楔形块逆止器的设计及选型步骤浅析
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摘要：本文通过楔形块逆止器的设计，给出了结构设计的一般要求和计算公式，应用赫茨理论计算了楔形块的强度，并对楔形块的工作弧面以及它的楔合运动进行了分析，导出了楔形块截面几何尺寸的计算方法，确定弹簧力，最后介绍了逆止器的选型步骤。
关键词：楔形块逆止器 弹簧力选型步骤
中图分类号：R339.17+1文献标识码：A
引言：
随着我国国民经济的飞速发展，冶金、化工、煤炭、港口等部门的输送机也正向着大运量、长距离、高带速、大倾角的方向发展，并具有高性能、长寿命，低能耗等特点。作为带式输送机、板式给料机、斗式提升机、刮板输送机等有逆止要求的设备上所使用的防逆转的安全保护装置---逆止器，也向着安全可靠、灵敏度高、便于实现自动控制的方向发展。该逆止器具有结构紧凑、重量轻、使用安装精度低、便于调整、工艺性好、制造容易等一系列优点。
1、 楔形块逆止器的结构与原理
逆止器的工作原理是在内圈与外圈形成的环形轨道之间，安放按一定规律排列的楔形块、圆辊、弹簧等组成的楔合体，楔合体借助于弹簧的作用使异形块两偏心弧面与内外圈相接触，内圈只能向一个方向运转。而当内圈反向转动时，在弹簧力的作用下，异形块自动锁紧，通过力矩臂将逆止器的逆止力矩传递到基础上，实现反向逆止（如下图所示）。
据转速的高低，楔形块逆止器一般有接触式和非接触式。
2、楔形块逆止器系列规格尺寸的确定
楔形块逆止器的系列规格尺寸确定方法如下：由它的承载能力通过轴受纯扭载荷确定安装轴孔径范围，然后由孔径最大值确定一系列结构参数，再用赫茨弹性理论，对其强度进行验算。
2.1 孔径范围确定
按轴受纯扭载荷确定逆止器轴孔径范围，由扭转强度公式得：
式中：
τmax――最大剪应力 N/mm2
[τ]――许用剪应力N/mm2
d――内圈轴孔径值 mm
Mx――计算扭矩 N・mm
――抗扭截面系数N/mm3
其中 =
整理得（2-2）
2.2楔形块强度的计算
楔形块示意图
2.2.1楔形块接触点上的压力及强度计算
Fa=（2-3）
Fb= （2-4）
式中 Wx-----------逆止器的计算转矩(N.mm)
Ro、R-----------内圈外径和外圈内径(mm)
Z-----------楔块数目
φ、θ-----------内、外圈接触点上的楔角（°）
2.2.2楔形块与内圈、外圈接触处的强度条件
楔形块与内圈接触处的强度条件：
τ=0.142≤［τ］ （2-5）
或Ro=Do/2=0.216（2-6）
楔形块与外圈接触处的强度条件：
τ=0.142≤［τ］（2-7）
或R=D/2=0.216（2-8）
式中 E--------材料的弹性模量
r--------楔形块工作面接触点的曲率半径mm
l--------楔形块沿轴向德工作长度 mm
--------许用切应力（可查表所得）
一般可取 =Ro/r=4～4.5 ～2 ～3.5
2.2.3楔形块逆止器的参数选择与尺寸计算
楔形块偏心距：
e=（2-9）
式中γ-----楔块与内、外圈接触点所对的中心角（°）
sinγ=（2-10）
通常取cosγ=1 因此e=Ro+2r-R
2.3弹簧力确定
楔形块逆止器通过扭矩弹簧在轴颈处产生反倾力矩，而使楔形块两偏心圆弧面在逆止器反向运转时与内、外圈处于接触状态,从而使逆止器达到楔紧状态。在计算弹簧力时假定异形块重心集中于回转中心O点，根据弹簧力的选型公式选择合适的弹簧。
再根据其它应力公式确定出楔形块的其它尺寸，根据楔形块的尺寸从而确定出内外圈的相关尺寸。由此可以设计出一系列不同承载能力、不同转速的逆止器，供不同的工作机械选择。最后，出厂按照国家机械工业局的逆止器标准进行制造及检验。
3、 楔形块逆止器的选型步骤
楔形块逆止器的选型步骤主要是确定理论力矩的要求、最高转速、孔径和安装形式以及确定逆止器轴伸的自由空转方向。
3.1 根据主机的工作特性选择合适的逆止器规格。根据工作机的工况计算安装逆止器轴的力矩Tc，按计算力矩确定所选逆止器的规格，要求其额定传递力矩大于或等于计算力矩值。
即：Tc=St×T≤Tn( 3-1)
3.2根据安装逆止器轴伸的转速校验非接触转速，要求安装逆止器的轴伸转速大于或等于所选逆止器的非接触转速，同时要小于最高许用转速。
即Nf≤N≤Nmax（3-2）
3.3根据主机安装逆止器的内圈轴伸旋向，确定所选逆止器的旋向代号，面对该轴伸头观察轴伸顺时针方向旋转时，则所选逆止器的旋向代号标记为“S”，反之则标记为“N”。
3.4分别按照主机安装逆止器的内圈的轴伸直径确定所选的逆止器内圈的安装孔直径，并按照参数表确定安装轴伸长度。
根据上述四项条件所确定的规格、旋向和安装孔直径按照标记符号的意义事例规定确定。
结论：
该产品应用十分广泛，应用范围遍布我国的钢铁企业、码头主运输线及煤矿井下主提升设备、水泥厂斗式提升设备等。通过实验测试及用户反馈来看，具有如下特点：该产品具有体积小、重量轻、结构紧凑、安装维修方便、动作可靠等优点。尤其是我公司的NYD、NF等系列楔形块逆止器技术不断成熟，产品形式不断创新，跟上了市场日趋多样化的步伐。
参考文献：
[1]刘鸿文.材料力学.高等教育出版社.1992
[2]徐灏. 机械设计手册.机械工业出版社.1991
[3]中华人民共和国机械行业标准.带式输送机逆止器选用标准.机械科学研究院出版社.1999
[4]成大先. 机械设计手册第1卷.化学工业出版社.2001
[5]沈阳传动机械厂.逆止器选用手册.2003