玻璃钢化锅炉陶瓷辊道传动的设计与分析

玻璃钢化锅炉陶瓷辊道传动的设计与分析

0皮带传动的设计及生产应用目前，国内外著名的用磁体陶瓷矩阵传输方式有四种方式：钢带摩擦传输、链传动、同步速度传递和皮带传动。实践证明,这几种传动方式都能满足玻璃钢化炉的生产要求。当然,它们在使用性能方面还是有很大区别的。笔者原来长期从事玻璃钢化炉设计工作,就这几种传动方式作过详细的比较,认为皮带传动结构较为简单且维修方便。下面就阐述一下皮带传动的设计及在生产中需要注意的问题,供玻璃钢化炉设计者及生产厂家做参考。皮带传动是2个或多个带轮之间用带作为挠性拉拽零件的运动,工作时借助零件之间的摩擦(或啮合)来传递运动或动力。根据生产的需要,玻璃钢化炉用的皮带最好为O型带。因为O型带比较软,可以满足皮带运动时要做的交叉传动。因为玻璃钢化炉陶瓷辊道需要作双向反复传动,皮带的松边和紧边位置反复转换,双向传动的载荷相同,经过多次的设计与校核,发现皮带作交叉布置应是最佳的选择。如图1所示:这种传动方式靠单根皮带所能传递的功率是很有限的,但用来传动一根陶瓷滚道是切实可行的。这种传动方式,通常不是改变陶瓷滚道与主传动之间的速比,而是改变传动方向,因而在设计时一般采取主动带轮和从动带轮的直径相等。该传动方式主要用于成组传动,即与陶瓷滚道上的带轮所配合的主动轴上装设多个主动轮。由于陶瓷辊道的输送平面是固定不变的,因而主动轮和被动轮间的中心距在设计中很难调整,笔者经过大量的实验,发现在主传动轴所在轴承座板上安装一套调整机构,就可以调整主动轮和被动轮间的中心距。如图2所示:1带轮韧带与带轮之间的约束副皮带交叉传动属于带传动的形式之一。其工作原理和其他带传动基本相同。简而言之,就是无论对于主动轮或从动轮,都是利用皮带与带轮之间的摩擦力来带动。所不同的,大致主要有以下3点:(1)皮带采用O形断面,使之适应交叉传动的特点,即皮带与带轮的接触与摩擦,对皮带来说,没有严格的定位,安装,拆卸都很方便。(2)皮带与带轮之间产生摩擦力所需的张紧力,主要由皮带本身的伸长弹性变形所产生。皮带为良好的弹性体,带内不含有纤维或编织物,与普通带传动需要设置张紧装置来防止皮带打滑的方法,差别很大。(3)当工作一段时间皮带有所松动时,调节调整螺钉,将皮带拉紧,即可满足生产需要。2计算的设计2.1带传动的关系式每根皮带传动1根陶瓷辊道。陶瓷辊道通常是由自定心滚动轴承支承,在通常的玻璃钢化炉中,陶瓷辊道之间的间距一般为120mm,在规定的输送速度范围内,每根陶瓷辊道运转所需的功率不大。可是,它不是一个稳定的参数,除作钢化处理玻璃的厚度要在一个相当大的范围内变化外(一般为3～17mm)。陶瓷辊道轴头密封的松紧程度也会产生很大的影响。所以在设计计算时,一般只能按保守估计来选取单根陶瓷辊道的功率,从而求得所需皮带与带轮之间的摩擦力。只有当此摩擦力足够大时,才能通过带轮带动辊子回转。否则,皮带与带轮之间就要产生打滑,轻则使输送速度不稳定,重则根本不能输送玻璃。带传动中带呈环形,并以一定的拉力(称为张紧力)套在一对带轮上,使带和带轮相互压紧。带传动不工作时,带两边的拉力相等,均为F0;工作时,由于带与轮面间的摩擦力,使其一边拉力加大到F1,称为紧边拉力,另一边拉力减小到F2,称为松边拉力。两者之差F=F1-F2即为带的有效拉力,它等于沿带轮的接触弧上摩擦力的总和。在一定条件下,摩擦力有1个极限值,如果工作阻力超过极限值,皮带就在轮面上打滑,传动不能正常工作。这样可以更好地保护陶瓷辊道,很有价值。如图3所示,在正常传动过程中带轮有如下关系式中:F1——紧边拉力/N;F2——松边拉力/N;e——自然对数的底;μ——皮带与带轮间的摩擦系数;α——皮带在带轮上的包角/rad;q——每米带长的质量/kg·m-1;v——带速/m·s-1;p——名义传动功率/kW。联立式(1)和式(2),即可求出皮带的紧边拉力F1和松边拉力F2:F1=Feμαeμα−1+qv2(3)F2=Feμα−1+qv2(4)F1=Feμαeμα-1+qv2(3)F2=Feμα-1+qv2(4)2.2皮碗的厚度(1)皮质内截面积b皮带的紧边应力σ1、松边应力σ2和张紧应力σ0分别为σ1=F1Aσ2=F2Aσ3=F0A(5)σ1=F1Aσ2=F2Aσ3=F0A(5)式中A——皮带的截面积。紧边和松边的应力差σ=σ1−σ2=FA(6)σ=σ1-σ2=FA(6)(2)离心噪声皮带包绕在皮带轮表面上运动产生的离心拉应力为σc=FcA=qv2A(7)σc=FcA=qv2A(7)3玻璃的“滑动”现象(1)石英陶瓷辊道是玻璃水平钢化炉上的关键部件,它的热膨胀系数小,用于承托和传输玻璃。采用皮带传动虽然有它的优点,但也有它的缺点,如速比不恒定。尽管主动轮和从动轮直径相等,但由于玻璃在被加热的过程中不停地做往复运动,经常处于加速、减速状态,胶带紧边和松边的伸长引起弹性变形,就会产生“打滑”现象。这种“打滑”现象在一定程度上可以通过在皮带轮的外端面涂上箭头标志来观察。“打滑”现象能最大程度上保护陶瓷辊道。这是皮带传动的最大优点。(2)应尽量使传动在接近最佳速度范围内工作,以充分发挥