从图1可以看到:当托辊的中心线与输送带的中心线垂直时,取输送带与托辊任一接触点,该点输送带的线速度V1与托辊的旋转线速度V2相等,由于无相对滑动速度,二者之间为静摩擦,输送带给托辊的摩擦力与托辊给输送带的摩擦反力相平衡,即摩擦反力与输送带中心线夹角为零,因此当托辊的中心线与输送带的中心线垂直时,输送带横向不受力,输送带跑偏时托辊不能自动纠偏。
图2 托辊中心线与输送带中心线不垂直 从图2可以看到:当托辊的中心线与输送带的中心线不垂直时,托辊前倾一个角度,取任一接触点,该点输送带的线速度为V3,托辊的旋转线速度为V4,由于托辊的中心线与输送带的中心线不垂直,产生相对滑动速度,二者之间为动摩擦。输送带按图示方向运行,输送带给托辊一个向前的牵引力F,这个牵引力可分解为使托辊转动的分力F1和一个横向分力F2,这个横向分力对输送带产生一个反作用力F3,F3使输送带向右侧偏移,从而导致皮带跑偏。调整的方法是:将右侧托辊向前移或将左侧托辊向后移。
因此,调心托辊通过前倾一个角度后,在输送带跑偏时就具有一个纠偏的作用力,调心托辊就是根据此原理来设计、制造的。
1、槽形调心托辊
槽形调心托辊见图3,主要依据TD75选型手册,其3个槽形辊子和2个小立辊安装在上横梁上,下横梁连接在中间架上,上下横梁通过回转轴连接在一起。当输送带向一侧跑偏时,输送带边缘碰到立辊,在横向力的作用下,带动上横梁绕回转轴旋转一个角度,使跑偏侧的托辊产生前倾,此时调心托辊给输送带施加横向推力,促使跑偏后的输送带自动回到原位,实现跑偏皮带的自动纠偏,确保输送带对中运行。
1-立辊; 2-槽形辊子; 3-上横梁; 4-下横梁; 5-底座; 6-回转轴
图3 槽形调心托辊示意图 其优点是:当跑偏量少时,跑偏侧的托辊转动的角度较小,对输送带产生的横向推力也较小;当跑偏量大时,跑偏侧的托辊转动的角度就较大,对输送带产生的横向推力也较大。这样,就实现了不同跑偏量的自动调整。挡偏立辊的另一个作用,还可以在跑偏严重的情况下,直接阻止和限制输送带跑偏,在调心托辊的共同作用下,促使输送带逐步对中运行,不会产生皮带跑出机架的现象。
其缺点是:一般输送带跑偏范围不太大,可用槽形调偏托辊自动调整。但由于上横梁强度较弱,在大运量时会出现上横梁弯曲、变形现象,影响自动调心效果;另外,回转轴与底座之间采用间隙滑动配合,没有安装轴承,磨擦阻力大,加上灰尘、杂质的入侵,容易出现卡阻、生锈而导致转动不灵活。立辊会损伤输送带边缘。
2、锥形调心托辊
锥形调心托辊见图4,主要依据DTⅡ选型手册,其2个锥形辊子分别安装在各自的回转架上,锥形辊子安装时,大头在中间,小头在外侧,2个回转架通过连杆机构实现同步转动,横梁直接连接在中间架上。由于锥形辊子两端的直径大小不同,故辊子旋转时,相同的辊子角速度产生在锥径上不同的线速度。根据角速度与线速度之间的关系,在角速度一定的情况下,线速度与半径成正比。因此,在锥形辊子上,大端线速度大,小端线速度小,在一个辊子上存在着线速度差。当输送带跑偏后,输送带就与辊子的小端接触,因小的线速度使辊子与输送带间产生额外的一个阻力,带动回转架绕回转轴旋转一定角度,形成托辊组产生给皮带施加横向推力,促使跑偏后的皮带回复原位,从而实现跑偏皮带的自动纠偏,确保皮带对中运行。
1-锥形辊子; 2-回转架; 3-回转轴; 4-横梁
图4 锥形调心托辊示意图