带式输送机调心托辊的原理及改进

李欢良，乔红霞，吴琳

(江西铜业集团公司教育培训中心，江西贵溪 335421)

带式输送机调心托辊的原理及改进

李欢良，乔红霞，吴琳

(江西铜业集团公司教育培训中心，江西贵溪 335421)

该文介绍了带式输送机常用调心托辊的工作原理，对现有调心托辊在实际应用中存在的优缺点进行了详细分析，通过对各种不利因素进行改进，从而设计出一种新型调心托辊。该新型托辊已经在江铜集团部分矿山使用，实践结果表明，调心、强度、寿命等各种性能良好。

带式输送机;调心托辊;原理;改进

1 前言

带式输送机，又称胶带运输机，作为一种重要的输运设备，被广泛应于冶金、矿山、建材、港口、电力、粮食、轻工、机械和化工等行业中［1］，适用环境温度为－25～40℃［2］，既能运送散状物料，也可以运送成件物品。它工作过程中噪音较小，结构简单，可用于水平、倾斜或是两者混合运输，还能应用于装船机、卸船机、堆取料机等连续运输移动机械上。但由于制造、安装以及接头不正等因素的影响，胶带跑偏问题不可避免［3］。目前，纠偏方法很多，最常用和最有效的方式是采用调心托辊。调心托辊的结构多种多样，调偏方式也不尽相同，但工作原理大致相同，即当胶带跑偏时带动调心托辊组发生偏转，使托辊产生一个促使胶带恢复平衡位置的摩擦力，从而达到胶带纠偏的目的。常见的调心托辊有TD75型槽形调心托辊、DTII型锥形调心托辊等［4］。这两种调心托辊各有其优缺点，现对它们的调心原理和结构特点进行简单介绍，并结合它们各自的特点进行了改进设计。

2 传统调心托辊的调心原理及应用

从图1可以看到:当托辊的中心线与胶带的中心线垂直时，取胶带与托辊任一接触点，该点胶带的线速度V1与托辊的旋转线速度V2相等，由于无相对滑动速度，二者之间为静摩擦，胶带给托辊的摩擦力与托辊给胶带的摩擦反力相平衡，即摩擦反力与胶带中心线夹角为零，因此当托辊的中心线与胶带的中心线垂直时，胶带横向不受力，胶带跑偏时托辊不能自动纠偏。

从图2可以看到:当托辊的中心线与胶带的中心线不垂直时，托辊前倾一个角度，取任一接触点，该点胶带的线速度为V3，托辊的旋转线速度为V4，由于托辊的中心线与胶带的中心线不垂直，产生相对滑动速度，二者之间为动摩擦。胶带按图示方向运行，胶带给托辊一个向前的牵引力F，这个牵引力可分解为使托辊转动的分力F1和一个横向分力F2，这个横向分力对胶带产生一个反作用力F3，F3使胶带向右侧偏移，从而导致皮带跑偏。调整的方法是:将右侧托辊向前移或将左侧托辊向后移［5，6］。因此，调心托辊通过前倾一个角度后，在胶带跑偏时就具有一个纠偏的作用力，调心托辊就是根据此原理来设计、制造的。

2.1 槽形调心托辊

槽形调心托辊见图3，主要依据TD75选型手册，其3个槽形辊子和2个小立辊安装在上横梁上，下横梁连接在中间架上，上下横梁通过回转轴连接在一起。当胶带向一侧跑偏时，胶带边缘碰到立辊，在横向力的作用下，带动上横梁绕回转轴旋转一个角度，使跑偏侧的托辊产生前倾，此时调心托辊给胶带施加横向推力，促使跑偏后的胶带自动回到原位，实现跑偏胶带的自动纠偏，确保胶带对中运行。

其优点是:当跑偏量少时，跑偏侧的托辊转动的角度较小，对胶带产生的横向推力也较小;当跑偏量大时，跑偏侧的托辊转动的角度就较大，对胶带产生的横向推力也较大。这样，就实现了不同跑偏量的自动调整。挡偏立辊的另一个作用，还可以在跑偏严重的情况下，直接阻止和限制胶带跑偏，在调心托辊的共同作用下，促使胶带逐步对中运行，不会产生胶带跑出机架的现象。

其缺点是:一般输送带跑偏范围不太大，可用槽形调偏托辊自动调整。但由于上横梁强度较弱，在大运量时会出现上横梁弯曲、变形现象，影响自动调心效果;另外，回转轴与底座之间采用间隙滑动配合，没有安装轴承，磨擦阻力大，加上灰尘、杂质的入侵，容易出现卡阻、生锈而导致转动不灵活。立辊会损伤胶带边缘。

图3 槽形调心托辊示意图

2.2 锥形调心托辊

锥形调心托辊见图4，主要依据DTII选型手册［7］，其2个锥形辊子分别安装在各自的回转架上，锥形辊子安装时，大头在中间，小头在外侧，2个回转架通过连杆机构实现同步转动，横梁直接连接在中间架上。由于锥形辊子两端的直径大小不同，故辊子旋转时，相同的辊子角速度产生在锥径上不同的线速度。根据角速度与线速度之间的关系，在角速度一定的情况下，线速度与半径成正比，因此，在锥形辊子上，大端线速度大，小端线速度小，在一个辊子上存在着线速度差。当胶带跑偏后，胶带就与辊子的小端接触，因小的线速度使辊子与胶带间产生额外的一个阻力，带动回转架绕回转轴旋转一定角度，形成托辊组产生给胶带施加横向推力，促使跑偏后的胶带回复原位，从而实现跑偏胶带的自动纠偏，确保胶带对中运行。

其优点是:将槽形辊子换成了锥形辊子，利用线速度差使托辊回转架产生一个前倾的力，并改变了托辊的受力状况，使胶带跑偏后产生的横向推力增大，调心效果更加明显。

其缺点是:由于锥形调心托辊2个回转轴是分开的，2个回转架实现同步的连杆机构，由于中间联接零件较多，加上制造、安装等多种因素，影响了同步转动的灵活性，同步效果不太理想，会影响自动调心效果。

图4 锥形调心托辊示意图

3 新型调心托辊的设计

通过用户在实践中的运用，上述两种调心托辊还存在转动不灵，调心效果不理想的情况，给生产的正常运转带来很大的不便，亟待一种调心效果更好的托辊来满足需要。为此，我们针对以上两种调心托辊，从工作原理及结构上进行了认真的分析，如果既能保证槽形调心托辊上横梁强度，又能满足锥形调心托辊回转灵活，克服锥形调心托辊连杆机构结构复杂等缺陷，就能满足用户的需求。我们组合这两种调心托辊的优点，重新设计了调心托辊架的结构，经用户试用，达到了良好的效果。

图5 新型调心托辊示意图

图5为改进设计后的新型调心托辊结构。从图可以看到，其总体外形结构上和传统产品差别不大，但它是一种充分结合了槽形调心托辊与锥形调心托辊的特点，改进设计的一种新型调心托辊。该调心托辊由下横梁、底座、回转轴、回转架、上横梁、锥形辊子和普通辊子等几个部分组成。当胶带长度超过20m时，每隔10～15m加装一组该新型调心托辊，就能有效地防止皮带机的跑偏。

与传统调心托辊相比，其结构特征有:

(1)其上横梁下增加了回转架，既能保证上横梁转动，又能提高上横梁强度，为加强上横梁承载能力，提高使用寿命。在回转架侧托辊处，通过板焊结构安装两个滚轮，用螺栓固定在下横梁上，上端滑轨通过钢板固定在上横梁上，滑轨在特定行程范围内可以在滚轮上灵活移动，实现上横梁在重载的情况下，能以较小的摩擦力下灵活转动，从而及时地灵活调节跑偏的胶带。

(2)两侧托辊采用了锥形调心托辊辊子，改善了托辊的受力状况，增强了调心效果，且锥形辊子与中间的普通辊子均设计成DTII型标准辊子，备件易加工和能互换，用户选购简单、方便。

(3)另外，由于传统DTII型、TD75型标准设计的底座和回转轴之间没有用轴承，灰尘、矿浆等容易进入底座中，造成转动不灵和锈死现象，使调心作用失效，从而不能有效的控制皮带的跑偏。在改进后的新型调心托辊底座结构上，见图6，一是在回转轴部位加装了轴承，二是在结构上设计了阻止灰尘、矿浆进入的迷宫式防尘罩，能有效地防止水、灰尘、矿浆进入到底座中。这样不仅减小了回转轴与底座之间的摩擦力，还保证了回转轴密封，使得转动灵活，延长使用寿命。

图6 底座示意图

(4)其安装尺寸完全按照带式输送机标准设计制作，便于用户选购和更换。

4 结语

改进后的调心托辊自用户使用以来，由于调心灵敏度高，结实耐用，更换维护方便，劳动强度降低，使用寿命得到延长，使得运行成本相对更低。当然，皮带跑偏除了采用有效的调心托辊外，更主要的是要保证皮带机的安装精度、处理好落料位置及加强日常维护。

［1］张尊敬，等.DTII(A)型带式输送机设计手册［M］.北京:冶金工业出版社，2003.

［2］GB/T10595－2009，带式输送机［S］.

［3］杨华.带式输送机跑偏原因分析及调整［J］.广西质量监督导报，2008，(10):85－86.

［4］《运输机械设计选用手册》编辑委员会.运输机械设计选用手册(上)［M］.北京:化学工业出版社，1999.

［5］吴谦.带式输送机常见故障与排除措施［J］.砖瓦世界，2008，(9):44－48.

［6］梁纪增，王振江，季景文，等.带式输送机调偏装置的改进设计［J］.江西煤炭科技，2008，(1):35－37.

［7］机械工业部北京起重运输机械研究所.DTII型固定式带式输送机设计选用手册［M］.北京:冶金工业出版社，1994.

Principle and Improvement of Belt Conveyor＇s Centring Idle

LI Huan－liang，QIAO Hong－xia，WU Lin

(Education Training Center Of Jiangxi Copper Corporation，Guixi，Jiangxi，China 335421)

This paper introduces the theory of common used centring idler operation of belt conveyor，analyzes the advantages and disadvantages of actual application of centring idler.Through improve the disadvantages to design a new mode centring idler.The new new mode centring idler has been used in some mines of Jiangxi Copper.From actual operation，the new mode centring idler＇s centring，strength，life and other performances is better.

belt conveyor;centring idler;theory;improvement

TD538+.1

B

1009－3842(2011)03－0051－03

2011－03－12

李欢良(1982－)，男，汉族，湖南桃江人，主要从事带式输送机设计生产与技术管理等工作，E－mail:jxccyj@163.com