皮带输送机托辊的生产工艺

yuyinsh

　　皮带输送机是最经济的散料输送机械，广泛应用于煤炭、冶金、建材、电厂等现代化工业企业。托辊是带式输送机的重要部件。高性能的带式输送机对托辊的性能参数也提出了高的要求，如运行阻力系数、外圆径向跳动、使用寿命等，这些参数直接影响输送机的性能和运营成本。托辊部件较小，结构也非常简单，但要制造出批量大、质量高的托辊并非易事，本文分析托辊的生产工艺，供制造过程中参考。
　　1、托辊的结构和寿命分析
　　托辊结构见图1，主要包括托辊轴、密封件、轴承座、辊皮(钢管)、轴承等。托辊的密封形式是托辊的设计要点，其作用是防尘、防水，使轴承有良好的工作环境。目前使用的是非接触迷宫式密封，大多数设计是2道轴向密封和3道径向密封，考虑到轴承座的制造深度，2道密封可以满足防尘防水的要求。

图1 托辊结构
1-轴  2-密封件  3-轴承座  4-辊皮  5-轴承

　　托辊的寿命取决于轴承的寿命，所以托辊运行寿命和以下工况因素有关。
　　(1)带式输送机的载荷、速度；
　　(2)物料的块度、冲击；
　　(3)连续运行的时间；
　　(4)物料及环境的腐蚀性；
　　(5)生产维护的条件。
　　同一种结构的托辊使用寿命不同，这是制造上的原因，制造因素在计算托辊使用寿命时往往被忽略。保证轴承在理想状态下工作，是托辊制造商的责任，制造过程中应保证托辊2端轴承的同轴度误差和托辊的外圆跳动在允许值范围内。轴承的间隙在托辊加工制造过程中不应忽视。
　　2、托辊轴承座的制造加工
　　托辊两端轴承座质量的好坏直接影响与轴承的组装精度，轴承座的以下2个尺寸极其重要，见图2，H值在装配时影响轴承的轴向定位精度，d值直接关系到轴承座与轴承的配合精度。

图2 托辊轴承座

　　轴承座的冲压成形是材料的拉伸过程，根据轴承座的形状不同，确定拉伸工序，每一次拉伸，应使钢板内部的应力不超过材料的强度极限，且能非常好地利用材料的塑性。设计模具时，应慎重考虑每次拉伸前与拉伸后的圆径比，即拉伸系数，拉伸系数形象地表明了每次拉伸的变形程度。
　　影响轴承座加工质量的因素如下：
　　(1)原材料。对轴承座冲压钢板的要求有两个方面，一方面是机械性能，要有好的强度和延伸率，国内大多数厂家采用08A1，延伸率在35％以上；另一方面钢板的厚度公差应在δ0-0.05内为最好，要求采用冷轧板。如果采用热轧板，冲压时在模具上应加以考虑。
　　(2)冲压设备。高质量的冲床是保证产品质量的先决条件，建议采用进口曲轴压力机，能准确地控制速度和行程。
　　(3)冲压模具。冲压模具是根据冲压工艺流程而设计的，模具质量要好，其材料推荐采用Cr12Mo，表面硬度HRC62，间隙式工作制的模具表面应镀铬，连续式工作制模具表面应镀钛，这不仅是使模具耐磨，寿命长，更主要的是使轴承座成品质量稳定。
　　(4)冲压油。对拉伸油的要求是有助于提高冷减径及冷减厚工序的金属流动性，提高模具使用寿命，提高表面光洁度，防止切割和冷焊时粘结。制造厂应高度重视拉伸油的选择，这一点对于连续作业的生产厂尤为重要。
　　(5)冲压拉伸速度每个工件的相同工序的冲压速度必须一致，才能保证每次拉伸金属流动过程中晶格变形相同，避免产生冲击疲劳断裂。
　　(6)冲压工艺的合理性轴承座的冲压成形过程是冲压钢板金属的流动过程，合理的工艺是经过试验得到的，特别是最后的整形工序，直接影响到产品的尺寸和表面粗糙度。
　　轴承座冲压成形后，在与托辊管组装之前，要进行合理的圆周加工，以装配轴承座的轴承安装孔为定位基准加工外圆，外圆尺寸是8级，这样才能保证轴承座内外圆的同轴度，为托辊轴与辊外径良好的同轴度打下基础。
　　3、托辊轴的加工
　　托辊轴建议采用Q235A冷拨轴，轴的尺寸精度和表面粗糙度应满足与轴承内孔的配合要求，冷拨轴的直线度应满足托辊2端轴承同轴度的要求。由于轴的表面不加工，这样轴的其他加工工序变得比较容易。
　　(1)轴的切断。如果把轴的长度作为托辊装配时的轴向基准，其值L非常重要，如果出现大的误差，轴承将无法定位。如果用车床加工应避免人
为超差现象。还应注意量具的标定，最好的加工方法是圆锯机切断，自动控制切断长度尺寸。
　　(2)铣两端安装槽。应在专用铣床上加工，在有工装保证的条件下，可用普通铣床加工。
　　(3)托辊轴的中心孔。如果把中心孔作为组装时的同轴度基准，应在较好的车床上加工，不允许在普通钻床上加工，对于短轴，最好在微型车床上加工，这样设备投资少，效率高。
　　(4)卡簧槽的加工及轴端倒角。如果轴的切断长度精确，卡簧槽以轴两端定位加工就变得相当容易，长轴在车床上加工，短轴可用微型车床加工。
　　4、托辊管的加工
　　托辊管的加工分切断、两端镗孔、内外倒角3道工序，切断时如果托辊轴承座采用图3a所示的组装焊接，要求切断长度必须精确，否则影响轴承的轴向位置精度。如采用图3b所示组装焊接，切断长度尺寸可以有一些误差，因为长度误差不影响轴承的轴向位置精度，质量好的钢管建议取消两端镗孔加工，因镗孔的孔径精度也是靠外圆定位取得的，所以镗孔加工的意义不大。目前托辊管的切断方法有以下3种。

图3 轴承座组装焊接

　　(1)滚切优点是效率高，长度尺寸精确；缺点是切口变形大。
　　(2)锯切经电控和测量改造后的锯床，可切出符合尺寸精度的钢管，与滚切比较效率较低。
　　(3)车床切断车床切断是没有专用机械前提下的简单加工方法，效率低，切断时应注意转速，以防止较长钢管加工过程中长度方向的弯曲变形。
　　5、托辊的组装焊接
　　托辊的组装焊接决定着托辊的质量，这是托辊制造过程中最重要的一道工序，它决定了托辊各零件的相对位置，托辊两端轴承的同轴度误差、托辊轴与托辊管的同轴度误差、成品托辊的径向跳动等参数体现在这道工序中。要提高这些参数的精度，正确地选择托辊的组装工艺是极其重要的，组装工艺正确性主要体现在选择基准，即工艺上的定位选择、工件的夹紧、工件的组装形式3个方面。
　　托辊组装的径向定位通常是以托辊管的外圆定位，高质量的托辊管是生产出高质量托辊的必要前提，由于托辊管的外径通常不加工，即托辊管的圆度不变，尽管它有误差，托辊管的外径应该是托辊组装时的基准。这样使原来固有的托辊管外圆跳动接近于成品托辊的外圆跳动。外圆跳动是表现托辊质量性能的一个很重要的综合参数，直接影响托辊的转动惯量和动平衡，进而影响整机的起动效率及托辊运行中自身附加载荷的大小，缩短托辊的使用寿命。
　　托辊管与轴承的装配位置有两种，一种是托辊轴承的轴向定位以托辊管的端面为基准，要求轴承管的轴向尺寸必须准确，否则装配时轴向需要加垫调整，这样成批生产出质量稳定的托辊比较困难。径向是以托辊管的外圆定位，由比较精确的工装保证托辊管与轴承的同轴度，见图4a。另一种装配形式见图4b，托辊轴承的轴向定位以轴的卡簧尺寸为基准，管子的轴向加工精度可不予考虑，这样装配时轴向不需加垫调整，径向定位完全脱离了工装束缚，两端轴承的同轴度、轴承与管的同轴度均取决于钢管的圆度，只要钢管的圆度符合要求，就能保证成品托辊的制造质量，并能保持其大批量生产的质量稳定性。托辊辊体组装焊接时，工件的夹紧方式推荐采用弹性夹紧，如气动弹簧。

图4 托辊管与轴承的装配位置

　　托辊生产首先要有先进的符合加工工艺条件的结构设计，采用高质量的原材料和正确的加工手段才能批量生产出质量稳定的托辊，除了必须达到有关标准的性能要求外，还应保证旋转阻力系数不大于O.022；按实际工况条件正确选择托辊，其使用寿命不低于30000h。