皮带输送机新型调心托辊架组的改进与应用

yuyinsh

      皮带输送机作为一种重要的输送设备，被广泛应于冶金、矿山、建筑和化工等行业中。而输送带跑偏又是皮带输送机经常出现的一种问题，防跑偏的重要部件就是调心托辊架组。
      1、传统的调心托辊架组的结构及原理
      传统的调心托辊架组见图1。调节皮带跑偏的理论依据是：利用皮带跑偏对托辊架组摩擦力不对称，产生一个附加力矩，使托辊架组绕其垂直轴座回转一个角度，按皮带在侧托辊上的运行规律，使皮带向输送机中心移动，从而达到自动调偏的目的。

图1 传统的调心托辊架组

      传统的调心托辊调偏效果不理想的根本问题在于，输送带跑偏时所产生的附加摩擦力矩，远远不能克服托辊架组在输送带和物料的重量作用下绕其垂直轴回转所需要的阻动力矩，因此自动调偏的效果就不太理想。
      2、新型可逆调心托辊架组的结构及原理
      (1)结构特点
      新型可逆调心托辊架组的结构如图2所示。新型托辊架组总体上和传统托辊既有保留继承，又有更新改造。保留了回转机构、大梁，但其托辊改成了几段结构，两边的立辊改成了挡辊，且与托辊轴线垂直。 同时，增设了固定挡辊的座叉、托辊端面的挡块及挡辊下部的横销，从结构上可大大增加主动力矩，减少阻动力矩，且输送带横向移动阻力大，纵向移动阻力小，从而使托辊组架在皮带下转动灵活，对皮带调偏效果更佳。

图2 新型可逆调心托辊架组

      (2)工作原理
      当输送带跑偏时，跑偏一侧的胶带推动立挡辊，使座叉偏转一个角度，横销带动侧托辊端面上的挡块，侧托辊即被制动。此时皮带通过其上侧托辊不转动，皮带与其产生滑动摩擦，而其他几只托辊与皮带之间的是纯滚动，皮带对整个托辊组的摩擦力失去平衡，产生一个附加力矩。这个附加力矩比传统托辊产生的附加力矩大得多，使得托辊架组绕垂直轴转动一个角度，按皮带在侧托辊上的运行规律，使皮带移向中心，达到调心的目的。当皮带运行正常时，立挡辊不再受皮带对它的推力，在弹簧作用下复位，对侧托辊的制动解除，完成对皮带调偏的全过程。
      输送带是否跑偏取决于纠偏力F 纠 能否克服输送皮带横向移动力F 移和皮带承载面上料堆变形力F 形 。横向移动需改变皮带转折点，而紧靠在皮带转折点的料堆也要随之变形，因此需要很大的力以改变料堆形态。物料越多，改变料堆形态的力越大。 只有当F 纠≥F 移+F 形 时，自动调心托辊才能对皮带起纠偏作用。
      输送带跑偏在力学上可以认为输送带是受到了一个水平侧向力的作用所致。在该力的作用下，输送带与机架间的力学关系可以简化如图3所示。

图3 输送皮带与机架间的力学关系

      假设水平侧向力为N，它可以分解为垂直皮带侧边的力N2 和平行于皮带侧边的力N2，其中N2＝N•cosα，是造成皮带跑偏的重要因素之一。槽角α的值越大，N2 的值越小(假设其他外界条件相同，α≤ 90°)。并且会将更大部分的侧向力消耗在正压力N2上，而正压力N2是不会造成跑偏的。相反，N2产生皮带与托辊之间的磨擦力。新型托辊架组由于托辊节数多、横托辊段加长等，改变了皮带在托辊上的形状，使槽角增大，跑偏力N2少，正压力N2增大，从而可有效地克制皮带的跑偏。
      当皮带跑偏时，输送皮带和托辊间会产生沿托辊轴向的滑移。皮带与托辊间沿该方向的摩擦力越大，抵抗跑偏的能力越强。新型托辊架组由于托辊节数多，以及挡辊和挡块的作用，使沿该方向的摩擦力增大。沿输送方向单位长度上托辊与胶带间在横截面内的总摩擦力大小为：F ＝ N•f
      式中F——总摩擦力，kN；
      N ——胶带作用于托辊上的正压力，kN；
      f——胶带与托辊间的滑动摩擦系数。
      采用多个托辊过渡成U形截面的皮带与普通截面皮带输送机相比，U形截面的总压力要比相同带宽的普通截面大5%左右，从而也增强对输送带滑动跑偏的抵抗力。
      新型强力可逆自动调心托辊架组已经批量生产使用，调偏效果良好，且结构简单，易维修，受到用户普遍好评。