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调心托辊工作原理

时间:2019-05-23     【原创】   阅读

槽型调心托辊皮带输送机由于制造、安装以及接头不正等因素的影响,输送带跑偏问题不可避免;目前,皮带输送机纠偏方法很多,最常用和最有效的方式是采用调心托辊

调心托辊的结构多种多样,调偏方式也不尽相同,但工作原理大致相同,即当输送带跑偏时带动调心托辊组发生偏转,使托辊产生一个促使输送带恢复平衡位置的摩擦力,从而达到输送带纠偏的目的;

常见的调心托辊有TD75型槽形调心托辊、DTⅡ型锥形调心托辊等;这两种调心托辊各有其优缺点,现对它们的调心原理和结构特点进行简单介绍;并结合它们各自的特点进行了改进设计。



托辊中心线与输送带中心线垂直

1  托辊中心线与输送带中心线垂直

从图1可以看到:当托辊的中心线与输送带的中心线垂直时,取输送带与托辊任一接触点,该点输送带的线速度V1与托辊的旋转线速度V2相等,由于无相对滑动 速度,二者之间为静摩擦,输送带给托辊的摩擦力与托辊给输送带的摩擦反力相平衡,即摩擦反力与输送带中心线夹角为零,因此当托辊的中心线与输送带的中心线 垂直时,输送带横向不受力,输送带跑偏时托辊不能自动纠偏。


托辊中心线与输送带中心线不垂直

托辊中心线与输送带中心线不垂直

从图2可以看到:当托辊的中心线与输送带的中心线不垂直时,托辊前倾一个角度,取任一接触点,该点输送带的线速度为V3,托辊的旋转线速度为V4,由于托 辊的中心线与输送带的中心线不垂直,产生相对滑动速度,二者之间为动摩擦;输送带按图示方向运行,输送带给托辊一个向前的牵引力F,这个牵引力可分解为使 托辊转动的分力F1和一个横向分力F2,这个横向分力对输送带产生一个反作用力F3,F3使输送带向右侧偏移,从而导致皮带跑偏;调整的方法是:将右侧托 辊向前移或将左侧托辊向后移。

因此,调心托辊通过前倾一个角度后,在输送带跑偏时就具有一个纠偏的作用力,调心托辊就是根据此原理来设计、制造的。


   槽形调心托辊   

图3  槽形调心托辊示意图


1-立辊; 2-槽形辊子; 3-上横梁; 4-下横梁; 5-底座; 6-回转轴
槽形调心托辊示意图

见图3,主要依据TD75选型手册,其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。当输 送带向一侧跑偏时,输送带边缘碰到立辊,在横向力的作用下,带动上横梁绕回转轴旋转一个角度,使跑偏侧的托辊产生前倾,此时调心托辊给输送带施加横向推 力,促使跑偏后的输送带自动回到原位,实现跑偏皮带的自动纠偏,确保输送带对中运行;

优点:当跑偏量少时,跑偏侧的托辊转动的角度较小,对输送带产生的横向推力也较小;当跑偏量大时,跑偏侧的托辊转动的角度就较大,对输送带产生的横向 推力也较大;这样,就实现了不同跑偏量的自动调整。挡偏立辊的另一个作用,还可以在跑偏严重的情况下,直接阻止和限制输送带跑偏,在调心托辊的共同作用 下,促使输送带逐步对中运行,不会产生皮带跑出机架的现象;

缺点:一般输送带跑偏范围不太大,可用槽形调偏托辊自动调整;但由于上横梁强度较弱,在大运量时会出现上横梁弯曲、变形现象,影响自动调心效果;另 外,回转轴与底座之间采用间隙滑动配合,没有安装轴承,磨擦阻力大,加上灰尘、杂质的入侵,容易出现卡阻、生锈而导致转动不灵活;立辊会损伤输送带边缘。


   锥形调心托辊   

图4  锥形调心托辊示意图

1-锥形辊子; 2-回转架; 3-回转轴; 4-横梁
锥形调心托辊示意图

见图4,主要依据DTⅡ选型手册,其2个锥形辊子分别安装在各自的回转架上,锥形辊子安装时,大头在中间,小头在外侧,2个回转架通过连杆机构实现同步转动,横梁直接连接在中间架上;

由于锥形辊子两端的直径大小不同,故辊子旋转时,相同的辊子角速度产生在锥径上不同的线速度;根据角速度与线速度之间的关系,在角速度一定的情况下,线速度与半径成正比;因此,在锥形辊子上,大端线速度大,小端线速度小,在一个辊子上存在着线速度差;

当输送带跑偏 后,输送带就与辊子的小端接触,因小的线速度使辊子与输送带间产生额外的一个阻力,带动回转架绕回转轴旋转一定角度,形成托辊组产生给皮带施加横向推力, 促使跑偏后的皮带回复原位,从而实现跑偏皮带的自动纠偏,确保皮带对中运行;

优点:将槽形辊子换成了锥形辊子,利用线速度差使托辊回转架产生一个前倾的力,并改变了托辊的受力状况,使输送带跑偏后产生的横向推力增大,调心效果更加明显;

缺点:由于锥形调心托辊2个回转轴是分开的,2个回转架实现同步的连杆机构,由于中间联接零件较多,加上制造、安装等多种因素,影响了同步转动的灵活性,同步效果不太理想,会影响自动调心效果。

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