張媛

摘 要：帶式輸送機在現(xiàn)代各行業(yè)中均有極廣泛的應(yīng)用，目前我國在長距離帶式輸送機關(guān)鍵技術(shù)研究和新產(chǎn)品的開發(fā)方面也都取得了長足的進(jìn)步，但是與國際先進(jìn)機型在很多方面還有較大差距。長距離帶式輸送機的技術(shù)攻關(guān)關(guān)鍵在于減輕整機運行阻力，解決整機中數(shù)量最多、所占整機阻力比重較大的托輥阻力是長距離輸送的關(guān)鍵突破點。文章主要介紹帶式輸送機新型托輥的設(shè)計思想和結(jié)構(gòu)形式優(yōu)勢，以及其對長距離帶式輸送機的發(fā)展所起的作用。

關(guān)鍵詞：帶式輸送機；托輥；密封

兩個世紀(jì)以來，托輥一直被人們認(rèn)為是普通的、成熟的、簡單的產(chǎn)品，也是一種易損件，國內(nèi)外無數(shù)相關(guān)專業(yè)科研院所及從事生產(chǎn)的工程技術(shù)人員，致力于對托輥的研究改進(jìn)，申報的專利有數(shù)百項，都沒有能夠解決托輥易損這一難題。托輥是帶式輸送機中用量最大的部件，托輥的性能好壞、壽命長短、旋轉(zhuǎn)阻力的大小對帶式輸送機的影響均是非常巨大的，現(xiàn)在托輥的密封形式大多是采用在迷宮密封內(nèi)設(shè)置污染物積存區(qū)，使進(jìn)入托輥密封的污染物通過托輥自身的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力存儲在積存區(qū)內(nèi)，不至于污染軸承，以此來保證軸承的使用壽命，但是這樣的做法最終導(dǎo)致積存區(qū)的污染物越來越多，產(chǎn)生較大的旋轉(zhuǎn)阻力，污染物與鋰基潤滑脂長時間混合在一起，也會污染軸承的潤滑，降低軸承和托輥的壽命。所以密封性能的優(yōu)劣才是托輥壽命及性能指標(biāo)提升的關(guān)鍵所在，如果密封性能差，環(huán)境污染嚴(yán)重，軸承污染的時間無法確定，3-6個月污染損壞的屢見不鮮。國內(nèi)外的工程技術(shù)人員都徘徊在迷宮式密封結(jié)構(gòu)的誤區(qū)里。然而迷宮密封永遠(yuǎn)不能徹底隔絕污染物的影響，真正的控制應(yīng)該以疏導(dǎo)為主，根據(jù)該原理，設(shè)計出能夠控制污染源的新迷宮式密封結(jié)構(gòu)，使淋水和粉塵不能進(jìn)入最外側(cè)的第一道迷宮式密封，保證托輥中軸承長期在良好的潤滑狀態(tài)下工作，達(dá)到其正常的使用壽命。

1 國內(nèi)現(xiàn)普遍使用的帶式輸送機托輥的結(jié)構(gòu)形式

密封組件數(shù)量：5件

密封長度：88.1mm（微隙長度0mm）

托輥總質(zhì)量：15826.21 克

旋轉(zhuǎn)部分質(zhì)量：10998.30 克（不含軸承）

實測旋轉(zhuǎn)阻力：2N（平均）

圖1

托輥性能特點：（1）密封組件數(shù)量5件，組件數(shù)量較多，誤差累計影響托輥的各項性能指標(biāo)。（2）在安裝時，由于密封組件是過盈配合，所留密封間隙不能完全打開，增加旋轉(zhuǎn)阻力。（3）污染物積存區(qū)2處，由于不能有效的控制污染物的進(jìn)入，因此在托輥組裝過程中軸承座腔體及迷宮密封中需充滿鋰基潤滑脂，增大了托輥的旋轉(zhuǎn)阻力，也造成了浪費，平均旋轉(zhuǎn)阻力為2N。（4）該密封結(jié)構(gòu)形式并不能有效的控制污染物進(jìn)入密封系統(tǒng)內(nèi)部，在迷宮密封和罩蓋之間設(shè)置較大的污染物積存區(qū)雖然可以在一定時間內(nèi)控制一定量的污染物，讓其隨托輥的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力積存在此處，不至于污染軸承的潤滑系統(tǒng)，但是較長時間的時候后，污染物的積存逐漸增多，勢必導(dǎo)致托輥的旋轉(zhuǎn)阻力上升及污染軸承的密封系統(tǒng)。（5）筒皮材料Q235無法達(dá)到耐磨要求，是使用過程中最易損的部件，平均使用壽命3萬小時。（6）防水性能差，浸水試驗結(jié)果進(jìn)水量為200克。通過對現(xiàn)有托輥性能、結(jié)構(gòu)、組件的研究、分析與設(shè)計開發(fā)，為了能夠徹底降低托輥旋轉(zhuǎn)阻力、提升托輥壽命，同時為長距離帶式輸送機的研發(fā)奠定基礎(chǔ)，設(shè)計開發(fā)了新型托輥。（如圖1）

2 新型托輥結(jié)構(gòu)

托輥性能特點：（1）密封組件數(shù)量5件，迷宮密封系統(tǒng)采用高分子材料，設(shè)計為整體式結(jié)構(gòu)，在托輥組裝前，密封組件可在安裝前先壓合成一個整體密封組件，簡化了壓裝程序，也便于托輥自動生產(chǎn)線中機械手抓取密封組件。（2）防護(hù)罩也用高分子材料，與密封系統(tǒng)整體壓裝，縮短托輥加工制造周期，依靠其彈性變形將密封系統(tǒng)壓裝到位后自動回彈。（3）污染物積存區(qū)2處，軸向密封微隙的布置，更可靠的設(shè)計方式可以保證微隙尺寸的精確配合，嚴(yán)格控制進(jìn)入密封系統(tǒng)的污染物，污染物積存區(qū)設(shè)置在迷宮密封系統(tǒng)、徑向微隙密封外部即軸承座錐形口處，污染物粉塵在進(jìn)入迷宮密封系統(tǒng)前，由于積存區(qū)的進(jìn)出口在積存腔的同側(cè)，粉塵形成渦流，并使粉塵的速度降低，被吸附于積存區(qū)密封組件上，通過托輥旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力排出托輥外部，有效的控制了污染物對系統(tǒng)的影響，提高了軸承及托輥的使用壽命。外密封罩內(nèi)部沖壓成方孔網(wǎng)格形式，有利于油脂的保存，能夠更好的吸附污染物，且該密封組件內(nèi)部不許涂抹大量潤滑脂，只需將霧化潤滑油噴涂在密封腔體之間，由于微隙的存在就可以有效的防止污染物對密封系統(tǒng)的污染，經(jīng)測試旋轉(zhuǎn)阻力只有1N。（4）筒皮采用3mm厚不銹鋼，屈服強度、耐磨性提升，預(yù)計可將壽命延長至5萬小時。（5）經(jīng)浸水試驗測試，進(jìn)水量為40克，是原托輥進(jìn)水量的20%。（如圖2）

3 新舊托輥結(jié)構(gòu)性能綜合對比

圖3

3.1 輥殼設(shè)計

舊托輥筒皮材質(zhì)為Q345鋼，厚度為4.5mm，低阻力托輥材質(zhì)為不銹鋼，厚度為3.25mm，其重量下降了28%，耐磨性提高了2倍。舊托輥軸承座材質(zhì)為08AL，厚度為4mm，低阻力托輥材質(zhì)為20#，厚度為3mm，其重量下降了25%，強度上升了20%。軸承由低阻力軸承接替普通軸承，其填充的油脂量減少，阻力下降50%。

3.2 密封組合

密封組件都是由高分子材質(zhì)制成，其性能優(yōu)良，帶來了一系列的性能優(yōu)化：徑向間隙變小和防塵防水性能增強了，進(jìn)水性下降了83%，且密封的壓裝也是整體壓裝好在壓入輥殼，這樣使得密封組件的彈性恢復(fù)，打開了自然間隙，更有助于提高設(shè)計間隙的精度和防水性能。

表1 改造完成后達(dá)到性能指標(biāo)

4 新型托輥對帶式輸送機整機發(fā)展的影響

新型低阻力長壽命托輥的研發(fā)成功，解決了長距離帶式輸送機的突破瓶頸，對整機運行阻力降低起到了關(guān)鍵的作用，避免因帶式輸送機輸送距離過長、阻力過大而必須選擇更高強度、更厚膠帶導(dǎo)致的阻力上升的瓶頸問題。在該托輥研發(fā)成功的基礎(chǔ)上，2014年我單位將1.4米順槽可伸縮膠帶機的運輸長度從單點驅(qū)動3000米一舉延長至6000米，同時也將帶式輸送機的長距離研發(fā)制造帶上了一條節(jié)能、環(huán)保的新的道路，使現(xiàn)帶式輸送機托輥的完美更新?lián)Q代產(chǎn)品，填補了國內(nèi)煤礦行業(yè)的空白，推動了國內(nèi)膠帶機制造業(yè)的發(fā)展。大大提高我國煤炭連采掘進(jìn)裝備的專業(yè)化生產(chǎn)水平，提升了我國煤炭機械產(chǎn)品在國際市場上的競爭力，對于開拓煤機裝備市場的新領(lǐng)域具有廣泛而深遠(yuǎn)的意義。

人類社會之所以能不斷的發(fā)展進(jìn)步，是因為人們從來都沒有停下探索的腳步。我們相信不斷地探索進(jìn)步終將會實現(xiàn)我們的夢想、祖國的夢想。

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