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摘要：針對目前帶式輸送機轉(zhuǎn)彎裝置中轉(zhuǎn)向滾筒存在的小托輥支承方式帶來的輸送帶局部應(yīng)力過大、易磨損等技術(shù)缺陷，提出了一種新的設(shè)計方案，改變了現(xiàn)有轉(zhuǎn)向滾筒對輸送帶的支承和輸送方式，使輸送帶受力均勻，且支承件和輸送帶之間沒有相對運動，避免了對輸送帶的磨損。同時還可通過簡單地改變設(shè)計參數(shù)，便可使一套轉(zhuǎn)向裝置適用于多種轉(zhuǎn)彎角度，提高了設(shè)備的利用率。

帶式輸送機是現(xiàn)代散裝物料的主要輸送設(shè)備，因其輸送距離長、運輸量大、成本低、效率高、運行安全可靠和操作程序簡便等優(yōu)點，而被廣泛應(yīng)用于煤炭、化工、冶金、港口、糧食及隧道掘進等工程領(lǐng)域的物料輸送系統(tǒng)。然而，傳統(tǒng)的帶式輸送機一般為直線運輸，當(dāng)運輸路徑出現(xiàn)轉(zhuǎn)彎時，必須增加相應(yīng)的配套設(shè)備。通常采用的方法是使用多部帶式輸送機搭接，或在轉(zhuǎn)彎處采用其他輸送機代替，這不僅增加了人力、物力和財力的支出，還導(dǎo)致運輸系統(tǒng)復(fù)雜化，使運輸效率降低，檢修、維護成本增加，造成帶式輸送機的運輸優(yōu)勢難以充分發(fā)揮。

    近些年，對帶式輸送機轉(zhuǎn)彎裝置的理論研究掀起了熱潮，從國內(nèi)外的眾多期刊中不難看出，對轉(zhuǎn)彎裝置的研究已經(jīng)達到相當(dāng)高的水平，并且研究成果日趨成熟，尤其是在煤礦開采企業(yè)已得到了較為廣泛的應(yīng)用，如淮南礦業(yè)集團潘一礦、樂平礦務(wù)局沿溝煤礦、開灤集團公司林南倉礦等。與傳統(tǒng)的直線帶式輸送機相比，使用轉(zhuǎn)彎裝置的帶式輸送機結(jié)構(gòu)簡單，節(jié)能效果顯著，輸送效率大大提高，并且能夠有效地降低對于設(shè)備、能源、空間和場地的投入，降低投資和運營成本。

1轉(zhuǎn)彎裝置工作原理

目前，較為成熟的引式輸送機轉(zhuǎn)彎裝置是一種與普通帶式輸送機配套使用的用于轉(zhuǎn)彎運輸?shù)难b置，可實現(xiàn)帶式輸送機的變向運輸。帶式輸送機轉(zhuǎn)彎裝置由轉(zhuǎn)向滾筒、改向滾筒、緩沖托輥組、平托輥、機架、清掃器和擋料裝置等部分組成。從機尾方向傳送過來的輸送帶通過上轉(zhuǎn)向滾筒進行轉(zhuǎn)向和改向，改向后的輸送帶通往機頭，物料在輸送帶轉(zhuǎn)向的同時被轉(zhuǎn)載，卸落在改向后的輸送帶上被運往機頭；從機頭返回的回程帶通過下改向滾筒改向后通向機尾。

2轉(zhuǎn)彎裝置的轉(zhuǎn)向滾筒

    轉(zhuǎn)向滾筒是轉(zhuǎn)彎裝置的核心部件，被固定在機架上。目前應(yīng)用的轉(zhuǎn)向滾筒工作原理基本相同，都是在輸送帶經(jīng)過的圓周面上按規(guī)律布置若干個小托輥，令每個小托輥的軸線方向和該處輸送帶的運行方向相垂直，輸送帶在所有小托輥的外周包絡(luò)面上運行。這樣的轉(zhuǎn)向滾筒裝置雖然解決了輸送帶轉(zhuǎn)彎運行的基本問題，但由于每個小托輥的軸線和轉(zhuǎn)向滾筒軸線存在一個角度，所以小托輥兩端面和輸送帶接觸的地方凸出于其他部位，輸送帶在該處被頂起，導(dǎo)致輸送帶在該處應(yīng)力過大，易被磨損，長期運行輸送帶表面易被磨成一條一條的溝痕；如果小托輥出現(xiàn)故障卡死，還可能使輸送帶撕裂。針對上述問題，對轉(zhuǎn)向滾筒進行改進設(shè)計。小托輥改為圓弧母線，即兩頭小、中間大的形狀，雖然在一定程度上降低了輸送帶局部應(yīng)力，但實踐證明，采用這種方式布置小托輥，由于相鄰小托輥端面之間始終存在空當(dāng)，且軸線之間存在夾角，所以始終不能徹底解決輸送帶局部應(yīng)力過大的問題；母線非直線的小托輥，由于和輸送帶接觸處各點線速度不相等，還會造成對輸送帶的摩擦損傷，這樣不僅降低了帶式輸送機的工作效率，增加了能耗，同時嚴(yán)重制約了輸送帶的使用壽命，增加了設(shè)備運營成本。

因此，如何使輸送帶在轉(zhuǎn)彎運行繞經(jīng)轉(zhuǎn)向滾筒時應(yīng)力均勻，沒有額外摩擦磨損，不僅具有十分重要的理論研究價值，而且對于帶式輸送機轉(zhuǎn)彎裝置的改進具有至關(guān)重要的作用。

3新型轉(zhuǎn)向滾筒設(shè)計方案

通過對目前國內(nèi)外眾多轉(zhuǎn)向滾筒設(shè)計方案優(yōu)缺點的分析和比較，筆者對轉(zhuǎn)向滾筒進行了優(yōu)化設(shè)計，彌補了目前所使用的轉(zhuǎn)向滾筒存在的輸送帶應(yīng)力不均，以及無法實現(xiàn)同套設(shè)備適用多種工作轉(zhuǎn)彎角度的不足。

轉(zhuǎn)向滾筒整體由兩端的軸架支承安裝，固定心軸兩端安裝在軸架上，兩者無相對轉(zhuǎn)動。轉(zhuǎn)動滾筒通過支承件與心軸同心安裝，相對于心軸軸向固定，但圓周方向可靈活轉(zhuǎn)動。在轉(zhuǎn)動滾筒中部，轉(zhuǎn)動滾筒和心軸之間同心安裝有空心圓柱凸輪?？招膱A柱凸輪相對于心軸固定，在其圓周本體上根據(jù)不同的轉(zhuǎn)彎角度要求，加工有一道斜向閉環(huán)凸輪槽。在轉(zhuǎn)動滾筒外表面．按圓周方向均布多條與心軸平行的導(dǎo)軌，導(dǎo)軌底部開設(shè)有狹長的窄縫；在轉(zhuǎn)動滾筒筒體上開設(shè)有與表面固定導(dǎo)軌位置、數(shù)量和尺寸一致的狹長窗口，狹長

窗口的長度方向平行于心軸軸線。輸送帶支承件和導(dǎo)軌配合安裝，支承件依次穿過導(dǎo)軌底部的狹縫、轉(zhuǎn)動滾筒筒體的狹長窗口到達空心圓柱凸輪，與凸輪槽內(nèi)的推動件連接。在輸送帶支承件的下部安裝有一根滾輪軸，在滾輪軸的兩端分別安裝—個轉(zhuǎn)動靈活的小滾輪，滾輪在軌道內(nèi)自由活動。

為了增加輸送帶支承件表面與輸送帶之間的摩擦力．在輸送帶支承件的表面設(shè)置一定厚度的橡膠層。當(dāng)輸送帶壓覆在輸送帶支承件表面運動時，其與輸送帶支承件之間的摩擦力帶動輸送帶支承件、導(dǎo)軌和轉(zhuǎn)動滾筒—起轉(zhuǎn)動，如圖5所示。輸送帶支承件在繞轉(zhuǎn)動滾筒軸線做回轉(zhuǎn)運動的同時，由于空心圓柱凸輪的作用，其還沿導(dǎo)軌在平行于轉(zhuǎn)動滾筒軸線的方向按預(yù)定規(guī)律做直線往復(fù)運動，這樣，輸送帶支承件的運動為兩種運動合成的周期螺旋運動。在每個運動周期，輸送帶支承件的螺旋運動分為兩個階段：當(dāng)和輸送帶接觸時，其螺旋運動和輸送帶的螺旋運動完全一致，所以，輸送帶支承件和輸送帶之間相對速度為零，從而避免了對輸送帶的摩擦損傷；脫離輸送帶后，輸送帶支承件做另一段返程螺旋運動，返回原來位置進入下一個運動周期。

輸送帶在轉(zhuǎn)向滾筒上的螺旋運動參數(shù)是由輸送機轉(zhuǎn)彎角度決定的，而輸送帶支承件的合成螺旋運動參數(shù)可通過空心圓柱凸輪的凸輪曲面參數(shù)來調(diào)整。所以，當(dāng)輸送機轉(zhuǎn)彎角度變化時，只需改變凸輪曲面的參數(shù)，即可使輸送帶支承件的合成螺旋運動參數(shù)適應(yīng)新的輸送機轉(zhuǎn)彎角度，這使得本設(shè)計方案可適用多種轉(zhuǎn)彎角度。

4結(jié)語

本方案所設(shè)計的轉(zhuǎn)向滾筒裝置，其輸送帶支承件沿輸送帶寬度方向均勻地支承輸送帶，單從支承輸送帶方面來說，和普通平形直托輥相同，所以輸送帶受力更均勻，徹底解決了多個小托輥帶來的輸送帶局部應(yīng)力過大的問題，也可避免劃傷輸送帶。正常工作時，輸送帶支承件一方面繞轉(zhuǎn)動滾筒軸線做回轉(zhuǎn)運動，另一方面在空心圓柱凸輪作用下，按照預(yù)定規(guī)律沿導(dǎo)軌在平行于轉(zhuǎn)動滾筒軸線的方向做直線運動，即輸送帶支承件的運動為兩種運動合成的、和輸送帶運動完全一致的螺旋運動。所以，輸送帶支承件和輸送帶之間沒有相對運動，從而避免了對輸送帶的摩擦損傷。另外，通過簡單地改變空心圓柱凸輪的凸輪曲面參數(shù)，即可使一套轉(zhuǎn)向裝置適應(yīng)多種轉(zhuǎn)彎角度，在很大程度上解決了設(shè)備不可重復(fù)利用的問題。

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