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托辊的旋转阻力及摩擦扭矩影响因素

时间:2019-10-23 08:39 作者:众兴煤机配件

带式输送机作为能耗较大的矿山机电设备种类之一,特别是针对长距离、大运量的带式输送机的应用,托辊的旋转阻力对于输送机整体设备的能耗影响更是显而易见。然而在不同工况下,轴承组的效率是影响托辊旋转阻力的主要因素。因此,如果能够从理论及实验研究上分析得出托辊轴承在不同工况条件下摩擦扭矩的组成及大小,并建立数学模型便能够从定性及定量的角度诊释及寻找托辊轴承组降低摩擦扭矩、提高效率的关键因素,进而实现输送机节能减耗、节省运行成本。结合托辊从装配到实际应用过程中所受的预紧力、载荷及润滑方式,可以认为影响托辊摩擦扭矩的因素主要包括:1、装配过程中的圆周径向预紧力;2,使用过程中托辊负重引起的径向载荷3、脂润滑过程中轴承内部组件与润滑脂之间的拖曳、剪切摩擦力。

针对以上影响托辊轴承摩擦扭矩的因素,并结合关于滚动轴承摩擦力矩近几十年的研究现状提出以下问题:

(1)缺乏润滑脂流变特性及填充量与轴承摩擦扭矩之间规律的理论分析及实验研究。

不同润滑脂的流变特性对轴承摩擦扭矩的影响也较为显著,表征润滑脂流变特性的参数中相似勃度较具代表性。润滑脂勃度随剪切率的变化较为明显,其次随温度的变化也会有所改变。而轴承温度及转速的变化在直接影响润滑脂勃度的同时也必然影响到轴承的摩擦扭矩。除此之外,润滑脂的填充量对轴承摩擦扭矩的影响是所有改变轴承摩擦扭矩因素中较为显著的因素。润滑脂在轴承滚动中的重新分布必将会影响到轴承摩擦生热,由于热量不能及时发散,轴承材料将会随温度的升高而发生热胀变形,从而使得轴承内部接触应力重新分布,进而影响轴承的摩擦扭矩。查阅国内外的参考文献,大部分以实验研究型论文居多,然而并未给出理论分析及数学模型,这对于寻找影响不同尺寸类型轴承摩擦扭矩较小的较优填脂量范围的确定缺少了分析与理论依据。

(2)缺乏关于轴承圆周径向装配应力与其摩擦扭矩之间规律的研究。

基本上所有轴承应用的场合都会存在装配应力的问题。根据轴承配合种类的不同,过盈配合对轴承摩擦扭矩的影响较为显著。按照滚动轴承广泛采用的配合方式,圆周配合应力主要分布在外圈与轴承座及内圈与轴之间。然而,这两部分的配合应力主要表征为内、外圈因挤压分别发生收缩及膨胀变形,从而导致轴承内部应力重新分布,进而改变了轴承摩擦扭矩的大小。但是,考虑到因配合造成的圆周应力的测量及实验装置这两方面实现上存在一定难度,所以关于圆周配合应力与轴承摩擦扭矩之间的规律的研究文献及成果相对较少。然而,圆周配合应力对于托辊旋转阻力的影响却不可小觑。

(3)缺乏关于轴承承受径向载荷下的受力分析及数学建模等方面的研究。

托辊正常工作状况下会因输送带运送不同重量的物料而承受垂直方向上的径向负载,可以等效为托辊轴承组在工况下承受不同的径向载荷。轴承承受径向载荷的应用与装配应力相似,基本上所有的轴承都会承受一定的径向负载,尤其以主轴承载换算至轴承径向载荷的应用较为广泛。关于描述径向载荷与轴承摩擦扭矩之间规律的国内、外文献及实验装置已有很多。大部分实验装置是以轴承水平放置为主,对于其他附属旋转部件引起的摩擦扭矩的影响因相比较数量太小而忽略。此外,查阅国内外的相关文献,发现关于轴承在承受径向载荷下的受力变形分析相对较少,且所建立的轴承在承受不同径向载荷下的摩擦扭矩的计算公式大多以现有的经验公式为主,例如SKF提出的轴承扭矩计算公式,因此从试验与理论的角度探索径向载荷与滚动轴承摩擦扭矩之间的规律就显得尤为重要。