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        使用托輥組防止輸送機皮帶跑偏

        發布時間:2020-7-7 10:12:18作者:上海平強機械來源:本站原創點擊:字號:

         [摘要]針對輸送帶跑偏的原因,在皮帶輸送機設計、使用過程中,通過增強機架剛度、及時更換有缺陷的托輥、提高托輥安裝質量、提高輸送帶接頭質量等方法,能有效地控制輸送帶的跑偏。

            隨著國民經濟的進一步發展,皮帶輸送機以其長距離、經濟效果好、適應性強等特點,在冶金、煤礦、電力、建材和交通運輸等部門得到了廣泛應用,成為運送散狀物料的主要輸送設備。因此有效的解決皮帶輸送機在設計和運轉中出現的各種問題,提高輸送設備的安全可靠性和運行效率,可產生重大的經濟效益和社會效益。

            由于皮帶輸送機零部件的設計制造質量,設備安裝質量等問題,常常在試運轉和正常運轉中發生皮帶跑偏現象。據有關資料介紹,煤礦井下膠帶出現事故的70%~80%都是由于皮帶跑偏引起的。按皮帶輸送機正常使用范圍,跑偏量在5%以內是允許的,但是當跑偏量超過帶寬的5%后,就要采取一定的措施來糾偏。皮帶輸送機跑偏運行造成的后果是相當嚴重的,它會使皮帶與機架、托輥支架互相摩擦,造成皮帶邊磨損,覆蓋膠層局部剝離,劃傷嚴重時會造成輸送機皮帶縱向撕裂,嚴重影響皮帶壽命,同時還會引起物料外溢,跑偏量大會導致皮帶輸送機緊急停車而影響生產,造成較大的經濟損失。

            在皮帶輸送機運轉過程中,輸送帶受各種偏心力作用,使其軸線離開輸送機中心線而偏向一邊,這種現象稱作皮帶跑偏。產生跑偏的原因有:輸送機張力不足、輸送的物料堆積不均造成偏載、輸送機架變形、托輥部分軸承存在缺陷、托輥安裝不對中、輸送帶接頭歪斜等等。針對輸送帶跑偏的原因,在皮帶輸送機設計、使用過程中,通過增強機架剛度、及時更換有缺陷的托輥、提高托輥安裝質量、提高輸送帶接頭質量等方法,能有效地控制輸送帶的跑偏。但是由于客觀因素的存在,皮帶輸送機在運轉中完全避免輸送帶跑偏是不可能的,因此如何采取有效的技術途徑防止皮帶跑偏,應該是在皮帶輸送機設計中考慮的問題之一。上海平強機械根據多年的經驗和對皮帶輸送機安裝調試中發現的具體問題的研究,認為利用皮帶輸送機的托輥組來防止輸送機皮帶跑偏,是較為簡單可行的技術方法。本文就皮帶輸送機設計中可以采用的幾種防止上、下分支輸送帶跑偏的托輥機構及防偏原理做以下論述。

        使用托輥組防止輸送機皮帶跑偏

            1、防止皮帶輸送機上輸送帶跑偏

            用托輥組防止上分支輸送帶跑偏的方法有調心托輥組、前傾托輥組兩種結構形式。

            (1)調心托輥組

            調心托輥組由托輥、立輥、回轉架和軸承座4部分構成,

            立輥垂直布置,其中內設有一對滾珠軸承可以轉動,以便在輸送帶和立輥接觸時減少輸送帶邊緣的磨損?;剞D架和立輥固定為一體,通過立輥的帶動,回轉架在一定的角度內可以繞軸承座中心線順時針,逆時針轉動。

            調心托輥組防止輸送帶跑偏的原理是,當某種原因產生輸送帶跑偏時,輸送帶中心線O'O'與輸送機中心線O O不再重合。如果輸送機皮帶跑偏到設計允許跑偏量的極限時,會接觸到某一側的立輥(假設接觸到右側立輥),這時輸送帶繼續跑偏,將給立輥以正壓力N和摩擦力N·f,立輥上作用的這兩個力對軸承座中心線產生力矩,由于回轉架和立輥固定為一體,在這兩個力的作用下,通過立輥帶動,回轉架將繞軸承座中心逆時針轉動β角,由于輸送帶運行的方向不變,因而帶給回轉架上的3個托輥與運動方向一致的合力F,這個合力F分解為兩個分力Fr和Fa,分力Fr使托輥繞軸線轉動,分力Fa使托輥軸向移動,由于托輥固定在回轉架上的,無法軸向移動,因而托輥給輸送帶一個反作用力,其大小與Fa相等,方向與Fa相反,這個反作用力將促使輸送帶復位。受力分析如圖2所示。

            由于Fr的大小等于托輥運行阻力,對單個調心托輥組其數值并不大,而回轉架轉動角度β值一般設計為10°左右,加之調心托輥比普通的托輥結構復雜,成本較高,正常的輸送機設計每隔10-16組普通槽型托輥組才安裝一組調心托輥組,所以Fa’的數值有限,調心效果不太明顯。其二,由于輸送帶沿機架運動時不存在精確的穩定位置,在調心托輥組給輸送帶反作用力下,輸送帶向中心位置偏移,這時輸送帶與立輥就脫離了接觸,輸送帶給立輥的正壓力和摩擦力就不復存在。由于回轉架沒有其它的力使其復位,如果此時引起跑偏的臨時性因素消失。那么輸送帶將在托輥的反作用力作用下繼續向左側立輥移動,直到碰到左立輥引起回轉架J頓時針轉動為止。當回轉架順時針轉動β角,按照回轉架逆時針β角的受力分析方法,輸送帶將在另一個Fa反作用力下再次向右立輥方向移動,開始一個新的循環,即輸送帶不斷地從一個極限跑偏位置擺動到另一個極限跑偏位置。這種運轉狀況加速輸送帶邊緣磨損,縮短輸送帶使用壽命,并使輸送帶運行阻力增大。其三,如果皮帶輸送機逆向運動,由于速度的反向,輸送帶引起圖2中F、Fr、Fa各力也相反,結果輸送帶在Fa的反作用下越跑越偏,因此調心托輥組不能使用在可逆式皮帶輸送機上。普通皮帶輸送機調心托輥組安裝時必須注意立輥的位置,即按圖1方式安裝,否則將會出現相反的結果。其四,由于井下環境比較惡劣,粉塵濕度都較大,軸承座和相配軸接觸而很容易銹蝕,直接降低了回轉架的靈活性,影響到調偏效果。調心托輥的這些缺點,在設計選型上都應當加以注意。

            (2)前傾托輥組

            普通槽型托輥組的3個托輥軸心一般布置在同一垂直平面內。前傾托輥組就是將槽型托輥組兩個側托輥均向輸送帶運行方向前傾一定角度,這個角度設計中一般取2~3°,前傾托輥組防止輸送帶跑偏的原理是,兩側托輥的軸線不再與輸送帶運行方向垂直,而是前傾一個角度r,因此兩側托輥各自將產生一個使輸送帶向中心移動的力FA和FB。

            當輸送帶正常工作時,兩側托輥與輸送帶接觸的長度相等,輸送帶給兩側托輥的摩擦力相等,因此使輸送帶橫向移動的分力也就相等,即FA等于FB,輸送帶中心線和輸送機中心線重合,輸送帶在中間位置保持平衡。當輸送帶向某側跑偏時,輸送帶中心線和輸送機中心線將不再重合,此時兩側托輥與輸送帶接觸的長度發生變化

            在F力的作用下,輸送帶向中間移動,直至達到平衡。

            由于輸送帶復位的力量是兩側力的差值,絕對值較小,為了使輸送帶能在中間位置保持平衡運動,設計皮帶輸送機時,如果采用前傾托輥組,則上托輥應是全部采用前傾托輥組。

            采用前傾托輥組將使托輥的運行阻力明顯增大。在皮帶輸送機設計中,選用前傾托輥組一般選型計算應將托輥阻力系數增大10%,用以考慮托輥前傾而增加的阻力,具體設計時使用以下公式計算由于前傾托輥而增加的阻力。

           F1=0.12L(q0+q)cosαsinr

            式中:F1一前傾托輥增加的阻力;

            L一裝有前傾托輥組的輸送機長度;

            q0一每米長輸送帶的質量;

            q一每米長輸送物料的質量;

            α一輸送機的傾角;

            r一前傾托輥組的傾角。

            由此可見,采用前傾托輥組,皮帶輸送機運行功率將增加。

            2、防止輸送機下分支輸送帶跑偏

            用托輥防止輸送機下分支輸送帶跑偏采用的方法有下調心托輥組和V型下托輥組。下調心托輥組的工作原理同上調心托輥一樣,這里不再重述。下面僅對V型下托輥組結構型式和調偏原理做以下論述。

            V型下托輥組結構型式如圖5所示。由兩節托輥和托輥架組成,兩個托輥分別與水平面成α夾角,形成V字型,設計時α一般取15°。

            V型下托輥組調偏原理分析如下:

        V型下托輥組

        圖5 V型下托輥組

        1一托輥; 2一托輥架

            當輸送帶屬于正常工作時,輸送帶中心線和輸送機中心線重合,兩節托輥上各承受輸送帶的重量相等,輸送帶自重產生的輸送帶橫向移動的分力T1和T2也相等。當輸送帶向一側跑偏(假設輸送帶向右側跑偏)時,兩節托輥各承受輸送帶的重量將改變,跑偏側的輸送帶接觸長度加長,重量增加,另一側輸送帶接觸長度減短,重量減輕,減小,因此有:

           L2>L1,所以G2>G1

            G1sinα=T1,G2sinαT2,所以T2>T1,T2-T1=T

            在T力的作用下,輸送帶將向中間位置移動直至平衡。如圖6所示。

            由以上論述可知,利用皮帶輸送機所用托輥組來防止輸送機皮帶跑偏,理論上是正確的,也已在實際中應用,并且取得較好的防跑偏效果。但是也應看到,這些防止輸送帶跑偏的托輥,尤其是調心托輥,在使用中都存在某些不足,如何做到既能用托輥組防止輸送帶跑偏,又能克服托輥組在防止輸送帶跑偏過程中所存在的缺陷,這是今后需要進一步探討的課題。

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