張媛

摘 要：帶式輸送機(jī)在現(xiàn)代各行業(yè)中均有極廣泛的應(yīng)用，目前我國(guó)在長(zhǎng)距離帶式輸送機(jī)關(guān)鍵技術(shù)研究和新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)方面也都取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，但是與國(guó)際先進(jìn)機(jī)型在很多方面還有較大差距。長(zhǎng)距離帶式輸送機(jī)的技術(shù)攻關(guān)關(guān)鍵在于減輕整機(jī)運(yùn)行阻力，解決整機(jī)中數(shù)量最多、所占整機(jī)阻力比重較大的托輥?zhàn)枇κ情L(zhǎng)距離輸送的關(guān)鍵突破點(diǎn)。文章主要介紹帶式輸送機(jī)新型托輥的設(shè)計(jì)思想和結(jié)構(gòu)形式優(yōu)勢(shì)，以及其對(duì)長(zhǎng)距離帶式輸送機(jī)的發(fā)展所起的作用。

關(guān)鍵詞：帶式輸送機(jī)；托輥；密封

兩個(gè)世紀(jì)以來(lái)，托輥一直被人們認(rèn)為是普通的、成熟的、簡(jiǎn)單的產(chǎn)品，也是一種易損件，國(guó)內(nèi)外無(wú)數(shù)相關(guān)專業(yè)科研院所及從事生產(chǎn)的工程技術(shù)人員，致力于對(duì)托輥的研究改進(jìn)，申報(bào)的專利有數(shù)百項(xiàng)，都沒(méi)有能夠解決托輥易損這一難題。托輥是帶式輸送機(jī)中用量最大的部件，托輥的性能好壞、壽命長(zhǎng)短、旋轉(zhuǎn)阻力的大小對(duì)帶式輸送機(jī)的影響均是非常巨大的，現(xiàn)在托輥的密封形式大多是采用在迷宮密封內(nèi)設(shè)置污染物積存區(qū)，使進(jìn)入托輥密封的污染物通過(guò)托輥?zhàn)陨淼男D(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力存儲(chǔ)在積存區(qū)內(nèi)，不至于污染軸承，以此來(lái)保證軸承的使用壽命，但是這樣的做法最終導(dǎo)致積存區(qū)的污染物越來(lái)越多，產(chǎn)生較大的旋轉(zhuǎn)阻力，污染物與鋰基潤(rùn)滑脂長(zhǎng)時(shí)間混合在一起，也會(huì)污染軸承的潤(rùn)滑，降低軸承和托輥的壽命。所以密封性能的優(yōu)劣才是托輥壽命及性能指標(biāo)提升的關(guān)鍵所在，如果密封性能差，環(huán)境污染嚴(yán)重，軸承污染的時(shí)間無(wú)法確定，3-6個(gè)月污染損壞的屢見(jiàn)不鮮。國(guó)內(nèi)外的工程技術(shù)人員都徘徊在迷宮式密封結(jié)構(gòu)的誤區(qū)里。然而迷宮密封永遠(yuǎn)不能徹底隔絕污染物的影響，真正的控制應(yīng)該以疏導(dǎo)為主，根據(jù)該原理，設(shè)計(jì)出能夠控制污染源的新迷宮式密封結(jié)構(gòu)，使淋水和粉塵不能進(jìn)入最外側(cè)的第一道迷宮式密封，保證托輥中軸承長(zhǎng)期在良好的潤(rùn)滑狀態(tài)下工作，達(dá)到其正常的使用壽命。

1 國(guó)內(nèi)現(xiàn)普遍使用的帶式輸送機(jī)托輥的結(jié)構(gòu)形式

密封組件數(shù)量：5件

密封長(zhǎng)度：88.1mm（微隙長(zhǎng)度0mm）

托輥總質(zhì)量：15826.21 克

旋轉(zhuǎn)部分質(zhì)量：10998.30 克（不含軸承）

實(shí)測(cè)旋轉(zhuǎn)阻力：2N（平均）

圖1

托輥性能特點(diǎn)：（1）密封組件數(shù)量5件，組件數(shù)量較多，誤差累計(jì)影響托輥的各項(xiàng)性能指標(biāo)。（2）在安裝時(shí)，由于密封組件是過(guò)盈配合，所留密封間隙不能完全打開(kāi)，增加旋轉(zhuǎn)阻力。（3）污染物積存區(qū)2處，由于不能有效的控制污染物的進(jìn)入，因此在托輥組裝過(guò)程中軸承座腔體及迷宮密封中需充滿鋰基潤(rùn)滑脂，增大了托輥的旋轉(zhuǎn)阻力，也造成了浪費(fèi)，平均旋轉(zhuǎn)阻力為2N。（4）該密封結(jié)構(gòu)形式并不能有效的控制污染物進(jìn)入密封系統(tǒng)內(nèi)部，在迷宮密封和罩蓋之間設(shè)置較大的污染物積存區(qū)雖然可以在一定時(shí)間內(nèi)控制一定量的污染物，讓其隨托輥的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力積存在此處，不至于污染軸承的潤(rùn)滑系統(tǒng)，但是較長(zhǎng)時(shí)間的時(shí)候后，污染物的積存逐漸增多，勢(shì)必導(dǎo)致托輥的旋轉(zhuǎn)阻力上升及污染軸承的密封系統(tǒng)。（5）筒皮材料Q235無(wú)法達(dá)到耐磨要求，是使用過(guò)程中最易損的部件，平均使用壽命3萬(wàn)小時(shí)。（6）防水性能差，浸水試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)水量為200克。通過(guò)對(duì)現(xiàn)有托輥性能、結(jié)構(gòu)、組件的研究、分析與設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)，為了能夠徹底降低托輥旋轉(zhuǎn)阻力、提升托輥壽命，同時(shí)為長(zhǎng)距離帶式輸送機(jī)的研發(fā)奠定基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了新型托輥。（如圖1）

2 新型托輥結(jié)構(gòu)

托輥性能特點(diǎn)：（1）密封組件數(shù)量5件，迷宮密封系統(tǒng)采用高分子材料，設(shè)計(jì)為整體式結(jié)構(gòu)，在托輥組裝前，密封組件可在安裝前先壓合成一個(gè)整體密封組件，簡(jiǎn)化了壓裝程序，也便于托輥?zhàn)詣?dòng)生產(chǎn)線中機(jī)械手抓取密封組件。（2）防護(hù)罩也用高分子材料，與密封系統(tǒng)整體壓裝，縮短托輥加工制造周期，依靠其彈性變形將密封系統(tǒng)壓裝到位后自動(dòng)回彈。（3）污染物積存區(qū)2處，軸向密封微隙的布置，更可靠的設(shè)計(jì)方式可以保證微隙尺寸的精確配合，嚴(yán)格控制進(jìn)入密封系統(tǒng)的污染物，污染物積存區(qū)設(shè)置在迷宮密封系統(tǒng)、徑向微隙密封外部即軸承座錐形口處，污染物粉塵在進(jìn)入迷宮密封系統(tǒng)前，由于積存區(qū)的進(jìn)出口在積存腔的同側(cè)，粉塵形成渦流，并使粉塵的速度降低，被吸附于積存區(qū)密封組件上，通過(guò)托輥旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力排出托輥外部，有效的控制了污染物對(duì)系統(tǒng)的影響，提高了軸承及托輥的使用壽命。外密封罩內(nèi)部沖壓成方孔網(wǎng)格形式，有利于油脂的保存，能夠更好的吸附污染物，且該密封組件內(nèi)部不許涂抹大量潤(rùn)滑脂，只需將霧化潤(rùn)滑油噴涂在密封腔體之間，由于微隙的存在就可以有效的防止污染物對(duì)密封系統(tǒng)的污染，經(jīng)測(cè)試旋轉(zhuǎn)阻力只有1N。（4）筒皮采用3mm厚不銹鋼，屈服強(qiáng)度、耐磨性提升，預(yù)計(jì)可將壽命延長(zhǎng)至5萬(wàn)小時(shí)。（5）經(jīng)浸水試驗(yàn)測(cè)試，進(jìn)水量為40克，是原托輥進(jìn)水量的20%。（如圖2）

3 新舊托輥結(jié)構(gòu)性能綜合對(duì)比

圖3

3.1 輥殼設(shè)計(jì)

舊托輥筒皮材質(zhì)為Q345鋼，厚度為4.5mm，低阻力托輥材質(zhì)為不銹鋼，厚度為3.25mm，其重量下降了28%，耐磨性提高了2倍。舊托輥軸承座材質(zhì)為08AL，厚度為4mm，低阻力托輥材質(zhì)為20#，厚度為3mm，其重量下降了25%，強(qiáng)度上升了20%。軸承由低阻力軸承接替普通軸承，其填充的油脂量減少，阻力下降50%。

3.2 密封組合

密封組件都是由高分子材質(zhì)制成，其性能優(yōu)良，帶來(lái)了一系列的性能優(yōu)化：徑向間隙變小和防塵防水性能增強(qiáng)了，進(jìn)水性下降了83%，且密封的壓裝也是整體壓裝好在壓入輥殼，這樣使得密封組件的彈性恢復(fù)，打開(kāi)了自然間隙，更有助于提高設(shè)計(jì)間隙的精度和防水性能。

表1 改造完成后達(dá)到性能指標(biāo)

4 新型托輥對(duì)帶式輸送機(jī)整機(jī)發(fā)展的影響

新型低阻力長(zhǎng)壽命托輥的研發(fā)成功，解決了長(zhǎng)距離帶式輸送機(jī)的突破瓶頸，對(duì)整機(jī)運(yùn)行阻力降低起到了關(guān)鍵的作用，避免因帶式輸送機(jī)輸送距離過(guò)長(zhǎng)、阻力過(guò)大而必須選擇更高強(qiáng)度、更厚膠帶導(dǎo)致的阻力上升的瓶頸問(wèn)題。在該托輥研發(fā)成功的基礎(chǔ)上，2014年我單位將1.4米順槽可伸縮膠帶機(jī)的運(yùn)輸長(zhǎng)度從單點(diǎn)驅(qū)動(dòng)3000米一舉延長(zhǎng)至6000米，同時(shí)也將帶式輸送機(jī)的長(zhǎng)距離研發(fā)制造帶上了一條節(jié)能、環(huán)保的新的道路，使現(xiàn)帶式輸送機(jī)托輥的完美更新?lián)Q代產(chǎn)品，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)煤礦行業(yè)的空白，推動(dòng)了國(guó)內(nèi)膠帶機(jī)制造業(yè)的發(fā)展。大大提高我國(guó)煤炭連采掘進(jìn)裝備的專業(yè)化生產(chǎn)水平，提升了我國(guó)煤炭機(jī)械產(chǎn)品在國(guó)際市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)力，對(duì)于開(kāi)拓煤機(jī)裝備市場(chǎng)的新領(lǐng)域具有廣泛而深遠(yuǎn)的意義。

人類社會(huì)之所以能不斷的發(fā)展進(jìn)步，是因?yàn)槿藗儚膩?lái)都沒(méi)有停下探索的腳步。我們相信不斷地探索進(jìn)步終將會(huì)實(shí)現(xiàn)我們的夢(mèng)想、祖國(guó)的夢(mèng)想。

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