膠帶輸送機傳動滾筒包膠的研究與分析

韓 冰

（國能珠海港務有限公司，廣東 珠海519050）

0 引言

散貨碼頭生產作業中主要的運輸設備就是膠帶輸送機，其完成了從堆場到船艙的所有的運輸工作。膠帶輸送機是重要的港口煤炭裝卸設備，主要承載煤炭的輸送工作，因此膠帶輸送機的承重載荷的大小直接決定了碼頭的吞吐量。膠帶輸送機的關鍵部件就是傳動滾筒，其直接決定了膠帶輸送機的生成能力的發揮以及設備能否安全運轉，通過增加承載皮帶和驅動滾筒之間的摩擦力，消除驅動失效的情況，可以有效增加煤炭裝卸工作的可靠性和穩定性。

1 傳動滾筒包膠中存在的工藝問題

膠帶輸送機主要通過輸送帶和傳動滾筒的摩擦力實現物料的運輸，以往的傳動滾筒包膠工藝是依據滾筒的大小將膠帶機進行裁剪，之后在滾筒上通過黏結劑黏結膠帶，并通過螺釘將接頭處壓緊，同時保證接頭處處于平整狀態。但在實際應用中發現，其具有以下2點問題：①存在接頭對接不良的問題，因裁剪膠帶機時均為手工切割，因此接縫處無法貼緊滾筒，壓緊螺釘的距離和帶邊距離有30 mm，導致運行時輸送物在接頭處堆積，隨著時間的增加堆積物也不斷增加，包膠損傷也越來越嚴重，導致輸送時出現嚴重的跑偏或打滑現象，嚴重的會導致膠帶損壞。②黏結劑性能較差，此類黏結劑對施工環境有較高的要求，且膠接完成2小時后才能恢復正常的工作，尤其是高溫水浸后，其黏結性明顯降低，滾筒和膠帶之間容易脫膠，使膠帶剝落，甚至撕裂。

另外，為了增加輸送帶和傳動滾筒之間的摩擦力，通常會將阻燃橡膠黏結在傳動滾筒表面，橡膠黏結的方式有冷黏和熱硫化兩種，但實際應用后，橡膠均存在脫落和磨損情況，在降低摩擦力和輸送能力的同時可能導致打滑現象，因此，需要更換整個滾筒或進行包膠的更換，增加了成本和工時。

2 滾筒包膠磨損的主要誘因

滾筒包膠通常均為橡膠制品，其是微觀的一種層狀結構，通過對滾筒包膠的磨損情況進行觀察發現磨損的表現主要有兩個：一個是拉伸作用導致的舌狀物斷裂；一個是周期性導致的包膠表面產生了微小的舌狀物撕裂。此類表現通常都是大面積發生，因此，容易出現典型的磨粒磨損，屬于宏觀磨損。有學者對不同的導致滾筒包膠磨損的原因進行研究發現，如果處于煤塵灑落較多的環境、包膠和輸送帶之間存在較大的正壓力時，包膠的磨損情況會更嚴重，需要頻換更換滾筒。總結相關數據以及實際的橡膠磨損相關知識、滾筒磨損情況，發現導致傳動滾筒包膠發生的原因主要有3個：（1）輸送帶發生張力變化時，傳動滾筒包膠有彈性摩擦；（2）傳動滾筒和輸送帶之間存在正壓力；（3）傳動滾筒包膠和輸送帶之間有煤塵微粒等磨損介質。

3 傳動滾筒包膠的磨損機理

磨損指的是摩擦表面進行相對運動時，因化學作用、機械作用導致的材料脫落現象。相關研究指出，導致傳動滾筒包膠磨損的最主要的原因就是包膠和接觸的介質在較大的正壓力下出現相對運動，因此，在研究傳動滾筒包膠磨損的機理時，發現以下幾點因素的影響力較大：①接觸介質，膠帶輸送機多在煤炭的運輸中應用，因此，大量的煤炭微粒會存在于輸送帶和傳動滾筒包膠之間，通過現場觀察發現，在輸送帶和傳動滾筒之間此類接觸介質在分布范圍、厚度方面是均勻分布的；②正壓力的作用，輸送帶的張緊力是主要的正壓力作用，膠帶輸送機想要正常運行，就需要增加輸送帶的張緊力，從而避免運轉、啟停時的打滑現象；③接觸介質和傳動滾筒包膠之間的相對運動，此類相對運動可以分為兩種：一是膠帶輸送機運行時因滾筒包膠和輸送帶之間存在摩擦力矩的作用，因此滾筒兩邊輸送帶受到的張力不同；二是膠帶輸送機啟動或停止瞬間傳動滾筒包膠和輸送帶之間的相對運動。

4 當下傳動滾筒包膠的種類和特點

目前，膠帶輸送機的包膠種類包括冷粘膠、陶瓷包膠、瓦殼式包膠、鑄膠等較多種類，不同的包膠方式其特點也有差異性。

第一，鑄膠。其主要優勢是滾筒的膠面和滾筒之間沒有間隙、接觸面較大，包膠層牢固、可靠。其不足之處主要有以下3點：①因其厚度不均勻，因此鑄膠后需要二次加工，用以保證滾筒軸和滾筒外圓的同軸度，具有較高的設備要求度。②如果使用過程中筒皮和膠面剝離，無法修復，必須將滾筒拆下，之后將外包膠撤掉，重新包膠。③鑄膠前需要將螺紋狀的溝槽加工于筒體的整個表面，增加粘膠的強度和接觸面積。

第二，冷粘膠。其優勢為：相較于鑄膠其制作更加簡單，且無須應用大型的設備，包膠均勻。不足之處主要有以下3點：①使用后如果出現膠板脫開的情況，需要拆下滾筒將膠板全部剝除后進行清洗，最后重新黏結膠板，修復難度大；②操作前需要對滾筒進行清洗包裝，使其處于光潔的狀態，且表面沒有油污；③包膠時要保證滾筒和膠板之間沒有間隙，否則會影響黏膠的強度。

第三，瓦殼式包膠。機械行業的不斷發展促使包膠工藝不斷改建，如今廣泛應用的包膠方式有兩種，一種是瓦殼式包膠；另一種是陶瓷包膠。瓦殼式包膠主要由膠板和壓條組成，進行壓條安裝時應將其焊在滾筒表面，并將膠板壓緊。其主要由金屬層和耐磨膠層通過熱硫化操作形成，其優勢有以下4點：①安裝膠板時操作簡單，可靠性強；②果使用時膠板表面破損或發生磨損，現場就可以進行更換，僅需將損壞的膠板拆去即可，不需要將滾筒拆卸下來[2]。因此可以減少停機，降低成本的同時提高效率。③包膠時僅需對滾筒表面進行粗加工，光潔度達到滿意程度即可，要求比冷粘膠低。④膠板是新材料和新工藝形成的，壽命長且膠層耐磨。由此可見，相較于鑄膠、冷粘膠包膠，瓦克式滾筒包膠制作簡單，容易維修，不僅可以將滾筒的使用壽命有效延長，還降低維修成本的，同時在各種規格的滾筒中均能適應。

第四，陶瓷滾筒包膠，還有一種更為先進的包膠方式為陶瓷滾筒包膠，是將20 mm×20 mm、耐磨性能較好的、表面有顆粒的三氧化二鋁陶瓷塊鑲入特種橡膠中，因橡膠和陶瓷的接觸面有燕尾槽結構，因此，兩者能緊密結合，橡膠不易脫出。另外，陶瓷片的粗糙度較高，且表面有凸點，可以增加摩擦系數，有效避免打滑情況的出現。陶瓷襯板不起層、黏結牢固，具有較好的耐磨性，且使用壽命相對較長，相較于常規包膠，其壽命長3~5倍，可以避免出現多次包膠維修的情況[3]。目前，陶瓷滾筒包膠、瓦殼式包膠在各個領域的帶式輸送機中廣泛應用，例如化工、冶金、港口、礦山等領域。

綜上所述，隨著不斷引進、推廣新型的結構、技術，設備運行時的可靠性、穩定性不斷增加，通過技術手段減少膠帶輸送機的停機時間、提高其設備的運行穩定性和管理水平，降低維修時的勞動程度，為設備的運行提供保證。