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摘要:針對目前帶式輸送機(jī)轉(zhuǎn)彎裝置中轉(zhuǎn)向滾筒存在的小托輥支承方式帶來的輸送帶局部應(yīng)力過大、易磨損等技術(shù)缺陷,提出了一種新的設(shè)計(jì)方案,改變了現(xiàn)有轉(zhuǎn)向滾筒對輸送帶的支承和輸送方式,使輸送帶受力均勻,且支承件和輸送帶之間沒有相對運(yùn)動(dòng),避免了對輸送帶的磨損。同時(shí)還可通過簡單地改變設(shè)計(jì)參數(shù),便可使一套轉(zhuǎn)向裝置適用于多種轉(zhuǎn)彎角度,提高了設(shè)備的利用率。
帶式輸送機(jī)是現(xiàn)代散裝物料的主要輸送設(shè)備,因其輸送距離長、運(yùn)輸量大、成本低、效率高、運(yùn)行安全可靠和操作程序簡便等優(yōu)點(diǎn),而被廣泛應(yīng)用于煤炭、化工、冶金、港口、糧食及隧道掘進(jìn)等工程領(lǐng)域的物料輸送系統(tǒng)。然而,傳統(tǒng)的帶式輸送機(jī)一般為直線運(yùn)輸,當(dāng)運(yùn)輸路徑出現(xiàn)轉(zhuǎn)彎時(shí),必須增加相應(yīng)的配套設(shè)備。通常采用的方法是使用多部帶式輸送機(jī)搭接,或在轉(zhuǎn)彎處采用其他輸送機(jī)代替,這不僅增加了人力、物力和財(cái)力的支出,還導(dǎo)致運(yùn)輸系統(tǒng)復(fù)雜化,使運(yùn)輸效率降低,檢修、維護(hù)成本增加,造成帶式輸送機(jī)的運(yùn)輸優(yōu)勢難以充分發(fā)揮。
近些年,對帶式輸送機(jī)轉(zhuǎn)彎裝置的理論研究掀起了熱潮,從國內(nèi)外的眾多期刊中不難看出,對轉(zhuǎn)彎裝置的研究已經(jīng)達(dá)到相當(dāng)高的水平,并且研究成果日趨成熟,尤其是在煤礦開采企業(yè)已得到了較為廣泛的應(yīng)用,如淮南礦業(yè)集團(tuán)潘一礦、樂平礦務(wù)局沿溝煤礦、開灤集團(tuán)公司林南倉礦等。與傳統(tǒng)的直線帶式輸送機(jī)相比,使用轉(zhuǎn)彎裝置的帶式輸送機(jī)結(jié)構(gòu)簡單,節(jié)能效果顯著,輸送效率大大提高,并且能夠有效地降低對于設(shè)備、能源、空間和場地的投入,降低投資和運(yùn)營成本。
1轉(zhuǎn)彎裝置工作原理
目前,較為成熟的引式輸送機(jī)轉(zhuǎn)彎裝置是一種與普通帶式輸送機(jī)配套使用的用于轉(zhuǎn)彎運(yùn)輸?shù)难b置,可實(shí)現(xiàn)帶式輸送機(jī)的變向運(yùn)輸。帶式輸送機(jī)轉(zhuǎn)彎裝置由轉(zhuǎn)向滾筒、改向滾筒、緩沖托輥組、平托輥、機(jī)架、清掃器和擋料裝置等部分組成。從機(jī)尾方向傳送過來的輸送帶通過上轉(zhuǎn)向滾筒進(jìn)行轉(zhuǎn)向和改向,改向后的輸送帶通往機(jī)頭,物料在輸送帶轉(zhuǎn)向的同時(shí)被轉(zhuǎn)載,卸落在改向后的輸送帶上被運(yùn)往機(jī)頭;從機(jī)頭返回的回程帶通過下改向滾筒改向后通向機(jī)尾。
2轉(zhuǎn)彎裝置的轉(zhuǎn)向滾筒
轉(zhuǎn)向滾筒是轉(zhuǎn)彎裝置的核心部件,被固定在機(jī)架上。目前應(yīng)用的轉(zhuǎn)向滾筒工作原理基本相同,都是在輸送帶經(jīng)過的圓周面上按規(guī)律布置若干個(gè)小托輥,令每個(gè)小托輥的軸線方向和該處輸送帶的運(yùn)行方向相垂直,輸送帶在所有小托輥的外周包絡(luò)面上運(yùn)行。這樣的轉(zhuǎn)向滾筒裝置雖然解決了輸送帶轉(zhuǎn)彎運(yùn)行的基本問題,但由于每個(gè)小托輥的軸線和轉(zhuǎn)向滾筒軸線存在一個(gè)角度,所以小托輥兩端面和輸送帶接觸的地方凸出于其他部位,輸送帶在該處被頂起,導(dǎo)致輸送帶在該處應(yīng)力過大,易被磨損,長期運(yùn)行輸送帶表面易被磨成一條一條的溝痕;如果小托輥出現(xiàn)故障卡死,還可能使輸送帶撕裂。針對上述問題,對轉(zhuǎn)向滾筒進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)。小托輥改為圓弧母線,即兩頭小、中間大的形狀,雖然在一定程度上降低了輸送帶局部應(yīng)力,但實(shí)踐證明,采用這種方式布置小托輥,由于相鄰小托輥端面之間始終存在空當(dāng),且軸線之間存在夾角,所以始終不能徹底解決輸送帶局部應(yīng)力過大的問題;母線非直線的小托輥,由于和輸送帶接觸處各點(diǎn)線速度不相等,還會造成對輸送帶的摩擦損傷,這樣不僅降低了帶式輸送機(jī)的工作效率,增加了能耗,同時(shí)嚴(yán)重制約了輸送帶的使用壽命,增加了設(shè)備運(yùn)營成本。
因此,如何使輸送帶在轉(zhuǎn)彎運(yùn)行繞經(jīng)轉(zhuǎn)向滾筒時(shí)應(yīng)力均勻,沒有額外摩擦磨損,不僅具有十分重要的理論研究價(jià)值,而且對于帶式輸送機(jī)轉(zhuǎn)彎裝置的改進(jìn)具有至關(guān)重要的作用。
3新型轉(zhuǎn)向滾筒設(shè)計(jì)方案
通過對目前國內(nèi)外眾多轉(zhuǎn)向滾筒設(shè)計(jì)方案優(yōu)缺點(diǎn)的分析和比較,筆者對轉(zhuǎn)向滾筒進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì),彌補(bǔ)了目前所使用的轉(zhuǎn)向滾筒存在的輸送帶應(yīng)力不均,以及無法實(shí)現(xiàn)同套設(shè)備適用多種工作轉(zhuǎn)彎角度的不足。
轉(zhuǎn)向滾筒整體由兩端的軸架支承安裝,固定心軸兩端安裝在軸架上,兩者無相對轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)動(dòng)滾筒通過支承件與心軸同心安裝,相對于心軸軸向固定,但圓周方向可靈活轉(zhuǎn)動(dòng)。在轉(zhuǎn)動(dòng)滾筒中部,轉(zhuǎn)動(dòng)滾筒和心軸之間同心安裝有空心圓柱凸輪??招膱A柱凸輪相對于心軸固定,在其圓周本體上根據(jù)不同的轉(zhuǎn)彎角度要求,加工有一道斜向閉環(huán)凸輪槽。在轉(zhuǎn)動(dòng)滾筒外表面.按圓周方向均布多條與心軸平行的導(dǎo)軌,導(dǎo)軌底部開設(shè)有狹長的窄縫;在轉(zhuǎn)動(dòng)滾筒筒體上開設(shè)有與表面固定導(dǎo)軌位置、數(shù)量和尺寸一致的狹長窗口,狹長
窗口的長度方向平行于心軸軸線。輸送帶支承件和導(dǎo)軌配合安裝,支承件依次穿過導(dǎo)軌底部的狹縫、轉(zhuǎn)動(dòng)滾筒筒體的狹長窗口到達(dá)空心圓柱凸輪,與凸輪槽內(nèi)的推動(dòng)件連接。在輸送帶支承件的下部安裝有一根滾輪軸,在滾輪軸的兩端分別安裝—個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)靈活的小滾輪,滾輪在軌道內(nèi)自由活動(dòng)。
為了增加輸送帶支承件表面與輸送帶之間的摩擦力.在輸送帶支承件的表面設(shè)置一定厚度的橡膠層。當(dāng)輸送帶壓覆在輸送帶支承件表面運(yùn)動(dòng)時(shí),其與輸送帶支承件之間的摩擦力帶動(dòng)輸送帶支承件、導(dǎo)軌和轉(zhuǎn)動(dòng)滾筒—起轉(zhuǎn)動(dòng),如圖5所示。輸送帶支承件在繞轉(zhuǎn)動(dòng)滾筒軸線做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的同時(shí),由于空心圓柱凸輪的作用,其還沿導(dǎo)軌在平行于轉(zhuǎn)動(dòng)滾筒軸線的方向按預(yù)定規(guī)律做直線往復(fù)運(yùn)動(dòng),這樣,輸送帶支承件的運(yùn)動(dòng)為兩種運(yùn)動(dòng)合成的周期螺旋運(yùn)動(dòng)。在每個(gè)運(yùn)動(dòng)周期,輸送帶支承件的螺旋運(yùn)動(dòng)分為兩個(gè)階段:當(dāng)和輸送帶接觸時(shí),其螺旋運(yùn)動(dòng)和輸送帶的螺旋運(yùn)動(dòng)完全一致,所以,輸送帶支承件和輸送帶之間相對速度為零,從而避免了對輸送帶的摩擦損傷;脫離輸送帶后,輸送帶支承件做另一段返程螺旋運(yùn)動(dòng),返回原來位置進(jìn)入下一個(gè)運(yùn)動(dòng)周期。
輸送帶在轉(zhuǎn)向滾筒上的螺旋運(yùn)動(dòng)參數(shù)是由輸送機(jī)轉(zhuǎn)彎角度決定的,而輸送帶支承件的合成螺旋運(yùn)動(dòng)參數(shù)可通過空心圓柱凸輪的凸輪曲面參數(shù)來調(diào)整。所以,當(dāng)輸送機(jī)轉(zhuǎn)彎角度變化時(shí),只需改變凸輪曲面的參數(shù),即可使輸送帶支承件的合成螺旋運(yùn)動(dòng)參數(shù)適應(yīng)新的輸送機(jī)轉(zhuǎn)彎角度,這使得本設(shè)計(jì)方案可適用多種轉(zhuǎn)彎角度。
4結(jié)語
本方案所設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)向滾筒裝置,其輸送帶支承件沿輸送帶寬度方向均勻地支承輸送帶,單從支承輸送帶方面來說,和普通平形直托輥相同,所以輸送帶受力更均勻,徹底解決了多個(gè)小托輥帶來的輸送帶局部應(yīng)力過大的問題,也可避免劃傷輸送帶。正常工作時(shí),輸送帶支承件一方面繞轉(zhuǎn)動(dòng)滾筒軸線做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),另一方面在空心圓柱凸輪作用下,按照預(yù)定規(guī)律沿導(dǎo)軌在平行于轉(zhuǎn)動(dòng)滾筒軸線的方向做直線運(yùn)動(dòng),即輸送帶支承件的運(yùn)動(dòng)為兩種運(yùn)動(dòng)合成的、和輸送帶運(yùn)動(dòng)完全一致的螺旋運(yùn)動(dòng)。所以,輸送帶支承件和輸送帶之間沒有相對運(yùn)動(dòng),從而避免了對輸送帶的摩擦損傷。另外,通過簡單地改變空心圓柱凸輪的凸輪曲面參數(shù),即可使一套轉(zhuǎn)向裝置適應(yīng)多種轉(zhuǎn)彎角度,在很大程度上解決了設(shè)備不可重復(fù)利用的問題。