基于潮濕環(huán)境下塑料板式帶的脫齒問題研究

摘 要：介紹了塑料板式帶的特點(diǎn)及應(yīng)用場(chǎng)合，闡述了質(zhì)保線板式帶的結(jié)構(gòu)及工作原理，通過魚骨圖分析法對(duì)潮濕環(huán)境下質(zhì)保線板式帶脫齒問題進(jìn)行分析研究，確定了三個(gè)末端因素：PA插銷吸水膨脹、驅(qū)動(dòng)軸生銹限制了鏈輪自由度和塑料鏈輪齒形磨損，進(jìn)而制定了相應(yīng)對(duì)策。通過跟蹤對(duì)策實(shí)施后現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，驗(yàn)證了相關(guān)對(duì)策的有效性，為其他項(xiàng)目建設(shè)提供了借鑒經(jīng)驗(yàn)，具有重要意義。

關(guān)鍵詞：塑料板式帶；潮濕環(huán)境；脫齒

1 概述

塑料板式帶具有壽命長、橫向和對(duì)角強(qiáng)度高、摩擦系數(shù)小、維護(hù)方便、清潔衛(wèi)生、防靜電、運(yùn)行安靜、噪音低等特點(diǎn)，通過模塊化的組合可以組裝不同長度和寬度的板式帶，因此在汽車行業(yè)、印刷及紙業(yè)、物流行業(yè)、煙草行業(yè)、以及對(duì)衛(wèi)生條件要求嚴(yán)格的食品和醫(yī)藥行業(yè)都得到了廣泛應(yīng)用。塑料板式帶在汽車行業(yè)應(yīng)用中負(fù)載大、連續(xù)運(yùn)行時(shí)間長、工況較為復(fù)雜，脫齒問題已經(jīng)成為嚴(yán)重影響設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)，亟待解決的首要問題。

2 質(zhì)保線板式帶結(jié)構(gòu)原理及脫齒原因分析

塑料板式帶在某汽車生產(chǎn)制造廠總裝車間得到了廣泛應(yīng)用，預(yù)裝配線、完成線、質(zhì)保線和貼膜線這四條輸送線使用了塑料板式帶，負(fù)載大、連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間長（三班制生產(chǎn)），其中質(zhì)保線板式帶用于質(zhì)檢人員檢測(cè)整車所有指標(biāo)是否合格，位于淋雨線設(shè)備的下一工藝流程位置，共有3條。車輛經(jīng)過淋雨線檢測(cè)密封性能后，車身及底盤上會(huì)殘留很多積水，雖然之后經(jīng)過一段顛簸段可以減少車輛殘留積水，但車輛在質(zhì)保線上線時(shí)仍會(huì)有較多積水，造成質(zhì)保線板式帶上積水多、環(huán)境潮濕、工況惡劣。

2.1 質(zhì)保線板式帶傳動(dòng)原理

質(zhì)保線板式帶結(jié)構(gòu)如圖1所示，主要由主驅(qū)動(dòng)裝置、副驅(qū)動(dòng)裝置、中間支撐骨架、PE板和塑料板帶等部件組成。單條質(zhì)保線板式帶長約98.1米，寬3米，運(yùn)行速度為0.5-2.5m/min變頻可調(diào)。

質(zhì)保線采用Habasit M5023系列網(wǎng)帶，模組式網(wǎng)帶由POM+AS材料組成，具有強(qiáng)度高、摩擦系數(shù)小、抗劃傷、抗油和抗堿的良好化學(xué)特性，插銷材質(zhì)為PA?？紤]到塑料具有熱脹冷縮性，兩根插銷間預(yù)留了間隙，為板帶寬度的1%。

主驅(qū)動(dòng)裝置采用電機(jī)傳動(dòng)，安裝了備用電機(jī)，減速電機(jī)通過鏈條帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖2所示。驅(qū)動(dòng)軸為方軸、材質(zhì)為45#鋼，軸上安裝一排方孔塑料鏈輪，與方軸間隙配合，鏈輪輪齒與板帶凹槽嚙合，從而帶動(dòng)板式帶運(yùn)動(dòng)。中心鏈輪位于方軸幾何中心，通過卡扣固定在方軸上，和副驅(qū)軸上固定的中間鏈輪一起保證了板式帶的整體導(dǎo)向作用；其他鏈輪左右對(duì)稱分布，但未固定，保證了在板帶熱脹冷縮或主驅(qū)軸、副驅(qū)軸存在平行度誤差情況下，鏈輪可以隨動(dòng)而不致脫齒。

中間支撐骨架采用方管焊接而成，上表面鋪設(shè)PE板，導(dǎo)電導(dǎo)熱耐磨且可以延長塑料板帶的壽命；下表面安裝托輥組件，減少塑料板帶的磨損并有利于板帶的回程，如圖3所示。

副驅(qū)動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)與主驅(qū)動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)類似。在汽車行業(yè)，為減小板帶振幅和消除爬行現(xiàn)象，張緊電機(jī)是必須采用的。質(zhì)保線板式帶電控采用扭矩控制方式，通過張緊電機(jī)為副驅(qū)軸提供一定的扭矩從而使板帶達(dá)到恒定的張力，使網(wǎng)帶表面張緊、消除爬行，也有效避免回程懸垂段震動(dòng)。

2.2 板式帶脫齒原因分析

運(yùn)用魚骨圖分析方法，從人、機(jī)、料、法、環(huán)五方面進(jìn)行研究分析，排除人、料、法、環(huán)方面的影響因素，系統(tǒng)分析了組成板式帶設(shè)備結(jié)構(gòu)的板式帶、塑料鏈輪、驅(qū)動(dòng)軸和返程輥?zhàn)铀膫€(gè)要素，通過理論分析和多次現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量確定了引起板式帶脫齒的三個(gè)末端因素：插銷吸水膨脹伸長、驅(qū)動(dòng)軸生銹限制了鏈輪自由度和塑料鏈輪齒形磨損存在較大偏差。

質(zhì)保線板式帶長期處于潮濕環(huán)境下，單位長度板帶的兩根PA插銷吸水膨脹后造成末端頂觸，導(dǎo)致網(wǎng)帶模塊間隙變大、網(wǎng)帶邊緣翹曲，嚴(yán)重時(shí)插銷會(huì)頂出板帶邊緣，鏈輪與板帶嚙合狀態(tài)差發(fā)生脫齒。

車身積水長期滲漏到45#鋼驅(qū)動(dòng)軸上使其生銹，如圖3所示。塑料鏈輪方孔被銹質(zhì)堵塞導(dǎo)致鏈輪無法在驅(qū)動(dòng)軸上自由移動(dòng)，當(dāng)PA插銷吸水膨脹或板帶熱脹冷縮導(dǎo)致網(wǎng)帶間隙變化時(shí)，鏈輪不能隨著板帶的橫向移動(dòng)而運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致板帶與鏈輪不能嚙合發(fā)生脫齒。

正常運(yùn)行狀態(tài)下，當(dāng)塑料鏈輪齒寬磨損量達(dá)到40%時(shí)需要更換鏈輪，但如上所述，當(dāng)鏈輪無法隨動(dòng)、板帶相對(duì)鏈輪發(fā)生橫向移動(dòng)時(shí)，鏈輪齒厚方向會(huì)磨損而產(chǎn)生飛邊，此時(shí)鏈輪輪齒與板帶凹槽嚙合困難進(jìn)而脫齒。

3 脫齒問題對(duì)策研究

3.1 建立潮濕環(huán)境下插銷間距標(biāo)準(zhǔn)

設(shè)備安裝時(shí)插銷之間預(yù)留的1%間隙不滿足質(zhì)保線使用要求，將板帶一側(cè)所有1931根插銷拆卸進(jìn)行修剪，增大兩根插銷間的預(yù)留間隙至板帶寬度的2%，并將此間隙確定為潮濕環(huán)境下塑料板式帶的安裝使用標(biāo)準(zhǔn)，保證足夠的空間供插銷吸水膨脹；另外不銹鋼插銷在此環(huán)境下應(yīng)被廣泛推廣。經(jīng)過一年半的現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證，板帶邊緣平整未翹曲、插銷未頂出。

3.2 更換驅(qū)動(dòng)軸材質(zhì)或做表面防銹處理

為了保證塑料鏈輪在驅(qū)動(dòng)軸上的隨動(dòng)性，對(duì)驅(qū)動(dòng)軸表面進(jìn)行防銹處理，將表面進(jìn)行打磨并涂覆防銹劑。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，每半年對(duì)驅(qū)動(dòng)軸進(jìn)行防銹處理。為了徹底解決驅(qū)動(dòng)軸生銹問題，同時(shí)減少設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)工作量，在塑料板式帶設(shè)備設(shè)計(jì)制造時(shí)將驅(qū)動(dòng)軸材質(zhì)更改為不銹鋼或在驅(qū)動(dòng)軸表面做涂層處理應(yīng)給予充分考慮，佛山二期項(xiàng)目建設(shè)時(shí)已計(jì)劃采用不銹鋼材質(zhì)的驅(qū)動(dòng)軸。

3.3 建立鏈輪磨損更換標(biāo)準(zhǔn)

測(cè)量驅(qū)動(dòng)軸上31個(gè)脫齒后的鏈輪齒厚，數(shù)值在7.54-8.52mm之間，鏈輪齒厚的平均值為7.94mm，而新鏈輪齒厚為6.84mm，因此以實(shí)踐為指導(dǎo)確立了當(dāng)板帶脫齒后塑料鏈輪齒厚B≥7.94mm時(shí)需要更換的標(biāo)準(zhǔn)；同時(shí)將板式帶廠家指導(dǎo)說明的在正常運(yùn)行狀態(tài)下，塑料鏈輪齒寬磨損量達(dá)到40%需要更換一起作為現(xiàn)場(chǎng)鏈輪磨損更換新標(biāo)準(zhǔn)。

4 措施效果驗(yàn)證

通過對(duì)策的制定與執(zhí)行，持續(xù)兩天的脫齒故障得以解決，至今一年半，質(zhì)保線運(yùn)行穩(wěn)定，未發(fā)生脫齒故障。以上措施為佛山二期項(xiàng)目、青島項(xiàng)目和天津項(xiàng)目工廠建設(shè)提供了借鑒經(jīng)驗(yàn)。

5 結(jié)束語

塑料板式帶在汽車行業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用，但潮濕環(huán)境下板式帶的脫齒問題嚴(yán)重影響了板式帶的應(yīng)用和設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，根本原因在于產(chǎn)品設(shè)計(jì)選型不合理，選擇合適的材質(zhì)如不銹鋼驅(qū)動(dòng)軸和插銷或采用合適的加工工藝如驅(qū)動(dòng)軸表面涂層處理就可以有效應(yīng)對(duì)潮濕環(huán)境，防止板式帶脫齒、減少設(shè)備維護(hù)工作量。

參考文獻(xiàn)

[1]Engineering Guide Habasit LINK Plastic Modular Belts[EB/OL].http：//www.habasit.com/en/mod-belt-types-and-data-sheets.htm.

[2]文小炎.塑料模組輸送鏈的介紹及應(yīng)用[J].起重運(yùn)輸機(jī)械，2015（1）：78-82.

[3]陶小亮，郭云龍.一汽-大眾汽車有限公司佛山分公司總裝車間完成線板式帶跳齒問題研究[J].進(jìn)出口經(jīng)理人，2016（4）：137-138.

[4]張林森.金屬表面處理[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2016.