（陽(yáng)泉煤業(yè)集團(tuán)華越機(jī)械有限公司，山西 陽(yáng)泉 045008）

皮帶機(jī)改向滾筒焊縫開裂的原因及措施

張東軍

（陽(yáng)泉煤業(yè)集團(tuán)華越機(jī)械有限公司，山西 陽(yáng)泉 045008）

帶式輸送機(jī)滾筒焊縫開裂將給井下運(yùn)輸工作造成一定影響。本文結(jié)合實(shí)際案例，分析了焊縫開裂的主要原因，并提出了改進(jìn)措施。

改向滾筒；焊縫開裂；分析

在固定式的上運(yùn)皮帶機(jī)中，卸載滾筒后面的改向滾筒（用戶俗稱“二滾筒”）通常受力較大，經(jīng)常出現(xiàn)接盤與筒皮的環(huán)形焊縫開焊、筒皮縱向焊縫開焊等故障，造成滾筒整體報(bào)廢。而且滾筒開焊如不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，有可能造成皮帶撕裂的惡性事故，給安全生產(chǎn)帶來隱患。因此，應(yīng)對(duì)改向滾筒焊縫開裂的原因進(jìn)行分析并采取相應(yīng)措施。

1 滾筒受力情況

下面以陽(yáng)煤集團(tuán)某礦主提升皮帶機(jī)二滾筒為例，說明其受力情況。滾筒布置及膠帶纏繞見圖1、圖2。二滾筒即圖1中的φ800×950改向滾筒，其受力情況為圖2中的趨入端張力F1、分離點(diǎn)張力F2。

圖1 卸載部滾筒布置

圖2 膠帶纏繞示意圖

已知：輸送能力250t/h，機(jī)長(zhǎng)924m，傾角25°，提升高度373．5m，帶寬800mm，帶速2．5m/s，上托輥間距1．2m，承載段采用20～60°深槽型托輥，托輥直徑φ108，輸送帶ST/S2500。

如圖2，經(jīng)計(jì)算，二滾筒趨入端張力為F1=244．5kN，分離點(diǎn)張力為F2=249．4kN，由于兩力之間有約49°的夾角，根據(jù)力的平行四邊形法則，計(jì)算合力為206．1kN。根據(jù)計(jì)算，參照DTII帶式輸送機(jī)選型手冊(cè)，初選改向滾筒為DTII03B6181，查手冊(cè)可知，該滾筒許用合力為250kN，筒皮厚18mm。同時(shí)，為增強(qiáng)筒體剛性，在筒體內(nèi)部加環(huán)形筋，因此設(shè)計(jì)上不存在問題。

但該滾筒在使用約半年后，出現(xiàn)滾筒接盤與筒皮的環(huán)形焊縫開焊的故障。

2 滾筒結(jié)構(gòu)

該改向滾筒采用DTⅡ型結(jié)構(gòu)，接盤為鑄造輪轂與幅板的焊接結(jié)構(gòu)，筒皮采用Q235A鋼板卷制，軸為40Cr鍛鋼，采用整體鑄造軸承座。結(jié)構(gòu)見圖3。

圖3 滾筒的結(jié)構(gòu)

3 改進(jìn)措施

3.1 提高滾筒的剛度和強(qiáng)度

滾筒在交變應(yīng)力的作用下，反復(fù)拉伸壓縮，由于不斷地塑性變形，焊口在冷作硬化和應(yīng)力集中的狀態(tài)下最終導(dǎo)致斷裂。為了防止焊口處的塑性變形，要提高整個(gè)滾筒的剛度和強(qiáng)度。

提高滾筒的剛度和強(qiáng)度，可以從兩方面著手，一是增加滾筒壁厚，二是縮短支撐距離。但滾筒壁厚增大，不僅加大了材料雜費(fèi)，也提高了造價(jià)和滾筒本身的重量。一般采取的是在滾筒內(nèi)壁焊接徑向加強(qiáng)筋。通過有限元分析，焊接加強(qiáng)筋后，滾筒變形明顯減小。同時(shí)筒皮卷制時(shí)注意校圓，避免壁厚薄厚不均勻。由理論力學(xué)分析可知，當(dāng)載荷一定時(shí)，梁的最大彎矩與梁跨度的長(zhǎng)短有關(guān)，減小支點(diǎn)的距離，可以有效降低最大彎矩值。實(shí)際操作中，可以將幅板或輪轂的支撐位置向滾筒中間移動(dòng)適當(dāng)距離。

3.2 嚴(yán)格執(zhí)行加工工藝

滾筒的加工工藝中，最關(guān)鍵的是筒體焊縫的焊接、高溫回火及焊縫的探傷檢查。采用埋弧自動(dòng)焊，焊前預(yù)熱，多層多道焊。焊接電弧區(qū)保護(hù)嚴(yán)密，不容易形成氣孔，焊接質(zhì)量高而且穩(wěn)定，焊接表面無飛濺，美觀平整。焊后需對(duì)焊縫進(jìn)行高溫回火，以改善金相組織，消除熱應(yīng)力，提高機(jī)械性能。之后對(duì)焊縫進(jìn)行探傷檢查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)焊縫是否焊透、有無氣孔、有無裂紋等缺陷。

3.3 降低安裝高度

在其它條件不變時(shí)，降低安裝高度，可使進(jìn)出滾筒的兩力的夾角變大。由力的平行四邊形法則可知，二力夾角變大，總的合力會(huì)變小。因此，可在滿足條件的情況下，適當(dāng)降低底座高度，也可減小滾筒的受力，從而減小發(fā)生故障的可能性。

3.4 提高滾筒規(guī)格

此處滾筒受力情況復(fù)雜，為保證皮帶機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，可有意增大滾筒規(guī)格，在滾筒筒厚度、軸承、軸的參數(shù)上適當(dāng)提高，提高滾筒的承載能力。

3.5 實(shí)際操作情況

在實(shí)際中，我們采用了在筒體內(nèi)部焊接環(huán)形加強(qiáng)筋和接盤處焊接徑向加強(qiáng)筋相結(jié)合，同時(shí)增加筒皮厚度的方法。筒皮采用25mm的鋼板卷制，加工后保證皮厚約23mm，如圖4。

圖4 改進(jìn)后的滾筒結(jié)構(gòu)圖

4 結(jié)語

通過對(duì)改向滾筒受力的分析，并對(duì)滾筒結(jié)構(gòu)、工藝、安裝條件進(jìn)行改進(jìn)。改進(jìn)后的滾筒安裝后，已累計(jì)運(yùn)行兩年有余，沒有發(fā)生開焊等故障，使用壽命明顯提高。

[1]DTⅡ型固定帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì)選用手冊(cè)[M]．機(jī)械工業(yè)部北京起重運(yùn)輸機(jī)械研究所．

[2]成大先主編．機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M]．化學(xué)工業(yè)出版社．

TF321.2

A

1671-0711（2017）09（上）-0075-02