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带式输送机转弯装置中转向滚筒的优化设计
发布时间:2021-11-30  浏览量:752次

摘要:针对目前带式输送机转弯装置中转向滚筒存在的小托辊支承方式带来的输送带局部应力过大、易磨损等技术缺陷,提出了一种新的设计方案,改变了现有转向滚筒对输送带的支承和输送方式,使输送带受力均匀,且支承件和输送带之间没有相对运动,避免了对输送带的磨损。同时还可通过简单地改变设计参数,便可使一套转向装置适用于多种转弯角度,提高了设备的利用率。

带式输送机是现代散装物料的主要输送设备,因其输送距离长、运输量大、成本低、效率高、运行安全可靠和操作程序简便等优点,而被广泛应用于煤炭、化工、冶金、港口、粮食及隧道掘进等工程领域的物料输送系统。然而,传统的带式输送机一般为直线运输,当运输路径出现转弯时,必须增加相应的配套设备。通常采用的方法是使用多部带式输送机搭接,或在转弯处采用其他输送机代替,这不仅增加了人力、物力和财力的支出,还导致运输系统复杂化,使运输效率降低,检修、维护成本增加,造成带式输送机的运输优势难以充分发挥。

    近些年,对带式输送机转弯装置的理论研究掀起了热潮,从国内外的众多期刊中不难看出,对转弯装置的研究已经达到相当高的水平,并且研究成果日趋成熟,尤其是在煤矿开采企业已得到了较为广泛的应用,如淮南矿业集团潘一矿、乐平矿务局沿沟煤矿、开滦集团公司林南仓矿等。与传统的直线带式输送机相比,使用转弯装置的带式输送机结构简单,节能效果显著,输送效率大大提高,并且能够有效地降低对于设备、能源、空间和场地的投入,降低投资和运营成本。

1转弯装置工作原理

目前,较为成熟的引式输送机转弯装置是一种与普通带式输送机配套使用的用于转弯运输的装置,可实现带式输送机的变向运输。带式输送机转弯装置由转向滚筒、改向滚筒、缓冲托辊组、平托辊、机架、清扫器和挡料装置等部分组成。从机尾方向传送过来的输送带通过上转向滚筒进行转向和改向,改向后的输送带通往机头,物料在输送带转向的同时被转载,卸落在改向后的输送带上被运往机头;从机头返回的回程带通过下改向滚筒改向后通向机尾。

2转弯装置的转向滚筒

    转向滚筒是转弯装置的核心部件,被固定在机架上。目前应用的转向滚筒工作原理基本相同,都是在输送带经过的圆周面上按规律布置若干个小托辊,令每个小托辊的轴线方向和该处输送带的运行方向相垂直,输送带在所有小托辊的外周包络面上运行。这样的转向滚筒装置虽然解决了输送带转弯运行的基本问题,但由于每个小托辊的轴线和转向滚筒轴线存在一个角度,所以小托辊两端面和输送带接触的地方凸出于其他部位,输送带在该处被顶起,导致输送带在该处应力过大,易被磨损,长期运行输送带表面易被磨成一条一条的沟痕;如果小托辊出现故障卡死,还可能使输送带撕裂。针对上述问题,对转向滚筒进行改进设计。小托辊改为圆弧母线,即两头小、中间大的形状,虽然在一定程度上降低了输送带局部应力,但实践证明,采用这种方式布置小托辊,由于相邻小托辊端面之间始终存在空当,且轴线之间存在夹角,所以始终不能彻底解决输送带局部应力过大的问题;母线非直线的小托辊,由于和输送带接触处各点线速度不相等,还会造成对输送带的摩擦损伤,这样不仅降低了带式输送机的工作效率,增加了能耗,同时严重制约了输送带的使用寿命,增加了设备运营成本。

因此,如何使输送带在转弯运行绕经转向滚筒时应力均匀,没有额外摩擦磨损,不仅具有十分重要的理论研究价值,而且对于带式输送机转弯装置的改进具有至关重要的作用。

3新型转向滚筒设计方案

通过对目前国内外众多转向滚筒设计方案优缺点的分析和比较,笔者对转向滚筒进行了优化设计,弥补了目前所使用的转向滚筒存在的输送带应力不均,以及无法实现同套设备适用多种工作转弯角度的不足。

转向滚筒整体由两端的轴架支承安装,固定心轴两端安装在轴架上,两者无相对转动。转动滚筒通过支承件与心轴同心安装,相对于心轴轴向固定,但圆周方向可灵活转动。在转动滚筒中部,转动滚筒和心轴之间同心安装有空心圆柱凸轮。空心圆柱凸轮相对于心轴固定,在其圆周本体上根据不同的转弯角度要求,加工有一道斜向闭环凸轮槽。在转动滚筒外表面.按圆周方向均布多条与心轴平行的导轨,导轨底部开设有狭长的窄缝;在转动滚筒筒体上开设有与表面固定导轨位置、数量和尺寸一致的狭长窗口,狭长

窗口的长度方向平行于心轴轴线。输送带支承件和导轨配合安装,支承件依次穿过导轨底部的狭缝、转动滚筒筒体的狭长窗口到达空心圆柱凸轮,与凸轮槽内的推动件连接。在输送带支承件的下部安装有一根滚轮轴,在滚轮轴的两端分别安装—个转动灵活的小滚轮,滚轮在轨道内自由活动。

为了增加输送带支承件表面与输送带之间的摩擦力.在输送带支承件的表面设置一定厚度的橡胶层。当输送带压覆在输送带支承件表面运动时,其与输送带支承件之间的摩擦力带动输送带支承件、导轨和转动滚筒—起转动,如图5所示。输送带支承件在绕转动滚筒轴线做回转运动的同时,由于空心圆柱凸轮的作用,其还沿导轨在平行于转动滚筒轴线的方向按预定规律做直线往复运动,这样,输送带支承件的运动为两种运动合成的周期螺旋运动。在每个运动周期,输送带支承件的螺旋运动分为两个阶段:当和输送带接触时,其螺旋运动和输送带的螺旋运动完全一致,所以,输送带支承件和输送带之间相对速度为零,从而避免了对输送带的摩擦损伤;脱离输送带后,输送带支承件做另一段返程螺旋运动,返回原来位置进入下一个运动周期。

输送带在转向滚筒上的螺旋运动参数是由输送机转弯角度决定的,而输送带支承件的合成螺旋运动参数可通过空心圆柱凸轮的凸轮曲面参数来调整。所以,当输送机转弯角度变化时,只需改变凸轮曲面的参数,即可使输送带支承件的合成螺旋运动参数适应新的输送机转弯角度,这使得本设计方案可适用多种转弯角度。

4结语

本方案所设计的转向滚筒装置,其输送带支承件沿输送带宽度方向均匀地支承输送带,单从支承输送带方面来说,和普通平形直托辊相同,所以输送带受力更均匀,彻底解决了多个小托辊带来的输送带局部应力过大的问题,也可避免划伤输送带。正常工作时,输送带支承件一方面绕转动滚筒轴线做回转运动,另一方面在空心圆柱凸轮作用下,按照预定规律沿导轨在平行于转动滚筒轴线的方向做直线运动,即输送带支承件的运动为两种运动合成的、和输送带运动完全一致的螺旋运动。所以,输送带支承件和输送带之间没有相对运动,从而避免了对输送带的摩擦损伤。另外,通过简单地改变空心圆柱凸轮的凸轮曲面参数,即可使一套转向装置适应多种转弯角度,在很大程度上解决了设备不可重复利用的问题。