帶式輸送機空載分支托輥的研究與設(shè)計

歐陽昕

（山西汾西礦業(yè)集團公司機電處， 山西 介休 032000）

1 波狀擋邊帶式輸送機空載分支支撐

波狀擋邊帶式輸送機中輸送帶的支撐裝置在整條輸送機系統(tǒng)中具有重要作用和意義，良好的支撐為輸送機系統(tǒng)能夠正常平穩(wěn)的日常生產(chǎn)和運行提供了有力的保障，支撐系統(tǒng)一旦發(fā)生故障，整條輸送機就會陷入癱瘓而導(dǎo)致停機停產(chǎn)，造成嚴重的經(jīng)濟損失[1-2]。波狀擋邊帶式輸送機輸送帶的支撐與傳統(tǒng)帶式輸送機輸送帶的支撐類似，但因為波狀擋邊的存在而又有所差異[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。空載分支要對有波狀擋邊一面輸送帶進行支撐，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生產(chǎn)廠家和用戶選用平托輥進行支撐。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)帶式輸送機的平托輥對波狀擋邊輸送帶支撐，但平托輥支撐對該類型輸送帶尤其是對波狀擋邊有負面影響，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臺波狀擋邊帶式輸送機[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)運行不到60天，波狀擋邊輸送帶就出現(xiàn)嚴重的拉毛、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。因為波狀擋邊的受力面積小，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)過一個空載托輥，波狀擋邊就受到一次壓陷、變形。如此往復(fù)對波狀擋邊形成非常嚴重的損壞。

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

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)濟發(fā)展水平的不斷提高，小帶寬的波狀擋邊帶式輸送機已不能滿足生產(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兩擋邊之間的區(qū)域進行支撐，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重，嚴重制約著整條輸送帶的正常運行。

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

針對波狀擋邊帶式輸送機輸送帶支撐現(xiàn)狀，結(jié)合平托輥和復(fù)式托輥的優(yōu)缺點，本文設(shè)計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，其相對支撐面積較小。若波狀擋邊輸送帶較寬，會造成輸送帶中間部位在重力的作用下向下凹陷，而凹陷輸送帶又會在承載分支運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)計方案。五星輪托輥支撐波狀擋邊輸送帶的機理同齒輪齒條嚙合原理相似。波狀擋邊輸送帶相當于齒條，五星輪相當于齒輪，五星輪在橫隔板帶動下轉(zhuǎn)動，而五星輪的兩側(cè)壓輪在基帶空邊帶動下運行。相鄰橫隔板距離ts=πm。五星輪直徑D=mg。

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

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。

布置簡圖如圖3所示。

根據(jù)江陰市特種運輸機械設(shè)計研究所制定的《波狀擋邊帶式輸送機手冊》，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=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，材料的屈服強度σs=235 MPa，抗拉強度σb=375～500 MPa。基帶壓輪與軸之間軸承采用6310C4系列深溝球軸承，軸承的額定動負載為62.0 kN，額定靜負載為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軸承，避免了基帶壓輪與五星輪因轉(zhuǎn)速不同引起對輪軸產(chǎn)生附加扭矩，保證五星輪的正常運行。輪軸的兩端由軸承座支撐（圖中未畫出。）

五星輪托輥的設(shè)計源于對復(fù)式托輥的改進，其優(yōu)點在于：

1）五星輪的設(shè)計改進了復(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，改善輸送帶的運行狀況，彌補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)速不同步而對輪軸造成附加扭矩，保護輪軸不受損壞。

3）基帶壓輪與五星輪之間的空隙為波狀擋邊而設(shè)計，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行，防止輸送帶發(fā)生嚴重跑偏而造成不良后果。

鑒于五星輪托輥的結(jié)構(gòu)形式和運行狀況，本論文所設(shè)計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。因為單一使用五星輪托輥可能會因五星輪支撐基帶的原因造成輸送帶的波動或抖動，增加運行阻力，影響輸送帶的運行效率。4 結(jié)語

五星輪托輥支撐波狀擋邊輸送帶的機理同齒輪與齒條相互嚙合原理類似。波狀擋邊輸送帶相當于齒條，五星輪相當于齒輪，五星輪在橫隔板帶動下轉(zhuǎn)動，而五星輪的兩側(cè)壓輪在基帶空邊帶動下運行。五星輪的設(shè)計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其中間帶體進行支撐的難題，有力地彌補了由于基帶剛度不足引起的輸送帶向中間凹陷的缺點。五星輪和基帶壓輪的設(shè)計對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的研制和實踐生產(chǎn)提供參考和借鑒。

參考文獻

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