皮带输送机滚筒胀套的选用原则

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      滚筒是皮带输送机的重要部件，过去滚筒轴和筒体轮毂一般采用平键联接形式，但随着长距离、大带宽、大运量和高速运行皮带输送机的发展，这种结构的滚筒已不能满足输送要求。
      胀套连接是依据楔效应原理把轴与轮毂连接在一起，从而使滚筒得以运行。胀套工作的原理是：在径向力作用下，外环胀大，内环缩小，相互配合的锥环有相同的锥度，通过对这些锥环施加一定的轴向力使轮毂和轴紧密相连，外环向圆周外膨胀，以此来消除安装间隙，同时内环向内缩小，从而在轴和轮毂表面产生很大的压应力，此压应力使滚筒在转动时产生足够大的摩擦力，把扭矩传递给滚筒。胀套连接具有很好的对中性，基本可以消除应力集中的影响，装卸和调整轴与轮毂的位置也比较方便，承载能力强，密封性好。胀套的类型有很多种，如Z1、Z2、Z3、Z4、Z5等，胀套的结构如图1所示。

图1 胀套的结构

      1、胀套的分类
      胀套可以分为刚性胀套和柔性胀套两类，如图2所示。

图2 刚性胀套和柔性胀套

      刚性胀套的特点：锥角小，不但保证了轴和轮毂的整体式连接，而且压力幅小，自动定心性能好，配合面压力计算也比较准确，可以传递较大的扭矩；可自锁，工作时螺钉受力不增加，可靠性高，安装方便。
      柔性胀套的特点：锥角大、组件多， 自动定心性能差，配合面压力计算也不准确，传递扭矩能力低；不能自锁，螺钉在工作时受力增加，较薄的锥环面与轴配合时，会在轴表面产生应力集中，可靠性低，安装也不方便，所以不适合滚筒轴与轮毂的联接。
      2、胀套的选用原则
      (1)胀套额定负载的确定
      选择胀套应满足如下条件
      1)传递扭矩
      Mt>M
      式中：Mt为胀套所能传递的额定扭矩，M为滚筒稳定运行需要的扭矩。
      2)承受的轴向力
      Ft≥ Fx
      式中：Ft为胀套的额定轴向力，kN；Fx为滚筒正常运行时胀套所需承受的轴向力，kN。
      (2)采用多个胀套联接时额定负载确定
      当用一个胀套联结其额定扭矩小于所需传递的扭矩时，可以用两个或两个以上的胀套串联联结，以确保胀套的额定扭矩大于滚筒所需传递的扭矩，则可得出其总额定扭矩为
      Mn=Mm
      式中：M为一个胀套的额定扭矩，kN·m；Mn为数个胀套总额定扭矩，kN·m；m为负载系数，见表1。

表1 负载系数m

胀套数量 n	m
	Z1型	Z2、Z3、Z4、Z5型
1	1.00	1.0
2	1.56	1.8
4	1.86	2.7
8	2.03	一

      (2)对轴孔接合面的要求
      由于滚筒轴与轮毂主要靠摩擦力来传递力矩，所以对轴孔结合面有一定的要求，见表2。

表2 轴孔结合面的要求

胀套型号	轴套规格 /mm	轴公差带	轴的粗糙度 /μm	孔的粗糙度 /μm
Z1	≥38	H8	≤6.3	≤6.3
Z2	所有直径	H7或H8	≤16	≤16
Z3	所有直径	H8	≤10	≤10
Z4	所有直径	N9或H9	≤16	≤16
Z5	所有直径	H8	≤16	≤16

      3、胀套连接的优缺点
      胀套联接已较广泛地被采用，它与其他型式的联接相比有以下优缺点：
      (1)胀套联接与圆柱面和圆锥面过盈配合的联接形式相比在传递扭矩时有相同的效果，但是胀套联接的制造工艺简单，拆卸方便，尤其是对于大型零部件的联接，这个优点更为突出。
      (2)胀套联接与键联接相比，胀套联接可避免键联接中键槽的铣制从而减轻对轴截面强度的削弱，同时应力集中系数也相对较低。因此，在传递同样大小的扭矩时胀套联接可以比键联接采用较小的轴截面，缩小机构尺寸，节省材料。
      (3)胀套联接与上述等效联接相比，联接零件数和联接接触的偶合面数相对增多，加工面增多，隐患机率相应增加，制造成本增加，这是其主要不足之处。由于实施标准化的设计和生产，所以不会使联接成本增加过多，也不会增加制造工艺的难度。与其他类型的联接相比，尤其是在用于大中型零部件的联接时，胀套连接制造、安装和拆卸上的便利，使其应用更为广泛。
      (4)胀套联接和上述等效联接相比的优点，是在联接处需要传递相同的扭矩时得出的。有的联接不仅需要传递一定的扭矩，而且还要承受一定的弯矩载荷作用，有的甚至还要承受交变弯矩的作用。这种情况下，传统的圆柱面和圆锥面的过盈配合联接以及键联接都有一定的经验可以借鉴，但胀套联接缺少实践经验。胀套承受弯矩的能力往往与其各自的结构及具体尺寸有着密切的关系，所以在选用时，应谨慎选择，否则可能会带来不好的结果，这也是其不足之处。
      胀套联接已被广泛应用于长距离、大运量、高带速的皮带输送机http://www.yuyin.sh.cn滚筒轴和轮毂的联接中。目前，胀套的设计和相关参数的计算成为皮带输送机非标滚筒设计过程中很重要的部分，随着输送机滚筒传递扭矩的增大，对胀套的要求也相应提高，在标准输送机滚筒的设计过程中要选择与之相匹配的胀套。