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带式输送机托辊的设计


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带 式 输 送 机 托 辊 的 设 计
浙江 大 学现 代制 造 工程研 究所 林亚 福

中国人 民解放 军第 一一七 医院


马 炬明

苏国同




/>要 :在分析轴 承,密封结构 以及润 滑方式对托 辊性能 的影 响的基础 上 ,使用逐点计 算法计算最 大托辊

间距 ,综合 考虑影响因素 ,最 后确定托辊间距.并结 合实例进行分析和说明. 关键词 :带式输送机 ;托辊性能 ;间距
Ab t a t sr c :B s d o n lsso e e e t f ~ n n , sa t c r n b c t n o ef~ a e n a ayi f h f c J g e l r t e a d l r a o n p r t oI suu ui i o o e o v y rilr fb l c n e o e , t d
te p p r ssp it yp it ac l t g ag r knt o ko t h h a e e on on l uai lo~ , ow r u t ema J un ds n eb t e nilr n eemi ei b sd o ul u b c n t xI i i a c ew e de s d d tr n t a e nfl n t a y c n ieig a e if e t l a tr . A s e i cc n e o l ie oi u t t o od tr n e ds n eb t e n ilr . o sd r l t l n a cos n lh n u i f p cf o v y ri as gv n t l s ae h w t e mie t i a c ew e es i s o l r e h t d

Ke wo d : b l c n e o ; ilr p r r n e dsa c y rs e o v y r de ; e oma c ; i n e t f t

托辊 是影 响输 送 机 使 用 效 果 的关 键 部 件 之 一 ,
约 占整 机重 量 的 3 % ~4 % , 占整 机 价 格 的 2 % 0 o 5


甚 至几个 小 时就 报 废 ,而 有 的可 正 常运 转 十 几 年 , 当然其 价格 差别也 比较 大 ,这 给用户 的选 择带来 困 难 ; ( )如 何 合 理 布置 托 辊 ,设 计 恰 当 的托 辊 间 2 距 ,以减少 托辊 的使 用数 量 ,降低整 机 价格 ,减少 投 资 ,营运 及维 护费用 ,提 高 经济效 益 . 本 文 针对这 些 问题结合 作 者最 近设计 的 1 系 套
统 ,概略论 述托 辊 的影 响因 素和选 择托 辊应考 虑 的

3 %.在带式 输送 机 中 ,托 辊用 于支 承输送 带 和 0

货载 ,并且 保 证 输 送 带 的 垂 度 在 设 计 限 定 的 范 围 内 .在带式 输送 机 的设计 中 ,托 辊 的选择 和选 用数 量对 于带式 输送 机 的正常使 用 ,稳定 运行 ,维 护费 用 ,功率 消耗 ,整机 价格 有重 要影 响 . 目前 ,用 户在输 送机托 辊 的设计 上普 遍存 在 2
个 问题 :( )当前 市场 上可 供选 择 的托辊 的种 类 繁 1

主要 问题 .讨论 如何 合理 确 定托辊 间距 ,并结 合实
例进行 了分析 .

多 ,性能差 异很 大 ,从 寿命上 看有 的托 辊运转 几 天
等各 种 问题 ,这 些 问 题 将 导 致 信 号 混 乱 ,程 序 失 控 ,死机 及转 向失控 等故 障 . 因此 必须 采取抗 干 扰
6 基于 3 2位 Pw rC 5 o eP 55的车用 电子控制器 硬件设 计 . 汽
车 电 器 ,2O ( ) _ 8 O 4 8 :4

措 施 ,并采 用 紧急 回路 和转 向 闭锁 阀.
参 考 文 献

7 司癸卯 ,龙水根等 . 中置 式稳定 土拌 和机新 型全 轮转 向 系统 . 工程机械 ,2O () —8 OO 3 :7 8 施云权 . 汽车起重机关键 技术 的研 究 . 工程机 械 .19 97
() 4 2 6 :2 — 6
9 E w r B lr I e C e . S p ri r o t l t d ad J ~ e . - n H h n A u e vs y C nr o M o o
Ma a e Brke nd F u ng a sa o r— W h e e l— Se r te Is S l . AE TECH— 1

1 刘彩志 ,陈思忠 . 多轮转 向汽车电液控制 系统的研究与 开发 . 交通科技 ,2O () 5 8 O2 2 :4—4 2 汪东 明,陈 南 . 电控 电动 式 四轮转 向系统 的研 究 与发
展 . 车 电 器 ,2O () — 1 汽 O 4 4 :8 0

N C LP P R S I A A E 咖

S O4() — 1 ,2 O 3 :8 1

1 李 晓安 ,周振华 .T 10全路面起重 机转 向系统 . 0 L M12 起
重 运 输 机 械 , 19 () 5 2 99 9 :2— 7

3 张祝新 ,王 华 . 程 车液 压 四轮转 向系统 的研 究 与实 工 践 . 与气动 ,2O ( ) 3 1 液压 O2 4 :1— 4

4 石美玉 ,周玉发等 . 汽车四轮转向系统 的结 构与原理分
析 . 交通科 技与经济 ,2 0 3 :3—3 0 1( ) 3 5 5 张爱武 ,张金伟 . 工程机械的液压转 向系统分析 . 工程 机 械与维修 ,19 (2 :7—7 99 1) 8 9


作 地


者 :张春秋 址 :吉林大学南岭校 区机械学 院机设 系 o 级 3
编 :1(2 3 5 D

收稿 日期 :2O —0 O6 2—1 7

8 —

< 重运输机械> 2O (J 起 O6 6

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1 影 响 托 辊 性 能 的 因素
随 着制 造工 艺水平 的不 断提 高 和托辊 的规模 化

轴承的使用寿命 '托辊运行阻力基本维持恒定 .
2 托 辊 的选 择
2 1 托辊载 荷 的计算 .

生 产 ,托辊 的加 工精 度 已不 是影 响托 辊使 用寿命 的 主要 因素 .经调 研分 析发 现托辊 轴 承 的使 用 寿命 才 是 影 响托辊 寿命 的 主要因 素 . 轴承 的寿命 主要 取决 于所 承载 的荷载 ,轴承 的 质量及 润 滑状况 .在 这 3 因素 中轴 承 的润 滑状 况 个 是影 响轴 承使用 寿命 的 主要原 因 .托 辊一 般运行 在
潮湿 多尘 的恶 劣环境 中 ,在高 速运行 的情 况 下 ,由 于 内摩 擦 的存在 ,必 然导 致热量 的产生 ,引起 轴承

托 辊 载荷 可分 为静载 荷 和动载 荷 ,工程 设计 中


般使 用静 力学 和动 力学 2种计 算方 法 .传统 的设

计 中 比较 注重 静特性 计算 ,随着带 式输 送机 动力 学
分析 的发 展 ,工 程技 术人 员在 托辊 设计 的过 程 中也 越来 越注 重动特 性方 面 的考 虑 .

托辊 的静 载荷计 算 主要考 虑传 送物 料 和输送 带
自重对 托 辊产生 的正 向压 力 ,在胶 带弯 曲段 还应 考 虑输送 带 张力 的作 用 ,特别 是在 凹 凸弧段 .槽 型托 辊受力 分 析 主要是 载荷 在 3个 托辊 上 的分 配 问题 ,

密封腔内温度的升高,随着温度的升高润滑脂 出现 汽化 现象 .当托 辊停 止运 行后 ,随 着温 度降低 轴承
密 封腔 内气压 下降 ,从而 产生 吸气 过程 .伴 随吸气 过 程 ,大 量 的粉尘 颗粒进 入轴 承密 封腔 内导 致润 滑

尤其 是在 凸弧 段 , 目前 多数计 算都 把 中间托 辊看 作
是受 力 最 大 的 ,按 物 料 重 的 7 % 和 输 送 带 重 的 0

脂 的污染 和干 化 ,从 而加 快轴 承 的磨损 . 同时 ,由
于润滑脂 随汽 化现 象不 断发 生而逐 渐减 少到 一定 程

4 %计算 ,但 是 侧 托 辊 受 载 后 2个 轴 承 的受 力 不 0 等 ,同 时还有 比较大 的轴 向力 . 托辊 的动 载荷 是托 辊实 际选 型 中必须加 以考 虑 的.托辊 动 载 荷 是 由 多 方 面 的 因素 产 生 的 ,主 要
有 :( )托辊 辊壳 偏 心 转 动 时产 生 的 动 载荷 ; ( ) 1 2 托辊偏 心 转动 与 输送 带 相 互 作 用 而 产生 的动 载 荷 ;

度 后 ,轴承将 在干摩 擦状 态 下运行 ,这 势必 加剧 轴 承 的磨 损 ,大大缩 短托 辊 的使用 寿命 .
11 托 辊轴 承的 选择 .

早期 通 常 采 用 24 o 0 ,2 5系 列 滚 动 轴 承 .随 着

专用 轴承 的不断 出现 ,现在 一般倾 向于使用 专用 轴
承 ,这样 可 以大大 地 提 高 轴承 的整 体 质量 .例 如 : 煤科 总院上 海 分 院 运输 机 械 研 究 所 研 制 的 2 4 A 0K ,

()输 送 带 及 物 料 运 动 时 对 托 辊 冲击 产 生 的动 载 3 荷 ;()输送带 横 向弯 曲振 动拍 打托辊 产生 的动载 4 荷 ;()输送 带 张力变 化对 过渡段 托 辊 ,弯 曲段托 5
辊 产生 的动 载荷 ;( )高速 运行 的输送 带通 过 托辊 6

25 A 0K ,36 A和 74 A大 游 隙专 用 轴 承 , oK ,35 A 0K oK 测试数 据 表明 :即使 在非 常恶劣 的条 件下 运转 ,专 用轴 承 的实验 室 寿命 也 可 达 到 24轴 承 的 1 以 0 O倍
上 ,而旋 转阻力 低 1 以上 . 倍
12 托辊 的密 封结构 与润 滑方 式 .

轴承 密封结 构 和润滑方 式 也是影 响托 辊使 用寿 命 和运转 阻力 的重要 因素 .轴 承 的密封结构 主要有
3 形式 :( )迷宫式 密 封 种 1 这 种 密封 方 式 运转 阻
力 小 ,防尘性 能好 ,但是 防水性 能差 ,密 封效 果稍

时物料和输送带变形对侧托辊产生作用力,特别是 物 料 中含有 大块 时其 冲击 力最 大 , 目前 这方 面 的研 究 还很 少 ;( )转 载处 托辊 受物料 下 落 的冲击 动载 7 荷 .正 确地 计算 这些 载荷 对 于选 择 托辊 ,估 算托 辊 的使用 寿命 是非 常重 要 的.
2 2 托辊 的加 工工艺 .

托 辊 的加工 精度 主要 指外壳 及 托辊 两端 内孔 的 同心度 以及 各零 件轴 向尺 寸 的加工 精 度 .若 同心 度 太差 ,会 造成滚 动 轴承 咬死 ,增加 阻力 ,降 低使 用 寿命 ;若零 件 的轴 向尺 寸误差 太大 ,会 形成 较 大的 轴 向间 隙 ,导 致轴 向窜 动 ,破 坏润 滑 和密封 ;若 安 装质量 不 好 ,将 发 生跑偏 ,咬卡 ,加 剧磨损 等 ,大 大降低 托辊 使 用寿命 . 托辊 制造 工艺会 影 响托 辊动载 荷 ,产生 动 载的 基本原 因是 托 辊外壳 壁厚 不 等和外 壳径 向跳 动 引起 的质 量不 平衡 .
要保 证托 辊 的加工 和装 配质量 ,关 键是 找一家


差 ,托辊 在低 温下 工作 时 ,其旋 转 阻力 较常温 下成 倍增 加 ,低温地 区使 用 时要注 意 ;( )接触 式 密封 2
密 封 效 果 较 非 接 触 式 好 ,但 是 运 转 阻 力 偏 大 ;

()组合 式密封 3
油 润滑

是 结合前 2种优 点 的一种 混合 密

封 方式 .从润 滑方 式看有 2种 方 式 : ( ) 1 1 次性 注 不适 合长 期运转 的托 辊 ,当托 辊处 于后期

磨损 时 ,其运行 阻 力增大 较快 ,同时轴 承 的寿 命也 较 短 ;( )可 注油式 润滑方 式 可 以保持 轴承 处 于 2 良好 的润 滑状 态 ,将轴承 滚道 内的污物 排除 ,提高
《 起重运输机械 2o 06 I) 6

9



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具 备雄厚 的技 术力 量 ,完善 的技术 装 备 ,科 学 的管

在 工程 实 际 中 ,输送 物料 的特 性是 设计 承载 托

理 和 良好 的 服务意识 的托辊 制造 商 ,该 生 产商应 能

为 用户 提供从 设计 计算 ,托辊 选 型 ,经济 技术分 析
到 整机设 计 的完 整 的技术服 务 .

辊 间距 的 主要影 响 因素 .在一 般情 况下 ,物 料可分 为松散 物料 和成 块物 料 ,成块 物料 块度 A 与输 送 一 带 宽度 B有 关 ,一 般 采 用 A = ( . 一 03一O5 B, .) 若 块度 符合 规 定 ,成 块 物 料 重 量 大 于 2 g块 时 , 5k/ 承 载托 辊 间距不 应大 于成 块物 料在 输送 方 向上长 度 的 12 / ,对输 送块 度 符 合 规 定 ,重 量 小 于 2 g块 5k/ 的成块 物料 ,承 载托 辊 间距 一 般 可取 1m.在 输 送
松 散物 料 时 ,由式 ( )得 知 ,承 载托 辊 间 距 与 物 2

3 托辊 间距的计算
目前 ,带式输 送机 托辊 间距 通 常根据 经验数 据 确 定 ,沿输 送机 长度 ,采用 统一 的托 辊 间距 .这虽 然 简化 了设 计和 制造 工艺 ,但在 实 际运行 中 ,用现 有 的经验数 据不 能确 定所有 的托辊 间距 ,有 的还不 能保 证带式 输送 机 的正 常运行 .为此 有必 要根 据带 式 输送 机实 际运 行工 况进行 托辊 间距 设计 .

料在 输 送带 上 单 位 长度 的重 量 q有关 ,q值越 大 , 承载 托辊 间距 应取较 小值 ,反 之 ,可取 较 大值 . 322 输 送带性 质 对承 载托 辊 间距 的影 响 .. 承载托 辊 间距 与 q 成 反 比 ,对 于 较 宽 的 同型 d 输送 带 ,其 间距 应取 较小 值 . 323 带 式输 送 机 安 装 倾 角 对 承 载托 辊 间 距 的影 ..


3 1 承载 托辊 间距计 算 .
为 了减 少运 行 阻力 ,托辊应 保证 输送 带 的垂度

不超 过 限定 值 .本文 主要 使用 张力 逐点计 算法 计算
托辊 间距 .见 图 1 .

承 载段输 送带 张力 的计算 公式 为
SI = ( Ⅱl i l q+g )L cs / ( ) ) d zof 8, l 一 () 1

由式 ()得 出 ,输送 机 向上 的输 送倾 角越 大 , 2
托辊 间距 应越 大 .从 图 1 出 ,在 托辊 间距 和下 垂 看

式 中 S ; — 重段输送 带 最小 张力 ,N —
— —

度不 变 的情 况 下 ,若 增 大 ,则 输 送 带 的悬 垂角 就 相应 增 大 .为保证 A 小 于物 料对输 送带 的动摩擦 一
角 ,输送 带 的 最 大 下 垂 度 和 承 载 托 辊 间距 就 应 变

承 载托辊 间距 ,m

q —输 送带 所 载物料 的线 载荷 ,N m — /

g— —单 位长 度输 送带 的质量 ,N m d / y —— 输送 带最 大允许 下垂 度 ,m 一
— —

小 . 因此 ,向上 运 输 倾 角 越 大 ,承 载 托 辊 间 距
就 应越小 .

带式 输送机 的安 装倾 角 , o

3 24 输送 带最 小 张力对 承 载托辊 间距 的影 响 ..

根据 式 ()可 知 ,输 送 带 承 载 段 最小 张 力 越 2 大 ,则 整机 输送带 的张紧力 也越 大 ,输送 带承 载段 的托辊 间距也 大 .但 最小 张力 在输送 带 运送 过程 中 不 断变 化 ,所 以不是影 响托 辊 间距 的主 要因素 . 3 3 空载 段托辊 间距 的确 定 .
图 1 输 送 带 不 意 图

带 式 输 送 机 是 一个 靠 摩 擦 传 动 的封 闭循 环 系 统 ,下 托辊 是输送 带 从 回空段循 环 到承 载段 的滚 动
支 承部 件 ,其计算 公 式 为 () 2
SⅡl q cs I≥L5 dof i l l
SⅡl I/1. 6, N i l 0
— —

根据 运 输 机 械 手 册 ,取 ) =005 , 一 .2 L,则 式 ()可 以简化 为 1 ≤S j [ ( m / 5 q+q )os ] d 0卢 在实 际设 计 中 ,如 果 输 送 机 的输 送 量 ,带 速 ,

() 3

式 中 S m —— 回空 段 输 送 带 最 小 张力 , S = j i 回空段 托辊 间距 ,m
≤S j ( .qcs ) / 5 3 dof m 1 () 4

安装 倾 角 ,带 宽 及 输 送 物 料 性 质 都 确 定 ,就 可 用
" 逐点 计算 法"计 算 出带 式输 送 机 的承 载段 的最 小 张力 S j .再根 据式 ( ) m 2 ,就 可 以计 算 出承 载 托辊

代 人有 关数 据可 得
由式 ( )可 以看 出 ,下 托 辊 间距 与 输 送 带 特 4

间距 ,计算 所得 的值 为理论 最大 值 .在实 际 的操 作 运行 中 ,还 要考 虑其 他很 多 因素 ,最 终确 定合 理 的
承载 托辊 间距 .
3 2 托辊 间距 的确定 .

性 和输 送机 的输 送倾 角有 关 ,输送 机所 用输 送带 单
位长度 重 量 q 越 大 ,下 托 辊 间距 应 选 小 ,而 向上 d

32 1 物 料特性 对 承载托辊 伺距 的影 响 ..


输送 的倾 角 越 大 , 要 选 择 小 一 点 ,这 是 因 为
< 起重运输机械> 2O ( ) O6 6

】 一 0

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且 使 空 输 耄 的 力 过 定 , 5结 要 回段 送 竺 够 张超 规 值 并 带足 有 论
… ~

.

4 应 用 实例
作 者最 近 为某 医院设计 1 台输送机 用 于传送 箱 体物 料 ,输送 带 的摩 擦 系数 =04 .,输送 机 倾 角 =1.. 35,输 送 物 料 单 位 长 度 质 量 q:50 N m, 0 / 带速 =12 / ,输 送 带 自重 q =16N m,带 .5m s d 0 /
宽 B=12m . .托辊 的轴 承工作 5 ,每 年工作 10 年 5 d ,每天工 作 4h . 根据 输送 物料 的重 量和输送 带 本身 的 自重 ,可

托辊作 为 输送机 的重要部 件 ,其设 计性 能 的好 坏直 接影 响到 输送机 的整体性 能 . 目前 在托 辊 的设 计 上 主要采 用定 性 分 析 和 定量 计 算 相 结 合 的 办法 , 对托 辊 的静特 性计 算 已经 比较 成熟 ,对 动特 性 的计 算还有 待 进 一 步 完 善 ;结 合 输 送 机 的动 态 设 计 方 法 ,综合 考虑 J -,安装 ,拆 卸 和互换 性等 方面 的 jr u_ 因素 ,参考 有关 设 计 手 册 和 资料 给 出 的经 验数 据 , 再根 据带 式输 送机 实际 运行进 行模 拟 ,确定 合理 的
承载 托辊 间距 .

2 001

以计 算 出托辊 的承 载 .依 据计 算结 果和托 辊 轴承 的 使用 寿命 ,选 用轴 承 .由于搬 运物 料为箱 体 ,而且
装 置主要 用 于野9 il ,工作 环境 恶劣 ,因此 系统 bl J练 选用 专用 轴承 .
考 文 献

1 杨林 . 长距 离带式输 送机 的托辊 间距 优化 . 山机械 , 矿 2 李光布 . 式输 送机动力学及设计 . 带 北京 :机 械工业 出 版社 ,19 98 3 杨复兴 . 带输 送机结构 ,原理与计算 . 胶 北京 :煤炭工
业 出 版 社 ,19 90

以张力逐 点计算 法求 解 承载托 辊 的间距 .利用
欧拉 公式 6,可解 出最小 张 紧力 S i=1 2 5N,由 5 式 ( )求 得 L≤0 57 m; 由式 ( )求 得 L ≤ 2 .1 4
2. 9 m . 7

4 汪宗华 . 式输 送机 . 带 北京 :机械工业 出版社 ,18 97 5 毛君 . 式输 送 机动 态设 计 理论 与应 用 [ 带 M]. 阳: 沈 辽宁科学技术 出版社 ,19 96 6 梁庚煌 . 运输机械 手册 ( 1 ). 京 :化学 工业 出 第 册 北 版社 ,18 92 作者地址 :杭州市浙大路 3 8号浙江大学玉泉校 区机械系教
1 3 室 —2 1

确定 托辊 间距 .所 有托辊 都使 用 同样 的间距显 然 是不合 理 的 ,考 虑J - ,安 装 ,拆 卸 和互换 性 等 jr u_ 方 面 的因素 ,采用 托辊 组 间距 分 级 的办 法 .对托辊 进行 分 组 ,在 每组 内采 用等 间距 布置 .结合 上一 步 所求 的托辊 间距应 该满 足 的条 件 ,最终 ,分 别确定 各 组 内 的托 辊 间距 .取 承 载 托 辊 间距 L=0 5 m, . 空载段 的托辊 间距 L 25m,根据 经 验 值 ,距 离 .

滚筒最 近 的承载 托辊 间距取 12 L .~2 .



编 :302 107

双 环 转 盘 式轿 车存 放 立体 车 库 的设 计 分 析
中原 工 学院






要 :为解决 目前商场存车 占地问题 ,提 出旋 转式立 体车库 的设计 方案 ,就旋转 式立 体车库 的结构设 计

方 案,动作原理 ,运动参数拟定 ,小轿车存取方案 ,以及提高工作效率 的多种可行性 ,作 了相关 的论述 .

关键词 :旋转式立体车库 ;链轮销柱传动 ;液压驱动
Ahar e : I od rt ov h it u tpobe frp r n n s o pn e tr ti a e us fr r e in c e f n t n re o s let e dtc l r lm o akig i h p i c ne , hs p p r p t o wad d sg s h me o i g

oan rti 岫 t g

eu m n add usstw ri r c l,pr e r,pri hm sadhw t i r s eeiec . qi e tn i s ok p nie aa t s a n s e e o c aet f i y p c s ei s g n i p m e kg c n on e h cn

Ke ywor : rttn r i qup n ; s rc e he lpi ma td ie; h d a l rv ds oa g pakn e ime t p o k tw e n— i g s rv y r ui d ie c

目前许 多商场 ,会 场 门前 的停 车场 ,占据 了太 多 的空 间场地 ,既影 响 了市 容交 通 ,又带来 了许 多
《 起重运输机械 2O 6 O 6( )

安全 事 故 隐患 .因此 ,立体 库存 车方 案越 来越 受 到 社 会 的广泛关 注 . 目前 网上报 道 的立体 车库 ,需要


1 — 1

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