带式输送机长寿命托辊技术的研究

带式输送机长寿命托辊技术的研究

托辊是带式输送机的重要部件。本文针对托辊的材质、结构及制造工艺的优化等相关技术措施展开研究，托辊采用专用高频焊接钢管或冷拔拉光轴可以有效提高表面质量和装配精度，采用游隙较大的深沟球油轴承，优化托辊两轴端卡槽的结构及制造装配工艺等，提高了输送机运行的平稳性，提高了输送效率，研究基本实现了带式输送机长寿命托辊的要求。

标签：托辊；长寿面；材质；结构；工艺；优化

我国是世界上最大的带式输送机生产国，带式输送机广泛应用于港口、矿山、化工、建材、粮食等部门，在经济全球化、企业生产专业化和信息网络技术的传播背景下，必将促进我国带式输送机械工业的革命性发展，也给输送机械零部件制造商带来了良好的发展机遇。托辊是带式输送机的重要部件，种类多，数量大。它占一台带式输送机总成本的35%，产生了其70%以上的阻力，因此托辊的质量尤为重要。托辊的作用是支撑输送带和物料重量。托辊运转必须灵活可靠，减少输送带与托辊的摩擦力，对占输送机总成本25%以上的输送带的寿命起着关键作用。

1.托辊设计制造优化的背景

托辊失效形式一般为轴承损坏或磨损而不能灵活转动，当托辊转动失灵时，会引起输送机工作阻力增大，耗能大幅增加，输送带加速磨损，严重时还会出现超载停机和输送带撕裂等现象。带式输送机的工作状态如皮带的使用寿命、电机功率的消耗、皮带的跑偏、皮带装载能力以及铺设长度等，都与托辊质量和性能的好坏有着直接的关系。

一般情况下，托辊与皮带之间属于滚动摩擦，正常使用过程中受到的磨损不是很大，如果托辊受到污染，那么其旋转阻力就会因此增大，带式输送机长期工作于环境非恶劣的场地，其中绝大多数空气相对潮湿，较大的粉尘、烟尘等污染物。如果托辊密封设计不合理或在工作中磨损，极易造成轴承密闭腔内进水、泥浆和灰尘，加速托辊内轴承磨损，从而导致托辊过早报废。另外，由于加工装配的误差存在，会造成密封槽内相对间隙不均匀，从而造成部件的磨损，在间隙大的地方污染物容易进入轴承内，导致磨损加剧，因此，托辊结构设计及制造工艺的优化是保证托辊使用寿命的关键。

2.长寿命托辊的设计

托辊主要由简体、主轴、轴承座、挡圈、密封结构、轴承座等结构组成。通过研发新型密封结构的托辊，提高了托辊的使用寿命。

2.1 托辊材质的优化

托辊寿命与选用的材料质量有着密切的关系，目前，使用最广泛的托辊材质主要分为有缝焊接钢管和圆钢管。采用有缝焊接钢管的托辊表面粗糙，制作的托辊会造成表面阻力较大；有缝焊接钢管椭圆度大，无法保证装配精度；易造成托辊工作时受力不均匀，增大了部件的损坏几率，这些都大大降低了托辊的使用寿命。采用圆钢管的托辊，其加工精度低，易变形无法保证托辊装配后各部件的精度，影响托辊旋转，阻力大大增加，降低了托辊的使用寿命。

鉴于此，对托辊材质进行优化。

（1）托辊采用专用高频焊接钢管，提高了表面质量，减小了表面阻力，且高频焊管的椭圆度小，提高了托辊的装配精度，使托辊各部件的运行受力更均匀，不易造成损坏。

（2）托辊采用冷拔拉光轴，当托辊轴出现磨损时，同轴度也不会产生过大的影响使用。

2.2 托辊结构的优化

托辊的密封结构一般为迷宫密封，且在装配过程中，迷宫密封与轴承由液压装置一起压人密封槽内，液压缸的压人力不控制，可能会造成轴承装配不到位、密封结构与轴承紧密结合等现象，装配完成后在密封圈外设置一道卡簧，由于轴承的装配不到位，实际使用中密封结构会与轴承发生紧密结合，造成轴承旋转阻力增大，密封结构急剧磨损，外密封止口轴承直接接触，托辊在转动过程中因为轴向受力止口与轴承发生挤压，造成轴承发生横向位移，影响轴承的工作性能，降低了轴承的使用寿命。

带式输送机在实际运行过程中，托辊架会因为受到物料的重力产生变形，而托辊的轴两端加工槽面为通边，与托辊架进行连接，两者配合不紧密。此外，带式输送机实际运行过程中还会产生震动，会导致托辊掉落。

鉴于上述情况，经研究对托辊结构进行优化。

（1）选择游隙较大的深沟球油轴承，如图1所示。深沟球油轴承转速高，结构简单，方便使用。另外改进托辊的装配工艺，轴承与密封圈分两次装配，轴承装配到位后，增加一道卡簧保证其安装到位，然后再装配密封圈，密封圈外再安装卡簧，并且缩短了外密封止口长度，使止口与轴承不直接接触，当托辊转动时轴承不会受到挤压而发生变形，保证轴承与外密封的独立工作，互不影响，同时也不会对托辊的密封效果产生影响。

轴承是托辊的重要部件，其选用及润滑方式是否适当，质量优劣，关系着托辊的使用寿命。对托辊轴承进行弹流润滑数值分析，计算出工作过程当中最大的油膜压力和最小的油膜厚度，为托辊轴承的润滑维护提供理论指导。根据不同工况下的使用环境的不同，更改润滑油脂的类型以适应不同的工况环境。

（2）優化托辊两轴端卡槽的开槽位置，将托辊轴开槽的位置由原来的两端开槽（图2所示）向内移（内切边，图3所示），使托辊可以与托辊架形成稳定连接，当托辊架发生形变时能够将托辊卡在托辊架上，保证托辊工作运行时不掉辊。

上述优化，既保证了轴承、密封圈等零部件安装到位，避免了因装配造成相关零部件的急剧磨损，轴承也不会受到挤压而发生轴向变形，实现了提高轴承使用寿命的目的。

2.3 托辊制造工艺的优化

托辊主要由筒体、主轴、轴承座、挡圈、密封结构等结构组成，托辊的制造工艺对托辊的使用性能有着极其重要的影响。经研究，托辊制造的优化工艺流程如图4所示。

3.结束语

通过托辊的材质优化、结构优化和制造工艺优化等相关技术的研究，实现了带式输送机的长寿命托辊，减少了对托辊维护或更换的频率和费用，提高了输送机运行的平稳性，减少了物料的抖动，大幅降低了劳动强度，可以显著降低带式输送机的生产成本，提高了输送效率。同时，由于运行阻力系数和转动惯量大幅降低，实现了带式输送机的长距离、大运量的输送，降低了电动机功率，达到节能降耗的目的。

参考文献：

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[2]王继魁，夏祥坤一种托辊的改进与优化[J]过滤与分离，2011，（4 ）：29-31

[3]朱君改向高密封性耐磨式非金属新型托辊研制.山东工业技术

[4]陆兴华，韩文，姜红兵大倾角带式输送机槽型托辊的改进[J]煤炭科技，2002，（3）：37-38