帶式輸送機(皮帶機)緩沖托輥的研究

鄧曦和

摘要：帶式輸送機運輸能力較強、自動化程度較高、操作較為簡單等特點，使其在炭井下運輸過程中占據著重要的地位。但是隨著各個行業(yè)的不斷發(fā)展和進步，對帶式輸送機的要求也越來越高，在這樣的環(huán)境下，帶式輸送機的各種問題便顯露了出來。文章旨在帶式輸送機廣泛應用的環(huán)境下，針對帶式輸送機緩沖托輥進行研究與分析。

關鍵詞：帶式輸送機；緩沖托輥軸承；支承托輥

中圖分類號：TB115 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2012）13-0087-03

帶式輸送機的運輸能力和自動化程度、操作以及費用較低等特點，使其廣泛地應用在各個行業(yè)中。隨著工業(yè)的不斷發(fā)展和進步，帶式輸送機也顯露出一些問題，例如帶式輸送機的運量不能夠滿足需求、速度較慢等，因此我們針對這些問題來進行研究與分析。

1帶式輸送機的搭接

在礦用帶式輸送機中，一般的現(xiàn)代化大型的礦井運輸大巷的運輸距離多為幾千米，如果在較短的煤炭運輸巷道中，一般的帶式輸送機是能夠滿足煤炭運輸距離方面的要求，但是如果在較長的巷道或是有拐彎的巷道中，輸送機便無法滿足其需求，現(xiàn)在的大型鋼絲繩纏繞多驅動帶式輸送機的運輸距離一般都不高于兩千米，因此一般的可彎曲帶式輸送機是無法實現(xiàn)小角度的工作的，也就是說，必須要采用搭接的方式來解決這樣的問題。

現(xiàn)在一般的帶式輸送機都是以追求長運距和大運量為自身目標的，且由于對煤炭經濟方面的追求，導致煤炭的塊度加大，且粉煤量也有一定程度的減少。由于拋落的煤炭會對下部的膠帶產生較大的沖擊力，因此使得下部膠帶要承受連續(xù)的或者是脈動的沖擊，導致其使用壽命減少，也使得托輥的維修率增加。

2緩沖托輥的改進設計

帶式輸送機的緩沖托輥一般都用在搭接帶式輸送機的落料位置，現(xiàn)在使用較為廣泛的帶式輸送機多采用在普通剛面托輥外表面進行直接加膠方式，也就是在普通剛面托輥上加上橡膠圈，利用橡膠圈的彈性儲能來對拋落時產生的沖擊力起到一定的緩解作用，但是這種方法對于緩解沖擊力的能力是十分有限的，僅僅能夠利用橡膠圈的彈性儲能來緩解沖擊力，對于膠帶以及托輥的保護作用并不明顯，因此對緩沖托輥進行改進是十分必要的。

2.1緩沖托輥的改進原理

對緩沖托輥進行改進的基本設計思路是在原有的橡膠圈緩沖的基礎之上進行的，盡量在不會增加機械加工難度以及制造成本的條件下進行，且要達到提高緩沖托輥的緩沖保護性能的目的。改進設計的原理為采用機械原理中的曲柄滑塊機構。原理如圖1所示：

在滑桿L2上安裝緩沖的彈簧，使拋落時的沖擊力能夠有所緩解。在新型緩沖托輥的運行時，首先為拋落物品隨之產生的沖擊力導致L1進行左右方向的擺動，然后帶動滑桿L2進行下滑并也做幅度較小的擺動，在滑竿L2進行下滑的過程中，使L2上加裝的彈簧進行壓縮，通過壓縮彈簧，使得在煤炭下落過程中的沖擊力有一定的程度的緩解且能夠對膠帶以及托輥起到二次保護的作用。

2.2緩沖托輥的設計制造

改進后的緩沖托輥能夠在其自重作用下將緩沖彈簧壓縮在兩個擋片之間，并且能夠保持動態(tài)的平衡。在改進設計中過程并不復雜，利用滑竿L2中的彈簧來完成二次緩沖的作用，即對物品拋落對膠帶和托輥的沖擊力起到一定的緩解作用。在改進過程中，原來的緩沖托輥的尺寸和外形也并不會有大的改動，這樣能夠對原來托輥的安裝結構起到一定的保持以及保護作用。

除此之外，在對緩沖托輥增加了少量的附件后，能夠使托輥的緩沖作用有較大程度的提高，且在改進的過程中托輥的加工裝配也并不復雜，因此，整體的制造成本并不會有明顯的提高。

3托輥的發(fā)展現(xiàn)狀

目前，我國國內的帶式輸送機帶速約為3～6m/s，但是根據資料顯示，國外一般的帶式輸送機的帶速都能夠達到15m/s，因此總體來說，我國的帶式輸送機較國外來講，帶速是偏低的，我國的托輥技術與國外相比差距也比較大。例如日本的皆愛喜公司和意大利的陸美嘉公司等高質量的公司，在托輥的研制方面都處于世界的領先水平。我國的托輥產品與國外相比，主要差距為：我國的托輥平均使用壽命較短，根據調查進口的托輥使用壽命一般為50000～100000小時之間，而我國的托輥使用壽命一般為30000小時左右；我國生產的普通托輥的運行阻力系數約為0.018左右，而進口的托輥旋轉阻力系數約為0.012；我國的托輥產品與國外的相比質量較大，同一個型號的托輥在國內比在國外要重百分之十左右，而托輥的質量越大，要的消耗的功率和鋼材也越大，特別是在帶式輸送機啟動的時候消耗的功率更大；同一個型號的托輥在國內生產的噪聲要比在國外的大10%～30%左右。

目前來講我國市場上的托輥產品存在著眾多問題，通常使托輥失效的形式主要有兩種：軸承的失效以及筒體等結構的破壞。在托輥產品中，筒體和軸承座，以及支撐軸和擋蓋都為碳鋼結構構造的，因此質量較大，且容易產生靜電，并且容易被銹腐蝕，例如在礦山的生產過程中，托輥要長期暴漏在高硫的環(huán)境中，因此腐蝕的更加明顯。軸承的失效主要變表在兩個方面：在托輥工作時筒體的偏心會導致軸承產生軸向力高頻沖擊，且向心球的軸承能夠承載的徑向力較大，這對向心球軸承的托輥會產生較明顯的影響；軸承的密封性較差，例如在使用過程中沒有對其進行嚴密的密封使塵埃侵入到了托輥的內部，從而進入到了軸承中的滾道中，最終導致潤滑脂的變質或是固化，對軸承的工況也會產生一定的破壞，加快了軸承的磨損情況以及磨損

程度。

4帶式輸送機緩沖托輥的發(fā)展前景分析

首先，傳統(tǒng)的托輥支承緩沖能力較差，無法很好地吸收物品下落時產生的強大沖擊力，如果控制不好的話會砸壞支承托輥，從而造成皮帶會縱向撕裂等情況；其次支承托輥在工作過程中，會頻繁地受到物料的沖擊，容易產生脫落的情況，支承輥的直立支架座會容易產生掛傷或是撕裂皮帶等情況；在工作過程中，支承托輥和輸送帶之間是線接觸，在兩輥之間是懸空的狀態(tài)，當物料或其他物品下落時會對兩個托輥之間的皮帶造成不同程度的損壞，如果物料或是尖銳的硬物卡在了托輥和落料口之間，那么將會造成皮帶的縱向撕帶；傳統(tǒng)的托輥支承，處于兩輥之間的皮帶在使用一段時間之后，會造成皮帶的下垂，導致落料口區(qū)間的皮帶成波浪形，落料口的密封性也會受到不同程度的損壞，從而造成物理散落等情況，對環(huán)境也有一定的污染；傳統(tǒng)的支承托輥表面的彈性較差，如果長時間沒有運行，支承托輥的表面會粘附一些物料且皮帶也會受到一定的磨損，如果嚴重的話，會引起皮帶跑偏；傳統(tǒng)的支承托輥的轉動軸承如果長期受到物品下落的沖擊，那么軸承和密封性會發(fā)生失效的情況，導致輥體的轉動不靈活，甚至出現(xiàn)不轉動的情況，且會對皮帶的表面會造成磨損。

綜上所述，傳統(tǒng)的緩沖托輥技術并不十分成熟，如果不對其進行改進，那么緩沖托輥的發(fā)展空間是較為狹隘的，因此國際上有許多工程設計公司都對不同的物料緩沖裝置進行了不同程度的改進，目前來講，由德國工程師發(fā)明的緩沖床，經過了逐步的改進后，逐漸得到了廣大客戶的認可，并在全球范圍內被廣泛的應用。

從結構上來說，密封性和新型材料的應用對緩沖托輥來說，基礎性的研究是十分必要的，目前廣泛使用的新托輥結構采用了接觸迷宮和軸向迷宮相結合的復合密封結構，且選用了帶防塵蓋的深溝球軸承?？傮w來說，廣泛的應用新材料，對加工工藝進行改進，能夠有效的保證托輥的旋轉阻力、徑向圓跳動，以及其防水和防塵密封性等。在目前以大功率、大運量、長距離為帶式輸送發(fā)展方向的環(huán)境之下，阻力小、噪聲小、使用壽命長的托輥結構方案才能夠對帶式輸送機的生產效率起到重要的提高作用。

5結論

綜上所述，如果想要徹底解決帶式輸送機緩沖托輥使用壽命短等問題，那么就要對緩沖托輥的使用環(huán)境、緩沖托輥的結構以及緩沖托輥的結構特點進行認真的分析，只有對緩沖托輥架進行改進，例如文中提到的利用彈簧來實現(xiàn)緩沖的方法，才能夠對問題有較為徹底的解決。改進緩沖托輥以及緩沖托輥架，不僅能夠有效地延長緩沖托輥的使用壽命，還能適當減少維修人員的勞動強度，同時也為生產贏得了寶貴的時間，并為公司創(chuàng)造了經濟效益。

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（責任編輯：趙秀娟）