皮帶機(jī)托輥密封結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀

郭敬 李妙紅

摘 要：托輥在帶式輸送機(jī)中的占比比較大，而帶式輸送機(jī)主要應(yīng)用于糧站、煤礦和礦山等的運(yùn)輸。托輥的整體結(jié)構(gòu)一般比較單一，多數(shù)情況由軸承座、輥筒、軸承、潤滑脂、密封件以及軸等這些零件構(gòu)成。常用的托輥?zhàn)陨泶嬖谠S多不足，主要是體積比較大、磨損較大、容易被腐蝕、使用期較短，這主要是托輥的工作環(huán)境引起的，托輥主要被用于一些比較惡劣的工作環(huán)境中，而且它本身的構(gòu)造也不完美。所以，改善傳統(tǒng)的托輥勢(shì)在必行。

關(guān)鍵詞：帶式輸送機(jī)；托輥；密封設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TD528.1；TH222 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2015）24-0110-01

1 皮帶機(jī)的應(yīng)用現(xiàn)狀

帶式輸送機(jī)還可以叫做膠帶機(jī)或者皮帶機(jī)，主要的應(yīng)用領(lǐng)域是鐵礦、煤礦、糧站、港口、焦化廠、洗煤廠、發(fā)電廠和化肥廠等工業(yè)的運(yùn)輸部門，是一種用于物料輸送的機(jī)器，負(fù)責(zé)的是粒料和固體散料的輸送。帶式輸送機(jī)是物料傳送領(lǐng)域的必須品，它擁有比較簡單的結(jié)構(gòu)，靈活的架設(shè)，較少的占地面積，同時(shí)可以進(jìn)行不間斷的工作，皮帶機(jī)的長度是不固定的，最短的只用幾米，最長的時(shí)候可以達(dá)到幾千米?，F(xiàn)在已知最長的皮帶機(jī)的長度是2 km，寬度是2 m，最小的皮帶機(jī)長度要小于10 m，寬度大約是300 mm。

2 托輥的種類

托輥的種類有很多，以材料進(jìn)行劃分可分為：陶瓷托輥、鑄石托輥、尼龍托輥、鋼制托輥、脈醛樹脂托輥、PVC托輥、超高分子量聚乙烯托輥、酚醛樹脂托輥、玻璃鋼托輥、聚氨醋托輥、橡膠托輥等，在這些不同的托輥中使用比重最大的是尼龍托輥、鋼制托輥以及脈醛樹脂托輥。

以直徑進(jìn)行劃分，托輥可以分為：108直徑、89直徑、159直徑、133直徑和194直徑等?，F(xiàn)在使用比重較大的托輥直徑是108直徑、89直徑、159直徑和133直徑等。托輥的直徑直接關(guān)系著托輥的長度，如果托輥的直徑是89，那么它的長度多數(shù)情況下最短是180 mm，最長能夠達(dá)到1 000 mm；托輥直徑是108那么它的長度最短是240 mm，最長是1 200 mm；托輥直徑是133，那么它的長度最短是375 mm，最長是1 600 mm，托輥直徑是159，那么它的長度最短是465 mm，最長是1 800 mm；托輥直徑是194，那么它的長度最短是600 mm，最長是2 200 mm。

3 托輥失效機(jī)理

現(xiàn)在帶式輸送機(jī)上使用的軸承都是專用的，包括205 ka、204 ka、306 ka、305 ka以及704 ka。不過在替換完專用的軸承后，軸承損壞的情況依然沒有得到改善，主要表現(xiàn)為旋轉(zhuǎn)不連續(xù)、運(yùn)轉(zhuǎn)變得遲緩等，造成這種現(xiàn)象的原因有以下幾點(diǎn)。

3.1 使用了變質(zhì)的潤滑脂

礦用帶式輸送機(jī)的工作環(huán)境一般都伴有大量的粉塵，如果長時(shí)間在這種環(huán)境中工作，潤滑脂中就會(huì)摻入粉塵，這樣潤滑脂就不能平穩(wěn)的發(fā)揮它的作用，效果變差。如果軸承一直在比較干的情況下進(jìn)行摩擦，那么軸承就會(huì)出現(xiàn)比較頻繁的磨損，使用周期變短。

3.2 潤滑脂慢慢流失

這一現(xiàn)象是因?yàn)橥休佪S承的“呼吸”行為?！昂粑敝傅氖歉咚龠\(yùn)轉(zhuǎn)的托輥，因?yàn)槟Σ恋脑?，產(chǎn)生了大量的熱量，熱量導(dǎo)致潤滑脂的揮發(fā)汽化，這樣密封腔內(nèi)的壓力就變大了，此時(shí)密封腔中的其它氣體就會(huì)被向外排擠，這就是“呼氣”動(dòng)作。托輥停止工作后，溫度就會(huì)回落，密封腔內(nèi)的壓力也變低了，這時(shí)被排出的氣體就會(huì)又回到密封腔內(nèi)，這就是“吸氣”動(dòng)作。這兩個(gè)動(dòng)作組成了“呼吸”行為。“呼氣”的時(shí)候，外面的壓力小于密封腔內(nèi)的壓力，雜質(zhì)不會(huì)被帶入密封腔內(nèi)，但是在“吸氣”過程中，外面的壓力大于密封腔內(nèi)的壓力，外界的雜質(zhì)就會(huì)被吸入密封腔內(nèi)，這些雜質(zhì)會(huì)污染潤滑脂。長時(shí)間的“呼吸”行為會(huì)使得潤滑脂中含有過多的雜質(zhì)，減少潤滑脂的含量，這樣軸承的磨損就加劇了。

4 現(xiàn)有托輥的密封形式

迷宮密封是指安置數(shù)個(gè)排布整齊的環(huán)形密封齒在泄露通道中，兩齒之間構(gòu)建了一組膨脹空腔和節(jié)流間隙，一級(jí)迷宮的組成部分是一個(gè)膨脹空腔和一個(gè)節(jié)流齒隙，迷宮密封結(jié)構(gòu)的組成部分就是幾個(gè)迷宮。齒隙的工作就是完成勢(shì)能向動(dòng)能的轉(zhuǎn)變，空腔的工作是完成動(dòng)能和熱能的轉(zhuǎn)變，防止其轉(zhuǎn)變?yōu)閴毫δ堋Ｃ詫m效應(yīng)指的是流體依靠迷宮發(fā)出阻礙使得它的流量變?nèi)?。?shí)事求是的迷宮效應(yīng)就是一些效應(yīng)的綜合，比如流束收縮效應(yīng)、水力摩阻效應(yīng)、透氣效應(yīng)以及熱力學(xué)效應(yīng)等等。簡化迷宮密封的工作原理就是以密封介質(zhì)為轉(zhuǎn)折，通過迷宮之中的空隙營造出節(jié)流效應(yīng)完成密封阻漏的工作。非接觸式迷宮密封所擁有旋轉(zhuǎn)阻力是非常弱的，需要完成多級(jí)迷宮的設(shè)置才能完成工作需要。通過迷宮密封的工作原理能夠發(fā)現(xiàn)迷宮密封和軸承的“呼吸”非常的匹配。不過在煤礦井下使用的帶式輸送機(jī)需要托輥能夠加強(qiáng)其防塵防水的性能。迷宮密封在本質(zhì)上屬于非接觸式密封，它本身擁有比較差的防水性能，而且，迷宮密封所發(fā)揮出的作用與轉(zhuǎn)速息息相關(guān)，轉(zhuǎn)速越低效果越差。在設(shè)計(jì)托輥的密封結(jié)構(gòu)的時(shí)候，使用頻率最高的是迷宮密封與某些附件密封相組合的方式。

為了更好地將托輥的性能發(fā)揮出來，最近一段時(shí)間各項(xiàng)研究開始從不同的方面下功夫，比如說：改善托輥的構(gòu)成材料，將鋼制材料的托輥改為新型材料的托輥，這樣托輥才能和新型密封結(jié)構(gòu)想匹配，還有就是選擇其它的密封結(jié)構(gòu)，而不再是單純的迷宮密封結(jié)構(gòu)。

4.1 材料升級(jí)替換出的新結(jié)構(gòu)托輥

常規(guī)的托輥的制作材料一般都是鋼材，鋼制材質(zhì)的托輥比較重而且極易被腐蝕，容易被磨損。為了完成重量減輕、使用期增長的要求，近期有某些非金屬質(zhì)地的托輥產(chǎn)生了。現(xiàn)在正在使用中的托輥有脈醛樹脂托輥、酚醛樹脂托輥和尼龍托輥等，這些托輥的材質(zhì)都是高分子材料。不止這些，還出現(xiàn)了玻璃鋼托輥和陶瓷托輥等托輥，這些托輥的材質(zhì)屬于非金屬材料。對(duì)比新型托輥和傳統(tǒng)托輥，新型托輥的重量比較小，比較耐磨、不易被腐蝕、旋轉(zhuǎn)阻力非常的小，不容易磨損傳送帶。老式的軸承和軸承座已經(jīng)不能和新材料的托輥相匹配，軸承和軸承座的托輥需要選擇無軸承結(jié)構(gòu)或者橡膠軸承座。類似于在陶瓷托輥中選擇的組合就是陶瓷輥和橡膠軸承座，這樣陶瓷托輥的使用時(shí)間久延長了很多。

無心軸托輥中的輥筒多數(shù)情況下選擇的是整體旋壓成型，就是指使用旋壓工藝生產(chǎn)出的半軸結(jié)構(gòu)的托輥，然后再安裝好軸承。無心軸托輥能夠剔除存在于軸承和管體之間的連接縫隙，這樣就能延長托輥的使用期限?，F(xiàn)在，鹽場(chǎng)和洗煤廠已經(jīng)開始使用新型材質(zhì)的托輥。

4.2 唇式密封

托輥唇式密封本質(zhì)上歸屬于接觸式密封，它代替的就是迷宮密封，即使是在托輥停止工作的時(shí)候也能起到密封的作用，而且防水效果也不錯(cuò)。唇式密封中的密封條的制作材料是聚氨酷材料，這種材料擁有比較穩(wěn)定的性能、而且比較不易磨損、對(duì)靜電的抗阻燃效果也很好。唇式密封中的軸和密封條是平行排列存在的，或者旋轉(zhuǎn)90度成為垂直安放的。安裝的時(shí)候，唇式結(jié)構(gòu)和托輥良好的匹配，使得托輥工作的時(shí)候密封效果比較好，即使托輥停止工作，密封效果仍然存在?？紤]到正常運(yùn)行時(shí)，托輥軸和密封唇之間的配合比較超標(biāo)，這就導(dǎo)致運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)候產(chǎn)生的阻力比較強(qiáng)，如果帶式輸送機(jī)大部分都選擇這種唇式密封，那么整臺(tái)機(jī)器就需要消耗比較多的能量。

4.3 其它類別的密封結(jié)構(gòu)

不只有以上兩種密封結(jié)構(gòu)，還有一些密封結(jié)構(gòu)的使用范圍比較窄，使用率比較低，比如專用密封件的密封結(jié)構(gòu)。托輥工作的時(shí)候，采用離心力導(dǎo)致雜質(zhì)經(jīng)過特制的甩油杯被甩出軸承座。不過這種密封結(jié)構(gòu)使用率較低，但是是可行的。不過這種密封結(jié)構(gòu)存在很明顯的不足，在這種結(jié)構(gòu)中選擇的零部件都不是標(biāo)準(zhǔn)的構(gòu)造，在生產(chǎn)過程中需要配置相應(yīng)的模具以及工序，這樣產(chǎn)品的質(zhì)量才能夠保障。所以這就需要耗費(fèi)較多的人力物力，降低了產(chǎn)品的性價(jià)比，不能夠被大范圍的認(rèn)可。

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