关于带式输送机在设计中托辊规格的确定

1辊径的选择
托辊辊子的直径只与输送机带宽、带速和承载能力有关系，与输送机长度和倾角都没有关系。有的人认为输送机越长、倾角越大，托辊的直径就要越大，这种想法是极端的错误。必须明确以下两个关系：
a.托辊直径与带宽的关系：托辊辊径与长度应符合《GB/T990—1991带式输送机托辊基本参数与尺寸》的规定，见表1。

表1
托辊直径与带宽的关系表
mm

根据辊子直径和承载能力，托辊辊子分为轻、中、重型三种。全部采用大游隙轴承，并保证所有辊子的转速不超过600r/min。
b.托辊直径与带速的关系：在确定带速的情况下，托辊辊子的转速不能太大。在同样寿命情况下，转速大，使用时间就短，转速小，使用时间就长。但辊子的直径不能太大，辊子直径太大，整个输送机不配套，初期投资成本就高。在皮带机设计规范中规定：辊子的转速不能超过600r/min。托辊直径与输送机带速的关系见表2。
表2
托辊辊径与转速（r/min）的关系

综合以上情况，根据表1和表2，选用托辊直径φ133mm。
2计算选择轴承型号
托辊寿命取决于轴承的失效寿命。因此，托辊的承载能力与轴承寿命有关，选用时应按带速、输送机的生产能力确定载荷，然后按辊子的承载能力选择轴承。辊子载荷系数见表3，运行系数见表4，冲击系数见表5，工况系数见表6。
表3
辊子载荷系数

表4
运行系数 

表5
冲击系数数( )

表6
工况系数

本条皮带机的托辊形式：承载托辊采用三节辊形成的槽型托辊，回程托辊采用一节辊形式的平行下托辊；根据表3可查得，承载托辊的辊子载荷系数e=0.8，平行下托辊的辊子载荷系数e=1。

由已知条件，每天不多余16小时出煤，因此由表4可查得运行系数 =1.1。
一般情况下，井下由采煤机采的煤最大块不超过350mm，大于150mm～300mm细料中有少量最大块，并且带速v=2.5 m/s，由表5可查得冲击系数 =1.06。
皮带机在大巷中的运行条件：可以认为正常工作和正常维修，根据这样，在表6中可查得工况系数 =1.00。
托辊之间的间距按表7确定。
表7
承载分支托辊间距(mm)

回程分支托辊间距：2.4～3m。
由表7查得承载分支托辊间距a =1200mm=1.2m；由上面的介绍，回程分支托辊间距 =3m。
算出每秒钟带式输送机的输送能力：I = =333.4kg/s；

由以上的结论进行托辊辊子载荷的计算：
a.静载荷计算：

承载分支托辊：
P =e×a ×（ +q ）×9.8
（1）

式中：

P 为承载分支托辊静载荷，N;
a 为承载分支托辊间距，m；
e为辊子载荷系数；
v为带速，m/s；
q 为每米输送带质量，kg/m；

I 为输送能力，kg/s；
通过计算：P =e×a ×（ +q ）×9.8 

=0.8×1.2×( +44.16) ×9.8

=1670（N）

回程分支托辊：
P =e×a ×q ×9.8
（2）

为回程分支托辊静载荷，N;
为回程分支托辊间距，m；
通过计算：
P =e×a ×q ×9.8


=1×3×44.16 ×9.8

=1298.2（N）
b.动载荷计算：
承载分支托辊：
P = P ×f ×f ×f 
（3）
式中：

P 为承载分支托辊动载荷，N;
P 为回程分支托辊动载荷， N;
f 为运行系数；
f 为冲击系数；
f 为工况系数；
通过计算：
P = P ×f ×f ×f 


=1670×1.1×1.06×1=1947（N）
承载分支托辊：
P = P ×f ×f 

（4）
通过计算：
P = P ×f ×f 


=1298.2×1.1×1=1428（N）
托辊的选择原则：在计算结果中取静载荷、动载荷二者之中较大的值查辊子承载能力表（皮带机设计手册上有）来选择辊子，使其承载能力大于或等于计算值，这样就可以保证辊子轴承寿命高于30000小时，转角小于10′。

由以上计算结果可知：承载分支静载荷、动载荷二者之中较大的值为P = 1947（N）；回程分支静载荷、动载荷二者之中较大的值为P = 1428（N）。带宽B=1200mm的带式输送机三节辊托辊组的托辊辊长为465，一节辊托辊组的托辊辊长为1400。
表8
辊子承载能力

kN 

根据上面计算结果，从辊子承载能力表8中选用承载分支托辊组所使用的轴承型号为4G305，回程分支托辊组所使用的轴承型号为4G306。
3计算单位长度上承载托辊组和回程托辊组旋转部分质量
普通辊子的形状、结构尺寸见图1；参数见表9。
图1
托辊结构形状图

表9 
普通托辊参数表


mm

由表9可查出本带式输送机承载分支三托辊组中每个托辊旋转部分的质量为7.38 kg，回程分支托辊组中单个托辊的旋转部分质量为18.35 kg。
因此，承载分支三托辊组Gtz=7.38×3=22.14kg，ltz=1.2m；回程分支平托辊组Gtk=18.35kg，ltk=3m。
承载、回程托辊组转动部分单位长度的质量计算如下：

qt = + 
（5）
式中：
为承载、回程托辊组转动部分单位长度的质量，kg/m；
为承载托辊组转动部分质量，kg；
为承载托辊组间距，m；
为回程托辊组转动部分质量，kg；
为回程托辊组间距，m；
通过计算：
qt = + = + =24.57kg/m。
4结语

只有计算出承载、回程托辊组转动部分单位长度的质量，才能为计算输送机所受阻力提供必要的条件，为计算皮带机设计所需的相关参数打下坚实基础。托辊规格选择是否合理，将直接影响皮带机的初期投资和使用寿命。