皮带运输机托辊技术

1、带式输送机托辊技术托辊是带式输送机中用量最大、出现故障最高的零部件，分布于整机的全程中，决定了带式输送机的使用效果。正常情况下，托辊与胶带之间是滚动摩擦，托辊的磨损应该是很小的。但当托辊中轴承被污染，旋转阻力增大，皮带与托辊就加速磨损。托辊的制造精度差，新托辊的旋转阻力也很大，造成与胶带快速磨损。托辊直接与胶带接触，当托辊旋转失灵或不能旋转时，托辊与胶带之间就会由滚动摩擦转变为非正常的半滚动半滑动摩擦，造成带式输送机工作阻力增大、能耗增加、加速胶带的磨损，甚至还会出现超载停机和胶带撕裂、撕断现象。托辊的“早期失效”大多是由轴承过早损坏、卡死或不能灵活旋转造成的，可以说轴承是托辊正常运转的“心脏

2、”。早期带式输送机大量使用204、205系列深沟球轴承，研究认为大量轴承损坏是由于轴承选用不合理所致。目前托辊逐渐使用204KA、205KA等系列大游隙专用深沟球轴承，但托辊仍然大量出现轴承损坏失效的情况。托辊使用工况属于低速轻载，理论上轴承使用寿命h，但国内传统托辊的轴承使用寿命20000h，在粉尘严重的工况条件下，轴承寿命甚至5000h。通过对现场出现故障的传统托辊进行分析，主要存在以下问题：密封效果差(轴承进水或粉尘污染)、托辊两端轴承位置同轴度超差、托辊轴向窜动大、高速运行中径向跳动量大、噪声明显。图1为传统托辊的结构图，主要由辊筒、轴承座、轴承、迷宫密封件、润滑脂和轴等部件组成。传统

3、托辊采用冲压轴承座，由于冲压制造工艺的精度差，轴承座外圆与内孔的同心度、内孔与外圆端面的垂直度的精度几乎无法保证。1234567图1 传统托辊内部结构图（1 筒皮；2 冷拔光轴；3 轴承；4 内密封圈；5 外密封圈；6 挡圈；7 冲压轴承座）传统托辊的筒皮与轴承座的连接是以薄壁钢管外圆为基准，与轴承座端面对位后焊接，由于焊接变形因素的影响，其钢管两端轴承座的轴承位同心度很难保证。托辊轴为冷拔光轴，由于冷拔光轴生产中胎具的磨损等因素造成尺寸精度不稳定、时常有超标现象，加上在运输过程中易造成弯曲，使得托辊轴的同轴度差，托辊轴两端安装的轴承间隙得不到保证。综上所述各种原因造成传统托辊制造精度差，托辊

4、的径向跳动量大，直接影响到输送带的运行不平稳、噪音明显。为了保护轴承，目前国内大多数托辊采用大游隙的深沟球轴承，优点是降低了托辊装配精度要求，但缺点是不能承受较大的轴向力，轴向窜动、抖动明显。传统托辊采用图1所示的内密封圈4、外密封圈5组成的迷宫密封，这种托辊迷宫密封结构存在的缺陷是：由于加工装配存在误差，托辊工作过程中会造成旋转环形齿、槽内的相对间隙分布不均匀，甚至会产生相互间的磨损，在间隙大的地方污染物易进入轴承内，产生磨料磨损而导致磨损的加剧。传统托辊的现场使用中，托辊在卡死不转之前，都会有一个托辊轴承发出叫声和托辊时转、时不转的过程，解剖常发现轴承内灰尘或杂物挤满滚道，轴承滚珠与滚道挤

5、死，或轴承滚珠偏向滚道一边，轴承卡死不转，或轴承内外圈之间已形成滑动摩擦。另外，轴承的密封结构中，迷宫密封结构具有较差的防水性能。近年来，带式输送机托辊结构中出现了接触式唇式密封代替迷宫密封，唇式密封的密封条由聚氨酯材料制成，其防水效果较非接触式的迷宫密封的防水效果好很多，但缺点是由于聚氨酯材料的硬度低，唇式接触密封面的摩擦系数大，唇式密封的托辊阻力较迷宫密封大，同时耐磨性不能满足长寿命托辊要求。带式输送机托辊的使用环境不可避免存在灰尘、淋水，且由于带式输送机制造和装配精度不高，托辊的使用环境还存在轴向窜动。进入20世纪80年代，我国已从国外引起带式输送机，发展至今带式运输机的速度由低速发展到

6、高速，且发展趋势是输送带的带速越来越高，这对托辊的径向跳动提出了更高要求。因此，目前高速、长寿命的托辊必须具备的核心技术为：1）托辊的防尘、防水密封性能长期有效； 2）具有较大的轴向承载能力；3）托辊制造精度高。我公司经过研究和反复试验，设计新型接触式陶瓷密封结构托辊，（如图2所示），成功解决了上述传统托辊的问题：23451678图2内部结构图（1 压盖；2 弹簧；3 动陶瓷环；4 静陶瓷环；5 尼龙轴承座；6 轴承；7 轴；8 筒皮）1托辊的核心是轴承，保护轴承的办法是密封结构，托辊的使用效果实际由密封结构的密封效果所决定，密封结构是托辊的核心技术。该托辊结构中，采用高硬度氧化铝或氮化硅陶瓷

7、作为接触式密封材料，图2中陶瓷环3和陶瓷环2组成端面密封摩擦副的静、动摩擦片，预压弹簧6保持静、动陶瓷密封面稳定结合和磨损补偿，这种接触式陶瓷密封结构的密封效果严密、使用寿命长。以此组成陶瓷密封结构。静、动陶瓷密封面表面抛光处理，并在表面预留存放固体润滑剂孔隙，静、动陶瓷密封面之间的摩擦系数极小，托辊的旋转阻力小。 2托辊的轴向窜动一直难以克服。由于轴承与托辊轴采用过盈量较小的冷装，皮带机承载工作时，托辊很容易发生轴向窜动，尤其是侧向托辊。目前美国等发达国家的高速、长寿命托辊均采用双列圆锥滚子轴承（如美国朗艾道公司制造的圆锥滚子轴承托辊），以此承载托辊运行过程中产生的轴向力，但造成托辊的价格过

8、于昂贵、安装精度要求高。我公司托辊结构中，轴承采用深沟球轴承，托辊两端陶瓷端面密封结构中的弹簧为预压紧状态，当托辊发生轴向窜动时，预压弹簧缓冲轴向力而起到保护托辊深沟球轴承的作用，这种轴承、陶瓷密封结构有类似于圆锥滚子轴承的作用，具有较大的轴向承载能力。3为了减小托辊使用过程中的径向跳动，就必须提高托辊两端的同轴度精度。我公司托辊生产装配技术是，以管体外径为基准对管体两端加工，轴承座过盈压装、压盖螺钉连接的生产技术，减化了生产工艺，避免了焊接变形的误差，有效保证了托辊两端轴承位置的一致性。鉴于冷拔光轴精度不稳定和弯曲变形的缺陷，通过车、磨削加工冷拔光轴两端，确保托辊轴的同轴度。托辊轴承座为尼龙

9、材料制成，并采用过盈配合的方法压入托辊筒皮的两端，提高了管体两端轴承的同轴度，又可将本来圆度达不到要求的筒皮管体涨圆，托辊的径向圆跳动大大降低。托辊的运行质量的好环对带式输送机的运行阻力、功率消耗、输送带的使用寿命、维护工作量及运输成本都有很大影响。从设计思想上，我公司托辊完全不同于传统托辊，是一种创新的带式输送机托辊。从密封效果上，更加有效地防止有害物质的侵入，保证轴承的工作环境清洁，确保了托辊与胶带之间始终处于滚动摩擦状态。从托辊结构上，托辊的零部件为尺寸一致的标准件、注塑件，采用过盈压装和螺钉连接方式，而非传统托辊的焊接连接方式，托辊的精度完全可控，大大降低了托辊的径向跳动，降低了托辊运行噪音。从现场使用上，完全克服了传统托辊受力状