皮帶機(jī)托輥的改進(jìn)探討

（中冶寶鋼技術(shù)服務(wù)有限公司，上海 200000）

1 皮帶托輥存在的問(wèn)題

一般情況下，托輥與皮帶之間屬于滾動(dòng)摩擦，正常使用過(guò)程中托輥受到的磨損不是很大。如果托輥中軸承受到污染，那么其旋轉(zhuǎn)阻力就會(huì)因此而增大，托輥軸承使用壽命縮短。特別是對(duì)那些密封性較差的托輥，其軸承是很容易受到污染而導(dǎo)致托輥無(wú)法正常轉(zhuǎn)動(dòng)而卡死。為了使輸送機(jī)能正常運(yùn)行，一般會(huì)采取提高功率的方法，這樣就使得大量的能量被損耗。托輥與皮帶直接接觸時(shí)，當(dāng)托輥不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，托輥與皮帶之間的摩擦就會(huì)從滾動(dòng)摩擦變?yōu)榘霛L動(dòng)半滑動(dòng)摩擦，從而也使皮帶磨損加快，嚴(yán)重的時(shí)候還會(huì)超載停機(jī)和皮帶被撕裂甚至撕斷的現(xiàn)象。如果托輥的制造精度差，新托輥的旋轉(zhuǎn)阻力太大，也會(huì)使皮帶加速磨損。

托輥使用壽命短主要原因之一是因?yàn)檩S承被過(guò)早的損壞，被卡死或者不能靈活旋轉(zhuǎn)而導(dǎo)致的。軸承其實(shí)就是托輥能正常運(yùn)轉(zhuǎn)的“心臟”。通過(guò)大量的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)：普通托輥的密封效果普遍較差（使得軸承被更易污染），托輥的兩端軸承位置同軸度極差，托輥軸向竄動(dòng)過(guò)大，在高速運(yùn)行中的徑向跳動(dòng)過(guò)大，噪聲過(guò)于明顯。如下圖傳統(tǒng)未改進(jìn)的托輥設(shè)計(jì)圖：

可以看出，這種托輥結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且加工要求精細(xì)，裝配的要求較高，制造成本太大，有些零件在使用上也不是很規(guī)范。普通的托輥使用的是沖壓軸承座，而沖壓的制作精度非常差，軸承座外圓和內(nèi)孔的同心度與內(nèi)孔與外圓端面的垂直精確度根本無(wú)法確定。輥皮和軸承座的連接以薄壁鋼管的外圓為標(biāo)準(zhǔn)，和軸承座端面對(duì)位后焊接，因?yàn)楹附邮艿阶冃?，鋼管兩端軸承座的軸承位的同心度也很難確定。托輥軸屬于冷拔光軸，長(zhǎng)期使用后若冷拔光軸的胎具受到磨損，使其尺寸精度不是很穩(wěn)定，常常出現(xiàn)超標(biāo)的現(xiàn)象。另外在運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程中容易使其彎曲，托輥軸的同軸度變差，兩端安裝的軸承間隙也不能得到保證。這些原因都使得傳統(tǒng)的托輥制造精度差，且徑向跳動(dòng)量大，直接導(dǎo)致了輸送帶不能平穩(wěn)的運(yùn)行且噪音明顯。

目前傳統(tǒng)托輥一般采用迷宮密封結(jié)構(gòu)形式存在的問(wèn)題是：①因?yàn)榧庸ぱb配有一定的誤差，托輥在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)使得旋轉(zhuǎn)環(huán)形齒和槽內(nèi)的相對(duì)間隙分布不是很均勻，有時(shí)甚至?xí)瓜嗷ラg進(jìn)行磨損，污染物就會(huì)從間隙大的地方進(jìn)入到軸承內(nèi)，加劇軸承的磨損程度；②部分托輥在現(xiàn)場(chǎng)使用時(shí)被卡死之前，會(huì)有一個(gè)托輥軸承發(fā)出噪聲，隨后會(huì)托輥間斷性旋轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。這是由于軸承內(nèi)滾道擠滿了灰塵和雜物，軸承滾道與滾珠被擠死；③傳統(tǒng)托輥迷宮的密封結(jié)構(gòu)防水性能也是比較差的。

2 皮帶機(jī)托輥的改進(jìn)

改進(jìn)后的托輥設(shè)計(jì)圖：

改進(jìn)皮帶托輥的主要目的就是使托輥可以高速且長(zhǎng)壽命的運(yùn)轉(zhuǎn)，這就需要從以下幾個(gè)方面著手：

2.1 在選用軸承時(shí)，選擇軸向游隙比較大的深溝球軸承。由于軸向游隙不斷加大，它不止有角接觸軸承的功能，還可以承受正常運(yùn)轉(zhuǎn)下的徑向荷載與在徑向荷載下托輥出現(xiàn)彎曲時(shí)由于形變和產(chǎn)生的軸向荷載，而且還有很好的調(diào)心性能。而且，深溝球軸承的轉(zhuǎn)速很高，機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單、方便使用，容易達(dá)到高的精度，在工作期間不需要保養(yǎng)，是一個(gè)理想的部件。

2.2 用迷宮密封和螺旋密封的結(jié)構(gòu)進(jìn)行組合密封。迷宮密封:在泄露通道內(nèi)增設(shè)多個(gè)齒或者槽以使流動(dòng)阻力得到增加，從而急劇損失泄漏的壓差，進(jìn)而達(dá)到密封效果。此迷宮密封的設(shè)計(jì)要求很高，首先要忽略托輥的軸承間隙，每個(gè)零件的制作公差和裝配的誤差，還有在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)托輥的彎曲變形和迷宮室內(nèi)的熱膨脹以及其引起的變形等等各種因素，再按照氣體和液體在單獨(dú)密封的最好的狀態(tài)下迷宮密封的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)和尺寸計(jì)算，然后再把兩種結(jié)構(gòu)進(jìn)行復(fù)合，最后圓整尺寸和優(yōu)化結(jié)構(gòu)。按照這種設(shè)計(jì)，盡可能使氣流動(dòng)能轉(zhuǎn)換成熱能而不讓其進(jìn)到下一個(gè)間隙；把迷宮密封的每級(jí)的縫口流量系數(shù)根據(jù)內(nèi)到外逐漸增大的次序進(jìn)行排列，使流動(dòng)的液體在通過(guò)密封孔口時(shí)的流速能盡量減??；把已經(jīng)通過(guò)縫口的流體動(dòng)能在膨脹室內(nèi)將其作恒溫恒壓恢復(fù)，在每個(gè)縫口之前的速度逐漸為零，從而防止“透氣現(xiàn)象”的發(fā)生，進(jìn)而有好的密封性。這樣做是因?yàn)槊詫m密封在運(yùn)行時(shí)阻力小，使用的壽命長(zhǎng)以及維修簡(jiǎn)單方便，同時(shí)還避免了迷宮密封所發(fā)生的“透氣現(xiàn)象”。

螺旋密封：設(shè)置較小的間隙的單段螺旋密封在迷宮密封的外端。它的內(nèi)端不僅給迷宮作擋板，又把軸承腔內(nèi)的潤(rùn)滑脂所氣化的油脂送回軸承腔內(nèi)，從而達(dá)到密封效果。螺旋密封對(duì)密封液體或者氣液的混合物很適用，不用再另外加封液，一般用于軸承封油。但是要注意的是在安裝螺旋密封時(shí)要使螺旋的趕油方向和油的泄露方向相反，不然不僅不能有效密封，還會(huì)使泄露嚴(yán)重增加。在理論上，螺旋密封的間隙越小越好，但是如果太小就會(huì)在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)使軸好螺旋密封圈發(fā)生碰撞與摩擦，因此可以在孔壁的表面涂上一層潤(rùn)滑石墨，減小碰撞與摩擦。

如果在軸承腔內(nèi)增設(shè)一個(gè)接觸式的內(nèi)密封圈，就會(huì)防止軸承腔內(nèi)的潤(rùn)滑脂向內(nèi)泄漏。

2.3 在軸頭的外端加上外端面是內(nèi)凹面的內(nèi)擋圈以及凸環(huán)。當(dāng)托輥處于高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，內(nèi)擋圈內(nèi)凹面的氣體就會(huì)在離心力的作用下逐漸形成一道真空的密封墻，而且凸環(huán)可作為一道簡(jiǎn)單的水文軸向迷宮密封，使外界的水分、氣體以及處于半流動(dòng)性的稀泥的軸向運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)得到改變，共同使軸頭外端有好的密封效果。

2.4 為了使托輥和輥筒之間的連接強(qiáng)度得到加強(qiáng)，在以上改進(jìn)的設(shè)計(jì)圖中A1 的地方設(shè)置塞焊點(diǎn)，這樣做就使為了確保強(qiáng)度而僅僅通過(guò)增大軸承座和輥筒之間的破口尺寸得到了減小，有效的防止了在焊接時(shí)可能出現(xiàn)的變形量過(guò)大的現(xiàn)象。

結(jié)語(yǔ)

新改進(jìn)的托輥將在一定程度上改善了傳統(tǒng)托輥受力狀況差，密封圈老化快以及使用壽命短、噪音大的問(wèn)題，從而提高了托輥的使用壽命和質(zhì)量。

[1]包鐵山.皮帶傳動(dòng)托輥的改進(jìn)[J].機(jī)械工程師,2007,(10):154.

[2]王繼魁,亓偉,夏祥坤等.一種托輥的改進(jìn)與優(yōu)化[J].過(guò)濾與分離,2011,(4):29-31.

[3]周俊文,方昆生.波狀擋邊帶式輸送機(jī)托輥的改進(jìn)[J].起重運(yùn)輸機(jī)械,2005,(6):60-60.

[4]陸興華,韓文,姜紅兵等.大傾角帶式輸送機(jī)槽型托輥的改進(jìn)[J].煤炭科技,2002,(3):37-38.

[5]高軍偉,賈志寧,黃軍等.礦用膠帶機(jī)緩沖托輥的改進(jìn)設(shè)計(jì)[J].煤炭工程,2005,(3):68-69.