幾乎所有的皮帶輸送機都存在皮帶跑偏的問題。為防止皮帶跑偏,人們采取了各種各樣的措施,在皮帶輸送機上安裝前傾托輥是其中的一種。前傾托輥因結構簡單(和正常托輥幾乎完全相同),造價低廉,使用者越來越多。但是近幾年來,隨著輸送機運量的增大,皮帶輸送機帶速越來越高,前傾托輥自身存在的缺陷就越來越明顯,最突出的是對輸送帶和托輥輥子造成了嚴重磨損,大大降低了輸送帶和托輥輥子的使用壽命。本文通過對前傾托輥的運行機理進行分析,找出前傾托輥輥子和皮帶磨損的原因。
1、前傾托輥的糾偏原理
圖1 前傾托輥糾偏原理圖
如圖1所示,前傾托輥的兩個側輥的軸線與中輥的軸線不在同一直線上,側輥的軸線沿皮帶運行方向相對中輥軸線旋轉Φ度,即側輥斜置Φ度,通常稱之為前傾角度。根據速度合成定理,皮帶的絕對運行速度Va是牽連速度側輥的表面線速度Ve和皮帶與側輥表面的相對速度Vr的合成,即Va = Ve + Vr。Ve方向與側輥的軸線垂直,Vr則與側輥軸線平行,二者的夾角為側輥的前傾角度Φ。由于皮帶與側輥子之間有相對速度Vr,因此輸送帶與側輥之間將產生方向與Vr相反的滑動摩擦力,可分解成與皮帶運行方向相反的軸向分力Ft和與皮帶運行方向垂直的橫向分力Fa, Ft是輥子對皮帶產生的附加運行阻力Fa,則阻止皮帶偏離輸送機的中心線,防止皮帶跑偏。
2、結論
(1)前傾托輥能夠預防皮帶跑偏,但對皮帶的糾偏能力有限。
從前面的分析可以看出,側輥與膠帶之間有滑動摩擦力,兩個側輥滑動摩擦力的橫向分力方向相反,始終都指向皮帶的軸向(輸送帶運行方向)中心線。在輸送機正常運行時,兩個側輥的橫向分力都阻止皮帶偏離中心線,當皮帶已經跑偏時,皮帶偏向側側輥對皮帶的摩擦力的橫向分力的方向與皮帶跑偏方向相反,仍然阻止皮帶偏離中心線。但偏離側側輥的橫向分力的方向卻與皮帶跑偏的方向相同,不但阻止不了皮帶跑偏,反而會加劇皮帶的跑偏。即當皮帶跑偏時,兩個側輥阻止皮帶跑偏的力不是相互疊加,而是相互抵消的。因此,當皮帶已經跑偏時,前傾托輥能起到的防跑偏效果非常有限。
(2)托輥前傾,將加劇輥子和皮帶的磨損。
非前傾安裝的托輥輥子,由于輥子軸線垂直于輸送帶的運行方向,輥子表面的線速度與皮帶的運行速度大小、方向均相同,輥子與皮帶之間沒有相對滑動,也就沒有相互摩擦。前傾托輥則不同,由于側輥前傾,側輥與皮帶之間始終存在相對滑動和滑動摩擦力。由于存在滑動摩擦力,不但產生了附加運行阻力,還勢必對托輥輥皮和皮帶表面產生嚴重磨損。通常情況下,磨損程度取決于兩個因素:相對滑動速度和滑動表面之間的摩擦力,帶速高、前傾角度大、載荷重則皮帶和輥皮的磨損程度嚴重。因此,前傾托輥只適宜在帶速、運輸能力都相對較小的皮帶輸送機上使用,對高帶速、大運量的大型皮帶輸送機,選用前傾托輥則應謹慎考慮。