前倾托辊在皮带输送机中的应用分析

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      几乎所有的皮带输送机都存在输送带跑偏的问题。为防止输送带跑偏，人们采取了各种各样的措施，在皮带输送机上安装前倾托辊是其中的一种。前倾托辊因结构简单(和正常托辊几乎完全相同)，造价低廉，使用者越来越多。但是近几年来，随着输送机运量的增大，皮带输送机带速越来越高，前倾托辊自身存在的缺陷就越来越明显，最突出的是对输送带和托辊辊子造成了严重磨损，大大降低了输送带和托辊辊子的使用寿命。本文通过对前倾托辊的运行机理进行分析，找出前倾托辊辊子和输送带磨损的原因。
      1、前倾托辊的纠偏原理

图1 　前倾托辊纠偏原理图

      如图1所示，前倾托辊的两个侧辊的轴线与中辊的轴线不在同一直线上，侧辊的轴线沿皮带运行方向相对中辊轴线旋转Φ度，即侧辊斜置Φ度，通常称之为前倾角度。根据速度合成定理，皮带的绝对运行速度Va是牵连速度侧辊的表面线速度Ve和皮带与侧辊表面的相对速度Vr的合成，即Va = Ve + Vr。Ve方向与侧辊的轴线垂直，Vr则与侧辊轴线平行，二者的夹角为侧辊的前倾角度Φ。由于皮带与侧辊子之间有相对速度Vr，因此输送带与侧辊之间将产生方向与Vr相反的滑动摩擦力，可分解成与皮带运行方向相反的轴向分力Ft和与皮带运行方向垂直的横向分力Fa， Ft是辊子对皮带产生的附加运行阻力Fa，则阻止皮带偏离输送机的中心线，防止皮带跑偏。
      2、结论
      (1)前倾托辊能够预防皮带跑偏，但对皮带的纠偏能力有限。
      从前面的分析可以看出，侧辊与胶带之间有滑动摩擦力，两个侧辊滑动摩擦力的横向分力方向相反，始终都指向皮带的轴向(输送带运行方向)中心线。在输送机正常运行时，两个侧辊的横向分力都阻止皮带偏离中心线，当皮带已经跑偏时，皮带偏向侧侧辊对皮带的摩擦力的横向分力的方向与皮带跑偏方向相反，仍然阻止皮带偏离中心线。但偏离侧侧辊的横向分力的方向却与皮带跑偏的方向相同，不但阻止不了皮带跑偏，反而会加剧皮带的跑偏。即当皮带跑偏时，两个侧辊阻止皮带跑偏的力不是相互叠加，而是相互抵消的。因此，当皮带已经跑偏时，前倾托辊能起到的防跑偏效果非常有限。
      (2)托辊前倾，将加剧辊子和皮带的磨损。
      非前倾安装的托辊辊子，由于辊子轴线垂直于输送带的运行方向，辊子表面的线速度与输送带的运行速度大小、方向均相同，辊子与输送带之间没有相对滑动，也就没有相互摩擦。前倾托辊则不同，由于侧辊前倾，侧辊与皮带之间始终存在相对滑动和滑动摩擦力。由于存在滑动摩擦力，不但产生了附加运行阻力，还势必对托辊辊皮和输送带表面产生严重磨损。通常情况下，磨损程度取决于两个因素：相对滑动速度和滑动表面之间的摩擦力，带速高、前倾角度大、载荷重则输送带和辊皮的磨损程度严重。因此，前倾托辊只适宜在带速、运输能力都相对较小的皮带输送机http://www.yuyin.sh.cn上使用，对高带速、大运量的大型皮带输送机，选用前倾托辊则应谨慎考虑。