带式输送机滚筒结构分析
带式输送机滚筒结构分析
摘要：滚筒是带式输送机的主要部件，滚筒的使用寿命严重的影响着输送机的正常运转。有时往往由于滚筒的故障造成停产检修，影响生产。滚
筒由于其在输送机中的作用不同，分为传动滚筒与改向滚筒，传动滚
筒与改向滚筒在工作状态中的受力情况有所不同，因此，对传动滚筒
以及改向滚筒的结构有不同的要求。本文从滚筒的受力分析入手，结
合几年来在生产实践中所遇到的各种结构的滚筒在生产中的使用情况
作分析比较。
关键词：带式输送机；滚筒受力；滚筒结构；加工工艺
一.工作原理及滚筒的受力情况
1.输送机的传动分析
带式输送机的传动原理可以简化为普通的带传动来分析，如图1所示。
传动带以一定的初拉力F
0紧套在两个带轮上，由于F
的作用，使带与带轮
之间产生了正压力。传动带不工作时，传动带两边的拉力相同，都等于F
（如
图1a）；当传动带工作时，假设主动轮1以转速n
1
转动，此时带与带轮之间产生
摩擦力F
f ,而从动轮2在摩擦力F
f
的作用下以转速n
2
转动。（如图1b）。这时传
动带两边的拉力也发生了变化，其中带绕上主动轮一边被拉紧，其拉力由F
增
大到F
1,带绕上从动轮一边被放松, 拉力由F
减少到F
2
。通过分析计算可知,整
个接触面的摩擦力的总和F
f 等于紧边拉力与松边拉力之差,即有效圆周力:F
f
=
F 1- F
2
。
2.带轮的受力分析
根据以上带传动的受力分析，作出带轮在工作状态下的受力图（如图2）。
主动轮在主动力（矩）F
p 的作用下以转速n
1
转动，此时主动轮所受的力为传动
带作用于其上的压力f
0，摩擦力F
f
，以及主动力（矩）F
p
（如图2a）；从动轮所
受的力为传动带作用于其上的压力f
0, 摩擦力F
f
。相比之下，从动轮所受的力
比主动轮所受的力少一个主动力（矩）F
p
。
3.传动滚筒及改向滚筒的受力特点
通过上述带传动的分析，带式输送机的传动滚筒就相当于带传动的主动轮；带式输送机的改向滚筒就相当于带传动的从动轮。其受力情况与上述所作的分析结果基本相同。也就是带式输送机的传动滚筒与改向滚筒受力基本相同，传动滚筒只是多存在一个很大的主动力（矩）作用于其上。
二.常见滚筒的使用情况分析
1.传动滚筒使用情况分析
在几年来的设计、生产和实践中，曾经接触到如图3～6所示的几类滚筒。图3所示的滚筒结构简单，安装方便，但是使用效率差。因为该结构的滚筒缺少轴向定位，并且轴套与筒皮的连接采用了螺栓连接，这就对螺栓孔的加工精度要求极高，否则各个螺栓受力不均匀，尤其是对于传动滚筒而言，由于轴上
，就容易造成螺栓的破坏，从而滚筒遭到破坏。该有一个很大的传动力（矩）F
p
结构的滚筒这一缺点表现的尤为突出。图4、图5所示的滚筒结构与图3的结构有所不同，这两种滚筒的轮鼓与筒皮采用了焊接结构，无论是加工还是装配都要比图3简洁，但是依然存在着无轴向定位的缺点。本文认为图6所示的滚筒结构比较合理，使用效果好。因为该结构的滚筒采用了轮毂与筒皮是铸焊结构形式，加工及装配工艺简单，滚筒强度高，焊接变形量小，应力集中小，使用寿命长，实现了轴向定位。因此很受使用、制造单位青睐。
2.改向滚筒使用情况分析
改向滚筒的结构形式与传动滚筒的结构形式基本相似，使用情况与上述分析基本相同。一般来说，由于改向滚筒比传动滚筒受力小，那么在设计时，改向滚筒可比传动滚筒的强度低一些。但是也不能一概而论，有时由于输送机的张紧形式不同，改向滚筒会受很大的张力。例如，某厂一码头带式输送机在使用过程中其中一改向滚筒发生破坏，如图7所示。裂缝从一侧幅板焊接处沿
轴向无规则裂至另一侧幅板。当时根据破坏情况进行理论分析和计算认为：由于此改向滚筒受力大，该滚筒受到很大的压力，而滚筒的强度又不足以承受如此大的压力结果发生了压裂现象。依据以上的分析采取了加强措施，增加筒皮的厚度，并在筒皮内侧均匀布置几条沿轴向方向的加强肋（图8）。该滚筒安装使用后一个月同样发生了压裂破坏。经再次分析在原有基础上进一步加强，即在筒皮内侧沿圆周方向增加了几条环状加强肋（图9）。但是，经过再次加强
并未使滚筒使用寿命延长，经过半个月的时间该滚筒再次发生压裂。经过两次失败后分析认为：原滚筒的损坏可能是由于焊接处的某点存在焊接残余应力或者金属的内部组织存在缺陷，经过长时间的使用在该处出现了疲劳裂纹后逐渐演化成开裂。而加强后的滚筒，由于增加了加强肋，使焊缝数量增加，在焊接过程中未采用任何工艺措施，从而使滚筒内部存在很大的残余应力，这一应力加剧了其在使用中的破坏，以至于使用半月即发生开裂现象，再进一步分析认为：采用加强措施是有一定理论依据的，但主要是必须采取有效措施消除在焊接过程中产生的残余应力，从而提高滚筒的质量。
实例表明，在带式输送机中，改向滚筒有时也承受很大的力。因为各滚筒张力的大小不同。因此在进行改向滚筒的结构设计时，对于受力较大的改向滚筒要适当增加滚筒强度，对于焊接结构的滚筒要有相应的工艺措施。
三.结束语
本文通过举例分析了常见滚筒的结构及使用情况。对于小带宽、小张力、小功率的带式输送机可以使用图4、5结构形式的滚筒，但是，滚筒轴上应该添加轴向定位，对于较大张力、大功率的输送机尽量采用图6结构形式，因为该结构形式的滚筒强度高，承载能力强，加工方便，使用寿命长。对于传动滚筒和受力较大的改向滚筒应该采取相应措施加强其强度。无论选用哪种形式的滚筒，在设计、加工、安装环节中要采取积极措施得以保证滚筒的生产质量和使用寿命。
参考文献
1.于学谦，方佳雨矿山运输机械徐州：中国矿业大学出版社 1989
2.汪宗华带式输送机北京：机械工业出版社，1997
3.DTII(A)型带式输送机设计手册冶金工业出版社
4.TD75型通用固定带式输送机设计选用手册