礦用帶式輸送機(jī)復(fù)式托輥的改進(jìn)

歐陽昕

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

0 引言

托輥是用來支撐輸送帶和承擔(dān)載荷，是帶式輸送機(jī)的關(guān)鍵部件之一。波狀擋邊帶式輸送機(jī)采用的輸送帶為波狀擋邊輸送帶，較傳統(tǒng)輸送帶更重，下垂明顯會造成整條輸送帶振動過大，影響輸送機(jī)的效率，托輥的改進(jìn)就成為提高帶式輸送機(jī)效率必須解決的問題。

1 波狀擋邊帶式輸送機(jī)凹、凸弧段支撐

波狀擋邊帶式輸送機(jī)在張力的作用下，波狀擋邊輸送帶在曲線段會有擺脫輸送機(jī)預(yù)定軌跡的作用力[1-2]。為了確保波狀擋邊輸送帶不會因過大擺動對系統(tǒng)造成的較大沖擊，減少和避免系統(tǒng)的振動，就必須為波狀擋邊輸送帶在曲線段設(shè)計(jì)必要的支撐裝置。

1.1 凹弧段

波狀擋邊輸送帶的凹弧段需要在上表面施加支撐或壓帶裝置。為了保證輸送帶在承載分支的凹弧段上運(yùn)行時不發(fā)生飄帶，應(yīng)該設(shè)置壓帶輪或輥?zhàn)?。壓輪有單式和?fù)式2種[3]。如圖1所示。單式壓帶輪只能對兩列波狀擋邊的外側(cè)基帶空邊進(jìn)行支撐，對輸送帶施加壓力強(qiáng)制帶體彎曲實(shí)現(xiàn)改向。復(fù)式壓輪(導(dǎo)向輪)由兩對大、小壓輪構(gòu)成。大壓輪對兩列波狀擋邊的外側(cè)基帶空邊進(jìn)行支撐；小壓輪壓在波狀擋邊的頂部，大小壓輪與輪軸同角速度轉(zhuǎn)動。壓帶輪通常設(shè)立于波狀擋邊輸送帶的凹弧段彎曲半徑較小和輸送帶的張力相對較大處。而且，當(dāng)需要采用壓帶輪時，波狀擋邊輸送帶必須采用兩列波狀擋邊外側(cè)帶空邊的布局方式[4]。通常，當(dāng)輸送帶寬度B在500 mm以內(nèi)時選用單式壓輪；輸送帶寬度B大于500 mm時選取復(fù)式壓輪。

a-單式壓輪；b-復(fù)式壓輪圖1 單、復(fù)式壓輪布置圖

當(dāng)波狀擋邊輸送帶寬度較窄時，輸送帶所需要的壓力較小的場合下也可選用短輥壓帶的形式。如圖2所示。選用此類壓帶方式能夠防止由于物料堆聚過高甚至高出橫隔板時造成壓輪的輪軸與輸送物料發(fā)生碰撞和摩擦的現(xiàn)象。若采用短輥?zhàn)硬贾眯问竭M(jìn)行壓帶時，輥?zhàn)拥牟贾瞄g距一般取1.5d(d為輥徑)，其兩輥間弧段所對應(yīng)的圓心角應(yīng)不大于15°。

1-短輥?zhàn)樱?-擋邊；3-橫隔板；4-基帶；5-物料圖2 短輥布置圖

1.2 凸弧段

凸弧段的支撐相對比較容易，因?yàn)檫@時需要支撐的表面是平面。由于波狀擋邊輸送帶在承載分支的凸弧段的張力相對較大，因此在設(shè)計(jì)安裝容許的情況下要盡可能增大該彎曲弧段的彎曲半徑。所以，對承載分支凸弧段輸送帶的支撐要盡量選用半徑較大的托輥，如圖3(a)所示。

波狀擋邊輸送帶在空載分支凸弧段處的張力相對較小。如若該處的彎曲半徑較小，可直接采用長壓輪，如圖3(b)所示。若彎曲半徑較大，則可采用多組平托輥配合進(jìn)行支撐，如圖3(c)所示。

a-半徑較大的托輥；b-長壓輪；c-多組平托輥圖3 長輥?zhàn)硬贾檬疽鈭D

2 復(fù)式托輥存在的問題與改進(jìn)

2.1 復(fù)式托輥存在的問題

在實(shí)際生產(chǎn)和應(yīng)用中，復(fù)式托輥的應(yīng)用較為常見。一般將復(fù)式托輥分為復(fù)式導(dǎo)向壓輪和復(fù)式導(dǎo)向托輪。復(fù)式導(dǎo)向壓輪可置于承載分支改向處作為壓帶輪(圖1(b))；復(fù)式導(dǎo)向托輪則可安裝于空載分支凹弧段來支撐波狀擋邊輸送帶。但是在實(shí)際應(yīng)用過程中發(fā)現(xiàn)，輸送帶的波狀擋邊和復(fù)式導(dǎo)向輪的小壓(托)帶輪磨損非常嚴(yán)重，影響了正常的生產(chǎn)運(yùn)作[5]。

在此，以復(fù)式導(dǎo)向壓輪為例來分析其原因。如圖4所示。

圖4 復(fù)式導(dǎo)向輪

當(dāng)復(fù)式導(dǎo)向壓輪旋轉(zhuǎn)時，基帶壓輪、擋邊壓輪的旋轉(zhuǎn)角速度以及輪軸的角速度ω相同，由于基帶壓輪與基帶接觸，由基帶帶動而旋轉(zhuǎn)，故基帶的速度v和基帶壓輪頂點(diǎn)的線速度v2=ωR是相等的?；鶐Ш蛽踹吺峭凰俣葀，擋邊壓輪頂點(diǎn)線速度v2=ωr，故vl

2.2 復(fù)式托輥的改進(jìn)

傳統(tǒng)的復(fù)式托輥基帶壓(托)輪、擋邊壓(托)輪的角速度是相等的，這樣必然造成兩者頂點(diǎn)線速度不同，從而造成擋邊壓輪與波狀擋邊之間的滑動摩擦。鑒于復(fù)式托輥的缺陷，本文對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)，使得基帶壓輪和擋邊壓輪能夠相對轉(zhuǎn)動，實(shí)現(xiàn)了復(fù)式托輥的同軸異步運(yùn)行[5]。

方案一：復(fù)式托輥的輪軸兩端由兩軸承座支撐。在基帶壓輪與輪軸之間安裝一對軸承，基帶壓輪由基帶帶動而轉(zhuǎn)動，而擋邊壓輪與輪軸在波狀擋邊的帶動下旋轉(zhuǎn)。這樣就實(shí)現(xiàn)基帶壓輪和擋邊壓輪的外圓周在相同線速度下旋轉(zhuǎn)。該設(shè)計(jì)顯著減輕了波狀擋邊與擋邊壓輪之間的相對摩擦。其二維圖如圖5所示(注：輪軸兩端軸承座未畫)。

1-輪軸；2-軸承；3-擋邊壓輪；4-保護(hù)套；5-基帶壓輪；6-基帶；7-橫隔板；8-波狀擋邊圖5 同軸異步復(fù)式托輥

方案二：復(fù)式托輥的輪軸兩端由兩軸承座支撐。將擋邊壓輪做出改進(jìn)，在擋邊壓輪與輪軸之間安裝一對軸承，使擋邊壓輪與輪軸之間能夠相對轉(zhuǎn)動，而基帶壓輪在基帶帶動下與輪軸同角速度轉(zhuǎn)動，這樣就實(shí)現(xiàn)了擋邊壓輪外圓周線速度與波狀擋邊的速度相同，減少了兩者之間的摩擦。其二維圖如圖6所示(注：輪軸兩端軸承座未畫)。

1-輪軸；2-保護(hù)套；3-軸承；4-擋邊壓輪；5-基帶壓輪；6-基帶；7-橫隔板；8-波狀擋邊圖6 同軸異步復(fù)式托輥

方案三：復(fù)式托輥的輪軸兩端固定。在擋邊壓輪與輪軸之間、基帶壓輪與輪軸之間分別安裝軸承，使擋邊壓輪和基帶壓輪與輪軸之間均能夠相對轉(zhuǎn)動，實(shí)現(xiàn)擋邊壓輪外圓周線速度與波狀擋邊的速度相同，基帶壓輪外圓周線速度與基帶的速度相同，減少了基帶和擋邊與壓輪之間的滑動摩擦。此外，為保護(hù)擋邊、減少磨損，可在擋邊壓輪的外圓周添加尼龍保護(hù)套，保護(hù)套的寬度要適當(dāng)大于波狀擋邊的寬度，其二維圖如圖7所示。

1-輪軸；2-保護(hù)套；3-軸承；4-擋邊壓輪；5-基帶壓輪；6-基帶；7-橫隔板；8-波狀擋邊圖7 同軸異步復(fù)式托輥

方案的優(yōu)勢：以上3種方案均采用復(fù)式托輥對空載分支的波狀擋邊輸送帶進(jìn)行支撐，既托住了基帶兩側(cè)的空邊，也支撐了波狀擋邊，這種結(jié)構(gòu)能夠達(dá)到提高波狀擋邊輸送帶的剛度和穩(wěn)定性的良好作用。

托輥輥徑調(diào)整：承載分支和空載分支的凹、凸弧段都是張力相對集中的位置。承載分支的凸弧段托輥除要承擔(dān)物料及波狀擋邊輸送帶的重力產(chǎn)生的正壓力，更重要的是還要承受因輸送帶的張力所作用形成合力。該合力比輸送機(jī)的傾斜段及水平段的承載托輥所承載的力要大得多，所以凸弧段承載托輥的輥徑要比承載分支的其他托輥的輥徑要大。

弧段彎曲半徑調(diào)整：要適當(dāng)增大凸弧段的彎曲半徑。彎曲半徑增大，托輥的數(shù)量也增加。張力F1、F2的夾角隨之增大，合力N就會減小。這樣不但能減小并分散局部波狀擋邊輸送帶的張力，縮小波狀擋邊的延伸率，延長波狀擋邊輸送帶的使用壽命。此外，還能避免物料在彎曲弧段運(yùn)行時因離心力的影響產(chǎn)生拋撒現(xiàn)象。而對于空載分支凹弧段，在適當(dāng)增加其彎曲半徑的同時，為彌補(bǔ)輸送帶的橫向剛度不足，可應(yīng)用本設(shè)計(jì)改進(jìn)的同軸異步復(fù)式托輥，在改向處改用2～3組復(fù)式托輥組。

3 結(jié)語

復(fù)式托輥在波狀擋邊帶式輸送機(jī)系統(tǒng)的應(yīng)用，大大改善了輸送帶在回程段因波狀擋邊的存在而造成的支撐困難的狀況，既保護(hù)了波狀擋邊減少其磨損和損壞，又能夠提高波狀擋邊輸送帶的橫向剛度，降低了輸送帶向中間凹陷的程度，改善了輸送帶的運(yùn)行狀況。