礦用皮帶機(jī)滾筒的關(guān)鍵工藝技術(shù)研究

孫萬(wàn)喜 SUN Wan-xi；馬鵬強(qiáng) MA Peng-qiang；石娜 SHI Na

（寧夏天地奔牛實(shí)業(yè)集團(tuán)有限公司，銀川 750011）

0 引言

滾筒是一種用于皮帶機(jī)自移機(jī)尾中的重要傳動(dòng)零部件，屬于傳動(dòng)組件，其尺寸較大，種類較多。目前對(duì)于滾筒內(nèi)孔及外圓的加工過(guò)程中，同軸度及尺寸精度存在誤差，沒有精準(zhǔn)的工藝指導(dǎo)。并且，對(duì)于滾筒的組裝，是按普通軸類組裝方法進(jìn)行，尤其密封部位的組裝，未達(dá)到潔凈組裝和高精度控制。滾筒、托輥用戶需求數(shù)量較多，在組裝完成后未能進(jìn)行試車檢測(cè)，不能準(zhǔn)確得到漏油及其他性能數(shù)據(jù)，經(jīng)常有因漏油的不合格品返廠維修，高返修率增加了產(chǎn)品成本，降低了客戶滿意度。本文從加工技術(shù)、組裝技術(shù)、試車裝備三個(gè)方面進(jìn)行技術(shù)分析及總結(jié)，指出了滾筒漏油的根本原因并提出了控制漏油的關(guān)鍵技術(shù)。

常見礦用滾筒結(jié)構(gòu)如圖1所示。主要由螺栓、壓蓋、軸承、圓筒、油封、軸、油封、O型圈、迷宮、銷軸、堵組成。其中影響滾筒質(zhì)量的主要零件為圓筒、軸承、油封，因此本文主要從圓筒的內(nèi)孔加工，滾筒的整體組裝，滾筒的試車檢測(cè)三部分進(jìn)行關(guān)鍵工藝探討，以保證滾筒的質(zhì)量符合要求，出廠合格率達(dá)到100%。

圖1 常見滾筒結(jié)構(gòu)圖

1 傳統(tǒng)滾筒制造存在的問(wèn)題

滾筒屬于轉(zhuǎn)載機(jī)自移機(jī)尾的傳動(dòng)件，主要包括轉(zhuǎn)軸、軸承、密封組件、壓蓋、圓筒，它的潤(rùn)滑方式分為稀油潤(rùn)滑和油脂潤(rùn)滑。稀油潤(rùn)滑的優(yōu)點(diǎn)有：加注稀油后每半年更換一次，平時(shí)無(wú)需維護(hù)，可放心使用，在一定程度上節(jié)約資源，降低人工成本。同時(shí)稀油潤(rùn)滑對(duì)軸承起到一定保護(hù)作用，因?yàn)橄∮蜐?rùn)滑是流動(dòng)循環(huán)的不存在密不透風(fēng)的現(xiàn)象，同時(shí)對(duì)軸、軸承起到保護(hù)作用，減小部件的磨損，延長(zhǎng)了壽命。油脂潤(rùn)滑：油脂的油脂黏比較大，使電機(jī)啟動(dòng)阻力大，導(dǎo)致啟動(dòng)電流大，對(duì)電機(jī)及變頻器沖擊大，影響電機(jī)設(shè)備壽命。同時(shí)油脂潤(rùn)滑人工作業(yè)量大，比較繁瑣，平均每?jī)砂嗑鸵C(jī)人工加油，造成對(duì)人力和物資的損耗增大。同等狀態(tài)稀油潤(rùn)滑和油脂潤(rùn)滑的對(duì)比下，稀油潤(rùn)滑的零部件壽命更高，操作更簡(jiǎn)單。井下工況屬于狹小空間作業(yè)并伴有較高的安全風(fēng)險(xiǎn)因素，因此大部分滾筒采用稀油潤(rùn)滑。然而稀油潤(rùn)滑就對(duì)油的密封提出了更高的要求。

首先轉(zhuǎn)軸外圓與圓筒內(nèi)孔的加工精度要求很高，一般情況下粗糙度為1.6，同軸度為0.02mm。轉(zhuǎn)軸的加工采用臥式車床，由于車床本身的對(duì)中性強(qiáng)，對(duì)于細(xì)長(zhǎng)軸的同軸度及粗糙度很容易保證，因此軸的加工要求容易達(dá)到。而圓筒的內(nèi)孔是用鏜床來(lái)加工，當(dāng)工件旋轉(zhuǎn)后，找正一端孔與另一端孔的同軸度難度極大，通常加工誤差在0.03-0.06，已超出圖紙技術(shù)要求，圓筒內(nèi)孔同軸度差就會(huì)造成滾筒高速運(yùn)行時(shí)間隙增大，存在漏油風(fēng)險(xiǎn)。

滾筒的傳統(tǒng)組裝工藝和普通軸類組裝方法一樣，所有零部件運(yùn)往工作場(chǎng)地，立軸、裝軸承、裝圓筒、裝密封件、緊固、倒個(gè)、裝另一端。在此過(guò)程中零部件的外表面存在臟污、骨架油封未使用工裝胎，用銅棒敲擊時(shí)易損傷油封；軸承組裝時(shí)多數(shù)用銅棒敲擊，未使用軸承打套，敲擊過(guò)程中有銅銷掉入內(nèi)腔，并且敲擊軸承時(shí)，受力不均勻，導(dǎo)致軸承未組裝到位，當(dāng)滾筒在使用一段時(shí)間后就會(huì)由于鐵屑、間隙、油封的損傷導(dǎo)致漏油現(xiàn)象發(fā)生。

滾筒在組裝完成后，直接與皮帶機(jī)組裝，只是整機(jī)對(duì)裝，而未進(jìn)行傳動(dòng)試驗(yàn)，也就是未進(jìn)行試車檢測(cè)。

2 新加工工藝方案的探究

圓筒的種類及不同種類的加工方法：

常見滾筒主要分為圓柱面滾筒和錐面滾筒。圓柱面滾筒指的是，內(nèi)部結(jié)構(gòu)為空心，外圓為圓柱面的滾筒；錐面滾筒指的是，內(nèi)部結(jié)構(gòu)為空心，外圓為錐面的滾筒。對(duì)于不同結(jié)構(gòu)的滾筒，其加工方法也存在不同。

圓柱面的特點(diǎn)及加工方法：

圓柱面的滾筒如圖2所示，正常圖紙要求B尺寸的同軸度為0.05mm，對(duì)于此類滾筒，通常的加工方法是外圓直面利用車床刀檢，內(nèi)孔因?yàn)樯斐鰬冶圻^(guò)長(zhǎng)及內(nèi)腔過(guò)小，無(wú)法車床加工，只能利用鏜床加工，鏜床加工一端內(nèi)孔后，旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)180°，完成另一端內(nèi)孔的加工。由于內(nèi)孔與外圓不是同一基準(zhǔn)下加工的，因此在工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)180°后，存在了較大偏差，同軸度跳動(dòng)達(dá)到了0.06mm。在這種情況下，兩端內(nèi)孔在鏜床加工后，誤差累計(jì)達(dá)到0.06-0.08mm。尺寸的不合格就會(huì)導(dǎo)致裝配誤差，裝配誤差的累計(jì)就會(huì)影響軸承及油封壽命，最終出現(xiàn)漏油現(xiàn)象。

圖2 直面滾筒

為了消除這種找正誤差，提出了一種新的加工方法，如圖1所示，假如鏜床先加工的是左端面內(nèi)孔即B尺寸，要想保證右端內(nèi)孔B的同軸度，就需要在一個(gè)基準(zhǔn)下利用百分百找正，因此呢，需要在加工Z左端內(nèi)孔B時(shí)，將鏜床主軸伸入內(nèi)孔輕鏜內(nèi)壁一刀，當(dāng)工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)180°后，利用百分表在已加工內(nèi)壁處找正，再完成右端B孔的鏜銑工作，按此方法加工后，上三坐標(biāo)檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)兩端內(nèi)孔同軸為0.02，這個(gè)數(shù)值符合設(shè)計(jì)要求，有效地減少了累計(jì)誤差。

原錐面滾筒的特點(diǎn)及加工方法：

原錐面的滾筒如圖3所示，它與直面滾筒的區(qū)別主要在外圓的形狀上，由于是錐面的，在鏜床加工時(shí)，定位裝卡極其困難。同樣，這類滾筒也需保證左右兩端A孔的同軸度。那么在這種裝卡困難，且內(nèi)壁較長(zhǎng)，主軸無(wú)法從左端伸入右端的情況下，滾筒的精度尺寸要求更是難以滿足。實(shí)際加工過(guò)程中，也只是大致判斷其水平及垂直，加工后誤差往往達(dá)到了0.09mm，此類滾筒也最易發(fā)生漏油現(xiàn)象。

圖3 螺旋滾筒

為了解決這種問(wèn)題，提出了一種新的裝卡及找正裝置——找正V型鐵，如圖4所示，該V型鐵長(zhǎng)度為1600mm，是一體結(jié)構(gòu)，對(duì)于長(zhǎng)圓柱類滾筒可放置在該V型鐵上裝卡。在加工圖2滾筒時(shí)，可將滾筒置于找正V型鐵上，利用鏜床主軸加百分表，找正滾筒側(cè)母線。加工完左側(cè)A孔時(shí)，工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)180°，不在找正滾筒，而是直接找正V型鐵，保證V型鐵側(cè)面與機(jī)床主軸平行，并找到零點(diǎn)位置，從而進(jìn)行右端A孔的加工。

圖4 找正V型鐵

3 新組裝工藝方案的探究

滾筒組裝工藝：

3.1 清理

①用細(xì)銼刀去除加工后的毛刺，各棱邊過(guò)渡光滑。

②用壓縮空氣吹干凈油孔內(nèi)的鐵沫。

③用工業(yè)布擦拭干凈各配合表面，加工表面的臟物，油跡，去除油漆痕跡。

④檢查軸上有無(wú)殘余毛刺，鐵屑，氧化皮，油跡，油漆痕跡等一切臟物后，將自制的吊環(huán)螺釘，旋入該軸端面上的螺紋孔內(nèi)，起重吊鉤鉤住吊環(huán)螺釘將軸起吊至組裝區(qū)，平置。

3.2 測(cè)量

測(cè)量軸及滾筒裝軸承部位尺寸。

3.3 組裝軸承

①將軸起吊至組裝區(qū)，一端放在膠皮墊上，另一端用枕木支起定高度，軸的配合表面均勻涂抹46#機(jī)油，以備組裝。

②將軸承1件放在軸承感應(yīng)加熱器上加熱，溫度控制在（80-100）℃。

③將加熱合適的軸承熱裝在軸上，保證組裝到位。采用軸承打套將軸承壓裝到位。

④在滾筒端部對(duì)稱筋板吊裝孔內(nèi)穿入吊具平穩(wěn)起吊放在組裝胎上，與軸承配合表面均勻涂抹46#機(jī)油。

⑤軸組件冷卻后，用自制吊環(huán)吊起軸組件與滾筒組裝，找正位置后，取下天車鉤，用銅棒對(duì)稱敲擊軸承，軸承找平后用打套和壓蓋工裝壓裝，保證組裝到位。

3.4 組裝油封及端蓋

①將端蓋保持水平，進(jìn)口油封，“O”型密封圈分別組裝在各零件的正確位置。各結(jié)合面均勻地涂抹46#機(jī)油，保證各件的組裝質(zhì)量。油封組裝時(shí)使用油封打套將油封組裝到位。

②在定位套上分別組裝型圈。

③在壓蓋上分別組裝氈圈。

④在筒上組裝端蓋組件，注意配合表面處均勻涂抹密封膠，同時(shí)注意氈圈的組裝質(zhì)量。用螺釘對(duì)稱緊固定位，安裝螺釘時(shí)涂螺紋鎖固膠。

3.5 倒個(gè)組裝另一側(cè)

①滾筒組件端部對(duì)稱筋板吊裝孔內(nèi)穿入吊具，平穩(wěn)起吊至木磚地上，倒個(gè)，用同樣的起吊方法起吊另一端，放在組裝胎上，與軸承配合表面均勻涂抹46#機(jī)油。

②將軸承裝在序號(hào)6軸上，用銅棒對(duì)稱敲擊軸承，軸承找平后用打套和壓蓋工裝壓裝，保證組裝到位。

③按3.3和3.4相同方法組裝剩余部件。

3.6 小結(jié)

按以上新工藝方法組裝，保證了滾筒內(nèi)部零部件的潔凈度，同時(shí)軸承及油封均采用專用工裝組裝，避免軸承及油封損傷。合理的組裝順序保證了各零部件的正確配合，減少組裝累計(jì)誤差。

4 試車裝備的設(shè)計(jì)

滾筒屬于細(xì)長(zhǎng)軸類傳動(dòng)件，在試車過(guò)程中我們提出了兩種試車方法：第一種是固定軸轉(zhuǎn)動(dòng)滾筒試驗(yàn)法，第二種是固定滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)軸端試驗(yàn)法。對(duì)于第一種方案的試驗(yàn)過(guò)程與滾筒的實(shí)際使用工況相符，能有效檢測(cè)軸承在高速運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中的受力、摩擦、噪音等關(guān)鍵數(shù)據(jù)；對(duì)于第二種方案的操作更簡(jiǎn)便，便于工人實(shí)施。滾筒的需求量較大，型號(hào)較多，在試驗(yàn)過(guò)程中V型架可固定不動(dòng)，只需吊裝滾筒到試驗(yàn)區(qū)，用壓板緊固并組裝皮帶輪后即可試驗(yàn)。這種方法在一定程度上可節(jié)約勞動(dòng)時(shí)間，便于操作。

4.1 固定軸轉(zhuǎn)動(dòng)滾筒實(shí)驗(yàn)法

如圖5所示，中間為電機(jī)，電機(jī)上裝有2個(gè)V型槽的皮帶輪，電機(jī)右側(cè)各部件的組合就是固定軸轉(zhuǎn)動(dòng)滾筒試驗(yàn)法。

圖5 滾筒組裝圖

該試驗(yàn)的連接方式是電機(jī)—皮帶輪—皮帶—張緊裝置—滾筒—短壓板—V型鐵。

這種方法的優(yōu)勢(shì)是能有效模擬井下滾筒實(shí)際使用工況的狀態(tài)，即兩端軸固定不動(dòng)，皮帶在滾筒表面運(yùn)行，能反饋出軸承受壓后，其噪音、穩(wěn)定性、溫升、漏油等情況。但對(duì)于螺旋式結(jié)構(gòu)的滾筒，使用這種方案試車，皮帶沒有穩(wěn)定的受力點(diǎn)，無(wú)法進(jìn)行傳動(dòng)試驗(yàn)。只能選擇其他方案。這就需要結(jié)合固定滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)軸端試驗(yàn)法來(lái)進(jìn)行動(dòng)力試驗(yàn)。

4.2 固定滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)軸端實(shí)驗(yàn)法

如圖6所示，中間為電機(jī)，以電機(jī)為分界線，左側(cè)各部件的組合是固定滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)軸端實(shí)驗(yàn)法。

圖6 試車裝置

該試驗(yàn)的連接方式是電機(jī)—皮帶輪—皮帶—張緊裝置—傳動(dòng)輪—滾筒—長(zhǎng)壓板—V型鐵。

這種試驗(yàn)法的優(yōu)勢(shì)是操作簡(jiǎn)單，便于實(shí)施，能適用于所有滾筒的試車檢測(cè)工序。在圖示T型槽平臺(tái)上，將V型鐵置于合適位置后，固定不動(dòng)，滾筒試車時(shí)，只需將滾筒吊至V型架上并用長(zhǎng)壓板壓緊，組裝好皮帶輪后就可啟動(dòng)電機(jī)進(jìn)行試車。

4.3 小結(jié)

滾筒試車裝置的兩種方法可在同一平臺(tái)，同一電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下同時(shí)進(jìn)行試車檢測(cè)。工作量較小時(shí)使用第一種方案檢測(cè)，工作量較多且結(jié)構(gòu)為螺旋式的滾筒可選第二種方案，或兩種方案同時(shí)進(jìn)行，提升工作效率，節(jié)約勞動(dòng)時(shí)間。

5 成果價(jià)值

①通過(guò)對(duì)滾筒、托輥的加工及裝配過(guò)程中關(guān)鍵工序的控制，以及找正V型鐵和油封打套的設(shè)計(jì)，能有效保證滾筒兩端同軸度的精度要求，也能減少組裝時(shí)對(duì)各密封件和軸承的損傷，保證產(chǎn)品質(zhì)量符合使用要求，減少滾筒、托輥漏油率并提升產(chǎn)品交檢合格率。

②設(shè)計(jì)了一種通用的試車裝備兩種方案來(lái)進(jìn)行試車檢測(cè)，對(duì)于不同型號(hào)產(chǎn)品，不再編制試車工藝和設(shè)計(jì)試車裝備并對(duì)滾筒、托輥進(jìn)行試車檢測(cè)。

③通過(guò)出廠前性能檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)漏油問(wèn)題的產(chǎn)品，并及時(shí)修理，保證產(chǎn)品交檢合格率為100%。