使用托輥組―防止膠帶機膠帶跑偏的途徑分析

范麗 王猛

摘 要：防止膠帶跑偏是膠帶機設(shè)計中必須考慮的問題，其中使用托輥組來調(diào)整和糾正膠帶的跑偏是應(yīng)用比較廣泛的方法之一。本文從工作原理上論述了上、下調(diào)心托輥組、槽型前傾托輥組、下V托輥組的托輥機構(gòu)和防跑偏原理。最后對使用托輥組調(diào)偏的應(yīng)用前景作了討論型的分析。

關(guān)鍵詞：膠帶機；膠帶；跑偏；托輥組

中圖分類號：TH222 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

在膠帶機運行過程中，由于膠帶制作的偏差、托輥軸承缺陷、機架變形、物料堆積偏心以及張力分布不均等種種原因，常常出現(xiàn)膠帶跑偏的現(xiàn)象。在皮帶機運行過程中，跑偏量在5%以內(nèi)都是被允許存在的，但是當(dāng)跑偏量超過5%以后，就要采取一定的措施進(jìn)行適當(dāng)糾偏。膠帶跑偏會使膠帶與托輥支架相互摩擦，使得膠帶帶面磨損，同時還有可能引起膠帶機運送物料的外溢，更甚會導(dǎo)致膠帶機緊急停車，影響生產(chǎn)，造成較大的經(jīng)濟損失。防止膠帶跑偏是膠帶機設(shè)計中必須考慮的問題，其中使用托輥組來調(diào)整和糾正膠帶的跑偏是應(yīng)用比較廣泛的方法之一。本文就膠帶機設(shè)計中可以采用的上、下調(diào)心托輥組、槽型前傾托輥組、下V托輥組的機構(gòu)形式、防跑偏原理以及優(yōu)缺點進(jìn)行逐一論述：

1 防止上膠帶跑偏

防止上膠帶跑偏的方法有上調(diào)心托輥組、槽型前傾托輥組。

1.1 上調(diào)心托輥組

調(diào)心托輥組一般由托輥輥子、立輥、托輥支架和回轉(zhuǎn)支架四部分組成，如圖1所示。上調(diào)心托輥組防止膠帶跑偏的原理是：如果膠帶機的膠帶跑偏達(dá)到設(shè)計允許跑偏量的最大值時，就會碰到側(cè)端的立輥，將給立輥施以正壓力N和摩擦力N·f，立輥受到的力會對回轉(zhuǎn)支架中心產(chǎn)生力矩，托輥支架將繞回轉(zhuǎn)支架中心轉(zhuǎn)動角度β，從而帶給托輥支架上的三個托輥輥子與運行方向一致的合力F，這個合力F分解為兩個分力Fγ和Fa，分力Fγ使托輥輥子繞中心線轉(zhuǎn)動，分力Fa使托輥輥子軸向受力，由于托輥輥子固定在托輥支架上的，無法移動，從而使得托輥輥子給膠帶一個反作用力，與Fa大小相等，方向相反，這個反作用力就會促使膠帶復(fù)位，其受力分析圖如圖2所示。上調(diào)心托輥組雖然對防止膠帶跑偏有一定的效果，但也存在一些缺點。其分析如下：

（1）如圖2所示，上調(diào)心托輥組對膠帶施以的反作用力大小為：Fa′=Fa=Fγtgβ。其中：Fa′-膠帶所受到的托輥輥子的反作用力；Fγ-使托輥輥子繞中心線的轉(zhuǎn)動力；β-托輥支架轉(zhuǎn)角。在Fa′的公式中，F(xiàn)γ為托輥輥子運行阻力，相對于對單個上調(diào)心托輥組來說，數(shù)值較小，另外托輥支架轉(zhuǎn)角β值一般為10度左右，所以Fa′數(shù)值較小。在膠帶機托輥布置中，每10組普通槽型托輥組才安裝一組上調(diào)心托輥組，因此其調(diào)心效果較小。

（2）如果膠帶機逆向運動，即運行速度反向，從圖2中可以看出，F(xiàn)、Fγ、Fa各力也相反，膠帶在Fa的反作用力影響下就會越跑越偏。因此上調(diào)心托輥組在可逆式膠帶機上不可使用，有一定的局限性。

（3）膠帶機運輸?shù)沫h(huán)境一般都比較惡劣，粉塵大，濕度大，回轉(zhuǎn)支架與相配合的軸之間接觸容易被銹蝕，直接影響到調(diào)偏效果。

上述這些為上調(diào)心托輥組的在膠帶糾偏時的使用缺陷，在膠帶機設(shè)計選型時要尤為注意。

1.2 槽型前傾托輥組

槽型前傾托輥組就是將普通槽型托輥組中的兩個側(cè)托輥輥子統(tǒng)一地沿著皮帶機運行方向前傾一定的角度，在設(shè)計中這個角度一般取1～3度，如圖3所示。槽型前傾托輥組的防糾偏原理是：托輥組兩側(cè)輥子的中心線與膠帶的運行方向不再垂直，而是前傾了一個角度γ，因此，托輥組兩側(cè)輥子將產(chǎn)生力FA和FB，如圖4所示，使膠帶往中心移動，起到糾偏效果。在膠帶機正常運行時，托輥組兩側(cè)輥子與膠帶接觸的長度是一樣的，膠帶與兩側(cè)輥子的摩擦力也相等，所以使膠帶橫向移動的分力也相等，既FA與FB相等。膠帶中心線和膠帶機中心線重合。當(dāng)膠帶受各種因素而向一側(cè)跑偏時，托輥組兩側(cè)輥子與膠帶接觸的長度就不再相等，膠帶中心線與膠帶機中心線也不再重合，如圖4所示，假設(shè)膠帶向A側(cè)輥子跑偏，膠帶與A側(cè)托輥輥子的接觸長度增加，其摩擦力Fγ相對減少。

即FA=FγAtgγ，F(xiàn)B=FγBtgγ

由于FγA大于FγB，所以FA也大于FB，兩力之間產(chǎn)生力F，使得膠帶向中間移動，直至達(dá)到中間，整體得到平衡，起到糾偏效果。但是，在使用槽型前傾托輥組時，膠帶運行阻力也明顯增加。在膠帶機選型設(shè)計中，也要考慮到因托輥輥子前傾而導(dǎo)致增加的前傾阻力，其具體公式如下：Ft=0.12L（q0+q）cosαsinγ

其中：Ft-槽型托輥組因前傾而增加的阻力；L-安裝有槽型前傾托輥組的膠帶機長度；q0-每米膠帶的重量；q-每米膠帶輸送物料的重量；α-膠帶機傾斜角度；γ-槽型前傾托輥組的前傾角度。因此，使用槽型前傾托輥組，膠帶機運行功率將增大，運輸成本增加。

2 防止下膠帶跑偏

防止下膠帶跑偏的方法有下調(diào)心托輥組、下V托輥組兩種結(jié)構(gòu)。其中下調(diào)心托輥組的糾偏原理與上調(diào)心托輥組一致，因此不再贅述。下面主要對下V托輥組的結(jié)構(gòu)形式和糾偏原理進(jìn)行論述：

下V托輥組由兩節(jié)托輥輥子和輥子支架組成，如圖5所示，兩個輥子與水平面成α夾角，形成V形，其中α夾角一般托輥設(shè)計時取10度。

下V托輥組的糾偏原理分析如下：

在膠帶機正常運行時，膠帶中心線與膠帶機中心線重合，兩節(jié)托輥輥子上所承受的膠帶重量也一致，因膠帶自重而產(chǎn)生的膠帶橫向作用的力T1和T2相等，如圖6所示。

當(dāng)膠帶向一側(cè)跑偏時，兩節(jié)托輥輥子上所承受的膠帶重量將發(fā)生改變，膠帶跑偏側(cè)的膠帶接觸長度增加，所承受的膠帶重量變大，而另一側(cè)則相對的接觸長度減少，承受重量減輕。由膠帶橫向作用力：T1=G1sinα；T2=G1sinα。由于L2大于L1，所以G2大于G1，從而T2大于T1，兩力之間抵消產(chǎn)生力T，使得膠帶向中間移動直至平衡，起到糾偏效果。

由以上論述可知，利用托輥組來防止膠帶跑偏，理論上是正確的，也在實際中得到了廣泛應(yīng)用，起到較好的糾偏效果。但是，也應(yīng)看到，這些防止膠帶跑偏的托輥組，在使用中也都存在了各種不足。在今后的工作中，利用托輥組如何做到既有效地防止膠帶跑偏，又能夠克服托輥組在糾偏過程中所存在的各種缺陷，這也是以后工作中進(jìn)一步研究的課題。

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