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防撕裂钢丝绳芯输送带的性能优化方案

【摘要】:
现如今采矿、冶金等重工业的发展越来越快,输送带的运行条件也越来越苛刻,运输条件要求输送带的性能更加可靠。钢丝绳芯输送带承载能力大,输送效率高,但普通钢丝绳芯输送带也容易出现一些问题,例如纵向撕裂,带体划破等情况,影响其使用性能。因此,有必要研究和提高钢丝绳芯输送带的纵向抗撕裂性能。

现如今采矿、冶金等重工业的发展越来越快,输送带的运行条件也越来越苛刻,运输条件要求输送带的性能更加可靠。钢丝绳芯输送带承载能力大,输送效率高,但普通钢丝绳芯输送带也容易出现一些问题,例如纵向撕裂,带体划破等情况,影响其使用性能。因此,有必要研究和提高钢丝绳芯输送带的纵向抗撕裂性能。在每条普通钢丝绳芯输送带的带体上增加横向增强体可以提高输送带的抗撕裂性,从而制备出抗撕裂钢丝绳芯输送带。

防撕裂输送带的结构及撕裂过程分析

1.1结构:普通钢丝绳输送带带芯还有纵向的钢丝绳作为骨架结构,横向没有钢丝绳骨架。因此,在使用期间,问题容易在出现皮带的纵向上开裂。在带体上增加横向加强件作为抗撕裂层可以显著提高传送带的抗撕裂性能。横向增强材料可以是纤维绳或钢丝绳,可以起到提高抗撕裂性的作用,但效果不同。钢丝绳芯对提高输送带的横向抗拉强度和抗裂性有显著效果,而纤维钢丝绳弹性好,可以提高输送带的抗冲击性。抗撕裂层的结构可分为两类:一是覆盖胶网布;二是设置横向绳。涂有胶粘网的输送带具有较好的抗冲击性,但生产工艺复杂,因此本次工作采用设置横向绳索的方法(见图1)。

1.2抗撕裂钢丝绳芯输送带切割时受到橡胶和钢丝绳上撕裂过程分析工具的作用力(见图2)

刀具在对抗撕裂钢丝绳芯输送带进行切割时所受阻力按下式计算:

 F = f +F1 =2Fp μsinα+Fs +nF τ

式中 F ———刀具所受阻力; f ———橡胶对刀具的阻力;F1 ———横向钢丝绳对刀具的阻力 ; Fp ———刀具刃口的正压力; μ———刀具与橡胶的摩擦因数; α———刀具顶角 ; Fs ———横向钢丝绳剪断前对刀具的阻力; n ———横向钢丝绳叠加因数 ; Fτ———横向钢丝绳的剪切力。

由以上方式可以得出结论, 钢丝绳芯输送带的撕裂阻力是橡胶对道具的摩擦力和横向钢丝绳对道具阻力的叠加。橡胶对刀具的摩擦力与橡胶的性能和厚度有关。横向钢丝绳对刀具的阻力与钢丝绳的直径及排列方式等有关 。

2钢丝绳芯输送带抗撕裂能力的优化设计

2.1横向钢丝绳的直径和间距的确定

首先准备一条没有横向钢丝绳的输送带,厚度为20mm,额定强度为1250kN·m-1,测定撕裂强度为160kN·m-1。同时准备一条相同规格的带有横向钢丝绳的输送带,横向钢丝绳的直径和间距对输送带撕裂强度的影响如表1所示。

从表中可以看出,横向钢丝绳间距大于20mm,并且钢丝绳直径相同,输送带的撕裂强度降低;钢丝绳的间距相同时,输送带的横向钢丝绳直径越大撕裂强度越大,但如果输送带的横向钢丝绳直径过大,输送带的成槽性会受到一定影响。

当输送带的横向钢丝绳间距10mm-20mm,直径为2-2.5mm时,输送带的抗撕裂性能达到一个比较好的状态。如果横向钢丝绳间距太小的话,加工工艺比较复杂,所以,综合考虑工艺与性能,得出以下结论:钢丝绳芯输送带的横向钢丝绳间距为20mm,直径为2mm,其抗撕裂性能最佳。

2.2覆盖胶的选用

通常钢丝绳输送带的覆盖胶类型有普通型、耐磨型、抗划型各种类型的覆盖胶性能,其性能指标如表2所示。

采用这三种覆盖胶分别设定不同额定强度的抗撕裂钢丝绳输送带(横向钢丝绳间距20mm,直径2mm),并测试其撕裂强度。从表3中的结果可以得出以下结论:耐磨型覆盖胶对输送带的抗撕裂性能有一定的作用但不大。覆盖胶对输送带的抗撕裂性能影响较大。抗划型覆盖胶的抗撕裂性能最好,额定强度越大优势越明显。因此抗撕裂性钢丝绳芯输送带的覆盖胶优先选用抗划型覆盖胶。