皮带输送机滚筒故障分析及处理

　　由于皮带输送机受作业环境条件差、输送负荷大等因素的影响，在运行过程中时常会出现一些故障，主要包括皮带跑偏、滚筒断裂和撒料现象等，其中滚筒断裂故障是输送机运行中常见的故障隐患。若操作人员不及时采取必要地处理措施，不仅会给港口皮带输送机的日常运作带来一定的安全隐患，而且滚筒的断裂很可能造成撕扯皮带的恶性事故，导致重大的经济损失。因此，如何有效解决滚筒断裂故障是皮带输送机操作人员亟待解决的难题之一。
1、滚筒的结构
许多改向滚筒设计的图纸均采用铸焊结构，即接盘为ZG25～35整体铸钢，筒皮用Q345钢板卷制，轴为40Cr。
2、滚筒的受力分析
传动滚筒受力为：皮带机的张力产生的压力f0，摩擦力Ff以及主动力矩Mp。改向滚筒受力为：皮带张紧力f0，摩擦力Ff。两种滚筒相比，传动滚筒比改向滚筒多一个主动力矩。但改向滚筒由于张紧形式不同，承受的皮带张力有时会更大。实践证明，改向滚筒的断裂几率比传动滚筒还要高。

3、提高滚筒的刚度和强度的措施
滚筒在交变应力的作用下，反复拉伸压缩，由于不断地塑性变形，焊口在冷作硬化和应力集中的状态下最终导致断裂。为了防止焊口处的塑性变形，要提高整个滚筒的刚度和强度。
提高滚筒的强度，根据正应力强度条件可知，梁的截面抗弯能力取决于抗弯截面模量，而梁在任一截面处的位移则与全梁的变形大小有关。因此为了提高梁的刚度，必须使全梁的变形减小，因而应增大全梁或较大部分梁的截面惯性矩才能达到目的。
通过对焊接加强筋的滚筒进行有限元分析，滚筒变形明显减小，焊缝处应力集中明显减小，基本上达到优化筒内壁厚度的目的，使滚筒变得更加轻巧，又不影响滚筒的实际强度。目前，重型滚筒采用了这种加强措施。如果单纯加厚筒皮，不仅加大了材料的浪费，也提高了造价和滚筒本身的重量。笔者认为，滚筒损坏也是一项系统工程，要综合考虑。首先，滚筒要有足够的刚性，以抵抗交变应力产生的疲劳损害，还要在提高刚性加固滚筒的同时，改变一下滚筒的结构。
4、改进支撑点
皮带张紧力作用在滚筒上，可简化成均布载荷的梁，由正应力强度条件可知，要提高梁的强度，应该减少梁的弯矩。当载荷一定时，梁的弯矩值的大小，与梁跨度的长短有关故减小支点的距离，可以有效降低弯矩值。
5、滚筒的加工工艺
由于滚筒变形与皮带受力不均有关，焊缝出现应力集中，显然在滚筒材料强度要求范围内。但如果焊缝不过关，存在着很大的残余焊接应力，将可能使焊缝产生压裂现象。所以，滚筒制造要符合较为严格的加工技术条件，并要求严格的焊缝质量，注意焊接工艺和去应力步骤，同时还要兼顾滚筒的造价和加工周期。只有在全面综合考虑的情况下，才会有事半功倍的效果。
由于焊接处存在着残余应力或焊口的金属内部组织存在缺陷，经过交变应力作用出现疲劳裂纹，逐渐发展到开裂。增加加强筋，改变支撑点等具有理论依据，但焊接也要有好的工艺措施。
目前，传统制作滚筒存在着工艺线路反复，路线长，制作费用高，容易断裂等问题。传统工艺路线是：铸造接盘→卷制并焊接成筒皮→粗加工接盘里孔和坡口→用镗床镗筒皮坡口→接盘和筒皮组装焊接→筒体高温回火→筒体在镗床上精加工接盘两内孔→胀套组装轴和筒体→以轴定心精加工筒体外圆→滚筒粘胶。
在传统工艺路线中，筒体整体高温回火的主要原因在于传统接焊方法是手工焊或埋弧自动焊。这两种方法存在着因焊接电流大，产生热量大，热影响压力大所造成的焊缝金相组织变粗，机械性能下降，热应力大，工作变形大的弊端。为了消除以上弊端，焊后要求高温回火，以改善金相组织，消除热应力，提高机械性能。同时，造价也要高些。但如果采用CO2气体保护焊接，可改善上述症候。由于CO2气体保护焊具有热量集中、线能量低而熔深大的特点，所以热影响区窄，焊接应力小，变形小。
重新确定加工工艺：
铸造接盘→卷制并焊接成筒皮→精加工接盘里孔，粗加工接盘外圆按图纸留2mm余量及坡口，用假轴定心粗加工筒皮长度各100mm→粗加工筒皮外圆及坡口，筒皮与接盘外圆一致→在平台上用两个V型铁组装滚筒→焊接→退火→精加工。
港口皮带输送机滚筒故障具有较大的危害性，如何有效解决此类故障对确保输送机的正常运作具有重要影响。本文通过探讨港口皮带输送机滚筒故障的原因及措施，经过实践证明是可行、合理、可靠和实用的，不仅能够有效提高滚筒的强度和刚度，而且也保证了滚筒质量及使用寿命，为类似故障的处理提供了科学的指导意义。