焦作大学毕业设计 第三章 传动滚筒的结构
因此，在确定辐板厚度时，应确保3IK1L ，以提高滚筒寿命。
3.2.5 滚筒轴与辐板间的力矩分配
轴与辐板间的力矩分配取决于滚筒上各个组成部分的刚度。因而需要首先计算每一部分的刚度系数。
（1）轴的刚度系数
kZ?2EIL （3-19）
2式中 L2 ——两轴承中心线间距。
（2）筒体的刚度系数
2EIMLkM? （3-20）
式中 IM ——筒体的惯性矩，IM?（3）胀套的刚度系数
?(R?r2)444
胀套的结构较为复杂，不易计算出刚度系数，可以用间接的方法得到。首先有一个预先测定的胀套的刚度系数，根据相似理论计算出所选定的胀套的刚度系数。设预先测定的胀套的刚度系数为k1 ，外径为D1 ，内径为d1 ，长度为L1 ；所选定的胀套的外径为D2 ，内径为d2 ，长度为L2 ，刚度系数k2 为：
(D2?d2)L21222222k?k2(D1?d1)L1 （3-21）
3（4）辐板的刚度系数 kF?hE （3-22）
K无因次系数K 可根据上节的计算方法计算。 （5）弯矩分配系数
弯矩分配系数X 是辐板所受弯矩F M 与总弯矩A M 的比。
X?MMFA?11?kZk （3-23）
325
焦作大学毕业设计 第三章 传动滚筒的结构
式中 ：k3?11k2?1kF?1kM
当k2?? ， kM?? 时， X?k?kFkFZ
这是一种极限情况，由此可以看出：辐板的刚性越大，X 值越大，当kF?? 时，所有的弯矩全部由辐板来承担。作用到胀套上的弯矩可由弯矩分配系数X 和总弯矩Ma 确定。一般辐板刚性较大，滚筒直径较小，辐板过渡到筒体的区域后，筒体越长，X 值越大。而轴的刚性较大，软性辐板（大滚筒直径，薄辐板，滚筒越短）时，X 值越小。
MAS?入?S出LZ?L22
式中 LZ ——轴的长度，mm。 作用在轴上的弯矩为：MZ?M（ 1?X）A辐板径向弯曲应力：
rEh?辐板轴向弯曲应力： ??Frxa0??Eh0?Fcos?
12?cos?
a切应力： ??Eh0?rF3cos? （3-24）
a其中 ??X(S入?S出)(LZ?L)K4Eh03
3.2.6 轮毂尺寸的确定
（1）轮毂的内径可根据胀套的外径确定；
（2）轮毂的宽度B1 要满足胀套的要求，采用胀套连接时，
B?L13(0.4~0.6)；采用过盈连接时，B1?1.68d；
（3）轮毂直径（外径） 轮毂根据工作要求而定，即
26
焦作大学毕业设计 第三章 传动滚筒的结构
DN?dNC?1C?4C?3 （3-25）
式中 dN ——轮毂内径（胀套连接时， dN 为胀套外径；过盈连接时， dN
=1.05 d ）；
C ——计算系数，C?其中
?2r2S'2CP
?S
——轮毂材料的屈服极限，MPa；
65?0.075?S100Cr ——形状系数， Cr?
P′ ——胀套与轮毂之间的压强，MPa；
当采用胀套连接时， P′ 就是胀套外环与轮毂间的压强，此时：
2MnNP?'?d?dLK13'
式中 Mn ——胀套传递的扭矩，N.mm；
d 12P ——径向总压力，N；
Mn?P????1 ——摩擦系数；
K′——安全系数；
当采用过盈连接时， P′就是轴与轮毂间的压强，此时：
2Mn2P?'??dlK1S'
式中 lS ——连接长度。
求出轮毂外径后，还要进行强度校核，根据上式的方法确定的轮毂外径一般取值偏小，应视具体情况增加20~100mm。
3.2.7 铸焊滚筒接盘与中间筒体焊缝位置的确定
根据下述原则和用实测经验数据归纳整理的经验公式来确定最佳位置。 （1）距辐板一定距离，一定有一个最小（甚至为零）的临界应力的接缝。
27
焦作大学毕业设计 第三章 传动滚筒的结构
（2）在两辐板附近（应力最小甚至为零的地方），当接盘旋转一周时，应符合一个交变负荷循环，而离辐板较远处可达两个交变循环。最佳位置与筒体的平均半径rt 和筒体的厚度t 有关，经验公式为：
L?(57~114)rtt'86 （3-26）
式中 L′ ——接盘外端面至辐板中心的距离。
3.2.8 胀套的计算
（1）胀套连接[15]
胀套连接是靠在轴与轮毂之间成对布置的锥面贴合的内外弹性圈构成的联接，当沿圆周布置的螺栓将内外弹性圈拉紧时，在产生的周向力作用下，两环相互压紧，内弹性圈受压，其内径减小紧抱轴，外弹性圈受压，其外径增大而胀紧轮毂，轴与内弹圈内孔的接触面积产生压力，由此压力产生的摩擦力矩来传递扭矩，而产生的摩擦力防止轮毂轴向串动。
选择环形胀套时，要考虑可传递扭矩以及承受径向力等因素的安全系数。双滚筒传动时启动扭矩的安全程度应大于或等于额定扭矩的2 倍；而在较小带宽或单驱动时，尤其要选择较大的安全系数，一般取额定扭矩的3~4 倍。
选择环形胀套后要校核轴与环形胀套内径之间形成的压力是否超过环形胀套给定的内径预压力，这个压力是由径向力和弯矩引起的，即：
?P总??P径向??P弯曲??P预
弯矩的分配与辐板的刚度有直接关系，刚性辐板可承受全部弯矩。因此，在估算由环形胀套传递到辐板的弯矩时，首先要估计力矩的分配系数X，即：
X?MM辐板总 （3-27）
X 的实际意义是在总弯矩中传递到辐板的弯矩比例，一般要求0.1 ≤ X ≤ 0.4 ，需要根据具体情况选取。通常辐板刚性较大，滚筒直径小，辐板过渡到壳体的区域厚，滚筒较长时，X 值较大；而轴的刚性大，辐板刚性较小，滚筒直径大，滚筒短时，X 值小。在大负荷时，几乎所有力矩都由轴支承，X 值要小，否则环形胀套可能超负荷。
当弯矩引起环形胀套超负荷达到极限时，往往出现轴中心上部环形胀套内端
28
焦作大学毕业设计 第三章 传动滚筒的结构
面抬起，轴中心下部环形胀套外端面也离开轴，即环形胀套与轴之间产生间隙，而另一端面压力猛增，这对于轴和环形胀套都是很不利的。
由径向力引起的压力增量为
?P径向?0.75FrdlA
由弯矩引起的压力增量为
?P弯曲?0.45MbdlG
式中 lA ——环形胀套内环工作长度，mm；
lG ——环形胀套内环支撑长度，mm；
bM ——环形胀套传递到辐板的弯矩 Mb?XM ，其中，M 为总
弯矩；
d ——环形胀套内径。
压力的增量应小于胀套的预压力PR ，即
?P径向??P弯曲?PR （3-28）
一般两辐板之间的轴径是根据已选定的环形胀套工作要求来确定的。辐板中心线之间的轴径只是当X ≤ 0.2 时需精确计算，一般只要满足环形胀套要求可，为保证环形胀套正常工作，环形胀套安装部位的最大转角应控制在一定范围内。环形胀套安装部位的转角为：
?????L? ??S入S出L(L2?L)?L??2I?2EL1?k?3?L?h0???式中 E ——弹性模量；
k ——仅与半径比率有关的无因次系数，k??0Eh0M03
h ——辐板内径处厚度。
0环形胀套安装部位轴的转角，在不同情况下有不同的极限值，当X>0.2 时，只要满足极限值要求即可。一般滚筒两支点之间最大挠度控制在1/2000~1/3000
29
