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对托辊五次重大技术革命有效提高带式输送机的安全可靠性
发布时间：2013-07-06 07:56 来源：未知
由于托辊是带式输送机的心脏，它的防水、防尘，尤其是防半流动性物体（稀泥）污染的密封性能、两端轴承位置的精度、外圆径向圆跳动、旋转阻力、转动惯量、运行时的噪音、防腐蚀锈蚀、耐磨性等，都能给带式输送机的安全运行带来直接的影响。采取“头痛医头，脚痛医脚”对托辊进行技术革新的效果是微乎其微的。比如增加管壁的厚度，以期提高托辊的耐磨寿命。这种方法不但密封问题没有解决，又增大了托辊的转动惯量，而且轴承被卡死过早失效还会引起胶带的严重磨损、能源的损耗、噪音的污染和各种潜在的隐患，甚至会出现人身伤亡事故。
为了使托辊的综合性能都达到理想的要求，提高带式输送机安全可靠性，我们从5个方面对托辊做出了全面的技术改进。
1、改变传统托辊的密封结构，减小旋转部分的重量，利用工程塑料“尼龙合金”
传统托辊过早失效的主要原因是：迷宫式密封结构的缝隙都暴露在外侧，托辊运转工作时，淋水、粉尘和稀泥很容易顺着缝隙钻入到迷宫式密封结构中。污染物只要进入了第一道迷宫，就会“势如破竹”的向里延伸，轴承很快就被卡死，造成托辊的过早失效。
新型轴承座的主要特点是：①在它的外侧直接设计有凹凸的迷宫式密封槽，增加了一层迷宫式密封的结构，使密封效果更加可靠。在托辊外端面能够再增加一道密封圈，该密封圈上设计一个向内凹的圆斜面，到靠近托辊轴的圆周时再凸起一个迷宫圈，这样才能再增加一个密封盖，密封盖与托辊轴之间由传统的间隙改变为过盈配合。密封盖和密封圈相互嵌入的缝隙留在了密封圈向内凹的圆斜面内侧。由于间隙是倒着的，因此，有效延缓了水和灰等污染物进入到密封结构中的趋势；②大幅度减小了转动惯量。工程塑料“尼龙合金”的比重小，降低了托辊旋转部分的质量，转动惯量大幅度减小。③工程塑料“尼龙合金”的机械强度完全能够满足托辊的使用要求，又能够利用模具生产，几何尺寸精度和一致性得到了保证，为规�；峁┝丝煽勘Ｕ�。④利用工程塑料“尼龙合金”的塑性变形的特点，可实现托辊钢管无加工装配的生产工艺，保证了托辊制造精度的一致性。
利用新型轴承座组装生产的托辊，迷宫式密封腔中填充适当的润滑脂，在模拟强化试验台上做淋水和防尘试验，性能均超过国家标准，达到了预期的目的。
2、为了防止各种稀泥对托辊的污染，在外密封圈的外侧设计了“清除器”。
在煤矿和地铁工程等生产环境中，由于水多，会产生煤泥和稀泥。带式输送机运行的过程中，胶带上粘附的煤泥或者稀泥会经常掉落到托辊端面的托辊轴和托辊支架上。这些泥不象水，可以很快流下来；也不象粉尘，可以静止停留在某个位置。它们先掉落下来的会干燥变硬，后掉落下来继续堆积，直至将托辊的端面封住。以后再掉落下来的泥就高于托辊端面迷宫式密封的缝隙。这时，由于高度差的原囡所产生的压力，无论缝隙留在什么位置，泥在压力的作用下都会很快的进入密封结构中。根据我们1998年在煤矿的现场跟踪观察，密封层数多的托辊，轴承1个月就被污染，3个月就会彻底失效；密封层数少的托辊，轴承被污染不超过20天，2个月就会彻底失效。如此严重的污染情况，国内外都没有相关的报道。
我们展开了对托辊防稀泥污染技术的试验研究。曾经利用毛毡密封，寿命很短；橡胶圈密封，阻力较大。经过研究，防煤泥（或各种半流动物料）的“清除器”问世。“清除器”是随着托辊一起转动的，能够随时将掉落在托辊端面的稀泥清除下来。经在焦作金科尔煤业有限责任公司重新实况使用，充分证明了它既不影响托辊的旋转阻力，掉落再多的煤泥也不能在托辊端面停留堆积，简单、巧妙、实用，彻底解决了煤泥对托辊污染的难题。
3、为了达到彻底阻止淋水和粉尘污染的效果，设计的纵向迷宫式密封结构。
我们经过仔细分析研究，认为水和灰在迷宫式密封结构中能够延伸污染的原理应该是“万有引力”。托辊在防水和防尘试验台上的安装角度是300，水和灰本来都不会自动向上跑的。但是，迷宫式密封的基本结构都是轴向相互嵌入的，托辊转动时，迷宫式密封在相对运动，水或灰即利用运动时产生的引力，先向下、再向上、再向下重复着向前延伸。根据这种现象，我们经过仔细的分析研究后，在托辊的最外侧设计了一种纵向迷宫式密封结构。该结构在托辊转动时，可以形成一道“空气墙”，彻底截断了水和灰在“万有引力”下延伸的趋势。在水和灰从上部的缝隙下来碰到“空气墙”后，由于不能再继续向前延伸，就只能顺着下面的缝隙再跑出来。这样，我们的托辊就实现了在淋水、粉尘和稀泥工况下的零污染长期运行。并且不需要在各层迷宫密封腔中填充过多的润滑脂，有效减小了旋转阻力。
4、托辊钢管无加工生产工艺。
传统的托辊生产方法有两种，(1)轴承座为铸铁材料生产，在托辊钢管两端加工出台阶孔，然后将轴承座压装配合。它的主要缺陷为：①迷宫式结构不合理，密封性能差；②制造精度差，托辊钢管两端的内台阶孔经过加工后圆度达到了要求，可钢管本来存在的不圆度则无法消除；③托辊旋转部分重量大，致使托辊的转动惯量增大；④劳动生产强度高。(2)轴承座用钢板材料冲压成型，然后利用二氧化碳气体�；ず腹ひ蘸附拥礁止艿牧蕉恕Ｋ闹饕毕菸孩倜芊庑阅芤参薹ù锏阶罾硐氲男Ч�；②焊接对的无规则变形会影响两端轴承的同轴度。
为了解决上述传统托辊存在的弊端，我们利用托辊新型轴承座塑性好的特点，以托辊专用高频电焊钢管的直线精度好(6m长钢管的弯曲度不超过3mm)，和圆周壁厚一致性的特点为基础，以其内径为基准，将“尼龙合金”轴承座和支撑环直接与托辊钢管过盈压装，实现了托辊钢管内径不需要机械加工、也不再焊接的新型托辊生产工艺。该方法的主要优点是：(1)保证了托辊两端轴承位置的同轴度，误差≤0.05mm；(2)轴承座和支撑环的过盈压装能够将钢管存在的不圆度消除60%左右，外圆径向圆跳动≤0.3mm；(3)旋转阻力≤1N；(4)噪音（1 000r/min情况下）≤40dB；(5)有效保证了托辊的制造精度，装配合格率达到100%；(6)旋转部分的质量减轻了1，3，大幅度降低了转动惯量；(7)简化了生产工艺，减轻了劳动强度，提高了工作效率；(8)改变了传统的密封结构，在各种恶劣环境中实现了零污染长期正常运行。
经两年多时间对托辊的实际生产和40多家使用充分证明，该工艺生产的托辊质量可靠，运转平稳。正常使用情况下，由于密封污染和制造精度差造成轴承早期损坏导致托辊失效的为零。
5、解决托辊的防腐蚀、锈蚀和耐磨性差的难题。
托辊的防腐蚀、锈蚀和耐磨性差也是一个大难题。尤其在煤矿井下使用，由于锈蚀、腐蚀或者磨损，每年托辊钢管单边的损（磨）耗量竟达到1.5mm以上，其它各种输送尖锐且硬度高的物料（比如炉渣等）对托辊磨损也比较严重。而在地面如电厂、水泥厂和矿山等环境中，每年的磨耗量仅为0.2mm以下，差距之大可谓惊人。因此，在特殊环境中使用时，提高托辊的防腐蚀、锈蚀和耐磨性就显得非常重要。
我们采取在托辊外圆周包裹轮胎橡胶耐磨层的方法解决了这一难题。汽车轮胎生产时的材料选择、配方和生产工艺等非常严谨。因此，它具有突出的耐磨、耐腐蚀、耐老化、耐冲击、耐疲劳、抗撕裂、弹性好等优异的综合特点。将报废的轮胎橡胶不改变其性能包裹在托辊的外圆周作为耐磨层，该方法不但使托辊达到了防腐防锈和耐磨的效果，并且大幅度减少了对胶带的磨损。尤其是制造的缓冲托辊，能够适应大块物料的强烈冲击。
利用轮胎橡胶圈制造的缓冲托辊，已经在江苏镇江船山集团大冲击力的落料工况下正常运行了6个多月，根据使用情况推测寿命达到2年以上。同时，在由东省烟台港务局和江苏华维集团扬州发电厂的使用效果都很好。充分证实了该项技术的可行性。
前述5种技术生产的托辊，综合性能参数达到了预期的“神奇”效果，能使带式输送机实现节能、高效、安全、可靠的“傻瓜式”使用效果，大幅度减少维修的费用、胶带的磨损、能源的损耗、噪音的污染及各种潜在的事故隐患，输送效率和综合经济效益可以提高3—5倍。结束语
对托辊的五次技术大革命，彻底解决了密封性能、制造精度、转动惯量、防锈耐磨四个主要难题．使托辊在各种环境中使用的早期失效率为零。我们认为，在保证托辊的密封性能、制造精度、机械强度，防腐蚀、锈蚀、耐磨的前提下，管体的重量越轻，对胶带的磨损也越小，节能降耗的效果就会越显著，安全可靠性能将更加提高。因此，进一步减轻托辊管体的重量．是我们攻克的下一个目标。
