皮帶機跑偏糾偏力學(xué)原理及應(yīng)用

1、第 1 1 卷 第 1 期 VO L． 1 1N0． 12 0 1 3 年 1月J a n I 2 01 3皮帶機跑偏糾偏力學(xué)原理及應(yīng)用孟慶高 ( 沖 困華三河發(fā) 電有限責(zé)任公司 ． 河 北 i河 ． 0 6 5 2 0 1 )摘 要 ：主要從力學(xué)角度對皮 帶機皮 帶的跑偏原理 、 糾偏裝置 、 糾偏原理進行 了典型分析 ， 同時列舉 了在實際工作中， 應(yīng)用力學(xué)分析進行跑偏 治理 的成功案例， 對皮帶機跑偏治理具有借鑒意義。關(guān)鍵詞：皮帶

2、機 跑偏原理 糾偏應(yīng)用中圖分類號 ： T M 6文獻標(biāo)識碼 ： B文章標(biāo)號 ： 16 7 4 ～ 8 4 9 2 ( 2 0 13 ) 0 1 — 0 5 0 — 0 51前言 皮帶機作為物料輸送 的重要設(shè)備 ， 被廣泛使用于 煤炭 、 電力 、 冶金 、 礦山、 港 口等各個行業(yè) ， 是短距離物 料輸送的主要方式之一。 皮帶機主要由機架、 托輥組 、糾偏裝置 、 皮帶 、 驅(qū)動裝置 、 張緊裝置 、 控制報警裝置 等組成 。 皮帶機運

3、行過程中皮帶跑偏是較為常見的故 障 。當(dāng)跑偏 出現(xiàn)后 ， 輕者造成沿線物料遺撒 、 污染環(huán) 境 、 刮蹭 、 磨損 、 撕裂皮帶邊緣 、 縮短皮帶使用壽命 ， 從 而造成經(jīng)濟損失 ， 重者會造成皮帶斷裂 、 物料輸送 中斷 ， 從而影響生產(chǎn)， 形成重大經(jīng)濟損失和安全事故。因此 ， 研究皮帶機跑偏原理和糾偏措施顯得尤為重要。2 皮帶機跑偏力學(xué)原理 2 ． 1皮帶機工作原理 皮帶機一般為直線布置 ，允許與水平面有一定 的仰角 ， 仰角最大不

4、超過 l 8 。 ， 托輥組按一定 間距固 定安裝在機架上 ， 并承托著皮帶 ， 皮帶沿機架縱軸方 向呈封閉形環(huán)狀繞機架一周 ， 分布在上下托輥上0同 時 ， 又在張緊裝置作用下 ， 與驅(qū)動滾筒 間產(chǎn)生一定張 緊力 。當(dāng)驅(qū)動滾筒在驅(qū)動裝置作用下勻速轉(zhuǎn)動， 并依 靠摩擦力帶動承載著物料的皮帶連續(xù)行進時 ，就完 成了物料的輸送 。2 ． 2 跑偏概念 在實際生產(chǎn)中， 要求皮帶運行 的理想狀態(tài)是 ， 皮 帶中心線與機架中心線完全重合 ，此時皮

5、帶運行處 于絕對不偏不倚狀態(tài) ； 當(dāng)兩條 中心線不重合時 ， 就會 產(chǎn)生皮帶跑偏現(xiàn)象 ；當(dāng)跑偏值超 出技術(shù)規(guī)范規(guī)定的允許范圍時 ， 我們就稱之為皮帶跑偏故障。2 ． 3 跑偏 的危害 皮帶跑偏造成的危害較多， 主要有 5 個方面 ： ① 造 成滾筒 、 托輥軸 向力增大 ， 容易引起軸竄 ， 加速軸承損 壞 ； 托輥與皮帶間產(chǎn)生滑動摩擦 ， 加速膠面磨損。② 容 易造成皮帶邊緣磨損撕裂 ， 縮短皮帶使用壽命。③ 造 成物料遺撒 、 污染

6、環(huán)境， 增加清理工作量 。 ④ 觸發(fā)控制 保護裝置動作 ， 造成臨時停止運行 ， 影響設(shè)備作業(yè)效 率。 ⑤ 嚴(yán)重時， 遺灑的物料落在回程皮帶上， 在滾筒處 來回翻卷 ， 越積越多 ， 皮帶在滾筒處受力不均 ， 致使皮 帶橫向撕裂拉斷， 造成巨大的經(jīng)濟損失和安全事故。2 ． 4 跑偏力學(xué)原理分析 造成皮帶跑偏的因素有很多 ：①滾筒圓柱度有 較大誤差 、 機架剛性差有較大變形 、 皮帶伸長率不均 勻等。②滾筒或托輥軸線與機架 中心線不垂直

7、、 落料 點處料流擋板不正 、 皮帶接頭不正等。③風(fēng) 、 雨 、 雪等 自然因素的影響。④巡檢不到位 、 清掃不徹底 、 隱患 處理不及時等。但經(jīng)過長期的觀察分析 ， 不論何種因素造成皮帶跑偏 ，都可體現(xiàn)為皮帶受到了垂直于前 進方 向的水平側(cè) 向力 ， 且不平衡 ， 即水平合外力不為 零 。當(dāng)合外力為零后 ， 皮帶就會平衡穩(wěn)定 、 保持即有 狀態(tài)。跑偏偏離值達到一定程度 ， 即為跑偏故障。下 面就造成幾種典型的皮帶跑偏的因素 ，從力學(xué)角

8、度 予以闡述分析。2 ． 4 ． 1落料點不正造成皮帶跑偏落料點不正致使皮帶跑偏有兩種情況 ：①料流 落到皮帶上后 ， 其重心位置與皮帶中心不重合。②料 流從不同角度落下時 ， 對皮帶形成沖擊。( 1 ) 料流落下后堆積在成弧形狀皮帶 的一側(cè) ， 料 流重心偏離皮帶 中心 ( 機架中心 ) ， 此 時料堆垂直 向下的重力 F可以分解為兩個相互垂直的分力 ( 見圖 1 ) ， 即 ： 垂直于皮帶弧 面的分力 F和沿弧面切線方 向的分力 F

9、， F， 就會對皮帶形成推力 ， 使之橫 向移 動造成皮帶跑偏 。移動過程 中料堆重心不斷向機架 · 5 2·第 1 期 差等 ， 造成滾筒兩端直徑大小不一致 ， 使?jié)L筒看上去 呈錐形 ， 見圖 4 。當(dāng) D> D時 ， 由于滾筒兩端轉(zhuǎn)動角 速度 ∞ 相同， 所以滾筒右側(cè)線速度大于左側(cè) 。假設(shè) 皮帶與滾筒間無打滑情況 ，轉(zhuǎn)動后 的皮帶右側(cè)線速 度也大于左側(cè) ， 右側(cè)皮帶會越轉(zhuǎn)越緊 ， 產(chǎn)生如 圖所示 的形變 ，

10、皮帶產(chǎn)生形變的力 F可分解成兩個力 F x 和 F n F就是導(dǎo)致皮帶 向粗端跑偏的力 ， 也就是俗話說 的“ 跑粗不跑細” 的原因。圖 4 錐形滾筒皮帶跑偏受力3 糾偏 的力學(xué)原 理 皮帶跑偏是因為受到不平衡的側(cè) 向合外力或扭 力矩 ， 糾偏 的力學(xué)原理是 ： ①消除產(chǎn)生不平衡合外力 或扭力矩 的根源。②利用糾偏裝置產(chǎn)生外力 ， 并與跑 偏外力相抗衡 。消除不平衡合外力根源其實很簡單。例如 ： 落料 點不正 ， 可以調(diào)整落料點的位 置

11、 ， 使其變正 ； 改 向滾 筒或托輥與機架不垂直 ， 可 以調(diào)整滾筒或托輥基座 ，使之垂直 ， 這里不再贅述 ， 下面重點討論 兩種糾偏裝 置糾偏的力學(xué)原理 。3 ． 1立輥式 中心回轉(zhuǎn)槽型托輥糾偏裝置 當(dāng)皮帶不跑偏時見圖 5 ( a ) 、 圖 5 ( b ) ， 皮帶邊緣與 糾偏裝置兩側(cè)帶拐臂的立輥不接觸 ，糾偏裝置維持 I ． — 上—O圖5 立輥式 中心回轉(zhuǎn)糾偏裝置 原狀不動作 ； 當(dāng)皮帶跑偏時 ， 見圖 5 ( c ) ，

12、皮帶邊緣就 會擠壓立輥產(chǎn)生力 F， 立輥會給皮帶一個阻擋力。同時 ，還會對糾偏裝置產(chǎn)生一個扭轉(zhuǎn)力矩 M l ： F 。 L， 皮 帶邊緣與立輥摩擦產(chǎn) 生摩擦力 F ： ， F對糾偏裝置產(chǎn) 生一個扭轉(zhuǎn)力矩 M ： = F 2 L， M與 M ： 之和使糾偏裝置 在平面上繞 回轉(zhuǎn)軸產(chǎn)生～個偏轉(zhuǎn)角 B ( 見圖 6 ) 。 此時 ，皮帶對托輥 的托動力 F ， 將其分解成兩個相互垂直的 分力。即： 垂直于托輥并驅(qū)動托輥轉(zhuǎn)動的分力 F和沿 托輥

13、軸 向的分力 F， F H = F s i nB。 皮帶對托輥施 以推力 F， 同時托輥對皮帶施以反作用力 F推 ， F 推= F H 。由于 托輥沿軸向不能移動 ， 所 以 F椎 就起到阻止皮帶跑偏 或?qū)⑵渫?回原位 的作用 ， F 推 又可分解為相互垂直 的兩分力 F 。 和 F。當(dāng)皮帶與托輥間滑動摩擦力 F 摩 > F 推時， 皮帶受到的推力為 F 推 ， 當(dāng) F摩V， 即錐形托輥在 B點 的線速 度 V ： ， 與該處皮帶