基于带式输送机改向滚筒轴的设计

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1、基于带式输送机改向滚筒轴的设计摘要：以电商、快递等物流输送行业中所用的带式输送机为例，针对物流快递行业设备供货周期比较短的情况，为能够在满足强度要求的前提下优化带式输送机的结构，文章对带式输送机中出现事故比较多的零部件――改向滚筒轴进行受力分析并简化受力模型，同时分析带式输送机的张力计算方法，最后给出三种方法用来设计改向滚筒轴。关键词：改向滚筒轴；皮带张力；结构设计；弯矩计算中图分类号：F253.9文献标识码：AAbstract：Suchasthebeltconveyorusedintheelectricity、expressin

2、industryforexample，intheviewoflogisticscycleshort，theexpressindustryequipmentsupplytobeabletomeetthestrengthrequirementunderthepremiseofoptimizingthestructureofthebeltconveyor.Thispaperanalysethemoreaccidentinthebeltconveyor――redirectionrollershaftandsimplifiedthemech

3、anicalmodel，wealsoanalysethetensioncalculationmethod，finallythreemethodstodesigntheredirectionrollershaftisgiven.Keywords：redirectionrollershaft；tension7belt；structuraldesign；momentcalculation如图1a所示是带式输送机的模型，图1b为直线输送机的简化模型，从图中可以看出，快递行业中皮带的支撑采用钢板而不是所用的托辊。目前，一些小中型的物流输送设

4、备以及仓储中，带式输送机是一种方便快捷的输送方式，但是物流设备的供货周期比较短，为能够满足客户要求的同时保证产品的质量，需要根据该行业中带式输送机具有的特点对物流中常用的带式输送机的主要参数进行计算，为以后设备的设计和校核提供相应的参考依据，节省设计开发周期。图1表示的是带式输送机的整体布局，根据设备运行过程中出现问题最多的就是改向滚，改滚筒在运行过程中滚筒轴易出现断裂，本文主要探讨改向滚筒轴的受力以及轴径选用需要考虑的因素。改向滚筒的模型如图2所示，其中幅板与改向滚筒轴和滚筒体均采用焊接成型。1模型的简化根据带式输送机的示意图，

5、可以得知作用在改向滚筒上的主要是带式输送机的张力和滚筒的自重，该张力是计算改向滚强度的主要依据，同时，幅板与改向滚筒轴和滚筒体采用焊接成型，幅板具有一定的宽度，刚度比较大，使得在工作的过程中会产生一个附加的力矩M■，该力矩使得在两个幅板之间的轴的弯矩减小，因此可以简化轴的受力模型（图3a）和画出滚筒轴的弯矩图（图3b）如图3所示[1]。72张力的计算2.1皮带圆周力的计算皮带的张力是滚筒主要承受的力，皮带的输送机的总拉力可以采用公式（1）[2-3]来计算。F■=F■+F■+F■+F■+F■（1）其中：F■：圆周力（N）；F■：主要

6、阻力（N）；F■：附加阻力（N）；F■：特种主要阻力（N）；F■：特种附加阻力（N）；F■：提升阻力（N）。其中F■、F■、F■、F■主要是考虑到矿用输送设备以及输送散件和粒状的货物，物流快递行业中采用的带式输送机与传统输送机不同，主要是通过底板来支撑皮带进行传输，因此，皮带圆周力在设计时圆周力主要是皮带的阻力，皮带的阻力主要包括皮带与钢板之间的摩擦力F以及皮带最大的输送能力q■，因此皮带的圆周力的计算可以按如下的公式进行：F■=fL■g2q■+q■（2）其中：f：摩擦系数，皮带与钢板之间的摩擦系数为0.3；L■：皮带的总长度（m

7、）；7g：重力加速度（m/s2）；q■：皮带的单位长度质量；q■：皮带的输送能力（KG/m）。2.2皮带张紧力的计算皮带与滚筒之间通过摩擦传动原理进行运动，从分离点到相遇点包角范围内的压力遵循指数规律，因此，在保证皮带不打滑的前提下，皮带的最小张力F■满足以下规律：F■≥F■■（3）μ为传动滚筒与输送带之间的摩擦系数，与工作条件和滚筒表面的材料有关，根据物流设备中常用的滚筒的材料和工作环境，选择μ取值为0.30，包角210°，如图4所示是皮带圆周力F■与张紧力的关系示意图[4]。皮带在传输过程中，由于带的张力使得带的一边拉进一边放

8、松，假设与滚筒接触的传动带为分离体，根据传动带上的力对滚筒中心的力矩平衡条件可以得到：F■=F■-F■（4）根据上述的（1）、（2）、（3）、（4）计算出改向滚筒的受力情况。3轴的尺寸设计3.1按弯曲强度计算7在轴的校核中，主要考虑的因素有：轴的疲