带式输送机设计中托辊的计算和选择

带式输送机设计中托辊的计算和选择 彭利刚 (唐山开滦铁拓重型机械制造有限责任公司 热处理厂, 河北 唐山 063103) 摘? 要 ? 托辊是整条胶带机的主要部件, 使用数量多, 形式多样, 价格昂贵。托辊选择是否 合理, 直接影响带式输送机初期投资, 也将影响带式输送机的使用、维修, 更会影响带式输送机使用 寿命。因此合理的选择和使用托辊非常重要。 关键词 ? 托辊辊径; 辊子载荷; 托辊形式 中图分类号 TH238? ?文献标识码 B? ?文章编号 1006?6225 (2008)01?0087?03 Calculation and Selection of CarryingRoller in Design of Belt Transporter 收稿日期 2007- 09- 14 作者简介 彭利刚 ( 1973- ), 男, 河北唐山人, 助理工程师,1997年毕业于重庆科技学院机械系。 1? 辊径的选择 托辊辊子的直径与输送机带宽、带速和承载能 力有关系,与输送机长度和倾角都没有关系。 1?1? 托辊直径与带宽的关系 托辊辊径与长度应符合 ?GB /T990? 1991带式 输送机托辊基本参数与尺寸? 的规定, 见表 1 。 表 1? 托辊直径与带宽的关系? mm 托辊 直径 带? ? 宽 500 650 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 63?5? 76? 89? 108? 133? 159? 194? 219? 根据辊子直径和承载能力,托辊辊子分为轻、 中、重型 3种。全部采用大游隙轴承, 并保证所有 辊子的转速不超过 600r/m in 。 1?2? 托辊直径与带速的关系 在确定带速的情况下, 托辊辊子的转速不能太 大。在同样寿命情况下,转速大,使用时间就短, 转速小, 使用时间就长。但辊子的直径不能太大, 辊子直径太大,整个输送机不配套,初期投资成本 就高。在胶带机设计规范中规定: 辊子的转速不能 超过 600r/m in 。托辊直径与输送机带速的关系见 表 2。 综合以上情况,根据表 1和表 2, 选用托辊直 径 ?133 mm。 表 2? 托辊辊径与转速的关系? ?r/m in 辊径 /mm 带速 /m? s- 1 0?81?0 1?25 1?62?02?53 ?15 4?05?06?5 89172215268344429537 108142177221283354442557 133144180230287359453575 159120150192240300379481601 194123158197246310394492 219275349436567 2? 计算选择轴承型号 托辊寿命取决于轴承的失效寿命。因此, 托辊 的承载能力与轴承寿命有关, 选用时应按带速、输 送机的生产能力确定载荷,然后按辊子的承载能力 选择轴承。如表 3表 5 。 表 3? 辊子载荷系数 e 托辊型式e 一节辊1 二节辊0?63 三节辊0?80 表 4? 运行系数 fs 运行条件, 每天运行小时数 /hfs 9 161?1 161?2 表 5? 冲击系数 fd 物料粒度 /mm 带速 /m? s- 1 22?53?15 3?5456?5 0 1001?00 1?00 1?00 1 ?00 1?00 1?00 1?00 100 1501?02 1?03 1?06 1 ?07 1?09 1?13 1?23 150 300细料中有 少量最大块 1?04 1?06 1?11 1 ?12 1?16 1?24 1?39 150 300块料中有 少量大块 1?06 1?09 1?14 1 ?16 1?21 1?35 1?57 150 3001?20 1?32 1?57 1 ?70 1?90 2?30 2?94 87 第 13卷 第 1期(总第 80期 ) 2008年 2月 煤? 矿? 开? 采 CoalM ining Technology Vo1?13 No ?1 ( SeriesNo?80) February? 2008 本条胶带机的托辊形式: 承载托辊采用 3节辊 形成的槽型托辊, 回程托辊采用 1节辊形式的平行 下托辊, 根据表 3可查得,承载托辊的辊子载荷系 数 e= 0?8 ,平行下托辊的辊子载荷系数 e= 1。由 已知条件,每天不多于 16h出煤, 因此由表 4可查 得运行系数 fs= 1?1 。 一般情况下, 井下由采煤机采的煤最大块不超 过 350mm,大于 150 300mm 细料中有少量最大 块, 并且带速 v= 2?5m / s , 由表 5可查得冲击系数 fd= 1?06。 胶带机在大巷中的运行条件: 可以认为正常工 作和正常维修,依此, 在表 6中可查得工况系数 fa = 1?00 。 表 6? 工况系数 fa 工况条件 fa 正常工作和维护条件1?00 有磨蚀或磨损性物料1?10 有磨蚀性高的物料1?15 托辊之间的间距按表 7确定。 表 7? 承载分支托辊间距 松散密度 /kg? m- 3 带宽 /mm 500,650800,10001200 ,1400 托辊间距 /mm ?1600120012001200 1600100010001000 回程分支托辊间距:2?4 3m; 由表 7查得承 载分支托辊间距 a0= 1?2m;由上面的介绍,回程 分支托辊间距 au= 3m。 算出每 秒 带 式输 送 机 的 输送 能 力:Im= 1200 ?1000 60 ?60 = 333?4kg/s; 由以上结论进行托辊辊子载荷的计算。 2?1? 静载荷计算 承载分支托辊: P0= 9?8e? a0?( Im v + qB)= 9?08 ? 0?8 ? 1?2 ? ( 333?4/2?5+ 44?16)= 1670 (N) 式中,P0为承载分支托辊静载荷,N;a0为承载 分支托辊间距,m;e为辊子载荷系数;v为带速, m /s ;qB为每米输送带质量,kg/m;Im为输送能 力,kg/s。 回程分支托辊: Pu= 9?8e? au? qB= 9?8? 1 ? 3 ?44?16= 1298?2 ( N) 式中,Pu为回程分支托辊静载荷,N;au为回程 分支托辊间距,m。 2?2? 动载荷计算 承载分支托辊: P?0= P0? fs? fd? fa= 1670 ? 1?1 ? 1?06 ? 1= 1947 ( N) 式中,P?0为承载分支托辊动载荷,N;fs为运行系 数;fd为冲击系数;fa为工况系数。 回程分支托辊: P?u= Pu? fs? fa= 1298?2? 1?1? 1= 1428 ( N) 托辊的选择原则:在计算结果中取静载荷、动 载荷二者之中较大的值查辊子承载能力表(胶带 机设计手册 ) 来选择辊子,使其承载能力大于或 等于计算值,这样就可以保证辊子轴承寿命高于 30000h , 转角小于 10? 。 由以上计算结果可知:承载分支静载荷、动载 荷二者之中较大的值为 P?u= 1947 ( N);回程分支 静载荷、动载荷二者之中较大的值为 P ?u= 1428 ( N)。带宽 B = 1200mm 的带式输送机 3节辊托辊 组的托辊辊长为 465mm,1节辊托辊组的托辊辊长 为 1400mm。 根据上面计算结果, 从辊子承载能力表 8中选 用承载分支托辊组所使用的轴承型号为 4G305 ,回 程分支托辊组所使用的轴承型号为 4G306 。 3? 单位长度承载和回程托辊组旋转部分质量 普通辊子的形状、结构尺寸如图 1所示, 其参 数表如表 9 。 图 1? 托辊结构形状 由表 9可查出本带式输送机承载分支 3托辊组 中每个托辊旋转部分的质量为 7?38kg ,回程分支 托辊组中单个托辊的旋转部分质量为 18?35kg。 因此,承载分支 3 托辊组 Gtz= 7?38 ? 3 = 22?14kg,ltz= 1?2m;回 程分支平托 辊组 Gtk= 18?35kg,ltk= 3m。 承载、回程托辊组转动部分单位长度的质量计 算如下: 88 总第 80期煤? 矿? 开? 采2008年第 1期 表 8? 辊子承载能力? ?kN 辊长 /mm 带速 /m? s- 1 轴 承 型 号 4G2044G2054G3054G306 辊径 /mm 89108108133159108133159108133159 465 0?81?451 ?443?473?503?483?453?423?406?977?037?0 1?01?451 ?443?223?453?483?453?4213?406?476?937?0 1?251?451 ?442?993?203?403?453?423?406?06?446?83 1?61?451 ?442?752?953?133?453?423?405?535?936?29 2?01?451 ?442?552?742?903?453?423?405?135?505?84 2?51?451 ?442?372?542?703?453?423?404?765?115?42 3?151?451 ?442?192?352?503?453?423?404?414?735?02 4?01 ?442?022?172?303?243?423?403?404?374?63 5?02?012?143?013?233?403?784?054?30 1400 0?80?970?880?810?910?850?781?981?931?85 1?00?970?880?810?910?850?781?981?931?85 1?250?970?880?810?910?850?781?981?931?85 1?60?970?880?810?910?850?781?981?931?85 2?00?970?880?810?910?850?781?981?931?85 2?50?970?880?810?910?850?781?981?931?85 3?150?970?880?810?910?850?781?981?931?85 4?00?970?880?810?910?850?781?981?931?85 5?00?880?810?850?781?981?931?85 表 9? 普通托辊参数? ? mm Dd 轴承 型号 Lbhf 旋转部 分质量 /kg 图号 质量 /kg 133 25 4G305 380 465 530 600 700 800 1150 1400 1600 18 30 4G306 465 530 800 1400 1600 22 817 6?3DT? GP33048?21 7?38 DT? GP33059?62 8?21 DT? GP330610?7 9?1DT? GP3307 11?86 10?37 DT? GP3308 13?51 11?64 DT? GP3310 15?17 16?09 DT? GP3312 20?97 19?28 DT? GP3313 24?99 21?83 DT? GP3314 28?44 8?13 DT? GP3405 11?34 8?96 DT? GP3406 12?54 12?4 DT? GP3410 17?48 18?35 DT? GP3413 26?75 20?9 DT? GP3414 31?38 qt= Gtz ltz + Gtk ltk = 22?14 1?2 + 18?35 3 = 24?57kg/m 式中,qt为承载、回程托辊组转动部分单位长度的 质量,kg /m;Gtz为承载托辊组转动部分质量,kg ; ltz为承载托辊组间距,m;Gtk为回程托辊组转动部 分质量,kg ;ltk为回程托辊组间距,m。 参考文献 1 张尊敬 ?DT?(A ) 型带式输送机设计手册M ? 北京: 冶 金工业出版社,2000? 2 徐寄蓉 ?DT?固定型带式输送机设计手册M ? 北京: 冶金 工业出版社,1999 ? 3 任文斗 ?运输机械设计选用手册M ? 北京: 化工工业出版 社,2000?责任编辑: 邹正立 (上接 20页 ) 于高工作阻力状态,活柱下缩速度快, 易发生顶板 下沉压架事故,且推进速度对采空区防火影响很 大。实践证明,工作面推进速度应不低于 4?0m /d 。 ( 5) 塔山矿是一座高度集约化生产的高产高 效矿井, 按照矿井初步设计, 矿井达产由 2 3个 工作面完成, 投产初期开拓的 3个盘区全部采用的 ? 直接搭接? 方式, 整个生产系统仅地面储煤厂有 30 50kt的缓冲能力, 要求矿井主运系统必须具有 很高的稳定、可靠程度。为此主运输系统一是要可 靠性程度高, 自动控制系统高, 故障率低, 否则任 何环节出现故障, 不仅影响工作面的安全生产, 而 且会使整个矿井采掘生产处于停产状态;二是主运 输系统的能力要大,由于放顶煤工作面瞬时煤量较 大,会造成运输系统的不均衡性, 而外部系统的一 次停运故障对工作面生产的影响时间一般在 30 60m in , 对工作面顶板(煤 ) 控制相当不利,造成 顶板(煤 ) 缓慢下沉