滑轮包胶历来被视为消耗品，发生故障时更换，除了历史经验外，没有太多进一步的分析。Elastotec 的 Mariana Ballestrin 解释了为什么根据历史经验制定解决方案只是一种简单的猜测。
滑轮包胶故障是输送机停机并影响生产产量的主要原因之一。
现场经常发生皮带轮包胶故障，主要发生在驱动皮带轮和非驱动高张力弯皮带轮上。故障表现为包胶脱粘、包胶疲劳、皮带盖损坏和接头寿命缩短。
人们对于这些故障的根本原因缺乏了解。不同操作条件下滑轮界面产生的周期性剪切应力尚不清楚，市场上不同滑轮包胶的疲劳极限也未记录在案。
滑轮的每一个其他方面都经过精心设计，但却没有针对滞后部分的工程分析。
Elastotec 和 Conveyor Dynamics Inc. (CDI) 开发了一种软件工具，可帮助行业了解滑轮包胶失效的风险。该软件工具将针对特定应用产生的应力与所选包胶的疲劳极限进行比较，以指示包胶是否在安全的操作范围内工作。
滑轮包胶与皮带接口处产生循环应力
由于皮带张力和皮带缠绕在接触面上，输送机皮带轮包胶会受到法向压力。此外，从动皮带轮会产生表面剪切应力来传递施加的驱动扭矩。
开发的滞后分析工具使用变体摩擦模型和特定的滞后剪切模量来计算干/清洁和湿/脏条件下的法向压力、滞后接触剪切应力、产生的摩擦和局部滑动（如果存在）。
驱动和非驱动滑轮均考虑了由皮带/包胶磨损或材料堆积引起的滑轮表面接触直径差异引起的额外剪切应力。高张力弯轮与皮带承载侧接触时，皮带盖与包胶接触，包胶轮廓会随时间变化，这是典型的情况。
包覆分析工具定义了包覆所承受的法向和接触剪切应力的范围，并形成与包覆性能范围进行比较的基础，该范围定义了包覆产品承受应用所施加应力的能力。
绩效范围滞后
有限元分析 (FEA) 用于定义包胶 的疲劳极限和包胶 在整个正常压力和表面剪切应力条件下的剪切模量。包胶 能力以包胶 性能包络线的形式表示，该包胶 性能包络线评估每个关键位置的疲劳极限，包括：- 滑轮内部包覆橡胶
- 与滑轮钢壳接口处、瓷砖接口处（适用处）
- 在与传送带的接触界面处。
从图 1 中的示例图可以看出，应用线在所评估包胶类型的性能范围内。然而，在 T20 时皮带离开滑轮之前的最后大约 2 度接触弧确实表明胎面根部和接触面的包胶橡胶中的疲劳剪切应力略有超过。
这表明这些位置的疲劳寿命略少于 5 年。它还表明，在不太理想（干净干燥）的条件下，最后 20 度接触可能会出现过度滑动，从而导致磨损率增加。
案例研究：澳大利亚金矿
某金矿现有皮带的吨位增加，导致安装了 ST-6300 传送带，而不是 ST-5600。升级应用选择了金刚石橡胶包覆层，因为升级前安装在驱动滑轮上时，其性能完美无缺。在使用更重、等级更高的皮带运行 4 周后，两个驱动滑轮上的包覆层发生了灾难性的故障，如图 2 所示。此次故障导致 3 天的计划外停机和约 21 万美元的生产损失。
使用性能包络软件工具对包层选择进行工程审查，发现包层的工作状态超出了疲劳极限，而疲劳极限是当前设计标准中未考虑的参数。用人字形橡胶包层替换包层，理论上摩擦系数与菱形橡胶包层相同，已经运行了 9 个月，没有出现明显的疲劳迹象。
滑轮滞后是输送机设计中的一个重要方面，设计或选择不当会导致意外故障和停机，以及生产损失。随着对更高吞吐量的需求，驱动功率和皮带张力的增大，这些故障的发生率不断增加。
该项目的成果使传送带设计师、滑轮和传送带制造商以及最终用户受益。
对最终用户的好处：
- 优化现有和新传送机的性能。
- 提高对传送带设计的信心，降低灾难性故障和计划外停机的风险。
- 帮助选择合适的传送带/包胶组合，以优化性能和成本。
- 提供工程数据以支持零部件选择和投资。
- 确保传送带/包胶组合能够优化皮带接头的使用寿命。
- 根据现场/设备标准验证传送带/绝缘层的选择。
对传送带制造商的好处：
- 更深入地了解施加在皮带底盖上的剪切应力，减少分层故障和停机时间。
- 确保选择的传送带/包胶组合能够最大程度地发挥传送带和接头的性能。
- 在操作条件下对新的和现有的拼接方法进行性能测试。
- 根据工程数据和分析选择皮带/包胶组合
- 确保传送带/包胶组合能够优化皮带接头的使用寿命。
- 根据现场/设备标准验证传送带/绝缘层的选择。
对滑轮制造商的好处：
- 最大限度延长滑轮使用寿命
- 经过验证的工程数据有助于选择应用的滞后物，以使滑轮按预期运行。
- 详细了解皮带磨损导致的带轮上的负载/应力分布。
对输送机设计人员的好处：
- 增强对工程设计的信心
- 能够评估不同的传送带/包胶组合，并根据经过验证的模型比较性能极限
- 使传送带设计人员能够识别潜在的系统设计性能问题
- 根据工程数据和分析选择皮带/包胶组合
- 经过验证的数据可帮助选择驱动滑轮、包层、滑轮基础设施（缠绕角和缓冲滑轮位置）和配重。
