用橡胶材料的这一特性来消除皮带输送机运行过程中产生的噪声和振动。选矿厂皮带输送机上的橡胶滚筒（图1），对皮带运输机输送带起支撑作用，输送带输送的是未破碎前的大块物料，承受较大的冲击和振动。百花岭选矿厂新1#、2#皮带机头部使用的橡胶滚筒一直依赖外购，采购周期长，成本高，影响生产效率的提高。为了解决这一问题，利用皮带输送机更换下来的废旧皮带（废旧皮带为橡胶带）作为原料，自行设计、制作、加工胎具，加工制作橡胶滚筒。

图1 皮带输送机橡胶滚筒

1 橡胶的机械加工特性

橡胶材料具有较高的弹性和可弯曲性，如对橡胶材料制品稍加外力，就能使之伸长、弯曲、扭转等。绝大部分橡胶制品是用模具热压制成，但也有一些配件采用切削加工而成。采用切削加工方式加工橡胶材料的工件，通常采用磨削和车削的方式。由于橡胶材料受外力后容易产生变形，切削时精度和表面粗糙度不易保证，因此，切削时正确选择刀具、几何角度和加工方法，是保证加工质量的重要因素。

2 橡胶圈的加工制作

首先分析橡胶滚筒结构。橡胶滚筒由尺寸不同的橡胶圈一个紧贴一个组装在一起，形成阶梯状的橡胶滚筒。对橡胶滚筒的结构组成进行分析，橡胶滚筒由橡胶圈、轴、胶圈挡板、轴承座、轴承压盖等组成。轴的材料为45#中碳钢，轴承座的材料为HT20，这两类零件可使用普通机床CA6140 加工完成。而橡胶圈材料为NN-400 橡胶，具有很高的弹性、扯断强度及伸长率，用一般的机械加工方法很难完成。期间尝试多种办法：用磨削得比较锋利的合金钢刀子切割，因橡胶带厚度12 mm,手工操作费时费力，并且切割的不规整、圆度差。采用车床切削，因胶皮较软，容易变形，装夹困难，并且加工一套橡胶滚筒，使用的橡胶圈数量多、规格尺寸变化不一。

以图2 所示的长1600 mm 橡胶滚筒为例：其中Φ475 mm×Φ75 mm×12 mm 橡胶圈22 个；Φ435 mm×Φ75 mm×12 mm 橡胶圈22 个；Φ395 mm×Φ75 mm×12 mm 橡胶圈20 个；Φ355 mm×Φ75 mm×12 mm 橡胶圈16 个；Φ315 mm×Φ75 mm×12 mm橡胶圈16 个；Φ275 mm×Φ75 mm×12 mm 橡胶圈28 个。加工一件长1600 mm的橡胶滚筒，需6 种不同规格的橡胶圈124 个。经过分析探讨得出，可利用车间更换下来的废旧皮带，去掉磨损严重的部分，用剩余的皮带制作橡胶圈，经过对橡胶皮带的成分和构造进行分析，设计出加工胎具（图3）

图2 橡胶轮结构尺寸

图3 使用设计的胎具加工橡胶圈

加工胎具由钻床连接杆、刀具固定板、刀杆、刀具组成，利用摇臂钻床，先做一个立刀杆，用来传递动力，在立刀杆上加工一个方孔，再制作一个横刀杆，在横刀杆上固定一个刀片，专门加工胶圈的内孔。另做一个可以滑动的刀片，用来加工不同外圆的胶圈，刀具使用20 mm×100 mm×4 mm 白钢刀条，切削刃与垂直方向的夹角为15°，刀杆左右两端各装一把刀具，一次切削加工成型内孔和外圆。调节刀具固定板上的调节螺栓，移动连接在刀杆上的滑动方套，可以调整刀具的旋转半径，也就是调整橡胶圈的外径，因为内径都是相同的尺寸，只需要调节外径即可。加工时，将整卷胶皮打开，平铺在工作台的木板上，用压板固定，用垫板支撑。压板固定好后启动钻床，调整钻床的转速，钻床钻杆带动刀具旋转，切割加工出不同规格尺寸的橡胶圈（图4）；加工一个橡胶圈用时1 min，一个工作日按6 h 计算，可加工360个。按照一件长1600 mm的滚筒计算，一天可加工完成2 套橡胶滚筒。该方法生产率高，节省人力物力。

图4 加工完成的不同规格的橡胶圈

3 橡胶滚筒的压装

加工完成的橡胶圈，安装时先在轴的一端安装挡板，按照尺寸由大到小、由小到大按顺序排列，依次装到轴上。装配完成后，因每个橡胶圈之间有一定的缝隙，橡胶圈之间需要压紧压实，在摩擦力的作用下，橡胶滚筒能实现平稳转动。为了把零散的橡胶圈压紧压实，使橡胶滚筒成为一个整体，设计压装胎具。压装胎具由拉杆、支撑槽钢和螺母、螺栓等组成。压装时胶轮轴一端穿过支撑槽钢，为了增加槽钢的强度，槽钢开口面用钢板焊接时，加工3 个孔，中间的孔穿滚轮轴，两端的孔穿螺杆。槽钢一端固定，另一端是活的，拧紧拉杆螺栓上的螺母，调节千斤顶施加压力，在反作用力的作用下，拧紧螺母和调节千斤顶同步进行。注意拧紧过程中用力要均匀，目测感觉压紧后，焊接另一端压板与轴焊接牢固后固定（图5），最后沿长度方向放置装配轴承、轴承座及压盖。