带式输送机滚筒结构的设计计算.pdf

带式输送机深筒结构的设计计算 天津工程机械研究院 耿跃海 山东 科技大学西校区机械工程系 林晓磊 刊 2 2 g 摘要 计计算内容【 关位词 对带式输送机滚筒结构的设计计算方法进行了 分析研究， 修正了 有关计算公式， 完善并统一了设 带式输送机;滚筒;结构; 设计;计算 A b s t r a c t Ns p a p e r d is c u s s e s s t r u c tu ra l d e s ig n a n d c a l c u la ti o n o f b e l t c o n v e y o r s p u ll e y . T h e r e l a te d fo r m u la s a r e c o r r e c t - e d a n d a c o m p l e t e d e s i g n a n d c a l c u l a t i o n m e t l i o d i s p r o v i d e d K e y w o r d s b e l t c o n v e y o r ; p u l l e y ; s t r u c t u re ; d e s i g n ; c a l c u l a t i o n 滚筒是带式输送机系统中比 较关键的部件，目 前国内外对于滚筒的计算方法均不够全面系统， 给 非标准设计造成了困难。作者收集整理了国内外带 式输送机滚筒结构设计的有关资料， 结合实际使用 经验， 提出一套比较完整的滚筒设计方法， 为今后 作进一步研究提供了设计依据。 l 滚筒结构及载荷 滚筒按结构可分为焊接滚筒和铸焊滚筒 2 大 类; 按滚筒在带式输送机中的作用可分为驱动 主 动 滚筒、 非驱动 从动滚筒 2 大类。大功率 , 3 6 0 k W 驱动滚筒采用铸焊滚筒， 其余均可采 用焊接滚筒。焊接滚筒由筒体、幅板、 轮毅、轴等 组成; 铸焊滚筒由底盘、中间筒体、轴等组成。 作用在滚筒上的基本载荷是胶带张力，它使滚 筒及其零件弯曲变形， 是进行滚筒强度计算的重要 依据。对驱动滚筒来说，所传递的扭矩也是一项主 要载荷。 2 滚筒结构设计及计算方法 2 . 1 滚筒最小直径的确定 按照国际标准中的有关规定， 滚筒直径根据胶 带形式、强度、紧边和松边张力以及滚筒类型由下 式确定 式中D 滚筒直径，m 对于胶面滚筒指光筒 直径 S , 一一胶带紧边张力， k N 凡 一一胶带松边张力， k N B 胶带宽度， m a 胶带包角， r a d P 一- 许 用传递能力， k N / 澎 帆布胶带P 二 2 0 k N / m ，人造纺材芯胶带 P k N / 廿， 钢 绳芯 胶 带p 5 5 k N / m 2 图 1 滚筒轴受力简图 2 . 2 滚筒轴直径的确定 滚筒轴受力见图 t o 1 按疲劳强度 寿命计算 P L 一L , P , D / 2 - 下 二 ， - - -十U . 1 4 -es es a w wn 二3 5 2 3 6 0 S , 一 S , 一 p “ 7 r “ a “ B 2 0 0 2 7 1 起i t 运输机械 式中L 轴承至轮毅 锁紧器 距离 L 3 - 滚筒体和轴采用锁紧器 胀套 联结方 式时， 为 锁紧 器工作长 度， 否则L 3 二 。 P - 1 个轴承的载荷， P 二 S 、 十 S 2 / 2 一1 1 一 万方数据 W 抗弯截面模量， w二 二 d 3 / 3 2 P , 作用在轴上的力， P , 二 S 一 s , / 2 风 抗 扭截面 模量， W n d 3 / 1 6 【 。 ] 许用应力， [ 。 ] 二 8 , . R / n , S . * 考虑特征系数 Y 和应力集中后的疲 劳极限 n , 疲劳计算安全系数 根据式 2 ，滚筒轴直径 d为 d} -s / 3 2 P L -1 . 1 2 P , D 3 2 按刚度计算 挠度法 板厚度， 可以看成是幅板中径截面厚度。 为了 确定转角 0 3 ， 必须首先确定轴和幅板的 力矩分配系数 二 Mo x 二M 式中 M 滚筒轴和幅板所承受的总弯矩， M P“ L M o 滚筒幅板所承受的弯矩 x 一般在 。 . 1 一 0 . 4内取值，对于焊接滚筒， 直径小于1 0 0 0 m m , 幅板为刚性时，x 0 . 3 一 0 . 4 ; 对于铸焊滚筒，直径大于 1 0 0 0 m m ，幅板为软性 时，二 二 0 . 1 5 一 0 . 2 5 0 几-斌 尸乙 j 2 4 E J } 3 L Z 一 4 L “ 式中 J轴弯曲 产生的 挠度， 取f 二 1 / 2 0 0 0 一 1 / 3 0 0 0 L z L 2 -2 轴承间距 E 一 一 沛 才 料弹性模量，低碳钢 E 2 . I O b k g / c m 2 J 轴惯性矩，J n d 0 / 6 4 根据公式 4 ,滚筒轴直径 d为 ‘ ， 03 二 L ,2 E J ， 一 、 卜 M L ,2 E J 卜 ， 二 P u ,2 E J ， 一 ， 7 幅板厚度的确定， 是一项比 较复杂的工作， 按 式 6 求出幅板厚度后，还必须进行应力分析， 才能最终确定。 等厚幅板危险应力点在幅板内径上。对幅板来 说， 径向应力和圆周应力就是主应力 在极坐标 下 ，可由下式得出 d} - 1 8 P L 3 L 圣 一 4 0 些护 5取 由 式 3 、 5 ， 其中较大值为设计值。 3 E 7 Cf 可求出 2个滚筒轴直径， a , 6 M, / h 2 a y 二 6M,/h2 8 式中 M , 一 ‘ /1刁 因 十P l 丁a r十 a 2 . 」 幅板厚度的确定 幅板厚度的计算式为 MB 一C 1 a . 1 a 2 . ,1 3 0 2 a 0 . r a r r 2 a 0 2 产 a r z 而 。 r , 6 是极坐标下幅板中心面位移表 h J P LKE 9 3 一 2 K L/, 6 达式 h -幅板厚度 K 与半径比 率有关的无因次系数 。 ; 。6 0 3 C O S O [ R 2 1 1 n R一 R 2 一1 ] 3中 2.式 、 一 2 .7 3 1 R 27c 1 R 2 1. R R 2 一1 Z r3 了 一 r 2 翌 2 1 、 * ， Rr , / r 2 r ,幅板内圆半径，即轮毅外径 r 2 幅板外圆半径，即滚筒壳体内径 先 幅板处滚筒轴的转角，0 3 二1 / 1 0 0 o md L , 滚筒幅板间 距 式 6 是焊接滚筒幅板等厚时，确定了转角 0 3 后， 根据材 料力 学及弹 性力学的 有关知识推导出 来的。当滚筒是铸焊结构时， 式 6 所确定的幅 1 2一 经演算分析，当0 二 0 或 ; 二 ; ， 时M . . M e 为最 大值。此时。幅板的主应力为 6 M, 二 a , 二 h 声 6 Me 二 c o -h 2 二 1 2 0 0 3 1 一R 2 r 1 h 2 [ R 2 1 M R 一 R 2 一 1 ] 1 2 G 0 3 p 1 一 R 2 r , h 2 [ R 2 1 M R 一 R 2 一 1 ] 9 校核幅板强度时， 只需用 。 ; 即可。 根据弹性力学理论，幅板在弯曲力矩 M e 的作 用下， 其转角 0 ， 可以 表达为 起，运翰机械2 0 0 2 7 万方数据 B , 二M o[ R 2 1 ] 1 n R一 R 2 一 1 ] 1 0 P‘ 2 M, 4 n G R 2 1 v d n d N L 3 f C 幅 板 弯曲 刚 度， ‘ 二 E h 3 / 1 2 1 一 声 〕 R 半径比 率系数，R r , / r 2 产 材料的泊松比 将式 1 0 代人式 9 得 式中 M o锁紧器传递的扭矩， N “ m m nd 2 月”二 r “ v“二丁 二 61 - 一 3 M , R 2 一 1 r r , h 2 R 2 1 1 1 因Rr , / r 2 1 。 最大应力发生在幅板内径 即发生在 为了确 定 ; ; . ，B 二 0 位置上。 ， 摩擦系数 K 安全系数 P 径向总压力，N 当采用过盈连接时，P就是轴与轮毅间的压 强 ，此时 a , _最大时的相应厚度 h由式 1 2 2 M} 和式 1 0 得 v r d 2 I K 中， 式上7 Mo 二 月 伍 m3 h 3 2 J K , 3一万 式中 将式 K , 1 2 1 一 E c 2 1n R 代人式 1 1 2 K , J L , 并求导，可得 2 h 3 二 0 _ _3 厂 J K_ ._. 即“ ,} 公 a “ a - JR X . 因 此 ， 在 确 定 幅 板 厚 度 时 ， 应 确 保 、 忽 以提高滚筒寿命。 2 . 4 轮段尺寸的确定 2 . 4 . 1轮毅宽度B , 采用锁紧器 胀套 连接时，B ， 二 L 3 / 0 . 4 - 0 . 6 ; 采用过盈连接时，B 1 0偏久 、 膜片 禅 苦 离 合器 在 叉 车 上 的 应 用 杭州叉车有限公司 徐征宇 侧2 Z 6 摘要 介绍了 膜片弹簧离合器的结构、 工作原理及工作特性， 并结合实践列举了叉车用膜片弹簧离合器 的计算方法。叉车整车试验表明在 叉车上应用膜片弹黄离合器优于 螺旋弹簧离合器。 关扭词叉车; 膜片弹簧离合器; 应用; 设计; 计算 A b s t r a c t T h i s p a p e r p r e s e n ts s tr u c t u r e , o p e r a ti n g p r in c ip l e a n d c h a r a c t e ri s ti c s o f d i a p h a g n s p r i n g c l u t c h . T h e d e s ig n a n d c a l c u la t i o n m e th o d fo r fo rk l ift tr u c k d ia p h r a g rn s p r in g c lu tc h i s d e t a il e d w it h t h e a id o f a n e x a m p le . T h e t e s t s o f c o m p l e t e f o r k l ift tr u c k s h o w s th a t u s i n g d ia p h m g n s p r i n g c l u t c h in fo r k li ft tru c k is b e t te r th a n s p i r a l s p r in g c lu t c h . K e y w or d s fo r k l if t t ru c k ; 山 a p h r a g n s p ri n g c l u t c h ; a p p li c a ti o n ; d e s ig n ; c a lc u la t io n 膜片弹簧离合器已在我国汽车行业得到了广泛 的应用， 但在叉车行业却极少应用。膜片弹簧离合 器固有的优点决定其在叉车行业的应用有着广阔的 前景。因此有必要了解其结构、 工作原理、工作特 性等，以便在整车设计时进行合理匹配。 l 结构及工作原理 图1 所示为目 前应用较为广泛的推式膜片弹簧 离合器，由离合器盖总成 1 、从动盘总成 2 、分离 轴承总成3 组成，安装在发动机飞轮4 上。其中离 合器盖总成由离合器盖、 压盘、 前后支承环、 分离 钩、 传动片、 膜片弹簧等组成 见图2 0 膜片弹簧离合器的工作原理如图3 所示 接合 状态时， 膜片弹簧大端对压盘的压紧力在压盘与从 动盘总成摩擦片之间以及发动机飞轮与从动盘总成 摩擦片之间产生摩擦力， 从而将发动机动力传递到 变速箱的第1 轴。分离状态时， 通过离合器分离机 构使分离轴承总成前移推动膜片弹簧小端， 压盘在 传动片的弹力作用下离开摩擦片， 切断发动机的动 力传递。 上接第 1 3 页 最佳位置与 筒体平均半径 ; 和筒体厚度有关， 经验公式为 L ‘ 二 ，一 1 1 4 丫 8 / 8 6 1 4 式中L -底盘外端面至幅板中心的距离 作地 3 结论 通过对云南省小龙潭煤矿 3 , 4期工程地面带 式输送机系统所用各类滚筒结构现场使用情况的分 析， 证明用上述公式对滚筒结构进行计算， 完全能 满足实际使用要求。与有限元计算比 较， 结果是一 致的。用本文所述的方法计算更方便、 快捷，如用 计算机编程进行计算， 能很快完成设计工作。 王鸿恩带式输送机滚筒的强度分析计算. 矿山机械， 1 9 8 7 , 1 0 K in g T J . 带式输送机滚筒设计的缺陷. 邓武出译. 连 续输送机械，1 9 8 8 , 1 W W a e e s .滚筒接盘的强度分析.陈秉志泽t 起重运 输机械， 1 9 9 8 , 8 许宽熙译. 带有锁紧器的胶带滚筒的设计计算. 胶带 机，1 9 8 5 , 2 / 3 宗孝. 焊接滚简通轴结构及其设计. 许心华译. 起重运 输机械， 1 9 8 6 , 2 陆鸿生. 矿用胶带输送机滚简筒壳的强度及其设计计算 的研究.矿山机械，1 9 8 4 . 8 fJE 一 参考文献 1 杨复兴. 胶带输送机结构、原理与计算. 北京 煤炭工 业出版社， 1 9 8 3 邮编 收稿 日期 耿跃海 天津市红桥区丁字沽 3 号路天津工程机械研究 院 3 0 0 1 3 1 2 0 0 】 一1 1一2 0 2 0 0 2 7 万方数据