緩沖托輥膠圈安裝工藝優(yōu)化

王 崗

(陜西陜煤黃陵礦業(yè)有限公司 機(jī)電公司，陜西 延安 727307)

0 引言

托輥是礦用帶式輸送機(jī)配件之一，安裝在帶式輸送機(jī)用來(lái)支撐輸送帶和輸送帶上所承載的物料，在帶式輸送機(jī)中起著至關(guān)重要的作用[1-4]。黃陵礦業(yè)公司四對(duì)礦井每年托輥需求量在7萬(wàn)根以上，黃陵礦業(yè)周邊的煤礦多，托輥需求數(shù)量大，經(jīng)調(diào)查，黃陵縣沒(méi)有托輥生產(chǎn)商，所需托輥均需外購(gòu)。由此可見(jiàn)，托輥加工業(yè)務(wù)具有極其廣大的市場(chǎng)前景。在此基礎(chǔ)上，黃陵礦業(yè)機(jī)電公司投運(yùn)了一條托輥加工生產(chǎn)線，向礦井提供了優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品，確保了礦井安全運(yùn)輸。該條生產(chǎn)線主要包括托輥軸的加工、輥體的加工及成品托輥壓裝等。

緩沖托輥是一種特殊的托輥，安裝在帶式輸送機(jī)受料處減緩落料對(duì)輸送帶的沖擊，主要起到緩沖減震的功能[5-8]。其托輥體加工已實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化，從軸和筒的下料、切槽到軸承座的焊接、再到軸承和密封件的組裝均在托輥生產(chǎn)線上完成，反而最后一道工序緩沖膠圈的安裝是工人手工完成。加之緩沖膠圈的內(nèi)徑比其輥體略小，人工完成該工序費(fèi)時(shí)費(fèi)力，生產(chǎn)效率低，有時(shí)還存在損壞膠圈現(xiàn)象[9-13]。針對(duì)這一問(wèn)題，機(jī)電公司機(jī)電總廠自主創(chuàng)新，優(yōu)化了安裝工藝，以提高工作效率。

1 緩沖托輥結(jié)構(gòu)

緩沖托輥由鋼管、軸、軸承及密封件組成的輥體部分和緩沖膠圈組成，如圖1所示。緩沖膠圈緊密的套在輥體外壁，與輥體合為一體形成緩沖層，當(dāng)重物落到皮帶面時(shí)，膠圈所形成的緩沖層可以減緩落料對(duì)輸送帶、托輥部件及輸送機(jī)架體的沖擊，延長(zhǎng)帶式輸送機(jī)使用壽命。由此可見(jiàn)，緩沖膠圈的安裝質(zhì)量很重要，它需將膠圈與托輥輥體壁壓實(shí)并貼合緊密，而人工裝配膠圈松緊程度不一，經(jīng)常出現(xiàn)時(shí)緊時(shí)松，嚴(yán)重影響托輥壽命，從而影響帶式輸送機(jī)的安全運(yùn)行。

1-軸;2-筒體;3-阻燃橡膠圈;4-軸承座;5-密封圈;6-軸承;7-內(nèi)密封圈;8-外密封圈;9-內(nèi)擋圈10-外擋圈;11-擋板;12-軸用彈性擋圈圖1 緩沖托輥

2 原膠圈安裝工藝

托輥筒體組裝完成后，由人工逐一將膠圈套在筒體外壁上。膠圈安裝時(shí)，先將托輥筒體立放在固定座上，再在托輥筒體上端口涂上潤(rùn)滑油，然后依靠膠圈彈性用手錘沖擊固定，再人工一個(gè)一個(gè)向下壓制，如在天氣寒冷季節(jié)作業(yè)，膠圈遇冷內(nèi)徑收縮，組裝前還需在熱水中加熱到理想狀態(tài)后，方能將膠圈順利套在托輥體上進(jìn)行組裝。每次托輥訂單需求量一般在500根左右，以φ89 mm×280 mm為例，一根緩沖托輥12件膠圈，一批訂單加工完成后需要安裝6 000件膠圈，工作量大。經(jīng)驗(yàn)證，每人每天裝配緩沖膠圈約150件，這就需要5人同時(shí)作業(yè)8 d才能完成，在作業(yè)中操作者不僅需要在冷熱之間反復(fù)交替作業(yè)，加之手工組裝工作量大，費(fèi)工費(fèi)時(shí)，導(dǎo)致人員疲憊不堪，尤其是雙臂及雙手的集中用力，一批訂單加工完成后就乏困難受，影響后續(xù)的作業(yè)進(jìn)行。

人工裝配工藝不僅勞動(dòng)強(qiáng)度大，裝配質(zhì)量也較差。有時(shí)因膠圈在裝配中受力不均，存在膠圈與托輥輥體壁壓實(shí)貼合緊密程度不高的現(xiàn)象，導(dǎo)致緩沖托輥在運(yùn)行過(guò)程中，外部膠圈轉(zhuǎn)動(dòng)而內(nèi)側(cè)托輥不能同步聯(lián)動(dòng)的情形發(fā)生，影響產(chǎn)品質(zhì)量。

3 優(yōu)化后膠圈安裝工藝

3.1 新型膠圈安裝機(jī)

托輥筒體組裝完成后，由設(shè)備一次將5～7件膠圈套在導(dǎo)套上壓裝到筒體外壁上。針對(duì)人工裝配工藝生產(chǎn)效率低的現(xiàn)象，研制了一臺(tái)膠圈安裝機(jī)優(yōu)化其工藝。利用液壓油缸作用力大，運(yùn)行平穩(wěn)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，以液壓油缸為主運(yùn)動(dòng)件，配以可換導(dǎo)套及壓套，即滿足加工直徑為76～108 mm，長(zhǎng)度為275～600 mm的緩沖托輥，利用機(jī)器代替人工裝配，提升了崗位自動(dòng)化程度，減少人力投入，降低人工成本，確保生產(chǎn)系統(tǒng)簡(jiǎn)單、合理。

3.2 設(shè)備的結(jié)構(gòu)及原理

設(shè)備構(gòu)成：本機(jī)主要由主機(jī)及控制機(jī)構(gòu)兩大部分組成，其中主機(jī)部分包括機(jī)身、油缸、導(dǎo)套、壓套、固定座及伸縮平臺(tái)等，如圖2所示，控制機(jī)構(gòu)包括動(dòng)力機(jī)構(gòu)、操作機(jī)構(gòu)和電氣裝置等。①機(jī)身。機(jī)身呈“C”型，由11#工字鋼和δ25鋼板焊接而成，具有足夠的剛度和強(qiáng)度；②油缸。經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)，一個(gè)φ108 mm緩沖托輥5～7個(gè)膠圈疊在一起，壓裝力約為620 N，最長(zhǎng)的緩沖托輥為600 mm，經(jīng)參數(shù)對(duì)比，選用了礦井在用液壓支架KZY55.32型推移千斤頂，推力802 N，行程900 mm，完全滿足壓裝要求；③導(dǎo)套、壓套及固定座。根據(jù)緩沖托輥軸徑、筒徑設(shè)計(jì)不同尺寸的導(dǎo)套、壓套及固定座，導(dǎo)套為錐形套，上端外徑小于膠圈內(nèi)徑，下端略大于輥體外徑，便于安裝，該三者為一體，成套使用；④伸縮平臺(tái)。根據(jù)緩沖托輥的長(zhǎng)度，確定平臺(tái)的位置，平臺(tái)通過(guò)齒輪齒條傳動(dòng)進(jìn)行升降，滿足緩沖托輥膠圈安裝，伸縮平臺(tái)上開(kāi)有T型槽，便于固定座的安裝；⑤動(dòng)力機(jī)構(gòu)。動(dòng)力機(jī)構(gòu)是提供壓力油液的部分，位于機(jī)身的右側(cè)，由油箱、油泵、電機(jī)及液壓元件、管路連接而成；⑥操作機(jī)構(gòu)。操作機(jī)構(gòu)為電氣控制，通過(guò)按壓相應(yīng)的按鈕對(duì)換向閥進(jìn)行控制即可達(dá)到控制油缸動(dòng)作完成膠圈壓裝的目的；⑦限程裝置。限程裝置主要由開(kāi)關(guān)架、碰塊、行程開(kāi)關(guān)等組成，使用時(shí)根據(jù)實(shí)際需求調(diào)整開(kāi)關(guān)的位置，來(lái)限制行程的長(zhǎng)短，調(diào)整完好后必須將開(kāi)關(guān)緊固，以防失靈。

圖2 結(jié)構(gòu)原理圖

設(shè)備原理：①結(jié)構(gòu)原理。壓裝前，根據(jù)緩沖托輥鋼管外壁直徑選擇導(dǎo)套、壓套及固定座。根據(jù)緩沖托輥的長(zhǎng)度調(diào)整伸縮平臺(tái)，達(dá)到合適的壓裝高度，設(shè)置行程開(kāi)關(guān)位置，將其緊固，并經(jīng)常檢查。壓裝時(shí)，將托輥安裝到固定座上，然后將導(dǎo)套裝到托輥上方，并套入5～7件緩沖膠圈，按下壓裝按鈕，壓套隨壓裝油缸緩慢下壓，直至將膠圈壓到指定位置，壓裝千斤頂退回，當(dāng)碰到行程開(kāi)關(guān)時(shí)，壓裝千斤頂停止，完成一個(gè)工作循環(huán)。這樣往復(fù)循環(huán)，直到把所有膠圈都?jí)貉b到托輥上，完成壓裝作業(yè)；②液壓原理。該設(shè)備是專(zhuān)門(mén)用于緩沖托輥膠圈的安裝，其液壓原理如圖3所示。由電機(jī)驅(qū)動(dòng)油泵，油泵通過(guò)吸油濾油器自油箱吸油，在工作時(shí)，按下控制按鈕，油液進(jìn)入電磁換向閥左端，壓裝千斤頂活塞腔進(jìn)液，活塞桿伸出完成膠圈的安裝，當(dāng)壓裝到位后，再按下控制按鈕，活塞桿退回，當(dāng)退回至行程開(kāi)關(guān)處，壓裝千斤頂停止，完成一個(gè)工作循環(huán)；③電氣原理。該設(shè)備動(dòng)力由液壓系統(tǒng)提供，動(dòng)作由電控箱控制，電氣原理如圖4所示。合上斷路器QF，控制變壓器220 V一次有電，二次輸出36 V，按下油泵電機(jī)，SB2按鈕、中間繼電器KA1吸合，常開(kāi)接點(diǎn)KA1閉合，主接觸器線圈得電，油泵電機(jī)得電開(kāi)始工作。按下壓裝按鈕SB3，中間繼電器KA2吸合，KA2常開(kāi)接點(diǎn)閉合，YV1得電，進(jìn)行壓裝作業(yè)，當(dāng)壓到指定位置時(shí)，YV1斷電，按下退回按鈕SB4，中間繼電器KA3吸合，KA3常開(kāi)接點(diǎn)閉合，YV2得電，進(jìn)行回程作業(yè)，當(dāng)壓到上行程開(kāi)關(guān)時(shí)，YV2斷電。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了電氣閉鎖，安全可靠。

圖3 液壓原理圖

圖4 電氣原理圖

3.3 優(yōu)化后工藝特點(diǎn)

實(shí)現(xiàn)單人作業(yè)：優(yōu)化后工藝簡(jiǎn)單，勞動(dòng)強(qiáng)度低，采用按鈕控制壓裝油缸的動(dòng)作，完成裝配作業(yè)，一人操作完全滿足作業(yè)需求，省時(shí)省力。

實(shí)現(xiàn)減人提效：采用機(jī)械代替人工作業(yè)，不僅節(jié)省了人員投入，提高裝配效率，還降低了生產(chǎn)成本，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

適用范圍廣，實(shí)用性強(qiáng)：滿足各類(lèi)型緩沖膠圈的安裝，只需更換不同的導(dǎo)套、壓套及固定座，改變限位器位置實(shí)現(xiàn)不同尺寸緩沖托輥膠圈的壓裝。更換壓裝頭，不僅可以安裝膠圈，還可對(duì)部分小型附件進(jìn)行校正，一機(jī)多用。

系統(tǒng)安全可靠，性能高：控制回路實(shí)現(xiàn)電氣閉鎖，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。液壓回路采用H型換向閥，中位時(shí)，各油口全開(kāi)，體系沒(méi)有油壓。系統(tǒng)壓力過(guò)高，油液直接回油箱，保護(hù)液壓元件，安全可靠。

就地取材，投入?。簽榱藵M足生產(chǎn)需要，零部件、原材料全部取于車(chē)間現(xiàn)有，如電氣元件、液壓控制系統(tǒng)、液壓缸都是老舊設(shè)備上拆卸的配件經(jīng)檢修完好再利用。液壓缸的安裝高度根據(jù)黃陵礦業(yè)在用緩沖托輥高度最大值和現(xiàn)有油缸的伸出長(zhǎng)度來(lái)確定以滿足所有產(chǎn)品使用需求，其余型號(hào)緩沖托輥通過(guò)調(diào)整壓套、導(dǎo)套及固定座來(lái)滿足要求。

3.4 應(yīng)用效果

該工藝在500組φ89-120×280×3緩沖托輥加工中投入了使用，裝配效果良好，系統(tǒng)運(yùn)行可靠，操作簡(jiǎn)單方便。一次可以同時(shí)滿足5～7件膠圈壓裝，實(shí)現(xiàn)了緩沖膠圈的快速裝配，優(yōu)化了安裝工藝，縮短了生產(chǎn)周期，和原先人工裝配，每人每天裝配150件提高到2 400件，且裝配質(zhì)量?jī)?yōu)良，避免了人工裝配損壞膠圈的返工現(xiàn)象，降低了生產(chǎn)成本，經(jīng)濟(jì)效益顯著，見(jiàn)表1。

表1 φ89-120×280×3(500根)緩沖托輥膠圈安裝工藝優(yōu)化對(duì)比

4 結(jié)語(yǔ)

黃陵礦業(yè)機(jī)電公司機(jī)電總廠不僅承擔(dān)著黃陵礦區(qū)托輥加工任務(wù)，還負(fù)責(zé)四礦綜采設(shè)備大修業(yè)務(wù)，每年加工緩沖托輥3 000余件。該工序的優(yōu)化，不僅每年直接節(jié)約人工費(fèi)5萬(wàn)余元，緩解了機(jī)電總廠人員緊缺，同時(shí)還確保了膠圈之間松緊適度，提升了托輥加工質(zhì)量，提高了緩沖托輥加工能力。該設(shè)備投入使用，優(yōu)化了安裝工藝，有效提高了生產(chǎn)力，實(shí)現(xiàn)了緩沖托輥加工的機(jī)械化，滿足了礦井生產(chǎn)需要。