摘要：針對(duì)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(lái)的輸送帶局部應(yīng)力過(guò)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(duì)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(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，避免了對(duì)輸送帶的磨損。同時(shí)還可通過(guò)簡(jiǎn)單地改變?cè)O(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(zhǎng)、運(yùn)輸量大、成本低、效率高、運(yùn)行安全可靠和操作程序簡(jiǎn)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(shì)難以充分發(fā)揮。

    近些年，對(duì)帶式輸送機(jī)轉(zhuǎn)彎裝置的理論研究掀起了熱潮，從國(guó)內(nèi)外的眾多期刊中不難看出，對(duì)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(lè)平礦務(wù)局沿溝煤礦、開灤集團(tuán)公司林南倉(cāng)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(jiǎn)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(duì)于設(shè)備、能源、空間和場(chǎng)地的投入，降低投資和運(yùn)營(yíng)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(guò)來(lái)的輸送帶通過(guò)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(guò)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(guò)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(wèn)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(guò)大，易被磨損，長(zhǎng)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(duì)上述問(wèn)題，對(duì)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(guò)大的問(wèn)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(huì)造成對(duì)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(yíng)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(méi)有額外摩擦磨損，不僅具有十分重要的理論研究?jī)r(jià)值，而且對(duì)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(guò)對(duì)目前國(guó)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(duì)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(wú)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(wú)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)動(dòng)滾筒通過(guò)支承件與心軸同心安裝，相對(duì)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(duì)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(zhǎng)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(zhǎng)窗口，狹長(zhǎng)

窗口的長(zhǎng)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(guò)導(dǎo)軌底部的狹縫、轉(zhuǎn)動(dòng)滾筒筒體的狹長(zhǎng)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(duì)速度為零，從而避免了對(duì)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(lái)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(guò)空心圓柱凸輪的凸輪曲面參數(shù)來(lái)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(yǔ)

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(lái)說(shuō)，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(lái)的輸送帶局部應(yīng)力過(guò)大的問(wèn)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(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，從而避免了對(duì)輸送帶的摩擦損傷。另外，通過(guò)簡(jiǎn)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(wèn)題。

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