1、分类号：TH122 密 级：公 开UDC： 单位代号：10424学 位 论 文带式输送机高速托辊的研究与应用分析刘 振申请硕士级别： 硕士学位 专业名称： 机械电子工程指导教师姓名： 包 继 华 职 称： 副 教 授山 东 科 技 大 学二一一年五月论文题目：带式输送机高速托辊的研究与应用分析作者姓名： 刘 振 入学时间：2008 年 9 月专业名称：机械电子工程 研究方向：机 电 控 制 与 生 产过 程 自 动 化指导教师： 包 继 华 职 称： 副 教 授 论文提交日期：2011 年 5 月论文答辩日期：2011 年 6 月授予学位日期：2011 年 月 日RESEARCH ON THE
2、 HIGH-SPEED IDLER OF THE CONVEYORA Dissertation submitted in fulfillment of the requirements of the degree ofMASTER OF PHILOSOPHYfromShandong University of Science and TechnologybyLiu ZhenSupervisor: Associate Professor Bao Jihua College of Mechanical and Electronic EngineeringMay 2011声 明本人呈交给山东科技大学
3、的这篇硕士学位论文，除了所列参考文献和世所公认的文献外，全部是本人在导师指导下的研究成果。该论文资料尚没有呈交于其它任何学术机关作鉴定。硕士生签名：日 期：AFFIRMATIONI declare that this dissertation, submitted in fulfillment of the requirements for the award of Master of Philosophy in Shandong University of Science and Technology, is wholly my own work unless referenced of a
4、cknowledge. The document has not been submitted for qualification at any other academic institute.Signature: Date:山东科技大学硕士学位论文 摘 要摘 要本文论述了大型带式输送机用托辊技术的研究应用现状，综合托辊产品技术的研究成果，将新型的密封技术、轴承产品以及先进的制造与装配工艺等应用于托辊研制中，提出了适用于高速带式输送机用的新型托辊装置。在分析托辊各部分结构的基础上，根据带式输送机与托辊的运动关系建立了托辊装置的运动模型，通过对运动模型的分析，得到了在带式输送机正常运行过程中，
5、托辊的主轴、管体、密封结构、轴承、轴承座等结构在带速提高的情况下，需要解决的问题。本文对比分析了目前市场上多种托辊产品，结合托辊相应试验结果，针对要解决的关键问题对各部件分别提出了改进设计与选型思路；基于高速带式输送机的运行状况设计了密封可靠、噪声小、低能耗的高速托辊装置，并对高速托辊各部件的材料与结构做了最优匹配设计。根据托辊装置的工作原理和技术要求指出了托辊的先进加工与装配工艺，先进制造与装配工艺确保主轴、轴承座的同轴度、管体的圆度达到最佳，大大减小了托辊的径向跳动量，为有效解决带式输送机在高速运行工况下出现的纵向谐振问题做技术准备。最后参考国家标准中托辊的技术条件分别针对托辊的旋转阻力、
6、浸水密封性能、径向圆跳动、轴向载荷等各性能进行高速工况下的试验；参考煤矿井下用聚合物制品阻燃性的标准对管体进行酒精喷灯和酒精灯燃烧试验，并对试验数据进行分析，结果表明新型的高速托辊装置能够满足高速运行条件，并且阻力系数明显降低，为高速带式输送机的研发提供了条件。关键词：带式输送机，高速托辊，密封，旋转阻力，径向圆跳动山东科技大学硕士学位论文 摘 要ABSTRACTThe paper depicted research and application status of the idler technology used in large belt conveyors. A new type i
7、dler equipment with new sealing system, differential rolling bearing and advanced processing-craft was designed to adept to the high-speed belt conveyors.The construction of the idler was analyzed, and the moving model for the idler was established based on the relation between the idler and the bel
8、t. Through analysis on the model, the key problems for improving the construction including the sealing, the tube, the shaft, the bearing and the bearing house were known when the velocity was increased. Whats more, several different kinds of the idlers were analyzed, Comparing the experiment result
9、s, the constructions were redesigned and chosen, the new idler was established based on the belts operation, which is reliable, small-noise, low-consumption. Synthesizing the material and the constructions made us aim to the optical design, finishing the preparation for solving the longitudinal reso
10、nant problems in high-speed operation effectively.Processing-craft and assembling-craft for the high-speed Idler was designed according to the working principle of the idler device, which make the shaft, the bearing house, the tube excellent, ensure the concentricity and circularity, decreasing the
11、run-out of the idler.At last, the experiments of the rotating resistance, the run-out, the water-sealing and the load-bearing in high-speed operation were finished according to the national criteria of the idlers technology, and the burning experiments with the alcohol lamp and alcohol blast burner,
12、 were finished according to the national criteria on the flame retardancy of polymer products under the coal mine. The experiment results and the simulation showed that the device could achieve high-speed belts operational requirement, the rotating coefficient decreases obviously, which insure the c
13、onveyor working under our processes fixed in advance.Keywords: belt conveyor, high-speed idler, the sealing, the radial run-out, rotating resistance山东科技大学硕士学位论文 目 录目 录1 绪 论 11.1 选题背景及研究意义 .11.2 国内外研究现状 .31.3 课题研究的主要内容 .62 带式输送机托辊介绍及其运动分析 72.1 带式输送机托辊的结构与种类 .72.2 带式输送机托辊的性能参数 .112.3 带式输送机托辊的运动分析 .142
14、.4 本章小结 .213 高速托辊的方 案设计 .223.1 高速托辊的总体方案 223.2 密封结构的设计 .243.3 轴承的分析与选型 .273.4 其他结构的设计 .313.5 本章小结 .334 高速托辊的生产制造工艺研究 344.1 托辊工艺与性能的影响分析 .344.2 高速托辊的加工工艺分析 .364.3 高速托辊的装配工艺分析 .434.4 本章小结 .455 高速托辊的试验 465.1 高速托辊的性能试验 .465.2 高速托辊材料的燃烧试验 .49山东科技大学硕士学位论文 目 录5.3 本章小结 .536 结论与展望 546.1 主要结论 .546.2 工作展望 .54致
15、 谢 55参考文献 56硕士期间发表学术论文 59山东科技大学硕士学位论文 目 录Contents 1 Introduction11.1 Research Background and Significance of the Subject 11.2 Development Status at Home and Abroad .31.3 The Main Research Content and Features62 Introduction and Dynamics Analysis on Conveyor Idler 72.1 The Introduction of the Conveyo
16、r Idler72.2 Choositon and Calculation of the Conveyor Idler 112.3 Analysis on Dynamics Model for the Conveyor Idler142.4 Brief Summary .213 Design of High-speed Conveyor Idler .223.1 The Overall Scheme of the High-speed Idler .223.2 Design of the Sealing Construction243.3 Analysis and Choosition of
17、the Bearing.273.4 The Design of the Others313.5 Brief Summary .334 Analysis of Processing-craft and Assembling-craft for the High-speed Idler .344.1 The Influence between the Craft and the Performance 344.2 Analysis of Processing-craft for the High-speed Idler .364.3 Analysis of Assembling-craft for
18、 the High-speed Idler434.4 Brief Summary .455 Experiments of the High-speed Idler .465.1 Performance experiments of the High-speed Idler.465.2 Flame retardancy of the High-speed Idler 495.3 Brief Summary .536 Conclusions and Prospects.54山东科技大学硕士学位论文 目 录6.1 Main Conclusious.546.2 Prospects.54Thanks55
19、Main Reference Documents.56Published Papers 59山东科技大学硕士学文论文 绪 论11 绪 论1.1 选题背景及研究意义带式输送机是重要的物料输送设备，煤矿采煤的输送，矿山石粉的输送，粮食入仓的输送，冶炼钢铁金粉的输送，均依靠带式输送机实现运输。随着工业自动化的发展，需要的输送量也越来越大，对带式输送机而言，可以增加带宽或者增大带速来提高输送量，相同条件下后者要比前者有利的多。带速提高可以改善输送机的以下性能：（1）运量一定时，带速越高，带宽越窄，降低了胶带（在带式输送机投资中，价格占 30%40%）的重量，同时所需巷道的宽度降低，减小了基建费用与设备
20、投资。（2）带式输送机的运行阻力 Fu 为：（1.1）012()F3.6.u QLgqHgv式中 水平传输距离，m； 阻力系数； 重力加速度，m/s 2； 胶带的单L 0q位重量，kg； 上托辊的旋转部分的单位质量，kg； 下托辊的旋转部分的单位1q 2q质量，kg； 物料的提升高度，m； 附加阻力，N。 HF胶带的最大张力 Smax： （1.2max1ue）式中： 胶带与滚筒间的摩擦系数； 围包角，rad。由式 1.1 与式 1.2 可知随着带速 的提高，带式输送机的运行阻力逐渐减小，胶带的最v大张力也减小，所需胶带的强度降低，与其相关的各种支撑设备规格也会减小，提高相关性能。（3）胶带的运
21、行阻力减小，减速器的输出扭矩和减速比降低，这样减速器的输入功率得到了提高，在选型时可以降低规格，减小了投资。（4）胶带的宽度和强度减小，与之配套的滚筒规格也就减小，降低了成本。带速山东科技大学硕士学文论文 绪 论2与托辊转速 的关系： ，由此得出带速提高，托辊的转速相应增加，为了提高vn30vr设备的可靠性与使用寿命，多数输送机设计手册中规定托辊转速不能超过 600r/min，否则托辊的旋转阻力会急剧增大，导致使用寿命急剧下降。因此带速提高，只能加大托辊直径，来降低托辊转速。对应各个规格的托辊的最高带速如下表所示，从中可以看出带速每增加 1m/s，托辊的规格至少要加大一级，不利于减小设备投资。
22、表 1 不同规格的托辊的最高带速Table 1 The different velocities of various idlers托辊直径（mm）63.5 76 89 108 133 159 194 219最高带速（m/s ）2.0 2.4 2.8 3.4 4.2 5.0 6.1 6.9兖州矿业集团济宁二号煤矿北翼大巷带式输送机，设计运量 1700t/h，水平运距2380m，上运倾角 4，提升高度 166.5m，输送机设计方案如表 2 所示。表 2 输送机设计方案示意图Table 2 The sketch map of the conveyor design通过以上分析，结合实例兖州矿业集团
23、济宁二号煤矿北翼大巷带式输送机的设计方案 1，我们可以看出提高带速，带宽减小，所需巷道变窄，带强降低，驱动装置、支撑设备、滚筒等部件的规格降低，所需投资与基建费用也就减小，但托辊由于受转速限制，随着带速的提高，规格逐渐加大，影响了设备投资的合理分配。托辊是影响输送机使用效果的关键部件之一，约占整机重量的 30%40%，占整机价格的 25%30%，它是日山东科技大学硕士学文论文 绪 论3常主要管理、维护和更换的对象 2。托辊的设计和选用对于带式输送机的正常使用、稳定运行、维护费用、功率消耗、整机价格有重要影响，所以高速托辊的设计显得尤为重要。1.2 国内外研究现状1.2.1 带式输送机的研究现状
24、国外带式输送机技术的发展很快，其主要表现在两个方面：一方面是带式输送机的功能多元化、应用范围扩大化，如大倾角带式输送机、管状带式输送机、空间转弯带式输送机等各种机型；另一方面是带式输送机本身的技术与装备有了巨大的发展，尤其是长距离、大运量、高带速等大型带式输送机已成为发展的主要方向，其核心是研制更可靠的零部件、开发应用先进带式输送机动态分析与监控技术，提高带式输送机的运行性能和可靠性。目前，世界上单机运距最达30.4km的带式输送机已在澳大利亚的铝矾土矿投入使用；运量达到37500t/h，带速为7.4m/s 2的大型带式输送机已应用于德国露天煤矿，国外带式输送机的带速已达1215m/s 3。十
25、多年来，国产煤矿带式输送机从SDJ、SSJ、STJ、DT等系列定型发展到各种多功能特种带式输送机系列，提高运输效率。我国带式输送机正向长运距、高带速、大运量、大功率的方向发展，在高带速输送机为研究方向的背景下这就要求带式输送机在高速运行时各个零部件必须具有良好的运转性能，特别是托辊、滚筒等结构要满足高速运行的条件，因此研究高速托辊，需要对托辊的密封结构、筒体、轴承座等进行设计，对轴承进行分析与选型，并改进托辊的生产制造工艺，与此同时，还必须结合新型的高分子复合材料，减轻托辊的质量，降低带式输送机的启动、制动功耗，减小托辊的现场许用功率，以保证带式输送机的安全平稳运行。保证了带式输送机安全可靠地
26、运行，提高了生产效率，降低了维护成本，提高了经济效益。带式输送机的关键技术与装备有以下特点：（1）设备大型化，满足高产高效集约化生产的需要。（2）应用动态分析技术和机电一体化、计算机监控等高新技术，采用各种软起动和自动张紧技术，对带式输送机进行动态监测与监控，大大降低了输送带的动张力，使输送机始终处于最佳运行状态，设备性能好，运输效率高。（3）采用多电机驱动与中间驱动及功率平衡技术，使输送机单机运行长度在理论山东科技大学硕士学文论文 绪 论4上已不受限制，并确保了输送设备的通用性、互换性以及单元驱动的可靠性。（4）新型高可靠性关键零部件技术，如应用极限转速更高的托辊、各种先进的大功率驱动装置与
27、调速装置等。1.2.2 托辊的研究现状托辊是带式输送机上的主要部件之一，托辊的作用是支撑输送带，减小运行阻力，并使输送带的垂度不超过一定限度，以保证输送带平稳运行。托辊约占整机重量的 30%-40%，因为数量众多，托辊的好坏直接影响到输送机的正常运行和运营费用，托辊被誉为输送机的“ 心脏” 。随着科学技术的发展，在以大运量、长距离、高带速带式输送机为研究方向的大背景下，国内外对托辊技术进行了深入和广泛的研究，并开发出了多种新型的托辊装置，托辊各部分结构的设计也多种多样，像单向逆止托辊、自清扫托辊等专用产品也相应出现在实际生产中，但由于现代技术条件的限制和托辊技术的特殊性，高速托辊的技术创新还有
28、待进一步研究。目前国外托辊的设计手段、制造标准，制造工艺，检验检测手段等，都比国内先进很多。如在世界带式输送机行业享有盛誉的日本 NC 公司，其托辊制造工艺技术非常先进，按照日本 JIS 标准生产的托辊经检测，承载托辊的径向跳动均保证在 0.5 毫米以下，使用寿命在 5 万小时以上，约是国产托辊寿命的 2 倍。在国内带式输送机市场特别是高端托辊市场，占有重要的位置，有相当大的市场份额。其他如英国道梯迈柯托辊，德国 DBT 托辊等设计制造水平也比较先进，在国际国内市场上也有不俗的表现。但国外托辊普遍是针对国外的生产条件设计，对我国带式输送机生产现场的复杂性考虑不足，在使用维护上要求比较高。大部分
29、托辊使用中后期旋转阻力过大，节能效果不好。因为托辊在煤炭、电力、冶金、建材、化工、港口等领域有着广泛的应用，现在国内托辊生产厂家很多，产品数量品种也不少，但是质量却参差不齐。制造精良，性价比与国外同行相比具有较大优势的产品和生产厂家很少。造成这种状况除了我国设计技术水平低和制造工艺落后等原因外，我国托辊产品的制造标准规定过于从宽，检验检测手段落后，配套件如钢管、密封件等部件的质量不过关也是造成我国托辊质量不稳定的重要因素。长期存在着托辊旋转阻力过大；密封防水、防尘效果不好，使用寿命远低于设计寿命，噪声污染严重等问题，进而降低了配套整机的使用效果。在设计方面，由于没有低旋转阻力系数的托辊可供选用
30、，设计部门就不得不加大主电机的功率，或采用较大山东科技大学硕士学文论文 绪 论5的备用系数。这样一来，就造成了在设备，材料，能源等各方面的浪费。可以说，现在托辊的质量和水平已经成了制约我国带式输送机制造水平的一个瓶颈。现在，各生产厂家都把改进托辊结构、提高托辊性能和寿命作为提高产品竞争力的主要手段，质量与九十年代相比，也进步很多，像唐山冶金、沈阳矿山机械有限公司生产的托辊性能有了很大的提高，在市场上也占有了一定的市场份额。但是，大部分厂家的研究方向定位于对于托辊结构的改进，至今国内仍然是很少生产厂家，从理论上研究托辊的微观破坏机理，研究现场的噪声、振动、尺寸的稳定性、温度场对整个托辊的影响，从
31、而为托辊的优化设计和改进提供理论依据。国内带式输送机的带速一般为 36m/s，而国外的最高带速已达 15m/s，由于我国的带式输送机的带速较国外偏低，相应的托辊技术与国外相比也有着较为明显的差距，总体来说国内产品与国外的相比较，差距主要体现在：（1）使用寿命短。国内托辊的使用寿命约为 2000030000h，进口托辊的使用寿命能达到 50000100000 小时。（2）运行阻力系数大；国产普通托辊的旋转阻力系数约为 0.0250.030，进口托辊的旋转阻力系数一般在 0.012 左右。（3）托辊重量大。同型号托辊国内比国外重 10%，托辊越重，消耗钢材与功率越大，尤其是在带式输送机启动时功率消
32、耗更为明显。（4）噪声大。同型号的托辊相比较，国内产品的噪声分贝要比国外的大13% 30%。1.2.3 解决的关键问题就当前市场上可供选择的托辊种类繁多，性能差异比较大，单单从寿命上来说，有的托辊运转几天甚至几个小时就报废，而有的托辊可正常运转几年，当然其价格差别也比较大，这就给用户的选择造成困难。综合市场上托辊存在的诸多问题，总体来说现有的托辊失效归纳为两种形式：筒体等结构的破坏和轴承的失效 4。其中的筒体、轴承座、挡盖和支承轴为碳钢结构，重量大，易产生静电，易锈蚀破坏。尤其是矿山生产中，暴露于高硫工作环境中，腐蚀更为明显；轴承的失效主要表现在：（1）轴承的强度、刚度、疲劳破坏，磨损：托辊工
33、作时由于筒体偏心对轴承会产生轴向力高频冲击，由于向心球轴承能承载较大的径向力，几乎不能承载轴向力，这对于向心球轴承的托辊影响明显。山东科技大学硕士学文论文 绪 论6（2）密封性能差：使用过程中，尘埃入侵内部，进入轴承滚道，导致润滑脂变质固化，破坏轴承的工况。加剧了轴承的磨损，导致托辊损坏。在高速运行的情况下，由于内摩擦的存在，导致热量的产生，停止运行后由于温度降低导致气压下降，这样粉尘会伴随着吸气过程进入非接触式密封结构，现有的接触式密封结构在转速提高后旋转阻力明显加大，磨损加剧。托辊高速运转过程中，径向跳动量加大，噪声加剧。影响径向跳动的因素主要有：管体的圆度、主轴的圆度、轴承座的质量及其轴
34、向定位与装配精度 5。总体来说高速托辊要解决的问题在于：（1）密封结构的设计。新的密封结构既要解决托辊高速运行中存在的呼吸问题，保证防水防尘质量，还不能加大托辊的旋转阻力。（2）轴承的选型。托辊转速提高后，发热量加大，对轴承进行选型，确保润滑性能良好，保证托辊的寿命。（3）生产制造工艺。新的工艺要保证托辊结构的加工装配精度，减小相关部件的不同轴度，降低径向跳动量与噪声。（4）托辊的重量。考虑新材料的应用，减轻托辊质量，减小启动、制动功耗，降低带式输送机的现场功率要求。1.3 课题研究的主要内容参考现有带式输送机的托辊技术条件，综合托辊技术研究的成果，对基于高速运行的带式输送机进行托辊的技术研究
35、和应用分析。本课题研究的主要内容：（1）根据托辊的运动，结合托辊与输送带的运转关系，对托辊的主轴、筒体等进行受力分析，建立力学模型。（2）在分析轴承、密封结构以及润滑方式对托辊性能影响的基础上，明确影响托辊性能的主要指标，提出制约托辊高速运转的主要因素，为高速托辊的设计做好铺垫。（3）针对受力模型与要解决的关键技术问题，研究新型的密封结构，选择更佳的轴承，对托辊的生产制造工艺进行改进，保证高速托辊的可实施性。（4）参考国家托辊技术标准，对新型高速托辊的主要性能进行试验，对试验数据进行分析，验证相关结构的可行性，保证高速托辊的正常运转。山东科技大学硕士学文论文 带式输送机托辊介绍及其运动分析72
36、 带式输送机托辊介绍及其运动分析在带式输送机中，托辊用于支承输送带和输送带上的物料，减少输送带的运行阻力，并且保证输送带的垂度不超过技术规定，使输送带沿预定的方向平稳运行。托辊是影响输送机使用效果的关键部件之一，约占整机重量的 30%40%，它是日常主要管理、维护和更换的对象。2.1 带式输送机托辊的结构与种类2.1.1 带式输送机托辊的结构随着带式输送机的发展，从托辊的结构到托辊组的型式不断有新的变化，面对如此众多型式的托辊，如何合理的选择托辊是一个问题，对托辊最基本的要求是：使用可靠，回转阻力系数小、制造成本低、具有足够的承载能力。普通托辊的结构如图 2.1 所示，主要包括管体、轴、轴承、
37、轴承座、密封结构等组成，轴承布置在托辊管体的内部托辊轴的两端由托辊支架支撑，要做出高质量的托辊，每个部分的设计与选型起着重要的作用。1-管体；2-轴；3-挡环；4- 轴承；5-迷宫型内密封圈；6-迷宫型外密封圈；7-内密封圈； 8-外密封圈；9-外盖；10-挡圈；11- 轴承座图 2.1 托辊的结构Fig.2.1 The construction of the idler 山东科技大学硕士学文论文 带式输送机托辊介绍及其运动分析8管体一般由无缝钢管或焊接钢管制造，前者制造的管体由于钢管的壁厚不均匀，运行时易产生附加动载荷，使输送带产生振动，同时使轴承及密封件过早破坏，一般只适用于低速运行的输送
38、机。焊接钢管的管壁比较均匀，运行过程中相对平稳，在高带速运行下要比焊接钢管好的多。轴承座有铸造式和冲压式和酚醛塑料加布三种。铸造式轴承座的优点是厚度大、刚性强、配合面精度高、托辊转动灵活性好，但是重量较大、成本较高。冲压轴承座的重量轻、制造容易、成本低，但是钢板薄时刚性小、易变形、拆装时已损坏。托辊轴承一般选用钢珠轴承、近年来倾向于选择大游隙专用轴承，以改善轴承的工作状态，减小托辊的运转阻力，降低托辊的制造成本。托辊密封结构的好坏直接影响到托辊的旋转阻力和使用寿命，高速运行中密封结构的设计尤为重要。润滑脂除起到润滑作用外，还起密封作用。生产中主要采用钙基润滑脂、钠基润滑脂、锂基润滑脂三种，国内
39、外有些托辊的结构还采用了可注油式润滑 6，保持托辊的良好润滑状态。2.1.2 带式输送机托辊的选择计算2.1.2.1 托辊的分类托辊主要是支撑输送带及输送带上的物料，保证输送带稳定运行，托辊能否正确合理的选择将直接影响整条带式输送机的稳定运行。托辊的型式主要分为：（1）槽形托辊。托辊都是成组地安装在输送机上。上托辊组可以由单个托辊的平行托辊和两个、三个托辊的槽形托辊组，中间托辊都是水平布置，侧托辊的槽角一般为35和 45，一台输送机中使用最多的是 35槽形托辊和 35槽形前倾托辊，其选配有三种方式：全前倾托辊、部分前倾托辊、无前倾托辊。槽形托辊可以降低托辊架的高度，减小等效的托辊组间距，用与输
40、送带的刚度较小和空间较小的地方。（2）缓冲托辊。缓冲托辊安装在输送机的受料处，用来保护输送带。缓冲托辊的额定负荷和标准托辊相同，其槽角有 35和 45两种形式。选用棉布芯输送带时只能使用 35槽形缓冲托辊，选择 45槽形缓冲托辊时可在导料槽不受物料冲击的地方使用。（3）调心托辊。调心托辊用来自动纠正输送带在运转中运转的过量跑偏，防止输送带蛇行，以保证输送带的稳定运行。需要设置调心托辊的输送带中一般每十组托辊设一组调心托辊。山东科技大学硕士学文论文 带式输送机托辊介绍及其运动分析9（4）回程托辊。回程托辊的标准样式是平行下托辊，它也是使用最多的一种下托辊。大型的输送机也可采用两个辊子，两个辊子布
41、置成 V 形用以防止跑偏和较高的承载能力，多数做法是每隔七组平行下托辊连续设 3 组 V 形和 V 形前倾下托辊。（5）过渡托辊。大运量、长距离、输送带张力大和重要的输送机一般均应设置过渡段，过渡段就是布置过渡托辊的地方。（6）螺旋自清扫托辊。螺旋托辊用于清扫输送带承载面上粘附的物料，其作用和清扫器相同，一般将距离输送机头部滚筒最近的那组下托辊设计为螺旋托辊。图 2.2 缓冲托辊与螺旋自清扫托辊Fig.2.2 The absorber idler and the spiral self-cleaning idler托辊的选择主要考虑托辊组的承载能力和寿命。需要考虑下列因素：载荷的大小和特性、输
42、送带的宽度及运行速度、应用条件、带式输送机的工作制度、轴承寿命、维修制度等 7。托辊组的形式可根据托辊在不同部位的情况进行选择，例如：受料处选用缓冲托辊；过渡段使用过渡托辊；为防止跑偏在输送机上设置一定数量的调心托辊组；输送量较大时选用槽形托辊组，输送量较小时选用二托辊托辊组或平形托辊。辊子长度的选择可以参考输送带的宽度、托辊组的辊子数和辊子间的连接和布置方式。托辊的直径和托辊轴的直径以及轴承可根据托辊承受的载荷情况选择，一般情况下应尽量选择大直径的辊子 8，这样可以减小运行时的托辊阻力，减小托辊的旋转速度，从而减小由于托辊制造质量引起的动载荷。2.1.2.2 托辊载荷的计算选择托辊时，应考虑
43、实际工况，保证托辊的承载不致过大、转速不能过高。带式输送机的托辊载荷可以从不同的模型进行计算，而且各个辊子的受力状况也不相同，图 2.3 所示为通常采用的物料和输送带作用在各辊子上的载荷：将物料和输送带山东科技大学硕士学文论文 带式输送机托辊介绍及其运动分析10的载荷的 70%作用在中间辊子上，两个侧辊各承受 15%的物料作用，物料输送带上的装载情况如图 2.3 所示，物料的断面积 S 为：21313313(B-l)(-l)sintanS=l+ (B-l) cos+lco622输送机每小时运送能力 为： Gq=0SV由以上两式得出 ，可计算出输送带的物料重量，以此来计算输送带2nVm的载荷。式
44、中 有效带宽，mm；1B 中间托辊的有效长度，mm；3l 物料的安息角，rad； 托辊辊子的槽角，rad；m，n 均为常数。图 2.3 物料在输送带上的装载情况Fig.2.3 The material on the conveyor以下给出直线段托辊组载荷的计算方法 9：（1）承载托辊的静载荷为： 12()OGBPeaKqg（2.1）回程托辊的静载荷为： UB山东科技大学硕士学文论文 带式输送机托辊介绍及其运动分析11（2.2）式中 托辊载荷系数，上托辊为 =0.8，下托辊为 =1；eee 托辊间距，mm；Oa 物料系数，对平形托辊组 =1，对二托辊组 =0.6，对等长三辊槽形托1K1K1K辊
45、组 =0.7；1 物料系数，对平形托辊组 =1，对二托辊组 =0.6，对等长三辊槽形托2 22辊组 =0.7；2K一般取 9.81。g（2）承载托辊的动载荷为： OsdaPf回程托辊的动载荷为： Us式中 工况系数；af 冲击系数；d 运行系数。sf2.1.2.3 托辊转速的要求由于加工精度和管体壁厚的不均匀，辊子存在着一个偏心，转速越大，辊子的振动也就越严重，特别地当托辊振动的频率与输送带的固有振动频率相等时，将产生共振，使输送机不能正常工作。当带速一定时，托辊直径越小，其转速就越高，振动就越强烈。为了避免过大振动导致径向跳动量过大，德国的克虏伯公司建议托辊的转速应小于600r/min，日本
46、的石川岛播磨公司根据托辊椭圆度不同推荐转速应小于 740r/min 和610r/min10。因此在满足允许托辊转速条件下，辊子的直径为： 60rvdn式中 托辊直径，mm；d 托辊允许的转速，r/min。rn山东科技大学硕士学文论文 带式输送机托辊介绍及其运动分析122.2 带式输送机托辊的性能参数作为带式输送机的关键部件，托辊的旋转阻力，防尘防水密封等性能参数对于带式输送机的正常使用、稳定运行、维护费用、功率消耗、整机价格有重要影响，为此国家对各个型号的托辊的运转性能作了明确规定。2.2.1 托辊的性能规定依据中华人民共和国煤炭行业标准（MT821-2006）中的煤矿用带式输送机托辊技术条件
47、，对托辊（直径为 108mm）在普通转速下的试验条件及性能规定 11总结如表 2.1所示。针对托辊的结构，各个部件的精度与质量国家标准中也做了相应规定。托辊的尺寸和形式多样，论文中对一种尺寸(直径为 108mm，长度为 350mm)的托辊进行分析。表 2.1 托辊的性能指标Table 2.1 The performance properties of the idler序号 项目名称 性能指标1 使用寿命正常使用，寿命不小于 20000 小时，有效使用期内损坏率不超过5%2 托辊旋转阻力系数 出厂实验室检测： 0.010；工程使用条件下：0.020。3 托辊外圆径向跳动0.5mm(托辊长度550mm)0.7mm(托辊长度550-950mm)1.3mm(托辊长度950-1350mm)1.5mm(托辊长度1350mm)4 辊子轴向位移量 0.5mm5 辊
