在離心制管成型過(guò)程中，離心制管機(jī)托輪承受著模具重力，模具靠其跑輪和托輪之間的摩擦而帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)。

理論上講，輪面受力于一條與軸線相平行的直線。實(shí)際上由于材料的彈性而是一個(gè)非常窄長(zhǎng)的面積。當(dāng)托輪和跑輪的材料同是鑄鋼時(shí)，接觸材料彈性模量＝2.06×105；當(dāng)兩者材料不同時(shí)，彈性模量應(yīng)取其綜合值。

如果離心管為Φ1400mm，長(zhǎng)4000mm，模具自重為6670kg，混凝土管自重為4330kg，不經(jīng)熱處理鑄鋼跑輪許用接觸應(yīng)力取324N/mm²，經(jīng)過(guò)詳細(xì)計(jì)算得出離心機(jī)托輪寬度＝75mm。

目前工廠應(yīng)用于比Φ1400管小得多的Φ800以下管子的離心機(jī)托輪寬度大都在100mm左右。一般在使用3～6個(gè)月時(shí)（2～3班制生產(chǎn)），托輪外徑減小2～4mm。此時(shí)輪子不但失去圓度，而且各輪磨損不均，造成離心時(shí)模具跳動(dòng)過(guò)大，影響管子質(zhì)量。這時(shí)輪子必須在修至需要尺寸時(shí)才能恢復(fù)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。若是理論計(jì)算和實(shí)際使用的輪子寬度過(guò)小，會(huì)使輪子疲勞損壞和磨損加劇，修理周期縮短，維修費(fèi)用增大，影響生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。有的在設(shè)計(jì)離心機(jī)時(shí)，離心機(jī)夾角（取90°～120°）和輪子直徑常用計(jì)算確定，而輪寬采用“經(jīng)驗(yàn)寬度”“類比寬度”解決。

為了使計(jì)算所得輪寬和實(shí)際使用輪寬不僅基本相符，而且其使用壽命長(zhǎng)而合理。本文試圖從分析輪子實(shí)際受力、工作狀態(tài)著手，探求更接近實(shí)際的輪寬的計(jì)算方法。

1. 托輪受力狀態(tài)和實(shí)際工作條件分析

為了增加離心混凝土的密實(shí)度，我們希望在離心成型時(shí)有合乎條件的震動(dòng)。有的廠在離心機(jī)托輪上開槽即此目的。但在輪子嚴(yán)重失去圓度或模具有過(guò)大偏心重的情況下，離心機(jī)在中、高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，模具會(huì)劇烈跳動(dòng)并和托輪相互沖撞。并且在接觸表面引起很大的接觸應(yīng)力，這是我們所不需要的。因?yàn)樗�不僅容易損壞設(shè)備和模具，而且造成離心混凝土質(zhì)量下降和惡化。實(shí)際上正常動(dòng)轉(zhuǎn)時(shí)，托輪受的力也由于震動(dòng)的原因要比P大得多。

另外，處于模具兩端的跑輪和托輪極易粘附水泥漿，若清理不及時(shí)，這就成為一種“研磨劑”，加劇輪子的磨損。

離心機(jī)托輪和模具跑輪理論荷載通過(guò)線傳遞。零件間產(chǎn)生的是接觸應(yīng)力，表面屬疲勞損壞范疇。疲勞損壞的特點(diǎn)，由于接觸應(yīng)力反復(fù)作用，首先在厚度約為15～25um的表層內(nèi)產(chǎn)生疲勞裂紋，然后裂紋沿著與表面呈銳角的方向發(fā)展，達(dá)到某一種深度后又越出到表面上來(lái)，最后以甲殼狀的小片脫落，在零件表面留下小坑，這種現(xiàn)象稱點(diǎn)觸。判斷金屬接觸疲勞強(qiáng)度的指標(biāo)是接觸疲勞極限，即在規(guī)定的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)下，不發(fā)生點(diǎn)蝕現(xiàn)象的最大應(yīng)力。

研究的實(shí)踐證明：點(diǎn)蝕和潤(rùn)滑油的存在有密切的關(guān)系。如接觸處無(wú)潤(rùn)滑油，則將引起磨損。而磨損的速度將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)裂紋發(fā)展的速度。所以點(diǎn)蝕來(lái)不及形成，這時(shí)主要損壞形式是磨損不是點(diǎn)蝕。離心機(jī)托輪，當(dāng)維修保養(yǎng)不當(dāng)時(shí)，輪子表面不可避免地會(huì)有水泥漿作“研磨劑”這時(shí)損壞的形式可能是更為嚴(yán)重的磨損損壞。只有維護(hù)保養(yǎng)好的離心機(jī)托輪才有可能避免發(fā)生點(diǎn)蝕。

2. 離心機(jī)托輪輪寬計(jì)算公式修正和計(jì)算

模具跑輪和離心機(jī)托輪不會(huì)全長(zhǎng)接觸。實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，一般跑輪與托輪的跑合長(zhǎng)度是0.4B～0.8B。120mm寬的輪子，實(shí)際接觸長(zhǎng)度為48～96mm。

新模具跑輪，由于加工、安裝等原因，初投產(chǎn)時(shí)個(gè)別輪子和托輪的接觸長(zhǎng)度不到0.4B，由于未經(jīng)熱處理的輪子較軟，很快可跑合到接觸長(zhǎng)度在0.4B以上，而經(jīng)熱處理的輪子，硬度高，其安裝要求也應(yīng)高些，這樣一使用就可有較長(zhǎng)的跑合長(zhǎng)度，減少接觸應(yīng)力。

對(duì)應(yīng)用于做Φ800mm以下管子的離心機(jī)輪子，由于模具和混凝土重量相對(duì)較小，產(chǎn)生的撞擊力對(duì)輪子的接觸應(yīng)力影響也小�？紤]到輪子的通用性、互換性，輪寬系列可在80～100mm之間取值。對(duì)用于Φ1400mm以上管子生產(chǎn)的離心機(jī)輪子，若計(jì)算結(jié)果大于120mm時(shí)，考慮到使用時(shí)實(shí)際接觸寬度只是輪總寬一部分，為了防止載荷分布過(guò)度不均勻，造成局部應(yīng)力過(guò)大，建議選用合適材料經(jīng)熱處理提高輪子的強(qiáng)度和硬度，以增加接觸疲勞強(qiáng)度和耐磨性，輪寬仍控制在120mm左右為好。

3. 結(jié)束語(yǔ)

3.1 離心制管時(shí)，模具應(yīng)有恰到好處的震動(dòng)，因此在用接觸應(yīng)力計(jì)算公式，設(shè)計(jì)計(jì)算離心機(jī)托輪寬度時(shí)，公式中應(yīng)用動(dòng)載荷系數(shù)K（對(duì)離心制管機(jī)K取2.6左右）。這樣計(jì)算的輪寬和目前使用實(shí)際較為吻合。

3.2 離心機(jī)托輪疲勞損壞（點(diǎn)蝕）和磨料磨損都會(huì)發(fā)生。后者磨損速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于前者。所以離心機(jī)的清潔保養(yǎng)工作對(duì)延長(zhǎng)其使用壽命十分重要。

3.3 考慮到輪子的通用性、互換性，輪寬系列對(duì)離心Φ800mm以下管子的托輪可在80～100mm內(nèi)取值；當(dāng)計(jì)算寬度大于120mm時(shí)，建議選用合適材料經(jīng)熱處理而提高抗疲勞強(qiáng)度和耐磨性，以增加輪子使用壽命。避免輪面過(guò)寬，載荷不均帶來(lái)局部接觸應(yīng)力過(guò)大。