矿用带式输送机复式托辊的改进

欧阳昕

(山西汾西矿业集团公司机电处，山西 介休 032000)

0 引言

托辊是用来支撑输送带和承担载荷，是带式输送机的关键部件之一。波状挡边带式输送机采用的输送带为波状挡边输送带，较传统输送带更重，下垂明显会造成整条输送带振动过大，影响输送机的效率，托辊的改进就成为提高带式输送机效率必须解决的问题。

1 波状挡边带式输送机凹、凸弧段支撑

波状挡边带式输送机在张力的作用下，波状挡边输送带在曲线段会有摆脱输送机预定轨迹的作用力[1-2]。为了确保波状挡边输送带不会因过大摆动对系统造成的较大冲击，减少和避免系统的振动，就必须为波状挡边输送带在曲线段设计必要的支撑装置。

1.1 凹弧段

波状挡边输送带的凹弧段需要在上表面施加支撑或压带装置。为了保证输送带在承载分支的凹弧段上运行时不发生飘带，应该设置压带轮或辊子。压轮有单式和复式2种[3]。如图1所示。单式压带轮只能对两列波状挡边的外侧基带空边进行支撑，对输送带施加压力强制带体弯曲实现改向。复式压轮(导向轮)由两对大、小压轮构成。大压轮对两列波状挡边的外侧基带空边进行支撑；小压轮压在波状挡边的顶部，大小压轮与轮轴同角速度转动。压带轮通常设立于波状挡边输送带的凹弧段弯曲半径较小和输送带的张力相对较大处。而且，当需要采用压带轮时，波状挡边输送带必须采用两列波状挡边外侧带空边的布局方式[4]。通常，当输送带宽度B在500 mm以内时选用单式压轮；输送带宽度B大于500 mm时选取复式压轮。

a-单式压轮；b-复式压轮图1 单、复式压轮布置图

当波状挡边输送带宽度较窄时，输送带所需要的压力较小的场合下也可选用短辊压带的形式。如图2所示。选用此类压带方式能够防止由于物料堆聚过高甚至高出横隔板时造成压轮的轮轴与输送物料发生碰撞和摩擦的现象。若采用短辊子布置形式进行压带时，辊子的布置间距一般取1.5d(d为辊径)，其两辊间弧段所对应的圆心角应不大于15°。

1-短辊子；2-挡边；3-横隔板；4-基带；5-物料图2 短辊布置图

1.2 凸弧段

凸弧段的支撑相对比较容易，因为这时需要支撑的表面是平面。由于波状挡边输送带在承载分支的凸弧段的张力相对较大，因此在设计安装容许的情况下要尽可能增大该弯曲弧段的弯曲半径。所以，对承载分支凸弧段输送带的支撑要尽量选用半径较大的托辊，如图3(a)所示。

波状挡边输送带在空载分支凸弧段处的张力相对较小。如若该处的弯曲半径较小，可直接采用长压轮，如图3(b)所示。若弯曲半径较大，则可采用多组平托辊配合进行支撑，如图3(c)所示。

a-半径较大的托辊；b-长压轮；c-多组平托辊图3 长辊子布置示意图

2 复式托辊存在的问题与改进

2.1 复式托辊存在的问题

在实际生产和应用中，复式托辊的应用较为常见。一般将复式托辊分为复式导向压轮和复式导向托轮。复式导向压轮可置于承载分支改向处作为压带轮(图1(b))；复式导向托轮则可安装于空载分支凹弧段来支撑波状挡边输送带。但是在实际应用过程中发现，输送带的波状挡边和复式导向轮的小压(托)带轮磨损非常严重，影响了正常的生产运作[5]。

在此，以复式导向压轮为例来分析其原因。如图4所示。

图4 复式导向轮

当复式导向压轮旋转时，基带压轮、挡边压轮的旋转角速度以及轮轴的角速度ω相同，由于基带压轮与基带接触，由基带带动而旋转，故基带的速度v和基带压轮顶点的线速度v2=ωR是相等的。基带和挡边是同一速度v，挡边压轮顶点线速度v2=ωr，故vl

2.2 复式托辊的改进

传统的复式托辊基带压(托)轮、挡边压(托)轮的角速度是相等的，这样必然造成两者顶点线速度不同，从而造成挡边压轮与波状挡边之间的滑动摩擦。鉴于复式托辊的缺陷，本文对其结构进行了改进，使得基带压轮和挡边压轮能够相对转动，实现了复式托辊的同轴异步运行[5]。

方案一：复式托辊的轮轴两端由两轴承座支撑。在基带压轮与轮轴之间安装一对轴承，基带压轮由基带带动而转动，而挡边压轮与轮轴在波状挡边的带动下旋转。这样就实现基带压轮和挡边压轮的外圆周在相同线速度下旋转。该设计显著减轻了波状挡边与挡边压轮之间的相对摩擦。其二维图如图5所示(注：轮轴两端轴承座未画)。

1-轮轴；2-轴承；3-挡边压轮；4-保护套；5-基带压轮；6-基带；7-横隔板；8-波状挡边图5 同轴异步复式托辊

方案二：复式托辊的轮轴两端由两轴承座支撑。将挡边压轮做出改进，在挡边压轮与轮轴之间安装一对轴承，使挡边压轮与轮轴之间能够相对转动，而基带压轮在基带带动下与轮轴同角速度转动，这样就实现了挡边压轮外圆周线速度与波状挡边的速度相同，减少了两者之间的摩擦。其二维图如图6所示(注：轮轴两端轴承座未画)。

1-轮轴；2-保护套；3-轴承；4-挡边压轮；5-基带压轮；6-基带；7-横隔板；8-波状挡边图6 同轴异步复式托辊

方案三：复式托辊的轮轴两端固定。在挡边压轮与轮轴之间、基带压轮与轮轴之间分别安装轴承，使挡边压轮和基带压轮与轮轴之间均能够相对转动，实现挡边压轮外圆周线速度与波状挡边的速度相同，基带压轮外圆周线速度与基带的速度相同，减少了基带和挡边与压轮之间的滑动摩擦。此外，为保护挡边、减少磨损，可在挡边压轮的外圆周添加尼龙保护套，保护套的宽度要适当大于波状挡边的宽度，其二维图如图7所示。

1-轮轴；2-保护套；3-轴承；4-挡边压轮；5-基带压轮；6-基带；7-横隔板；8-波状挡边图7 同轴异步复式托辊

方案的优势：以上3种方案均采用复式托辊对空载分支的波状挡边输送带进行支撑，既托住了基带两侧的空边，也支撑了波状挡边，这种结构能够达到提高波状挡边输送带的刚度和稳定性的良好作用。

托辊辊径调整：承载分支和空载分支的凹、凸弧段都是张力相对集中的位置。承载分支的凸弧段托辊除要承担物料及波状挡边输送带的重力产生的正压力，更重要的是还要承受因输送带的张力所作用形成合力。该合力比输送机的倾斜段及水平段的承载托辊所承载的力要大得多，所以凸弧段承载托辊的辊径要比承载分支的其他托辊的辊径要大。

弧段弯曲半径调整：要适当增大凸弧段的弯曲半径。弯曲半径增大，托辊的数量也增加。张力F1、F2的夹角随之增大，合力N就会减小。这样不但能减小并分散局部波状挡边输送带的张力，缩小波状挡边的延伸率，延长波状挡边输送带的使用寿命。此外，还能避免物料在弯曲弧段运行时因离心力的影响产生抛撒现象。而对于空载分支凹弧段，在适当增加其弯曲半径的同时，为弥补输送带的横向刚度不足，可应用本设计改进的同轴异步复式托辊，在改向处改用2～3组复式托辊组。

3 结语

复式托辊在波状挡边带式输送机系统的应用，大大改善了输送带在回程段因波状挡边的存在而造成的支撑困难的状况，既保护了波状挡边减少其磨损和损坏，又能够提高波状挡边输送带的横向刚度，降低了输送带向中间凹陷的程度，改善了输送带的运行状况。