范丽

摘  要：通过Von Mises应力曲线对钢丝绳芯胶带接头的钢丝绳对接面距离S进行分析，知道接头所受应力随着对接面距离的增大而减小，直至S达到50 mm以后，这种变小的趋势不再明显，达到极限值。通过建模和计算2种方式对接头长度进行分析，接头整体长度对接头强度影响很大，其接头长度越长，接头强度越高，但是当接头长度达到750 mm以后，接头强度趋于平稳。因此考虑到经济性，建议接头长度不超过750 mm。

关键词：钢丝绳芯胶带;硫化;接头强度

中图分类号：TD528        文献标志码：A

钢丝绳芯胶带属于强力输送带，它是由钢丝绳、上下覆盖胶所组成，其具体结构形式如图1所示。钢丝绳芯胶带属于材料复合体，其所受到的纵向拉伸力主要是由一些平行排列的钢丝绳来承担。上下覆盖胶对钢丝绳芯起到保护作用，可以抵御周围恶劣环境对钢丝绳芯的侵蚀伤害。

表1列出了钢丝绳芯胶带的规格和一些技术参数。其中钢丝绳根数则列出了带宽1 200 mm时的钢丝绳根数。如表1所示，钢丝绳芯的直径随着胶带的纵向拉伸力的增加而变大。t值是指钢丝绳间距，d值是指钢丝绳最大直径，比值t/d，则用来表示钢丝绳在胶带中的密度。随着纵向拉伸力的增加，t/d的值随之减小，但是t/d的值始终大于1。

在胶带的动态测试中，胶带接头的疲劳强度明显要小于整条胶带的额定强度，是整条胶带的薄弱环节。因此要通过各种方法来增强输送带接头强度。

目前在国内，钢丝绳芯胶带的连接方式主要有机械连接和硫化胶接2种方式。其中，最广泛运用的方法是硫化胶接，它的优点是接头强度大，使用寿命长，运转时圆滑少阻力。但缺点也很明显，接头工序复杂，人工成本高，制作工期长。图2即为三阶接头123的结构组成。

1 对接面距离

如图2所示，对接面距离S是指在钢丝绳接头连接中的同一纵向上的两钢丝绳对接的距离。钢丝绳接头中钢丝绳的不连续性就是指在钢丝绳对接面中只有橡胶的连接而无钢丝绳的连接，在此处，钢丝绳的拉伸力主要通过橡胶与钢丝绳之间的粘着力来承受与传递。

定义S值的取值范围是0～60 mm。图3即为不同的对接面距离下的Von Mises应力曲线。在图中可以看出，当两钢丝绳的对接面距离越小，其对应受到的应力会越大，这对橡胶的使用寿命产生很大的影响。随着对接面距离的增大，其橡胶受到的应力随之越来越小，直至对接面距离达到50 mm后，应力曲线越来越平缓，达到一个极限值。

2 接头的长度

胶带接头长度越长，其接头受力越好，考慮到经济性问题，因此，接头长度要在保证胶带拉伸力的情况下尽可能取最小值。

分别建立了钢丝绳接头长度为300 mm、400 mm、500 mm、600 mm、700 mm的5个接头模型，对其分别施加0.05%、0.1%、0.15%、0.2%、0.25%和3%的伸长量，计算并画出了Von Mises应力与伸长量的对应变化曲线。

图4对比了5种不同长度的接头，长度分别对应从载荷0～0.3%下的应力变化曲线。其中，最上面的曲线表示的是300 mm接头长度下的应力曲线，最下面的是700 mm接头长度下的应力曲线。相对于300 mm接头长度的接头，在0.3%伸长量的载荷下，Von Mises应力值为7.37 MPa，接头长度为400 mm时，Von Mises应力值下降为7.12 MPa，500 mm的接头长度时，Von Mises应力值为6.76 MPa，600 mm接头长度时，Von Mises应力值为6.58 MPa，600 mm接头长度时，Von Mises应力值已经下降到6.55 MPa。

从图4的应力曲线图也可看出，应力曲线图随着接头长度的增加而逐渐趋于重合。接头长度为600mm和700mm的Von Mises应力曲线图几乎是一样的，已经趋于重合。因此继续增加接头长度无意义。

图5表达了伸长量为0.1%，0.2%，0.3%这3种载荷的施加下，Von Mises应力与接头长度从350mm～750 mm的应力曲线。在这3种载荷的施加下，应力曲线随着接头长度的增大而缓慢减小，直至接头长度大于700 mm后，曲线趋于平稳。因此，从经济性考虑，应该将接头长度控制在700 mm以内，700 mm以上就没有什么实际意义。

还可以通过计算来确定钢丝绳接头的最大长度。接头的强度是通过钢丝绳与橡胶间的粘着力来实现的。当钢丝绳接头长度达到一定值后，即钢丝绳抽出力大于钢丝绳破断力，钢丝绳虽然被拉断，但受钢丝绳与橡胶的粘着力影响，也不能抽出，此时的钢丝绳搭接长度为钢丝绳接头的最佳值。在多阶形式的接头中，搭接长度也就是每一阶的长度。如小于此值，则不安全;大于此值，又不经济。所以搭接长度LS的上限为：

3 结论

由以上论述可知，在多阶接头中，钢丝绳间对接面的距离S会对钢丝绳与橡胶之间的粘着力产生作用，对接面的距离S越大，其粘着力应力值会越小，但是这种变小的趋势会随着对接面的距离S超过50 mm后就变得不再明显。接头整体长度对接头强度影响很大，其接头长度越长，接头强度越高，但是当接头长度达到750 mm以后，接头强度趋于平稳。因此考虑到经济性，建议接头长度不超过750 mm。

参考文献

[1]宋伟刚.散状物料带式输送机设计[M].沈阳：东北大学出版社，   2000.

[2]丁武云，姜连录.高强度钢绳芯输送带最佳的接头形式[J].起重运输机械，1992（2）：38-40.