CN112374075B - 带式输送机自适应平面曲线段托辊组的结构参数计算方法 - Google Patents

Abstract

一种带式输送机自适应平面曲线段托辊组的结构参数计算方法，涉及托辊组控制调整领域。包括，设置带式输送机托辊组内各辊子的倾斜角度的步骤；计算内曲线抬高角的步骤；判断抬高角是否在规定阈值范围内的步骤；计算曲柄转角及滑块位置的步骤。该方法，对于不同工况下，输送带张力和承载物料量发生变化时，托辊组可自适应地抬高内曲线，避免输送带的偏移；各个辊子可根据输送带张力和承载条件设计倾斜角度，保证输送带稳定运行，延长了设备的使用寿命。

Description

带式输送机自适应平面曲线段托辊组的结构参数计算方法

技术领域

本发明涉及托辊组控制调整领域。涉及一种带式输送机自适应平面曲线段托辊组的结构参数计算方法。

背景技术

现有的带式输送机托辊组固定，无法根据曲线段的输送带张力和承载情况对托辊组结构的导向能力进行调整,容易造成输送带跑偏,时间久了由于输送带的跑偏会带来撒料、输送带磨损等问题。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种带式输送机自适应平面曲线段托辊组的结构参数计算方法。

发明所采用的技术方案是：一种带式输送机自适应平面曲线段托辊组的结构参数计算方法，其技术要点是，包括以下步骤：

步骤1，以输送带对中运行为设计目标，设置带式输送机托辊组内各辊子的倾斜角度；

步骤2，计算内曲线抬高角；

步骤3，判断步骤2计算的内曲线抬高角是否在(5，10°)范围内，若超出，则对各辊子的倾斜角度进行调整，否则，执行步骤4；

首先设置：

1)转弯半径包含四种：若输送带内曲线和外曲线之间的宽度b与曲率半径R的比值

则定义：

(1)若α>800～1000，则表示转弯正常；(2)若800～1000>α>300～500，则表示转弯较困难；(3)若α<300～500，则表示转弯困难；(4)若α<100～300，则表示转弯最困难；

2)输送带张力大小计算公式为：

式中，f_RMBT表示输送带张力系数，无量纲；k_N表示输送带名义抗拉强度，N/mm,N表示牛顿；k_T,max表示输送带最大张力，N/mm，则：

若f_RMBT<30％，则表示输送带张力较小；若f_RMBT>30％～60％，则表示输送带张力小；较大：f_RMBT>60％～100％；最大：f_RMBT>100％

调整过程包括：

设定：内曲线侧辊子外侧向输送带运行方向移动实现辊子倾斜，该辊子倾斜方向为正；外曲线侧辊子外侧向输送带运行方向移动实现辊子倾斜，该辊子倾斜方向为负；

若α大于1000，和/或输送带张力f_RMBT<30％，则调整内曲线侧辊子向正向倾斜；调整中间辊子倾角为0；调整外曲线侧辊子向负倾斜；

若α为800～1000，和/或输送带张力f_RMBT>30％～60％，则内曲线侧辊子倾斜方向不变；调整中间辊子倾角为0；调整外曲线侧辊子倾角向负方向倾斜；

若α为300～500，和/或输送带张力f_RMBT>60％～100％，则调整内曲线侧辊子倾角向正方向倾斜；调整中间辊子倾角向正方向倾斜；调整外曲线侧辊子向负方向倾斜；

若α为100～300，和/或输送带张力f_RMBT>100％，则调整内曲线侧辊子倾角、中间辊子倾角及外曲线侧辊子同时向正方向倾斜；

步骤4，根据步骤3的结果，确定外曲线侧摇杆对托辊的横向力、外曲线侧摇杆对托辊的竖向力、滑块对托辊的竖向力、外曲线侧摇杆转角以及滑块位置。

本发明的有益效果是：该带式输送机自适应平面曲线段托辊组的结构参数计算方法，对于不同工况下，输送带张力和承载物料量发生变化时，托辊组可自适应地抬高内曲线，避免输送带的偏移；各个辊子可根据输送带张力和承载条件设计倾斜角度，保证输送带稳定运行，延长了设备的使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中带式输送机自适应平面曲线段托辊组的结构参数计算方法流程图；

图2为本发明实施例中带式输送机自适应平面曲线段托辊组结构示意图；

图3为本发明实施例中物料全接触时托辊横截面受力示意图；

图4为本发明实施例中输送带横截面受力示意图；

图中序号说明如下：1托辊组支架、2托辊架支撑横梁、3第一托辊、4第二托辊、5第三托辊、6外曲线侧摇杆、7内曲线侧随动支杆、8滑块、9第一支座辅板、10第二支座辅板。

具体实施方式

使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图1～图4和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本实施例中的辊组结构，如图1所示，主要由托辊组支架1、托辊架支撑横梁2、外曲线侧摇杆6、内曲线侧随动支杆7、滑块8、第一支座辅板9及第二支座辅板10构成。本实施例中托辊组支架1固定在托辊架支撑横梁2上，托辊架支撑横梁2一端固定连接第一支座辅助板9，托辊架支撑横梁2另一端滑动连接第二支座辅助板10。托辊组支架1上安装有辊托组，本实施例中的辊托组由三个呈品字形安装的第一辊托3、第二托辊4和第三托辊5构成，如图1所示，两侧的第一托辊4和第二托辊5采用倾斜布置，中间的第三托辊5采用水平布置，三个托辊不在同一平面内。本实施例中的托辊组支架1一侧与外曲线侧摇杆6一端相铰接，托辊组支架1的另一侧与内曲线侧随动支杆7相铰接。外曲线侧摇杆6另一端与第一支座辅助板9铰接，内曲线侧随动支杆7另一端与第二支座辅助板10铰接。在托辊组支架1的下端中心处还固定连接有滑块8，滑块8与外曲线侧摇杆6、内曲线侧随动支杆7和托辊组支架1形成摇杆滑块的四连杆机构。本实施例中的滑块8受力后沿位于托辊架支撑横梁2表面滑动。

本实施例中带式输送机自适应平面曲线段托辊组的结构参数计算方法，包括以下步骤：

步骤1，在保证输送带不跑偏的情况下,设置带式输送机托辊组内各辊子的倾斜角度，例如内曲线辊子倾斜角度为0.3～0.5°，外曲线辊子倾斜角度为-0.3～0.5°，中间辊子倾斜角度为0。

步骤2，计算内曲线抬高角。采用力学模型计算内曲线抬高角，具体公式如下：

物料、输送带、输送带张力在内曲线侧、中间、外曲线侧辊子上产生的垂直于输送机面的压力F_G1、F_Gm、F_G2分别为：

式中，K₁、K_m、K₂分别为物料在内侧、中间、外侧辊子上的重力分布系数；b₁、b_m、b₂分别为输送带在内侧、中间、外侧辊子上的重力分布系数；λ₁、λ₂分别为内曲线侧和外曲线侧托辊槽角；γ为内曲线抬高角；q_m、q_b分别为物料、输送带单位长度质量；B为带宽，g为重力加速度，F_T为曲线处输送带张力。

垂直于托辊轴的正压力F_N1、F_Nm、F_N2分别为：

垂直于托辊轴的正压力在曲线半径方向上的分力F_Nr1、F_Nrm、F_Nr2分别为：

式中，ε₁、ε_m、ε₂分别为内侧、中间、外侧辊子相对于径向倾斜的角度。

输送带和托辊之间的摩擦力在曲线径向的分力F_R1、F_Rm、F_R2分别为：

输送带张力等效到曲线径向的向心力F_Tc为：

F_Tc＝b₁·F_T·cos²(λ₁+γ)+b_m·F_T·cos²γ+b₂·F_T·cos²(λ₂-γ) (5)

曲线段，在输送带张力、托辊倾斜和托辊组其他参数确定下，在稳定状态的曲线径向的力平衡方程为：

F_Tc＝F_R1+F_Rm+F_R2+sgn(ε₁)F_Nr1+sgn(ε_m)F_Nrm+sgn(ε₂)FNr₂ (6)

式(6)中，除输送带张力和内曲线抬高角外均为托辊组结构参数，当给定输送带张力和输送物料参数后，可以从式(6)中求解出内曲线抬高角。

步骤3，判断步骤2计算的内曲线抬高角是否在(5，10°)范围内，本实施例若超出，依据表1对各辊子的倾斜角度进行调整。

表1为各辊子倾斜角度方向组合与导向力的关系表

依据表1，由于步骤二中计算出抬高角，依据表1，应该按如下方式对各辊子的倾斜角度进行调整。

步骤4，当偏移量为0时，通过输送带受力平衡求出内曲线抬高角，通过托辊受力平衡条件并利用求出的内曲线抬高角确定曲柄对托辊的横向力，通过托辊力矩平衡条件和内曲线抬高角以及曲柄对托辊的横向力确定曲柄对托辊的竖向力，通过托辊和滑块的整体力矩平衡并利用内曲线抬高角，曲柄对托辊的横向力以及竖向力确定滑块对托辊的竖向力。利用内曲线抬高角可以求出曲柄转角，利用曲柄转角可以求出滑块位置。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (1)

1.一种带式输送机自适应平面曲线段托辊组的结构参数计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，以输送带对中运行为设计目标，设置带式输送机托辊组内各辊子的倾斜角度；

步骤2，计算内曲线抬高角；

步骤3，判断步骤2计算的内曲线抬高角是否在(5，10°)范围内，若超出，则对各辊子的倾斜角度进行调整，否则，执行步骤4；

首先设置：

1)转弯半径包含四种：若输送带内曲线和外曲线之间的宽度b与曲率半径R的比值

则定义：

(1)若α>800～1000，则表示转弯正常；(2)若800～1000>α>300～500，则表示转弯较困难；(3)若α<300～500，则表示转弯困难；(4)若α<100～300，则表示转弯最困难；

2)输送带张力大小计算公式为：

式中，f_RMBT表示输送带张力系数，无量纲；k_N表示输送带名义抗拉强度，N/mm,N表示牛顿；k_T,max表示输送带最大张力，N/mm,则：

若f_RMBT<30％，则表示输送带张力较小；若f_RMBT>30％～60％，则表示输送带张力小；较大：f_RMBT>60％～100％；最大：f_RMBT>100％

调整过程包括：

设定：内曲线侧辊子外侧向输送带运行方向移动实现辊子倾斜，该辊子倾斜方向为正；外曲线侧辊子外侧向输送带运行方向移动实现辊子倾斜，该辊子倾斜方向为负；

若α大于1000，和/或输送带张力f_RMBT<30％，则调整内曲线侧辊子向正向倾斜；调整中间辊子倾角为0；调整外曲线侧辊子向负倾斜；

若α为800～1000，和/或输送带张力f_RMBT>30％～60％，则内曲线侧辊子倾斜方向不变；调整中间辊子倾角为0；调整外曲线侧辊子倾角向负方向倾斜；

若α为300～500，和/或输送带张力f_RMBT>60％～100％，则调整内曲线侧辊子倾角向正方向倾斜；调整中间辊子倾角向正方向倾斜；调整外曲线侧辊子向负方向倾斜；

若α为100～300，和/或输送带张力f_RMBT>100％，则调整内曲线侧辊子倾角、中间辊子倾角及外曲线侧辊子同时向正方向倾斜；

步骤4，根据步骤3的结果，确定外曲线侧摇杆对托辊的横向力、外曲线侧摇杆对托辊的竖向力、滑块对托辊的竖向力、外曲线侧摇杆转角以及滑块位置。

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