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国内外带式输送机输送带的保护研究

供稿人:istis  供稿时间:2005-3-11   关键字:带式输送机  输送带  耐磨  抗冲击  阻燃  抗静电  
技术背景及相关标准
带式输送机是以胶带、钢带、钢纤维带、塑料带和化纤带作为传送物料和牵引工件的输送机械,其特点是承载物料的传送带也是传递动力的牵引件,这与其他输送机械有显著区别。承载带在托辊上运行,也可用气垫、磁垫代替托辊作为无阻力支撑承载带运行。它在连续式输送机械中是应用最为广泛的一种,具有结构简单、输送量大、运距长、可靠性高等许多优点(张钺,矿山机械 29(5),2001,P55-60)。
 
随着我国经济的快速发展,煤炭、电力、矿山、冶金、建材水泥、化工、港口码头等输送散料系统,大量采用带式输送机。2001年,我国带式输送机就已达到200万台,其中,煤矿约120万台,锅炉上煤约40万台,建材水泥厂约30万台,火力发电厂约1万台,港口码头约1万台(资料来源同前)。
 
作为物料输送系统,长距离、大运量、高速度、大功率的带式输送机获得了广泛应用。特别是在装料区,从高处下落的物料对输送带及其保护辅助装置产生很大冲击,这要求对输送带采取抗冲击和耐磨的保护措施。在煤矿等恶劣工矿环境下,则还要求系统阻燃、抗静电。对此,我国已经实施了《煤矿井下用聚合物制品阻燃抗静电通用试验方法和判别准则》(MT113-1995)和《硫化橡胶耐磨性能测定》(GB9867-88)等相关标准。标准中规定:磨耗量≤50 mm3;酒精喷灯试验有焰燃烧时间算术平均值≤3s,无焰燃烧时间算术平均值≤10s;表面电阻算术平均值≤3×108Ω;抗冲击试验显示表面无明显裂痕、破坏。
 
为了达到上述性能要求,国内外研究主要从三个方面着手:一是改善输送带性能,二是采用高性能托辊,三是专门研制保护装置。
 
输送带性能的改善
 
为改善输送带的耐磨、抗冲击、阻燃和抗静电等性能,其相关研究主要采取了一系列材料作为芯体(骨架层)的覆盖层或涂层。部分文献报道如下:
 
管状高耐磨输送带:安徽天地人(集团)股份有限公司提供的该产品以尼龙帆布、钢丝绳等构成的芯体为骨架,以高弹性、高耐磨、高强度橡胶为工作面组成新型运输物件,主要用于输送粉状、颗粒状等易污染环境的物料。产品具有耐屈挠,抗冲击,附着力高等优点。经测试和使用,其硬度为(邵氏A)65±5度,磨耗量不大于0.2cm3/1.61,弹性不小于30%,扯断强度不小于20Mpa,扯断伸长率不小于450%,布-布粘着力不小于10N/mm,胶-布粘着力不小于6N/mm。(详细内容可参看http://www.htsoft.cn/userweb/tdr/cp/cp_d3.htm
 
CONVEYOR BELT EXCELLENT IN PARTIAL WEAR RESISTANCE AND ITSCOMPOSITION(PN:JP2002308410 PD:2002.10.23 PA:WATANABE HIROAKI):日本专利JP2002306410涉及一种增强橡胶输送带局部区域耐磨性的方法。该专利在输送带两端设置覆盖层,覆盖层采用橡胶混合烃作为主要成分与碳黑合成而呈现胶状特性,以遏制输送带表面的磨耗。
 
分层阻燃输送带(申请号:02270298.9 申请日:2002.10.28 公告日:2003.11.12专利权人:兖矿集团有限公司):中国实用新型专利ZL02270298.9涉及一种带式输送机分层阻燃输送带,特别适合于煤矿井下用的直经分层阻燃输送带。它由带芯织物分层及其浸渍糊料形成的阻燃弹性体、阻燃上覆盖层和阻燃下覆盖层构成。其覆盖层为硫化橡胶或者橡塑混胶层或者PVC层或者聚氨脂层,带芯织物分层为多个,层间有阻燃的缓冲胶层。输送带具有抗拉强度高、相对拉伸模量高、伸长率低、耐动态疲劳、耐冲击、抗撕裂、使用寿命长等优点。
 
PVC全塑阻燃输送带的研究(刘士星 徐希庆,煤矿安全 8,1996,P10-12):对PVC全塑阻燃输送带的骨架结构与材料、PVC糊和覆盖胶进行了实验研究,确定了适宜的组成和配方。制备的PVC全塑阻燃输送带阻燃、抗静电和强度大,符合MT147-92标准要求。其技术指标为:表面电阻<3.0×108Ω,表面摩擦生热不大于325oC,酒精喷灯燃烧自熄时间不大于3s,巷道丙烷燃烧试样全宽度未烧坏部分长度不小于250mm。
 
耐燃输送带聚氨酯涂层(万方科技信息 科技成果类数据库):江苏省煤矿研究所研制的涂层由热塑性聚氨酯弹性体为主要材料,与导电炭黑和磷酸酯类阻燃剂及溴系阻燃剂共同混炼成胶料,再与经过阻燃处理的整体编织带芯复合而成。它主要作为煤矿井下带式输送机的输送带用。与橡胶及聚氯乙烯输送带相比,它具有机械强度高、曲挠性好、耐磨(为天然橡胶的2-10倍)、耐撕裂(也为天然橡胶的2-10倍)等优点,并且抗静电、阻燃。
 
托辊性能的改善
 
托辊是应用于带式输送机上的耐磨抗冲击型常用部件,它普遍存在效率低、故障多、使用寿命短等缺点。这使输送机维修次数多且时间长,降低输送效率、污染环境、增大运行成本,制约了带式输送机的发展。为改善其耐磨、抗冲击、阻燃和抗静电等性能,已研制了系列结构和材料,部分文献报道结果如下:
 
一种抗冲击托辊(申请号:93209323.X 申请日:1993.04.15 公告日:1994.01.26 专利权人:河北省乡镇企业投资发展公司):中国实用新型专利ZL93209323.X涉及一种带式输送机专用托辊。其内部安装脲醛树脂抗冲击拉伸弹簧,辊轴两端采用迷宫式闭封,具有抗冲击、抗静电、耐磨和阻燃等特点,使用寿命是金属托辊的2-3倍,适合于煤矿、矿山等行业使用。
 
Conveyor belt impact support system(PN:US6155407 PD:2000.12.05 PA:SHELSTAD DELMER LEROY):美国专利US6155407涉及一种支持传送带部件的支撑系统。该系统包含许多托辊,托辊互相紧挨并置于三个分开的部件。中间部件置于支撑结构上,两侧部件可调至一定倾角。该系统可以减小物料对输送带的冲击,稳定输送带部件以避免物料溢出,延长输送带部件寿命。
 
KZDT型抗静电阻燃带式输送机托辊(万方科技信息 科技成果类数据库):煤炭科学研究总院南京研究所研制的该托辊为一种高强度、抗静电、阻燃性能好的非金属托辊,具有重量轻、防腐防锈、耐磨等性能。该托辊转动灵活、阻力小、噪音低、使用寿命长,是带式输送机主要部件,主要用于煤矿、洗煤厂、电厂、车站码头等输送煤炭及粉状物料。其主要技术指标为:径向跳动0.40~0.50mm;轴向窜动0.02~0.60mm;旋转阻力0.30~1.02N;轴向载荷18.0~20.0KN;试验寿命≥25000h;表面电阻<1.0×105Ω;酒精灯燃盛时间有焰1.21S,无焰1.34S。
 
THY新型(复合)材料托辊(万方科技信息 科技成果类数据库):唐山市华运输送设备工程公司研制的该托辊以改性酚醛树脂和玻璃纤维为主要原料,经特殊配方处理再加入增加强度、提高耐磨性、提高抗静电、阻燃、热固化、脱模等添加剂,热压成辊体和轴承座。
 
超高相对分子质量聚乙烯滑板及托辊在带式输送机上的应用研究(张战英 刘海,中国塑料 17(9),2003,P72-75):该研究利用超高相对分子质量聚乙烯(PE-UHM)优越的耐磨性和低摩擦系数特性,制备滑板和托辊在带式输送机上替代钢制托辊。实验结果表明,用PE-UHMW滑板替代两侧托辊是可行的,但其只适用于皮带机速度小于1.5m/s,输送带压小于0.06MPa的皮带机,适于平直皮带机上使用;用PE-UHMW材料制造托辊是成功的,它具有质量轻、耐磨、不粘料、寿命长、不易划破皮带的特点。特制PE-UHMW滑板的物理性能:拉伸强度24Mpa,磨耗量0.011g.cm-2,断裂伸长率140%,悬臂梁冲击强度:1080J.m-1,摩擦系数0.28。
 
耐磨抗冲击装置的研制
 
国内除了上海高罗输送装备有限公司研制的带式输送机输送带的耐磨抗冲击滑槽外,未见其它报道;国外研制的装置包括抗冲击支架和简易冲击系统,具体报道如下:
 
HC缓冲滑槽:由上海高罗输送装备有限公司研制,用于带式输送机装料点部位的输送带支承,可替代装料点的缓冲托辊。其技术特征为:新材料组合的应用满足特殊的、恶劣的工况要求;缓冲滑条上表层的尼龙合金具有低摩擦系数、高抗冲击韧性和高耐磨性;缓冲滑条中间的橡胶层具有高弹性,可有效吸收物料跌落时的冲击能量;可靠的金属骨架,可承受大装载量的冲击。与缓冲托辊比较,结果如下表所示:
 
比较项
缓冲滑槽
缓冲托辊
输送带冲击张力
连续支承、冲击张力小、无撕裂带可能
间断支承、冲击张力大、有撕裂带的可能
输送带运行阻力
低摩擦系数、运行阻力恒定
撒落物料堆积,造成运行阻力变大
胶带跑偏
承面均匀、不易造成胶带跑偏
托辊胶圈磨损不均匀,易造成胶带跑偏
使用寿命
使用寿命长、运行成本低
使用寿命短、运行成本高
工作环境
料仓斗密封好、物料不易撒落
与料仓斗密封差,物料易撒落
 
(详细内容可参看http://www.goro.com.cn)。
 
Conveyor belt impact cradle with adjustable wing members (PN:US2002011400 PD:2002.01.31 PA:BURKHART JAMES R):美国专利US2002011400涉及一种安装于带式输送机装料区的抗冲击支架,用于通过吸收下落物料冲击来保护运动的输送带。该支架包含多个冲击支撑结构,每个结构具有伸长支撑部件和翼状垫子部件。翼状垫子部件两端设有许多小孔,它们两两配对后由扣件连接,可使支架调节至一定倾角。
 
Simplicityi mpact system:美国ARCH环境设备有限公司提供了一种安装于带式输送机装料区的简易冲击系统,用于保护传送带。该系统采用钢架结构作为支撑,设有冲击吸收垫设有超高分子量覆盖层,其具体技术参数未见报道。(详细内容可参看 http:// www.aeec.com/ Conveyor.aspx)。

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