摘要：傳動滾筒作為帶式輸送機的關鍵部件，其結構效能的好壞直接影響著帶式輸送機的可靠性和使用壽命。根據傳動滾筒的結構型別、材料和工作載荷，對輸送機傳動滾筒受力狀況做了理論分析，運用有限元分析軟體對輸送機傳動滾筒進行了靜力分析，得出滾筒在載荷作用下的應力和變形分布規律。
為傳動滾筒的設計提供了有利的理論依據。
關鍵詞：帶式輸送機；傳動滾筒
前言滾筒是帶式輸送機主要的傳動部件，根據在輸送機中所起作用可分為傳動滾筒和改向滾筒。傳動滾筒用來傳遞牽引力和制動力矩；而改向滾筒主要起改變輸送帶的執行方向以完成拉緊、返回等各種功能。二者在工作狀態下的受力情況不同，故結構也不同。
滾筒由滾筒軸、軸承座、輪轂、輻板、筒殼等部分組成。帶式輸送機的傳動滾筒有焊接和鑄焊2種結構形式。本文以某礦用傳動滾筒為例：
滾筒直徑為1600mm, 傳動滾筒扭矩為428knm,合力為2596kn, 筒殼材質為q235a。
1、 傳動滾筒的受力分析
在帶式輸送機中，傳動滾筒相當於帶傳動中的主動輪，而從動滾筒相當於從動輪。驅動滾筒正常工作時承受軸端輸入扭矩作用旋轉，同時還受輸送帶和滾筒之間摩擦力的作用，以及輸送帶對滾筒的壓力作用，如圖1所示。
圖1 滾筒上的張力變化圖
假設輸送帶是理想的撓性體，可以任意彎曲，沒有彎曲應力、質量和厚度。
輸送帶在滾筒上的圍包角為α，在圍包角內存在滑動弧λ和靜止弧γ，即α=λ+γ。兩端輸送帶的張力差為f1-f2,此差值等於滾筒軸上輸入的扭矩值。
輸送帶的張力變化可按尤拉公式計算，輸送帶任一點的張力
fθ=f2e1）
輸送帶在相遇點的極限張力f1max=f2e2）
式中 θ——輸送帶單元所在圓周角，0<θ<α;
摩擦係數。
按式（2）給出的輸送帶在滾筒上的張力線如圖1所示的acb線。在實際執行中，相遇點張力f1 pθ=2fθ/(bd)= 2f2eμθ/(bd)
單位表面的摩擦力
fθ=μpθ= 2μf2eμθ/(bd)
靜止弧γ內滾筒不受摩擦力，單位表面上的正壓力
p=2f1/(bd)
式中 d——滾筒筒殼直徑；
b——輸送帶寬度。
可以看出，靜止弧具有備用的特性在滾筒正常工作中是必要的，作為
牽引力的一種儲備可以克服啟動時出現的動張力以及防止帶的相對滑動現
象。2 傳動滾筒的靜力分析
（1）有限元模型的建立
使用pro/e三維造型軟體通過拉伸、旋轉等功能建立滾筒模型見圖2
圖2 傳動滾筒三維模型
為簡化計算，本文將筒體焊縫連線部分視為連續的實體。滾筒體採用q235a,彈性模量為2.06e5mpa,泊松比為0.
3，許用應力為65 mpa。由於本文主要分析滾筒的受力，故不考慮軸套和軸的受力問題，將約束加在軸承孔的內表面上只保留繞滾筒體軸線轉動的自由度。傳動滾筒分析時主要考慮張力和重力2種載荷，載荷沿徑向加在傳動滾筒外圓柱面上由圍包角限定區域。
（2）有限元計算結果及分析
傳動滾筒應力主要分布在輸送帶與筒體的接觸區域及滾筒的輻板與輪轂及輻板與筒體的周邊區域；滾筒最大位移為0.022mm,位於筒體垂直於軸線的中平面處。
3 結語
本文運用pro/e軟體對滾筒進行了靜力分析，基本掌握了滾筒的應力及變形情況，為進一步改進滾筒結構及對滾筒斷裂原因分析提供理論依據。分析表明：輪轂與輻板整體鑄造後再與筒殼焊接的方法比筒殼與輻板直接焊接機械效能好，兩個輪轂與輻板整體鑄造成的筒體進行中間焊接比輪轂與輻板整體鑄造後再與筒體焊接的方法機械效能好。
因此對於關鍵易損滾筒應採用兩個輪轂與輻板整體鑄造成的筒體進行中間焊接結構。
帶式輸送機傳動裝置設計
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