淺析皮帶機(jī)托輥密封結(jié)構(gòu)

王瑞

[摘要]在皮帶機(jī)設(shè)備中，占有比例最多的部件就是托輥裝置，其主要作用是安裝在輸送物料的設(shè)備上來支撐皮帶和物料重量。托輥整體結(jié)構(gòu)一般比較單一，多數(shù)情況由軸承座、輥筒、軸承、潤(rùn)滑脂、密封件以及軸等這些零件構(gòu)成，是支撐輸送帶且用于減小輸送帶撓度的重要部件。本文結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和托輥實(shí)物解剖分析，進(jìn)一步對(duì)皮帶機(jī)托輥密封結(jié)構(gòu)進(jìn)行探討。

[關(guān)鍵詞]皮帶機(jī) 托輥 密封結(jié)構(gòu) 改進(jìn)

目前，在我國(guó)的工業(yè)生產(chǎn)過程中，皮帶機(jī)托輥在結(jié)構(gòu)上較為單一，軸承座，軸承，密封件以及輥筒等部件組成了皮帶機(jī)設(shè)備的托輥裝置，托輥在很大程度上決定了皮帶機(jī)的運(yùn)行狀況。正因如此，由于托輥問題造成的設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)問題較為常見。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、易被腐蝕，這主要由于是托輥的工作環(huán)境比較惡劣，而且本身的構(gòu)造也不完美，直接導(dǎo)致了托輥的密封結(jié)構(gòu)需要進(jìn)行針對(duì)性的改進(jìn)處理。

一、托輥的主要失效原理

（1）在托輥中加入變質(zhì)潤(rùn)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(zhǎng)時(shí)間在這種環(huán)境中工作，潤(rùn)滑脂中就會(huì)摻入粉塵，這樣潤(rùn)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。

（2）托輥中的潤(rùn)滑脂由于時(shí)間原因?qū)е碌牧魇?。這一現(xiàn)象是因?yàn)橥休佪S承的“呼吸行為。因?yàn)槟Σ恋脑颍a(chǎn)生了大量的熱量，熱量導(dǎo)致潤(rùn)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)密封腔中的其他氣體就會(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?！昂魵狻钡臅r(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(rùn)滑脂。長(zhǎng)時(shí)間的“呼吸”行為會(huì)使得潤(rùn)滑脂中含有過多的雜質(zhì)，減少潤(rùn)滑脂的含量，這樣軸承的磨損就加劇了。

二、現(xiàn)有托輥的密封形式

我國(guó)皮帶機(jī)托輥密封結(jié)構(gòu)主要采用迷宮密封。這種密封結(jié)構(gòu)主要是在通過多個(gè)密封環(huán)形齒的設(shè)置，在容易泄漏的位置形成膨脹空腔以及相應(yīng)的節(jié)流間隙。在迷宮密封中齒隙的主要工作就是要將勢(shì)能有效地轉(zhuǎn)化成為動(dòng)能，空腔的主要工作就是要將動(dòng)能有效地轉(zhuǎn)化成為熱能，這樣就能夠有效的防治密封結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)壓力能的轉(zhuǎn)化，對(duì)密封結(jié)構(gòu)起到了很好的保護(hù)作用。下面是我國(guó)皮帶機(jī)托輥普遍采用的兩種密封形式：

（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和磨損。為了完成重量減輕、使用期增長(zhǎng)的要求，高分子材料托輥應(yīng)運(yùn)而生。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(wú)軸承結(jié)構(gòu)或者橡膠軸承座。無(wú)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(wú)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(zhǎng)托輥的使用期限。

（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，或者垂直安放。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。考慮到正常運(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)，如果皮帶機(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。

三、托輥密封形式的改進(jìn)結(jié)構(gòu)

（1）用迷宮密封和螺旋密封的結(jié)構(gòu)進(jìn)行組合密封。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)的液體在通過密封孔口時(shí)的流速能盡量減小，把已經(jīng)通過縫口的流體動(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”。

（2）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。

（3）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。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。

四、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，托輥是皮帶機(jī)的重要組成部分，我們必須每一個(gè)部件給予足夠的重視，才能保障皮帶機(jī)設(shè)備運(yùn)行的安全穩(wěn)定。想要解決皮帶機(jī)托輥使用壽命短等問題，就要對(duì)托輥的使用環(huán)境、密封結(jié)構(gòu)及其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行認(rèn)真的分析，加以改進(jìn)。這不僅能夠有效地延長(zhǎng)托輥的使用壽命，還能適當(dāng)減少維修人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)也為生產(chǎn)贏得了寶貴的時(shí)間，創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)效益。