帶式輸送機(jī)空載分支托輥的研究與設(shè)計(jì)

歐陽昕

（山西汾西礦業(yè)集團(tuán)公司機(jī)電處， 山西 介休 032000）

1 波狀擋邊帶式輸送機(jī)空載分支支撐

波狀擋邊帶式輸送機(jī)中輸送帶的支撐裝置在整條輸送機(jī)系統(tǒng)中具有重要作用和意義，良好的支撐為輸送機(jī)系統(tǒng)能夠正常平穩(wěn)的日常生產(chǎn)和運(yùn)行提供了有力的保障，支撐系統(tǒng)一旦發(fā)生故障，整條輸送機(jī)就會(huì)陷入癱瘓而導(dǎo)致停機(jī)停產(chǎn)，造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失[1-2]。波狀擋邊帶式輸送機(jī)輸送帶的支撐與傳統(tǒng)帶式輸送機(jī)輸送帶的支撐類似，但因?yàn)椴顡踹叺拇嬖诙钟兴町怺3]。

承載分支的托輥用來支撐波狀擋邊輸送帶的平面，故可采用傳統(tǒng)帶式輸送機(jī)的托輥，托輥間距可隨物料輸送傾角的增大而增大。應(yīng)注意受料處的托輥組間距要小一些。空載分支要對(duì)有波狀擋邊一面輸送帶進(jìn)行支撐，所以其支撐形式應(yīng)該不同于平面支撐。目前，大多數(shù)波狀擋邊帶式輸送機(jī)生產(chǎn)廠家和用戶選用平托輥進(jìn)行支撐。用平托輥支撐波狀擋邊的頂端，輥距約1m。也可以采用托輪支撐。此外，輸送帶兩側(cè)要設(shè)置立棍以避免帶體跑偏。

2 空載分支托輥研究分析

2.1 平托輥支撐

現(xiàn)今絕大部分生產(chǎn)廠家使用傳統(tǒng)帶式輸送機(jī)的平托輥對(duì)波狀擋邊輸送帶支撐，但平托輥支撐對(duì)該類型輸送帶尤其是對(duì)波狀擋邊有負(fù)面影響，致使其使用壽命明顯縮短。例如在2006年，攀鋼冶金材料有限責(zé)任公司新建了一條石灰生產(chǎn)線。該生產(chǎn)線采用了B650、B800的2臺(tái)波狀擋邊帶式輸送機(jī)[3-4]。一條為石灰煅燒回轉(zhuǎn)窯原料的輸入設(shè)備，另一條為煅燒后成品的輸出設(shè)備。然而生產(chǎn)運(yùn)行不到60天，波狀擋邊輸送帶就出現(xiàn)嚴(yán)重的拉毛、剝層、撕裂等狀況。甚至不能正常生產(chǎn)，以致回轉(zhuǎn)窯停產(chǎn)數(shù)日，造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。

通過調(diào)查分析研究，原因主要存在于以下幾方面[5]：

1）平托輥支撐不合理。波狀擋邊帶式輸送機(jī)空載分支平托輥支撐形式。波狀擋邊輸送帶是在傳統(tǒng)輸送帶的板面上硫化黏結(jié)波狀擋邊和橫隔板。在空載分支，依靠平托輥支持波狀擋邊下緣。因?yàn)椴顡踹叺氖芰γ娣e小，致使單位面積受力大。在整條輸送帶的重力作用下，造成波狀擋邊剛性不足，導(dǎo)致?lián)踹叞l(fā)生變形。

2）平托輥直徑過小。通常選用Φ98規(guī)格托輥，由于輸送帶自重的影響易將波狀擋邊壓成凹槽形。每經(jīng)過一個(gè)空載托輥，波狀擋邊就受到一次壓陷、變形。如此往復(fù)對(duì)波狀擋邊形成非常嚴(yán)重的損壞。

3）空載分支輥距過大。間距過大時(shí)，兩輥間輸送帶就會(huì)產(chǎn)生較大撓度。輸送帶通過托輥時(shí)導(dǎo)致波狀擋邊變形較大，發(fā)生“咬”輥的情況，如圖1所示。同時(shí)輸送帶也會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈顫動(dòng)，引起輸送帶的跑偏、撕裂等狀況。所以，必須要對(duì)空載托輥加以優(yōu)化設(shè)計(jì)。

圖1 波狀擋邊輸送帶的破壞形式

2.2 復(fù)式托輥支撐

目前，在波狀擋邊輸送帶空載分支的支撐托輥中，復(fù)式托輥是較為理想的承載托輥。復(fù)式托輥的應(yīng)用解決了擋邊無法支撐的難題，改善了因波狀擋邊支撐整條輸送帶的重量而造成波狀擋邊嚴(yán)重磨損甚至撕裂和脫落的現(xiàn)象，在帶寬較小的波狀擋邊輸送帶的支撐中發(fā)揮了非常重要的作用。

隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的不斷提高，小帶寬的波狀擋邊帶式輸送機(jī)已不能滿足生產(chǎn)的需求，波狀擋邊輸送帶的向大帶寬、大運(yùn)量方向發(fā)展。然而帶寬加大，由于波狀擋邊輸送帶的兩擋邊之間帶有橫隔板不便于對(duì)兩擋邊之間的區(qū)域進(jìn)行支撐，即使采用復(fù)式托輥也只能支撐基帶空邊和波狀擋邊，導(dǎo)致基帶剛度不足而造成輸送帶向中間凹陷[4-5]。如圖2所示。造成擋邊與復(fù)式托輥的基帶壓輪之間、橫隔板與托輥之間等磨損嚴(yán)重，嚴(yán)重制約著整條輸送帶的正常運(yùn)行。

圖2 空載分支凸弧段膠帶示意圖

3 五星輪托輥結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

針對(duì)波狀擋邊帶式輸送機(jī)輸送帶支撐現(xiàn)狀，結(jié)合平托輥和復(fù)式托輥的優(yōu)缺點(diǎn)，本文設(shè)計(jì)了一種新型五星輪托輥，用于支撐空載分支的波狀擋邊輸送帶。由于復(fù)式托輥的支撐面只限于基帶空邊和波狀擋邊，其相對(duì)支撐面積較小。若波狀擋邊輸送帶較寬，會(huì)造成輸送帶中間部位在重力的作用下向下凹陷，而凹陷輸送帶又會(huì)在承載分支運(yùn)行被平托輥托起而恢復(fù)原狀。這樣，輸送帶在交變作用力的作用下會(huì)加劇其損壞程度，降低輸送帶的使用壽命，所以必須增大托輥在輸送帶帶面上的支撐面積。因此下面提出五星輪托輥結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。五星輪托輥支撐波狀擋邊輸送帶的機(jī)理同齒輪齒條嚙合原理相似。波狀擋邊輸送帶相當(dāng)于齒條，五星輪相當(dāng)于齒輪，五星輪在橫隔板帶動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)，而五星輪的兩側(cè)壓輪在基帶空邊帶動(dòng)下運(yùn)行。相鄰橫隔板距離ts=πm。五星輪直徑D=mg。

為方便設(shè)計(jì)計(jì)算與校核，在此以某650 mm帶寬的波狀擋邊輸送帶為例進(jìn)行分析。

輸送量為80 t/h；帶寬為650 mm，橫隔板間距為308 mm；煤堆積密度 ρ=0.85 t/m3；粒度 A≤40 mm。

布置簡(jiǎn)圖如圖3所示。

根據(jù)江陰市特種運(yùn)輸機(jī)械設(shè)計(jì)研究所制定的《波狀擋邊帶式輸送機(jī)手冊(cè)》，650 mm帶寬波狀擋邊輸送帶各部分參數(shù)如表1和圖4所示。

以擋邊高H=160 mm，橫隔板高h(yuǎn)=150 mm，擋邊寬Bl=80 mm，有效帶寬Bf=300 mm，基帶空邊寬R=95 mm為例。

圖3 布置簡(jiǎn)圖

表1 650 mm帶寬波狀擋邊輸送帶基本參數(shù)

圖4 波狀擋邊輸送帶

五星輪參數(shù)：取五星輪齒數(shù)z=5，由相鄰橫隔板距離ts=πm、五星輪直徑D=mz得到五星輪直徑D=490 mm。初選輪軸直徑dl=50 mm。為了減少五星齒輪與波狀擋邊的內(nèi)側(cè)摩擦，五星輪輪齒的軸向?qū)挾萣l應(yīng)該比波狀擋邊輸送帶有效帶寬稍小一些，取bl=280 mm。五星輪外側(cè)的兩個(gè)基帶壓輪的軸向?qū)挾萣2可比基帶外側(cè)空邊寬R稍小，取b2=85 mm。中間五星輪結(jié)構(gòu)尺寸如圖5所示：r1=25 mm，r2=15 mm，R1=245 mm。

圖5 五星輪結(jié)構(gòu)

星輪托輥整體結(jié)構(gòu)材料初選Q235A鋼，材料的屈服強(qiáng)度σs=235 MPa，抗拉強(qiáng)度σb=375～500 MPa。基帶壓輪與軸之間軸承采用6310C4系列深溝球軸承，軸承的額定動(dòng)負(fù)載為62.0 kN，額定靜負(fù)載為38.5 kN。

五星輪支撐結(jié)構(gòu)如下頁圖6所示。中間為五星輪結(jié)構(gòu)，兩側(cè)為基帶壓輪，其基帶壓輪與輪軸之間分別裝有滾動(dòng)軸承，避免了基帶壓輪與五星輪因轉(zhuǎn)速不同引起對(duì)輪軸產(chǎn)生附加扭矩，保證五星輪的正常運(yùn)行。輪軸的兩端由軸承座支撐（圖中未畫出。）

五星輪托輥的設(shè)計(jì)源于對(duì)復(fù)式托輥的改進(jìn)，其優(yōu)點(diǎn)在于：

1）五星輪的設(shè)計(jì)改進(jìn)了復(fù)式托輥無法支撐兩擋邊之間的輸送帶的局限，通過五星輪支撐基帶中間帶有橫隔板的帶體部分，解決了波狀擋邊輸送帶因波狀擋邊和橫隔板而無法支撐的難題，極大地減少了空載分支輸送帶向中間凹陷的程度，改善輸送帶的運(yùn)行狀況，彌補(bǔ)了波狀擋邊輸送帶基帶的橫向剛度不足的缺陷，提高了輸送帶的整體穩(wěn)定性。

圖6 五星輪托輥

2）兩側(cè)基帶壓輪與輪軸之間都裝有軸承，這樣的設(shè)計(jì)既能夠支撐基帶空邊部分，又能杜絕因五星輪和基帶壓輪轉(zhuǎn)速不同步而對(duì)輪軸造成附加扭矩，保護(hù)輪軸不受損壞。

3）基帶壓輪與五星輪之間的空隙為波狀擋邊而設(shè)計(jì)，此間隙的大小由波狀擋邊的寬度而定，略大于擋邊寬度，這樣的設(shè)計(jì)能夠起到減少輸送帶空載分支發(fā)生跑偏的現(xiàn)象，使輸送帶波狀擋邊沿著五星輪裝置排列的線路運(yùn)行，防止輸送帶發(fā)生嚴(yán)重跑偏而造成不良后果。

鑒于五星輪托輥的結(jié)構(gòu)形式和運(yùn)行狀況，本論文所設(shè)計(jì)的五星輪托輥必須要與其他類型托輥（如平托輥、復(fù)式托輥等）混合間隔搭配使用。因?yàn)閱我皇褂梦逍禽喭休伩赡軙?huì)因五星輪支撐基帶的原因造成輸送帶的波動(dòng)或抖動(dòng)，增加運(yùn)行阻力，影響輸送帶的運(yùn)行效率。4 結(jié)語

五星輪托輥支撐波狀擋邊輸送帶的機(jī)理同齒輪與齒條相互嚙合原理類似。波狀擋邊輸送帶相當(dāng)于齒條，五星輪相當(dāng)于齒輪，五星輪在橫隔板帶動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)，而五星輪的兩側(cè)壓輪在基帶空邊帶動(dòng)下運(yùn)行。五星輪的設(shè)計(jì)很好地解決了空載分支波狀擋邊輸送帶因橫隔板的存在而無法對(duì)其中間帶體進(jìn)行支撐的難題，有力地彌補(bǔ)了由于基帶剛度不足引起的輸送帶向中間凹陷的缺點(diǎn)。五星輪和基帶壓輪的設(shè)計(jì)對(duì)防止擋邊輸送帶的跑偏起到較大作用，也可為波狀擋邊帶式輸送機(jī)的研制和實(shí)踐生產(chǎn)提供參考和借鑒。

參考文獻(xiàn)

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