滚筒定做设计及工艺

由于特殊的工作环境和复杂的工作形式，滚筒输送线的设计和一些关键部件设计要求非常高尤其是滚筒，这对于滚筒输送线的连续安全运行非常重要。滚筒的损坏将导致设备停机更新。更换滚筒需要重新张紧输送带及牵引力偏差调整、运行调整等工作。因此，滚筒的损坏将影响输送机的安全操作并影响工作表面的连续操作。

1、新型非胀套滚筒的结构特征

  滚筒和托盘通过过渡接头加上键连接或使用胀套管连接使用。存在以下问题：当用键连接时，通常需要在轴上进行键槽加工，这不可避免地破坏了轴的整体强度，缩短了轴的使用寿命。而胀套滚筒增加了整个滚筒的成本;      还需要改进技术要求。因此我们改进了滚筒的结构。

  新型轮毂和辐板是一体式铸钢件。轮毂和轴通过轮毂的内壁定位，取消了容易失效的螺栓联接。驱动滚筒取消了强度较低的螺钉连接。从而加强了滚筒实际运行时抗冲击和振动的承载能力。

2、计算结果和分析

  由于滚筒的静态分析，滚筒轴的自由度相对较大，因此分析了滚筒壳体和接头的应力分布。从传动滚筒应力分布云图和传动滚筒位移分布云图可以看出：

（1）滚筒的应力主要集中在轴承和板之间的轴段上。最大等效应力位于轴的内肩和轴承凸肩处。由于皮带的不均匀变形，皮带焊缝上的应力集中，在滚筒材料的强度要求范围内。如果焊接质量不好，则存在大的残余焊接应力，这可能导致滚筒破裂。因此，驱动滚筒是根据更严格的加工技术条件制造的，并且需要严格控制焊接质量。

（2）由于传送带的挤压，壳体出现凹陷而变形，壳体的相应一半出现变形。内壁上的肋板可有效地减小壳体的变形，从而减小焊缝处的应力集中。

        1、滚筒的优化设计

      有限元法用于优化驱动滚筒的结构尺寸。通过有限元应力和刚度分析，在满足驱动滚筒强度的条件下，滚筒的壳体厚度是重要参数。在通过有限元法优化滚筒的过程中，滚筒的其他结构参数不会改变。优化目标是将滚筒的壁厚减小到20mm，并且在托盘和滚筒之间的接合处的焊接不会增加接缝应力集中。

      经过计算，已知在滚筒厚度变薄后滚筒变形明显增加，增加了约23％。随着滚筒的刚性降低，滚筒轴上的应力集中减小，并且滚筒焊接处的应力集中增加。滚筒的内壁与径向加强环焊接，肋板沿轴向焊接，以减小滚筒的应力集中，提高滚筒的整体强度。有限元分析计算结果表明，加强筋后减小滚筒变形的效果明显。可减少约30％。滚筒焊缝处的应力集中明显较小，并且在滚筒壁变薄之前没有太大变化，这基本上达到了优化滚筒壁厚的目的。显然，在减小滚筒壁厚之后采取的强化措施是有效的，并且滚筒的厚度可以大大减小，使得滚筒变得更轻并且不会影响滚筒的实际强度。

    2、滚筒的工艺特性
    
      确定焊接工艺：
    （1）焊接方法。首先，焊接部分通过CO2和Ar混合气体保护焊接进行加热焊接。混合气体保护焊可以克服CO2气体保护焊的缺点，保证焊接质量。焊接时，将滚筒放置在滚轮架上进行旋转，并控制转速，以确保焊缝的根部可以穿透而不会出现焊接等缺陷。现在可以使用专用设备实现焊接自动化。
    （2）焊接材料。气体保护焊材料：焊丝H08Mn2SiA，直径12mm，保护气体25％CO2 + 75％Ar。
    （3）焊前准备。从焊沟中去除水、锈、油和其他杂质。在使用前，焊料431必须在250℃下干燥2小时。
    （4）滚筒组件装配。组装滚筒时，应同时组装轴、滚筒和托盘。首先，将托盘安装在轴上，然后将轴插入气缸中。在托盘与圆筒对齐后，使用接合板进行定位焊接，然后安装另一个托盘。在轴的另一端以相同的方式固定气缸和另一个接头。
    （5）焊接工艺参数。焊缝采用气体保护焊焊接，反焊效果极佳。
    （6）焊接后回火。由于滚筒轴已经回火，例如滚筒的整体回火会降低轴的性能，仅对焊缝进行局部回火。焊后回火24小时后，按设计标准进行焊缝缺陷检查，焊缝质量符合设计要求。

    有限元理论分析能够让设计人员掌握滚筒的受力和变形，无需对驱动滚筒的力进行大量的计算和研究，并可以使用有限元计算结果。找出设计中的薄弱环节，然后达到改善滚筒设计的目的。

    滚筒的制造工艺解析

    滚筒制造工艺过程必不可少。首先，当滚筒输送线用于生产时，滚筒应具有足够的刚度，以确保弯曲变形不超过重载下的允许值，并且滚筒表面具有足够的硬度，通常需要超过50度，该涂层具有抗剥落能力，确保滚筒的工作表面具有良好的耐磨性和耐腐蚀性。

    滚筒的工作表面应进行精加工，以确保尺寸精度和表面粗糙度。粗糙度应高于Ra1.6及以上，并且不应有孔隙或凹槽。滚筒工作表面的壁厚是均匀的，否则滚筒的温度会不均匀，这会影响产品的质量，材料应具有良好的导热性。通常，使用冷硬铸铁，特殊情况采用铸钢或钼铬合金钢，无论是加还是冷却，均能达到快速均匀。

    薄膜产品的生产中对滚筒也有特殊要求。在压延和挤出法过程中，滚筒通常承受较大的压力，并且相对于产品产生一定的分离力，因此滚筒似乎在两端的轴承上支撑圆柱形梁，因此弯曲一般光束的理论公式不能使用。计算变形量，使用总挠度的公式（包括弯曲挠度和剪切挠度）来求出最大变形量。在实际生产中，证明辊子中间的总偏差远大于产品的允许公差，因此有必要进行补偿，否则无法满足产品的精度。由于在辊子中间偏转最大并且两端很小，因此产品中间较厚而两端较薄。因此，通常有三种偏转补偿方法，即中高度法、预加载方法和预加载装置。

    为了消除产品两侧厚度薄的情况，有意地将辊子的工作表面加工成中心直径大，两端直径小的腰鼓形状，以及两者之间的差异，中间部分的最大直径和两端的最小直径被称为中等高度E.当然，最理想的中高度曲线形状应该是辊子的偏转曲线。然而，由于难以进行加工，因此通常通过弧形或椭圆形的一部分近似地来补偿。

浅析滚筒设计准则

滚筒是圆柱形部件，主动辊和从动辊。滚筒输送线中的滚筒通常由无缝钢管制成，也可根据不同工艺的需要选择，如铝合金6061T5,304L/316不锈钢，2205双相不锈钢，铸钢件，实心锻造合金钢。

滚筒成型后为满足防锈、防腐、耐磨损和支撑要求，它还需要表面处理或涂料如喷漆、镀锌、包胶、镀铬和氧化工艺。根据规模划分有造纸机等大型卷筒（长10米，直径1500米及以上），皮带输送机上小型托辊（长1米，直径为159毫米）。

确定滚筒直径的原理是当圆形传送带的拉应力较大时，附加的弯曲应力应较小;相反，当拉应力小时，允许稍大的弯曲应力，此时可以选择较小的直径。

选用原料为：碳钢镀锌、钢碳镀铬、碳钢橡胶、铝合金、不锈钢等。滚动类型选择：无动力滚筒、单链滚筒、双链滚筒、 “O”带滚筒、圆锥滚筒、带槽滚筒。滚筒固定方式：弹簧式、内轴式、轴销式。滚筒的生产主要是滚体初车、初始静平衡、轴头干涉设备焊接、成品车与精校动平衡等工艺相结合。如果要求圆度、圆柱度和直线度等行为公差小于0.2MM，则在精车完成用磨床或轧辊磨床磨削。如果需要表面硬度，则需要热处理工艺。滚筒输送线还可以根据工作台的需求调节机械支腿的高度，以配合其他设备的生产。

滚筒的加工和装配技巧

我们在制作滚筒时车外圆加工需要注意哪些东西呢？

由于筒体与接盘在焊接过程中肯定会有一定的焊接变形，所以我们把普遍使用的镗内孔再车外圆的工序之前再增加一个粗车外圆的步骤，通过互为基准原则来提高滚筒外圆和内孔的加工质量。粗加工时，为保证外圆和内孔的精度，同时考虑接盘为粗加工件，已经有一定的精度，故筒体外圆加工首先以筒体内孔作为找正基准，同时为了保证加工质量，使用双顶尖顶住内孔对筒体进行粗加工，避免反转筒体二次加工。当筒体完成粗加工后，配合V型铁定位筒体，在镗杆上装卡百分表以筒体外圆为基准进行找正，及时修正内孔中心，确保内孔圆心和筒体外圆同心。一端加工完，直接旋转工作台，不进行掉头，以此确保两端内孔同轴。

最后再以加工过的内孔为基准，使用双顶尖顶住内孔对筒体进行外圆精加工，这样通过两次互为基准的加工和找正，确保了筒体各尺寸的加工精度

滚筒的装配注意事项

滚筒装配时，必须清理个配件内的杂质，保证无污染杂物。轴与筒体之间采用胀套联接，把胀套穿到轴上，用铜锤轻敲胀套到位，使接触面与胀套位贴合，将螺栓均匀地轻度旋入，用扭矩扳手对称拧紧螺栓，保证轴和简体之间足够的张紧力。轴承与轴、轴承座与轴承的安装采用过盈配合，为保证安装质量，使用热装工艺，使用铜棒辅助安装到位。轴承和轴承座腔中填充空隙的2/3锂基润滑脂，保证轴承运转时得到良好的润滑。然后将密封圈使用工装压至压盖上，不能用手锤等工具砸，以防止变形失效。

滚筒是皮带输送线的主要传动和受力部件，滚筒的质量直接影响输送机的运输能力与使用寿命。只有做好质量过程管控，才能制造出高质量的滚筒，保证皮带输送线的安全平稳运行。