调心托辊的纠偏原理和应用

调心托辊的纠偏原理和应用带式输送机由于制造、安装以及接头不正等因素的影响, 跑偏问题不可避免。目前, 胶带跑偏的纠偏方法很多, 对于机身来说最常用和最有效的方式是采用调心托辊, 本文对调心托辊的调心原理和常用调心托辊的结构特点进行简单介绍。

1 调心托辊的调心原理

由图1a 可以看出, 当托辊的中心线与胶带的

中心线垂直时, 取胶带与托辊任一接触点M, 该点胶带的线速度V 与托辊的旋转速度V g 相等, 由于无相对滑动速度, 二者之间为静摩擦, 胶带给托辊的摩擦力F t 与托辊给胶带的摩擦反力F d 相平衡, F d 与胶带中心线夹角α= 0 , 因此当托辊的中心线与胶带的中心线垂直时, 胶带横向不受力, 胶带跑偏时托辊不能自动纠偏。

当托辊的中心线与胶带的中心线不垂直时(见

图1b) , 即托辊前倾一定角度ε时, 取任一接触点M, 该点胶带的线速度为V , 托辊的旋转速度为

V g , 由于托辊的中心线与胶带的中心线不垂直时, 产生相对滑动速度ΔV , 二者之间为动摩擦, 胶带给托辊的摩擦力F t 与相对滑动速度ΔV 方向一致, 托辊给胶带的摩擦反力F d 与相对滑动速度ΔV 方向相反; 由于F d 与胶带中心线存在一定角度α, 胶带具有横向力F h 和径向力F j , 托辊给胶带的横向纠偏力F h = F dsinα, 因此, 托辊前倾一定角度后胶带跑偏时具有纠偏能力, 调心托辊就是基于此设计、制造的。

2 调心托辊类型及结构特点

综合TD75、DX、DT Ⅱ选型设计手册, 可以看

出目前较常用的调心托辊主要有槽形调心托辊、锥形调心托辊和摩擦调心托辊。

211 槽形调心托辊

图1 调心托辊的调心原理

(a) 托辊中心线与胶带中心线垂直

(b) 托辊中心线与胶带中心线不垂直

见图2 , 槽形调心托辊主要依据TD75、DX 选

型手册, 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, 胶带跑偏时, 带动上横梁绕回转轴旋转一定角度ε, 此时调心托辊给胶带施加横向推力F h , 促使跑偏后的胶带自动回到原位, 实现跑偏胶带的自动纠偏, 确保胶带对中运行。其特点是在前倾调心的基础上增加了2 个挡偏立辊, 挡偏立辊

可以在跑偏严重的情况下, 直接阻止和限制胶带跑偏, 促使胶带对中运行, 使调心效果更好。

212 锥形调心托辊

见图3 , 锥形调心托辊主要依据DTII 选型手

册, 2 个锥形辊子分别安装在各自的回转轴上, 2 个回转架通过连杆机构实现同步, 横梁直接连接在中间架上, 胶带跑偏后带动回转架绕回转轴旋转一定角度ε, 此时调心托辊给胶带施加横向推力F h , 促使跑偏后的胶带回复原位, 实现跑偏胶带的自动纠偏, 确保胶带对中运行。其特点是把原前倾调心的槽形辊子换成了锥形辊子, 由于锥形辊子两端的直径大下不同, 故辊子旋转时, 辊子的大小头与胶带接触处的线速度不同, 存在着速度差, 从而改变了托辊的受力状况, 使胶带跑偏后产生的横向推力增大, 调心效果更加明显。

由于锥形调心托辊2 个回转轴是分开的, 回转

轴强度较弱, 大运量时出现回转轴弯曲现象, 另外促使2 个回转架实现同步的连杆机构, 由于制造、安装等多种因素同步效果不太理想, 影响自动调心效果。

图2 槽形调心托辊

图3 锥形调心托辊

213 摩擦调心托辊

见图4 , 摩擦调心托辊主要依据DT Ⅱ选型手

册, 槽形辊子和摩擦辊子安装在上横梁上, 下横梁连接在中间架上, 上下横梁通过回转轴连接在一起(托辊架结构与槽形托辊架类似) , 胶带跑偏后带动上横梁绕回转轴旋转一定角度ε, 调心托辊给胶带施加横向推力F h , 促使跑偏后的胶带回复到原位, 胶带对中后, 托辊上横梁回复到原位置, 实现跑偏胶带的自动纠偏, 确保胶带对中运行。其特点是在原前倾调心的槽形辊子两端增加了1 个摩擦盘, 当胶带跑偏后接触到摩擦盘时, 由于摩擦盘的旋转阻力较大, 使得摩擦阻力增大, 使托辊施加给胶带的横向推力增大, 增强调心效果。

图4 摩擦调心托辊

由于摩擦调心托辊的上横梁通过回转轴与下横

梁连接, 在实际运行中也存在旋转不畅现象, 另外, 摩擦盘的摩擦力是通过弹簧来调整的, 由于制造、安装等多种误差的存在, 摩擦盘的使用效果不太理想, 从而失去了摩擦盘的优点。

3 应用情况

3 种调心托辊都具有自动调心效果, 从设计选

型上看, 在带速≤215 m/ s , 带宽≤1 000 mm 时,

槽形调心、摩擦调心选用较多; 在带速≤410 m/ s ,

带宽≤1 400 mm 时, 锥形调心选用较多。带速≥

510 m/ s 时, 多采用前倾托辊。

从目前的选型手册上看, 带宽从500～2 000

mm槽形调心托辊都有选型依据, 选用范围较广。

锥形调心托辊仅包括带宽800～1 400 mm , 摩擦调

心托辊仅包括带宽500～1 000 mm , 选用范围相对

较窄。从使用效果上看, 锥形调心最明显, 但转轴

易损坏, 带速较高( ≥510 m/ s) 时, 有磨损胶带

现象。槽形调心次之, 锥形调心较差。

槽形调心托辊由于整个上横梁通过回转轴与下

横梁连接, 且回转轴与下横梁轴座是直接摩擦, 旋

转效果不好, 在实际运行中由于灰尘的积聚常出现

旋转不畅, 许多使用单位只好用铁丝固定, 从而失

去了自动调心效果。

综合以上因素, 在设计带式输送机时, 选用何

种调心托辊, 应依照实用、方便的原则, 作到合

理、有据, 对超出选型手册范围和带速较高时的调

心托辊, 应多方考虑, 慎重选用。

参考文献

1 任中全1 调心托辊和带式输送机参数对纠偏力的影响1 起重运输机械, 2003 (7) : 37 —39

2 梁庚煌1 起重运输机械手册(第1 册) 1 北京: 化学工业出版社, 1982

3 运输机械设计选用手册编委会1 运输机械设计选用手册