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使用托辊防止皮带输送机上输送带跑偏

发布时间:2014-9-26 13:31:14  来源:输送机http://www.yuyin.sh.cn   作者:上海昱音机械

    用托辊组防止皮带输送机上分支输送带跑偏的方法有调心托辊组、前倾托辊组两种结构形式。
    (1)调心托辊组
    调心托辊组由托辊、立辊、回转架和轴承座4部分构成,如图1所示。

回转式槽型调心托辊组
图1 回转式槽型调心托辊组
1一立辊; 2一托辊; 3一回转架; 4一轴承座

    立辊垂直布置,其中内设有一对滚珠轴承可以转动,以便在输送带和立辊接触时减少输送带边缘的磨损。回转架和立辊固定为一体,通过立辊的带动,回转架在一定的角度内可以绕轴承座中心线顺时针,逆时针转动。
    调心托辊组防止输送带跑偏的原理是,当某种原因产生输送带跑偏时,输送带中心线O'O'与输送机中心线O O不再重合。如果输送机皮带跑偏到设计允许跑偏量的极限时,会接触到某一侧的立辊(假设接触到右侧立辊),这时输送带继续跑偏,将给立辊以正压力N和摩擦力N·f,立辊上作用的这两个力对轴承座中心线产生力矩,由于回转架和立辊固定为一体,在这两个力的作用下,通过立辊带动,回转架将绕轴承座中心逆时针转动β角,由于输送带运行的方向不变,因而带给回转架上的3个托辊与运动方向一致的合力F,这个合力F分解为两个分力Fr和Fa,分力Fr使托辊绕轴线转动,分力Fa使托辊轴向移动,由于托辊固定在回转架上的,无法轴向移动,因而托辊给输送带一个反作用力,其大小与Fa相等,方向与Fa相反,这个反作用力将促使输送带复位。受力分析如图2所示。

受力分析图
图2 受力分析图
O—O皮带输送机中心; O'一O'胶带中心; O—O'跑偏量

    从以上分析可以看出,调心托辊组对防止输送机皮带跑偏有一定的效果,但也存在某些缺点。其一,按力学分析,调心托辊组给输送带的反作用力大小为
   Fa’=Frtanβ
    式中:Fa’一托辊给输送带的反作用力;
    Fr一使托辊绕轴线转动力;
    β一回转架转角。
    由于Fr的大小等于托辊运行阻力,对单个调心托辊组其数值并不大,而回转架转动角度β值一般设计为10°左右,加之调心托辊比普通的托辊结构复杂,成本较高,正常的输送机设计每隔10-16组普通槽型托辊组才安装一组调心托辊组,所以Fa’的数值有限,调心效果不太明显。其二,由于输送带沿机架运动时不存在精确的稳定位置,在调心托辊组给输送带反作用力下,输送带向中心位置偏移,这时输送带与立辊就脱离了接触,输送带给立辊的正压力和摩擦力就不复存在。由于回转架没有其它的力使其复位,如果此时引起跑偏的临时性因素消失。那么输送带将在托辊的反作用力作用下继续向左侧立辊移动,直到碰到左立辊引起回转架J顿时针转动为止。当回转架顺时针转动β角,按照回转架逆时针β角的受力分析方法,输送带将在另一个Fa反作用力下再次向右立辊方向移动,开始一个新的循环,即输送带不断地从一个极限跑偏位置摆动到另一个极限跑偏位置。这种运转状况加速输送带边缘磨损,缩短输送带使用寿命,并使输送带运行阻力增大。其三,如果皮带输送机逆向运动,由于速度的反向,输送带引起图2中F、Fr、Fa各力也相反,结果输送带在Fa的反作用下越跑越偏,因此调心托辊组不能使用在可逆式皮带输送机上。普通皮带输送机调心托辊组安装时必须注意立辊的位置,即按图1方式安装,否则将会出现相反的结果。其四,由于井下环境比较恶劣,粉尘湿度都较大,轴承座和相配轴接触而很容易锈蚀,直接降低了回转架的灵活性,影响到调偏效果。调心托辊的这些缺点,在设计选型上都应当加以注意。
    (2)前倾托辊组
    普通槽型托辊组的3个托辊轴心一般布置在同一垂直平面内。前倾托辊组就是将槽型托辊组两个侧托辊均向输送带运行方向前倾一定角度,这个角度设计中一般取2~3°,如图3所示。前倾托辊组防止输送带跑偏的原理是,两侧托辊的轴线不再与输送带运行方向垂直,而是前倾一个角度r,因此两侧托辊各自将产生一个使输送带向中心移动的力FA和FB。

前倾式槽型托辊组
图3 前倾式槽型托辊组
1一托辊; 2一托辊架

    当输送带正常工作时,两侧托辊与输送带接触的长度相等,输送带给两侧托辊的摩擦力相等,因此使输送带横向移动的分力也就相等,即FA等于FB,输送带中心线和输送机中心线重合,输送带在中间位置保持平衡。当输送带向某侧跑偏时,输送带中心线和输送机中心线将不再重合,此时两侧托辊与输送带接触的长度发生变化(如图4),假设输送带向A托辊一侧跑偏,输送带与A托辊接触长度将增加,摩擦力Fr相应减少。
    即 FA=FrAanr
      FB=FrBtanr
    因为FrAFrB,所以FA> FB
    FA- FB=F

前倾托辊组受力分析
图4 前倾托辊组受力分析

    在F力的作用下,输送带向中间移动,直至达到平衡。
    由于输送带复位的力量是两侧力的差值,绝对值较小,为了使输送带能在中间位置保持平衡运动,设计皮带输送机时,如果采用前倾托辊组,则上托辊应是全部采用前倾托辊组。
    采用前倾托辊组将使托辊的运行阻力明显增大。在皮带输送机设计中,选用前倾托辊组一般选型计算应将托辊阻力系数增大10%,用以考虑托辊前倾而增加的阻力,具体设计时使用以下公式计算由于前倾托辊而增加的阻力。
   F1=0.12L(q0+q)cosαsinr
    式中:F1一前倾托辊增加的阻力;
    L一装有前倾托辊组的输送机长度;
    q0一每米长输送带的质量;
    q一每米长输送物料的质量;
    α一输送机的倾角;
    r一前倾托辊组的倾角。
    由此可见,采用前倾托辊组,皮带输送机运行功率将增加。



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