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    礦用皮帶輸送機傳動滾筒的優化設計

    發布時間:2014-10-11 9:42:06  來源:輸送機http://www.ourpovertywithaview.com   作者:上海昱音機械

          傳動滾筒是皮帶輸送機傳遞動力的主要部件,其驅動皮帶輸送機的方式有單滾筒、雙滾筒及多滾筒之分 。單滾筒多用于功率不太大的輸送機上,如煤礦地面運輸及選煤廠等處。井下帶式輸送機一般均采用雙滾筒,以使輸送機結構緊湊。傳動滾筒從制作材料上來分有鋼板卷制焊接、鑄鋼及鑄鐵3種。從結構型式上來分有裝配輻板式、輻條式、整體輻板式3種。另外,滾筒表面也有光面、包膠、鑄膠等型式;其中,以鋼板焊接裝配輻板式鑄膠滾筒應用最為廣泛。
          礦用皮帶輸送機是礦山輸送機械中的重要設備,由于使用環境的特殊性,在設計制造的過程中,對其結構和型式都提出了特殊的要求,這些要求都集中地反映在礦用皮帶輸送機的主要部件——傳動滾筒的結構及型式上。如圖1所示。

    傳動滾筒結構示意圖
    圖1 傳動滾筒結構示意圖

          傳動滾筒的設計一般根據輸送帶張力和輸送量來選定滾筒直徑和輸送帶寬度(滾筒寬度),但筒體和接盤的受力及變形情況至今仍沒有權威的解釋。除滾筒軸有較成熟的計算公式外,筒體厚度接盤厚度的計算多采用經驗公式,筒殼、輻板的厚度均根據計算得來的軸承部位的軸徑來確定。因此,有必要在傳統計算方法的基礎上對傳動滾筒各部位的結構及受力作整體考慮,以提高傳動滾筒乃至皮帶輸送機的使用壽命。
          傳動滾筒作為一種由筒體、接盤和軸裝配焊接起來的組合構件體,作用其上的輸送帶張力連同扭轉力一起轉移到軸上,然后轉變成相當復雜的內部應力作用于滾筒的各個部件上,每個構件上的應力在方向和性質上均不相同。輸送帶張力、滾筒軸產生的轉角、接盤的剛度及簡體厚度都決定著內部應力。分析計算表明,筒體上的內部應力在滾筒的圍包角為60°時最大。
          當輸送帶張力作用于滾筒之上時,滾筒軸和滾筒的每一個構件均會產生位移。對傳動滾筒受力變形位移的結構分析決定了滾筒部件的強度計算。為了進一步提高傳動滾筒的整體強度、尋求最佳參數組合,有必要采用優化設計的方法對傳動滾筒作進一步的分析。具體地講,就是在滿足傳動滾筒的強度、剛度條件下,設定質量最小為目標函數,對接盤支點、軸徑、筒殼厚度、輻板厚度等參數進行整體優化設計。
          經驗算,傳動滾筒優化設計的結果大大改善了輻板的受力情況,在一定程度上解決了傳動滾筒在交變應力作用下,輻板與輪轂以及輻板與筒殼間產生裂紋,最終導致滾筒失效這樣一種最常見的滾筒破損問題。同時,該種優化設計方法可以移植到受力條件較好的改向滾筒和張緊滾筒的結構設計中,其優化設計的結構參數還可通過專用接口傳遞給計算機繪圖和計算機輔助設計系統,以實現傳動滾筒設計的自動化、標準化和系列化。
          對礦用皮帶輸送機傳動滾筒的軸徑、筒殼厚度、接盤支點和輻板厚度進行了整體優化設計,這是解決傳動滾筒因產生裂紋而失效——這一在設計和制造過程中長期困擾工程技術界難題的一次非常有意義的嘗試。但是,要想搞清傳動滾筒復雜的應力分布情況和變形機理,還需對傳動滾筒的受力作更深入的研究。



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