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带式输送机托辊管体与轴承座的有限元分析

时间:2019-10-03 04:13 作者:众兴煤机配件

托辊是带式输送机的重要组成部件,由管体、轴承座和托辊轴等组成,主要肩负着承载输送物料的作用,输送过程中承受70%以上的阻力,是带式输送机中用量较多、更换频率较高的零部件。在输送过程中,管体、轴承座均有可能产生较大的变形,造成托辊较大径向跳动,从而引起输送带的上下颤动和输送机的振动,严重影响托辊的使用寿命和整机的振动稳定性。因此,托辊管体和轴承座的结构对托辊和带式输运机很重要。

托辊管体和轴承座的应力和变形分析

(1)管体

管体属于薄壁零件,在承受局部载荷作用下,会产生局部变形和弯曲变形,管体会产生质量偏心。这样,管体旋转时,会产生偏心力,引起管体的振动,从而造成输送带产生横向强迫振动和输送机的振动,影响托辊的使用寿命,尤其在高速带式输送机中,这种危害更加明显。

(2)轴承座

轴承座也属于薄壁零件.变形如果过大.将直接导致管体的径向跳动增加,影响整机的振动稳定性和托辊的使用寿命。

滚动轴承安装过程中给与适当的安装预紧力能够有效的降低运转过程中的噪声与振动,进而延长轴承使用寿命。轴承预紧力包括轴向与径向两种。其中径向预紧力又包括圆周径向预紧力(以下简称装配应力)与垂直径向预紧力。轴向预紧力可以防止轴承沿轴向窜动。装配应力能够防止轴承内、外圈与主轴及轴承座接触面之间产生相对滑动。垂直径向预紧力能够固定轴承内圈相对外圈在垂直方向上的位置,进而减少运转过程中因轴承内部游隙引起的振动及噪声。其中装配应力的应用多,基本上所有能够用到轴承的地方都会存在装配应力的问题。

轴承装配预紧力,无论是轴向还是径向都会对工作轴承带来振动、定位及摩擦磨损等方面的影响,尤其会显著改变轴承的摩擦扭矩改变温升,进而影响其使用寿命。

轴承径向载荷能够影响轴承在垂直方向上的定位及游隙变化,进而影响轴承工作过程中的稳定性。除此之外,径向载荷大小还直接关系到轴承内部摩擦磨损程度进而影响轴承有效寿命。

随着矿山机电设备节能降耗标准的不度提高,带式输送机制造技术的不断升级换代,绿色节能设计对提高输送机工作效率、降低运行能耗节约成本有着重要意义。托辊作为输送机重要组成部分,其运行阻力的大小直接关系到整机运行能耗及成本。随着输送机技术的不断提高,长距离、大运量及高速带式输送机的研发与实际必将是国内、外发展的趋势,如何降低托辊旋转阻力给整机所带来造成的能耗必将会成为新式输送机首要面对的问题。然而降低托辊旋转阻力,说到底就是如何降低托辊轴承组的摩擦力矩。因此,如果能够从理论及实验的角度去阐述托辊轴承摩擦阻力矩的组成及影响因素,将对输送机未来的技术发展及节能要求有着重要意义,具体如下:

1)从定性及定量的角度上解决了润滑脂流变特性及填脂量与托辊轴承温升及摩擦扭矩之间相矛盾的问题,为如何通过改变润滑脂皂基稠化剂含量及填充量的大小来提高轴承使用寿命以及探索较优填脂量范围提供了实验与理论依据。

2)解决了长久以来了轴承装配应力大小与其摩擦效率之间相互矛盾之间的问题,为如何通过调节托辊轴承在装配过程中配合应力的大小来降低轴承摩擦扭矩、振动噪声以及延长托辊使用寿命奠定了基础,提供了实验与理论依据。

3)分析了托辊轴承在模拟输送物料不同重量(径向载荷)下的摩擦扭矩特性,为如何通过调节输送带速度而实现托辊承受合适配重进而降低轴承组摩擦扭矩及延长托辊使用寿命提供了实验与理论依据。