O形带更换专用工具的研制

吴翟，谢文启，杨再旭，王志全，李智聪

[摘    要]滚筒作为一种常用的传输装置，结构简单并且可靠耐用，其滚筒轴之间的动力传输靠O形带完成。O形带在老化后更换过程中会很麻烦，本文通过实践和论证的方式，利用现场的工具，研制了一种O形带的专用更换工具，使其更换时间从之前的10 min降低到2分钟，更换效率提升了4倍。这种工具大幅度降低了工作难度，提升了工作效率，有效的解决了因O形带更换带来的停机等待问题。

[关键词]O形带;专用工具;研制;效率提高

[中图分类号]TH122 [文献标志码]A [文章编号]2095–6487（2021）12–00–02

Development of special tools for replacing O-belt

Wu Di，Xie Wen-qi，Yang Zai-xu，Wang Zhi-quan，Li Zhi-cong

[Abstract]As a commonly used transmission device， the roller has a simple structure and is reliable and durable. The power transmission between the roller shafts is completed by an O-belt. The replacement of O-belt after aging will be very troublesome. Through practice and demonstration， this article uses on-site tools to develop a special replacement tool for O-belt， which reduces the replacement time from the previous 10 minutes to 2 Minutes， the replacement efficiency has increased by 4 times. This tool greatly reduces the difficulty of work， improves work efficiency， and effectively solves the problem of waiting for shutdown caused by O-belt replacement.

[Keywords]O-belt; special tools; development; efficiency improvement

滾筒作为一种传输设备因其构造简单输送稳定，成了各行各业普遍使用的的装置。两个滚筒之间的动力通过O形带进行传输，由于O形带材料为塑料，在长时间反复的转动后会出现老化磨损，需要及时更换。O形带的作用是利用一个滚筒带动另一个滚筒转动，因此需要O形带拉紧的摩擦力来带动滚筒转动，而O形带为了保证其摩擦力，其弹性系数往往很小，可伸缩的长度也短，给拆除和安装带来了极大的困难。以往的做法都是拆除直接剪掉，安装需要把挡板卸掉或者把滚筒撬开然后用撬棍等工具硬拉到位，不仅费时费力，而且容易造成新O形带的损坏。故，本课题为解决由于O形带更换困难的问题，提出研制一种工具能有效地提高O形带的更换效率，实现省时省力的目的。

1 工具设计

1.1 材料分析

O形带作为磨损件，是属于消耗品，太过于结实会导致弹性变差，影响传输效率，因此磨损并断裂是正常的，但是断裂后新的O形带的更换成了问题。其主要原因在于O形带处于两个滚筒的凹槽处，为保障O形带的传动力，需要O形带的张力来提供摩擦力，以带动滚筒转动，因此O形带尺寸一般会略小于两个滚筒凹槽处尺寸，如图1所示。

O形带一般采用聚氨酯作为材料，查资料可知，聚氨酯的抗拉强度为65 MPa，扯断伸长率为445%。

1.2 力矩设计

要安装上O形带需要的力量不得超过其拉伸极限的力量，即处于其弹性极限点以内，其变形应力处于普弹形变区，符合虎克定律，直线斜率即为其弹性模量。经过现场测量，O形带的横截面积为19.63 mm2，O形带圈周长314 mm，滚筒之间的间距为70 mm。要将O形带安装上去，需要将O形带拉伸到如图2所示的长度才可安装上去。

O形带要想安装到滚筒凹槽处，必须将O形带拉伸到单侧超出两滚筒间距的长度，而根据之前的测试，需要取出O形带的极限距离为20π+25π+120×2=381.3 mm，也就是说需要变O形带需要伸长67.3 mm，因此需要测算需要多大的力才能将O形带伸长67.37 mm。

按照之前的应力和应变在拉伸阶段成正比，并且其斜率即为其弹性模量。查聚氨酯手册，手册表明聚氨酯的弹性系数范围很广，根据厂家的描述其弹性模量应该在600 MPa左右，转换后可得需要拉伸到可安装到位的尺寸的力F=ΔA×E×ΔL/L=19.65×600×67.3/314=2527 N

从上可以看出，要将O形带拉伸到可以取出的长度至少需要2 527 N的拉力，虽然成年男子拉力可达520 N，但是在维修过程中力度太大不易控制，容易损坏设备。因此，根据机修人员测试结果，维修小件机械力度控制在400 N左右合适，根据测算采用1∶7的杠杆能产生2 527 N的力量，使得以较小的压力来获得了较大的拉伸力，便于机修人员控制。同时O形带的受力的方向应该和移动方向一致，避免力的浪费，所以O形带往凹槽内移动才能省力，如图3所示。

1.3 主体工具的设计

为了方便加工，同时价格不能太贵，根据现场工作人员的建议，采用内六角扳手来改造。与扳手等其他工具相比，内六角扳手可以用弯曲处勾住O形带后完全能进行前后左右的移动不掉落，非常合适。为了能有效地发挥力矩的作用，撬动O形带拉伸并移动，需要在辊筒上寻找一个支撑点，通过现场测试，辊筒凹槽处作为支撑点最为合适，不易移动，同时现场测量支撑点到受力点的距离为25 mm，而支撑点到发力点的距离为200 mm，比例为1∶10，大于5倍，能充分发挥力矩的效果。根据其力臂之比为1∶7，加上支撑点在凹槽处，而发力方向向外掰，因此O形带的受力和发力处于同侧，那么O形带受力点到凹槽的支撑点有10 mm时，工具长度就应该为8×10=80 mm，按内六角规格表查可知臂长为80 mm的内六角扳手型号至少为5 mm。取5 mm的扳手，将圆形键插入凹槽，发觉无法卡住，再拿6 mm的内六角扳手，用其原型键插入凹槽，正好卡住，因此选择6 mm的内六角扳手，如图4所示。

1.4 外形的设计

考虑到握手位置的外形需要能放进工具箱的架子里，并且握手位置要适合发力，不妨碍手发力。通常现场的工具有U形和T形两种。但是U形手发力时只能用握式，只有手指能发力，掌心没握住，而T形前后或者手夹着都容易发力，挂在工具架上也比较方便，所以采用T型比较合适。T形端的材料最好和主体材料一致，选用另一根内六角扳手为T形端材料，焊接到内六角扳手上。T形端作为发力点，那么作为支撑点的圆形构件应该和T形端处于同一平面，这样才能产生有效力矩，从而形成杠杆效应。因此，圆形构件应该焊接在T形端同一平面的L弯头处，距离弯头顶端24 cm。最终成型如图5。

2 效果检验

分十次进行试验，采用新研发的工具安装O形带和不采用新工具，用其他工具配合安装O形带统计安装时间见表1。

3 结论

经过详细计算和反复的实验后，充分发挥现场人员的智慧，在有限的条件下，用最有效、最节省的方法研制了“O形皮带更换专用工具”，实现了O形带更换的拆卸和安装。与原有方式相

比，采用新的工具后O形带的平均安装时间由10.49min下降到2min，安装时间降低了400%，同时降低了工作人员的劳动强度，提高了工作效率，提升故障处理速度，使设备整体运转更加流畅。同时，填补了O形皮带没有专属更换工具的空白，并申请专利获得了授权。

参考文献

[1] 沈鑫，杨金艳.皮带机托辊更换工具的研制及应用[J].黄金，2016.（10）：3.

[2] 徐培林，张淑琴.聚氨酯材料手册[M].化学工业出版社，2011.

[3] 成大先.机械设计手册[M].化学工业出版社，2002.

[4] 焦跃层.带式输送机更换皮带的新方法及配套装置的研制[J].厦门科技，2020（4）：58-60.