一種鋼絲輸送帶修補技術

張 偉

（秦皇島港股份有限公司第二港務分公司，河北秦皇島 066000）

0 引言

鋼絲輸送帶作為煤炭輸送系統的一個重要組成部件，其損壞形式主要有磨損、扯邊、撕裂，而撕裂最為致命，修理難度也最大。撕裂主要表現為皮帶芯部的鋼絲斷裂、皮帶拉力驟降，如不及時修理，繼續運行會因皮帶橫向受力不均導致裂口進一步擴大，出現更大范圍的皮帶損壞。

以前針對撕裂的皮帶修補方法，主要視現場破損情況而定。對于小范圍的皮帶撕裂，通常將該區域的破損橡膠打磨掉，貼上膠料重新硫化[1]；對于大范圍的皮帶撕裂，只能截掉該段皮帶，更換新皮帶，制作兩個接頭與舊皮帶連接[2]。上述兩種情況雖在一定程度上修補了皮帶，但存在以下缺點：①小范圍的皮帶修補只是硫化了破損區域的橡膠部分，其內部真正用力的鋼絲繩仍然處于斷開狀態，繼續運行會因該區域皮帶截面受力與周圍受力不均勻的原因出現修補口再次破損的后果，因此該方法只是臨時性方法；②大范圍的皮帶修補雖然通過更換新皮帶解決了修補口再次破損的問題，但該方法有維修難度大、維修時間長、維修成本高等問題，嚴重影響正常的煤炭裝卸作業。因此，如何提升現有皮帶維修工藝、使其滿足現場作業要求，是一項具有現實意義的課題。

1 技術方案

針對上述問題，秦皇島港股份有限公司第二港務分公司（以下簡稱“秦港二公司”）結合現有硫化工藝，從理論分析和現場實施進行探索，自主發明了一種鋼絲輸送帶修補技術。

1.1 理論分析

圖1 為鋼絲輸送帶正常受力示意：鋼絲輸送帶在運行過程中任一截面A 所受拉力由帶芯鋼絲繩拉力F 和橡膠粘接力f 組成，其中鋼絲繩承擔主要拉力。

圖1 輸送帶正常受力示意

圖2 為鋼絲輸送帶出現裂口的受力示意圖，當鋼絲帶出現撕裂后，該區域的鋼絲繩拉力就會消失，其相應的橡膠粘接力也會降低。由于皮帶總拉力不變，就會導致皮帶其余區域的鋼絲繩拉力和橡膠粘接力增大，即皮帶的單根鋼絲繩有效粘接拉力變大，若繼續運行下去，必然導致皮帶的加速報廢。

圖2 輸送帶撕裂后受力示意

采用常規的皮帶臨時修補工藝，由于裂口內部斷裂的鋼絲依然處于斷開狀態，所以皮帶其余完好鋼絲承擔的有效粘接拉力依然很大，依然處于高強度拉伸狀態。若如果將裂口部位的斷裂鋼絲重新連接起來、使其受力，那么必然會極大提升該區域的皮帶拉力，進而降低皮帶單根鋼絲繩的平均拉力，以達到降低皮帶整體拉伸強度、延長皮帶使用壽命的目（圖3）。

圖3 新工藝修補后輸送帶受力示意

1.2 數學計算

應用以上理論，具體分析了秦港二公司煤一期F 系列鋼絲輸送帶。

煤一期AF1 皮帶驅動電機的輸出功率為355 kW，輸出轉速為1500 r/min，減速機減速比為17.28∶1，驅動滾筒的半徑為0.5 m，傳動效率為0.9。經由式（1）～（3）可以計算出通過滾筒作用在皮帶上的拉力。

式中 P——電機輸出功率，kW（取值355）

η——驅動裝置傳動效率（取值0.9）

T——滾筒驅動轉矩，N/m

ω——滾筒轉速，rad/s

F拉——皮帶拉力，N

R——滾筒半徑，m（取值0.5）

n——電機轉速，r/min（取值1500）

i——減速機速比，取17.28∶1

經計算，F拉=70 330 N。

AF1 皮帶采用型號為ST1250、寬度為1400 mm 的鋼絲繩芯輸送帶，內含111 根直徑為4.5 mm 的鋼絲繩，由此可以大致估算出運行中單根鋼絲繩的粘接拉力F=F拉/111=70 330/111=634 N。

假設一次皮帶撕裂造成20 根鋼絲繩斷裂，則單根鋼絲繩的拉力F1=F拉/91=70 330/91=773 N。即單根鋼絲繩拉力增加21.9%。

若采用常規的皮帶臨時修補工藝后，單根鋼絲繩的拉力基本不變。若采用修補新工藝后，假設強制壓接10 根鋼絲，則修補后的單根鋼絲繩的拉力F2=F拉/101=70 330/101=696 N。即單根鋼絲繩拉力增加9.8%，較常規工藝相比，單根鋼絲繩承受拉力降低12.1%。

由此可以看出，采用新工藝后，鋼絲帶整體受力更加均勻，能夠有效降低鋼絲帶因疲勞運行引起的損壞，延長其使用壽命。

2 修補工藝

（1）將破損處的皮帶上下膠面打磨掉、露出鋼絲，并用清洗劑清洗，為鋼絲壓接做準備。

（2）應用導線壓接工具，將斷開的鋼絲通過銅箍強迫連接起來，對于破損嚴重的鋼絲可通過一截同等強度的新鋼絲與裂口兩端鋼絲間接相連（圖4、圖5）。修補過程中要保證連接鋼絲與周圍鋼絲具有同等的拉力。

圖4 單銅箍接頭

圖5 雙銅箍接頭

（3）待將斷開的鋼絲壓接完畢后，在鋼絲上下面重新刷膠糊、鋪膠料，蓋上硫化鍋硫化，此工藝與常規的鋼絲帶硫化完全相同，在此不再贅述。

3 實施效果

煤一期AF1 皮帶采用改造后的鋼絲帶修補工藝修補后，經過一年來的監護運行，皮帶運行整體良好，沒有進行二次修補。

表1 為皮帶修補各工藝實施效果對比。

表1 皮帶修補各工藝實施效果對比

由表1 可以看出，改造后的鋼絲帶修補工藝優勢主要體現在以下5 個方面。

（1）現場維修工序簡化。省去原來的機下備料、做接頭、吊配重、吊皮帶、機上做接頭、牽引皮帶等一系列繁重工序，大大降低了維修難度、維修人員工作強度和安全風險等。

（2）節省大量維修時間。以前通過更換皮帶修補裂口需要停機2 d，采用新工藝后只需停機0.5 d，大幅減少了停機時間，保障生產效率。

（3）節省了大量維修費用。以前通過更換皮帶修補裂口需要至少更換20 m 皮帶，制作兩個接頭，連工帶料至少3 萬元。采用新工藝后，維修費用壓縮在1000 元之內，降本增效明顯。

（4）修補牢固。裂口內部鋼絲繩機械壓接，強度恢復，耐沖擊，皮帶橫向受力均勻，裂口沒有出現二次開裂、擴大，皮帶整體壽命顯著延長。

（5）修補后的皮帶運行平穩。新工藝是在原有皮帶上直接修補裂口，有效避免了因制作新接頭出現的接頭粘接不平直引起的皮帶跑偏現象。

4 結束語

秦港二公司自主研發的鋼絲輸送帶修補技術主要針對鋼絲輸送帶經常出現的撕裂故障。該技術通過銅箍壓接的方法將輸送帶斷裂的鋼絲繩重新連接起來，使其恢復鋼絲帶的抗拉強度。該技術具有維修工序簡單、維修成本低的優勢。經現場運行表明，修補后的鋼絲輸送帶結實耐拉、不發生二次開裂，使用壽命顯著延長。