В основных компонентах барабанного конвейера барабан, как цилиндрический компонент, отвечающий за транспортировку материала, делится на два типа: приводные ролики и приводные ролики. Он широко используется в круглых трафаретных печатных машинах, цифровых принтерах, логистических конвейерах, бумагоделательном оборудовании и других сценариях. Выбор материала и конструктивное исполнение напрямую влияют на стабильность работы оборудования, а выбор диаметра и расчет толщины барабана являются ключевыми факторами в адаптации к различным потребностям транспортировки и обеспечении долговечности оборудования.
1、 Диаметр барабана: выбирается по мере необходимости, чтобы сбалансировать нагрузку на конвейерную ленту
a. Общие спецификации диаметров
Диаметр барабана должен быть согласован со сценарием транспортировки. Основные стандартные спецификации в промышленности включают 25 мм, 32 мм, 38 мм, 42 мм, 50 мм, 57 мм, 60 мм, 76 мм, 80 мм и 89 мм, которые могут покрыть различные потребности от небольших автоматизированных сборочных линий (например, транспортировка электронных компонентов) до средних и крупных перемещений материалов (например, транспортировка багажа и деталей).
b. Основной принцип выбора: адаптация к нагрузке конвейерной ленты
Основная логика выбора диаметра заключается в том, чтобы сбалансировать растягивающее и изгибающее напряжение конвейерной ленты.
① Если растягивающее напряжение круговой конвейерной ленты велико (например, при транспортировке тяжелых материалов или при транспортировке на большие расстояния, вызывающей сильное натяжение ленты), необходимо уменьшить дополнительное напряжение конвейерной ленты на изгиб путем увеличения диаметра барабана, чтобы избежать усталостного повреждения ленты вследствие многократного изгиба;
② Если растягивающее напряжение конвейерной ленты невелико (например, транспортировка легких грузов, транспортировка на короткие расстояния), допускается выдерживать несколько большее напряжение на изгиб, а ролики меньшего диаметра могут использоваться для экономии места для установки оборудования и снижения затрат.
2、 Толщина барабана: определяется множеством факторов, балансируя между прочностью и практичностью
a. Основные переменные, влияющие на толщину
Толщина корпуса барабана не является фиксированной величиной и должна быть рассчитана и определена на основе следующих факторов:
① Основные параметры: диаметр самого барабана, длина корпуса барабана (чем больше длина, тем толще должен быть корпус, чтобы избежать деформации);
② Условия нагрузки: натяжение транспортной ленты (чем больше натяжение, тем больше концентрированная сила воздействия на оболочку цилиндра), интенсивность износа при торможении (частое торможение усиливает износ оболочки цилиндра и требует утолщения для продления срока службы);
③ Характеристики материала: При использовании различных материалов, таких как углеродистая и нержавеющая сталь, требуемая толщина при одинаковых условиях работы также будет отличаться из-за различий в прочности на разрыв и износостойкости материалов (например, материал из нержавеющей стали можно соответствующим образом истончить, а углеродистую сталь необходимо утолщать для предотвращения ржавчины и износа).
b. Логика практического применения расчета толщины
В связи со сложной нагрузкой на оболочку цилиндра (которая одновременно испытывает нормальную и тангенциальную нагрузки, причем нагрузка динамически изменяется по окружности), в настоящее время не существует полностью точного универсального метода расчета. В практической эксплуатации следует придерживаться следующих принципов:
① Чтобы избежать проблемы "теоретические расчетные значения слишком малы": учитывая характеристики износостойкости и легкости обработки гильзы цилиндра, фактическая выбранная толщина обычно больше теоретического расчетного значения, оставляя определенный запас прочности;
② Проверка прочности и помощь конечных элементов: После определения толщины необходимо проверить прочность оболочки цилиндра. Если требуется высокая точность (например, в сценариях с большой нагрузкой и высокоскоростной транспортировкой), данные о распределении напряжений можно получить с помощью конечно-элементного анализа - следует отметить, что в настоящее время не хватает специализированных универсальных программ для расчета барабанов, которые можно настроить только для анализа одного конкретного барабана;
③ Область концентрации напряжений: Когда оболочка сопряжена с мягкими пластинами (используемыми для амортизации нагрузки в конструкциях с пластинами), максимальное напряжение обычно сосредоточено в середине длины оболочки и за пределами ее толщины. Толщина этой области должна быть усилена, а напряжение, как правило, может быть оценено с помощью приближенных численных методов, чтобы обеспечить выполнение требований к прочности.
3、Улучшение характеристик за счет материала ролика и производственного процесса
Выбор диаметра и толщины должен быть всесторонне продуман в сочетании с материалом барабана и производственным процессом.
a. Выбор материала: углеродистая сталь (оцинкованная, хромированная, покрытая клеем для повышения устойчивости к ржавчине и износу), алюминиевый сплав (легкий, подходит для легких нагрузок), нержавеющая сталь (304 L/316, подходит для пищевых продуктов, медицины и других гигиенических сценариев), ABS (пластиковый материал, подходит для защиты от царапин электронных компонентов и т.д.);
b. Производственный процесс: Обычный процесс: "первоначальная прокатка корпуса ролика → первоначальная статическая калибровка баланса → сварка головки вала → прецизионная токарная обработка → прецизионная динамическая калибровка баланса". Если допуск формы и положения (округлость, цилиндричность и т.д.) должен быть ≤ 0,2 мм, необходимо добавить процесс шлифовки на внешнем цилиндрическом шлифовальном станке; если есть требование к твердости поверхности, необходима дополнительная термическая обработка (например, закалка) для дальнейшего обеспечения стабильности барабана при длительном использовании.
