JP6606928B2 - コンベヤベルトの耐摩耗性評価方法 - Google Patents

Description

本発明は、コンベヤベルトの耐摩耗性評価方法に関し、さらに詳しくは、使用条件に合致したコンベヤベルトの耐摩耗性を高精度で効率的に把握できるコンベヤベルトの耐摩耗性評価方法に関するものである。

鉄鉱石や石灰石等の鉱物資源をはじめとして様々な物がコンベヤベルトによって搬送される。コンベヤベルトによって物が搬送される場合、その搬送物はホッパや別のコンベヤベルトからコンベヤベルトの上カバーゴムに投入される。投入された搬送物は上カバーゴムに積載されてコンベヤベルトの走行方向に搬送される。搬送物が上カバーゴムに積載されて搬送される際には、搬送物が上カバーゴム上を摺動して上カバーゴムが摩耗する。投入される搬送物により上カバーゴムに生じる摩耗量や摩耗モードは、コンベヤベルトの使用条件によって大きく変化する。

ゴムの耐摩耗性を評価する試験方法として、ウイリアムス摩耗試験、アクロン摩耗試験、ランボーン摩耗試験、ピコ摩耗試験、ＤＩＮ摩耗試験、テーバー摩耗試験等が知られている。また、コンベヤベルトの摩耗試験装置も提案されている（例えば、特許文献１参照）。従来、ゴムの耐摩耗性を評価するには、試験サンプルに対して押圧体を押圧しつつ互いを相対移動させることにより、摩耗した試験サンプルの摩耗量を測定している。しかしながら、それぞれの試験方法では、試験サンプルに対する押圧体の相対移動速度や面圧が異なっている。また、試験方法における相対移動速度および面圧と、実際のコンベヤベルトに対する積載された搬送物の相対速度および面圧とは異なっている。そのため、従来の試験方法で得られた耐摩耗性の評価結果と、実際のコンベヤベルトの耐摩耗性とが大きく乖離することがあった。

特開２００４−２０３１９号公報

本発明の目的は、使用条件に合致したコンベヤベルトの耐摩耗性を高精度で効率的に把握できるコンベヤベルトの耐摩耗性評価方法を提供することにある。

上記目的を達成するため本発明のコンベヤベルトの耐摩耗性評価方法は、試験サンプルに対して押圧体を押圧しつつ、この押圧体と前記試験サンプルとを相対移動させて前記試験サンプルに摩耗を生じさせるゴムの摩耗試験方法の複数種類について、それぞれの試験方法の前記押圧体の前記試験サンプルに対する相対移動速度および面圧の適用範囲を設定したデータベースを予め作成しておき、実際のコンベヤラインにおいてコンベヤベルトに投入される搬送物のそのコンベヤベルトに対する実際の相対移動速度および面圧を取得し、この取得した結果と前記データベースとに基づいて、前記取得した相対移動速度および面圧が適用範囲にある試験方法を前記複数種類の試験方法から選択し、選択した試験方法において前記相対移動速度および面圧を、前記取得した結果と同一と見なせる範囲に設定して、その選択した試験方法を行って前記実際のコンベヤラインのコンベヤベルトの耐摩耗性を評価することを特徴とする。

本発明によれば、予め作成したデータベースと、実際のコンベヤラインにおけるコンベヤベルトに対する搬送物の相対移動速度および面圧から、実際の使用条件に合致した摩耗試験方法を効率的に選択できる。そして、選択した試験方法において、試験サンプルに対する押圧体の相対移動速度および面圧を、前記取得した結果と同一と見なせる範囲に設定して、実際の使用条件に近似させて試験を行う。それ故、実際の使用条件に合致したコンベヤベルトの耐摩耗性を高精度で把握することが可能になる。

ここで、それぞれの試験方法の外部環境温度の適用範囲も設定して前記データベースを予め作成し、前記実際のコンベヤラインにおける外部環境温度も取得し、前記取得した外部環境温度が適用範囲にある試験方法を前記複数種類の試験方法から選択し、選択した試験方法において前記外部環境温度を、前記取得した結果と同一と見なせる範囲に設定して、その選択した試験方法を行うこともできる。コンベヤベルトを使用する際の外部環境温度は、コンベヤベルトの耐摩耗性に比較的大きく影響するので、外部環境温度を考慮することにより、一段と精度よく耐摩耗性を把握することが可能になる。

前記実際の面圧が、単位有効面積における前記搬送物と前記コンベヤベルトの上カバーゴムとの接触面積に対する前記単位有効面積の上カバーゴムに積載される前記搬送物の総重量であり、前記接触面積として、前記搬送物の粒度分布の中央値よりも小さい所定の粒径の搬送物を最密に敷き詰めた場合の平面投影総面積を用いることもできる。これにより、簡便に実際の面圧に近似させることができる。

前記搬送物の種類毎に前記データベースを作成することもできる。搬送物の種類もコンベヤベルトの耐摩耗性に比較的大きく影響するので、搬送物の種類毎にデータベースを作成して用いることで、一段と精度よく耐摩耗性を把握することが可能になる。

コンベヤベルトラインを単純化して例示する説明図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 コンベヤベルトが受ける摩擦力を例示する説明図である。 摩耗試験装置の基本構造を例示する説明図である。 データベースの構造を例示する説明図である。 単位有効面積と接触面積を平面視で例示する説明図である。 搬送物の粒度分布を例示するグラフ図である。

以下、本発明のコンベヤベルトの耐摩耗性評価方法を、図に示した実施形態に基づいて説明する。

図１に例示するコンベヤベルトラインでは、別のコンベヤベルト７によって搬送された搬送物Ｃがコンベヤベルト１に投入されて、このコンベヤベルト１によって搬送先に搬送される。コンベヤベルト１にはホッパ等を通じて搬送物Ｃが投入されることもある。コンベヤベルト１は、プーリ５ａ、５ｂ間に架け渡されていて所定のテンションで張設されている。

図２に例示するようにコンベヤベルト１は、帆布やスチールコード等の心体で構成される心体層２と、心体層２を挟む上カバーゴム３と下カバーゴム４とにより構成されている。心体層２は、コンベヤベルト１を張設するためのテンションを負担する部材である。コンベヤベルト１のキャリア側では下カバーゴム４が支持ローラ６により支持され、リターン側では上カバーゴム３が支持ローラ６により支持されている。コンベヤベルト１のキャリア側ではベルト幅方向に３つの支持ローラ６が配置されていて、これらの支持ローラ６によってコンベヤベルト１は所定のトラフ角度ａで凹状に支持されている。駆動側のプーリ５ａが回転駆動することにより、コンベヤベルト１は一方向に所定の走行速度Ｖ１で稼働する。搬送物Ｓは上カバーゴム３の上に投入され、上カバーゴム３に積載されて搬送される。

このコンベヤベルトラインでは図３に例示するように、このコンベヤベルト１と別のコンベヤベルト７とが上下差ｈ（それぞれの搬送面の高さ位置の差ｈ）で配置されている。別のコンベヤベルト７では搬送物Ｃが水平方向速度Ｖ０（Ｖ０＜Ｖ１）で搬送されている。この搬送物Ｃが別のコンベヤベルト７からコンベヤベルト１に積載された瞬間、搬送物Ｃは水平方向速度Ｖ０のままであるが、コンベヤベルト１によって搬送されることにより、その水平方向速度はコンベヤベルト１の走行速度と同じＶ１になる。

即ち、上カバーゴム３に接触した搬送物Ｃは、所定の面圧Ｐで上カバーゴム３を押圧しつつ、コンベヤベルト１に対してその走行方向に相対移動速度Ｖ（＝Ｖ１−Ｖ０）で移動する。上カバーゴム３には摩擦力ｆが作用して、主に搬送物Ｃのこの挙動によって上カバーゴム３は摩耗する。

上カバーゴム３を押圧する搬送物Ｃによる所定の面圧Ｐｒは、搬送物Ｃと上カバーゴム３との接触面積Ａｒに対する搬送物Ｃが上カバーゴム３を押圧する押圧力（搬送物Ｃの重量Ｗと見なせる）である。即ち、面圧Ｐｒ＝搬送物Ｃの重量Ｗ／接触面積Ａｒである。上カバーゴム３の摩耗量は特に面圧Ｐｒによる影響が大きい。

ゴムの摩耗試験装置８は一般的に図４に例示するように、押圧体９と、押圧体９をコンベヤベルトの試験サンプルＳに対して押圧させる押圧機構１０と、押圧体９と試験サンプルＳとを相対移動させる相対移動機構１１とを備えている。この試験装置８を用いた試験方法は、押圧体９を試験サンプルＳに押圧しつつ相対移動させて試験サンプルＳに摩耗を生じさせて、その摩耗量や摩耗モードを把握する。そして、上述した公知の摩耗試験方法は、押圧体９、押圧機構１０や相対移動機構１１の仕様がそれぞれ異なっている。

そこで本発明では、複数種類の摩耗試験方法について、図５に例示するように、それぞれの試験方法Ｅ１〜Ｅ５の押圧体９の試験サンプルＳに対する相対移動速度Ｖおよび面圧Ｐのそれぞれの適用範囲（Ｚ_V1、Ｚ_V2、Ｚ_V3、Ｚ_V4、Ｚ_V5）および（Ｚ_P1、Ｚ_P2、Ｚ_P3、Ｚ_P4、Ｚ_P5）を設定したデータベースＤＢを予め作成する。この実施形態では、それぞれの試験方法の外部環境温度Ｔの適用範囲（Ｚ_T1、Ｚ_T2、Ｚ_T3、Ｚ_T4、Ｚ_T5）も設定してデータベースＤＢを作成している。

ここで、それぞれの試験方法の相対移動速度Ｖの適用範囲（Ｚ_V1、・・・、Ｚ_V5）とは、その試験方法において、ばらつきが少ない安定した結果が得られる相対移動速度Ｖの範囲である。例えば、適用範囲Ｚ_V1は、相対移動速度Ｖが０．１ｍ／ｓ〜１ｍ／ｓと設定され、他のそれぞれの適用範囲Ｚ_V2、・・、Ｚ_V5にも具体的な数値範囲が設定されている。

それぞれの試験方法の面圧Ｐの適用範囲（Ｚ_P1、・・・、Ｚ_P5）とは、その試験方法において、ばらつきが少ない安定した結果が得られる面圧Ｐの範囲である。それぞれの面圧Ｐの適用範囲には具体的な数値範囲が設定されている。

それぞれの試験方法の外部環境温度Ｔの適用範囲（Ｚ_T1、・・・、Ｚ_T5）とは、その試験方法において、ばらつきが少ない安定した結果が得られる外部環境温度Ｔの範囲である。それぞれの外部環境温度Ｔの適用範囲には具体的な数値範囲が設定されている。

実際のコンベヤラインに装備されたコンベヤベルト１の耐摩耗性を評価する場合は、そのコンベヤベルト１に投入される搬送物Ｃのそのコンベヤベルト１に対する実際の相対移動速度Ｖｒ、面圧Ｐｒおよび外部環境温度Ｔｒを取得する。そして、この取得した実際の相対移動速度Ｖｒ、面圧Ｐｒおよび外部環境温度Ｔｒと、予め作成したデータベースＤＢとに基づいて、そのコンベヤベルト１の耐摩耗性を評価するのに適した試験方法を選択する。

具体的には、取得した実際の相対移動速度Ｖｒ、面圧Ｐｒおよび外部環境温度Ｔｒのすべてが適用範囲にある試験方法を、データベースＤＢに記録している複数種類の試験方法から選択する。次いで、選択した試験方法において相対移動速度Ｖ、面圧Ｐおよび外部環境温度Ｔを、それぞれ取得した実際の相対移動速度Ｖｒ、面圧Ｐｒ、外部環境温度Ｔｒと同一と見なせる範囲に設定して、その選択した試験方法で摩耗試験を行う。

選択した試験方法で用いる試験サンプルＳには、評価対象となるコンベヤベルト１のカットサンプルやこのコンベヤベルト１と同等仕様に製造されたサンプル等を用いる。この試験サンプルＳは、心体層２と上カバーゴム３と下カバーゴム４とが一体化したものが好ましいが、上カバーゴム３だけであってもよい。

実際の相対移動速度Ｖｒ、面圧Ｐｒ、外部環境温度Ｔｒと同一と見なせる範囲とは、例えば、実際の相対移動速度Ｖｒ、面圧Ｐｒ、外部環境温度Ｔｒに対してそれぞれ、±５％の範囲、より好ましくは±２％の範囲である。そして、その試験方法による試験サンプルＳの摩耗量や摩耗モードを把握して、実際のコンベヤラインのコンベヤベルト１の耐摩耗性を評価する。摩耗モードとは、一様に平らに摩耗する、波状に摩耗する、局部的にえぐられる等の摩耗形態である。

上述のように本発明によれば、予め作成したデータベースＤＢと、実際のコンベヤラインにおけるコンベヤベルト１に対する搬送物Ｃの相対移動速度Ｖｒ、面圧Ｐｒ、外部環境温度Ｔｒから、そのコンベヤベルト１の実際の使用条件に合致したコンベヤベルト１（上カバーゴム３）の摩耗試験方法を効率的に選択できる。即ち、適切な摩耗試験を選択するために要する時間や労力を低減することができる。

また、選択した適切な試験方法において、試験サンプルＳに対する押圧体９の相対移動速度Ｖ、面圧Ｐ、外部環境温度Ｔのすべてをそれぞれ、実際の相対移動速度Ｖｒ、面圧Ｐｒ、外部環境温度Ｔｒと同一と見なせる範囲に設定するので、実際の使用条件に近似させて試験を行うことができる。これにより、実際の使用条件に合致したコンベヤベルト１の耐摩耗性を高精度で把握することが可能になっている。

使用現場におけるコンベヤベルト１の外部環境温度Ｔｒは、コンベヤベルト１の耐摩耗性に比較的大きく影響する。そのため、この実施形態では、それぞれの試験方法の外部環境温度Ｔの適用範囲も設定してデータベースＤＢを予め作成し、実際の外部環境温度Ｔｒも取得して、試験方法を選択している。これにより、一段と精度よくコンベヤベルト１の耐摩耗性を把握することが可能になっている。

実際の面圧Ｐｒは、図６に例示する単位有効面積ＡＣ（破線で囲まれた面積）における搬送物Ｃと上カバーゴム３との接触面積Ａｒの総和に対する単位有効面積ＡＣの上カバーゴム３に積載される搬送物Ｃの総重量ＧＷになる。即ち、面圧Ｐｒ＝（総重量ＧＷ／接触面積Ａｒの総和）である。単位有効面積ＡＣとは、ベルトの有効幅Ｂ１とベルトの単位長さＬ（例えば１ｍ）との積であり、ＡＣ＝Ｂ１×Ｌとなる。有効幅Ｂ１は、コンベヤベルト１の幅寸法Ｂの例えば６０％〜８０％であり、搬送物Ｓが実際の積載される範囲として経験的に設定される。

ところで、単位有効面積ＡＣの上カバーゴム３に積載される搬送物Ｃの総重量ＧＷは容易に把握することができるが、実際の接触面積Ａｒは厳密に把握することが難しいため、実際の正確な面圧Ｐｒを取得することは容易ではない。そこで、例えば接触面積Ａｒは、図７に例示する搬送物Ｃの粒度分布の中央値ＣＬよりも小さい所定の粒径の搬送物Ｃの平面投影面積とし、この所定の粒径の搬送物Ｃを最密に敷き詰めた場合の平面投影総面積（図６の斜線部の総面積）を接触面積Ａｒの総和にするとよい。

搬送物Ｃには、粒度分布の中央値ＣＬの粒径の搬送物Ｃが最も多く存在するが、上カバーゴム３に積載された際には、搬送物Ｃと搬送物Ｃとのすき間により小さな粒径の搬送物Ｃが入り込んで、上カバーゴム３と接触する。このことを考慮すると、上カバーゴム３に接触する搬送物Ｃの粒径の平均値は、中央値ＣＬよりも小さくなると考えられる。そこで、例えば、中央値ＣＬの６０％〜８０％の範囲の所定の粒径を用いて接触面積Ａｒを算出する。これにより面圧Ｐｒを算出すると、簡便に実際の面圧Ｐｒに近似させることができる。

データベースＤＢは、搬送物Ｃの種類毎に作成することもできる。搬送物Ｃの種類が異なると、搬送物Ｃの比重、表面の粗さ、硬度等も異なるので、コンベヤベルト１の耐摩耗性には比較的大きく影響することがある。それ故、搬送物Ｃの種類毎にデータベースＤＢを作成して用いることで、コンベヤベルト１の耐摩耗性を一段と精度よく把握することが可能になる。

データベースＤＢに記録している複数種類の試験方法から選択する際に、条件に合致する試験方法が複数ある場合は、その複数種類の試験方法を実施してすることもできる。そして、それぞれの試験方法でえられた結果どうしを比較して、互いの結果に大きな相違がなければ、一応、それぞれが適切な試験結果であると判断できる。

一方、互いの試験結果に大きな相違がある場合は、いずれか、または、それぞれが不適切な試験結果であると推定される。この場合は、実際のコンベヤベルト１の耐摩耗性をある程度把握してから、適切な試験方法、不適切な試験方法を判断する。そして、不適切と判断された試験方法については、その適用範囲を見直す等により、データベースＤＳを改善することができる。

１ コンベヤベルト
２ 心体層
３ 上カバーゴム
４ 下カバーゴム
５ａ、５ｂ プーリ
６ 支持ローラ
７ 別のコンベヤベルト
８ 摩耗試験装置
９ 押圧体
１０ 押圧機構
１１ 相対移動機構
Ｓ 試験サンプル
Ｃ 搬送物

Claims (4)

1. 試験サンプルに対して押圧体を押圧しつつ、この押圧体と前記試験サンプルとを相対移動させて前記試験サンプルに摩耗を生じさせるゴムの摩耗試験方法の複数種類について、それぞれの試験方法の前記押圧体の前記試験サンプルに対する相対移動速度および面圧の適用範囲を設定したデータベースを予め作成しておき、実際のコンベヤラインにおいてコンベヤベルトに投入される搬送物のそのコンベヤベルトに対する実際の相対移動速度および面圧を取得し、この取得した結果と前記データベースとに基づいて、前記取得した相対移動速度および面圧が適用範囲にある試験方法を前記複数種類の試験方法から選択し、選択した試験方法において前記相対移動速度および面圧を、前記取得した結果と同一と見なせる範囲に設定して、その選択した試験方法を行って前記実際のコンベヤラインのコンベヤベルトの耐摩耗性を評価することを特徴とするコンベヤベルトの耐摩耗性評価方法。
2. 前記それぞれの試験方法の外部環境温度の適用範囲も設定して前記データベースを予め作成し、前記実際のコンベヤラインにおける外部環境温度も取得し、前記取得した外部環境温度が適用範囲にある試験方法を前記複数種類の試験方法から選択し、選択した試験方法において前記外部環境温度を、前記取得した結果と同一と見なせる範囲に設定して、その選択した試験方法を行う請求項１に記載のコンベヤベルトの耐摩耗性評価方法。
3. 前記実際の面圧が、単位有効面積における前記搬送物と前記コンベヤベルトの上カバーゴムとの接触面積に対する前記単位有効面積の上カバーゴムに積載される前記搬送物の総重量であり、前記接触面積として、前記搬送物の粒度分布の中央値よりも小さい所定の粒径の搬送物を最密に敷き詰めた場合の平面投影総面積を用いる請求項１または２に記載のコンベヤベルトの耐摩耗性評価方法。
4. 前記搬送物の種類毎に前記データベースを作成する請求項１〜３のいずれかに記載のコンベヤベルトの耐摩耗性評価方法。

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