基于潮濕環境下塑料板式帶的脫齒問題研究

摘 要：介紹了塑料板式帶的特點及應用場合，闡述了質保線板式帶的結構及工作原理，通過魚骨圖分析法對潮濕環境下質保線板式帶脫齒問題進行分析研究，確定了三個末端因素：PA插銷吸水膨脹、驅動軸生銹限制了鏈輪自由度和塑料鏈輪齒形磨損，進而制定了相應對策。通過跟蹤對策實施后現場設備的運行狀態，驗證了相關對策的有效性，為其他項目建設提供了借鑒經驗，具有重要意義。

關鍵詞：塑料板式帶；潮濕環境；脫齒

1 概述

塑料板式帶具有壽命長、橫向和對角強度高、摩擦系數小、維護方便、清潔衛生、防靜電、運行安靜、噪音低等特點，通過模塊化的組合可以組裝不同長度和寬度的板式帶，因此在汽車行業、印刷及紙業、物流行業、煙草行業、以及對衛生條件要求嚴格的食品和醫藥行業都得到了廣泛應用。塑料板式帶在汽車行業應用中負載大、連續運行時間長、工況較為復雜，脫齒問題已經成為嚴重影響設備正常運轉，亟待解決的首要問題。

2 質保線板式帶結構原理及脫齒原因分析

塑料板式帶在某汽車生產制造廠總裝車間得到了廣泛應用，預裝配線、完成線、質保線和貼膜線這四條輸送線使用了塑料板式帶，負載大、連續運轉時間長（三班制生產），其中質保線板式帶用于質檢人員檢測整車所有指標是否合格，位于淋雨線設備的下一工藝流程位置，共有3條。車輛經過淋雨線檢測密封性能后，車身及底盤上會殘留很多積水，雖然之后經過一段顛簸段可以減少車輛殘留積水，但車輛在質保線上線時仍會有較多積水，造成質保線板式帶上積水多、環境潮濕、工況惡劣。

2.1 質保線板式帶傳動原理

質保線板式帶結構如圖1所示，主要由主驅動裝置、副驅動裝置、中間支撐骨架、PE板和塑料板帶等部件組成。單條質保線板式帶長約98.1米，寬3米，運行速度為0.5-2.5m/min變頻可調。

質保線采用Habasit M5023系列網帶，模組式網帶由POM+AS材料組成，具有強度高、摩擦系數小、抗劃傷、抗油和抗堿的良好化學特性，插銷材質為PA。考慮到塑料具有熱脹冷縮性，兩根插銷間預留了間隙，為板帶寬度的1%。

主驅動裝置采用電機傳動，安裝了備用電機，減速電機通過鏈條帶動驅動軸轉動，如圖2所示。驅動軸為方軸、材質為45#鋼，軸上安裝一排方孔塑料鏈輪，與方軸間隙配合，鏈輪輪齒與板帶凹槽嚙合，從而帶動板式帶運動。中心鏈輪位于方軸幾何中心，通過卡扣固定在方軸上，和副驅軸上固定的中間鏈輪一起保證了板式帶的整體導向作用；其他鏈輪左右對稱分布，但未固定，保證了在板帶熱脹冷縮或主驅軸、副驅軸存在平行度誤差情況下，鏈輪可以隨動而不致脫齒。

中間支撐骨架采用方管焊接而成，上表面鋪設PE板，導電導熱耐磨且可以延長塑料板帶的壽命；下表面安裝托輥組件，減少塑料板帶的磨損并有利于板帶的回程，如圖3所示。

副驅動裝置結構與主驅動裝置結構類似。在汽車行業，為減小板帶振幅和消除爬行現象，張緊電機是必須采用的。質保線板式帶電控采用扭矩控制方式，通過張緊電機為副驅軸提供一定的扭矩從而使板帶達到恒定的張力，使網帶表面張緊、消除爬行，也有效避免回程懸垂段震動。

2.2 板式帶脫齒原因分析

運用魚骨圖分析方法，從人、機、料、法、環五方面進行研究分析，排除人、料、法、環方面的影響因素，系統分析了組成板式帶設備結構的板式帶、塑料鏈輪、驅動軸和返程輥子四個要素，通過理論分析和多次現場測量確定了引起板式帶脫齒的三個末端因素：插銷吸水膨脹伸長、驅動軸生銹限制了鏈輪自由度和塑料鏈輪齒形磨損存在較大偏差。

質保線板式帶長期處于潮濕環境下，單位長度板帶的兩根PA插銷吸水膨脹后造成末端頂觸，導致網帶模塊間隙變大、網帶邊緣翹曲，嚴重時插銷會頂出板帶邊緣，鏈輪與板帶嚙合狀態差發生脫齒。

車身積水長期滲漏到45#鋼驅動軸上使其生銹，如圖3所示。塑料鏈輪方孔被銹質堵塞導致鏈輪無法在驅動軸上自由移動，當PA插銷吸水膨脹或板帶熱脹冷縮導致網帶間隙變化時，鏈輪不能隨著板帶的橫向移動而運動，導致板帶與鏈輪不能嚙合發生脫齒。

正常運行狀態下，當塑料鏈輪齒寬磨損量達到40%時需要更換鏈輪，但如上所述，當鏈輪無法隨動、板帶相對鏈輪發生橫向移動時，鏈輪齒厚方向會磨損而產生飛邊，此時鏈輪輪齒與板帶凹槽嚙合困難進而脫齒。

3 脫齒問題對策研究

3.1 建立潮濕環境下插銷間距標準

設備安裝時插銷之間預留的1%間隙不滿足質保線使用要求，將板帶一側所有1931根插銷拆卸進行修剪，增大兩根插銷間的預留間隙至板帶寬度的2%，并將此間隙確定為潮濕環境下塑料板式帶的安裝使用標準，保證足夠的空間供插銷吸水膨脹；另外不銹鋼插銷在此環境下應被廣泛推廣。經過一年半的現場驗證，板帶邊緣平整未翹曲、插銷未頂出。

3.2 更換驅動軸材質或做表面防銹處理

為了保證塑料鏈輪在驅動軸上的隨動性，對驅動軸表面進行防銹處理，將表面進行打磨并涂覆防銹劑。根據現場設備運行狀態，每半年對驅動軸進行防銹處理。為了徹底解決驅動軸生銹問題，同時減少設備維護保養工作量，在塑料板式帶設備設計制造時將驅動軸材質更改為不銹鋼或在驅動軸表面做涂層處理應給予充分考慮，佛山二期項目建設時已計劃采用不銹鋼材質的驅動軸。

3.3 建立鏈輪磨損更換標準

測量驅動軸上31個脫齒后的鏈輪齒厚，數值在7.54-8.52mm之間，鏈輪齒厚的平均值為7.94mm，而新鏈輪齒厚為6.84mm，因此以實踐為指導確立了當板帶脫齒后塑料鏈輪齒厚B≥7.94mm時需要更換的標準；同時將板式帶廠家指導說明的在正常運行狀態下，塑料鏈輪齒寬磨損量達到40%需要更換一起作為現場鏈輪磨損更換新標準。

4 措施效果驗證

通過對策的制定與執行，持續兩天的脫齒故障得以解決，至今一年半，質保線運行穩定，未發生脫齒故障。以上措施為佛山二期項目、青島項目和天津項目工廠建設提供了借鑒經驗。

5 結束語

塑料板式帶在汽車行業中得到了廣泛應用，但潮濕環境下板式帶的脫齒問題嚴重影響了板式帶的應用和設備的正常運轉，根本原因在于產品設計選型不合理，選擇合適的材質如不銹鋼驅動軸和插銷或采用合適的加工工藝如驅動軸表面涂層處理就可以有效應對潮濕環境，防止板式帶脫齒、減少設備維護工作量。

參考文獻

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