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托輥:超高分子量聚乙烯托輥的特性及優點

2021-04-14 11:47:42 933

 托輥是皮帶輸送機上的重要部件和易損件,其質量好壞直接決定皮帶輸送機的使用壽命和消耗的能源多少。我國目前普遍使用的皮帶輸送機托輥多使用金屬托輥,與國外同類產品托輥相比,存在使用壽命短、運行阻力系數大、托輥重量大等缺點。而且,普通金屬托輥產品僅適用于一般生產場合要求,而在對噪聲、靜電要求較高的礦井,腐蝕性較強的焦化廠、化工企業等特殊行業,使用受命長則6個月,短則1個月,給輸送機生產帶來了極大的制約和危險,安全事故頻頻發生,造成較大的損失,同時能耗較高。鑒于托輥的使用數量和消耗能源的巨大性,對傳統金屬托輥的改造迫在眉睫。據此,我們根據國內外技術現狀,在普通金屬托輥的基礎上,經過技術、結構、工藝設備等創新,研制出超高分子量聚乙烯托輥。
 1、超高分子量聚乙烯材料
 分子量在150萬以上的聚乙烯稱之為“超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)”,因其物理性能優異而作為工程塑料應用。我們在對材質進行選擇時主要考慮其如下優異的使用性能:

表1 超高分子量聚乙烯材料與常見材料的摩擦系數比較

材料

摩擦系數

超高分子量聚乙烯

0.05~0.11

尼龍

0.37

聚碳酸酯

0.36

ABS

0.38

聚四氟乙烯

0.04~0.10

橡皮-固體

1~4

石墨-石墨

0.10

玻璃-玻璃

0.90~1.00

鋼-鋼

8.00

玻璃-金屬

0.57

冰-冰

0.05~0.15

(1)耐磨性超高分子量聚乙烯的耐磨性居塑料之冠并超過某些金屬,這樣高的耐磨性以至于用一般塑料磨耗試驗法難以測試其耐磨程度,因而采用砂漿磨耗測試裝置,耐磨性與分子量成正比,隨著分子量的升高其耐磨性越好;
 (2)耐沖擊性及沖擊能吸收性采用通常沖擊試驗方法難以使其斷裂破壞,其沖擊強度隨分子量的升高而提高,在分子量為150萬時達到最大值,然后隨分子量的繼續升高而逐漸下降。此外,它在反復沖擊后表面硬度更高;具有優異的沖擊能吸收性,沖擊能吸收值在所有的塑料中最高,因而噪聲阻尼性很好,具有優良的消音效果;
 (3)自潤滑性超高分子量聚乙烯有極低的摩擦因數(0.05~0.11),故自潤滑性優異,從表1可以看出,摩擦系數次于自潤滑最好的聚四氟乙烯(PTEE),因此在摩擦學領域被譽為成本性能非常理想的摩材料;

(4)耐化學藥品性具有優良的耐化學藥品性,除強氧化性酸液外,在一定溫度下和深度范圍內能耐各種腐蝕性介質(如:酸、堿、鹽)及有機介質(荼溶劑除外)。其在20℃ 和80℃ 的 80種有機溶劑中浸漬30d外表無任何反?,F象,其它物理性能也幾乎沒有變化;
 (5)不粘性超高分子量聚乙烯表面吸附力非常微弱,其抗粘附能力僅次于塑料中不粘性最好的PTEE,因而制品表面與其它材料不易粘附。另外,超高分子量聚乙烯還具有耐低溫(使托輥適用溫度范圍大)、衛生無毒性、憎水性(托輥不易吸水變形)等特點。
 超高分子量聚乙烯的不足之處:與金屬和其它工程塑料相比耐熱性能和硬度偏低,但可以通過 “填充”和“交聯”等改善。
 2、超高分子量聚乙烯托輥的優越性
 (1)由于運行阻力系數和轉動慣量大幅度降低,托輥運轉更加靈活平穩,超高分子量聚乙烯有很好的沖擊能吸收性和阻尼性,能有效地降低運行噪聲,可以使皮帶輸送機實現長運距、大運量、高速度的運轉工作。但考慮到聚乙烯材質強度低的缺陷,要經過慎重計算和試驗。
 (2)由于超高分子量聚乙烯托輥具有表面不粘結性、不生銹、自潤滑性,因此對輸送帶有更好的保護性,即使在托輥損壞不轉動時,也不會損傷輸送帶,不易磨損輸送帶,輸送帶和滾筒的使用壽命也可以延長1倍以上。
 (3)超高分子量聚乙烯具有很好的自潤滑性和不粘結性,因此在托輥表面不會粘附和堆積物料,能提高主機的運轉平穩性,減少物料的抖動下滑。并明顯降低整機的噪聲,可消除或減少各種事故隱患,提高安全性能。
 (4)使用壽命長,運行成本低,經濟效益顯著。超高分子量聚乙烯的耐磨性是鋼的7倍、尼龍的3倍,超過了所有工程塑料,而且UHMW-PE托輥抗沖擊性能很好,托輥重量輕(一般僅為同規格鋼托輥重量的1/3~1/2),安裝更換很方便,減輕了勞動強度和維護量,并且可節省電耗約16%。
 綜上所述,采用了這些技術創新后可以較好地改進原有托輥鋼管易受酸堿腐蝕問題,耐磨性能得到較大程度的提高,使得托輥耐酸堿、耐磨技術實現了跨越,使用壽命在2.5萬h以上。不但適用于各種普通場合,而且對噪聲、靜電要求較高的特殊行業所使用的皮帶輸送機也能較好地應用,具有較高的社會和經濟效益。


托輥-泰安博晟礦山機械有限公司


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