耐热输送带设计分析(论文).doc

耐热输送带分析设计 摘要：本文从耐热输送带常见的损坏原因入手，考虑了不同的使用环境对输送带内部温度场分布的影响及计算方法，　提出应根据输送带内部温度分布的不同而有针对性地设计输送带的结构及上、下覆盖胶配方，这样大大减少了材料成本，提高了输送带整体耐热性，延长输送带的使用寿命。 关键词：耐热输送带 温度分布 结构设计 配方设计 前言 在现代化的工业生产中，随着自动化程度的日益提高，耐热输送带被广泛用于各个领域。主要用于输送烧结矿、焦碳、水泥熟料、石灰等物料。由于所输送的物料温度、使用环境温度、带长、带速、物料与输送带的接触系数、以及是否采用强制冷却等原因的不同，造成输送带带体温度分布不同。但到目前为止，大多生产厂家设计耐热输送带时仍然是根据经验，例如耐200℃输送带，即指物料温度为200℃，而极少考虑在使用过程中输送带内部温度的具体分布。这样为了使用安全，就盲目增加覆盖胶厚度及骨架层数，提高了生产及使用成本，加大了能源消耗。本文从耐热带使用过程中常见破坏的原因，温度分布等方面考虑，针对不同使用环境提出新的设计理论。 耐热输送带使用中破坏的主要原因 通过耐热输送带破坏的原因分析以及现场使用情况了解发现：热物料接触覆盖胶后，首先破坏覆盖胶，引起橡胶表层老化龟裂，使材料变脆并使表面裂纹扩展，以至于橡胶层剥落破坏，然后热量继续向里传递，导致骨架层强度降低、损坏。具体表现为（1）覆盖胶与热物料间的能量交换引起温度升高而老化、龟裂进而脱落；（2）覆盖胶因高温物料的灼烧而碳化、表面凹陷、脱落；（3）骨架材料自身因高温导致强力下降产生应力集中而逐层破坏；（4）高温破坏了胶料与骨架材料间附着力，出现布层间或覆盖胶与布层间起泡、脱层等现象，缩短了输送带的使用寿命。而这些破坏原因均与输送带厚度方向上的温度高低相关。因此，要延长耐热输送带的使用寿命，首先要了解耐热输送带使用过程中温度场的分布及影响机理，另外要根据温度场的分布设计合理的橡胶配方，其次要增强骨架材料的耐热性及运用合理的带体结构。下面我就对耐热输送带使用过程中的温度场分布、结构及配方设计发表一点粗浅的看法。 耐热输送带中温度场的分析 输送带在使用过程中，一般是单面接触热物料，所以热量的传递是单方向的，即从接触热物料的上表面向下表面传递。由于橡胶为热的不良导体，从上表面传导的热能要经过一定时间才可传递到下表面，且热物料与带体进行热交换的同时，还会以对流、辐射等方式向大气中散发热量。回程阶段，带体的热能也会散发到大气中。另外由于输送带的带速、环境温度、带长等的不同导致输送带与热物料之间的热传递很复杂。一般输送带内部温度场的分布可以有两种方式得到。一种是直接测量法，即把热电偶埋在测量位置，记录温度与时间的关系，这种方法比较实用，但耗时、花费大，且对现场使用的输送带测量难度较大；另一种方式是用理论公式进行热传导计算。因为橡胶热传导现象属于传热学中不稳定热传导，因此耐热输送带的温度分布可以应用不稳定热传导理论导出公式进行分析和计算。同时，输送带的长度与宽度都比厚度大很多，可视为一种无界薄板，另外骨架层、贴胶与覆盖胶的热扩散系数不同，因此必须将各层厚度换算成相当于某一层的传热当量厚度，然后将各层的当量厚度加起来作为整体厚度，然后应用薄板热传导计算理论进行计算。 图1 如图1，定上覆盖胶为基准层，厚度为L1，设基准层的热扩散率为α1，骨架层的厚度为L2，热扩散率为α2，下覆盖胶厚度为L3，热扩散率为α3，换算成基准层的当量厚度（设为L2C、L3C），可按下式计算： L2C＝·L2 （3－1） L3C＝·L2 （3－2） 式中α1、α2、α3为热扩散率（由试验测定），单位：cm2/s。耐热输送带实际使用过程中，物料的热量会通过对流、辐射、传导三种方式向外传递，同时物料温度随着时间的推移而降低，这与环境温度等多方面有关系。为便于理论计算，可以假设物料与输送带表面接触良好，他们间的热量只通过热传导传递。把输送带看成多层薄板组成。 多层薄板导热性可以用以下方程式表示： （＝1、2、3…n） （3－3） 薄板间的热传导写成下面条件式： T = T (3－4) 式中 T――在第层t时间中温度，℃； αi――各层温度传导系数，M2/C； t――时间，秒； 但实际使用的输送带内部热传递是非常复杂的，特别是物料的不均匀性等多方面外界的影响导致输送带内部温度分布计算难度很大。也有学者利用大型非线性有限元分析软件对输送带进行过温度场的分析计算。笔者更希