第6章 滚筒组的选型与设计计算
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等截面辐板焊接滚筒
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等截面辐板过盈配合滚筒
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等截面辐板过盈配合（配键）滚筒
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变截面辐板过盈配合滚筒
按外形分
(1) 鼓型滚筒。用钢板卷圆焊接而成，中间部分筒径大 于两边筒径约几毫米，目的是防止输送带跑偏。 (2) 叶片式滚筒。滚筒由许多横向叶片组成，目的是便 于清洁输送带，此类滚筒又称为自清扫滚筒。如果将 叶片改为圆钢棒，则称为棒式滚筒。自然也可以将圆 柱形钢壳上开上横槽，也可以起到自清扫作用。此类 滚筒称为格栅滚筒。 (3) 沟槽胶面滚筒。滚筒的护面开上菱形、人字形、直 线行、环形、梯形则分别称为菱形护面、人字形护面 等各种面形状的滚筒，其目的是增大摩擦系数和便于 排出粘着物料。传动滚筒护面常选用菱形和人字形。
(2)按轴的强度条件确定轴径
承受扭转和弯曲联合载荷的滚筒轴(传动 滚筒)直径的计算式为
d=
3
π [σ t ]
16
×
( Kb M b ) + ( Kt M t )
2
2
只受弯曲载荷的滚筒轴(非传动滚筒)直径 的计算公式
d=
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3
32 K b M b
π [σ b ]
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6. 3. 1 滚筒的厚度
筒壳的周向应力 筒壳的轴向应力
T1 σ x = 0.65 ∑ Rmx l it
T1 σ ϕ = 0.65 ∑ Rmϕ l it
式中：l ——两辐板中心线间距，mm； t ——筒壳厚度，mm； ∑ Rmx ——轴向系数 ∑ Rmϕ ——周向系数
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工程级滚筒
工程级滚筒是指为满足特殊输送机滚筒的载荷条件 而经过特殊设计的滚筒。 高张力输送带由于其强度高、延伸性低的特性，而 使这些滚筒的标准比一般纤维织物芯层输送带所用 的钢滚筒要高得多。启动、制动及其他动力载荷较 直接的传递给滚筒。当涉及到高张力时，滚筒的同 心度及滚筒与输送机的准确对中是十分重要的。要 特别强调的是滚筒的结构支座必须准确对中以防负 载荷集中以及由于不对中而引起的滚筒超负荷。
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等截面辐板环形锁紧器接连滚筒图
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变截面辐板环形锁紧器连接滚筒
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6.1.2 环形锁紧器
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按功能分
(1) 真空滚筒。为增大输送带同滚筒之间的摩擦力，在滚筒装有 真空泵或外接真空泵，使输送带同滚筒包角之间成真空，增大摩 擦力。但由于结构复杂，真空滚筒尚未得到推广。 (2) 磁力滚筒。滚筒内装有磁铁，如输送带下层为磁性覆盖胶， 根据异性相吸作用，能增大摩擦力。当使用普通输送带时，磁力 滚筒就成为除铁滚筒。 (3) 轮胎滚筒。滚筒外面由许多充气轮胎构成，轮胎表面带有沟 槽。各轮胎充气压力不同时，也起到鼓型滚筒作用。 (4) 陶瓷滚筒。滚筒护面由许多陶瓷片镶成，一方面可以增大摩 擦力，另一方面便于清扫。陶瓷片也可做成插板式，以便于更换。
滚筒直径
输送带许用比压的滚筒直径
360(T1 + T2 ) D= [ P ]πα B
式中： ]——输送带许用比压，钢绳芯带[ P] = [P 0.6MPa，织物带 [ P]=0. 4MPa； 钢丝绳下比压所限制的最小滚筒直径
[ P′] — — 钢 丝 绳 下 输 送 带 许 用 比 压 ， [ P′] =
许用应力
一般只要校核 αϕ就可以，许用的 αϕ 可用的 数值为： 启动时 α ϕ < 90Mp； 正常运行时 αϕ <60Mp。 计算结果与许用应力差别较大时，应调 整结构参数，但不许超过许用应力，直 到接近许用应力为止。
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6. 3. 2 轴的计算
第6章 滚筒组的选型与设计计算
6.1 带式输送机的滚筒的结构与种类 6.2 滚筒的选择计算 6. 3 滚筒的结构设计计算
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6.1 带式输送机的滚筒的结构与种类
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6.1.1 滚筒的结构和种类
宋伟刚
t
b
b
M b = RD 2
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轴的挠度
FL3α ⎛ 4a 2 ⎞ fm = ⎜1 − 2 ⎟ 8EI e ⎝ 3L ⎠
式中： a ——轴承支点到环形锁紧器中 心的距离，mm
F = R/2
Ie =
πd4
64
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6.2 滚筒的选择计算
选择滚筒直径主要考虑以下因素 l)输送带绕过滚筒时输送带的弯曲应力； 2)输送带发生弯曲的频次(与导绕方式、绕过滚筒的 数目、运距和速度有关)； 3)输送带与滚筒面间的最大或平均比压； 4)输送带许用强度利用率(简称为RMBT，它是输送 带最大张力与输送带许用张力之比的百分数)； 5)输送机的安装地点和使用条件(例如：地面、井下、 露天、移动、固定等)； 6)包胶和包胶的变形量。
1.2MPa
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360(T1 + T2 ) p D= [ P′]πα B d s
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6. 3 滚筒的结构设计计算
大型带式输送机筒壳厚度
滚筒直径/mm 1800 630 800 1000 1250 1500 1800 16 18 20 20 22 22 滚筒长度/mm 2000 18 20 22 22 24 24 22 24 24 24 26 22 24 26 26 28 2400 2800
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滚筒的计算方法
(1)基于材料力学的计算方法 (2)基于弹性力学的计算方法 (3)有限元计算方法 (4)设计选型手册及标准中的选择计算方 法
DTII，ASNI，DIN
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有限元分析结果
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(1)按转角和挠度条件确定轴径 环形锁紧器安装部位的转角
⎛ ⎞ T1 + T2 1 ⎟ l ( L − l ) ⎜1 − θ= 3 ⎟ ⎜ 1 + ( 2 KI lh0 ) 8 EI ⎝ ⎠
高负荷滚筒(刚性较大的辐板)；θ = 3′ 正常载荷滚筒； θ = 4′ 轻型载荷滚筒(软辐板，滚筒直径大于 1500mm) θ = 6′
环形锁紧器连接的优点
(1) 由于取消了键槽，轴的槽截面没有削弱，因 而可降低应力集中系数值，可传递大扭矩和轴向力； (2) 定位精度高，传递力矩均匀，使轴受力合理， 比键连接可采用较小的轴截面，具有过载保护作用， 安全可靠； (3) 装配简单，轴向定位可调整，拆装维修方便； (4) 可改善筒体的制造工艺，制造成本低，降低对 筒壳和轴的加工精度要求。
滚筒的结构示意图
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滚筒的型式
按驱动方式分：传动滚筒有： (1) 外驱动式 (2) 内驱动式 按轴承内孔大小分，传动滚筒可分为： (1) 轻型，孔径在50～100mm； (2) 中型，孔径在120～180mm； (3) 重型，孔径在200～220mm。
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表中的 λ 和 k 分别由下列两式给出
λ= π RT
l
t2 k= ×10−5 2 12 RT
RT = ( D − t ) 2 = ra + t
式中：RT ——筒壳的平均半径，mm； D ——筒壳外径，mm； ra ——筒壳内半径，mm。
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[σ [σ 式中： ]——轴的材料允许的剪切应力，MPa； t ] = [σ b ] 2 [σ ] ——轴的材料允许的弯曲应力， MPa； [σ ] = 50 ~ 75 45号钢 40～60MPa 40Cr MPa K Kb ——弯曲工作系数， b = 1.5 ； K t ——扭转工作系数， Kt = 1.0 ； M b ——弯曲力矩，N•mm M t ——扭转力矩，N•mm
等截面辐板焊接滚筒
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等截面辐板过盈配合滚筒
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等截面辐板过盈配合（配键）滚筒
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变截面辐板过盈配合滚筒
按外形分
(1) 鼓型滚筒。用钢板卷圆焊接而成，中间部分筒径大 于两边筒径约几毫米，目的是防止输送带跑偏。 (2) 叶片式滚筒。滚筒由许多横向叶片组成，目的是便 于清洁输送带，此类滚筒又称为自清扫滚筒。如果将 叶片改为圆钢棒，则称为棒式滚筒。自然也可以将圆 柱形钢壳上开上横槽，也可以起到自清扫作用。此类 滚筒称为格栅滚筒。 (3) 沟槽胶面滚筒。滚筒的护面开上菱形、人字形、直 线行、环形、梯形则分别称为菱形护面、人字形护面 等各种面形状的滚筒，其目的是增大摩擦系数和便于 排出粘着物料。传动滚筒护面常选用菱形和人字形。
(2)按轴的强度条件确定轴径
承受扭转和弯曲联合载荷的滚筒轴(传动 滚筒)直径的计算式为
d=
3
π [σ t ]
16
×
( Kb M b ) + ( Kt M t )
2
2
只受弯曲载荷的滚筒轴(非传动滚筒)直径 的计算公式
d=
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3
32 K b M b
π [σ b ]
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6. 3. 1 滚筒的厚度
筒壳的周向应力 筒壳的轴向应力
T1 σ x = 0.65 ∑ Rmx l it
T1 σ ϕ = 0.65 ∑ Rmϕ l it
式中：l ——两辐板中心线间距，mm； t ——筒壳厚度，mm； ∑ Rmx ——轴向系数 ∑ Rmϕ ——周向系数
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工程级滚筒
工程级滚筒是指为满足特殊输送机滚筒的载荷条件 而经过特殊设计的滚筒。 高张力输送带由于其强度高、延伸性低的特性，而 使这些滚筒的标准比一般纤维织物芯层输送带所用 的钢滚筒要高得多。启动、制动及其他动力载荷较 直接的传递给滚筒。当涉及到高张力时，滚筒的同 心度及滚筒与输送机的准确对中是十分重要的。要 特别强调的是滚筒的结构支座必须准确对中以防负 载荷集中以及由于不对中而引起的滚筒超负荷。
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等截面辐板环形锁紧器接连滚筒图
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变截面辐板环形锁紧器连接滚筒
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6.1.2 环形锁紧器
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按功能分
(1) 真空滚筒。为增大输送带同滚筒之间的摩擦力，在滚筒装有 真空泵或外接真空泵，使输送带同滚筒包角之间成真空，增大摩 擦力。但由于结构复杂，真空滚筒尚未得到推广。 (2) 磁力滚筒。滚筒内装有磁铁，如输送带下层为磁性覆盖胶， 根据异性相吸作用，能增大摩擦力。当使用普通输送带时，磁力 滚筒就成为除铁滚筒。 (3) 轮胎滚筒。滚筒外面由许多充气轮胎构成，轮胎表面带有沟 槽。各轮胎充气压力不同时，也起到鼓型滚筒作用。 (4) 陶瓷滚筒。滚筒护面由许多陶瓷片镶成，一方面可以增大摩 擦力，另一方面便于清扫。陶瓷片也可做成插板式，以便于更换。
滚筒直径
输送带许用比压的滚筒直径
360(T1 + T2 ) D= [ P ]πα B
式中： ]——输送带许用比压，钢绳芯带[ P] = [P 0.6MPa，织物带 [ P]=0. 4MPa； 钢丝绳下比压所限制的最小滚筒直径
[ P′] — — 钢 丝 绳 下 输 送 带 许 用 比 压 ， [ P′] =
许用应力
一般只要校核 αϕ就可以，许用的 αϕ 可用的 数值为： 启动时 α ϕ < 90Mp； 正常运行时 αϕ <60Mp。 计算结果与许用应力差别较大时，应调 整结构参数，但不许超过许用应力，直 到接近许用应力为止。
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6. 3. 2 轴的计算
第6章 滚筒组的选型与设计计算
6.1 带式输送机的滚筒的结构与种类 6.2 滚筒的选择计算 6. 3 滚筒的结构设计计算
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6.1 带式输送机的滚筒的结构与种类
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t
b
b
M b = RD 2
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轴的挠度
FL3α ⎛ 4a 2 ⎞ fm = ⎜1 − 2 ⎟ 8EI e ⎝ 3L ⎠
式中： a ——轴承支点到环形锁紧器中 心的距离，mm
F = R/2
Ie =
πd4
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6.2 滚筒的选择计算
选择滚筒直径主要考虑以下因素 l)输送带绕过滚筒时输送带的弯曲应力； 2)输送带发生弯曲的频次(与导绕方式、绕过滚筒的 数目、运距和速度有关)； 3)输送带与滚筒面间的最大或平均比压； 4)输送带许用强度利用率(简称为RMBT，它是输送 带最大张力与输送带许用张力之比的百分数)； 5)输送机的安装地点和使用条件(例如：地面、井下、 露天、移动、固定等)； 6)包胶和包胶的变形量。
1.2MPa
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大型带式输送机筒壳厚度
滚筒直径/mm 1800 630 800 1000 1250 1500 1800 16 18 20 20 22 22 滚筒长度/mm 2000 18 20 22 22 24 24 22 24 24 24 26 22 24 26 26 28 2400 2800
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滚筒的计算方法
(1)基于材料力学的计算方法 (2)基于弹性力学的计算方法 (3)有限元计算方法 (4)设计选型手册及标准中的选择计算方 法
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(1)按转角和挠度条件确定轴径 环形锁紧器安装部位的转角
⎛ ⎞ T1 + T2 1 ⎟ l ( L − l ) ⎜1 − θ= 3 ⎟ ⎜ 1 + ( 2 KI lh0 ) 8 EI ⎝ ⎠
高负荷滚筒(刚性较大的辐板)；θ = 3′ 正常载荷滚筒； θ = 4′ 轻型载荷滚筒(软辐板，滚筒直径大于 1500mm) θ = 6′
环形锁紧器连接的优点
(1) 由于取消了键槽，轴的槽截面没有削弱，因 而可降低应力集中系数值，可传递大扭矩和轴向力； (2) 定位精度高，传递力矩均匀，使轴受力合理， 比键连接可采用较小的轴截面，具有过载保护作用， 安全可靠； (3) 装配简单，轴向定位可调整，拆装维修方便； (4) 可改善筒体的制造工艺，制造成本低，降低对 筒壳和轴的加工精度要求。
滚筒的结构示意图
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滚筒的型式
按驱动方式分：传动滚筒有： (1) 外驱动式 (2) 内驱动式 按轴承内孔大小分，传动滚筒可分为： (1) 轻型，孔径在50～100mm； (2) 中型，孔径在120～180mm； (3) 重型，孔径在200～220mm。
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表中的 λ 和 k 分别由下列两式给出
λ= π RT
l
t2 k= ×10−5 2 12 RT
RT = ( D − t ) 2 = ra + t
式中：RT ——筒壳的平均半径，mm； D ——筒壳外径，mm； ra ——筒壳内半径，mm。
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[σ [σ 式中： ]——轴的材料允许的剪切应力，MPa； t ] = [σ b ] 2 [σ ] ——轴的材料允许的弯曲应力， MPa； [σ ] = 50 ~ 75 45号钢 40～60MPa 40Cr MPa K Kb ——弯曲工作系数， b = 1.5 ； K t ——扭转工作系数， Kt = 1.0 ； M b ——弯曲力矩，N•mm M t ——扭转力矩，N•mm