新型托輥無源空間糾偏裝置
2023-04-20孫源 馮宜語
（棗莊科技職業(yè)學(xué)院）
0 引言
帶式輸送機(jī)跑偏在物料輸送過程中時有發(fā)生，是造成帶式輸送機(jī)局部或全線撒料、輸送帶邊緣磨損和撕裂的主要原因。研究證明造成輸送帶跑偏的因素很多，但歸根結(jié)底是輸送帶在運動中受力不平衡，形成了垂直于帶速方向的水平速度[1]。現(xiàn)階段，針對不同原因造成的輸送帶跑偏現(xiàn)象采取了不同的糾偏措施，現(xiàn)場經(jīng)常使用的TD75、DTII標(biāo)準(zhǔn)糾偏托輥組是按現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計制作的，經(jīng)過現(xiàn)場驗證能夠?qū)崿F(xiàn)糾偏目的，但在使用過程中存在托輥脫落、轉(zhuǎn)軸斷裂、連桿動作不協(xié)調(diào)、輸送帶磨損嚴(yán)重等缺陷。無源空間糾偏裝置在標(biāo)準(zhǔn)調(diào)偏托輥組的基礎(chǔ)上進(jìn)行關(guān)鍵結(jié)構(gòu)優(yōu)化創(chuàng)新，采用多自由度的空間旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)及可轉(zhuǎn)動立輥組合，從多個方面利用帶式輸送機(jī)的糾偏原理進(jìn)行工作，可較好地解決上述問題。因此，無源空間糾偏裝置的研究意義重大。
1 無源空間糾偏裝置的結(jié)構(gòu)分析
1.1 無源空間糾偏裝置的機(jī)械結(jié)構(gòu)
無源空間糾偏裝置由糾偏托輥、糾偏支架、限位板、限位輪、糾偏旋轉(zhuǎn)座、立輥調(diào)節(jié)桿、立輥、固定連桿組成，見圖1。其中糾偏支架設(shè)計有三個支承面，三個支承面設(shè)計呈凹型，糾偏托輥設(shè)置在糾偏支架的支承面上，糾偏支架通過糾偏旋轉(zhuǎn)座連接到固定連桿上，固定連桿固定在輸送機(jī)的支架上，立輥通過立輥調(diào)節(jié)桿固定在糾偏支架的一端，限位板設(shè)置在固定連桿的一端，限位輪也設(shè)置在糾偏支架一端，且限位板和限位輪設(shè)置為相切，限位板沿輸送帶運行方向前高后低設(shè)置。
1. 糾偏托輥；2. 糾偏支架；3. 固定連桿；4. 糾偏旋轉(zhuǎn)座；5. 限位板；6. 限位輪；7. 立輥調(diào)節(jié)桿；8. 立輥
圖1 無源空間糾偏裝置結(jié)構(gòu)圖
1.2 無源空間糾偏裝置關(guān)鍵結(jié)構(gòu)優(yōu)化
普通調(diào)心托輥糾偏支架只能以固定的圓心前后移動[2]。無源空間糾偏裝置采用空間旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，如圖2。機(jī)構(gòu)內(nèi)部使用兩個萬向軸承，糾偏支架有水平和豎直兩個方向的自由度，即可以使糾偏支架以糾偏旋轉(zhuǎn)座為中心同時前后移動和上下移動。裝置中限位板和限位輪為相切關(guān)系（見圖1），可較好地控制糾偏支架的運動軌跡。在動作過程中，不僅可實現(xiàn)前后移動糾偏，而且可實現(xiàn)上下移動糾偏，糾偏更加迅速，糾偏力更大。這種結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，改變了原有的標(biāo)準(zhǔn)型糾偏托輥組只能在平面內(nèi)進(jìn)行糾偏動作的狀況。
標(biāo)準(zhǔn)型糾偏托輥組左右立輥只有一個，無源空間糾偏裝置每一側(cè)使用兩個立輥，這樣使得膠帶觸發(fā)立輥的動作更可靠，反應(yīng)更靈敏，同時會減少膠帶的磨損。
圖2 糾偏旋轉(zhuǎn)座
2 無源多自由度糾偏裝置的工作原理
帶式輸送機(jī)的常用糾偏方式是沿膠帶運行方向，輸送帶往哪側(cè)偏托輥組就相應(yīng)向前調(diào)整以達(dá)到糾偏目的。無源空間糾偏裝置在輸送帶跑偏時，輸送帶給立輥施加作用力，通過立輥調(diào)節(jié)桿使糾偏支架繞糾偏旋轉(zhuǎn)座豎直中心線轉(zhuǎn)動，并推動糾偏托輥沿糾偏旋轉(zhuǎn)座豎直中心線轉(zhuǎn)動，即向輸送帶運行方向旋轉(zhuǎn)，使糾偏托輥中心線投影與輸送帶中心線有一定夾角，過程如圖3所示。
圖3 輸送帶跑偏示意
輸送帶向前運行時給托輥一個向前的牽引力Fq，這個牽引力分解為使托輥轉(zhuǎn)動的分力Fz和一個橫向分力Fc，F(xiàn)c使托輥軸向竄動，由于托輥支架的固定限制托輥軸向竄動，它必然就會對膠帶產(chǎn)生一個反作用力Fy，使膠帶向另一側(cè)移動，如圖4所示，從而實現(xiàn)糾偏目的。
圖4 托輥受力分析
在限位板的作用下，限位輪沿限位板的接觸面運動，帶動糾偏支架在多自由度旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的運動極限范圍內(nèi)致跑偏一側(cè)抬高，如圖5所示，在抬高過程中促使糾偏支架在兩個自由度內(nèi)運動。無源空間糾偏裝置在空間上給予跑偏膠帶一組向心力（向帶式輸送機(jī)中心線），以達(dá)到糾偏目的。限位板角度可調(diào)，可根據(jù)需要調(diào)節(jié)抬高值，更便于糾偏。
圖5 糾偏托輥上下運動示意圖
3 總結(jié)
無源空間糾偏裝置是在標(biāo)準(zhǔn)型糾偏托輥組的基礎(chǔ)上優(yōu)化改進(jìn)而成，該糾偏裝置無動力源、可實現(xiàn)空間糾偏；全機(jī)械結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡單、安裝維護(hù)方便；具有合理的限位機(jī)構(gòu)，自動調(diào)節(jié)，功能可靠；具有更大的糾偏范圍。無源糾偏裝置具有非常大的發(fā)展空間，且具有廣泛的應(yīng)用前景，推廣價值極高。
（來源：起重運輸機(jī)械雜志社）