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(河鋼集團(tuán)邯鋼公司物流公司，河北邯鄲056015)

摘要:分析了皮帶備件質(zhì)量、清掃器使用效果、護(hù)皮的安裝和材質(zhì)等7 個(gè)因素對皮帶使用壽命的影響。根據(jù)現(xiàn)場設(shè)備的實(shí)際情況制定了相應(yīng)的整改措施，自主研發(fā)了防止皮帶損傷的安全保護(hù)裝置和皮帶利舊使用的裁剪裝置，并在生產(chǎn)過程中不斷修正皮帶壽命周期管理模型，最終達(dá)到了延長皮帶使用壽命，降低皮帶消耗定額的目的。

關(guān)鍵詞:皮帶壽命；周期模型；影響因素；治理措施；設(shè)備創(chuàng)新

0 引言

河鋼邯鋼物流公司第一機(jī)械化全封閉式原料場主要負(fù)責(zé)向東區(qū)高爐和燒結(jié)機(jī)輸送混勻料及焦炭、塊礦、煤粉等單品種物料。輸料設(shè)備系統(tǒng)擁有121條皮帶機(jī)，皮帶總長度達(dá)29 000 余米，其中長度不足100 m 的給料機(jī)和移動可逆料車皮帶占50% 以上，皮帶平均使用壽命短，每年用于更換皮帶的費(fèi)用達(dá)300 余萬元，投資巨大。因此，為防范設(shè)備事故，提高生產(chǎn)保障能力，尋求一種能根據(jù)實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)分析指導(dǎo)備件申報(bào)、檢修作業(yè)和設(shè)備技術(shù)革新等工作的皮帶壽命周期管理模型已迫在眉睫。

1 皮帶壽命管理模式概述

皮帶壽命管理模式是對每條皮帶備件上機(jī)和下線時(shí)間進(jìn)行跟蹤記錄，分析皮帶實(shí)際使用壽命與參考壽命的差距。結(jié)合現(xiàn)場設(shè)備的實(shí)際問題，查找皮帶使用壽短的原因，制定行之有效的改善措施，同時(shí)優(yōu)化皮帶機(jī)防撕裂、防打滑、防堵料等電器保護(hù)裝置以及廢舊皮帶的再生利用等方面工作。其所依據(jù)的皮帶壽命周期管理模型是日常設(shè)備管理中的備件申報(bào)和檢修作業(yè)周期等內(nèi)容的參照點(diǎn)，是以點(diǎn)帶面推動皮帶機(jī)設(shè)備系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)，主要為了減少設(shè)備故障非計(jì)劃停機(jī)時(shí)間對生產(chǎn)的影響。皮帶壽命周期管理模型是對皮帶在實(shí)際使用過程中壽命趨勢進(jìn)行分析的工具，旨在合理制定和實(shí)施檢修項(xiàng)目以及開展設(shè)備技術(shù)改造等工作，最終達(dá)到延長皮帶使用壽命周期，降低皮帶消耗定額的目的。因此，在實(shí)際生產(chǎn)過程中制定以及不斷修正皮帶壽命周期管理模型，使其適應(yīng)生產(chǎn)起到指導(dǎo)書的作用，使設(shè)備管理效果一目了然，做到設(shè)備管理有的放矢。

以河鋼邯鋼物流公司一料場翻車機(jī)設(shè)備系統(tǒng)A105 皮帶為例，翻車機(jī)翻卸巴卡、楊迪等單品種物料較多，根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)該皮帶使用壽命一般為7 ～10 個(gè)月。2017 ～ 2018 年該條皮帶在壽命周期管理模型中關(guān)鍵數(shù)據(jù)見表1。

由表1 可以看出，該皮帶2017 年2 月上線，當(dāng)年9 月份下線，使用壽命周期僅為7 個(gè)月，屬于參考壽命下限時(shí)間。對皮帶使用現(xiàn)場進(jìn)行分析，查找問題并進(jìn)行治理，方案如下:

( 1) 皮帶的配重箱積水、積料。在原配重箱底部開設(shè)清理孔，將積水、積料全部清理出去并將原平頂配重箱體改造為人字形尖頂形式，解決掉料進(jìn)入配重箱和長期積料清理困難的問題。

( 2) 將原皮帶機(jī)頭自制的廢舊皮帶刮料板，改為聚氨酯材質(zhì)的刮料板，減少非正常磨損皮帶。

( 3) 原皮帶距離機(jī)頭5 m 爬坡處皮帶受力較大，出現(xiàn)皮帶凸起打綹情況，皮帶在該位置長期反復(fù)折彎，嚴(yán)重影響皮帶壽命。因此在該處加裝長托輥，分解受力。

( 4) 由于部分托輥支架高低不平，影響皮帶受力，更換5 組托輥支架。

經(jīng)過實(shí)際數(shù)據(jù)分析和技術(shù)改造后， 2017 年9 月26 日更換新皮帶，運(yùn)轉(zhuǎn)至今皮帶使用壽命周期已達(dá)12 個(gè)月有余，從日常設(shè)備點(diǎn)檢情況看，該條皮帶運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，使用壽命可再提高至少2 ～ 3 個(gè)月。

把每臺設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行和檢修情況錄入到全壽命周期管理模型中，可以輕松地發(fā)現(xiàn)上機(jī)備件的使用壽命趨勢。備件使用壽命可以精確至以日為單位，對于準(zhǔn)確地制定檢修計(jì)劃和提前做好備件申報(bào)以及備件質(zhì)量評價(jià)起到指導(dǎo)作用。

2 影響皮帶使用壽命的因素

2． 1 皮帶備件質(zhì)量

皮帶備件的質(zhì)量對皮帶上機(jī)運(yùn)行的使用壽命起到至關(guān)重要的作用^［1］。以普通帶為例，皮帶備件制作當(dāng)中帶芯層是輸送帶的骨架，承受載荷的主體，根據(jù)強(qiáng)度選擇棉帆布、尼龍布、聚酯布、鋼絲繩芯等，帶芯可制成單層和多層; 覆蓋層分為上膠層和下膠層，分別粘在帶芯層外面，由使用條件決定是否要用耐磨、耐熱、耐燃等橡膠配方; 隔離層用于粘接帶芯，根據(jù)帶芯的不同而配方不同。因此皮帶的使用壽命由輸送的物料和使用條件決定，不同的配方?jīng)Q定著皮帶的延展性、耐磨性和耐疲勞性等因素。

2． 2 清掃器使用效果

皮帶輸送機(jī)在運(yùn)行時(shí)應(yīng)保證清掃器可靠好用，回程皮帶上應(yīng)無殘留物料。如果無法保證清掃效果，回程皮帶上的殘留物料將隨回程皮帶進(jìn)入驅(qū)動滾筒或改向滾筒，皮帶會被物料割傷，并會損壞滾筒表面的橡膠層，在皮帶上會出現(xiàn)破口，降低皮帶的使用壽命^［2］。

2． 3 護(hù)皮的安裝和材質(zhì)

護(hù)皮安裝在下料漏斗的導(dǎo)料槽上，改進(jìn)導(dǎo)料槽是防止皮帶早期磨損的有效措施之一^［3］。改進(jìn)各皮帶轉(zhuǎn)接處的漏斗導(dǎo)料槽，使長大異物在輸送過程中不易卡在漏斗壁和輸送帶之間。導(dǎo)料槽兩側(cè)的導(dǎo)料板，使其與皮帶帶面的間隙沿著運(yùn)行方向越來越大，解決塊礦等大塊物料卡在皮帶與導(dǎo)料板之間的問題，消除因此引起的皮帶損傷。對于落差大的漏斗內(nèi)部應(yīng)安裝耐磨材質(zhì)的緩沖擋板，避免物料直接沖擊皮帶和造成設(shè)備嚴(yán)重掉料等問題。

導(dǎo)料槽上安裝護(hù)皮的主要用途是防止設(shè)備掉料，達(dá)到清潔生產(chǎn)的目的。護(hù)皮更是防止皮帶跑偏的重要部件，由于物料的撒漏造成物料落在回程皮帶非工作面上導(dǎo)致皮帶跑偏，在輸送距離較短的移動可逆料車皮帶和料倉下方的給料機(jī)小皮帶上此類問題尤為突出。護(hù)皮的材質(zhì)應(yīng)與皮帶備件的材質(zhì)配套選擇，將護(hù)皮與皮帶工作面接觸的部分加入潤滑和耐磨配方成分或結(jié)構(gòu)部件避免嚴(yán)重磨損皮帶。因此，護(hù)皮的安裝形式和材質(zhì)同樣是影響皮帶使用壽命的重要因素。

2． 4 皮帶跑偏

造成皮帶跑偏的因素主要為漏斗下料口落點(diǎn)不正、下料口積料、滾筒積料或耐磨包膠破損、護(hù)皮或?qū)Я喜勰p及變形、皮帶機(jī)機(jī)架不在一個(gè)中心線上、皮帶硫化接頭不正和整機(jī)基礎(chǔ)下沉等^［4］。因此治理皮帶跑偏是一個(gè)綜合性的問題，每臺皮帶機(jī)跑偏問題應(yīng)具體問題具體分析和治理^［5］。皮帶跑偏容易造成皮帶邊部刮蹭機(jī)架，磨損托輥吊耳等問題。因此，皮帶跑偏是導(dǎo)致皮帶使用壽命短的重要因素。

2． 5 輸送物料的品種

物料源頭受卸的途徑是通過火車和汽車兩種進(jìn)料方式，火車通過翻車機(jī)系統(tǒng)受卸，汽車通過自卸車系統(tǒng)受卸。按照對皮帶使用壽命的影響程度將物料的品種分為粉狀料、塊狀料以及球團(tuán)，這三類物料對皮帶機(jī)的運(yùn)行影響截然不同。同一條皮帶輸送物料品種的變化以及雨季和冬季生產(chǎn)物料濕度隨季節(jié)性的變化時(shí)都需要及時(shí)作出相應(yīng)的皮帶機(jī)工藝部件調(diào)整。例如，漏斗下料口落點(diǎn)、導(dǎo)料槽距離皮帶帶面的高度，甚至需要調(diào)整皮帶的運(yùn)轉(zhuǎn)速度等，這些都是影響皮帶使用壽命的關(guān)鍵因素。

2． 6 皮帶機(jī)整體運(yùn)行效果

皮帶機(jī)整體的運(yùn)行效果對皮帶使用壽命的影響主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:

( 1) 皮帶機(jī)頭、機(jī)尾中間轉(zhuǎn)載處的過渡長度及過渡方式對輸送帶的使用壽命影響很大，須進(jìn)行合理的過渡設(shè)計(jì)，應(yīng)盡量避免皮帶在運(yùn)行過程中出現(xiàn)反復(fù)折彎和凸起等問題。

( 2) 大傾角爬坡皮帶在運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)皮帶抖動、彈跳嚴(yán)重，使皮帶與機(jī)架、托輥發(fā)生較大碰撞，容易造成皮帶損壞^［6］。

( 3) 配重設(shè)計(jì)過重是造成輸送帶張力過大，過早龜裂老化的重要原因。在滿足輸送帶運(yùn)載物料張力的基礎(chǔ)上，減輕配重，將平頂配重箱體改為尖頂箱體，避免物料堆積不易清理，造成配重加重等問題。

( 4) 料流方向?qū)斔蛶У氖褂脡勖哂兄匾绊?。使物料流與皮帶同方向運(yùn)行，可大大提高輸送帶的使用壽命。

2． 7 皮帶接頭硫化質(zhì)量

皮帶接頭是否接正和硫化質(zhì)量的好壞很大程度的影響皮帶機(jī)整體運(yùn)行效果和皮帶使用壽命。皮帶接頭硫化作業(yè)的關(guān)鍵點(diǎn)控制主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:

( 1) 皮帶扒口，部分邊沿的膠要剃凈，要精修接口邊沿位置，不得遺留殘余，造成邊部開裂。

( 2) 皮帶打磨時(shí)，要將每梯的帆布打毛后清洗干凈。

( 3) 接口刷兩遍膠，重點(diǎn)將每梯的縫隙用力刷膠，膠要涂的均勻，不得存在積流和涂抹不全等情況。

( 4) 接口覆膠料時(shí)，要根據(jù)接口尺寸、形狀制作芯膠和封口膠尺寸，不得過大或過小，要求覆蓋均勻平整，尤其是封口厚膠要按照尺寸制作。

( 5) 打壓1． 5 kg，保溫45 min，自然冷卻降溫。要留人監(jiān)護(hù)，注意觀察是否泄壓，溫控箱與溫度計(jì)顯示溫度不一致時(shí)及時(shí)作出調(diào)整和處理。

3 提高皮帶使用壽命的措施

為了提高皮帶使用壽命，針對每臺設(shè)備的實(shí)際使用情況，制定相應(yīng)的綜合治理措施。具體如下:

( 1) 不超過100 m 的短程輸送皮帶拉緊方式普遍為絲杠拉緊，帶速為2． 5 m /s，皮帶頻繁穿梭滾筒，經(jīng)實(shí)際使用驗(yàn)證，選擇柔性較大，耐磨性較高的EP200 － 1200 × 6( 6 + 3) 輸送帶型號較好，尤其是移動可逆料車皮帶使用壽命可提高2 ～ 3 個(gè)月。

( 2) 垂直重錘拉緊方式的皮帶，對原設(shè)計(jì)的配重箱體結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行改造，平頂箱體變?yōu)榧忭斚潴w，采用減材方法，降低設(shè)備負(fù)荷，在配重箱靠下位置開孔，消除配重箱內(nèi)部積水和箱體頂部積料。經(jīng)實(shí)際使用驗(yàn)證，皮帶在運(yùn)行過程中不存在打滑情況，皮帶使用壽命可提高1 倍以上。

( 3) 在皮帶機(jī)輸送物料的過程中，各皮帶機(jī)落料點(diǎn)下方的托輥易被球團(tuán)和塊狀等物料擠死不轉(zhuǎn)，造成磨損皮帶非工作面。因此，將此類落料點(diǎn)位置的托輥進(jìn)行改造，將托輥兩端的輥皮沿著軸向各縮短2 cm，改造后托輥更容易安裝，不易被物料擠死不轉(zhuǎn)，避免非正常磨損皮帶。同時(shí)對于刮板機(jī)等大車設(shè)備中心漏斗下方緩沖床托輥和滾筒取料機(jī)臂皮帶托輥等檢修作業(yè)空間受限或托輥更換困難的位置，將托輥改為高品質(zhì)使用壽命較長的托輥備件，其輥皮材質(zhì)為高分子耐磨滲透石墨，增加其耐磨性和托輥表面的光滑度。

( 4) 漏斗導(dǎo)料槽和護(hù)皮采用雙層密封結(jié)構(gòu)形式，避免下料口落點(diǎn)物料撒漏的同時(shí)，改善廢舊皮帶制作的護(hù)皮非正常磨損皮帶的問題。

4 設(shè)備創(chuàng)新

4． 1 皮帶機(jī)保護(hù)裝置

皮帶機(jī)的安全保護(hù)裝置是在皮帶機(jī)工作中出現(xiàn)故障時(shí)能進(jìn)行監(jiān)測和報(bào)警的設(shè)備，可使皮帶機(jī)系統(tǒng)安全生產(chǎn)、正常運(yùn)行，預(yù)防機(jī)械部分的損壞和保護(hù)操作人員的安全。此外還便于實(shí)現(xiàn)集中控制和提高自動化水平。常見的保護(hù)裝置有跑偏開關(guān)、拉繩開關(guān)、漏斗防堵開關(guān)，打滑檢測裝置等^［7］。而對于避免和減少皮帶損壞的保護(hù)裝置卻很少，因此，結(jié)合皮帶運(yùn)行的特點(diǎn)展開技術(shù)創(chuàng)新，自主研發(fā)了皮帶防溢料裝置、皮帶防撕裂裝置和管帶防脹管裝置等。

皮帶防溢料裝置是由高度調(diào)節(jié)板、限位開關(guān)、迎料擋板等部件組成。當(dāng)皮帶機(jī)發(fā)生溢料時(shí)，超出該裝置限高部分的物料將會觸碰迎料擋板，帶動連接板使行程開關(guān)擺臂轉(zhuǎn)動得電，觸動電氣控制系統(tǒng)使設(shè)備停機(jī)，防止溢料事故擴(kuò)大，避免長時(shí)間檢修。該裝置獲得國家實(shí)用新型專利。

4． 2 廢舊皮帶的再生利用

皮帶在長時(shí)間、大負(fù)荷輸送物料后，會造成邊部的損壞，這些損壞的皮帶雖然在過料量較大的皮帶機(jī)上無法使用，但經(jīng)過剪切裁剪后仍可在一些寬度較小、過料量較低的工作崗位進(jìn)行物料輸送。這樣不僅可以降低生產(chǎn)成本，而且提升了職工修舊利廢的積極性。

河鋼邯鋼自主研發(fā)了一種寬度可調(diào)的皮帶縱向剪切裝置，該裝置可在牽引機(jī)的配合下快速完成對皮帶的切割，切割寬度可根據(jù)要求進(jìn)行調(diào)節(jié)，大幅提升了皮帶的切割效率。切割100 m 皮帶平均切斷時(shí)間僅需30 min，省時(shí)省力，解決了手工切割導(dǎo)致的切口不整齊，無法滿足生產(chǎn)要求的技術(shù)問題。該裝置獲得國家實(shí)用新型專利。

5 經(jīng)濟(jì)效益概算

皮帶壽命周期管理模型是對皮帶在實(shí)際使用過程中壽命趨勢進(jìn)行分析的工具，旨在指導(dǎo)設(shè)備管理者合理制定和實(shí)施檢修項(xiàng)目以及設(shè)備技術(shù)改造，最終達(dá)到延長皮帶使用壽命周期，降低皮帶消耗定額的目的。

河鋼邯鋼物流公司一料場2017 年1 ～ 6 月皮帶實(shí)際消耗為5 842 m，其中包括已使用5 年以上的大皮帶2 條共計(jì)2 400 m，詳見表2。

2018 年1 ～ 6 月皮帶實(shí)際消耗3 726 m，其中包括已使用5 年以上超期服役的大皮帶1 條共計(jì)1 200 m，詳見表3。

由此可見，同比2018 年和2017 年上半年實(shí)際消耗皮帶總數(shù)降低了2 116 m，除去使用5 年以上的大皮帶同比降低了916 m。

以料場用量最大的高耐磨尼龍帶1 200 × 7 ×8 /3計(jì)算效益，每米皮帶價(jià)格為434 元，除去5 年以上使用壽命的皮帶消耗，節(jié)約備件采購費(fèi)用至少為916 × 434 = 397 544( 元/半年) 。

則年創(chuàng)效為397 544 × 2 = 795 088( 元) 。

6 結(jié)語

皮帶全壽命周期管理模式是在實(shí)際生產(chǎn)管理過程中制定并不斷修正皮帶全壽命周期管理模型，延長皮帶使用壽命，不斷適應(yīng)并指導(dǎo)生產(chǎn)，使設(shè)備管理效果一目了然，最終達(dá)到降低皮帶等備件消耗定額的目的。該管理模式可產(chǎn)生可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

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