管式输送机扭转故障原因分析.pdf

杌械研究与应用 2 0 1 4 年 第3 期 第2 7 卷 总 第1 3 1 期 经验交流 管式输送机扭转故障原 因分析 梁睿 莱芜钢铁集 团有限公 司 山 东 莱芜2 7 1 1 0 4 摘要 主要通过对管式输送机运行中受到的阻力进行分析计算 得到各种阻力对输送带和托辊的影响 找出造成管 式输送机输送 带扭 转的几种主要 原 因 从 而避免 和预 防输送带扭转故障的发 生 关键词 管式输送机 阻力 扭转 中图分类号 T H 2 2 2 文献标志码 A 文章编号 1 0 0 7 4 4 1 4 2 0 1 4 0 3 0 1 5 3 0 2 Ana ly s is of Twis t Fa u lt s in t h e Pip e Be lt Co n v e y o r LI ANG Ru i S h a n d o n g L a i w u I r o n S t e e l G r o u p L a i w u S h a n g d o n g 2 7 1 1 0 4 C h i n a Ab s t r a ct R e s is t a n ce a n a ly s is o f t h e p ip e b e lt co n v e y o r b y r u n n in g is d o n e e ffe ct s o f r e s is t a n ce t o t h e co n v e y o r b e lt a n d r o lle r a r e g o t t h e r e a s o n s o f t wis t o f p ip e b e lt co n v e y o r a r e f o u n d o u t t h e f a u lt o f r e s is t a n ce f o r p ip e b e lt co n v e y o r co u ld b e a v o id e d a n d p r e v e n t e d Ke y wo r d s p ip e b e lt co n v e y o r r e s is t a n ce t wis t 0 引 言 管式输送机是 日本普利 司通公司从 1 9 6 4年开始 研制 在普通槽形带式输送机的基础上发展起来的一 种新机型 管式输送机可广泛应用 于各种物料的 连续输送 输送物料被包裹 在管状胶带 内输送 因此 不会受刮风 下雨等外部 环境 的影响 避免 了物料撒 落 飞扬而污染环境 也避免 了外部环境对物料 的污 染 莱钢集 团公 司有 4条管 式输 送 机 于 2 0 0 4 2 0 0 6年投入使用 管径均 为 3 0 0 m m 头尾平面直线 距离分别为 3 7 k m 3 0 k m 1 7 k m 1 5 k m 其 中 有 3条为焦炭输送机 1 条为烧结混匀料输送机 输 焦 1 样 管式输送机于 2 0 0 4年 6月建成投产 是当年 国 内最长的圆管带式输焦机 管式输送机在运行过程中 由于多边形托辊组机 架变形 输送带弯 曲段 内 外侧弯曲阻力不同 输送带 上物料加载点不对 中等多种原 因易 造 成 输 送 带 扭 转 跑偏故 障 体 现 为 输送 带 搭接 位 置 由正 上 方 偏转到两侧 甚 至下 方 造成 输送 带 和 托辊 的异 常 磨损 物料撒 落 甚 至 输送 带 翻转 导 致较 大 的设 备故障 其经济损失 小则 数 十万 大则几 百万 莱 钢 1 7 k m输送烧 结混 匀料 的管 式输 送机 在 2 0 1 2 年初 由于输 送 带跑 偏 造成 输送 带 撕 边 输 送 带 扭转 输送带在 机头 机尾滚筒 处 翻转重叠 等一 系 列故障 严重影 响了生产原 料 的供 应 故 障期 间增 加 了几 十万元 的物料 倒 运 费 最终 更 换 了整 条 输 送带 损耗资金约 5 0 0万元 1 原 因分析 对管式输送机扭转原因分析 主要是对输送带受 到的力进行分析 绝大部分来 自于主要阻力 包括与 托辊接触产生的磨擦阻力 输送带的压陷阻力 托 辊安装误差所产生 的阻力等 输送带受到的阻力与 以下因素有关 输送带张力 弯 曲刚度 横向刚度 托辊间距 输送带管径 输送机带速 输送带与物 料的摩擦角 物料安息角 输送机的提升角度 弯转 角度 1 1 空载时的扭转原 因分析 如图 1 由管式输送机的运行状态可看 出 当输 送带承载 7 5 左右物料时 包裹着物料 的输送带重 心位置基本与输送带圈成的圆心重合或位于下部位 置与圆心距离较小 但 当输送带空载时 由于上部输 送带搭接 所以输送带 的重心位 于上半部分 处于相 对不稳定的状态 一旦 6个托辊 中的某个托辊出现细 微的偏差 出现了跑偏力 其较长的力矩臂也易造成 输送带扭转 图 1 输送带空载和重载重心示意图 收稿 日期 2 0 1 4 0 4 2 5 作者简介 梁睿 1 9 8 1 一 男 黑龙江伊春人 工程师 主要从事输送机跑偏 扭转方 面的研究工作 1 53 经验交流 2 0 1 4 年 第3 期 第2 7 卷 总 第1 3 1 期 机械研究与应用 1 2 托辊安装偏差出现扭转的原因分析 以图 2 a 中托辊 2为例 当托辊安装发生偏移 时 如图 2 b 所示 输送带受到的摩擦力 F可分解为 驱动托辊转动的力 F 和沿带宽方向的力 F 其中 力 F 是在托辊处使输送带发生扭转的跑偏力 b 图 2 托辊处输送带 的力 学分 析示 意图 1 3 托辊粘料和磨损导致扭转的原因分析 托辊磨损变形或黏上 了输送带反面 的物料导致 托辊直径发生变化也易造成扭转力 的出现 在管式 输送机运行过程 中 如果清扫器不能将输送带上的物 料清扫干净 即可造成物料粘结在托辊上 使托辊形 成锥形 凸凹形状 输送带受到侧向水平分力的作用 使输送带产生跑偏 如图 3 托辊表面粘结成不规则 的曲面 在某处曲面上胶带受法 向力 的作用 法向 力 可分解 为沿轴线方向的水平分力 和与轴线 垂直的分力 2 其中侧向水平力 就是产生跑偏的 动 力 图 3 胶带受侧 向水平力示 意图 1 4 在 曲线段的扭转原因分析 对管式输送机弯曲阻力进行推导和理论分析 可 看出输送机弯曲处 内侧和外侧输送带的弯曲阻力不 相同 外侧输送带受到拉应力 内侧输送带受 到压应 力 当弯转曲率半径不够大时 内侧输送带受到托辊 的弯曲成形力和正压力 的合力 将大于外侧输送带拉 应力和成形力的合力 J 由此造成管式 输送机两侧 托辊对输送带作用力不平衡 使输送带有了向内侧扭 转的趋势 1 5 4 1 5加料点偏移造成的跑偏原因分析 如图4所示 当管式输送机机尾加料溜槽的落料 点偏移输送带的中心点时 输送带包裹着物料经托辊 挤压成 圆管型后 物料的堆积截面将不能保持对称的 三角形 这将导致一侧的侧压力大于另一侧 的 从 而 形成扭矩 导致输送带扭转 直 图4 落料点偏移时物料的堆积示意图 由图4可看 出 由于落料点偏移 圆管输送带内 物料的堆积截面发生了较大变化 并可造成托辊 6的 侧压力变为 0 对这种情况受力分析可知 f 侧 1 N侧 3 v 侧 6 0 成 1 成 3 成 2 成 4 所以托辊 3 4的侧压力和重力形成的扭矩 将 使输送带有了逆时针扭转 的趋势 当物料堆积截面与 图4相反时 即托辊 1和 6受 到较大 的侧压力 和重 力 则输送带有顺时针扭转的趋势 1 6引起扭转的其他原因分析 1 输送带在加料点对物料加速引起 的阻力和 物料与输送带问的摩擦力 物料在加载输送带上之 前 无论在速度 方向和大小都与输送带的不同 物料 在输送带上的投影速度 一般都小于输送带速度 因 此 输送带必须对新加载物料进行加速 使物料和输 送带一起运行 由于速度的差别 两者之间就出现 了 相对摩擦 当摩擦力偏向一侧时 将导致加料点的输 送带向一侧跑偏 从而导致过渡段的输送带扭转 2 如果机尾加料处的导料板安装位置不合适 即过低或安装位置过近 这将导致物料在过渡区域 内 与两侧导料板之间的摩擦阻力增加 当物料对两侧 导料板的阻力不同时 即两侧导料板对物料的反作用 力一大一小 则根据分析输送带将 向作用力大的一侧 跑偏 运转到过渡段时将导致输送带扭转 3 清扫器摩擦阻力的变化 清扫器以一定的压 力压在输送带上 当清扫器磨损后可导致清扫器与输 送带摩擦阻力在输送带两侧发生变化 从而导致输送 带扭转 下转第 1 5 6页 经验交流 2 0 1 4 年 第3 期 第2 7 卷 总 第1 3 1 期 机械研究与应 用 擦 现象 一 1 工作状态及环境I 珂 1 涨丕当 j 鱼 成 皎伤 构件密载垂堡照产蛋嚣爱 壁 垫 三I l 菱 墼 堕 塑 鱼 图 1 泄漏原因 2 1 密封件及工作环境 密封件的选型应依据使用工况与外界环境进行 综合考虑后确定 工作压力及运动速度是密封性能 设计的主要依据之一 低压时选用低摩擦 启动阻力 小的密封件 如压力在 2 5 MP a以下时 尽量不选用 聚氨脂材料制成的构件 高压时需考虑密封件受压变 形的情况 解决途径是设置防挤出挡圈 同时采用刚 性大的密封圈 当密封构件运动速度低至 0 0 3 m s 以下时 需考 虑设 备运 行 的平稳 性和是 否 出现 爬 行 现象 如高于 0 8 m s 时 起润滑作用的油膜易破 坏 密封处得不到润滑而摩擦发热 材质性能下降加 速磨损 导致寿命 降低 J 此外 低温会使橡 塑材 料 弹性降低 导致材料硬化而引起泄漏 高温易使密封 材料膨胀 变软 造成摩擦阻力增大 耐压性能降低 其解决措施是在热源附近的密封装置应进行耐热性 设计 以防过热损伤密封性能 2 2 工作介质及受力状态 体现液压系统工作时其性能优劣程度 的重要表 现之一是密封性能 该性 能取决于使用的介质与所 用密封件 的纸质 因为油液的老化或污染不仅使系 统中的器件出现故 障 加速密封件老化与磨损 而且 介质中形成 的赃物 易嵌 入 密封 处 导 致 穿漏 或 渗 漏 因此需定时检查油液品质及清洁度 对于高 压 高速运行的液压设备 由于油液 中残留的空气在 构件高速运行时会膨胀 再经高压压缩会产生高温而 烧坏密封件 严重时可导致炭化 为此在设备运行初 期应进行排气处理 对于往复运动或重载机械应在 运动件上装配支撑环 确保其承受较大的载荷 对于 承受侧 向力 的机构 必须在密封处设置支撑环 以防 密封件在偏心的条件下工作时引起泄漏与磨损 对于 高压大流量液压系统在工作 中易产生液压冲击 此冲 击产生的瞬间高压可能是系统工作压力的几倍 在极 短时间内密封件撕裂或将其局部挤入 间隙内而使其 损坏 解决方法是在做往复运动的构件上安装缓 冲 环和挡圈 目的是缓冲环装配在密封件前面可吸收部 分冲击力 挡圈可防密封件在高压下挤人间隙 2 3 设计加工及装配 密封件是实现密封性能的主要构件 在装拆时可 能会损伤密封件上的密封面 设计时应采取保护性设 计 采用专用工装装配 如对螺纹结尾部设置缓 阶 装配是对螺纹部分加装保护套 对密封件入 口处 沉 槽 台肩等设有倒角或坡 口 同时应去除毛刺 对固 定件 的内表面需珩磨 抛光或滚压 其表面要求达到 R a 0 1 0 8 m的粗糙度 且不得有纵横向刀纹 对 于运动件要求其表面粗糙度为 R a 0 2 0 4 tx m 为 防运动件被杂物划伤 应将表面硬度设计 在 H R C 6 0 以上 对于沟槽棱边应加工成倒角 防止安装时密封 件损伤 一般粗糙度选定在 R a 1 6 3 2 m 装配前 使用清洗液清洗密封槽及密封面 检查密封有无方向 性要求 装配时不得将密封件旋入槽 内 以免造成扭 转翻转 必要时可涂抹润滑剂增加润滑以便安装 3 结语 造成泄漏的原因无非就是在结合面处产生间隙 出现泄漏后 应对产生泄漏的原 因进行分析 依据实 际情况对密封结构进行适 当的改进或对损伤的零件 和密封件及时更换和修补 达到减小或消除间隙 隔 离或切断泄漏通道 既可达到阻止泄漏之效能 参考文献 1 付平 常德功 密封设计手册 M 北京 化学工业 出版社 2 0 0 9 2 黄迷梅 液压气动密封与泄漏防治 M 北京 机械工业 出版社 2nn 3 魏龙 张红光 密封技术 M 北京 化学工业出版社 2 0 0 4 ll h I l I I I i 0 I I 1 I 1 t l 1 1 1 f 1 nilI i n r q n llh I 参考文献 1 张钺 新型圆管带式输送机设计手册 M 北京 化 学冶金工 业 出版社 2 0 0 6 2 解培林