提高鋼絲繩芯輸送帶硫化接頭使用壽命的工藝研究

李朝紅 宋 鑫 周震宇

（安徽中意膠帶有限責任公司，安徽 淮北 235047）

鋼絲繩芯輸送帶由鋼絲繩、芯膠及上、下覆蓋膠組成，其優點是承載能力大、輸送距離長、拉伸變形小、摩擦系數高、成槽性及耐曲撓性能好，已廣泛應用于煤炭、港口、冶金、電廠、化工等領域輸送物料。鋼絲繩芯輸送帶作為帶式輸送機的主要部件，具有傳遞動力和運載物料兩種功能。綜合近年來鋼絲繩芯輸送帶出現的問題，最大的隱患就是輸送帶硫化接頭黏合強度低，運轉過程中易出現接頭處鋼絲繩拉脫造成停產、損傷設備及人員的安全事故。本文從鋼絲繩芯輸送帶硫化接頭的制作及運轉滾筒的選取等方面來提高鋼絲繩芯輸送帶硫化接頭的使用壽命。

1 鋼絲繩芯輸送帶硫化接頭

1.1 鋼絲繩芯輸送帶結構圖

鋼絲繩芯輸送帶是由一組相同直徑的鋼絲繩按照標準規定的間距、分左右捻相間排列，由上下覆蓋膠、芯膠及骨架材料鋼絲繩組成，具體結構見圖1。

圖1 鋼絲繩芯輸送帶結構圖

1.2 鋼絲繩芯輸送帶硫化接頭工藝及注意事項

1.2.1 鋼絲繩芯輸送帶硫化接頭原理

鋼絲繩芯輸送帶熱硫化接頭黏合強度主要是利用鋼絲繩與橡膠之間的黏合力來實現的。黏合力就是抽出埋入橡膠中鋼絲繩所需的力，黏合力的大小與橡膠中埋入鋼絲繩的長度成正比，埋入的鋼絲繩愈長，則抽出鋼絲繩所需的力就愈大。當鋼絲繩埋入長度達到某一值后，鋼絲繩與橡膠的黏合強度就會大于鋼絲繩的破斷強度，此時埋入的鋼絲繩不會被抽出，從而保證了硫化接頭的質量。

1.2.2 鋼絲繩芯輸送帶硫化接頭長度及搭接方式

以安徽中意膠帶有限責任公司為淮北礦業集團蘆嶺煤礦生產的ST/S3150 1200 Φ8.1（8+8）鋼絲繩芯輸送帶為例，根據MT668-2008《煤礦用鋼絲繩芯阻燃輸送帶》行業標準規定，搭接工藝如圖2所示。

圖2 二階接頭結構示意圖

該規格鋼絲繩芯輸送帶標準要求硫化接頭采用二階搭接工藝，最小階梯長度lST=650mm，接頭長度lV=1650mm。通過調查發現：鋼絲繩芯輸送帶在運行過程中，接頭位置出現最多的問題是鋼絲繩蠕動、剝離、抽出等情況。所以在實際硫化接頭時，為增加鋼絲繩和橡膠的黏合強度，提高硫化接頭安全系數，采用加長接頭長度來提高安全系數。具體工藝調整為：最小階梯長度lST=800mm，接頭長度lV=1950mm，二階搭接。該接頭長度高于MT668-2008標準要求，完全滿足鋼絲繩與橡膠的黏合強度大于鋼絲繩的破斷力，以保證輸送帶硫化接頭強度。

1.2.3 硫化接頭的時間、溫度與壓力

淮北礦業集團蘆嶺煤礦硫化接頭所使用的膠料為安徽中意膠帶有限責任公司生產的芯膠和面膠，膠片厚度4.8mm。硫化溫度控制在150℃±3℃為宜，高溫度會加速橡膠老化，降低橡膠的強度，低溫則會增加硫化時間，造成不必要的時間浪費。從硫化板溫度達到150℃開始計算硫化時間，該鋼絲繩芯輸送帶總體厚度達24.1mm，正硫化點為45min，硫化板壓力為1.8MPa。壓力越大，膠料的致密性越好，鋼絲繩的黏合強度就越高。

1.2.4 鋼絲繩芯輸送帶硫化接頭的制作

（1）選擇合適的位置搭設工作平臺。由于該輸送帶運行的坡度為23°，現場接頭時采用搭架子的方式以保證工作平臺的穩定、水平。

（2）根據制定的接頭工藝，在輸送帶接頭部分找出帶體中心線、垂直線、角度線，接頭部分按照接頭長度、接頭方式等分段畫線。

（3）將輸送帶待接頭處的鋼絲全部剝出，并用美工刀削去表面的附膠，試驗證明，鋼絲繩表面留存有星狀附膠為最佳。把鋼絲根部的母帶用角磨機打成斜坡，角度為20°～30°，再沿斜坡向外打磨50mm并打毛，易于多出的接頭膠料溢出。然后用120#汽油將鋼絲繩和打磨面清洗干凈。

（4）接頭硫化機的安裝及鋼絲繩的搭接：①現場使用三組硫化機，先擺放硫化機組下機架，機架的中心線與輸送帶的中心線一致。然后放置隔熱板、水壓板及下硫化板，硫化板工作面的中心線要與輸送帶的中心線對齊一致。②根據工藝要求，在下加熱板的表面鋪一層干凈的隔離膜，再按順序鋪設覆蓋膠和芯膠，使膠料與輸送帶兩端接口緊密貼合。然后在芯膠和鋼絲繩上涂刷膠漿，待膠漿干燥不粘手時再涂刷一遍膠漿。正常情況下待第三遍膠漿干燥后開始按工藝要求搭接好鋼絲繩，鋼絲繩排列要均布，鋼絲繩之間填充芯膠條。最后鋪上芯膠和覆蓋膠，同樣使膠料與兩端的接口緊密貼合，上面再鋪一層干凈的隔離膜，這就完成了鋼絲繩芯輸送帶接頭的膠料鋪設和鋼絲繩搭接。③待鋼絲繩芯輸送帶接頭部位按工藝制作好后，在接頭部位的兩側用墊板、擋鐵固定。由于要硫化接頭的鋼絲繩芯輸送帶整體厚為24.1mm，正常情況下，墊板的厚度為23mm，以保證接頭位置膠料的壓縮比。④然后再鋪上干凈的隔離膜，上面按順序放上硫化板、水壓板及隔熱板，最后擺放上機架。均要求其中心線與鋼絲繩芯輸送帶中心線一致，安裝上連接螺栓，使用扳手逐個對稱上緊并盡量保證每個機架兩頭的力一致。硫化機緊固后，再接好加熱板電線插頭，水壓板和加壓泵之間用高壓水管連接。

1.2.5 硫化操作

（1）硫化接頭前期工作準備好后，再仔細檢查一遍隔熱板、水壓板及硫化板擺放順序是否正確，待確認一切正常后，便可給硫化機送電硫化。（2）加熱控制柜的溫度設定為：上限153℃，下限147℃，然后使用加壓泵給水壓板加壓至1MPa。（3）當控制柜顯示溫度到60℃時，繼續加壓至1.3MPa。當控制柜顯示溫度達100℃，繼續加壓至工藝設定的壓力，一般水壓板壓力達到1.8MPa即可滿足硫化接頭需要。（4）當硫化板溫度升至150℃時，開始計時，正硫化點為45min。（5）正硫化點達到時間后，硫化結束。待硫化板溫度自然冷卻至60℃時，即可開模。

2 帶式輸送機運轉滾筒的選擇

由于硫化接頭處鋼絲繩密度是正常的2倍，在經過機頭驅動滾筒、張緊滾筒和機尾滾筒的反復曲撓疲勞，滾筒直徑越小，接頭處受到的疲勞應力就越大，越容易引起鋼絲繩剝離，造成接頭拉脫的安全事故。所以，驅動滾筒直徑的確定應考慮輸送帶的應力、接頭方式及鋼絲繩直徑等因素，根據連續運輸輸送帶設計手冊的要求，最小驅動滾筒直徑計算公式為：

式中：

D-輸送帶最小驅動滾筒直徑，mm；

d-鋼絲繩芯輸送帶的鋼絲繩直徑，mm；

c-各種輸送帶材質不同，而導致的曲撓系數，棉織物為80，尼龍為90，聚酯為108，鋼絲繩芯為145。

計算出驅動滾筒的最小直徑應該為：D=d×c=8.1mm×145=1174.5mm。

如果按照連續運輸輸送帶設計手冊的要求，要使用的最小驅動滾筒直徑為1200mm。

根據輸送帶張力的大小、輸送帶張力區段的不同，驅動滾筒、張緊滾筒和機尾滾筒要求的滾筒最小直徑也不相同。正常情況下，機尾滾筒和張緊滾筒的直徑為驅動滾筒直徑的0.8倍即可。

3 結 語

（1）從鋼絲繩芯輸送帶硫化接頭質量考慮。為增強鋼絲繩和橡膠的黏合強度，提高硫化接頭安全系數，可采用加長輸送帶硫化接頭長度來提高安全系數。正常情況下，埋入橡膠的鋼絲繩長度比MT668-2008標準要求的長度長10%以上，可大大提高鋼絲繩和橡膠的黏合強度。嚴格按輸送帶硫化接頭工藝操作，是保證輸送帶硫化接頭強度的根本條件。

（2）從輸送帶運轉的滾筒選擇考慮。輸送帶運行機架的最小驅動滾筒應根據輸送帶運行張力、使用的具體工礦條件合理設計，一般要求大于或等于輸送帶設計手冊要求的最小驅動滾筒直徑。當然，加大輸送帶的驅動滾筒、機尾滾筒及張緊滾筒的直徑，可提高鋼絲繩芯輸送帶硫化接頭的動態疲勞壽命。