第二章 帶式輸送機(jī)摩擦傳動理論資料.doc

1、第二章 帶式輸送機(jī)摩擦傳動理論一摩擦傳動理論帶式輸送機(jī)所需的牽引力是通過驅(qū)動裝置中的驅(qū)動滾筒與輸送帶間的摩擦作用而傳遞的,因而稱為摩擦傳動為確保作用力的傳遞和牽引構(gòu)件不在驅(qū)動輪上打滑,必須滿足下列條件:(1)牽引構(gòu)件具有足夠的張力;(2)牽引帶與驅(qū)動滾筒的接觸表面有一定的粗糙度;(3)牽引帶在驅(qū)動輪上有足夠大的圍包角圖l22為一臺帶式輸送機(jī)的簡圖當(dāng)驅(qū)動滾筒按順時針方向轉(zhuǎn)動時,通過它與輸送帶間的摩擦力驅(qū)動輸送帶沿箭頭方向運動在輸送帶不工作時,帶子上各點張力是相等的當(dāng)輸送帶運動時,各點張力就不等了其大小取決于張緊力P0運輸機(jī)的生產(chǎn)率輸送帶的速度寬度輸送機(jī)長度傾角托輥結(jié)構(gòu)性能等等故輸送帶的張力由l點

2、到4點逐漸增加,而在繞經(jīng)驅(qū)動滾筒的主動段,由4點到l點張力逐漸減小必須使輸送帶在驅(qū)動滾筒上的趨入點張力Sn大于奔離點張力S1,方能克服運行阻力,使輸送帶運動此兩點張力之差,即為驅(qū)動滾筒傳遞給輸送帶的牽引力W0在數(shù)值上它等于輸送帶沿驅(qū)動滾筒圍包弧上摩擦力的總和,即W0=Sn-S1 (11)趨入點張力Sn隨輸送帶上負(fù)載的增加而增大,當(dāng)負(fù)載過大時,致使(Sn-S1)之差值大于摩擦力,此時輸送帶在驅(qū)動滾筒上打滑而不能正常工作該現(xiàn)象在選煤廠中可經(jīng)常遇到Sn與S1應(yīng)保持何種關(guān)系方能防止打滑,保證輸送帶正常工作,這是將要研究的問題在討論前,先作如下假設(shè):(1)假設(shè)輸送帶是理想的撓性體,可以任意彎曲,不受彎曲

3、應(yīng)力影響;(2)假設(shè)繞經(jīng)驅(qū)動滾筒上的輸送帶的重力和所受的離心力忽略不計(因與輸送帶上張力和摩擦力相比數(shù)值很小)如圖l22b所示,在驅(qū)動滾筒上取一單元長為dl的輸送帶,對應(yīng)的中心角即圍包角為d當(dāng)滾筒回轉(zhuǎn)時,作用在這小段輸送帶兩端張力分別為S及S+dS在極限狀態(tài)下,即摩擦力達(dá)到最大靜摩擦力時,dS應(yīng)為正壓力dN與摩擦系數(shù)的乘積,即dS=dNdN為滾筒給輸送帶以上的作用力總和列出該單元長度輸送帶受力平衡方程式為由于d很小,故sin(d/2)(d/2),cos(d/2)1,上述方程組可簡化為略去二次微量:dSd,解上述方程組得.通過在這段單元長度上輸送帶的受力分析,可以得到,當(dāng)摩擦力達(dá)到最大極限值時,

4、欲保持輸送帶不打滑,各參數(shù)間的關(guān)系應(yīng)滿足dS/S=d以定積分方法解之,即可得出輸送帶在整個驅(qū)動滾筒圍包弧上,在不打滑的極限平衡狀態(tài)下,趨入點的Sn與奔離點的Sk之間的關(guān)系解上式,得式中 e自然對數(shù)的底,e=2.718;驅(qū)動滾筒與輸送帶之間的摩擦系數(shù);輸送帶在驅(qū)動滾筒上趨入點的最大張力;S1一一輸送帶在驅(qū)動滾筒奔離點的張力;輸送帶在驅(qū)動滾筒上的圍包角,弧度上式)即撓性體摩擦驅(qū)動的歐拉公式根據(jù)歐拉公式可以繪出在驅(qū)動滾筒圍包弧上輸送帶張力變化的曲線,見圖l23中的bca''從上述分析可知,歐拉公式只是表達(dá)了趨入點張力為最大極限值時的平衡狀態(tài)而實際生產(chǎn)中載荷往往是不均衡的;而且,在歐拉

5、公式討論中,將輸送帶看作是不變形的撓性體,實際上輸送帶(如橡膠帶)是一個彈性體,在張力作用下,要產(chǎn)生彈性伸長,其伸長量與張力值大小成正比因此,輸送帶沿驅(qū)動滾筒圓周上的分布規(guī)律見圖123中bca曲線變化(而不是bca)在BC弧內(nèi),輸送帶張力按歐拉公式之規(guī)律變化;到c點后,張力達(dá)到Sn值,在CA弧內(nèi),Sn值保持不變也就是說為了防止輸送帶在驅(qū)動滾筒上打滑,應(yīng)使趨入點的實際張力Sn小于極限狀態(tài)下的最大張力值,即既然輸送帶是彈性體,那么,在受力后就要產(chǎn)生彈性伸長變形這是彈性體與剛性體最本質(zhì)的區(qū)別受力愈大,變形也愈大,而輸送帶張力是由趨入點向奔離點逐漸減小,即在趨入點輸送帶被拉長的部分,在向奔離點運動過程

6、中,隨著張力的減小而逐漸收縮,從而使輸送帶與滾筒問產(chǎn)生相對滑動,這種滑動稱為彈性滑動或彈性蠕動(它與打滑現(xiàn)象不同)顯然,彈性滑動只發(fā)生于輸送帶在驅(qū)動滾筒圍包弧上有張力變化的一段弧內(nèi)產(chǎn)生彈性滑動的這一段圍包弧,稱為滑動弧,即圖l-23中的BC弧,滑動弧所對應(yīng)的中心角稱為滑動角,即角;不產(chǎn)生彈性滑動的圍包弧,稱為靜止弧(圖中的CA弧),靜止弧所對應(yīng)的中心角,稱為靜止角,即圖中角滑動弧兩端的張力差,即為驅(qū)動滾筒傳遞給輸送帶的牽引力由此可見,只有存在滑動弧,驅(qū)動滾筒才能通過摩擦將牽引力傳遞給輸送帶;在靜止弧內(nèi)不傳遞牽引力,但它保證驅(qū)動裝置具有一定的備用牽引力當(dāng)輸送機(jī)上負(fù)載增加時,趨入點張力Sn增大,滑

7、動弧及對應(yīng)的滑動角也相應(yīng)均要增大,而靜止弧及靜止角則隨之減小圖123中的C點向A點靠攏,當(dāng)趨入點張力Sn增大至極限值Snmax時,則整個圍包弧BA弧都變成了滑動弧,即C點與A點重合,整個圍包角都變成了滑動角(=,=0)這時驅(qū)動滾筒上傳送的牽引力達(dá)到最大值的極限摩擦力:(14)若輸送機(jī)上的負(fù)荷再增加,即,這時.輸送帶將在驅(qū)動滾筒上打滑,輸送機(jī)則不能正常工作二提高牽引力的途徑根據(jù)庫擦傳動的理論及式(14)均可以看出,提高帶式輸送機(jī)的牽引力可以采用以下三種方法:(1)增加奔離點的張力S1,以提高牽引力具體的措施是通過張緊輸送機(jī)的拉緊裝置來實現(xiàn)隨著S1的增大,輸送帶上的最大張力也相應(yīng)增大,就要求提高輸

8、送帶的強(qiáng)度,這種做法是不經(jīng)濟(jì)的,在技術(shù)上也不合理(2)改善驅(qū)動滾筒表面的狀況,以得到較大的摩擦系數(shù),由表129可知,膠面滾筒的摩擦系數(shù)比光面滾筒大,環(huán)境干燥時比潮濕時大,所以,可以采用包膠鑄塑,或者采用在膠面上壓制花紋的方法來提高摩擦系數(shù)(3)采用增加輸送帶在驅(qū)動滾筒上的圍包角來提高牽引力其具體措施是增設(shè)改向滾筒(即增面輪)可使包角由180°增至210°-240°必要時采用雙滾筒驅(qū)動三剛性聯(lián)系雙滾筒驅(qū)動牽引力及其分配比朗確定剛性聯(lián)系雙滾筒和單滾筒相比,增加一個主動滾筒:當(dāng)兩個滾筒的直徑相等時其角度是相同的(圖124)從圖l24中可以看出,輸送帶由滾筒的C點到滾筒的

9、B點時,這兩點之間除了一小段(BC段)膠帶的臼重外,張力沒有任何變化,故B點可看作C點的繼續(xù)因而剛性聯(lián)系的雙滾筒與單滾筒實質(zhì)上是相同的,因為滑動弧隨著張力增大而增大這一規(guī)律對它同樣適用的S1及值在一定的情況下,而且l=2,只有當(dāng)滾筒傳遞的牽引力達(dá)到極限值時,滾筒才開始傳遞牽引力設(shè)121212分別為第及第滾筒的滑動角,靜止角及圍包角則在2=2,1=0的情況下,靜止弧僅存在于滾筒上當(dāng)2=2時,1=1-1時,輸送帶在兩個主動滾筒上張力變化曲線如圖124所示滾筒可能傳遞的最大牽引力為滾筒可能傳遞的最大牽引力為式中 S兩滾筒間輸送帶上的張力驅(qū)動裝置可能傳遞總的最大牽引力為式中 總圍包角兩滾筒可能傳遞的最大牽引力之比為在一般情況下:因而(1-5)顯然,當(dāng)?shù)跐L筒上傳遞的牽引力未達(dá)到極限時,即時,則兩驅(qū)動滾筒傳遞的牽引力之比為由上式可知,當(dāng)總的牽引力W0和張力S1一定時,若值增加,則第個驅(qū)動滾筒傳遞的牽引力WII增大,而WI減小反之,若值減小時,則WI增大(因W0=WI+WII為一定值)由此可以看出:剛性聯(lián)系的雙滾筒驅(qū)動裝置,其滾筒牽引力的分配比值隨摩擦系數(shù)的變化而改變