带式输送机滚筒中胀套的设计与应用.pdf

文章编号 1003 07942004 01 0018 02 带式输送机滚筒中胀套的设计与应用 温富成 唐山德伯特机械有限公司, 河北 唐山 063000 摘要 带式输送机是煤矿系统中主要物料输送设备, 在带式输送机的部件滚筒中, 滚筒轴和 筒体轮毂一般采用平键联接, 但对于长距离、 大带宽、 大运量、 高速运行的带式输送机, 这种结构的 滚筒已不能满足要求。介绍带式输送机滚筒中胀套联接的设计, 并进行相应的参数计算, 给出了应 用实例。 关键词 滚筒;胀套; 联接螺栓 中图号 TD528文献标识码 A 1 前言 带式输送机是煤矿井下的主要输送设备, 在带 式输送机滚筒中, 轴和筒体轮毂一般采用单键联接。 在这种联接中, 当轴和筒体的结构尺寸较大时, 加工 制造、 安装和拆卸都很不方便。尤其是需要调整被 联接件圆周方向的相对位置时, 键联接的使用受到 限制, 特别是滚筒在使用过程中, 所受载荷超过其承 载能力时, 不会将键压溃或筒体轮毂被毁坏, 导致滚 筒无法修复使用, 基于此, 设计了使用胀套联接的滚 筒如图1 所示。 图 1 滚筒 Fig.1 Pulley 1 轴 2 轴承座 3 胀套 4 筒体 2 原理 这种胀套联接 见图 2 是靠在轴与筒体轮毂之 间成对布置的锥面贴合的内、 外弹性圈构成的联接, 当沿圆周布置的螺栓将内、 外弹性圈拉紧时, 在产生 的轴向力作用下, 两环相互压紧, 内弹性圈受压, 其 内径减小抱紧轴, 外弹性圈受压, 其外径增大而胀紧 滚筒筒体轮毂, 轴与内弹性圈内孔的接触面产生压 力, 由此压力产生的摩擦力矩和摩擦力来传递扭矩 和轴向力。 3 计算 如上所述, 这种联接传递扭矩和轴向力, 是依靠 锥面结构与锁紧措施, 并在锁紧锥面产生适量的压 强来保证的, 具体的指标是胀套的许用扭矩, 滚筒传 递的扭矩不能大于此值, 并且有一定的安全系数。 在传递一定的扭矩情况下, 距轴中心线越近的结合 面产生的切向力越大, 即在轴与内弹性圈的结合面 之间的切向力最大。如果保证这一切向力能使胀套 传递一定的扭矩和轴向力, 动力的传递就可以完成。 而在内、 外弹性圈贴合的锥面上沿轴向方向切向力 是不均匀分布的, 计算时将其简化为集中力。 图 2 胀套 Fig.2 Locking assemblies 1 联接螺栓 2 外弹性圈 3 内弹性圈 1 内、 外弹性圈压紧力的计算 内弹性圈的受力如图 3 所示, 在带式输送机滚 筒中, 轴与筒体采用 2个胀套联接 见图 1 。 图 3 内弹性圈受力图 Fig.3 Inner spring ring bear force map 设 D 为滚筒轴直径, T 为滚筒需传递的扭矩, 为弹性圈半锥角, 为摩擦角, f 为摩擦系数, F 为内、 外弹性圈的压紧力; Ft、 Ft为内弹性圈所受切 向力, Ff、 Ff为内弹性圈所受摩擦力, N、 N为内弹 性圈所受压力, s 为胀套的有效对数。 由受力分析可知 Nf Ft 2T Ds 处于临界状态时 N 2T Df s Ncos - Ffsin 1 而Ff N f 18 煤 矿 机 械 2004 年第 1 期 所以 N Ncos - N f sin N cos- f sin 又tg sin cos f ; sin 2 cos 2 1 得sin f 1 f 2; cos 1 1 f 2 所以 N N1 f 21 1 f 2cos - f 1 f 2sin N1 f 2 coscos- sinsin N1 f 2cos 2 由此得 N N 1 f 2 cos 2T Df scos 1 f 2 3 水平方向受力平衡, 得 F Nsin Ffcos Ff 4 而 Ff Nf 5 将式 2 、 式 3 、 式 5 代入式 4 , 整理得压紧力 F 2T Df s[ tg tg ] 6 胀套的有效对数 s 与胀套的实际对数 n 有关, 如表 1 所示。 表 1 数值表 Tab. 1 Data table 实际对数 n1234 有效对数 s11251751875 因滚筒均采用成对布置的 2 个胀套传递工作扭 矩, 考虑传动的可靠性, 实际压紧力可按下式计算 F 16KT Df [ tg tg ] 7 式中K 安全系数, 取 K 12 15; f 摩擦系数, 取f 007 016; 摩擦角, arctgf ; 弹性圈半锥角, 取 1230 17。 2 联接螺栓直径的计算 胀套内、 外弹性圈联接螺栓的个数 n 一般在 6 12个之间, 滚筒轴直径越大, n 取值也越大, 以便 使胀套的内、 外弹性圈受力均匀。螺栓直径 d 4F n[ ] 一般取联接螺栓的机械性能等级为 129, 即[ ] 1 080 MPa, 所以 d 0034 3 F n 7 安装时要求使用测力扳手。 4 应用 为某工程设计的带式输送机带宽 2 000 mm、 水 平机长 48 km、 提升高008 km、 运量 6 000 t h、 带速 45 m s, 其传动滚筒直径为 1 600 mm、 筒体长 2 200 mm, 轴和筒体的结构尺寸较大, 所承受的扭矩也很 大。若采用平键联接, 不能满足设计要求, 并且轴和 筒体轮毂会出现较严重的应力集中, 筒体加工制造 也困难, 装配时不易找正, 特别是滚筒损坏时拆卸不 方便, 造成维修不利。因此将轴和筒体的联接设计 为胀套联接, 每个胀套内、 外弹性圈的联接螺栓数量 为 12个, 螺栓直径 16 mm, 机械性能等级为 129 级, 单个螺栓的拧紧力矩为 355 Nm。内、 外弹性圈与轴 和筒体轮毂的配合分别为 H8/ h9 和 H8 e8, 材料为 65Mn。经现场使用, 达到了设计要求, 运转良好。 5 结语 在工作实践中表明, 这种有内、 外弹性圈胀套联 接的带式输送机滚筒, 与其他形式联接的滚筒相比, 有许多优点 1 制造和安装简单, 安装胀套的轴和孔的加工 不像过盈配合那样要求高精度的制造公差, 安装胀 套也无需加热、 冷却或加压设备, 只需将内、 外弹性 圈的联接螺栓按规定的拧紧力矩拧紧即可, 并且定 心性好, 调整方便。 2 互换性好, 拆卸方便。因为拆卸时将联接螺 栓拧松, 即可使滚筒的轴和筒体很容易地拆开。 3 由于没有应力集中, 这种结构的滚筒承载能 力高, 使用寿命长, 整体强度高。 4 这种结构的滚筒在运转过程中, 超载时有安 全保护作用, 可以保证整机设备不受损坏。 目前, 这种胀套联接的滚筒已广泛应用于我公 司设计的长距离、 大带宽、 高速、 重载的带式输送机 中, 并已取得了显著的效果, 得到了用户的好评。 作者简介 温富成1965- , 河北唐山人,1989 年毕业于燕山大 学机械制造工艺及设备专业, 现任唐山德伯特机械制造有限公司设 计工程师. E_mailfucheng. wen dbtchina. com. 收稿日期 2003 10 26 The design and the application of locking assemblies in the pulley of belt conveyor WEN Fu _cheng Tangshan DBT Machinery Co. , Ltd. ,Tangshan 063000, China Abstract Belt conveyors are the main material transport equipments in coal mine system. In the parts pulley of the belt conveyor, in the connection of pulley shaft with pulley hub, the even key commonly is used. But for the belt conveyor with long distance, big belt width, big carrying capacity, high speed running, this kind of construction of pulley can t already satisfy requestion.This text will introduce the design of the contection of locking assemblies in the pulley of belt conveyor, proceed the corresponding parameter compute, and give out the applied example. Key words pulley; locking assemblies; connect bolt 19 2004 年第 1 期 带式输送机滚筒中胀套的设计与应用 温富成