一个复杂的问题
工业输送带的结构看起来非常简单。用最基本的术语来说,它们只是绕着金属输送架的黑色橡胶厚带。它们运输多种不同的材料,因此在世界各地的港口和转运码头发挥着非常重要的作用。但实际上,传送带在技术上是非常复杂的。事实上,人们每年都要花费数十亿美元来购买、安装和使用皮带,但如果一条皮带不能胜任它被选择的任务,就会出很多问题(而且经常出错!)。然而,你不需要是一个传送带专家做出知情的选择,只要你充分利用你可以得到的信息。
技术数据表
选择输送带需要对所有可用参数进行复杂的评估,包括输送系统本身、被输送的物料、工作条件以及健康与安全。对于新的输送机装置,任何皮带选择的第一阶段都应该包括使用由专业输送带工程师监督的皮带计算程序。当一个传送带被证明有问题时,遵循同样的过程也是一个好主意。首先要绝对确定皮带的实际规格是正确的,这是很重要的。
好的皮带选择包括基于相当广泛的标准进行评估。老实说,对于许多与传送带工作的人来说,许多标准对他们来说毫无意义,尽管他们不愿承认这一点,这是可以理解的。当然,所有负责任的制造商、服务公司和贸易商都应该为他们打算供应的特定型号的输送带自动提供技术数据表(TDS),因为这是许多选择标准应该找到的地方。TDS应该由制造商的产品文档(特定于产品的数据表)支持,因为文档应该包含重要的附加信息,如建议的最小和最大滑轮直径和最大可用宽度。
我最好的建议是始终坚持看技术数据表和产品数据表之前你下订单。即使是文件的设计和清晰程度也可以很好地反映你所处理的供应商的专业程度。同样明智的做法是要求提供(制造商)产地证明,以便在出现问题时知道皮带的真实产地。
试验方法和试验标准不相同
技术数据表上的每一部分标准都应详细说明任何适用的测试方法和国际标准,如ISO或DIN。当评估质量证书时,区分什么是简单的批准是至关重要的方法进行特定的测试(测试方法标准本身)和实际的质量或性能标准获得在测试期间。
就其本身而言,根据某种方法对皮带进行测试实际上没有什么意义。重要的是,与测试标准规定的最低可接受性能水平相比,测试期间实现的实际性能水平。换句话说,是否达到了绩效标准?
不幸的是,除非特别说明,制造商和贸易商提供的技术数据表几乎总是只显示一般性信息,如最低特定测试要求的标准。有些确实显示了一些“事实”,但它是极其有限的。因此,这些数据不能反映测试期间所达到的实际性能,甚至不能反映买方可能合理预期的性能水平。这甚至适用于尺寸测量和可接受的公差,如顶部和底部盖的厚度。除了荷兰的邓禄普在他们的技术数据表上显示了最适用值的实际情况外,这一缺点适用于所有供应商。
今天使用的绝大多数传送带不是单层的,就是最典型的多层的。对于外行人来说,它们的结构由两部分组成——织物层体,最常见的是涤纶经纱和聚酰胺(尼龙)纬纱(EP)织物,层间有一层薄橡胶(脱脂橡胶或互层橡胶)。这种结构由一层橡胶覆盖在两侧,被称为“覆盖层”。因此,技术数据表基于这两个基本元素。每个元素都有自己的测试方法和性能标准。在大多数技术数据表中,通常首先显示与胴体有关的数据。
的尸体
屠体为任何传送带提供了固有的强度。它不仅要承受施加在它身上的负载,而且还要绕着输送机结构的滚筒和滑轮反复弯曲。带体的内部结构决定了带体的抗拉强度。由于其基础性的重要性,抗拉强度通常是显示的第一个数据。
选择标准-断裂抗拉强度(N/mm)
几乎所有的工业输送带都是由其抗拉强度来定义的。当拉力作用于皮带时,胴体吸收力。运输物料所需的拉力越大,对带体的强度要求就越大。重要的是,载荷下的强度需要在整个皮带的纵向和横向一致,以使皮带正确地转向和处理。皮带的抗拉强度是根据ISO 283测试方法测量的。很简单,就是把一段皮带拉开,测量它在断裂前所能承受的力。
正如我之前提到的,一个典型的技术数据表将简单地说明制造商/供应商声称的皮带将达到的最小抗拉强度。质量差的皮带通常是边缘的,由于生产过程和使用的面料层的质量不一致,有时低于所需的最小强度。在价格竞争时,制造商会习惯性地将建设成本的各个方面保持在绝对最低水平。质量更好的传送带将有一个安全边际包括,理想高达10%或更多。
选择标准,胴体撕裂强度(N)
根据工作环境和运输材料的种类,输送带的整体撕裂强度可能是非常重要的。为了解释清楚,最好将“撕裂”定义为一块材料(一段胴体或橡胶外壳)在相反的方向被撕裂。虽然有一个明确的测试方法(ISO 505: 2017),但没有标准化的性能要求。
该试验包括在拉力试验机的钳口上安装皮带或橡胶套试件的两截末端。先在试件上撕开一个口子,然后向相反的方向掰开。然后测量传播撕裂所需的力。多峰抗撕裂测试痕迹的检查和分析是按照ISO 6133进行的。
选择标准-粘合层之间
胶层之间的粘合强度以及胶层与被盖之间的粘合强度也是评估标准的一个标准部分。粘附力(根据ISO 252测试方法测量)实际上包括将层分开,并测量所需的力,单位为牛顿每毫米。
当涉及到粘合时,制造商需要找到一个平衡,因为显然在所有层之间应该有一个牢固的粘合,以便皮带在负载和反复弯曲时保持完整。然而,如果粘连水平过高,那么当试图进行拼接连接时,就会产生问题,因为需要去除一部分橡胶薄片。
选择标准-厚度
胴体厚度的测量方法为ISO 583。胴体的实际厚度很大程度上决定了皮带的适用范围。一个非常薄的胴体将需要更少的材料制造和更便宜的成本。它通常很容易弯曲周围的滑轮和能够采取一个槽形在窄宽度的输送机框架。然而,薄而灵活的皮带也使其对材料冲击和锋利边缘的损伤更加敏感。通过增加织物层和/或层数之间的橡胶量,可以简单地增加胴体的厚度。这样做的缺点是皮带会变得更硬,可能会有问题,实际上会导致胴体内部的损伤。
随着更宽的皮带和笨重的材料从高度落在皮带上,增加厚度所产生的额外刚性将为这些元素提供额外的阻力。在现实中,高质量的制造商试图匹配最常见的预期使用的皮带类型的胎体设计为每个特定的皮带类型和强度。换句话说,使胴体足够厚和粗糙,但不因太厚或太薄而限制应用面积。
选择标准-延伸率
胴体的弹性伸长率(拉伸性能)比许多人可能意识到的更为重要。使用ISO 283测试方法,当测试件处于相当于规定抗拉强度10%的张力下时,测量伸长率。再次,平衡必须实现,因为皮带需要能够适应几何变化,如滑轮和过渡。在多层胶带上,伸长率不足会导致剪切应力,这反过来会导致分层(分离)问题。然而,过多的伸长会导致皮带张力不足。
一般来说,多股带的最大伸长率(在最大操作张力下,为额定断带强度的10%)为低张力带的1.5%。2.5%为中档和3%为真正高张力皮带。就我个人而言,我不希望在低张力等级中看到超过1%,在高张力等级中看到超过2%。任何明显低于这个值的东西都意味着传动带对动态故障更敏感,更容易损坏。
抗损伤
至关重要的是,胎体和内部使用的织物在处理(消散)落在皮带上的物体的冲击方面发挥了非常重要的作用,而且当物体被困住并穿透外层时,还能抵抗撕裂和撕裂的传播。这就是为什么涤纶经纱和锦纶纬(EP)面料是最常用的一个关键原因。虽然不是技术数据表标准的一部分,但所使用的面料类型将作为腰带标识的一部分在文件中说明。例如:EP 400/3 4+2。
令人担忧的是,实验室测试显示,越来越多的皮带,包括许多在欧洲生产的皮带,被宣称具有EP(聚酯/尼龙混纺织物)结构,而实际上它们是完全聚酯(EE)织物层。由于聚酯的弹性较低,因此不可能简单地将尼龙一对一地替换为聚酯,因为它会导致非常坚硬的胴体,显著降低槽能力。不能正确定位的皮带通常会导致皮带相对于输送机结构的不对中。因此,在交换中使用的涤纶纬材数量要少得多。更少的材料,更低的弹性的一个直接后果是,冲击和撕裂的阻力明显降低,使皮带更容易破坏比平常。
使用纯涤纶面料的目的是将成本降到最低,因为涤纶的成本比尼龙低30%左右。虽然诱人的价格可能提供线索,但这种欺骗行为没有实验室检测是无法发现的,所以制造商相信他们的不诚实不太可能被曝光。
封面
在大多数情况下,外罩的质量对输送带的性能和使用寿命影响最大。这当然适用于皮带的情况,需要能够抵抗沉重的,尖锐的,研磨材料的破坏,高材料温度,或运输的产品含有任何种类的油,如谷物。在此范围内,橡胶套抵抗磨料磨损的能力将对皮带的磨损寿命产生非常重要的影响。盖层的破坏将使胴体材料暴露在外,然后胴体材料将逐渐变质,失去完整性和强度。这最终将导致传送带断裂和昂贵的停机时间和泄漏。
选择标准-耐磨性[mm³]
织物增强带的两个最常用参考标准是国际ISO 14890(耐磨等级为H、D和L)和德国DIN 22102(耐磨等级为Y、W和X)。在欧洲,建立时间较长的DIN 22102标准仍然经常使用,尽管该标准的最新版本在大多数主题上参考了ISO 14890,使两者或多或少相同。一般来说,DIN等级“Y”(或ISO 14890最接近的等效等级“L”)与“正常”使用条件有关,而DIN等级“W”(接近ISO 14890等级“D”)则与特别高水平的磨料磨损有关。DIN“X”级(接近ISO 14890“H”级)被认为是最通用的,因为除了耐磨损外,它还具有良好的抗切割、冲击(高跌落高度)和刨削性能,通常由重型锋利材料引起。为了实现这些特性,橡胶化合物含有比通常更高的天然橡胶(NR)元素,因此通常是价格最高的选择。
用于测量耐磨性的方法(ISO 4649 / DIN 53516)包括在安装在旋转滚筒上的磨料片的表面移动一块橡胶,用体积损失表示,单位为立方毫米,例如150mm³。
在观察磨损测试结果时要记住的关键因素是,数值越高表示表面橡胶的损失越大,这意味着数值越高较低的耐磨损。反之,数字越低,耐磨性越好。
选择标准。断裂抗拉强度(MPa)
皮带罩的抗拉强度是根据ISO 37测试方法测量的,通常以百万帕斯卡(典型范围为15-30 MPa)的力的大小表示。在这个测试中,材料被拉伸到失效点。这个断裂点(被称为“极限拉伸强度”)表明橡胶在断裂之前能够承受多大的力或应力,并对皮带的整体拉伸强度有相当大的影响。正如我之前提到的,制造商提供的技术数据几乎总是只显示特定测试所要求的最低标准,或者在许多情况下,只是测试方法参考编号,仅此而已。因此,这并不能反映您可能合理期望的性能水平。
选择标准-断裂伸长率(%)
断裂伸长率是指橡胶材料在断裂前的拉伸程度(%)。使用ISO试验方法37,拉伸力是为了将橡胶拉伸到断裂点。断裂伸长率用试样原始长度的百分数表示。
护套的伸长率与抗拉强度一样,对带整体的弹性伸长率也有重要的影响。这意味着,即使尸体具有良好的机械性能,如果橡胶覆盖的质量很差,那么这将严重不利影响整体性能,处理和皮带承受体罚的能力(如重,锋利的材料从一个高度)和撕裂,撕裂传播。一般来说,约70%的传送带是由橡胶组成的,所以,尽管它的关键作用,它通常是偷工减料的主要目标。
选择标准,撕裂强度[N] / [MPa]
测试橡胶保护套的撕裂强度与测试拉伸强度类似。不同的是,一个特别设计和预先损坏的样品被拉到它断裂。这种损伤是试样进一步撕裂和不可避免的破裂的开始。样品通常会在较低的张力比未损坏的样品破裂。
在现实生活中,输送带的盖板会受到物料的冲击而损坏。当撕裂强度较低时,由于滑轮和滚筒的连续弯曲对覆盖层施加的应变,这些小的损伤区域会变成更大的损伤区域。然而,具有高撕裂强度的橡胶覆盖层将更有效地控制损伤,从而实现更长的使用寿命。尽管国际标准只关注皮带的极限抗拉强度,但结合皮带的预期运行条件来评估撕裂强度是一项值得尝试的工作。输送带输送大型和锋利的材料极大地受益于覆盖橡胶,具有良好的抗拉强度和高撕裂强度。
选择标准-硬度(肖氏硬度)
橡胶套的硬度通常是由刚性球在弹簧载荷或静载荷下造成的压痕深度来测量的(ISO 7619)。弹簧式邵氏硬度计的硬度值从0到100不等。对于大多数橡胶覆盖等级,硬度在60至65肖氏之间是预期的标准。
与弹性(伸长率)的程度一样,制造商需要实现一个相对精细的平衡,因为任何超出这个范围的东西都可能使保护套容易损坏。虽然软橡胶保护套可以提供更好的冲击阻尼,但较大的变形仍然会使它受到损害。相反,精装书最终可能会失去允许更大变形的能力,因为随着时间的推移,所有的橡胶材料都会变得更硬,并由于老化而失去弹性。当传送带受到热或化学物质的影响时,这种自然老化过程会加速。
选择标准-耐臭氧和紫外线(EN ISO 1431/1程序B)
尽管它在使用寿命方面至关重要,但贸易商或制造商在其产品文件中很少提到抗臭氧和紫外线的破坏性影响。这几乎可以肯定,因为在混合橡胶化合物的过程中需要使用的抗臭氧剂相对昂贵。臭氧在地面/海平面上成为一种污染物,暴露是不可避免的。它增加了炭黑表面的酸性,并导致橡胶分子结构内发生反应,导致橡胶表面开裂,其抗拉强度显著降低。
同样,来自阳光和人工(荧光)照明的紫外线也会加速老化,因为它会产生光化学反应,促进橡胶表面的氧化,导致机械强度的损失。在这两种情况下,这种退化导致的覆盖皮带磨损甚至比他们应该更快。我的建议是,当选择任何橡胶输送带时,总是把抗臭氧和紫外线作为规格要求的一部分,特别是如果胶带将在沿海地区运行。
盲目接受
由于日常工作生活的压力,事实上,预算压力,它很容易落入陷阱,简单地接受的规格,由皮带供应商承诺将是你实际收到现场。这同样适用于供应商声称的性能水平和质量标准。正如我之前解释的,仅仅因为有一个测试方法或质量标准参考显示在一个特定的特点,它不一定意味着提供的皮带将实际满足那个标准。
这听起来可能非常愤世嫉俗,但盲目接受可能会被证明是极其昂贵的。当然,在任何交易中都应该有信任的成分。然而,重要的是要考虑到越来越多的证据表明,在传送带行业,误导信息直接到彻底的欺骗。
花时间研究技术数据表(TDS)为您提供的具体皮带,连同制造商的产品规格数据表在您下订单之前,肯定是花了很好的时间。
应答:输送带选择是一个庞大的话题,涉及到与实际输送系统、被输送的物料和众多输送带规格选项相关的所有可用参数的复杂评估。尽管我一直试图“保持基本”,但这仍然是一项具有挑战性的任务。因此,我非常感谢荷兰Dunlop输送带应用工程经理Rob van Oijen,他在本文的编写过程中提供了宝贵的技术和专业上的公正帮助。
莱斯利•大卫
关于作者
在花了23年的物流管理,莱斯利大卫专业输送带超过15年。在此期间,他已成为世界上发表输送带技术论文最多的作者之一。