滾筒包膠磨損特征及全壽命經(jīng)濟(jì)性研究

秦皇島港股份有限公司第九港務(wù)分公司　李凌云

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滾筒包膠磨損特征及全壽命經(jīng)濟(jì)性研究

秦皇島港股份有限公司第九港務(wù)分公司李凌云

摘要：通過(guò)分析皮帶機(jī)滾筒包膠磨損數(shù)據(jù)，找出不同部位滾筒包膠磨損特征，分析了滾筒包膠使用經(jīng)濟(jì)性。由科學(xué)實(shí)驗(yàn)取得各類(lèi)包膠材質(zhì)的磨耗值，提出包膠壽命指數(shù)，結(jié)合滾筒包膠的綜合使用費(fèi)用，得出包膠種類(lèi)選擇的全壽命經(jīng)濟(jì)性指數(shù)。

關(guān)鍵詞：滾筒； 包膠磨損； 綜合使用費(fèi)用； 全壽命經(jīng)濟(jì)性指數(shù)

1前言

皮帶機(jī)是煤炭等散貨港口的核心設(shè)備之一。皮帶機(jī)各組成部件，尤其是滾筒等關(guān)鍵部件的高效平穩(wěn)運(yùn)行是保證裝卸作業(yè)順利進(jìn)行的關(guān)鍵。對(duì)皮帶機(jī)長(zhǎng)期管理數(shù)據(jù)的分析表明：包膠磨損是皮帶機(jī)運(yùn)行中無(wú)法避免的損耗劣化現(xiàn)象，包膠維修占到滾筒維修總量的75%。

包膠維修對(duì)生產(chǎn)運(yùn)行和維修成本影響很大，表現(xiàn)在：

(1)平均需要將整條皮帶機(jī)停機(jī)4～6 h，嚴(yán)重影響生產(chǎn)；

(2)均單根?800滾筒維修，平均需人工費(fèi)、流機(jī)費(fèi)、包膠維修及檢測(cè)費(fèi)等3.5萬(wàn)元左右；

(3)維修工作強(qiáng)度高并伴有一定安全風(fēng)險(xiǎn)。

因此，做好滾筒包膠磨損速度及原因分析，采取有效措施延長(zhǎng)使用壽命，降低維修頻次，最大限度的減少故障停機(jī)時(shí)間是港口設(shè)備管理工作的一項(xiàng)重要課題。

2滾筒包膠磨損特征分析

在項(xiàng)目研究過(guò)程中，對(duì)某公司所有的皮帶機(jī)均進(jìn)行了深入分析。其中選取了具有代表性且結(jié)構(gòu)布置完全相同的4臺(tái)皮帶機(jī)進(jìn)行闡述，如圖1所示。

圖1　皮帶機(jī)布局示意圖

對(duì)皮帶機(jī)5年來(lái)運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，其中各編號(hào)位置滾筒包膠維修次數(shù)情況如圖2。

圖2　滾筒包膠維修次數(shù)分布圖

圖2中，2#、3#、6#、7# 4個(gè)部位的滾筒包膠易于發(fā)生磨損，維修次數(shù)明顯多于其他滾筒。分析發(fā)現(xiàn)這些部位具有“三共性”：

(1)滾筒表面與皮帶載料面接觸摩擦，而載料面相比于非載料面煤粒和粘煤要多很多，由于煤粒和粘煤作為磨粒介質(zhì)會(huì)使得摩擦面處產(chǎn)生磨粒磨損，因而使得與皮帶載料面接觸的滾筒包膠磨損速度顯著提高[1]。

(2)皮帶在滾筒上的包角比較大，這樣滾筒上傳遞的摩擦力大、加快磨損。

(3)均為非驅(qū)動(dòng)滾筒。對(duì)秦皇島港煤五期27條各型皮帶機(jī)進(jìn)行包膠維修分析， 也均可發(fā)現(xiàn)以上特征。

由此為減少滾筒包膠維修次數(shù)，應(yīng)重點(diǎn)考慮延長(zhǎng)具有“三共性”特點(diǎn)的滾筒的包膠使用周期。

3滾筒包膠使用經(jīng)濟(jì)性分析

衡量包膠材質(zhì)耐磨性的指標(biāo)是通過(guò)國(guó)標(biāo)規(guī)定的磨耗實(shí)驗(yàn)得到的膠樣磨耗值，但是如果考量包膠材質(zhì)的使用經(jīng)濟(jì)性，則應(yīng)同時(shí)考慮在相同使用期限內(nèi)各種包膠材質(zhì)綜合使用費(fèi)用。

3.1包膠磨耗值及使用壽命的衡量

對(duì)于滾筒包膠最常見(jiàn)的橡膠材質(zhì)屬于硫化橡膠或熱塑性橡膠材質(zhì)，對(duì)此類(lèi)膠樣可以依據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)[2]要求采用“旋轉(zhuǎn)滾筒式磨耗機(jī)法”進(jìn)行磨耗實(shí)驗(yàn)，得到膠樣的磨耗值。磨好的標(biāo)示可采用使用前后重量差和高度差2種方式進(jìn)行表征，為標(biāo)示直觀包膠磨損情況，采用高度差h作為磨耗值的衡量指標(biāo)。

在高度差數(shù)值基礎(chǔ)上，引入膠樣壽命指數(shù)概念。在所有試驗(yàn)?zāi)z樣中，取高度差h數(shù)值最大(即耐磨性最差)膠樣的壽命為單位1，以最大高度差除以其他膠樣高度差的數(shù)值，即為相應(yīng)膠樣的壽命指數(shù)β。壽命指數(shù)越高，即代表耐磨性越好。

第i中膠樣的壽命指數(shù)可表示為：

3.2包膠綜合使用費(fèi)用的衡量

滾筒包膠單次使用的總費(fèi)用包括單次滾筒包膠費(fèi)用fr、單次維修人工費(fèi)用fp、單次滾筒更換流機(jī)費(fèi)用fm和單次停機(jī)損失折合費(fèi)用fs。

要公平考量各種包膠材質(zhì)的綜合使用費(fèi)用就應(yīng)設(shè)定一個(gè)相同的使用周期，計(jì)算各膠樣的使用費(fèi)用情況。以最高壽命指數(shù)βmax膠樣的1個(gè)壽命周期為基準(zhǔn)作為計(jì)算中統(tǒng)一的使用時(shí)間t，那么其他膠樣的維修次數(shù)即為βmax與自身壽命指數(shù)的比值。

那么，第i種膠樣在時(shí)間t內(nèi)的綜合使用費(fèi)用Fi可表示為：

3.3滾筒包膠全壽命經(jīng)濟(jì)性的衡量

引入滾筒包膠使用的全壽命經(jīng)濟(jì)性指數(shù)概念。全壽命經(jīng)濟(jì)性指數(shù)Φ：在核算出時(shí)間t內(nèi)各膠樣綜合使用費(fèi)用的基礎(chǔ)上，取綜合使用費(fèi)用最高(即經(jīng)濟(jì)性最差)膠樣的經(jīng)濟(jì)性指數(shù)為單位1，其他膠樣綜合使用費(fèi)用與該膠樣綜合使用費(fèi)用比值的倒數(shù)即為相應(yīng)膠樣的經(jīng)濟(jì)性指數(shù)。

全壽命經(jīng)濟(jì)性指數(shù)越高，總使用費(fèi)用越低，對(duì)應(yīng)包膠膠樣的使用經(jīng)濟(jì)性越好。

4結(jié)論

以滾筒包膠使用的經(jīng)濟(jì)性指數(shù)為指導(dǎo)，對(duì)27 km(水平投影長(zhǎng)度)皮帶機(jī)線的所有滾筒進(jìn)行使用經(jīng)濟(jì)性分析，科學(xué)地制定滾筒包膠材質(zhì)優(yōu)選方案。

(1)對(duì)于具有“三共性”特點(diǎn)導(dǎo)致滾筒包膠快速磨損的部位，一方面通過(guò)技術(shù)手段降低包膠磨損因素的影響程度，同時(shí)采用經(jīng)濟(jì)性指數(shù)最高的材質(zhì)進(jìn)行包膠，最大程度延長(zhǎng)滾筒包膠使用壽命。

(2)對(duì)于圖2中類(lèi)似5#位置等包膠磨損極輕微的滾筒，則結(jié)合滾筒軸承使用壽命，采用單價(jià)低且耐老化的橡膠材質(zhì)進(jìn)行滾筒包膠，最大限度地降低單次包膠維修費(fèi)用。通過(guò)優(yōu)選，有效增加滾筒包膠在線運(yùn)行時(shí)間近2倍，由此增加了企業(yè)創(chuàng)收能力，降低維修成本，降低維修作業(yè)強(qiáng)度。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]李凌云，張?jiān)戚x，馬寧．帶式輸送機(jī)滾筒包膠磨損的研究及建模[J]．礦山機(jī)械，2011(2)：69-73．

[2]中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局，中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)．GB/T 9867-2008硫化橡膠或熱塑性橡膠耐磨性能的測(cè)定(旋轉(zhuǎn)輥筒式磨耗機(jī)法)[S]．北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2008.

李凌云： 066003，河北省秦皇島市海港區(qū)建設(shè)大街東段附9號(hào)秦港股份調(diào)度指揮中心九公司安監(jiān)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