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新型托輥無源空間糾偏裝置

2023-04-20

孫源 馮宜語

(棗莊科技職業(yè)學(xué)院)

0 引言

帶式輸送機(jī)跑偏在物料輸送過程中時(shí)有發(fā)生,是造成帶式輸送機(jī)局部或全線撒料、輸送帶邊緣磨損和撕裂的主要原因。研究證明造成輸送帶跑偏的因素很多,但歸根結(jié)底是輸送帶在運(yùn)動(dòng)中受力不平衡,形成了垂直于帶速方向的水平速度[1]。現(xiàn)階段,針對(duì)不同原因造成的輸送帶跑偏現(xiàn)象采取了不同的糾偏措施,現(xiàn)場經(jīng)常使用的TD75、DTII標(biāo)準(zhǔn)糾偏托輥組是按現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)制作的,經(jīng)過現(xiàn)場驗(yàn)證能夠?qū)崿F(xiàn)糾偏目的,但在使用過程中存在托輥脫落、轉(zhuǎn)軸斷裂、連桿動(dòng)作不協(xié)調(diào)、輸送帶磨損嚴(yán)重等缺陷。無源空間糾偏裝置在標(biāo)準(zhǔn)調(diào)偏托輥組的基礎(chǔ)上進(jìn)行關(guān)鍵結(jié)構(gòu)優(yōu)化創(chuàng)新,采用多自由度的空間旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)及可轉(zhuǎn)動(dòng)立輥組合,從多個(gè)方面利用帶式輸送機(jī)的糾偏原理進(jìn)行工作,可較好地解決上述問題。因此,無源空間糾偏裝置的研究意義重大。

1 無源空間糾偏裝置的結(jié)構(gòu)分析

1.1 無源空間糾偏裝置的機(jī)械結(jié)構(gòu)

無源空間糾偏裝置由糾偏托輥、糾偏支架、限位板、限位輪、糾偏旋轉(zhuǎn)座、立輥調(diào)節(jié)桿、立輥、固定連桿組成,見圖1。其中糾偏支架設(shè)計(jì)有三個(gè)支承面,三個(gè)支承面設(shè)計(jì)呈凹型,糾偏托輥設(shè)置在糾偏支架的支承面上,糾偏支架通過糾偏旋轉(zhuǎn)座連接到固定連桿上,固定連桿固定在輸送機(jī)的支架上,立輥通過立輥調(diào)節(jié)桿固定在糾偏支架的一端,限位板設(shè)置在固定連桿的一端,限位輪也設(shè)置在糾偏支架一端,且限位板和限位輪設(shè)置為相切,限位板沿輸送帶運(yùn)行方向前高后低設(shè)置。

1. 糾偏托輥;2. 糾偏支架;3. 固定連桿;4. 糾偏旋轉(zhuǎn)座;5. 限位板;6. 限位輪;7. 立輥調(diào)節(jié)桿;8. 立輥

圖1 無源空間糾偏裝置結(jié)構(gòu)圖

1.2 無源空間糾偏裝置關(guān)鍵結(jié)構(gòu)優(yōu)化

普通調(diào)心托輥糾偏支架只能以固定的圓心前后移動(dòng)[2]。無源空間糾偏裝置采用空間旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu),如圖2。機(jī)構(gòu)內(nèi)部使用兩個(gè)萬向軸承,糾偏支架有水平和豎直兩個(gè)方向的自由度,即可以使糾偏支架以糾偏旋轉(zhuǎn)座為中心同時(shí)前后移動(dòng)和上下移動(dòng)。裝置中限位板和限位輪為相切關(guān)系(見圖1),可較好地控制糾偏支架的運(yùn)動(dòng)軌跡。在動(dòng)作過程中,不僅可實(shí)現(xiàn)前后移動(dòng)糾偏,而且可實(shí)現(xiàn)上下移動(dòng)糾偏,糾偏更加迅速,糾偏力更大。這種結(jié)構(gòu)的改進(jìn),改變了原有的標(biāo)準(zhǔn)型糾偏托輥組只能在平面內(nèi)進(jìn)行糾偏動(dòng)作的狀況。

標(biāo)準(zhǔn)型糾偏托輥組左右立輥只有一個(gè),無源空間糾偏裝置每一側(cè)使用兩個(gè)立輥,這樣使得膠帶觸發(fā)立輥的動(dòng)作更可靠,反應(yīng)更靈敏,同時(shí)會(huì)減少膠帶的磨損。

圖2 糾偏旋轉(zhuǎn)座

2 無源多自由度糾偏裝置的工作原理

帶式輸送機(jī)的常用糾偏方式是沿膠帶運(yùn)行方向,輸送帶往哪側(cè)偏托輥組就相應(yīng)向前調(diào)整以達(dá)到糾偏目的。無源空間糾偏裝置在輸送帶跑偏時(shí),輸送帶給立輥施加作用力,通過立輥調(diào)節(jié)桿使糾偏支架繞糾偏旋轉(zhuǎn)座豎直中心線轉(zhuǎn)動(dòng),并推動(dòng)糾偏托輥沿糾偏旋轉(zhuǎn)座豎直中心線轉(zhuǎn)動(dòng),即向輸送帶運(yùn)行方向旋轉(zhuǎn),使糾偏托輥中心線投影與輸送帶中心線有一定夾角,過程如圖3所示。

圖3 輸送帶跑偏示意

輸送帶向前運(yùn)行時(shí)給托輥一個(gè)向前的牽引力Fq,這個(gè)牽引力分解為使托輥轉(zhuǎn)動(dòng)的分力Fz和一個(gè)橫向分力Fc,F(xiàn)c使托輥軸向竄動(dòng),由于托輥支架的固定限制托輥軸向竄動(dòng),它必然就會(huì)對(duì)膠帶產(chǎn)生一個(gè)反作用力Fy,使膠帶向另一側(cè)移動(dòng),如圖4所示,從而實(shí)現(xiàn)糾偏目的。

圖4 托輥受力分析

在限位板的作用下,限位輪沿限位板的接觸面運(yùn)動(dòng),帶動(dòng)糾偏支架在多自由度旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)極限范圍內(nèi)致跑偏一側(cè)抬高,如圖5所示,在抬高過程中促使糾偏支架在兩個(gè)自由度內(nèi)運(yùn)動(dòng)。無源空間糾偏裝置在空間上給予跑偏膠帶一組向心力(向帶式輸送機(jī)中心線),以達(dá)到糾偏目的。限位板角度可調(diào),可根據(jù)需要調(diào)節(jié)抬高值,更便于糾偏。

圖5 糾偏托輥上下運(yùn)動(dòng)示意圖

3 總結(jié)

無源空間糾偏裝置是在標(biāo)準(zhǔn)型糾偏托輥組的基礎(chǔ)上優(yōu)化改進(jìn)而成,該糾偏裝置無動(dòng)力源、可實(shí)現(xiàn)空間糾偏;全機(jī)械結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)簡單、安裝維護(hù)方便;具有合理的限位機(jī)構(gòu),自動(dòng)調(diào)節(jié),功能可靠;具有更大的糾偏范圍。無源糾偏裝置具有非常大的發(fā)展空間,且具有廣泛的應(yīng)用前景,推廣價(jià)值極高。

(來源:起重運(yùn)輸機(jī)械雜志社)