托辊旋转阻力试验台材料设计技术

 目前，煤矿井下用带式输送机托辊普遍存在如下技术缺陷：管体不能适应煤矿井下粉尘、淋水、腐蚀、物料粘附等恶劣运行环境，托辊密封不能显著阻隔粉尘、淋水、浸水及腐蚀物对轴承和润滑脂的侵害，托辊的装配生产工艺因精准性不足导致托辊的径向跳动、轴向窜动量及旋转阻力较大等。上述技术缺陷显著地影响了托辊的寿命及运行维护周期，降低了托辊运行的安全可靠性和经济性能，进而降低了煤矿井下用带式输送机运行的安全可靠性和经济性。因此，带式输送机托辊急需在材料、托辊旋转阻力试验台材料设计技术结构设计和装配生产等多方面进行理论研究和工艺设计技术开发。
在总结分析国内外带式输送机托辊材料改性研发、结构设计和装配生产工艺的基础上，按照《煤矿用托辊技术条件》要求，以提高煤矿井下用带式输送机托辊运行安全可靠和经济性为目的，研制开发了符合煤矿用阻燃和抗静电改性UHMW-PE管体，创新设计了具有防水、防尘且保持低阻性能的托辊密封结构，研究与设计了简洁、精准的托辊过盈冷装配与生产工艺。
1．UHMW-PE复合改性混配工艺及其管材单螺杆连续挤出生产工艺研究
UHMW-PE通常指粘均分子量在150万以上的线性结构聚乙烯（普通聚乙烯的分子量仅2～30万），是一种线性结构的具有优异综合性能的热塑性工程塑料，具有普通塑料和其它工程塑料所无可比拟的耐冲击、耐磨损、自润滑、耐化学腐蚀、卫生无毒、不粘附、不易吸水、密度小、低摩擦系数等综合优异性能，其中耐磨性、耐冲击性、自润滑性、耐化学腐蚀性及冲击能吸收性等五项特性为现有塑料之最，但因其阻燃性能差（极限氧指数（LOI)只有17.5，氧指数小于21的聚烯烃属于易燃塑料）、体积电阻率非常高（1×1017～1×1018Ω·cm），虽然具有优异的综合性能，却不能符合煤矿用材料阻燃和抗静电等强制安全技术指标的要求；此外，由于其熔融粘度极高，导致其规模化成型加工困难，因而，需对其进行阻燃、抗静电和易加工复合改性，才能实现其符合煤矿用材料安全技术指标要求，并实现规模化加工生产。
采用无卤阻燃抗静电改性方法进行了UHMW-PE的阻燃、抗静电及易加工复合改性。
1.1 阻燃
所采用的阻燃剂有别于有卤阻燃剂和传统的无卤膨胀型阻燃剂，而采用纳米阻燃剂协助磷系和硅氧系阻燃剂阻燃，纳米粒子可充分分散在碳化层中起着骨架的作用，使生成的碳化层具有较好的刚性与强度，对新生碳中孔洞的裂缝起封闭的作用，减少碳层裂纹和沟槽，提高碳层的质量，并解决了有卤阻燃和传统的无卤阻燃膨胀型阻燃剂与高熔体粘度的UHMW-PE基体不相容及在挤出成型过程中容易析出聚集在管材表面而堵塞挤出口模的问题。