皮帶機(jī)托輥選型及壽命的計(jì)算方法

0托輥的選用及質(zhì)量托輥被認(rèn)為是皮帶機(jī)噪聲的主要來源。托輥相對于皮帶機(jī)的其他輔件數(shù)量龐大,它是帶式輸送機(jī)的重要部件,它的成本占帶式輸送機(jī)總成本的35%,承受著70%以上的阻力。因此,托輥的選型及質(zhì)量顯得尤為重要。由于托輥的使用量大,在選型上常常以價(jià)格為標(biāo)準(zhǔn),如果選型不當(dāng)或使用了質(zhì)量較差的托輥會(huì)嚴(yán)重影響皮帶輸送機(jī)的質(zhì)量。1托輥使用壽命和摩擦阻力托輥選型需要考慮的因素有托輥直徑、托輥軸直徑、密封型式、托輥使用壽命和摩擦阻力等。因?yàn)橥休佒睆脚c托輥軸直徑直接影響軸承的使用壽命,因此,選擇托輥首要考慮的因素為托輥直徑、軸承壽命及托輥軸變形量。1.1樣品大小和數(shù)量采集下的分析托輥直徑在托輥選型時(shí)常常會(huì)被忽略。目前,國內(nèi)常用的托輥直徑為89mm,133mm和159mm。研究表明,托輥的直徑對皮帶機(jī)的功率會(huì)產(chǎn)生一定的影響,例如,當(dāng)托輥直徑由133mm改為159mm后,皮帶機(jī)的功率可減少11%。1.2軸承壽命的計(jì)算目前有2種通用的計(jì)算軸承壽命的方法。(1)基本定額壽命fcL10h=(106/60n)(FC/FP)ε,(1)式中:L10h——以小時(shí)數(shù)(h)表示軸承的基本額定壽命(可靠度為90%);FC——軸承基本額定動(dòng)載荷,N;FP——作用在托輥上的載荷,N;n——軸承工作轉(zhuǎn)速,r/min。n=60v(πD),(2)式中:v——皮帶機(jī)帶速,m/s;D——托輥直徑,m。(2)預(yù)測模型及預(yù)測密封的磨損或工作不正常會(huì)導(dǎo)致軸承在不潔凈的環(huán)境下運(yùn)行而過早的破壞。第1種計(jì)算方法沒有考慮上述因素,比較適合軸承在最佳的工況下運(yùn)行時(shí)應(yīng)用。第2種計(jì)算方法考慮了上述因素,其計(jì)算公式為Les=LpSefSf,(3)式中:Les——有效使用壽命,年;Sef——密封效率系數(shù),按表1選取;Sf——使用系數(shù),按表2選取;Lp——軸承使用壽命。軸承壽命初步預(yù)測(年)=[RW/(FP/2)]2.5/(0.522n),(4)式中:Rw——軸承磨耗等級;FP——作用在托輥上的載荷,N;n——軸承工作轉(zhuǎn)速,r/min。(3)密封效率及直徑作用在托輥上的載荷為FP=2442N,軸承型號為420205,動(dòng)載荷FC=12700N,使用系數(shù)Sf=1.0;密封效率系數(shù)Sef=0.6;托輥直徑?127mm和?152mm。2種計(jì)算方法的區(qū)別如圖1所示。2托輥軸偏轉(zhuǎn)角fp托輥受力簡圖見圖2所示。托輥軸的允許偏轉(zhuǎn)角為可引起軸承內(nèi)圈與外圈的偏離,但不致于影響到軸承的壽命。托輥軸允許偏轉(zhuǎn)角公式如下。θ=FPFCL/4EJ,(5)式中:FP——作用在托輥上載荷,N;LC——軸承至支撐點(diǎn)距離,m;L——軸承中心距,m;E——彈性模量,210GPa;J——托輥軸慣性矩,J=πd4/64,m4;d——托輥軸直徑,m。上式可簡化為:θ=0.08373FPLCL/d4。(6)上式中θ單位為(′),LC,L單位為mm。因此,影響托輥軸偏轉(zhuǎn)角的因素為軸徑、2軸承中心距及軸承與支撐點(diǎn)間的距離。增大軸徑可減小軸的偏轉(zhuǎn)角。軸徑從25mm增大到30mm,其偏轉(zhuǎn)角減小51.8%。表3為托輥軸偏轉(zhuǎn)角的允許值。3托輥的負(fù)荷計(jì)算3.1基本負(fù)荷(1)物料質(zhì)量分析mW=Q/(3.6×v),(7)式中:mW——每米物料質(zhì)量,kg/m;Q——設(shè)計(jì)運(yùn)量,t/h;v——帶速,m/s;(2)結(jié)皮薄膠帶每米質(zhì)量為mWb,kg/m。(3)托輥式ph值ps影響托輥旋轉(zhuǎn)質(zhì)量的因素有托輥筒皮質(zhì)量、軸承座質(zhì)量等。托輥的旋轉(zhuǎn)質(zhì)量為mWr,kg。作用于托輥上的基本載荷FP1為FP1=[(mW×et+mWb×Leb)×Lat+mWr]×9.81,(9)式中:FP1——基本載荷,N;Lat——中心距;et——系數(shù),1輥式托輥取1;2輥式托輥取0.63;3輥式托輥取0.67;5輥式托輥取0.47;Leb——(Lt+20)/帶寬,m;Lt——中間輥長度,m;Lat——托輥間距,m。3.2托輥受力的影響由于凸弧引起的載荷(如圖3所示)。FPcc=(2×FTc×Lac×Leb)/R,(10)式中:FPcc——由于凸弧引起的附件載荷,N;FTc——凸弧段膠帶張力,N;Lac——凸弧段托輥間距,m;R——凸弧半徑,m;綜上所述,作用于托輥上的總載荷為:(1)承載托輥。FPt=(mW×et×Δt×mWb×Leb×Lat+mWr)×9