1、載荷分析
DP-340皮帶輸送機是由電動機通過減速器帶動主動滾筒轉動，由一對同步齒輪的嚙合實現主、從動滾筒的共同轉動，利用輸送帶與滾筒表面之間的靜摩擦來完成輸送帶的載物運輸，其工作原理如圖1所示。
工作時，由于巷道起伏多變，輸送機的載荷隨坡度的變化而變化，同時，在井下實際生產中，煤量的大小也隨采煤工作面條件的變化而變化，這樣就造成輸送機的負載復雜多變，滾筒軸受到的力矩載荷也在不斷地發生變化，特別是在重負荷時緊急停車、輸送機倒轉時被逆止器逆止、重負荷時強行啟動這三種惡劣工況下，滾筒軸要承受的扭矩最大，且具有沖擊性，如果這種惡劣工況頻繁和長期存在，則滾筒軸必然要承受巨大的反復交變的沖擊載荷，在這種反復交變的沖擊載荷的作用下，軸很容易失效。
我們經過現場調查，發現在該礦四采區主下山，共鋪設8部皮帶輸送機，運輸線長，頻繁發生斷軸的3部皮帶輸送機所在位置的坡度變化最大，該采區布置1個機采工作面，2個炮采工作面，采煤量大，使皮帶輸送機的載荷加大；同時，由于8部皮帶輸送機相互連鎖，只要前面任何一部皮帶輸送機停車，后面的所有皮帶輸送機就全部自動停車，這必然造成所有皮帶輸送機在重負荷下的頻繁啟動或停止。綜合上述分析，筆者認為煤量大、坡度大、長期超載、頻繁的重負荷啟動和停車是造成滾筒軸頸斷裂的主要原因。
安裝時，主動滾筒和從動滾筒的中心線必須保證互相平行，否則，滾筒軸要承受徑向的剪切應力，平行度誤差越大，滾筒軸受到的剪切應力越大。
我們對現場使用的輸送機機頭主傳動系統進行分析，發現主動滾筒與從動滾筒中心軸線的平行度誤差為3.6%，這遠遠超過了皮帶機安裝的技術要求，滾筒軸必然要承受很大的剪切力，在這種情況下，軸很容易發生彎曲或斷裂。可見，安裝時造成的軸的不平行是滾筒軸發生斷裂的重要原因。
2、斷軸的斷裂面分析
由斷軸的斷口可見：斷裂面有截然不同的兩個區域，即疲勞斷裂區和瞬斷區。從斷口斷面看，斷口上疲勞區有明顯的疲勞條紋，說明軸的破壞屬于疲勞破壞；瞬斷區所占比例大約為50%，可以認為，在工作過程中，軸的過載程度比較大；從疲勞區看，磨得比較粗糙，說明疲勞裂紋產生后，因過載程度太大，裂紋的擴展速度較快，疲勞裂紋擴展期在總壽命中所占的比例較小，兩斷面還未發生摩擦就進入瞬斷期；從瞬斷區看，斷口為纖維狀，說明最后斷裂屬于韌性斷裂。所以，從斷口的形貌分析可以判斷，軸的斷裂是屬于應力集中引起的多源疲勞斷裂。另外，根據對斷軸的結構分析，發現d 80 mm—d 90 mm的軸肩過渡處，圓角半徑R較小，只有2 mm~3 mm，應力集中較大，這也是引起軸早期斷裂的重要原因之一。
3、鋼材成分和熱處理分析
為弄清短軸的材質和熱處理狀態，我們對所有斷軸取樣進行化學成分分析，結果為：C 0.39%，sj0.24%，MnO．63%，P 0.014%，S0.015%，屬于35或40*鋼，測得表面硬度為HB170左右，遠遠沒有達到技術要求的HB240—280，材料的淬透性差。另外，由于軸的鍵槽部位經過中頻淬火處理，若操作不當，距鍵槽末端不遠處的軸肩，很可能處于中頻淬火的熱影響區，熱影響區不利的殘余應力與d 80 mm~d 90mm的軸肩過渡處的應力集中迭加，更容易造成軸的早期疲勞開裂。
根據皮帶輸送機滾筒軸的使用條件和技術要求，結合有關資料介紹，軸應選用淬透性較好的中碳合金結構鋼，比如38CrMnMo，35CrSiMnMo等，它們的淬透性都比較好，經過調質處理后強韌結合較好，為進一步提高疲勞強度，熱處理后的硬度還可提高到HB300左右。為緩和軸肩過渡處的應力集中，應適當加大圓角半徑，提高機加工質量。鍵槽部位中頻淬火操作時應注意避免熱影響區到達軸肩過渡處，如果采用局部表面滾壓強化來提高這一區域的疲勞強度，可以在圓角過渡處形成有利于疲勞強度的表面殘余壓應力。
4、結語
通過以上分析，可以得出以下結論：
(1)皮帶輸送機所處的位置坡度大，煤量大，頻繁的重負荷停車或啟動，使軸承受較大的反復交變的沖擊載荷，過早地發生疲勞破壞。建議在坡度大的位置使用皮帶輸送機時，盡量縮短皮帶輸送機的長度，并且適當控制煤量，加強皮帶輸送機的管理，避免頻繁啟動停車，尤其是重負荷停車或啟動。
(2)安裝質量差，滾筒軸中心線不平行，使滾筒軸承受很大的剪切力，造成軸端彎曲或斷裂。建議提高安裝質量，縮小滾筒軸的不平行度。
(3)滾筒軸的材質差，熱處理后達不到設計的技術要求，強度低，使軸發生早期的疲勞斷裂，建議選用淬透性較好的中碳合金結構鋼，如38CrMnMo或35S/CrMnMo等，經調質處理來制造此軸。
(4)d 80 mm～d 90 mm軸肩過渡處，圓角半徑太小，只有2mm～3 mm，造成軸肩過渡處應力集中較高，這是軸出現早期斷裂的一個主要原因。建議提高機加工質量，適當加大圓角半徑，并采用局部表面滾壓強化的方法，使疲勞壽命得到提高。
(5)熱處理質量差，軸的鍵槽部位需經過中頻淬火處理，淬火時操作不當，使軸頸變化的過渡處處于中頻淬火的熱影響區內，熱影響區不利的殘余應力與軸的幾何形狀突變處的應力集中迭加，是造成軸早期疲勞斷裂的原因之一。建議提高熱處理質量，避免軸頸變化的過渡處處在熱處理的熱影響區內。
三門峽富通新能源生產銷售的皮帶輸送機主要和顆粒機生產線配套使用，同時我們可以可以根據用戶的需求訂做各種類型的輸送機設備。
