一種舊膠帶回收切割纏繞技術的應用

史殿峰，孫 杰

（遼寧鐵煤集團，遼寧 鐵嶺 112700）

引言

煤礦井下的生產作業中，有很多能需要膠帶運輸的開放作業，如掘進工作面用膠帶運輸作業、綜采工作面采煤需要膠帶運輸作業、長距離巷道運輸煤炭需要用膠帶作業，各種膠帶運輸機有100余部，使用膠帶長度約1.6萬m。煤炭用膠帶輸送過程中，不斷地產生損壞磨損報廢的舊膠帶，需要新膠帶投入生產，對舊品重新修復加工使用，減少材料成本投入，讓廢品發揮好工效，為生產標準化建設和作業安全奠定基礎。

1 舊膠存在的問題

煤礦井下運輸使用膠帶規格為1 200 mm、1 000 mm、800 mm等寬度。主巷道的運輸使用的膠帶大多為1 200 mm、1 000 mm膠帶，掘進和維修生產作業使用的膠帶是1 000 mm、800 mm膠帶，這些運輸膠帶在長時間運行中，因膠帶與托輥之間相對運動經常會出現膠帶跑偏邊沿磨損撕裂，膠帶兩側出現毛邊和不均勻磨損局部變薄現象，嚴重時會加劇運輸膠帶受力不均，牽引阻力加大，承載效率降低，運輸膠帶損壞等現象，影響運輸安全，需要更換局部膠帶50～200 m不等。主運輸巷道更換下來的寬規格運輸膠帶，許多膠帶只是兩側磨損嚴重，中間部尚未達到使用壽命極限，可以將這些舊膠帶切割去兩側磨損部位處理后，作為窄規格膠帶投入掘進運輸系統繼續使用。傳統切割運輸膠帶采用人工刀具手動進行切割，投入人力多，作業勞動強度大，使用壁紙刀等刀具切割效率低，作業過程中易發生危險，膠帶切割后人力纏繞成卷費時費力，研究自動切割膠帶方法勢在必行。

2 膠帶切割機的結構

膠帶切割纏繞機包括電動機、減速機、主纏繞滾筒、槽鋼結構底座、可調節切割刀架、專用切割刀具、膠帶壓輥等構件。切割作業時將需要切割的膠帶穿入刀架上下兩根槽鋼之間，經過壓帶滾筒下方，與主纏繞滾筒鎖緊孔連接纏繞在主滾筒上。

電動機提供動力，減速機傳動裝置通過與減速機輸出軸相連接的楞拆卸連接盤驅動主滾筒旋轉，主滾筒旋轉帶動切割下來的完好膠帶纏繞在主滾筒上，實現自動纏繞卷帶操作。

改造其底座和傳動部分，輸出軸用軸承座支承，研制可拆卸連接盤一對，將主滾筒與連接盤用銷軸固定到一起，減速機驅動連接盤帶動主滾筒旋轉，連接盤為方便主滾筒纏繞完膠帶好吊運，設計成半圓，內徑為Φ165與直徑160 mm鋼管相配合，用Φ20銷軸固定，直徑160 mm的舊鋼管做主滾筒（如圖1中9所示），兩側鉆孔與Φ20銷軸配合，滾筒中間沿軸線開500 mm長20 mm寬長方形槽孔，為插入膠帶端頭，滾筒旋轉帶動膠帶纏繞在滾筒上，用三根舊槽鋼做成Π型刀架，切割出長方形孔，安裝刀具，刀架需要能固定牢刀具，讓膠帶能順暢通過的同時進行切割膠帶，刀具前后不能有障礙，發生刮卡會改變膠帶的運行方向，造成膠帶切割不整齊，發生偏斜。為防止膠帶偏斜，讓纏繞更加整齊，在底座上設計安裝導向板兩塊，兩塊導向板即防止加工過程中膠帶容易偏斜現象，又讓纏繞膠帶在主滾筒上整齊標準。

圖1 膠帶切割纏繞機

3 膠帶切割纏繞機操作方法

膠帶切割纏繞機的操作規范：將舊膠帶碼放在設備正前方10 m左右位置，膠帶頭切割成等腰梯形，膠帶經刀架、壓膠帶輥理順送入主滾筒的中間槽里，根據切割舊膠帶的寬度和需要新品膠帶寬度，進行調整刀架處二個刀具的位置，刀具的位置就是新品膠帶切割的寬度，清理人員不能站在舊膠帶上，各旋轉部件不能有人員扶持靠近。電機送電，主滾筒旋轉帶動膠帶沿刀具進入，進行切割作業，切割成型的新品膠帶纏繞在主滾筒上，兩側去除的邊緣余料人工進行清理，主滾筒的容量約100 m，根據舊膠帶的質量決定卷制長度切割結束。電機停電，斷開膠帶，將主滾筒從兩側軸承座可拆卸聯接頭的銷軸螺栓松開，抽出銷軸，加工后的膠帶裝車待發放給使用單位入井投入生產，重新安裝備用主滾筒，再進行切割作業。

4 膠帶切割纏繞機設計創新點

研制膠帶切割纏繞機技術是一種以自動化方式替代人工操作的技術，優化現有生產加工過程，采用自動化機械應用技術，能將報廢的舊膠帶修復使用，更快速、更便捷且安全高效。

4.1 機械加工代替人工作業

該技術未完成之前每天要安排7～8人進行皮帶切割整形，將一條舊的1 200 mm膠帶，長100 m，修整為1 000 mm膠帶，需要5 d完成，切割出的膠帶邊緣不規整，不能滿足安全生產需要。自動膠帶切割機投入生產以來，每周集中安排人員下午進行切割作業一次，4人作業，可以切割出200 m膠帶，半天就可以完成以前一周的工作量，減少了人工切割膠帶的勞動強度，提高了切割膠帶的質量，解決了膠帶卷制不成卷、不規則、不標準等問題，消除了人工切割膠帶的安全隱患，為礦山修舊利廢、節支降耗、安全生產做出了貢獻。

4.2 鐵道改制刀工刀具

切割膠帶使用刀具是關鍵問題，人工切割刀具不能選擇，選用普通木工刨刀，刀身強度與刃口HRC硬度不足，在切割膠帶過程中，刀刃容易斷裂，卷刃；用報廢帶鋸條改制刀具，刃口耐磨性較差，易老化造成機器切割阻力增大，頻繁更換損壞刀具費時費力，影響安全生產。根據刀身與刀架配合的方式，用鐵道改制加工刀具，將設計“T形膠帶切割刀”，如圖2所示，鐵道腹板磨削出刀刃，切割出安裝形狀，這樣刀身與刀架配合穩固，使用壽命長，切割時刀身不出現擺動現象，加工的皮帶邊緣成規律整齊，切割阻力小、速度快，加工質量高。

圖2 刀具形狀

圖3為切割刀具刀刃制做特點，刀刃基于兩段式斜角的形態，其中6是刀身的刃磨角度，腹板厚8 mm刀刃磨到6 mm斜角上去，稱為主刃面；10是刀刃處實際開鋒角長度到10 mm，稱為副刃面，在切割過程中，刀身的開始受力時由主刃面處切入并割開膠帶動作，副刃面平直易于刀身前進，此時刀刃處會受到微小壓力；接著隨刀刃繼續前進到30處，刀身深入切開皮帶，刀身斜面將撐開被切膠帶小邊，前進運行分散到側邊。這種刀刃切割時可降低阻力并使切割動作非常順暢，并且刃口堅固耐用，不易崩斷。

圖3 刀刃形狀

T形刀具設計合理，整體式刀身強度高，配合定位銷與刀架堅固穩定，刃口硬度和韌性好，不容易卷刃，耐磨性增強使用壽命長，切割斷面平直、毛邊少，切割阻力較低不易卡頓；切割加工的皮帶質量好。

5 應用效果

膠帶切割纏繞機用一個月的時間加工制體，全部完成，本著修舊利廢、節支降耗的原則，積極組織開展項目實施的各個階段性改進工作，并對材料費用投入進行了合理的分配，使本項目能夠按時保質完成，加工制做人工費用，檢修舊設備，投入材料費用共計產生費用為8 000多元。項目投入使用后可降低成本，按市場現行價格測，阻燃耐熱輸送帶新品每米270元，每月節省膠帶新品投入約300 m，舊膠帶按新品的60%成本計算，全年節省成本投入費用約58.3萬元，人工費按每工150元計算，全年節省人工費用15.6萬元。去除制做加工成本，每年約節省投入膠帶費用70萬元。

6 推廣應用前景

本技術項目通過在生產車間的實際應用，得到員工的一致好評，修復的膠帶投入生產使用效果良好，減少了各單位對新品膠帶的投入費用,為礦山修舊利廢、節支降耗、安全生產做出了貢獻。該設備刀具刀架的研制，廣泛適用于礦山企業各種規格膠帶切割的作業中，各種膠帶替換使用，對舊品膠帶修復再投入使用。