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皮帶輸送機滾筒脹套的選用原則

發布時間:2014-10-11 9:30:49  來源:輸送機http://www.ayxoo.com   作者:上海昱音機械

      滾筒是皮帶輸送機的重要部件,過去滾筒軸和筒體輪轂一般采用平鍵聯接形式,但隨著長距離、大帶寬、大運量和高速運行皮帶輸送機的發展,這種結構的滾筒已不能滿足輸送要求。
      脹套連接是依據楔效應原理把軸與輪轂連接在一起,從而使滾筒得以運行。脹套工作的原理是:在徑向力作用下,外環脹大,內環縮小,相互配合的錐環有相同的錐度,通過對這些錐環施加一定的軸向力使輪轂和軸緊密相連,外環向圓周外膨脹,以此來消除安裝間隙,同時內環向內縮小,從而在軸和輪轂表面產生很大的壓應力,此壓應力使滾筒在轉動時產生足夠大的摩擦力,把扭矩傳遞給滾筒。脹套連接具有很好的對中性,基本可以消除應力集中的影響,裝卸和調整軸與輪轂的位置也比較方便,承載能力強,密封性好。脹套的類型有很多種,如Z1、Z2、Z3、Z4、Z5等,脹套的結構如圖1所示。

脹套的結構
圖1 脹套的結構

      1、脹套的分類
      脹套可以分為剛性脹套和柔性脹套兩類,如圖2所示。

剛性脹套和柔性脹套
圖2 剛性脹套和柔性脹套

      剛性脹套的特點:錐角小,不但保證了軸和輪轂的整體式連接,而且壓力幅小,自動定心性能好,配合面壓力計算也比較準確,可以傳遞較大的扭矩;可自鎖,工作時螺釘受力不增加,可靠性高,安裝方便。
      柔性脹套的特點:錐角大、組件多, 自動定心性能差,配合面壓力計算也不準確,傳遞扭矩能力低;不能自鎖,螺釘在工作時受力增加,較薄的錐環面與軸配合時,會在軸表面產生應力集中,可靠性低,安裝也不方便,所以不適合滾筒軸與輪轂的聯接。
      2、脹套的選用原則
      (1)脹套額定負載的確定
      選擇脹套應滿足如下條件
      1)傳遞扭矩
      Mt>M
      式中:Mt為脹套所能傳遞的額定扭矩,M為滾筒穩定運行需要的扭矩。
      2)承受的軸向力
      Ft≥ Fx
      式中:Ft為脹套的額定軸向力,kN;Fx為滾筒正常運行時脹套所需承受的軸向力,kN。
      (2)采用多個脹套聯接時額定負載確定
      當用一個脹套聯結其額定扭矩小于所需傳遞的扭矩時,可以用兩個或兩個以上的脹套串聯聯結,以確保脹套的額定扭矩大于滾筒所需傳遞的扭矩,則可得出其總額定扭矩為
      Mn=Mm
      式中:M為一個脹套的額定扭矩,kN·m;Mn為數個脹套總額定扭矩,kN·m;m為負載系數,見表1。


表1 負載系數m

脹套數量
n
m
Z1 Z2、Z3、Z4、Z5
1 1.00 1.0
2 1.56 1.8
4 1.86 2.7
8 2.03

      (2)對軸孔接合面的要求
      由于滾筒軸與輪轂主要靠摩擦力來傳遞力矩,所以對軸孔結合面有一定的要求,見表2。

表2 軸孔結合面的要求

脹套型號 軸套規格
/mm
軸公差帶 軸的粗糙度
/μm
孔的粗糙度
/μm
Z1 ≥38 H8 ≤6.3 ≤6.3
Z2 所有直徑 H7或H8 ≤16 ≤16
Z3 所有直徑 H8 ≤10 ≤10
Z4 所有直徑 N9或H9 ≤16 ≤16
Z5 所有直徑 H8 ≤16 ≤16


      3、脹套連接的優缺點
      脹套聯接已較廣泛地被采用,它與其他型式的聯接相比有以下優缺點:
      (1)脹套聯接與圓柱面和圓錐面過盈配合的聯接形式相比在傳遞扭矩時有相同的效果,但是脹套聯接的制造工藝簡單,拆卸方便,尤其是對于大型零部件的聯接,這個優點更為突出。
      (2)脹套聯接與鍵聯接相比,脹套聯接可避免鍵聯接中鍵槽的銑制從而減輕對軸截面強度的削弱,同時應力集中系數也相對較低。因此,在傳遞同樣大小的扭矩時脹套聯接可以比鍵聯接采用較小的軸截面,縮小機構尺寸,節省材料。
      (3)脹套聯接與上述等效聯接相比,聯接零件數和聯接接觸的偶合面數相對增多,加工面增多,隱患機率相應增加,制造成本增加,這是其主要不足之處。由于實施標準化的設計和生產,所以不會使聯接成本增加過多,也不會增加制造工藝的難度。與其他類型的聯接相比,尤其是在用于大中型零部件的聯接時,脹套連接制造、安裝和拆卸上的便利,使其應用更為廣泛。
      (4)脹套聯接和上述等效聯接相比的優點,是在聯接處需要傳遞相同的扭矩時得出的。有的聯接不僅需要傳遞一定的扭矩,而且還要承受一定的彎矩載荷作用,有的甚至還要承受交變彎矩的作用。這種情況下,傳統的圓柱面和圓錐面的過盈配合聯接以及鍵聯接都有一定的經驗可以借鑒,但脹套聯接缺少實踐經驗。脹套承受彎矩的能力往往與其各自的結構及具體尺寸有著密切的關系,所以在選用時,應謹慎選擇,否則可能會帶來不好的結果,這也是其不足之處。
      脹套聯接已被廣泛應用于長距離、大運量、高帶速的皮帶輸送機滾筒軸和輪轂的聯接中。目前,脹套的設計和相關參數的計算成為皮帶輸送機非標滾筒設計過程中很重要的部分,隨著輸送機滾筒傳遞扭矩的增大,對脹套的要求也相應提高,在標準輸送機滾筒的設計過程中要選擇與之相匹配的脹套。



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