范麗

摘? 要：通過Von Mises應(yīng)力曲線對鋼絲繩芯膠帶接頭的鋼絲繩對接面距離S進行分析，知道接頭所受應(yīng)力隨著對接面距離的增大而減小，直至S達到50 mm以后，這種變小的趨勢不再明顯，達到極限值。通過建模和計算2種方式對接頭長度進行分析，接頭整體長度對接頭強度影響很大，其接頭長度越長，接頭強度越高，但是當(dāng)接頭長度達到750 mm以后，接頭強度趨于平穩(wěn)。因此考慮到經(jīng)濟性，建議接頭長度不超過750 mm。

關(guān)鍵詞：鋼絲繩芯膠帶;硫化;接頭強度

中圖分類號：TD528? ? ? ? 文獻標(biāo)志碼：A

鋼絲繩芯膠帶屬于強力輸送帶，它是由鋼絲繩、上下覆蓋膠所組成，其具體結(jié)構(gòu)形式如圖1所示。鋼絲繩芯膠帶屬于材料復(fù)合體，其所受到的縱向拉伸力主要是由一些平行排列的鋼絲繩來承擔(dān)。上下覆蓋膠對鋼絲繩芯起到保護作用，可以抵御周圍惡劣環(huán)境對鋼絲繩芯的侵蝕傷害。

表1列出了鋼絲繩芯膠帶的規(guī)格和一些技術(shù)參數(shù)。其中鋼絲繩根數(shù)則列出了帶寬1 200 mm時的鋼絲繩根數(shù)。如表1所示，鋼絲繩芯的直徑隨著膠帶的縱向拉伸力的增加而變大。t值是指鋼絲繩間距，d值是指鋼絲繩最大直徑，比值t/d，則用來表示鋼絲繩在膠帶中的密度。隨著縱向拉伸力的增加，t/d的值隨之減小，但是t/d的值始終大于1。

在膠帶的動態(tài)測試中，膠帶接頭的疲勞強度明顯要小于整條膠帶的額定強度，是整條膠帶的薄弱環(huán)節(jié)。因此要通過各種方法來增強輸送帶接頭強度。

目前在國內(nèi)，鋼絲繩芯膠帶的連接方式主要有機械連接和硫化膠接2種方式。其中，最廣泛運用的方法是硫化膠接，它的優(yōu)點是接頭強度大，使用壽命長，運轉(zhuǎn)時圓滑少阻力。但缺點也很明顯，接頭工序復(fù)雜，人工成本高，制作工期長。圖2即為三階接頭123的結(jié)構(gòu)組成。

1 對接面距離

如圖2所示，對接面距離S是指在鋼絲繩接頭連接中的同一縱向上的兩鋼絲繩對接的距離。鋼絲繩接頭中鋼絲繩的不連續(xù)性就是指在鋼絲繩對接面中只有橡膠的連接而無鋼絲繩的連接，在此處，鋼絲繩的拉伸力主要通過橡膠與鋼絲繩之間的粘著力來承受與傳遞。

定義S值的取值范圍是0～60 mm。圖3即為不同的對接面距離下的Von Mises應(yīng)力曲線。在圖中可以看出，當(dāng)兩鋼絲繩的對接面距離越小，其對應(yīng)受到的應(yīng)力會越大，這對橡膠的使用壽命產(chǎn)生很大的影響。隨著對接面距離的增大，其橡膠受到的應(yīng)力隨之越來越小，直至對接面距離達到50 mm后，應(yīng)力曲線越來越平緩，達到一個極限值。

2 接頭的長度

膠帶接頭長度越長，其接頭受力越好，考慮到經(jīng)濟性問題，因此，接頭長度要在保證膠帶拉伸力的情況下盡可能取最小值。

分別建立了鋼絲繩接頭長度為300 mm、400 mm、500 mm、600 mm、700 mm的5個接頭模型，對其分別施加0.05%、0.1%、0.15%、0.2%、0.25%和3%的伸長量，計算并畫出了Von Mises應(yīng)力與伸長量的對應(yīng)變化曲線。

圖4對比了5種不同長度的接頭，長度分別對應(yīng)從載荷0～0.3%下的應(yīng)力變化曲線。其中，最上面的曲線表示的是300 mm接頭長度下的應(yīng)力曲線，最下面的是700 mm接頭長度下的應(yīng)力曲線。相對于300 mm接頭長度的接頭，在0.3%伸長量的載荷下，Von Mises應(yīng)力值為7.37 MPa，接頭長度為400 mm時，Von Mises應(yīng)力值下降為7.12 MPa，500 mm的接頭長度時，Von Mises應(yīng)力值為6.76 MPa，600 mm接頭長度時，Von Mises應(yīng)力值為6.58 MPa，600 mm接頭長度時，Von Mises應(yīng)力值已經(jīng)下降到6.55 MPa。

從圖4的應(yīng)力曲線圖也可看出，應(yīng)力曲線圖隨著接頭長度的增加而逐漸趨于重合。接頭長度為600mm和700mm的Von Mises應(yīng)力曲線圖幾乎是一樣的，已經(jīng)趨于重合。因此繼續(xù)增加接頭長度無意義。

圖5表達了伸長量為0.1%，0.2%，0.3%這3種載荷的施加下，Von Mises應(yīng)力與接頭長度從350mm～750 mm的應(yīng)力曲線。在這3種載荷的施加下，應(yīng)力曲線隨著接頭長度的增大而緩慢減小，直至接頭長度大于700 mm后，曲線趨于平穩(wěn)。因此，從經(jīng)濟性考慮，應(yīng)該將接頭長度控制在700 mm以內(nèi)，700 mm以上就沒有什么實際意義。

還可以通過計算來確定鋼絲繩接頭的最大長度。接頭的強度是通過鋼絲繩與橡膠間的粘著力來實現(xiàn)的。當(dāng)鋼絲繩接頭長度達到一定值后，即鋼絲繩抽出力大于鋼絲繩破斷力，鋼絲繩雖然被拉斷，但受鋼絲繩與橡膠的粘著力影響，也不能抽出，此時的鋼絲繩搭接長度為鋼絲繩接頭的最佳值。在多階形式的接頭中，搭接長度也就是每一階的長度。如小于此值，則不安全;大于此值，又不經(jīng)濟。所以搭接長度LS的上限為：

3 結(jié)論

由以上論述可知，在多階接頭中，鋼絲繩間對接面的距離S會對鋼絲繩與橡膠之間的粘著力產(chǎn)生作用，對接面的距離S越大，其粘著力應(yīng)力值會越小，但是這種變小的趨勢會隨著對接面的距離S超過50 mm后就變得不再明顯。接頭整體長度對接頭強度影響很大，其接頭長度越長，接頭強度越高，但是當(dāng)接頭長度達到750 mm以后，接頭強度趨于平穩(wěn)。因此考慮到經(jīng)濟性，建議接頭長度不超過750 mm。

參考文獻

[1]宋偉剛.散狀物料帶式輸送機設(shè)計[M].沈陽：東北大學(xué)出版社，? ?2000.

[2]丁武云，姜連錄.高強度鋼繩芯輸送帶最佳的接頭形式[J].起重運輸機械，1992（2）：38-40.