陳國香
（徐州礦務集團有限公司權宇實業有限公司（sī），江蘇徐州 221153）
摘（zhāi） 要：介紹（shào）了防水防塵托輥的設計原理和（hé）製造工藝。通過對影響托輥性能主要因素的分（fèn）析，提出了采用唇式密封結構（gòu），以（yǐ）解決托輥工作過程中因存在（zài）“呼吸”現象而使潤滑油脂被汙染，導致托輥失效損壞（huài）的問題。同時，改（gǎi）進托輥的生產（chǎn）工（gōng）藝，設計專用卡具和設備，提高托輥（gǔn）的加工（gōng）精度。現場使用情況證明，新（xīn）型托輥在受力狀況、徑向跳動（dòng）、密封效果及使用壽命等方麵，比老式托輥有了較大改善。
關鍵詞：托輥；唇式密封；防水防（fáng）塵；摩擦；潤滑
托輥是帶式輸送機中用量Z大（dà）、更（gèng）換頻率Z高的零部件。托輥的質量直接影響帶式（shì）輸送機整機的（de）正常運行、使用壽命和能耗。我國帶式輸送機所使用的托輥與國外托輥相比存在的問題主要是：使用（yòng）壽命短；運行阻力（lì）係數（shù）大；密封效果不理想，防水防塵效果較差；結構不合理，潤滑和受力性能不好；加工（gōng）製造精度不高。
目前，上先進的帶式輸（shū）送機帶速已達到4～6m/s。帶速的（de）提高對托輥的轉速提（tí）出了更高（gāo）的要求。隨著長距離、大運量、高速度、大功率帶式輸送機技術的日益廣泛應用，迫切需要縮短我（wǒ）國（guó）與先進工業國之間的差距，而研（yán）製新型托輥（gǔn）是關鍵之一。
1 影響托輥性能的主要因素
（1）密封。為了盡量減小托輥的旋（xuán）轉阻力（lì），目前托輥均采用非接觸式迷宮密封。雖（suī）然可以盡可能增加迷宮層數，並在（zài）迷宮密封腔中（zhōng）填充潤滑脂，但托輥（gǔn）的防水防塵性能仍達不到預期效果。當（dāng）淋水或粉塵嚴（yán）重時，很易侵入托輥的（de）密封，並擴散到整個密封結構。因此，在惡劣環境中（zhōng）使（shǐ）用幾（jǐ）百小時就會失效。
（2）筒體偏心。托（tuō）輥偏心嚴重時（shí），膠帶（dài）運行會發出異常噪聲，並因離心力作用而產生周期（qī）性的振（zhèn）動。偏心原因有兩方（fāng）麵（miàn）：一是製造托輥（gǔn）的鋼管壁厚不均勻，二是兩端軸承與筒（tǒng）體同軸度偏差較大。
（3）軸承（chéng）。軸承的使（shǐ）用壽命主要取決於質量、潤滑及所受載荷。托輥在高（gāo）速轉動時，由於內摩擦產生熱量，從（cóng）而引起軸承密封腔內溫度升高，潤滑脂出（chū）現汽化現象。托輥停止轉動後，軸承溫（wēn）度降低，密（mì）封腔內氣壓下降，托輥吸入外界空氣，潤滑脂受（shòu）到汙染，油脂變（biàn）質（zhì）幹化，軸承（chéng）處（chù）於幹摩（mó）擦狀態運行，從而加快軸承的（de）磨損。
（4）潤滑脂。煤礦井下用托輥一般選用鈣基潤滑脂。鈣基潤滑脂抗水性能好（hǎo），但熔點低，高溫時極易凝固，使用一段時間後就變色、變幹，從而影響軸承的（de）使用壽（shòu）命。
（5）載荷。托輥（gǔn）載荷可分為靜載荷和動載荷。靜載（zǎi）荷主要是所傳（chuán）送物料和輸送帶（dài）的自重，中間托輥受力Z大。托（tuō）輥的動（dòng）載荷主要包括：托輥轉動時偏心產生的動載荷，輸送帶及物料對托輥產（chǎn）生的衝擊等。
2 防水防塵托輥的結構、組裝及（jí）特點
2.1 防水防塵托輥（gǔn）的結（jié）構原理
防水防塵托輥主要由托輥（gǔn）筒體、軸承（chéng）座、托輥（gǔn）軸、軸承及唇式密封圈構成（見圖1）。
2.1.1 唇式密封
將迷宮式（shì）塑料（liào）“小七件”密封改為唇式聚氨酯密封，防水、防塵（chén）性能有（yǒu）了根本改善。密封的作用是為防止外界灰塵、水分等浸入軸承。非接觸式（shì）迷宮密封雖然沒有（yǒu）磨損，但粉塵顆粒會因托輥“呼吸”，從縫隙侵入密封腔，防水、防（fáng）塵效果不好。接觸式唇式密封采用性能穩（wěn）定、精度高、耐（nài）磨、阻燃抗靜電的聚氨酯密封圈（quān）。三層唇形密封結構既保（bǎo）證了密封的可靠，又滿足了對托輥旋轉（zhuǎn）阻力的要求，從根本上解決了托輥（gǔn）防水（shuǐ）、防（fáng）塵問題。
2.1.2 專（zhuān）用（yòng）軸承
在托輥軸承的選擇上，一般傾（qīng）向（xiàng）於使用專用軸承，這（zhè）樣可以提高托輥的耐衝擊力和整體質量，使（shǐ）托輥具有理（lǐ）想的靜平衡、動平衡和（hé）旋轉阻（zǔ）力。測試數據表明：即使在惡劣的工況條件下，專用軸承的壽命也（yě）可達到普通軸承的（de）1.6倍（bèi），而旋轉阻力降低近1倍。與同類產品相比，動載提高28%，靜載提高12%。
2.1.3 潤（rùn）滑油
采用英國（guó）製造（zào）的專用潤滑脂。特（tè）點是性能穩定，有較好的機械安（ān）全性，適（shì）應-40～120℃的（de）環境溫度。
2.1.4 軸承座
軸承座（zuò）的深度小，軸承的受力狀態得到了較（jiào）大的改善。理想的軸（zhóu）承（chéng）座應具有Z小（xiǎo）的軸向深度，以使軸承（chéng）與軸端距離盡可能（néng）小，從而降低重載運行時因軸端彈性變形（xíng）而產生的阻力對軸承和密封的影響。在軸徑和受力條件相同的情況下，軸端徑向彈性（xìng）變（biàn）形（xíng）量與支點到受力點（軸承到軸端支撐點）距離的三次方成正比，此（cǐ）距離越小越好。
2.1.5 筒體（tǐ）
筒體（tǐ）采用免加工止口形式，優點是影響筒（tǒng）體的（de）自然圓度、壁厚公差等指（zhǐ）標，易於在組裝時由（yóu）設備（bèi）自動調節同軸度。
2.2 托輥的組裝工藝
托輥的（de）組裝采用專用卡具和設備，實現自（zì）動定和焊接。托輥組（zǔ）裝是以托輥軸為基準，在專用卡具內以軸為基準再定位筒體，以（yǐ）保證軸與筒體、兩端軸（zhóu）承的同軸度和兩端軸承座（zuò）端麵（miàn）的平行度。徑向誤差由（yóu）設備的專用卡具（jù）自（zì）動調整。
設計的專用卡具，以托輥軸外徑為基準，直接與筒體（tǐ）外徑定位（wèi），並將軸承座端麵與筒體截麵焊接，從而減（jiǎn）小了中（zhōng）間工序產生的誤差對托輥幾何尺寸精（jīng）度的影響。隻要保證專用（yòng）卡具的（de）精度和托輥軸的精（jīng）度，就能保證托輥（gǔn）的精度要求，從根本上消除了影（yǐng）響托輥偏心的因素。
2.3 防水防塵托輥（gǔn）的特點
2.3.1 密封性能好
新型托輥采用多唇（chún）式密封，由於（yú）是接觸式的，托輥內部與外界（jiè）的通路（lù）被密（mì）封圈的唇完全切斷，從根本上解決了托輥的“呼吸”問題。這種結構設計的關鍵是解決唇式密封圈的幾何尺寸精（jīng）度和材（cái）質的耐磨及穩定性問題。
2.3.2 結構合理，承載能力高
將軸承座、軸承、密封圈和擋板鉚合成一體形成一個整體部件，Z大限度地縮短托（tuō）輥軸（zhóu）所受徑向載荷的力臂長度，減少托輥軸因受力（lì）而（ér）產生的變形量（liàng），保證兩端軸承的同軸度，進一步增強軸承座的強度與剛性（xìng），提高（gāo）托輥承載能力。
2.3.3 生產工藝（yì）先進，質量可（kě）靠
通過采用專（zhuān）用（yòng）設備、減少零部件的數量並配以Z優的（de）組裝工（gōng）藝，在托輥軸（zhóu）、軸承座（zuò）、密封圈及筒體等部（bù）件的尺寸公差符合標準的基礎上，保證托輥（gǔn）裝配精度，提高產品質量。
3 使用效果
現場使用證（zhèng）明，新型防水防塵托輥克服了老式托輥受力狀況差、徑（jìng）向（xiàng）跳動大、密封圈老化快、使用壽命短的（de）問題。在大運量、高速度、工況條件差的（de）情況下，能穩定地長時間運（yùn）行，減少了設備停機檢修時間和故障出現的概率。以STD-1000/2×75型帶式輸送機為例（lì），使用新（xīn）型托輥與老式托（tuō）輥比（bǐ）較，運行阻力降低92.13%，輸送帶張力降低93.8%，電機功率降低（dī）91.53%，效果明顯。
來源（yuán）：《煤炭科技》2008年第4期
