帶式輸送機(jī)高速托輥的研究與應(yīng)用分析.doc

分類(lèi)號(hào)：TH122 密 級(jí)：公 開(kāi)UDC： 單位代號(hào)：10424學(xué) 位 論 文帶式輸送機(jī)高速托輥的研究與應(yīng)用分析 劉 振申請(qǐng)碩士級(jí)別：碩士學(xué)位 專業(yè)名稱：機(jī)械電子工程指導(dǎo)教師姓名：包 繼 華 職 稱：副 教 授山 東 科 技 大 學(xué)二一一年五月論文題目：帶式輸送機(jī)高速托輥的研究與應(yīng)用分析作者姓名： 劉 振 入學(xué)時(shí)間：2008年9月專業(yè)名稱：機(jī)械電子工程 研究方向：機(jī)電控制與生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化指導(dǎo)教師： 包 繼 華 職 稱： 副 教 授 論文提交日期：2011年5月論文答辯日期：2011年6月授予學(xué)位日期：2011年 月 日RESEARCH ON THE HIGH-SPEED IDLER OF THE CONVEYORA Dissertation submitted in fulfillment of the requirements of the degree ofMASTER OF PHILOSOPHYfromShandong University of Science and TechnologybyLiu ZhenSupervisor: Associate Professor Bao Jihua College of Mechanical and Electronic EngineeringMay 2011聲 明本人呈交給山東科技大學(xué)的這篇碩士學(xué)位論文，除了所列參考文獻(xiàn)和世所公認(rèn)的文獻(xiàn)外，全部是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下的研究成果。該論文資料尚沒(méi)有呈交于其它任何學(xué)術(shù)機(jī)關(guān)作鑒定。 碩士生簽名： 日 期：AFFIRMATIONI declare that this dissertation, submitted in fulfillment of the requirements for the award of Master of Philosophy in Shandong University of Science and Technology, is wholly my own work unless referenced of acknowledge. The document has not been submitted for qualification at any other academic institute. Signature: Date:山東科技大學(xué)碩士學(xué)位論文 摘 要摘 要本文論述了大型帶式輸送機(jī)用托輥技術(shù)的研究應(yīng)用現(xiàn)狀，綜合托輥產(chǎn)品技術(shù)的研究成果，將新型的密封技術(shù)、軸承產(chǎn)品以及先進(jìn)的制造與裝配工藝等應(yīng)用于托輥研制中，提出了適用于高速帶式輸送機(jī)用的新型托輥裝置。在分析托輥各部分結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，根據(jù)帶式輸送機(jī)與托輥的運(yùn)動(dòng)關(guān)系建立了托輥裝置的運(yùn)動(dòng)模型，通過(guò)對(duì)運(yùn)動(dòng)模型的分析，得到了在帶式輸送機(jī)正常運(yùn)行過(guò)程中，托輥的主軸、管體、密封結(jié)構(gòu)、軸承、軸承座等結(jié)構(gòu)在帶速提高的情況下，需要解決的問(wèn)題。本文對(duì)比分析了目前市場(chǎng)上多種托輥產(chǎn)品，結(jié)合托輥相應(yīng)試驗(yàn)結(jié)果，針對(duì)要解決的關(guān)鍵問(wèn)題對(duì)各部件分別提出了改進(jìn)設(shè)計(jì)與選型思路；基于高速帶式輸送機(jī)的運(yùn)行狀況設(shè)計(jì)了密封可靠、噪聲小、低能耗的高速托輥裝置，并對(duì)高速托輥各部件的材料與結(jié)構(gòu)做了最優(yōu)匹配設(shè)計(jì)。根據(jù)托輥裝置的工作原理和技術(shù)要求指出了托輥的先進(jìn)加工與裝配工藝，先進(jìn)制造與裝配工藝確保主軸、軸承座的同軸度、管體的圓度達(dá)到最佳，大大減小了托輥的徑向跳動(dòng)量，為有效解決帶式輸送機(jī)在高速運(yùn)行工況下出現(xiàn)的縱向諧振問(wèn)題做技術(shù)準(zhǔn)備。最后參考國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中托輥的技術(shù)條件分別針對(duì)托輥的旋轉(zhuǎn)阻力、浸水密封性能、徑向圓跳動(dòng)、軸向載荷等各性能進(jìn)行高速工況下的試驗(yàn)；參考煤礦井下用聚合物制品阻燃性的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)管體進(jìn)行酒精噴燈和酒精燈燃燒試驗(yàn)，并對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，結(jié)果表明新型的高速托輥裝置能夠滿足高速運(yùn)行條件，并且阻力系數(shù)明顯降低，為高速帶式輸送機(jī)的研發(fā)提供了條件。關(guān)鍵詞：帶式輸送機(jī)，高速托輥，密封，旋轉(zhuǎn)阻力，徑向圓跳動(dòng)ABSTRACTThe paper depicted research and application status of the idler technology used in large belt conveyors. A new type idler equipment with new sealing system, differential rolling bearing and advanced processing-craft was designed to adept to the high-speed belt conveyors.The construction of the idler was analyzed, and the moving model for the idler was established based on the relation between the idler and the belt. Through analysis on the model, the key problems for improving the construction including the sealing, the tube, the shaft, the bearing and the bearing house were known when the velocity was increased. Whats more, several different kinds of the idlers were analyzed, Comparing the experiment results, the constructions were redesigned and chosen, the new idler was established based on the belts operation, which is reliable, small-noise, low-consumption. Synthesizing the material and the constructions made us aim to the optical design, finishing the preparation for solving the longitudinal resonant problems in high-speed operation effectively.Processing-craft and assembling-craft for the high-speed Idler was designed according to the working principle of the idler device, which make the shaft, the bearing house, the tube excellent, ensure the concentricity and circularity, decreasing the run-out of the idler.At last, the experiments of the rotating resistance, the run-out, the water-sealing and the load-bearing in high-speed operation were finished according to the national criteria of the idlers technology, and the burning experiments with the alcohol lamp and alcohol blast burner, were finished according to the national criteria on the flame retardancy of polymer products under the coal mine. The experiment results and the simulation showed that the device could achieve high-speed belts operational requirement, the rotating coefficient decreases obviously, which insure the conveyor working under our processes fixed in advance.Keywords: belt conveyor, high-speed idler, the sealing, the radial run-out, rotating resistance山東科技大學(xué)碩士學(xué)位論文 目 錄目 錄1 緒 論11.1 選題背景及研究意義11.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀31.3 課題研究的主要內(nèi)容62 帶式輸送機(jī)托輥介紹及其運(yùn)動(dòng)分析72.1 帶式輸送機(jī)托輥的結(jié)構(gòu)與種類(lèi)72.2 帶式輸送機(jī)托輥的性能參數(shù)112.3 帶式輸送機(jī)托輥的運(yùn)動(dòng)分析142.4 本章小結(jié)213高速托輥的方案設(shè)計(jì)223.1高速托輥的總體方案223.2 密封結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)243.3 軸承的分析與選型273.4 其他結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)313.5 本章小結(jié)334 高速托輥的生產(chǎn)制造工藝研究344.1 托輥工藝與性能的影響分析344.2 高速托輥的加工工藝分析364.3 高速托輥的裝配工藝分析434.4 本章小結(jié)455 高速托輥的試驗(yàn)465.1 高速托輥的性能試驗(yàn)465.2 高速托輥材料的燃燒試驗(yàn)495.3 本章小結(jié)536 結(jié)論與展望546.1 主要結(jié)論546.2 工作展望54致 謝55參考文獻(xiàn)56碩士期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文59Contents 1 Introduction11.1 Research Background and Significance of the Subject11.2 Development Status at Home and Abroad31.3 The Main Research Content and Features62 Introduction and Dynamics Analysis on Conveyor Idler72.1 The Introduction of the Conveyor Idler72.2 Choositon and Calculation of the Conveyor Idler112.3 Analysis on Dynamics Model for the Conveyor Idler142.4 Brief Summary213 Design of High-speed Conveyor Idler223.1 The Overall Scheme of the High-speed Idler223.2 Design of the Sealing Construction243.3 Analysis and Choosition of the Bearing273.4 The Design of the Others313.5 Brief Summary334 Analysis of Processing-craft and Assembling-craft for the High-speed Idler344.1 The Influence between the Craft and the Performance344.2 Analysis of Processing-craft for the High-speed Idler364.3 Analysis of Assembling-craft for the High-speed Idler434.4 Brief Summary455 Experiments of the High-speed Idler465.1 Performance experiments of the High-speed Idler465.2 Flame retardancy of the High-speed Idler495.3 Brief Summary536 Conclusions and Prospects546.1 Main Conclusious546.2 Prospects54Thanks55Main Reference Documents56Published Papers59山東科技大學(xué)碩士學(xué)文論文 緒 論1 緒 論1.1 選題背景及研究意義帶式輸送機(jī)是重要的物料輸送設(shè)備，煤礦采煤的輸送，礦山石粉的輸送，糧食入倉(cāng)的輸送，冶煉鋼鐵金粉的輸送，均依靠帶式輸送機(jī)實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸。隨著工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展，需要的輸送量也越來(lái)越大，對(duì)帶式輸送機(jī)而言，可以增加帶寬或者增大帶速來(lái)提高輸送量，相同條件下后者要比前者有利的多。帶速提高可以改善輸送機(jī)的以下性能：（1）運(yùn)量一定時(shí)，帶速越高，帶寬越窄，降低了膠帶（在帶式輸送機(jī)投資中，價(jià)格占30%40%）的重量，同時(shí)所需巷道的寬度降低，減小了基建費(fèi)用與設(shè)備投資。（2）帶式輸送機(jī)的運(yùn)行阻力Fu為： （1.1）式中 水平傳輸距離，m；阻力系數(shù)；重力加速度，m/s2；膠帶的單位重量，kg；上托輥的旋轉(zhuǎn)部分的單位質(zhì)量，kg；下托輥的旋轉(zhuǎn)部分的單位質(zhì)量，kg；物料的提升高度，m；附加阻力，N。 膠帶的最大張力Smax： （1.2）式中：膠帶與滾筒間的摩擦系數(shù)；圍包角，rad。由式1.1與式1.2可知隨著帶速的提高，帶式輸送機(jī)的運(yùn)行阻力逐漸減小，膠帶的最大張力也減小，所需膠帶的強(qiáng)度降低，與其相關(guān)的各種支撐設(shè)備規(guī)格也會(huì)減小，提高相關(guān)性能。（3）膠帶的運(yùn)行阻力減小，減速器的輸出扭矩和減速比降低，這樣減速器的輸入功率得到了提高，在選型時(shí)可以降低規(guī)格，減小了投資。（4）膠帶的寬度和強(qiáng)度減小，與之配套的滾筒規(guī)格也就減小，降低了成本。帶速與托輥轉(zhuǎn)速的關(guān)系：，由此得出帶速提高，托輥的轉(zhuǎn)速相應(yīng)增加，為了提高設(shè)備的可靠性與使用壽命，多數(shù)輸送機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)中規(guī)定托輥轉(zhuǎn)速不能超過(guò)600r/min，否則托輥的旋轉(zhuǎn)阻力會(huì)急劇增大，導(dǎo)致使用壽命急劇下降。因此帶速提高，只能加大托輥直徑，來(lái)降低托輥轉(zhuǎn)速。對(duì)應(yīng)各個(gè)規(guī)格的托輥的最高帶速如下表所示，從中可以看出帶速每增加1m/s，托輥的規(guī)格至少要加大一級(jí)，不利于減小設(shè)備投資。表1 不同規(guī)格的托輥的最高帶速Table 1 The different velocities of various idlers托輥直徑（mm）63.57689108133159194219最高帶速（m/s）2.04.25.06.16.9兗州礦業(yè)集團(tuán)濟(jì)寧二號(hào)煤礦北翼大巷帶式輸送機(jī)，設(shè)計(jì)運(yùn)量1700t/h，水平運(yùn)距2380m，上運(yùn)傾角4，提升高度166.5m，輸送機(jī)設(shè)計(jì)方案如表2所示。表2 輸送機(jī)設(shè)計(jì)方案示意圖Table 2 The sketch map of the conveyor design通過(guò)以上分析，結(jié)合實(shí)例兗州礦業(yè)集團(tuán)濟(jì)寧二號(hào)煤礦北翼大巷帶式輸送機(jī)的設(shè)計(jì)方案1，我們可以看出提高帶速，帶寬減小，所需巷道變窄，帶強(qiáng)降低，驅(qū)動(dòng)裝置、支撐設(shè)備、滾筒等部件的規(guī)格降低，所需投資與基建費(fèi)用也就減小，但托輥由于受轉(zhuǎn)速限制，隨著帶速的提高，規(guī)格逐漸加大，影響了設(shè)備投資的合理分配。托輥是影響輸送機(jī)使用效果的關(guān)鍵部件之一，約占整機(jī)重量的30%40%，占整機(jī)價(jià)格的25%30%，它是日常主要管理、維護(hù)和更換的對(duì)象2。托輥的設(shè)計(jì)和選用對(duì)于帶式輸送機(jī)的正常使用、穩(wěn)定運(yùn)行、維護(hù)費(fèi)用、功率消耗、整機(jī)價(jià)格有重要影響，所以高速托輥的設(shè)計(jì)顯得尤為重要。1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1帶式輸送機(jī)的研究現(xiàn)狀國(guó)外帶式輸送機(jī)技術(shù)的發(fā)展很快，其主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面：一方面是帶式輸送機(jī)的功能多元化、應(yīng)用范圍擴(kuò)大化，如大傾角帶式輸送機(jī)、管狀帶式輸送機(jī)、空間轉(zhuǎn)彎帶式輸送機(jī)等各種機(jī)型；另一方面是帶式輸送機(jī)本身的技術(shù)與裝備有了巨大的發(fā)展，尤其是長(zhǎng)距離、大運(yùn)量、高帶速等大型帶式輸送機(jī)已成為發(fā)展的主要方向，其核心是研制更可靠的零部件、開(kāi)發(fā)應(yīng)用先進(jìn)帶式輸送機(jī)動(dòng)態(tài)分析與監(jiān)控技術(shù)，提高帶式輸送機(jī)的運(yùn)行性能和可靠性。目前，世界上單機(jī)運(yùn)距最達(dá)30.4km的帶式輸送機(jī)已在澳大利亞的鋁礬土礦投入使用；運(yùn)量達(dá)到37500t/h，帶速為7.4m/s2的大型帶式輸送機(jī)已應(yīng)用于德國(guó)露天煤礦，國(guó)外帶式輸送機(jī)的帶速已達(dá)1215m/s3。十多年來(lái)，國(guó)產(chǎn)煤礦帶式輸送機(jī)從SDJ、SSJ、STJ、DT等系列定型發(fā)展到各種多功能特種帶式輸送機(jī)系列，提高運(yùn)輸效率。我國(guó)帶式輸送機(jī)正向長(zhǎng)運(yùn)距、高帶速、大運(yùn)量、大功率的方向發(fā)展，在高帶速輸送機(jī)為研究方向的背景下這就要求帶式輸送機(jī)在高速運(yùn)行時(shí)各個(gè)零部件必須具有良好的運(yùn)轉(zhuǎn)性能，特別是托輥、滾筒等結(jié)構(gòu)要滿足高速運(yùn)行的條件，因此研究高速托輥，需要對(duì)托輥的密封結(jié)構(gòu)、筒體、軸承座等進(jìn)行設(shè)計(jì)，對(duì)軸承進(jìn)行分析與選型，并改進(jìn)托輥的生產(chǎn)制造工藝，與此同時(shí)，還必須結(jié)合新型的高分子復(fù)合材料，減輕托輥的質(zhì)量，降低帶式輸送機(jī)的啟動(dòng)、制動(dòng)功耗，減小托輥的現(xiàn)場(chǎng)許用功率，以保證帶式輸送機(jī)的安全平穩(wěn)運(yùn)行。保證了帶式輸送機(jī)安全可靠地運(yùn)行，提高了生產(chǎn)效率，降低了維護(hù)成本，提高了經(jīng)濟(jì)效益。帶式輸送機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)與裝備有以下特點(diǎn)：（1）設(shè)備大型化，滿足高產(chǎn)高效集約化生產(chǎn)的需要。（2）應(yīng)用動(dòng)態(tài)分析技術(shù)和機(jī)電一體化、計(jì)算機(jī)監(jiān)控等高新技術(shù)，采用各種軟起動(dòng)和自動(dòng)張緊技術(shù)，對(duì)帶式輸送機(jī)進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)與監(jiān)控，大大降低了輸送帶的動(dòng)張力，使輸送機(jī)始終處于最佳運(yùn)行狀態(tài)，設(shè)備性能好，運(yùn)輸效率高。（3）采用多電機(jī)驅(qū)動(dòng)與中間驅(qū)動(dòng)及功率平衡技術(shù)，使輸送機(jī)單機(jī)運(yùn)行長(zhǎng)度在理論上已不受限制，并確保了輸送設(shè)備的通用性、互換性以及單元驅(qū)動(dòng)的可靠性。（4）新型高可靠性關(guān)鍵零部件技術(shù)，如應(yīng)用極限轉(zhuǎn)速更高的托輥、各種先進(jìn)的大功率驅(qū)動(dòng)裝置與調(diào)速裝置等。1.2.2 托輥的研究現(xiàn)狀托輥是帶式輸送機(jī)上的主要部件之一，托輥的作用是支撐輸送帶，減小運(yùn)行阻力，并使輸送帶的垂度不超過(guò)一定限度，以保證輸送帶平穩(wěn)運(yùn)行。托輥約占整機(jī)重量的30%-40%，因?yàn)閿?shù)量眾多，托輥的好壞直接影響到輸送機(jī)的正常運(yùn)行和運(yùn)營(yíng)費(fèi)用，托輥被譽(yù)為輸送機(jī)的“心臟”。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，在以大運(yùn)量、長(zhǎng)距離、高帶速帶式輸送機(jī)為研究方向的大背景下，國(guó)內(nèi)外對(duì)托輥技術(shù)進(jìn)行了深入和廣泛的研究，并開(kāi)發(fā)出了多種新型的托輥裝置，托輥各部分結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)也多種多樣，像單向逆止托輥、自清掃托輥等專用產(chǎn)品也相應(yīng)出現(xiàn)在實(shí)際生產(chǎn)中，但由于現(xiàn)代技術(shù)條件的限制和托輥技術(shù)的特殊性，高速托輥的技術(shù)創(chuàng)新還有待進(jìn)一步研究。目前國(guó)外托輥的設(shè)計(jì)手段、制造標(biāo)準(zhǔn)，制造工藝，檢驗(yàn)檢測(cè)手段等，都比國(guó)內(nèi)先進(jìn)很多。如在世界帶式輸送機(jī)行業(yè)享有盛譽(yù)的日本NC公司，其托輥制造工藝技術(shù)非常先進(jìn)，按照日本JIS標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的托輥經(jīng)檢測(cè)，承載托輥的徑向跳動(dòng)均保證在0.5毫米以下，使用壽命在5萬(wàn)小時(shí)以上，約是國(guó)產(chǎn)托輥壽命的2倍。在國(guó)內(nèi)帶式輸送機(jī)市場(chǎng)特別是高端托輥市場(chǎng)，占有重要的位置，有相當(dāng)大的市場(chǎng)份額。其他如英國(guó)道梯邁柯托輥，德國(guó)DBT托輥等設(shè)計(jì)制造水平也比較先進(jìn)，在國(guó)際國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上也有不俗的表現(xiàn)。但國(guó)外托輥普遍是針對(duì)國(guó)外的生產(chǎn)條件設(shè)計(jì)，對(duì)我國(guó)帶式輸送機(jī)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的復(fù)雜性考慮不足，在使用維護(hù)上要求比較高。大部分托輥使用中后期旋轉(zhuǎn)阻力過(guò)大，節(jié)能效果不好。因?yàn)橥休佋诿禾?、電力、冶金、建材、化工、港口等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，現(xiàn)在國(guó)內(nèi)托輥生產(chǎn)廠家很多，產(chǎn)品數(shù)量品種也不少，但是質(zhì)量卻參差不齊。制造精良，性價(jià)比與國(guó)外同行相比具有較大優(yōu)勢(shì)的產(chǎn)品和生產(chǎn)廠家很少。造成這種狀況除了我國(guó)設(shè)計(jì)技術(shù)水平低和制造工藝落后等原因外，我國(guó)托輥產(chǎn)品的制造標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定過(guò)于從寬，檢驗(yàn)檢測(cè)手段落后，配套件如鋼管、密封件等部件的質(zhì)量不過(guò)關(guān)也是造成我國(guó)托輥質(zhì)量不穩(wěn)定的重要因素。長(zhǎng)期存在著托輥旋轉(zhuǎn)阻力過(guò)大；密封防水、防塵效果不好，使用壽命遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)壽命，噪聲污染嚴(yán)重等問(wèn)題，進(jìn)而降低了配套整機(jī)的使用效果。在設(shè)計(jì)方面，由于沒(méi)有低旋轉(zhuǎn)阻力系數(shù)的托輥可供選用，設(shè)計(jì)部門(mén)就不得不加大主電機(jī)的功率，或采用較大的備用系數(shù)。這樣一來(lái)，就造成了在設(shè)備，材料，能源等各方面的浪費(fèi)?？梢哉f(shuō)，現(xiàn)在托輥的質(zhì)量和水平已經(jīng)成了制約我國(guó)帶式輸送機(jī)制造水平的一個(gè)瓶頸?，F(xiàn)在，各生產(chǎn)廠家都把改進(jìn)托輥結(jié)構(gòu)、提高托輥性能和壽命作為提高產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力的主要手段，質(zhì)量與九十年代相比，也進(jìn)步很多，像唐山冶金、沈陽(yáng)礦山機(jī)械有限公司生產(chǎn)的托輥性能有了很大的提高，在市場(chǎng)上也占有了一定的市場(chǎng)份額。但是，大部分廠家的研究方向定位于對(duì)于托輥結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，至今國(guó)內(nèi)仍然是很少生產(chǎn)廠家，從理論上研究托輥的微觀破壞機(jī)理，研究現(xiàn)場(chǎng)的噪聲、振動(dòng)、尺寸的穩(wěn)定性、溫度場(chǎng)對(duì)整個(gè)托輥的影響，從而為托輥的優(yōu)化設(shè)計(jì)和改進(jìn)提供理論依據(jù)。 國(guó)內(nèi)帶式輸送機(jī)的帶速一般為36m/s，而國(guó)外的最高帶速已達(dá)15m/s，由于我國(guó)的帶式輸送機(jī)的帶速較國(guó)外偏低，相應(yīng)的托輥技術(shù)與國(guó)外相比也有著較為明顯的差距，總體來(lái)說(shuō)國(guó)內(nèi)產(chǎn)品與國(guó)外的相比較，差距主要體現(xiàn)在：（1）使用壽命短。國(guó)內(nèi)托輥的使用壽命約為2000030000h，進(jìn)口托輥的使用壽命能達(dá)到50000100000小時(shí)。（2）運(yùn)行阻力系數(shù)大；國(guó)產(chǎn)普通托輥的旋轉(zhuǎn)阻力系數(shù)約為0.0250.030，進(jìn)口托輥的旋轉(zhuǎn)阻力系數(shù)一般在0.012左右。（3）托輥重量大。同型號(hào)托輥國(guó)內(nèi)比國(guó)外重10%，托輥越重，消耗鋼材與功率越大，尤其是在帶式輸送機(jī)啟動(dòng)時(shí)功率消耗更為明顯。（4）噪聲大。同型號(hào)的托輥相比較，國(guó)內(nèi)產(chǎn)品的噪聲分貝要比國(guó)外的大13%30%。1.2.3 解決的關(guān)鍵問(wèn)題就當(dāng)前市場(chǎng)上可供選擇的托輥種類(lèi)繁多，性能差異比較大，單單從壽命上來(lái)說(shuō)，有的托輥運(yùn)轉(zhuǎn)幾天甚至幾個(gè)小時(shí)就報(bào)廢，而有的托輥可正常運(yùn)轉(zhuǎn)幾年，當(dāng)然其價(jià)格差別也比較大，這就給用戶的選擇造成困難。綜合市場(chǎng)上托輥存在的諸多問(wèn)題，總體來(lái)說(shuō)現(xiàn)有的托輥失效歸納為兩種形式：筒體等結(jié)構(gòu)的破壞和軸承的失效4。其中的筒體、軸承座、擋蓋和支承軸為碳鋼結(jié)構(gòu)，重量大，易產(chǎn)生靜電，易銹蝕破壞。尤其是礦山生產(chǎn)中，暴露于高硫工作環(huán)境中，腐蝕更為明顯；軸承的失效主要表現(xiàn)在：（1）軸承的強(qiáng)度、剛度、疲勞破壞，磨損：托輥工作時(shí)由于筒體偏心對(duì)軸承會(huì)產(chǎn)生軸向力高頻沖擊，由于向心球軸承能承載較大的徑向力，幾乎不能承載軸向力，這對(duì)于向心球軸承的托輥影響明顯。（2）密封性能差：使用過(guò)程中，塵埃入侵內(nèi)部，進(jìn)入軸承滾道，導(dǎo)致潤(rùn)滑脂變質(zhì)固化，破壞軸承的工況。加劇了軸承的磨損，導(dǎo)致托輥損壞。在高速運(yùn)行的情況下，由于內(nèi)摩擦的存在，導(dǎo)致熱量的產(chǎn)生，停止運(yùn)行后由于溫度降低導(dǎo)致氣壓下降，這樣粉塵會(huì)伴隨著吸氣過(guò)程進(jìn)入非接觸式密封結(jié)構(gòu)，現(xiàn)有的接觸式密封結(jié)構(gòu)在轉(zhuǎn)速提高后旋轉(zhuǎn)阻力明顯加大，磨損加劇。托輥高速運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，徑向跳動(dòng)量加大，噪聲加劇。影響徑向跳動(dòng)的因素主要有：管體的圓度、主軸的圓度、軸承座的質(zhì)量及其軸向定位與裝配精度5?？傮w來(lái)說(shuō)高速托輥要解決的問(wèn)題在于：（1）密封結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。新的密封結(jié)構(gòu)既要解決托輥高速運(yùn)行中存在的呼吸問(wèn)題，保證防水防塵質(zhì)量，還不能加大托輥的旋轉(zhuǎn)阻力。（2）軸承的選型。托輥轉(zhuǎn)速提高后，發(fā)熱量加大，對(duì)軸承進(jìn)行選型，確保潤(rùn)滑性能良好，保證托輥的壽命。（3）生產(chǎn)制造工藝。新的工藝要保證托輥結(jié)構(gòu)的加工裝配精度，減小相關(guān)部件的不同軸度，降低徑向跳動(dòng)量與噪聲。（4）托輥的重量?？紤]新材料的應(yīng)用，減輕托輥質(zhì)量，減小啟動(dòng)、制動(dòng)功耗，降低帶式輸送機(jī)的現(xiàn)場(chǎng)功率要求。1.3 課題研究的主要內(nèi)容參考現(xiàn)有帶式輸送機(jī)的托輥技術(shù)條件，綜合托輥技術(shù)研究的成果，對(duì)基于高速運(yùn)行的帶式輸送機(jī)進(jìn)行托輥的技術(shù)研究和應(yīng)用分析。本課題研究的主要內(nèi)容：（1）根據(jù)托輥的運(yùn)動(dòng)，結(jié)合托輥與輸送帶的運(yùn)轉(zhuǎn)關(guān)系，對(duì)托輥的主軸、筒體等進(jìn)行受力分析，建立力學(xué)模型。（2）在分析軸承、密封結(jié)構(gòu)以及潤(rùn)滑方式對(duì)托輥性能影響的基礎(chǔ)上，明確影響托輥性能的主要指標(biāo)，提出制約托輥高速運(yùn)轉(zhuǎn)的主要因素，為高速托輥的設(shè)計(jì)做好鋪墊。（3）針對(duì)受力模型與要解決的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題，研究新型的密封結(jié)構(gòu)，選擇更佳的軸承，對(duì)托輥的生產(chǎn)制造工藝進(jìn)行改進(jìn)，保證高速托輥的可實(shí)施性。（4）參考國(guó)家托輥技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)新型高速托輥的主要性能進(jìn)行試驗(yàn)，對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，驗(yàn)證相關(guān)結(jié)構(gòu)的可行性，保證高速托輥的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。62山東科技大學(xué)碩士學(xué)文論文 帶式輸送機(jī)托輥介紹及其運(yùn)動(dòng)分析山東科技大學(xué)碩士學(xué)文論文 帶式輸送機(jī)托輥介紹及其運(yùn)動(dòng)分析2 帶式輸送機(jī)托輥介紹及其運(yùn)動(dòng)分析在帶式輸送機(jī)中，托輥用于支承輸送帶和輸送帶上的物料，減少輸送帶的運(yùn)行阻力，并且保證輸送帶的垂度不超過(guò)技術(shù)規(guī)定，使輸送帶沿預(yù)定的方向平穩(wěn)運(yùn)行。托輥是影響輸送機(jī)使用效果的關(guān)鍵部件之一，約占整機(jī)重量的30%40%，它是日常主要管理、維護(hù)和更換的對(duì)象。2.1 帶式輸送機(jī)托輥的結(jié)構(gòu)與種類(lèi)2.1.1 帶式輸送機(jī)托輥的結(jié)構(gòu)隨著帶式輸送機(jī)的發(fā)展，從托輥的結(jié)構(gòu)到托輥組的型式不斷有新的變化，面對(duì)如此眾多型式的托輥，如何合理的選擇托輥是一個(gè)問(wèn)題，對(duì)托輥?zhàn)罨镜囊笫牵菏褂每煽?，回轉(zhuǎn)阻力系數(shù)小、制造成本低、具有足夠的承載能力。普通托輥的結(jié)構(gòu)如圖2.1所示，主要包括管體、軸、軸承、軸承座、密封結(jié)構(gòu)等組成，軸承布置在托輥管體的內(nèi)部托輥軸的兩端由托輥支架支撐，要做出高質(zhì)量的托輥，每個(gè)部分的設(shè)計(jì)與選型起著重要的作用。1-管體；2-軸；3-擋環(huán)；4-軸承；5-迷宮型內(nèi)密封圈；6-迷宮型外密封圈；7-內(nèi)密封圈；8-外密封圈；9-外蓋；10-擋圈；11-軸承座圖2.1 托輥的結(jié)構(gòu)Fig.2.1 The construction of the idler 管體一般由無(wú)縫鋼管或焊接鋼管制造，前者制造的管體由于鋼管的壁厚不均勻，運(yùn)行時(shí)易產(chǎn)生附加動(dòng)載荷，使輸送帶產(chǎn)生振動(dòng)，同時(shí)使軸承及密封件過(guò)早破壞，一般只適用于低速運(yùn)行的輸送機(jī)。焊接鋼管的管壁比較均勻，運(yùn)行過(guò)程中相對(duì)平穩(wěn)，在高帶速運(yùn)行下要比焊接鋼管好的多。軸承座有鑄造式和沖壓式和酚醛塑料加布三種。鑄造式軸承座的優(yōu)點(diǎn)是厚度大、剛性強(qiáng)、配合面精度高、托輥轉(zhuǎn)動(dòng)靈活性好，但是重量較大、成本較高。沖壓軸承座的重量輕、制造容易、成本低，但是鋼板薄時(shí)剛性小、易變形、拆裝時(shí)已損壞。托輥軸承一般選用鋼珠軸承、近年來(lái)傾向于選擇大游隙專用軸承，以改善軸承的工作狀態(tài)，減小托輥的運(yùn)轉(zhuǎn)阻力，降低托輥的制造成本。托輥密封結(jié)構(gòu)的好壞直接影響到托輥的旋轉(zhuǎn)阻力和使用壽命，高速運(yùn)行中密封結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)尤為重要。潤(rùn)滑脂除起到潤(rùn)滑作用外，還起密封作用。生產(chǎn)中主要采用鈣基潤(rùn)滑脂、鈉基潤(rùn)滑脂、鋰基潤(rùn)滑脂三種，國(guó)內(nèi)外有些托輥的結(jié)構(gòu)還采用了可注油式潤(rùn)滑6，保持托輥的良好潤(rùn)滑狀態(tài)。2.1.2 帶式輸送機(jī)托輥的選擇計(jì)算 托輥的分類(lèi)托輥主要是支撐輸送帶及輸送帶上的物料，保證輸送帶穩(wěn)定運(yùn)行，托輥能否正確合理的選擇將直接影響整條帶式輸送機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行。托輥的型式主要分為：（1）槽形托輥。托輥都是成組地安裝在輸送機(jī)上。上托輥組可以由單個(gè)托輥的平行托輥和兩個(gè)、三個(gè)托輥的槽形托輥組，中間托輥都是水平布置，側(cè)托輥的槽角一般為35和45，一臺(tái)輸送機(jī)中使用最多的是35槽形托輥和35槽形前傾托輥，其選配有三種方式：全前傾托輥、部分前傾托輥、無(wú)前傾托輥。槽形托輥可以降低托輥架的高度，減小等效的托輥組間距，用與輸送帶的剛度較小和空間較小的地方。（2）緩沖托輥。緩沖托輥安裝在輸送機(jī)的受料處，用來(lái)保護(hù)輸送帶。緩沖托輥的額定負(fù)荷和標(biāo)準(zhǔn)托輥相同，其槽角有35和45兩種形式。選用棉布芯輸送帶時(shí)只能使用35槽形緩沖托輥，選擇45槽形緩沖托輥時(shí)可在導(dǎo)料槽不受物料沖擊的地方使用。（3）調(diào)心托輥。調(diào)心托輥用來(lái)自動(dòng)糾正輸送帶在運(yùn)轉(zhuǎn)中運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)量跑偏，防止輸送帶蛇行，以保證輸送帶的穩(wěn)定運(yùn)行。需要設(shè)置調(diào)心托輥的輸送帶中一般每十組托輥設(shè)一組調(diào)心托輥。（4）回程托輥?；爻掏休伒臉?biāo)準(zhǔn)樣式是平行下托輥，它也是使用最多的一種下托輥。大型的輸送機(jī)也可采用兩個(gè)輥?zhàn)?，兩個(gè)輥?zhàn)硬贾贸蒝形用以防止跑偏和較高的承載能力，多數(shù)做法是每隔七組平行下托輥連續(xù)設(shè)3組V形和V形前傾下托輥。（5）過(guò)渡托輥。大運(yùn)量、長(zhǎng)距離、輸送帶張力大和重要的輸送機(jī)一般均應(yīng)設(shè)置過(guò)渡段，過(guò)渡段就是布置過(guò)渡托輥的地方。（6）螺旋自清掃托輥。螺旋托輥用于清掃輸送帶承載面上粘附的物料，其作用和清掃器相同，一般將距離輸送機(jī)頭部滾筒最近的那組下托輥設(shè)計(jì)為螺旋托輥。 圖2.2緩沖托輥與螺旋自清掃托輥Fig.2.2 The absorber idler and the spiral self-cleaning idler托輥的選擇主要考慮托輥組的承載能力和壽命。需要考慮下列因素：載荷的大小和特性、輸送帶的寬度及運(yùn)行速度、應(yīng)用條件、帶式輸送機(jī)的工作制度、軸承壽命、維修制度等7。托輥組的形式可根據(jù)托輥在不同部位的情況進(jìn)行選擇，例如：受料處選用緩沖托輥；過(guò)渡段使用過(guò)渡托輥；為防止跑偏在輸送機(jī)上設(shè)置一定數(shù)量的調(diào)心托輥組；輸送量較大時(shí)選用槽形托輥組，輸送量較小時(shí)選用二托輥托輥組或平形托輥。輥?zhàn)娱L(zhǎng)度的選擇可以參考輸送帶的寬度、托輥組的輥?zhàn)訑?shù)和輥?zhàn)娱g的連接和布置方式。托輥的直徑和托輥軸的直徑以及軸承可根據(jù)托輥承受的載荷情況選擇，一般情況下應(yīng)盡量選擇大直徑的輥?zhàn)?，這樣可以減小運(yùn)行時(shí)的托輥?zhàn)枇?，減小托輥的旋轉(zhuǎn)速度，從而減小由于托輥制造質(zhì)量引起的動(dòng)載荷。 托輥載荷的計(jì)算選擇托輥時(shí)，應(yīng)考慮實(shí)際工況，保證托輥的承載不致過(guò)大、轉(zhuǎn)速不能過(guò)高。帶式輸送機(jī)的托輥載荷可以從不同的模型進(jìn)行計(jì)算，而且各個(gè)輥?zhàn)拥氖芰顩r也不相同，圖2.3所示為通常采用的物料和輸送帶作用在各輥?zhàn)由系妮d荷：將物料和輸送帶的載荷的70%作用在中間輥?zhàn)由?，兩個(gè)側(cè)輥各承受15%的物料作用，物料輸送帶上的裝載情況如圖2.3所示，物料的斷面積S為：輸送機(jī)每小時(shí)運(yùn)送能力為： 由以上兩式得出，可計(jì)算出輸送帶的物料重量，以此來(lái)計(jì)算輸送帶的載荷。式中 有效帶寬，mm； 中間托輥的有效長(zhǎng)度，mm； 物料的安息角，rad； 托輥輥?zhàn)拥牟劢?，rad；m，n均為常數(shù)。圖2.3 物料在輸送帶上的裝載情況Fig.2.3 The material on the conveyor以下給出直線段托輥組載荷的計(jì)算方法9：（1）承載托輥的靜載荷為： （2.1） 回程托輥的靜載荷為： （2.2）式中 托輥載荷系數(shù)，上托輥為=0.8，下托輥為=1； 托輥間距，mm； 物料系數(shù)，對(duì)平形托輥組=1，對(duì)二托輥組=0.6，對(duì)等長(zhǎng)三輥槽形托輥組=0.7； 物料系數(shù)，對(duì)平形托輥組=1，對(duì)二托輥組=0.6，對(duì)等長(zhǎng)三輥槽形托輥組=0.7； 一般取9.81。（2）承載托輥的動(dòng)載荷為： 回程托輥的動(dòng)載荷為： 式中 工況系數(shù)； 沖擊系數(shù)； 運(yùn)行系數(shù)。 托輥轉(zhuǎn)速的要求由于加工精度和管體壁厚的不均勻，輥?zhàn)哟嬖谥粋€(gè)偏心，轉(zhuǎn)速越大，輥?zhàn)拥恼駝?dòng)也就越嚴(yán)重，特別地當(dāng)托輥振動(dòng)的頻率與輸送帶的固有振動(dòng)頻率相等時(shí)，將產(chǎn)生共振，使輸送機(jī)不能正常工作。當(dāng)帶速一定時(shí)，托輥直徑越小，其轉(zhuǎn)速就越高，振動(dòng)就越強(qiáng)烈。為了避免過(guò)大振動(dòng)導(dǎo)致徑向跳動(dòng)量過(guò)大，德國(guó)的克虜伯公司建議托輥的轉(zhuǎn)速應(yīng)小于600r/min，日本的石川島播磨公司根據(jù)托輥橢圓度不同推薦轉(zhuǎn)速應(yīng)小于740r/min和610r/min10。因此在滿足允許托輥轉(zhuǎn)速條件下，輥?zhàn)拥闹睆綖椋?式中 托輥直徑，mm； 托輥允許的轉(zhuǎn)速，r/min。2.2 帶式輸送機(jī)托輥的性能參數(shù)作為帶式輸送機(jī)的關(guān)鍵部件，托輥的旋轉(zhuǎn)阻力，防塵防水密封等性能參數(shù)對(duì)于帶式輸送機(jī)的正常使用、穩(wěn)定運(yùn)行、維護(hù)費(fèi)用、功率消耗、整機(jī)價(jià)格有重要影響，為此國(guó)家對(duì)各個(gè)型號(hào)的托輥的運(yùn)轉(zhuǎn)性能作了明確規(guī)定。2.2.1 托輥的性能規(guī)定依據(jù)中華人民共和國(guó)煤炭行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（MT821-2006）中的煤礦用帶式輸送機(jī)托輥技術(shù)條件，對(duì)托輥（直徑為108mm）在普通轉(zhuǎn)速下的試驗(yàn)條件及性能規(guī)定11總結(jié)如表2.1所示。針對(duì)托輥的結(jié)構(gòu)，各個(gè)部件的精度與質(zhì)量國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中也做了相應(yīng)規(guī)定。托輥的尺寸和形式多樣，論文中對(duì)一種尺寸(直徑為108mm，長(zhǎng)度為350mm)的托輥進(jìn)行分析。表2.1 托輥的性能指標(biāo)Table 2.1 The performance properties of the idler序號(hào)項(xiàng)目名稱性能指標(biāo)1使用壽命正常使用，壽命不小于20000小時(shí)，有效使用期內(nèi)損壞率不超過(guò)5%2托輥旋轉(zhuǎn)阻力系數(shù)出廠實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)：0.010；工程使用條件下：0.020。3托輥外圓徑向跳動(dòng)0.5mm(托輥長(zhǎng)度550mm)0.7mm(托輥長(zhǎng)度550-950mm)1.3mm(托輥長(zhǎng)度950-1350mm)1.5mm(托輥長(zhǎng)度1350mm)4輥?zhàn)虞S向位移量0.5mm5輥?zhàn)臃蹓m及進(jìn)水量輥?zhàn)釉诰哂蟹蹓m的容器內(nèi)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)200小時(shí)后，粉塵不進(jìn)入密封潤(rùn)滑脂腔內(nèi)。在淋水工況條件下連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)72小時(shí)后，進(jìn)水量150g。6輥?zhàn)虞S向承載能力10KN（托輥直徑108mm）15KN（托輥直徑133-159mm）20KN（托輥直徑159 mm）7噪聲分貝40dB8輥?zhàn)拥鋸?qiáng)度所有零件和焊縫均不得出現(xiàn)損傷和脫落；跌落后托輥的軸向位移不大于1.2mm；托輥管體與軸承座不得松開(kāi)；跌落后的托輥其旋轉(zhuǎn)阻力系數(shù)不得大于跌落前的1.5倍。管體的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定參照MT/T 1019-2006煤礦用托輥管體技術(shù)條件12，金屬管體的外形尺寸應(yīng)符合表2.2所示的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)：若是非金屬管體，其外徑及其允許偏差應(yīng)符合表2.2的規(guī)定，壁厚正負(fù)偏差不得大于其壁厚的10%，同截面壁厚偏差不得大于15%。此外，在環(huán)境溫度為（255），相對(duì)濕度為60%70%的條件下，管體表面電阻值不得大于5108。管體的兩端面應(yīng)與中心線垂直，并應(yīng)清除毛刺。管體抗拉強(qiáng)度的安全系數(shù)不得低于8。表2.2 金屬管體的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)Table 2.2 The quality standards of steel tubes壁厚S（mm）允許偏差同截面壁厚差直線度（mm/m）外徑（mm）壁厚3.20.708%S7.5%.1.2 潤(rùn)滑脂的質(zhì)量指標(biāo)潤(rùn)滑脂的選擇對(duì)于托輥的使用壽命有重要的影響，所選的潤(rùn)滑脂必須滿足表2.3中所示潤(rùn)滑脂的質(zhì)量要求。表2.3 潤(rùn)滑脂的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)Table 2.3 The quality standards of lubricating grease項(xiàng)目質(zhì)量指標(biāo)滴點(diǎn)，175針入度（25，60次），0.1mm265295剪切安定性，十萬(wàn)次針入度350耐水性（加水10%，剪切十萬(wàn)次針入度）375游離堿，NaOH%0.1氧化安定性（100、100h、0.78MPa）壓力降，MPa0.35機(jī)械雜質(zhì)（酸分介法）無(wú)雜質(zhì)軸承防銹（52、48h、100%濕度）2級(jí)相似粘度（-20，D=10/s），P15000使用壽命（在托輥軸承中使用），h200002.2.2 制約托輥高速運(yùn)轉(zhuǎn)的主要因素托輥高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，徑向跳動(dòng)量、旋轉(zhuǎn)阻力、防水防塵、噪聲等性能參數(shù)與常速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)相比都有了很大改變，所以制約托輥高速旋轉(zhuǎn)的因素我們可以從以下幾個(gè)地方來(lái)體現(xiàn)：（1）密封結(jié)構(gòu)。托輥一般運(yùn)行在潮濕多塵的惡劣環(huán)境下，為了減小旋轉(zhuǎn)阻力，大部分托輥的密封結(jié)構(gòu)選擇的是迷宮式密封13。在高速運(yùn)行的情況下，由于內(nèi)摩擦的存在，必然導(dǎo)致熱量的產(chǎn)生，引起軸承內(nèi)密封腔內(nèi)溫度的升高，隨著溫度的升高潤(rùn)滑脂出現(xiàn)汽化現(xiàn)象。托輥停止運(yùn)行后，隨著溫度降低軸承密封腔內(nèi)氣壓下降，從而產(chǎn)生吸氣過(guò)程，伴隨著吸氣過(guò)程，大量的粉塵顆粒進(jìn)入軸承密封腔內(nèi)導(dǎo)致潤(rùn)滑脂的污染和干化，從而加快軸承的磨損。潤(rùn)滑脂隨汽化現(xiàn)象不斷發(fā)生而逐漸減少到一定程度后，軸承將在干摩擦狀態(tài)下運(yùn)行，這勢(shì)必加劇軸承的磨損，大大縮短托輥的使用壽命14。（2）徑向跳動(dòng)量。托輥的徑向圓跳動(dòng)的產(chǎn)生主要由兩點(diǎn)引起：托輥管體的選擇及管體、主軸、軸承座等部件的加工影響15。（3）旋轉(zhuǎn)阻力。除密封結(jié)構(gòu)、各部件的材料選擇外，旋轉(zhuǎn)阻力的產(chǎn)生很大程度上源自于托輥的加工裝配，其中各部件的同軸度對(duì)托輥的旋轉(zhuǎn)阻力有著明顯的影響。徑向跳動(dòng)量與旋轉(zhuǎn)阻力的大小很大程度上是與托輥的機(jī)械加工質(zhì)量相關(guān)的。機(jī)械加工質(zhì)量主要是指機(jī)械加工精度和表面質(zhì)量。加工精度指的是零件在加工后的實(shí)際幾何參數(shù)（尺寸、幾何形狀和表面相互位置）與理想零件的幾何參數(shù)相符合的程度，其符合程度越高，則要求加工精度越高，其差別即為加工誤差。表面質(zhì)量是指零件表面幾何特征和物理力學(xué)性能，主要包括表面粗糙度、波度和表面層的物理力學(xué)性能。機(jī)械加工質(zhì)量對(duì)零件的耐磨性、配合性質(zhì)、零件疲勞強(qiáng)度、耐腐蝕性能、工作精度都有著重要的影響。生產(chǎn)實(shí)踐中，任何的加工方法都不可能把零件做的絕對(duì)準(zhǔn)確，我們要做的就是盡量把加工誤差降到更小、表面質(zhì)量做到更好。2.3 帶式輸送機(jī)托輥的運(yùn)動(dòng)分析帶式輸送機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，托輥承載著輸送帶和物料，了解托輥與輸送帶之間的作用關(guān)系，有助于我們理解托輥的設(shè)計(jì)思路，做出更好的設(shè)計(jì)方案。2.3.1 托輥等效質(zhì)量的分析這里的托輥組的等效質(zhì)量是指托輥組沿垂直方向運(yùn)動(dòng)時(shí)托輥組的等效質(zhì)量，不同于轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)的等效質(zhì)量，分析托輥組等效質(zhì)量的目的是為分析托輥的運(yùn)動(dòng)關(guān)系，研究托輥的受力，便于優(yōu)化托輥的結(jié)構(gòu)。圖2.4 三托輥的幾何關(guān)系Fig. 2.4 The geometry relations of three idlers 以下以槽形托輥為例進(jìn)行分析，圖2.4是三托輥槽形托輥組的幾何關(guān)系示意圖，由于對(duì)稱可以只對(duì)一半進(jìn)行分析，對(duì)于側(cè)托輥的中點(diǎn)，有：，對(duì)于中間托輥中點(diǎn)，有：，式中 側(cè)托輥的長(zhǎng)度，mm； 中間托輥的長(zhǎng)度，mm； 側(cè)托輥和水平線的夾角變量，rad。由以上兩式，設(shè)中間托輥的速度，可以計(jì)算出側(cè)托輥中點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)速度，側(cè)托輥的角速度為，托輥組的總動(dòng)能在等效前后保持不變，設(shè)托輥組的等效質(zhì)量為m，中間托輥的質(zhì)量為m0，側(cè)托輥的質(zhì)量為m1，有：由此可以得到三托輥槽形托輥組的等效質(zhì)量m為： （2.3）2.3.2 輥?zhàn)虞S的受力分析正常