3 托辊组带式输送机中间托辊最佳长度探讨

梅清雪

3 托辊组带式输送机中间托辊最佳长度探讨
太原理工大学机械学院　李春英
　　摘　要: 研究了3 托辊组的中间托辊长度对输送机输送能力的影响。结果证明, 适当缩短中间托辊的长度,
有利于提高输送机的输送能力; 不同条件下中间托辊有一个最佳长度; 在某特定条件下可以采用双托辊组。
关键词: 带式输送机; 托辊; 长度
Abstract : The paper discusses the effect of middle idler′s length for 3 - idler belt conveyer and it comes to the conclusion
that the shorter length will conduce to raising conveying capacity , the best length in different conditions can be found and double
idler belt conveyor is permissible under a special condition.
Keywords : belt conveyer ; idler ; length
1 　引言
带式输送机的托辊用于支承输送带, 减少运行
阻力。由于其装配形式的不同, 会对输送机的输送
能力产生影响。此外, 托辊是带式输送机中数量最
多的部件, 它的结构、造形和装配方式对输送机的
正常运转、使用效果、生产投资和营运费用等都有
极大的影响。
带式输送机上分支托辊组中托辊的数目不等,
有3 托辊、5 托辊, 也有2 托辊的, 目前最常见的
为3 托辊组, 上分支托辊组的装配一般都呈槽形。
3 托辊组一般是由长度相等的3 个托辊组成, 即所
谓等长3 托辊组。采用这种形式主要是为了输送大
块物料时, 减少大块物料对两侧托辊的冲击, 以延
长托辊和输送带的使用寿命, 同时也考虑托辊结构
形式统一、制造方便和在使用中的互换等条件。但
这种等长3 托辊组的结构形式, 并未考虑不同堆积
角的物料对输送机输送能力的影响。显然, 在输送
大块物料时, 采用等长3 托辊组是合理的。但是,
在输送诸如粉煤、谷物、沙子和化工产品等颗粒状
物料时, 则应以提高输送机输送能力和延长托辊使
用寿命等为前提来考虑问题。为此, 从研究3 托辊
组中间托辊长度对输送能力的影响着手, 求出最佳
的中间托辊长度。
2 　3 托辊组中间托辊长度l 对输送机输送能
力的影响
　　输送带上的货载断面如图1 所示, 其中ρ为物
料在输送带上的动堆积角, L 为中间托辊的长度,
α为侧托辊槽形角, B 为输送带的宽度, 并假定输
送带的工作宽度B′= 018B 。
图1 　输送带上的货载断面图
带式输送机的输送能力
Q = 3 600 SVγC (1)
式中　S ———物料在输送带上的装载断面积
　　　V ———输送带的运行速度
　　　γ———物料的堆积密度
　　　C ———输送机的倾斜系数
S = S1 + S2 =
1
8 {4 l (018B - l) sinα+
(018B - l) 2sin2α+ [ l + (018B - l) cosα]2A}
(2)
— 58 — 《起重运输机械》　2007 (10)
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式中　A =
2ρ- sin2ρ
sin2ρ
(单独的2ρ以弧度计)
将上式对l 求导, 得
S′= 1/ 4 (2 ×018Bsinα- 4 lsinα- 018Bsin2α+
lsin2α+ Al + 018BAcosα- 2Alcosα- 018BAcos2α+
Alcos2α)
令S′= 0 , 化简后得
l (4sinα+ 2Acosα- sin2α- A - Acos2α) =
018B (2sinα- sin2α+ Acosα- Acos2α)
所以
l =
018B (2sinα- sin2α+ Acosα- Acos2α)
4sinα+ 2Acosα- sin2α- A - Acos2α
= l0
(3)
　　当中间托辊长度等于式(3) 之值时, 物料断
面积S 为最大值, 由式(1) 可知这时的输送能力
也为最大。我们把这个长度叫做中间托辊的最佳长
度, 用l0 来表示。l0 之所以叫最佳长度, 不仅是
因为提高了输送能力, 而且也延长了托辊的使用寿
命。现对不同动堆积角和常用侧托辊槽形角(α=
20°、30°、35°、45°) 进行计算, 计算结果见表1。
表1 　各种情况下中间托辊的最佳长度值l0
ρ
( A)
α l0
相当于l0 的
断面积Smax
中间托辊l = 014B
(等长3 托辊组)
时的断面积S
Smax - S
S
中间托辊l = 0
(2 托辊组) 时
的断面积S
3
S
3
- S
S
15°
(01352)
20° 0107B 01077B2 01067B2 1419 % 01076B2 1314 %
30° 0112B 01093B2 01082B2 1314 % 01090B2 918 %
35° 0115B 01098B2 01088B2 1114 % 01094B2 618 %
45° 0122B 01105B2 01097B2 812 % 01094B2 - 311 %
20°
(01473)
20° 0108B 01085B2 01076B2 1118 % 01085B2 1118 %
30° 0113B 01100B2 01090B2 1111 % 01098B2 819 %
35° 0117B 01105B2 01096B2 914 % 01101B2 512 %
45° 0123B 01111B2 01104B2 617 % 01099B2 - 418 %
25°
(01597)
20° 0108B 01094B2 01085B2 1016 % 01094B2 1016 %
30° 0114B 01108B2 01099B2 911 % 01105B2 611 %
35° 0118B 01112B2 01104B2 717 % 01107B2 219 %
45° 0124B 01117B2 01111B2 514 % 01104B2 - 613 %
30°
(01724)
20° 0109B 01103B2 01095B2 814 % 01103B2 814 %
30° 0116B 01116B2 01108B2 714 % 01113B2 416 %
35° 0119B 01120B2 01113B2 612 % 01114B2 019 %
45° 0126B 01123B2 01119B2 314 % 01109B2 - 814 %
3 　结论
就输送机的输送能力而言, 采用常用的等长3
托辊组是不合理的, 应当适当缩短中间托辊的长
度。缩短中间托辊长度的优点, 除了可以提高输送
能力外, 还使中间托辊所承受的载荷减小, 从而延
长了它的使用寿命。有关资料表明采用等长3 托辊
组, 当侧托辊的槽形角为30°时, 中间托辊上所承
受的载荷为总载荷的71 % , 而每个侧托辊上所承
受的载荷仅为总载荷的1415 %。
由此可见, 在输送含有大块物料(例如原煤
等) 时, 采用等长3 托辊组较为合理。但对输送诸
如粉煤、粮食、沙子和化工产品等颗粒状物料时,
采用缩短了的中间托辊最佳长度l0 (见表1) 是合
理的。但是这种结构的托辊组托辊互换性不如等长
3 托辊组好, 这是缩短中间托辊长度的一个缺点。
由表1 可知, 中间托辊最佳长度随着物料的动
堆积角ρ的增大和侧托辊槽形角α的增加而逐渐减
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冶金起重机主小车架的损伤分析与处理
武汉科技大学　杨国华
　　摘　要: 某150 t 冶金起重机, 投产运行10 多年时间后, 主小车架马鞍形端梁局部产生可见裂纹。为了消除
事故隐患, 对小车架进行了动态应力测试及分析, 对其小车架整体受力状况进行了有限元计算, 并结合上述研
究结果为该小车架设计了加固修复方案。
关键词: 小车架; 裂纹; 应力测试; 加固措施
Abstract : Some seeable cracks have been produced on the saddle - shaped end beams of trolley frame for 150 t metallurgy
crane after more than 10 - year service. The paper expounds how to do the dynamic stress test and stress analysis to remove the
potential troubles by finite element method.
Keywords : trolley frame ; crack ; stress test ; reinforcement measure
1 　前言
某炼钢厂20 世纪90 年代安装了2 台150 t ×22
m的冶金桥式起重机。从1994 年投入运行到现在
约10 多年时间, 目测发现原主起升小车架的2 个
端梁结构局部产生可见裂纹, 主要损伤产生在马鞍
形端梁的2 个拐弯处, 裂纹从角焊缝扩展到腹板母
材上, 裂纹长度约180 mm; 在端梁结构与小车车
轮连接的轴承座2 个支承板角焊缝处, 也有裂纹从
角焊缝扩展到支承板母材上, 裂纹长度约158 mm ,
见图1。
图1 　原始马鞍形小车架端梁受力及裂纹示意
经无损探伤检查, 在马鞍形小车架南、北端梁
弯曲位置的内、外侧焊缝均发现裂纹和开裂, 如图
小。当输送散状颗粒物料时, 若所需要的输送带宽
度不太大(如1 m) 时, 由表1 可知其中间托辊最
佳长度最短的仅为7 cm , 最长的也不过26 cm 左
右。所以认为: 如所需带宽在1 m 以下(包括1 m)
时, 可以采取适当加宽2 托辊的间隙, 而取消中间
托辊, 形成双托辊组, 可见现在有的输送机采用双
托辊组并不是毫无根据的。采用双托辊组时, 每个
托辊所承受的载荷比3 托辊组中间托辊承受的载荷
要小些, 托辊轴承的使用寿命也会延长。但是对横
向刚度较小的输送带, 加宽2 托辊间的间隙, 对输
送带强度可能有影响, 而成槽性能有所改善, 不过
上述是适当加宽, 共含意包括考虑输送带强度的问
题。
从表1 还知, 采用双托辊组时输送机的输送能
力, 与采用等长3 托辊组时相比, 在大部分情况下
都是提高的, 只有当侧托辊的槽形角增大到某值
(如表1 中当α= 45°) 时, 其输送能力是下降了。
这一点与等长3 托辊组中侧托辊的槽形角具有一定
极限值的道理完全相同。
参　考　文　献
1 　谢锡纯等. 矿山机械与设备. 北京: 中国矿业大学出版
社, 2000
2 　尹清泉, 刘英林. 再论胶带输送机托辊间距. 山西矿业
学院学报, 1988 (1)
3 　尹清泉. 胶带输送机托辊槽形角的分析. 煤炭科学技
术, 1979 (3)
作者地址: 太原市太原理工大学机械学院
邮　　编: 030024
收稿日期: 2006 - 10 - 12
— 60 — 《起重运输机械》　2007 (10)
© 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net

zhangcyun2008

有点意思，就是看不懂上面式子的数是什么意思！

zhywg811

这个问题俺也觉得有意思为什么以前的设计资料三个棍子都一样长就为了方便生产，没有从其它方面考虑吗？