关于带式输送机传动滚筒加强环的分析与研究

王博

摘要：在我国的煤矿产业中需要利用到各种机械设备来进行煤矿的采集和运输，其中较为常用的设备就是带式输送机，本文經过以有限元分析的方式，并且以创建带式输送机传动滚筒的设备模型为基础，为在传动滚筒中加强环的效用进行了实验证明，并且对加强环截面尺寸和传动滚筒的最大变形量还有其筒壳的厚度间的相互联系。关键词：带式输送机;传动滚筒;加强环;分析研究

引言：

对于煤矿生产企业来说，带式输送机因为其自身的高效率和适用领域广的优势，成为了各大煤矿企业中适用最为广泛的煤矿运输设备，并且我国对带式输送机设备的研究和发展朝着更好的方向进行着前进。传动滚筒的大幅度变形、出现裂纹等问题都会造成传动滚筒无法正常运转。本文便对这些问题做出了一些实验和研究，为带式输送机传动滚筒的优化和研究做出了一些探研。

一、传动滚筒的材料参数和其结构参数

随着我国的工业发展和制造技术的不断进步，目前带式输送机的传动滚筒的研发和铸造正在慢慢朝着焊接制造的方式进行研究，也就是让传动滚筒的筒壳和辐板焊接结合到一块，然后让主轴和辐板以涨套的方法来进行装配，这种装配的方法的优势有很多，例如方便其拆卸更换、装配更加稳固、具备过载保护的功能等等好处。本文以某一个工程的实践数据为例，如果传动滚筒上输送带的滑动弧是一百八十度，其张力静止弧是三十度，传动滚筒表明受到的张力大小是六十千牛。下面为传动滚筒的一部分材料和结构的参数：辐板间距/mm 1232;滚筒长度/mm 1400;滚筒直径φ/mm 1000;筒壳厚度/mm 14;辐板厚度/mm 110;筒壳与辐板材料 Q235A;密度ρ1/kg·m-3 7800;弹性模量E1/GPa 206;泊松比γ1 0.30;滚筒轴材料 45Cr;密度ρ2/kg·m-3 7850;弹性模量E2/GPa 193;泊松比γ2 0.28。

二、约束载荷和网格划分

本文对传动滚筒模型的网格划分用的是四面体网格，并且在其轴承的地方增添了固定约束，在传动滚筒的筒壳一百八十度滑动弧中施以摩擦力载荷以及压力载荷，其摩擦力载荷的方向是朝着筒壳圆弧切线的朝向，其压力载荷是朝着径向的朝向，并且在三十度静止弧中仅仅施以压力载荷而没有施以摩擦力载荷。

因为一些带式输送机的输送带在制作的时候还不够完善，有一些缺点，并且被输送带传输的产品一般都会停留在其靠近中间的地方，所以大多数的带式输送机的输送带对于传动滚筒的筒壳上所施加的压力一般都不会特别平均。可是想将这些不平均的压力运算出来尤为困难，所以普遍会假使传动滚筒的筒壳所受到的压力朝着筒轴的方向是平均施加的。以此为基础，我们便可以得到以下的公式，传动滚筒受到的径向压力的公式为

输送机中输送带上某一点上的张力

在上面的两个公式里，其中B代表了输送带的宽度;其中R代表了传动滚筒的半径大小;其中μ代表了传动滚筒和输送带两者间产生的摩擦因数;其中S代表了输送带于传动滚筒分离点位置的张力大小;其中α代表了围包角的大小。

仿真平台在有限单元载荷里没有办法施以以指数形式产生变化的载荷，因此其必须是按线性变换或者分布平均的载荷才能够被顺利施加。所以在施以径向的载荷压力的时候，需要在围包角的范围之内让围包角得以离散，并且要对各段分别做出分析和运算。

三、传动滚筒中添加加强环的效用

1.单一加强环

在传动滚筒中心的地方增添矩形加强环，此加强环截面的高度h为十四毫米，宽度b同样也为十四毫米，剩下的一些参数也跟前面一样，在向其增添相同载荷和约束的环境中，能够经过实验和计算得知传动滚筒中添加了矩形加强环的最大变形量是0.30587毫米，其产生最大变形的地方还是在传动滚筒筒壳的靠近中心的位置。跟传动滚筒中没有添加矩形加强环的设备相比，添加了矩形加强环的滚筒的最大变形量减小了百分之3.91。由此能够得出，在传动滚筒的中心地方增添矩形加强环能够有效降低其最大变形量。

对矩形加强环截面的尺寸参数b和h分别进行调改，将其产生的相应不同效用进行记录和分析比较，根据传动滚筒中添加的矩形加强环各种截面尺寸对应的传动滚筒发生的型变最后得出相应的数据，最后再把得出的数值导进矩阵实验室软件里，最后我们能够得出结论：筒壳厚度以及矩形加强环截面宽度越宽，传动滚筒的最大型变量就会越小。经过上述实验数据能够得出，在传送滚筒中的加强环截面尺寸高度以及其宽度都取最大值为八十四毫米的时候，传动滚筒中心位置的最大型变量的数据值是0.28494毫米，跟没有安装矩形加强环的传动滚筒相比，安装后的最大变形量减小了百分之10.469，所以安装矩形加强环对减小传动滚筒中心形变量的效用非常显著。

2.双加强环

假设选用矩形加强环的高度h是传动滚筒筒壳厚度的五倍也就是七十毫米，然后其宽度b是传动滚筒筒壳厚度的四倍也就是五十六毫米，然后再进行下面的实验研究。

把之前传动滚筒里安装的一个矩形加强环增加到两个，但是这两个矩形加强环的高度跟之前单个矩形加强环的高度一样，宽度是之前单个矩形加强环的一半。然后经过调整两个矩形加强环分别在不同位置所对应起到的效用作为研究。分别调整两个矩形加强环的间距是辐板间距的零和一百分之一到二分之一倍之间，然后经过实验数据对比能够得出对应的数据。并且根据实验数据可以发见，传动滚筒的最大变形量随着两个加强环之间间距的增大的变化是先缩小然后又逐渐变大。在其距离为辐板间距的七分之一的时候，传动滚筒的最大变形量抵达最小值为0.28583毫米。

结束语：

由上述实验得出的数据能够看出，在传动滚筒中添加矩形加强环是能够有效减少其最大变形量的。

参考文献：

[1]马武，霍明明.带式输送机传动滚筒参数化设计及稳定性研究[J].煤矿机械，2018，39（09）：23-25.

[2]刘玲.基于有限元分析的带式输送机滚筒中加强环的研究[J].煤矿机械，2015，36（12）：176-178.