李歡良，喬紅霞，吳琳

(江西銅業(yè)集團(tuán)公司教育培訓(xùn)中心，江西貴溪 335421)

帶式輸送機(jī)調(diào)心托輥的原理及改進(jìn)

李歡良，喬紅霞，吳琳

(江西銅業(yè)集團(tuán)公司教育培訓(xùn)中心，江西貴溪 335421)

該文介紹了帶式輸送機(jī)常用調(diào)心托輥的工作原理，對(duì)現(xiàn)有調(diào)心托輥在實(shí)際應(yīng)用中存在的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了詳細(xì)分析，通過對(duì)各種不利因素進(jìn)行改進(jìn)，從而設(shè)計(jì)出一種新型調(diào)心托輥。該新型托輥已經(jīng)在江銅集團(tuán)部分礦山使用，實(shí)踐結(jié)果表明，調(diào)心、強(qiáng)度、壽命等各種性能良好。

帶式輸送機(jī);調(diào)心托輥;原理;改進(jìn)

1 前言

帶式輸送機(jī)，又稱膠帶運(yùn)輸機(jī)，作為一種重要的輸運(yùn)設(shè)備，被廣泛應(yīng)于冶金、礦山、建材、港口、電力、糧食、輕工、機(jī)械和化工等行業(yè)中［1］，適用環(huán)境溫度為－25～40℃［2］，既能運(yùn)送散狀物料，也可以運(yùn)送成件物品。它工作過程中噪音較小，結(jié)構(gòu)簡單，可用于水平、傾斜或是兩者混合運(yùn)輸，還能應(yīng)用于裝船機(jī)、卸船機(jī)、堆取料機(jī)等連續(xù)運(yùn)輸移動(dòng)機(jī)械上。但由于制造、安裝以及接頭不正等因素的影響，膠帶跑偏問題不可避免［3］。目前，糾偏方法很多，最常用和最有效的方式是采用調(diào)心托輥。調(diào)心托輥的結(jié)構(gòu)多種多樣，調(diào)偏方式也不盡相同，但工作原理大致相同，即當(dāng)膠帶跑偏時(shí)帶動(dòng)調(diào)心托輥組發(fā)生偏轉(zhuǎn)，使托輥產(chǎn)生一個(gè)促使膠帶恢復(fù)平衡位置的摩擦力，從而達(dá)到膠帶糾偏的目的。常見的調(diào)心托輥有TD75型槽形調(diào)心托輥、DTII型錐形調(diào)心托輥等［4］。這兩種調(diào)心托輥各有其優(yōu)缺點(diǎn)，現(xiàn)對(duì)它們的調(diào)心原理和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行簡單介紹，并結(jié)合它們各自的特點(diǎn)進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計(jì)。

2 傳統(tǒng)調(diào)心托輥的調(diào)心原理及應(yīng)用

從圖1可以看到:當(dāng)托輥的中心線與膠帶的中心線垂直時(shí)，取膠帶與托輥任一接觸點(diǎn)，該點(diǎn)膠帶的線速度V1與托輥的旋轉(zhuǎn)線速度V2相等，由于無相對(duì)滑動(dòng)速度，二者之間為靜摩擦，膠帶給托輥的摩擦力與托輥給膠帶的摩擦反力相平衡，即摩擦反力與膠帶中心線夾角為零，因此當(dāng)托輥的中心線與膠帶的中心線垂直時(shí)，膠帶橫向不受力，膠帶跑偏時(shí)托輥不能自動(dòng)糾偏。

從圖2可以看到:當(dāng)托輥的中心線與膠帶的中心線不垂直時(shí)，托輥前傾一個(gè)角度，取任一接觸點(diǎn)，該點(diǎn)膠帶的線速度為V3，托輥的旋轉(zhuǎn)線速度為V4，由于托輥的中心線與膠帶的中心線不垂直，產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)速度，二者之間為動(dòng)摩擦。膠帶按圖示方向運(yùn)行，膠帶給托輥一個(gè)向前的牽引力F，這個(gè)牽引力可分解為使托輥轉(zhuǎn)動(dòng)的分力F1和一個(gè)橫向分力F2，這個(gè)橫向分力對(duì)膠帶產(chǎn)生一個(gè)反作用力F3，F(xiàn)3使膠帶向右側(cè)偏移，從而導(dǎo)致皮帶跑偏。調(diào)整的方法是:將右側(cè)托輥向前移或?qū)⒆髠?cè)托輥向后移［5，6］。因此，調(diào)心托輥通過前傾一個(gè)角度后，在膠帶跑偏時(shí)就具有一個(gè)糾偏的作用力，調(diào)心托輥就是根據(jù)此原理來設(shè)計(jì)、制造的。

2.1 槽形調(diào)心托輥

槽形調(diào)心托輥見圖3，主要依據(jù)TD75選型手冊(cè)，其3個(gè)槽形輥?zhàn)雍?個(gè)小立輥安裝在上橫梁上，下橫梁連接在中間架上，上下橫梁通過回轉(zhuǎn)軸連接在一起。當(dāng)膠帶向一側(cè)跑偏時(shí)，膠帶邊緣碰到立輥，在橫向力的作用下，帶動(dòng)上橫梁繞回轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度，使跑偏側(cè)的托輥產(chǎn)生前傾，此時(shí)調(diào)心托輥給膠帶施加橫向推力，促使跑偏后的膠帶自動(dòng)回到原位，實(shí)現(xiàn)跑偏膠帶的自動(dòng)糾偏，確保膠帶對(duì)中運(yùn)行。

其優(yōu)點(diǎn)是:當(dāng)跑偏量少時(shí)，跑偏側(cè)的托輥轉(zhuǎn)動(dòng)的角度較小，對(duì)膠帶產(chǎn)生的橫向推力也較小;當(dāng)跑偏量大時(shí)，跑偏側(cè)的托輥轉(zhuǎn)動(dòng)的角度就較大，對(duì)膠帶產(chǎn)生的橫向推力也較大。這樣，就實(shí)現(xiàn)了不同跑偏量的自動(dòng)調(diào)整。擋偏立輥的另一個(gè)作用，還可以在跑偏嚴(yán)重的情況下，直接阻止和限制膠帶跑偏，在調(diào)心托輥的共同作用下，促使膠帶逐步對(duì)中運(yùn)行，不會(huì)產(chǎn)生膠帶跑出機(jī)架的現(xiàn)象。

其缺點(diǎn)是:一般輸送帶跑偏范圍不太大，可用槽形調(diào)偏托輥?zhàn)詣?dòng)調(diào)整。但由于上橫梁強(qiáng)度較弱，在大運(yùn)量時(shí)會(huì)出現(xiàn)上橫梁彎曲、變形現(xiàn)象，影響自動(dòng)調(diào)心效果;另外，回轉(zhuǎn)軸與底座之間采用間隙滑動(dòng)配合，沒有安裝軸承，磨擦阻力大，加上灰塵、雜質(zhì)的入侵，容易出現(xiàn)卡阻、生銹而導(dǎo)致轉(zhuǎn)動(dòng)不靈活。立輥會(huì)損傷膠帶邊緣。

圖3 槽形調(diào)心托輥示意圖

2.2 錐形調(diào)心托輥

錐形調(diào)心托輥見圖4，主要依據(jù)DTII選型手冊(cè)［7］，其2個(gè)錐形輥?zhàn)臃謩e安裝在各自的回轉(zhuǎn)架上，錐形輥?zhàn)影惭b時(shí)，大頭在中間，小頭在外側(cè)，2個(gè)回轉(zhuǎn)架通過連桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)同步轉(zhuǎn)動(dòng)，橫梁直接連接在中間架上。由于錐形輥?zhàn)觾啥说闹睆酱笮〔煌?，故輥?zhàn)有D(zhuǎn)時(shí)，相同的輥?zhàn)咏撬俣犬a(chǎn)生在錐徑上不同的線速度。根據(jù)角速度與線速度之間的關(guān)系，在角速度一定的情況下，線速度與半徑成正比，因此，在錐形輥?zhàn)由希蠖司€速度大，小端線速度小，在一個(gè)輥?zhàn)由洗嬖谥€速度差。當(dāng)膠帶跑偏后，膠帶就與輥?zhàn)拥男《私佑|，因小的線速度使輥?zhàn)优c膠帶間產(chǎn)生額外的一個(gè)阻力，帶動(dòng)回轉(zhuǎn)架繞回轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)一定角度，形成托輥組產(chǎn)生給膠帶施加橫向推力，促使跑偏后的膠帶回復(fù)原位，從而實(shí)現(xiàn)跑偏膠帶的自動(dòng)糾偏，確保膠帶對(duì)中運(yùn)行。

其優(yōu)點(diǎn)是:將槽形輥?zhàn)訐Q成了錐形輥?zhàn)?，利用線速度差使托輥回轉(zhuǎn)架產(chǎn)生一個(gè)前傾的力，并改變了托輥的受力狀況，使膠帶跑偏后產(chǎn)生的橫向推力增大，調(diào)心效果更加明顯。

其缺點(diǎn)是:由于錐形調(diào)心托輥2個(gè)回轉(zhuǎn)軸是分開的，2個(gè)回轉(zhuǎn)架實(shí)現(xiàn)同步的連桿機(jī)構(gòu)，由于中間聯(lián)接零件較多，加上制造、安裝等多種因素，影響了同步轉(zhuǎn)動(dòng)的靈活性，同步效果不太理想，會(huì)影響自動(dòng)調(diào)心效果。

圖4 錐形調(diào)心托輥示意圖

3 新型調(diào)心托輥的設(shè)計(jì)

通過用戶在實(shí)踐中的運(yùn)用，上述兩種調(diào)心托輥還存在轉(zhuǎn)動(dòng)不靈，調(diào)心效果不理想的情況，給生產(chǎn)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)帶來很大的不便，亟待一種調(diào)心效果更好的托輥來滿足需要。為此，我們針對(duì)以上兩種調(diào)心托輥，從工作原理及結(jié)構(gòu)上進(jìn)行了認(rèn)真的分析，如果既能保證槽形調(diào)心托輥上橫梁強(qiáng)度，又能滿足錐形調(diào)心托輥回轉(zhuǎn)靈活，克服錐形調(diào)心托輥連桿機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)復(fù)雜等缺陷，就能滿足用戶的需求。我們組合這兩種調(diào)心托輥的優(yōu)點(diǎn)，重新設(shè)計(jì)了調(diào)心托輥架的結(jié)構(gòu)，經(jīng)用戶試用，達(dá)到了良好的效果。

圖5 新型調(diào)心托輥示意圖

圖5為改進(jìn)設(shè)計(jì)后的新型調(diào)心托輥結(jié)構(gòu)。從圖可以看到，其總體外形結(jié)構(gòu)上和傳統(tǒng)產(chǎn)品差別不大，但它是一種充分結(jié)合了槽形調(diào)心托輥與錐形調(diào)心托輥的特點(diǎn)，改進(jìn)設(shè)計(jì)的一種新型調(diào)心托輥。該調(diào)心托輥由下橫梁、底座、回轉(zhuǎn)軸、回轉(zhuǎn)架、上橫梁、錐形輥?zhàn)雍推胀ㄝ佔(zhàn)拥葞讉€(gè)部分組成。當(dāng)膠帶長度超過20m時(shí)，每隔10～15m加裝一組該新型調(diào)心托輥，就能有效地防止皮帶機(jī)的跑偏。

與傳統(tǒng)調(diào)心托輥相比，其結(jié)構(gòu)特征有:

(1)其上橫梁下增加了回轉(zhuǎn)架，既能保證上橫梁轉(zhuǎn)動(dòng)，又能提高上橫梁強(qiáng)度，為加強(qiáng)上橫梁承載能力，提高使用壽命。在回轉(zhuǎn)架側(cè)托輥處，通過板焊結(jié)構(gòu)安裝兩個(gè)滾輪，用螺栓固定在下橫梁上，上端滑軌通過鋼板固定在上橫梁上，滑軌在特定行程范圍內(nèi)可以在滾輪上靈活移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)上橫梁在重載的情況下，能以較小的摩擦力下靈活轉(zhuǎn)動(dòng)，從而及時(shí)地靈活調(diào)節(jié)跑偏的膠帶。

(2)兩側(cè)托輥采用了錐形調(diào)心托輥輥?zhàn)?，改善了托輥的受力狀況，增強(qiáng)了調(diào)心效果，且錐形輥?zhàn)优c中間的普通輥?zhàn)泳O(shè)計(jì)成DTII型標(biāo)準(zhǔn)輥?zhàn)?，備件易加工和能互換，用戶選購簡單、方便。

(3)另外，由于傳統(tǒng)DTII型、TD75型標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的底座和回轉(zhuǎn)軸之間沒有用軸承，灰塵、礦漿等容易進(jìn)入底座中，造成轉(zhuǎn)動(dòng)不靈和銹死現(xiàn)象，使調(diào)心作用失效，從而不能有效的控制皮帶的跑偏。在改進(jìn)后的新型調(diào)心托輥底座結(jié)構(gòu)上，見圖6，一是在回轉(zhuǎn)軸部位加裝了軸承，二是在結(jié)構(gòu)上設(shè)計(jì)了阻止灰塵、礦漿進(jìn)入的迷宮式防塵罩，能有效地防止水、灰塵、礦漿進(jìn)入到底座中。這樣不僅減小了回轉(zhuǎn)軸與底座之間的摩擦力，還保證了回轉(zhuǎn)軸密封，使得轉(zhuǎn)動(dòng)靈活，延長使用壽命。

圖6 底座示意圖

(4)其安裝尺寸完全按照帶式輸送機(jī)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)制作，便于用戶選購和更換。

4 結(jié)語

改進(jìn)后的調(diào)心托輥?zhàn)杂脩羰褂靡詠?，由于調(diào)心靈敏度高，結(jié)實(shí)耐用，更換維護(hù)方便，勞動(dòng)強(qiáng)度降低，使用壽命得到延長，使得運(yùn)行成本相對(duì)更低。當(dāng)然，皮帶跑偏除了采用有效的調(diào)心托輥外，更主要的是要保證皮帶機(jī)的安裝精度、處理好落料位置及加強(qiáng)日常維護(hù)。

［1］張尊敬，等.DTII(A)型帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)［M］.北京:冶金工業(yè)出版社，2003.

［2］GB/T10595－2009，帶式輸送機(jī)［S］.

［3］楊華.帶式輸送機(jī)跑偏原因分析及調(diào)整［J］.廣西質(zhì)量監(jiān)督導(dǎo)報(bào)，2008，(10):85－86.

［4］《運(yùn)輸機(jī)械設(shè)計(jì)選用手冊(cè)》編輯委員會(huì).運(yùn)輸機(jī)械設(shè)計(jì)選用手冊(cè)(上)［M］.北京:化學(xué)工業(yè)出版社，1999.

［5］吳謙.帶式輸送機(jī)常見故障與排除措施［J］.磚瓦世界，2008，(9):44－48.

［6］梁紀(jì)增，王振江，季景文，等.帶式輸送機(jī)調(diào)偏裝置的改進(jìn)設(shè)計(jì)［J］.江西煤炭科技，2008，(1):35－37.

［7］機(jī)械工業(yè)部北京起重運(yùn)輸機(jī)械研究所.DTII型固定式帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì)選用手冊(cè)［M］.北京:冶金工業(yè)出版社，1994.

Principle and Improvement of Belt Conveyor＇s Centring Idle

LI Huan－liang，QIAO Hong－xia，WU Lin

(Education Training Center Of Jiangxi Copper Corporation，Guixi，Jiangxi，China 335421)

This paper introduces the theory of common used centring idler operation of belt conveyor，analyzes the advantages and disadvantages of actual application of centring idler.Through improve the disadvantages to design a new mode centring idler.The new new mode centring idler has been used in some mines of Jiangxi Copper.From actual operation，the new mode centring idler＇s centring，strength，life and other performances is better.

belt conveyor;centring idler;theory;improvement

TD538+.1

B

1009－3842(2011)03－0051－03

2011－03－12

李歡良(1982－)，男，漢族，湖南桃江人，主要從事帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì)生產(chǎn)與技術(shù)管理等工作，E－mail:jxccyj@163.com