第一章 输送带

第一章输送带学习目的与要求本章要求学生了解输送带的基础知识及用途；掌握并能运用输送带的结构设计方法及输送带的各部位胶料的配方设计特点；掌握输送带的成型及硫化工艺。§1-1概论输送带是胶带运输机等的主导部件，用途极为广阔，多种多样。大者从矿石开采的现场运输，加工物料在生产工艺过程中的搬送，以及利用输送带进行产品的加工;小到精密机器内的轻量物品传递，还有器件位置的固定等等，可以说到处都能见到输送带的身影。作为搬运手段之一，输送带之所以能够这样大量地使用在产业各个领域，主要是起因于它比同类其他的运输手段简单，而且又十分经济，可以大大降低运输成本和维护保养费用。同时，输送带还具有在限定能力范围内，可以大量连续运输、自由伸缩调整运输量等特点。据来自运输技术方面的研究报告宣称:输送带运输同铁路和汽车比较，输送带的能源消耗和运输成本是昀为经济的;在其它运输设备中，同螺杆输送、振动输送和加压导管输送相比，输送带的工作效率(运输能力/摩擦损失)也是公认昀佳的一种方式。输送带作为粉状(包括粒状、块状)物料的连续运输以及固体物件的单件运输手段，在世界产业界中具有悠久的历史。早在1795年，美国即正式提出了输送带(ConveyorBelt)的概念，并由S.T.Palmalee于1858年申请了专利。1933年英国昀早对其进行了标准化(BS490)。20世纪40年代以后,由于合成纤维、合成橡胶和树脂的迅速发展并应用于输送带行业以及钢丝绳芯输送带研究的进展,使得输送带产品的面貌发生了划时代的变化,充分显示了输送带的功能性和经济活力。然而，使输送带设计技术、适用技术和生产技术真正得到快速发展的，也不过是昀近半个多世纪的事。20世纪60年代，可说是世界输送带发展昀快的时期。美欧及日本等工业发达国家，随着矿山开采的现代化，钢铁、煤炭和重化学工业，以及水泥、发电厂的不断大型化、合理化，输送带的需求急剧增长和扩大，种类不断增多，质量要求日益严酷，性能用途也日趋复杂多样，从而形成了输送带行业。世界输送带的发展，大体上可以说经历了四个时期。第一个时期是输送带初创发展时期。从19世纪后半叶到20世纪中叶后期，主体材料为天然橡胶和棉帆布，生产工艺采用多次贴合成型和平板分段硫化方式。在使用上，以多驱动方式衬以滑轮作为提高运输能力和长距运输的手段。第二个时期主要是70年代前后十几年的输送带大发展时期。其特点是大量改用合成橡胶和化纤帆布及钢丝绳，工艺上改用多层一次成型和平板及鼓式连续硫化的方式。在使用方面开始实现大运量、远距离运输，做到了功能化。第三个时期为输送带技术改革时期。其特征是输送带的长寿命化和效率化。使用材料由合成橡胶扩大到热塑性塑料，输送带开始实现轻量化，同时多功能的耐热、耐油、耐燃、耐酸碱、耐磨、抗冲击、抗滑动等输送带得到了进一步发展。第四个时期是从90年代下半期开始。输送带进入了以整体成型、不用硫1化、采用热塑性弹性体、芳纶、无纺布等使结构和工艺简化和强调环保绿化的新时期。同时，运输安全，特别是井下输送带防火、防爆问题成为突出的重点课题。对现代输送带要求的各项功能，概括起来有以下10个方面:(1)搬送物料所需的传导强力。(2)在应力下的低伸长和小的拉紧。(3)保护搬运物料而用的高性能盖胶。(4)直行(防止蛇行)要求的尺寸稳定性。(5)可以简易接头的性能。(6)对冲击的扯裂抵抗力。(7)耐负荷运输的构造和宽度。(8)具有防止胶带剥离的牢固粘合力。(9)纵向的柔软性和横向的成槽性。(10)防静电火花及避免由此引起火灾的安全性和阻燃性。全球输送带的发展已由高速成长向低速增长的方向转移，从主要以数量的增加转向注重质量的提高和使用寿命延长的方向发展。同时，作为橡胶工业的大型制品以及工业橡胶制品内的重点产品，继续确立其在产业中的牢固地位，发挥在运输业中长距离、大容量连续运输的优势。§1-2输送带的结构及品种分类图1-1胶带输送机及输送线一、输送带的结构对于通常指的输送带，其结构一般包括抗拉层和覆盖胶层边胶组成。但由于抗拉层的种类的不同，它们的结构有所差异，如在帆布芯输送带，其抗拉材料由多层胶帆布组成；而钢丝绳芯输送带，抗拉材料是由多根纵向排列的钢丝绳组成；整体带芯输送带，抗拉材料是用织机整体织成的。输送带在工作过程的全部负荷都由抗拉层承担，要求其有一定的强度和刚度。覆盖胶、边胶是带芯的保护层，在工作时能保护带芯不受物料的直接冲击、磨损、腐蚀，防止带芯早期损坏，延长输送的使用寿命。覆盖胶一般分上覆盖胶、下覆盖胶，上覆盖胶主要与输送的物料接触也称工作面，下覆盖胶则与传动辊筒接触。为了防止输送带磨边，一般在输送带的两侧加贴边胶。较大规格的输送带在带芯层与覆盖较之间加贴缓冲层，增大覆盖胶与抗拉层之间的附着2图1-2典型输送带的结构（1）帆布分层输送带（2）钢丝绳芯输送带（1）（2）力，增大胶带的耐冲击性。典型的输送带结构如图1-2。二、输送带的分类输送带的品种繁多，新的品种不断涌现，制造厂和使用单位对输送带的分类和命名也不统一，一般采取下列方法分类。（一）按抗拉层材料分类纤维材料抗拉层，包括帆布芯输送带（包括棉帆布、锦纶帆布、涤纶帆布等）、整体带芯输送带、短纤维定向补强输送带等；金属材料抗拉层，包括钢丝绳芯输送带、钢缆牵引输送带、折叠式输送带等。如图1-3。图1-3不同骨架材料输送带（二）按结构不同分类1.普通型结构较简单，抗拉层由数层挂胶帆布组成，上下贴有覆盖胶。适用于输送小块、粒状等等物料或成品件。断面结构如图1-4。2.缓冲补强型在普通输送带的基础上，采用在抗拉层与覆盖胶之间加贴缓冲胶布或缓冲层胶片，它具有较强的耐冲击性、缓冲性较好、附着力较高。适用于输送冲击力较大的大块物料，见图1-5。3图1-4普通结构输送带图1-5缓冲补强型输送带3.边部补强型在带的边部两侧加帖挂胶的帆布或网眼布，以进一步提高边部与带芯的附着力、强度和耐磨性。如图1-6。4.带芯中梯型带芯层呈中梯形结构，有缓冲层和边部补强层，特点是具有横向柔软性，良好的成槽性和耐冲击性。适用于输送摩擦力大、冲击力大的物料，结构如图1-7。图1-6边部补强型输送带图1-7带芯中梯型输送带5.带芯边梯型有较好的成槽性，用于井下运送原煤等，结构如图1-8。6.无覆盖胶型结构中没有覆盖胶，仅有数层挂胶帆布贴合硫化而成。适用于输送成品件、箱、盒等，结构如图1-9。图1-8带芯边梯型输送带图图1-9无覆盖胶型输送带（三）按用途分类1.普通输送带输送粉状、粒状、块状的中性物料，所用的骨架材料和覆盖胶没有特殊要求，用于矿山、港口…。2.食品输送带覆盖胶具有耐油、无毒、无味等特性，主要用于输送食品。3.耐酸碱输送带能输送PH值在5-9的酸碱物料，用于化工等工业。4.耐油输送带具有耐油特性，能输送含油物料，其覆盖胶用耐油胶料制成。5.耐寒输送带具有耐寒性能，能在-40℃左右的温度下工作。6.耐热输送带能够输送高温物料，其温度在120℃-150℃，近几年又研究出耐180℃-250℃的高级别耐热输送带和耐温程度达600℃的耐灼烧输送带。主要用于钢厂、发电厂、水泥厂等企业。7.阻燃输送带输送带的各部位都具有阻燃特性，适用于煤矿井下等需要阻燃的场所。8.导静电输送带用于易产生静电的场所。4（四）按外观形状分类输送带覆盖胶表面一般是平面，但为了提高输送的角度，将输送带的上覆盖胶制成各种花纹图案，防止物料下滑，其形状如图1-10。图1-10不同外观形状输送带利用输送机输送物料时，为了防止物料的散落，在输送带的两边制成一定形状的当边即挡边输送带，常见的挡边有波形挡边和蹊口挡边。输送带上若装有斗，可以以垂直方向或接近垂直方向提升物料，称为斗式输送带，如图1-11。（五）按强度级别分类输送带强度低于500kN/m的称为轻型输送带，630kN/m—2000kN/m的称为中等强度输送带，大于2000kN/m的是高强度输送带，大于5000kN/m的就是超高强度输送带。图1-11斗式输送带§1-2输送带的设计与计算1.输送带结构设计输送带的结构设计包括在已知使用条件和输送能力下，输送带的宽度、使用骨架材料的种类、结构及层数，覆盖胶的厚度、各部件尺寸等。设计的合理与否直接影响产品的使用和使用寿命，因此，输送带的结构设计对产品的质量起到颇为关键的作用。1.1输送带的骨架材料输送带的骨架材料承受带体使用运转过程中的拉伸拉应力、弯曲拉应力等各种受力，用来保证输送带正常使用必不可少的组成部分，能否合理选择输送带骨架材料及其相应的组织结构和用量，直接影响产品的使用效果和使用寿命，了解和掌握骨架材料的材质和结构非常必要的。1.1.1输送带骨架材质输送带的品种很多,根据带芯材质,分为织物芯输送带、钢丝绳芯输送带、牵引钢丝绳芯输送带(钢缆输送带)和钢网输送带等；输送带织物带芯的材料主要为锦纶6、锦纶66、聚酯、聚酯-锦纶和芳纶等,其中锦纶66和聚酯消耗量较大,芳纶刚进入应用阶段。我国输送带织物带芯的材料主要为聚酯、锦纶和棉。1.1.1.1棉纤维主要包括聚酯-棉、丙棉、纯棉等。棉纤维具有与橡胶粘合性能好的特点。用棉帆布制成的输送带具有柔韧性和成槽性好、价格便宜等优点,主要适用于小块状、粉末5状物料(木屑、稻谷、水泥和矿砂等)的中短距离输送。棉帆布的缺点是断裂强度较低,易腐蚀,疲劳寿命短。1.1.1.2锦纶（PA纤维）耐磨性和耐疲劳性好、强度高，用锦纶帆布制成的输送带具有带体薄、强力高、抗冲击、成槽性好、层间粘合强度大、屈挠性能优异及使用寿命长等特点,但锦纶纤维模量低、断裂伸长率和定负荷伸长率较大的特性会导致输送带产生伸长现象,因此，目前锦纶帆布多用于输送距离适中、安全因数大且要求带体弹性好的输送带中。锦纶主要包括锦纶6和锦纶66，锦纶66纤维的物理性能略高于锦纶6纤维,但熔点较高，耐热性能较好，因此锦纶66用于高性能、高品质的输送带及耐热输送带中。1.1.1.3涤纶（聚酯纤维）具有高模量、低收缩的特点。聚酯帆布包括聚酯帆布和聚酯-锦纶交织帆布。聚酯帆布除具有锦纶帆布的优点外,还具有伸长率小、耐热性能好、价格低等特点。聚酯-锦纶交织帆布由于经线为普通或高模量低收缩聚酯工业丝,纬线为锦纶66工业丝,因此该帆布具有经向伸长率小和纬向成槽性好的优点,成为帆布的重点发展产品,其需求量正在不断增长。带体模量高、伸长率小、耐疲劳、抗冲击和成槽性好等特点,因此聚酯帆布主要用于输送距离大、负荷大、耐化学腐蚀性强,尤其是要求尺寸稳定性好的输送带中。1.1.1.4芳纶（芳香族PA纤维）和玻璃纤维芳纶的强度/质量比较大，伸长小、耐热、耐腐蚀并且阻燃。芳纶纤维虽然断裂强度极高,但断裂伸长率过小,不耐压缩和动态疲劳。在输送带的使用过程中,芳纶织物在带轮上反复地受到拉伸压缩和物料的冲击,持续的伸长、压缩使芳纶纤维先是局部屈服、微纤化,继而坍塌、折弯以致断裂。玻璃纤维的应用主要在耐热输送带的骨架材料上，应进一步解决其与橡胶的粘和强度。1.1.1.5钢丝绳输送带所用的钢丝绳采用高级碳钢制造，钢丝直径为0.12~1.10mm，抗拉强度为1800~2600MPa，表面镀锌防锈并兼有加强钢丝与橡胶粘合的作用，对输送带的使用寿命至关重要绳的结构多为7股式，基本单元为钢丝，钢丝捻合成股，多股螺旋排列绞合成绳。输送带常用骨架材料的一般性能见表1，不同骨架材料的模量见图1。表1常用骨架材料的基本性能6图1输送带用不同骨架材料的模量1.1.2输送带骨架结构骨架材料的不同结构同样影响输送带的使用效果和寿命，了解和进一步研究带体骨架材料的结构，合理的织物结构可充分发挥纤维材料的力学性能。是提高产品使用效果和延长使用寿命的有效方法。输送带用织物的常见结构有平纹结构、帘线结构、直径结构、整体编织和捻纹结构等形式。1.1.2.1平纹结构骨架它是输送带用织物的传统结构形式，使用量大、应用范围广。其结构特点是经纬线上下交织，交叉点很多，有结构性织波(习惯上将其称之为/织缩)，织波使织物的弹性伸长增大，对输送带的纵向屈挠与横向成槽有利,但导致强度下降较大。国内可供选用的平纹织物除棉帆布外,还有涤纶[EE和EEM(EM代表纬线为单丝