焦作大学毕业设计 第三章 传动滚筒的结构
筒体的周向应力：???0.65S入?Rm? （3-4）
L?t式中 ： L ——两辐板中心线间距；
t ——筒体厚度；
?Rmx ——轴向系数；
?R? ——周向系数，查相关轴向、周向系数表可得。
m
表3.1 大型带式输送机滚筒筒体厚度[10]
图3.1 筒体上的周向力和轴向力
一般只校核正常运行时
??就可以了，许用的
??可用的数值为：启动时
??<90MPa；
??<60MPa。计算结果与许用应力差别较大时，应调整结构参数，但
不许超过许用应力，直到接近许用应力为止。
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3.2.3 传动滚筒轴直径的计算
滚筒轴受力简图见图3.2。
（1）按疲劳强度（寿命）计算[15]
P(L1?L3)W?0.14M2W?[?] （3-5）
n式中 L1 ——轴承中心到轮毂中心（胀套）的距离；
L ——轮毂和轴采用胀套连接方式时，为胀套工作长度，否则L33 =0；
P ——作用在轴上的载荷， P?(S入?S出)2 ； W ——抗弯截面模量，W??d32；
M ——合力产生的扭矩，M?(S入?S出)?D2； Wn ——抗扭截面模量，Wn??d16 ；
[σ] ——许用应力， [?]?其中
33?n ；
r?R1?r?R ——考虑特征系数和应力集中后的疲劳极限；
n——疲劳安全系数；
1根据上式，滚筒轴直径d 为：
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d?332P(L1?L3)?1.12P1D?[?] (3-6）
（2）按刚度计算（挠度法）
PL22(3L2?4L1) （3-7） f?24EI式中 f ——轴弯曲产生的挠度，取f?(12000～13000)L2 ；
L2 ——两轴承中心线间距；
E ——材料弹性模量； I ——轴惯性矩， J??d464 根据上式，滚筒轴直径为：
d?48P(3L222?4L1)3Ef? 由以上两式求出滚筒轴直径，取其中较大值为设计值。
3.2.4 辐板厚度的确定
辐板厚度的计算式为：
h?(PL1KE??2KIL) 3式中 h ——辐板厚度；
?3——辐板处滚筒轴的转角，
?3 =1/1000rad；
L1 ——轴承到轮毂间距；
K ——与半径比率有关的无因次系数，
K??2.73???1??R2?lnR?? ?1?R2??其中 R ——内外径比率系数， R?r1r2；
r1 ——辐板内径，即轮毂外径；
r2 ——辐板外径，即筒体内径，如图3.3 所示。
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3-8）
（3-9） 3-10） （ （焦作大学毕业设计 第三章 传动滚筒的结构
图 3.3 等截面辐板
上式是焊接结构滚筒辐板等厚时，确定了转角
?3 后，根据材料力学及弹性
力学的有关知识推导出来的。当滚筒为铸焊结构时，上式所确定的辐板厚度，可以看作辐板中径截面厚度。
为了确定转角
?3 ，必须首先确定轴和辐板的力矩分配系数X ， X 的具体
计算将在下一节中详述。X 一般在0.1~0.4 内取值，对于焊接结构滚筒，直径小于1000mm，辐板为刚性， X =0.3~0.4；对于铸焊结构滚筒，直径大于1000mm，辐板为柔性时，X =0.15~0.25。
?3?PLL1LML(MA?MF)?(1?X)?(1?X) （3-11） 2EI2EI2EI辐板的厚度确定是一项比较复杂的工作，按式（3-9）求出辐板厚度后，还必须进行应力分析，才能最终确定。等厚度辐板危险应力点在辐板内径上。对辐板来说，径向应力和周向应力就是主应力（在极坐标下），可由下式得出：
?r?6Mrh
2???6M?h2 （3-12）
2?2?1??1????式中 Mr??G?2??(?2)? 2r?rr??????r?
M?2?1??12???????G??2???
22r?rr???r????而ω (r,θ ) 是极坐标下辐板中心面位移表达式：
223?r?22?r3r1R?(R?1)r?3??(r,?)??2(R?1)?rln? 22Z[(R?1)lnR?(R?1)]?r2?r1r?? （3-13）
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经分析当θ =0 或r? 第三章 传动滚筒的结构
r 时， M1221r 、M? 为最大值，此时，辐板的主应
22力为： ?r?6Mhrh[(R?1)lnR?(R?1)]6M12G??(1?R)? ??? （3-14） ?hrh[(R?1)lnR?(R?1)]2maxrmax?212G?3(1?R)
322221校核辐板强度时，只需校核
?r即可。
根据弹性力学理论，辐板在弯曲力矩MF 的作用下，其转角为： ?3??3 可以表达
MF[(R?1)lnR?(R?1)]4?G(R?1)3222 （3-15）
2式中 G ——辐板弯曲刚度，G?Eh[12(1??)]；
ε ——材料的泊松比。 将式（3-15）带入（3-14）可得：
?rr2?max?3MF(R?1)2??r1h(R?1)22 （3-16）
因R?r1?1，最大主应力在辐板内径上，即发生在r?r1 ，θ = 0 的
rmax位置上。为了确定?得： MF? 最大时的相应辐板厚度h ，由式（3-16）和式（3-15）
3Ah3Mh2IK?L2 （3-17）
12??1?R?式中 K1?(1??)lnR?2? ??R?1???将上式（3-17）带入式（3-16）并求导得：
3
2K1IL?2h?0 （3-18）
3即 h?3IK1L时， ?rmax最大。
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