带式输送机托辊间距的优化

带式输送机托辊间距的优化

0%40%托辊是连接装置的主要部件之一，占机器重量的30%40%。合理确定托辊间距,不仅能保证带式输送机稳定合理的运行,而且对于减少带式输送机的维护工作量、降低能耗及提高输送带的使用寿命等方面都起着重要作用。1影响托辊距离的主要因素(1)承载段输送szminq若输送带的悬垂度过大,则输送带运行阻力增加,能耗加大,并且输送带及托辊的磨损加快,缩短其使用寿命;若输送带的悬垂度过小,就要求增加托辊数量,增加输送带张力,这会对输送带强度及拉紧装置要求提高,造成投资浪费,因此,过大或过小的输送带悬垂度都是不利的。输送带张力、托辊间距与悬垂度的关系如图1所示。从两托辊间的中点取分离体,并取∑MA=0,则对于承载段输送带Szmin[ymax]=gn(q+qd)l2g8cosβSzmin[ymax]=gn(q+qd)l2g8cosβ即l2g=8[ymax]Szmingn(q+qd)cosβ(1)l2g=8[ymax]Szmingn(q+qd)cosβ(1)式中[ymax]——输送带最大允许下垂度,根据ISO标准规定,计算时可取[ymax]=0.025lg;Szmin——承载段输送带最小张力,N;lg——承载段2组托辊间距,m;β——输送机的安装倾角,(°);q、qd——物料及输送带单位长度质量,kg/m。将[ymax]=0.025lg代入式(1),可得带式输送机承载段托辊间距lg≤Szmin5(q+qd)gncosβ(2)lg≤Szmin5(q+qd)gncosβ(2)同理,可得空载段的输送带托辊间距l′g≤Skmin5qdgncosβ(3)l′g≤Skmin5qdgncosβ(3)式中Skmin——空载段输送带最小张力值,N。(2)托辊激励频率错开由于受托辊加工时造成的偏心影响,托辊作为激励输送带振动的振源,会使输送带产生强迫振动,其激励频率取决于托辊的转速。为了避免输送带共振,需要使输送带的固有频率与作为激励源的托辊激励频率错开,即fRfm≥√2fRfm≥2√或fRfm≤1√2(4)fRfm≤12√(4)输送带的高阶固有频率要比托辊转动的频率高得多,所以只计基频即可。如果将输送带看成挠性体时,承载分支与空载分支输送带的固有频率分别为{fmz=12lg√S(q+qd)gnfmk=12l′g√S′qdgn(5)⎧⎩⎨⎪⎪fmz=12lgS(q+qd)gn−−−−−−√fmk=12l′gS′qdgn−−−√(5)式中S、S′——承载分支输送带和空载分支输送带的张力,N。根据式(4)、式(5),可得输送带不产生共振的托辊间距(3)托辊间距的确定在载荷作用下,托辊轴会发生弯曲,所以托辊轴在轴承处的转角应小于轴承允许的转角。设托辊的长度为,l轴承中心到支点的距离为c,可计算出托辊轴的最大挠度e=Ρccl24EΙ(3l-4c2l)(8)e=Pccl24EI(3l−4c2l)(8)在轴承处的转角α=Ρcc(l-2c)2EΙ(9)α=Pcc(l−2c)2EI(9)考虑轴承的自重、冲击力和非均匀装载等因素,当量载荷Pc=0.4lg(q+qd)gn(10)由式(9)、式(10),可得轴承的允许转角[β]下的托辊间距lg≤5EΙ[β](q+qd)(l-2c)gnc(11)lg≤5EI[β](q+qd)(l−2c)gnc(11)根据轴承的大小和轴承间隙,可取轴承转角[β]=8″～12″。(4)托辊间距的确定托辊间距愈大,托辊轴承负荷越大,其寿命越短。而托辊轴承是按照一定载荷与寿命选定的。一般托辊使用的是普通向心深沟球轴承,其寿命L=10660n(CΡc)3(12)L=10660n(CPc)3(12)由式(10)及式(12),求得在保证轴承寿命的前提下的托辊间距lg≤250C(q+qd)g3n√60n[L](13)式中[L]——托辊的设计寿命,一般按20000h计算。2影响托辊距离的其他因素2.1成槽形时,过渡段托辊间距输送带从正常托辊的槽形到滚筒的平形的输送带段称为过渡段。在过渡段内,当输送带由平形变成槽形时,输送带的2个侧边将产生附加的弹性伸长,从而产生附加张力。过渡段托辊间距越小,输送带侧边产生的附加变形越大。过渡段托辊组的间距若根据式(14)确定的过渡段托辊间距过大,不能满足垂度要求,则需要采用多组过渡托辊组,槽形角由小逐渐变大,直到正常槽角值。2.2凸变坡处托辊间距的确定在凸变坡处,托辊除了承受正常的输送带及物料产生的重力外,还承受由输送带张力S产生的附加压力。为了保证凸变坡处托辊的使用寿命与正常段托辊所受负荷相等,确定凸变坡处的托辊间距lgt=gn(q+qd)lgcosβgn(q+qd)cos[(β1+β2)/2]+S/R(15)在凹变坡处,由于该处托辊所受负荷比正常段托辊所受负荷小,所以一般取其托辊间距与正常托辊间距相等即可。2.3托辊与托辊间距的关系物料一般可分为松散物料和成块物料。当成块物料重量大于20kg/块时,承载托辊间距不应大于成块物料在输送带方向上长度的1/2;对于重量小于20kg/块的成块物料,其承载托辊间距一般可取1m;对于松散物料,松散密度则是影响托辊间距的主要因素,一般来说:式中fm———输送带的固有频率,Hz;fR———托辊的激励频率,fR=v/(πd),Hz;v———输送带的运行速度,m/s;d———托辊直径,m。式中E———材料的弹性模量,MPa;I———惯性矩,mm4;Pc———作用在轴承上的当量载荷,N。式中n———轴承转速,r/min;C———轴承的许用动载荷,N。式中φ———槽形托辊组槽角,(°);B———输送带的宽度,m;ε———输送带允许的伸长率。式中β1、β2———凸变坡起始点和结束点倾角,(°);R———变坡半径,m。(1)当运输物料的松散密度γ≤1600kg/m3时,承载托辊间距取1.2m;(2)当运输物料的松散密度γ>1600kg/m3时,承载托辊间距取1.0m;(3)回程托辊间距为2.4～3m,一般取3m;(4)对于钢丝绳芯带式输送机,其承载托辊间距一般取1.5m。2.4托辊的选择为了减小受料处物料对输送带的冲击,在受料点的托辊应选择缓冲托辊或采用弹簧对托辊进行支撑。缓冲段内的上托辊间距应