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摘 要 连续秸秆粉碎机是生物质能源开发应用中的关键机械，本文从连续秸秆粉碎机的给料皮带的改良现状出发，对于该皮带机的进一步改进进行了分析，并提出了改进方案。
关键词 皮带机 连续秸秆粉碎机 改进方案
中图分类号：S2 文献标识码：A
连续供料机制在目前的加工行业中的应用越来越普遍。而基于皮带机的连续供料机制，在秸秆粉碎打包机中的应用也已经形成了基本配置。我们使用两部皮带机，其中一部皮带机负责将秸秆进行整理并喂进料斗，而另一部皮带机将压缩成块的压缩快运出机械工作区。
1 皮带机的针对性改良
最初我们使用800mmV型皮带负责进料工作，但是，实践证明，V型皮带并不能完全适应秸秆物料的给进。因为仅经过了预粉碎的物料，很多尺度都达到了200mm以上，且多为细杆状结构。所以，在V型皮带中，常常出现长杆状横搭导致过于蓬松，物料给进密度和速率难以控制的情况。而且，V型皮带在卸载时，因为大部分物料集中在皮带机中轴部分，所以容易出现在料斗中卡死的情况，如果连续粉碎机出现了料斗卡料的情况，就必须停机处理，严禁使用工具或者用手在机器运行的情况下处理料斗卡料。而连续粉碎机一但停机，就需要将中间物料拆出，导致废品率上升，也影响正常运行时间。
所以，我们对于进料皮带机的改良，首先是使用高密度直滚筒代替V型滚筒，使用秸秆预整理处理器，使得物料均匀的分布在整个皮带上。这种状态可以让绝大部分物料均匀的摊铺在皮带机皮带上，且进入料斗后，不会出现成团进入的情况，可以有效防止出现料斗卡滞的情况。
2皮带的针对性改良
因为秸秆连续粉碎机的给料皮带属于轻载皮带，但是，因为秸秆物料的特殊性，以往使用传统尼龙皮带时，经常出现卸载不干净，滚筒将秸秆物料带进张紧机构导致张紧机构轴承损坏的情况。同时，秸秆物料含有很多尖锐棱角，这些尖锐棱角很容易划伤皮带，所以，纵向劈裂的皮带报废状态在秸秆连续粉碎机中经常使用。这种皮带损伤在出现卸载不干净故障时，因为秸秆直接进入张紧滚筒中与皮带机挤压，这就更加增加了皮带的损伤。同时，秸秆物料往往带有很多液体析出物或者一部分在秸秆生长过程中的化学药品等残留物，都可能对皮带带来腐蚀。
所以，我们使用PVC贴膜的情况来保证皮带的卸载率。使得秸秆与皮带的接触阻力和粘滞力达到最小。同时，在卸载滚筒之下，我们安装了皮带清理装置，使用合适的PVC刮板，将皮带机上的污垢和未卸载干净的物料清理干净。
3目前连续皮带机在连续秸秆粉碎机中应用的问题
虽然目前的技术改良使得连续秸秆粉碎机的整体运行效率得到了较明显的提升，但是，目前的皮带机在连续秸秆粉碎机中的应用仍然有一些问题：
3.1 皮带寿命难以保证
虽然我们采用了PVC保护膜等措施对皮带的有效卸载率提供保障，但是，仍然会有一部分回头物料进入张紧机构对皮带造成损伤。同时，在物料装载和摊铺等过程中，以及滚筒清理环节中，都可能对皮带带来损伤。
所以，目前我们很难将皮带的运行寿命提升到1500小时以上，而实施上，皮带的经济运行时间越长，我们的单位成本也就越低。如何提升皮带的运行寿命，是当前研究连续秸秆粉碎机的重要技改方向。
3.2 维修成本高昂
贴膜皮带的成本是普通尼龙皮带的数倍，且为了保持贴膜不受影响，我们使用V型粘合法，而不是皮带扣的缝接法。这种粘合法的施工过程也会增加皮带机的维修成本。
而因为目前的皮带寿命较短的现状下，维修成本的高昂加剧了连续秸秆粉碎机的运行成本。或者说，虽然我们可以通过之前技改保证皮带机的运行时间，但是，仍然没有解决秸秆粉碎压块的成本问题。这是生物质能源应用中的最大问题。
3.3 跑偏问题有待解决
造成皮带机皮带在表面处理完好的情况下仍然容易撕裂损坏的关键，是滚筒安装工艺不良造成的皮带受力不均的问题。现在我们在皮带机安装和调试过程中，仍然采用的是手工安装和目测定位的方式。这种方式的安装误差甚至超过了5mm，特别是卸载滚筒、张紧滚筒、尾端滚筒等关键受力滚筒的大误差安装，是造成皮带机跑偏的最直接原因。
4 整改方向
第一代防跑偏系统，是基于弹簧轴支架的防跑偏系统。将关键滚筒的轴支架使用多维弹簧防跑偏轴支架代替。这种柔性支持的状态下，可以直接对于5mm以内的安装误差给予平衡。
第二代防跑偏系统，是在弹簧轴支架防跑偏系统的基础上，使用张力可调的弹簧代替固定式的弹簧。这就从被动平衡安装误差变为主动调整安装误差。
但是，这两代防跑偏系统，都存在一个共同的问题，就是仅仅是使用弹簧系统在相对稳定的状态下对跑偏力进行固定状态的调整。这种状态相比较皮带受到的复杂力学环境形成一对矛盾。我们如何根据整个皮带机的运行状态对所有关键滚筒的位置进行调整。
首先，采用基于压敏电阻的传感器采集各个弹簧的受力状态，同时，使用步进马达调整对应弹簧的张紧力，使得滚筒的多个弹簧处于平衡受力状态。实时证明，只要所有滚筒的受力均趋于动态平衡的状态下，皮带的跑偏就可以得到有效的缓解。系统因为计算较为简单，所以，采用PLC进行合并控制即可。
5 结束语
通过合理的对皮带机的轴支架进行改进，可以使得皮带机运行在动态平衡的状态下，这种过程可以有效的防止皮带机跑偏，进而防止皮带的损坏，降低皮带机的运行成本和秸秆压块的生产成本。
参考文献
[1] 刘华能.尼龙皮带机防跑偏技术应用[D].中国科技大学硕士论文，2012.
[2] 胡丽颖.生物质能源开发技术关键设备研究[D].东南大学硕士论文，2013.
关键词 皮带机 连续秸秆粉碎机 改进方案
中图分类号：S2 文献标识码：A
连续供料机制在目前的加工行业中的应用越来越普遍。而基于皮带机的连续供料机制，在秸秆粉碎打包机中的应用也已经形成了基本配置。我们使用两部皮带机，其中一部皮带机负责将秸秆进行整理并喂进料斗，而另一部皮带机将压缩成块的压缩快运出机械工作区。
1 皮带机的针对性改良
最初我们使用800mmV型皮带负责进料工作，但是，实践证明，V型皮带并不能完全适应秸秆物料的给进。因为仅经过了预粉碎的物料，很多尺度都达到了200mm以上，且多为细杆状结构。所以，在V型皮带中，常常出现长杆状横搭导致过于蓬松，物料给进密度和速率难以控制的情况。而且，V型皮带在卸载时，因为大部分物料集中在皮带机中轴部分，所以容易出现在料斗中卡死的情况，如果连续粉碎机出现了料斗卡料的情况，就必须停机处理，严禁使用工具或者用手在机器运行的情况下处理料斗卡料。而连续粉碎机一但停机，就需要将中间物料拆出，导致废品率上升，也影响正常运行时间。
所以，我们对于进料皮带机的改良，首先是使用高密度直滚筒代替V型滚筒，使用秸秆预整理处理器，使得物料均匀的分布在整个皮带上。这种状态可以让绝大部分物料均匀的摊铺在皮带机皮带上，且进入料斗后，不会出现成团进入的情况，可以有效防止出现料斗卡滞的情况。
2皮带的针对性改良
因为秸秆连续粉碎机的给料皮带属于轻载皮带，但是，因为秸秆物料的特殊性，以往使用传统尼龙皮带时，经常出现卸载不干净，滚筒将秸秆物料带进张紧机构导致张紧机构轴承损坏的情况。同时，秸秆物料含有很多尖锐棱角，这些尖锐棱角很容易划伤皮带，所以，纵向劈裂的皮带报废状态在秸秆连续粉碎机中经常使用。这种皮带损伤在出现卸载不干净故障时，因为秸秆直接进入张紧滚筒中与皮带机挤压，这就更加增加了皮带的损伤。同时，秸秆物料往往带有很多液体析出物或者一部分在秸秆生长过程中的化学药品等残留物，都可能对皮带带来腐蚀。
所以，我们使用PVC贴膜的情况来保证皮带的卸载率。使得秸秆与皮带的接触阻力和粘滞力达到最小。同时，在卸载滚筒之下，我们安装了皮带清理装置，使用合适的PVC刮板，将皮带机上的污垢和未卸载干净的物料清理干净。
3目前连续皮带机在连续秸秆粉碎机中应用的问题
虽然目前的技术改良使得连续秸秆粉碎机的整体运行效率得到了较明显的提升，但是，目前的皮带机在连续秸秆粉碎机中的应用仍然有一些问题：
3.1 皮带寿命难以保证
虽然我们采用了PVC保护膜等措施对皮带的有效卸载率提供保障，但是，仍然会有一部分回头物料进入张紧机构对皮带造成损伤。同时，在物料装载和摊铺等过程中，以及滚筒清理环节中，都可能对皮带带来损伤。
所以，目前我们很难将皮带的运行寿命提升到1500小时以上，而实施上，皮带的经济运行时间越长，我们的单位成本也就越低。如何提升皮带的运行寿命，是当前研究连续秸秆粉碎机的重要技改方向。
3.2 维修成本高昂
贴膜皮带的成本是普通尼龙皮带的数倍，且为了保持贴膜不受影响，我们使用V型粘合法，而不是皮带扣的缝接法。这种粘合法的施工过程也会增加皮带机的维修成本。
而因为目前的皮带寿命较短的现状下，维修成本的高昂加剧了连续秸秆粉碎机的运行成本。或者说，虽然我们可以通过之前技改保证皮带机的运行时间，但是，仍然没有解决秸秆粉碎压块的成本问题。这是生物质能源应用中的最大问题。
3.3 跑偏问题有待解决
造成皮带机皮带在表面处理完好的情况下仍然容易撕裂损坏的关键，是滚筒安装工艺不良造成的皮带受力不均的问题。现在我们在皮带机安装和调试过程中，仍然采用的是手工安装和目测定位的方式。这种方式的安装误差甚至超过了5mm，特别是卸载滚筒、张紧滚筒、尾端滚筒等关键受力滚筒的大误差安装，是造成皮带机跑偏的最直接原因。
4 整改方向
第一代防跑偏系统，是基于弹簧轴支架的防跑偏系统。将关键滚筒的轴支架使用多维弹簧防跑偏轴支架代替。这种柔性支持的状态下，可以直接对于5mm以内的安装误差给予平衡。
第二代防跑偏系统，是在弹簧轴支架防跑偏系统的基础上，使用张力可调的弹簧代替固定式的弹簧。这就从被动平衡安装误差变为主动调整安装误差。
但是，这两代防跑偏系统，都存在一个共同的问题，就是仅仅是使用弹簧系统在相对稳定的状态下对跑偏力进行固定状态的调整。这种状态相比较皮带受到的复杂力学环境形成一对矛盾。我们如何根据整个皮带机的运行状态对所有关键滚筒的位置进行调整。
首先，采用基于压敏电阻的传感器采集各个弹簧的受力状态，同时，使用步进马达调整对应弹簧的张紧力，使得滚筒的多个弹簧处于平衡受力状态。实时证明，只要所有滚筒的受力均趋于动态平衡的状态下，皮带的跑偏就可以得到有效的缓解。系统因为计算较为简单，所以，采用PLC进行合并控制即可。
5 结束语
通过合理的对皮带机的轴支架进行改进，可以使得皮带机运行在动态平衡的状态下，这种过程可以有效的防止皮带机跑偏，进而防止皮带的损坏，降低皮带机的运行成本和秸秆压块的生产成本。
参考文献
[1] 刘华能.尼龙皮带机防跑偏技术应用[D].中国科技大学硕士论文，2012.
[2] 胡丽颖.生物质能源开发技术关键设备研究[D].东南大学硕士论文，2013.