皮带输送机新型免加工止口托辊的设计

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　　托辊是皮带输送机用量最多的旋转部件，托辊的质量特性、使用寿命对皮带输送机运行效率和可靠性有很大影响。在GB10595-89《带式输送机技术条件》中，对托辊的质量制定了严格的标准。我国目前普遍使用的皮带输送机托辊与国外托辊相比，存在着使用寿命短、运行阻力系数大、托辊重量大等差距。在结合长期生产实践经验的基础上对托辊的工作失效基理进行了深入细致的研究：绝大多数情况下托辊的损坏都是由于轴承失效而致，托辊轴承的寿命是影响托辊使用寿命的主要因素。托辊一般运行在潮湿、多尘的恶劣环境中，托辊在高速运行的情况下，由于内摩擦的存在导致热量的产生，引起轴承密封腔内温度的升高。随着温度的升高，润滑脂出现汽化而逐渐减少，失去正常的润滑性能，将导致轴承处于干摩擦状态运行，使托辊表面产生烧伤，加快轴承的磨损。其他影响托辊使用寿命的因素重点还有以下3项：托辊外圆径跳动、托辊旋转阻力、托辊防水防尘性能等。
　　随着输送机向长距离、大运量、高速度方向发展，根据实际需要，开发出了一种新型免加工止口长寿命托辊(以下简称为新型托辊)。
　　1、新型托辊的结构工艺设计
　　常见冲压轴承座5件套密封结构为“迷宫式”，由管体、轴承座、托辊轴(台阶轴)、大游隙深槽球轴承及5件套密封件等组成，它的优点是旋转阻力小、防尘性能好；缺点是在淋水和粉尘较大以及露天运转工况下，极易损坏，寿命短，维修更换工作量大，影响输送机正常运行和输送效率。对托辊整体结构和密封形式及材质进行了结构更新，设计出性能优良的新型托辊，其结构主要由管体、轴承座、托辊轴(拉光轴)、小游隙深槽球轴承及2件套尼龙密封件等组成，其特点主要有：
　　(1)旧型托辊管口部分通常加工止口以方便安装轴承定位，加工止口将导致管口的技术尺寸误差如圆度等进一步扩大。轴承的安装是以间隙配合形式“放”入止口内，防水防尘效果差，影响了托辊的使用寿命。而新型托辊采用了“免加工止口”技术，其优点在于不再加工出止口结构，保证了滚动轴承是被专用设备以过盈配合压装，较好地克服了管口部分的径向跳动变形。托辊的外圆径向圆跳动数值也达到了优良等级0.35mm(国家标准数值为0.70mm)，两端轴承座的同轴度控制在0.3mm以内，两端轴承的底部尺寸控制在0.2mm以内。
　　(2)轴承座与滚筒之间的焊缝焊接设备为双头自动焊管机，焊接前去除油脂，焊接时使用CO2气体，检查焊缝表面必须光滑均匀，首尾相连处不能有凹坑。严格控制了焊缝工艺，使焊缝均匀、细密、气孔少，在提高辊子的焊接质量的同时，比端面焊节约电能50%以上。
　　(3)密封形式由“迷宫式”改变为“腔隙式”的2件套尼龙密封，材质选用聚酯树脂PBT-G，密封长度由原来的12mm增加到了80mm，防水防尘性能有了很大提高，并减少了旋转阻力，其结构如图1所示。

图1  新型托辊两件套密封

　　(4)改旧型托辊的阶梯轴为拉光轴，轴重量降低，加工工序由原来的下料、偏面、打中心孔、车毛坯、粗车、精车、压光、切槽等8道工序改为下料、偏面、切槽3道工序，不但减少了加工工序，而且保证了轴承的同轴度，有利于提高使用寿命。
　　2、托辊装配质量控制
　　(1)零件(包括外购件)必须经检验合格后方可用压力机进行压装。装配时先把C形卡圈安装在轴上，用压装机上的胎具压入轴承，再用手工装入密封，然后用弹簧外径卡钳装上卡圈，调整使轴转动自如。
　　(2)轴承座必须与管件装配牢固，并保证同心度，不得有任何松动。焊接冲压件轴承座焊接表面要光滑平整、无气孔、无夹渣。
　　(3)作为质量控制点，重点检查轴承和密封之间的间隙，控制在(1±0.2)mm。
　　(4)使用“腔隙式”的2件套尼龙密封件时，内、外密封件应分别装入托辊内，油脂锂基1号润滑脂，并填充2~3容积。
　　(5)托辊装配完毕后，必须检验转动是否灵活。
　　3、技术指标及节能
　　该托辊经过权威技术部门检测各项技术指标均大幅度超过国家标准，具体数值如表1。

序号	检验项目	标准与技术要求	实测值
1	外圆径向圆跳动，mm	≤0.7	0.35
2	轴向位移量，mm	≤0.7	0.54
3	轴向承载	施加15000N的轴向载荷后,辊子轴与管体 不得脱开	符合要求
4	旋转阻力，N	250N的径向压力下,550r/min旋转, 阻力不得大于3.0N	1.0
5	跌落试验	平放以1m高度自由落下,无损伤和松动。 竖起1.8m落下,轴向位移量不大于1.5m	符合要求 0.5m
6	防尘性能	辊子以550r/min旋转时,在煤灰容器内, 连续运转200h不得进入轴承润滑脂内	符合要求
7	防水性能	托辊辊子在淋水装置下以550r/min旋转, 连续运转72h,进水量不得超过150g	未进水

　　新型托辊采用了新结构、新工艺、新材料，寿命得到很大提高。国内外一般托辊的使用寿命为2万h，新型托辊的使用寿命达到6万h以上，并且新型托辊的维护费用也将减少一半以上，并能适用于各种恶劣工作环境，具有较好的经济性。新型免加工止口长寿命托辊经成果鉴定达到国内领先水平，产生较好的经济效益，将进一步推动皮带输送机http://www.yuyin.sh.cn的发展。