在離心制管成型過程中，離心制管機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旋轉(zhuǎn)。

理論上講，輪面受力于一條與軸線相平行的直線。實際上由于材料的彈性而是一個非常窄長的面積。當托輪和跑輪的材料同是鑄鋼時，接觸材料彈性模量＝2.06×105；當兩者材料不同時，彈性模量應(yīng)取其綜合值。

如果離心管為Φ1400mm，長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)過詳細計算得出離心機托輪寬度＝75mm。

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

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

1. 托輪受力狀態(tài)和實際工作條件分析

為了增加離心混凝土的密實度，我們希望在離心成型時有合乎條件的震動。有的廠在離心機托輪上開槽即此目的。但在輪子嚴重失去圓度或模具有過大偏心重的情況下，離心機在中、高速運轉(zhuǎn)時，模具會劇烈跳動并和托輪相互沖撞。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。因為它不僅容易損壞設(shè)備和模具，而且造成離心混凝土質(zhì)量下降和惡化。實際上正常動轉(zhuǎn)時，托輪受的力也由于震動的原因要比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，這就成為一種“研磨劑”，加劇輪子的磨損。

離心機托輪和模具跑輪理論荷載通過線傳遞。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，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，達到某一種深度后又越出到表面上來，最后以甲殼狀的小片脫落，在零件表面留下小坑，這種現(xiàn)象稱點觸。判斷金屬接觸疲勞強度的指標是接觸疲勞極限，即在規(guī)定的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)下，不發(fā)生點蝕現(xiàn)象的最大應(yīng)力。

研究的實踐證明：點蝕和潤滑油的存在有密切的關(guān)系。如接觸處無潤滑油，則將引起磨損。而磨損的速度將遠遠超過裂紋發(fā)展的速度。所以點蝕來不及形成，這時主要損壞形式是磨損不是點蝕。離心機托輪，當維修保養(yǎng)不當時，輪子表面不可避免地會有水泥漿作“研磨劑”這時損壞的形式可能是更為嚴重的磨損損壞。只有維護保養(yǎng)好的離心機托輪才有可能避免發(fā)生點蝕。

2. 離心機托輪輪寬計算公式修正和計算

模具跑輪和離心機托輪不會全長接觸。實際運轉(zhuǎn)時，一般跑輪與托輪的跑合長度是0.4B～0.8B。120mm寬的輪子，實際接觸長度為48～96mm。

新模具跑輪，由于加工、安裝等原因，初投產(chǎn)時個別輪子和托輪的接觸長度不到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的跑合長度，減少接觸應(yīng)力。

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

3. 結(jié)束語

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

3.2 離心機托輪疲勞損壞（點蝕）和磨料磨損都會發(fā)生。后者磨損速度遠遠大于前者。所以離心機的清潔保養(yǎng)工作對延長其使用壽命十分重要。

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