带式输送机托辊结构的分析与改进

【摘要】本文针对几种带式输送机托辊的轴承座及其密封结构进行分析比对，并结合现场应用和制造过程中遇到的问题进行了必要的改进，在保证产品质量和使用寿命的前提下，大幅提高托辊的密封性能及承载能力并减少托辊旋转运行阻力。

【关键词】带式输送机托辊；托辊轴承座；迷宫密封；结构改进

1、概述

随着煤炭、电力、港口、冶金等产业不断发展，带式输送机应用范围不断扩展，使用量逐年增加，并向大运量、长距离、高速度的方向发展。作为带式输送机的一个单元，托辊外形小，结构简单，在带式输送机整机中使用数量巨大，其质量优劣直接影响到输送机的性能，如胶带寿命、电机功率、装载能力及托辊使用数量等。因其长期运转，托辊在承载时还时刻与胶带发生接触摩擦并禁受各种变载冲击、灰尘、潮湿、淋水、盐雾等恶劣工况。因此，优化托辊结构，提高托辊制造和装配质量显得尤为重要。

2、带式输送机托辊结构分析比对

目前，国内外使用的带式输送机托辊以下列几种结构较为典型。下面就以下列几种托辊的轴承座及其内部密封形式做以分析比对。

2.1国产某型带式输送机托辊

国产某型带式输送机托辊一般应用于煤矿及其井下作业面，结构参见图1。由于该托辊使用铸铁轴承座，其性能不低于HT150，承载能力突出。轴承座与管体采取过盈配合。由于轴承座外圆与管体端部止口均需机械加工，在专用设备及工装辅助加工下可使其具备良好的装配精度。其密封型式为非接触式迷宫密封，使用尼龙材质。密封内圈低过盈度装配于轴上，密封外圈装配于轴承座内圆，并利用外圆上的凸环嵌入至轴承座的沟槽内，防止轴向窜动。该托辊结构简单，易于装配与维护，无需焊接工艺及设备，正常工况下的运行阻力系数为0.035，使用寿命不低于6000小时。

因该型托辊轴承座为铸件，轴承座及管体各配合部位均需机械加工，从而导致机械加工量较大，铸件及机械加工成本过高。该型托辊轴向只依靠密封外圈的凸圆定位，因密封外圈的尼龙材质强度较低，轴承和密封极易窜出。防水密封性能略差，无法满足现行国家及行业标准。

2.2日系某型带式输送机托辊

日系某型带式输送机托辊应用较为广泛，结构参见图2。该托辊使用冲压轴承座，重量较铸件轴承座大幅降低，并因此减少旋转运行阻力。尤其在长距离、大功率带式输送机的应用效果最为显著。轴承座压入钢管后，通过双端自动焊机将轴承座周边完全焊实，安全性能良好强度统一。轴承外部的迷宫密封形成一个复杂、弯曲而狭窄的通道，并在密封腔内充入脂形成良好的防尘、防水性能。密封内圈外设置一个弹性挡圈，可有效防止轴向窜动。该托辊正常工况下的运行阻力系数为0.02，使用寿命不低于15000小时。

由于该型托辊轴向只依靠密封内圈外设置的弹性挡圈定位，因密封圈的尼龙材质强度较低，无法有效抵御外部环境的影响（冲击、磨损、热变形等），所以该形托辊密封结构在运行一段时期后极易失效。防尘、防水性能初期使用效果良好，如遇恶劣工况运行一段时期后则无法满足现行国家及行业标准。

2.3我公司某型带式输送机托辊

该型托辊为我公司先期结合国内外各类托辊，经设计人员多年潜心研制而成。运行使用20余年，应用于各类场所，性能稳定可靠，其结构参见图3。轴承座、轴盖、端盖均为冲压件，主要配合尺寸全部以工装模具控制一体成型。钢管两端加工止口，将轴承座压入管体利用止口定位并使用双端自动焊机进行焊接。迷宫密封外设置一套钢质端盖组合，并于端盖组合与迷宫密封组合中填充脂，防尘、防水性能均高于国家及行业标准。因钢质端盖组合的保护作用，使托辊免于外部不利环境对密封及轴承的干扰，且在轴承内侧亦添加一道尼龙隔离环，可有效防止轴承内的脂外溢及托辊内部的污物（铁锈、灰尘）侵入轴承内部。该托辊正常工况下的运行阻力系数为0.025，使用寿命不低于20000小时。

由于该托辊管体两端需专用设备加工止口，为保证加工尺寸及两端同轴度，对机加设备精度要求较高，保养必须完善到位。另由于该型托辊密封组合部件较多，工序繁琐，故经过多年持续改进，本公司研制了一种新型托辊。

2.4新型带式输送机托辊

为解决前述托辊存在的问题，经参考相关资料并与产品使用及生产部门广泛沟通，对新型托辊进行了如下改进，结构参见图4。（1）轴承座与管采用过盈冷压合装配工艺，减少管体加工工序及加工误差。（2）原端部密封盖和密封内圈合并一体与密封外圈组成迷宫密封，减少部件及安装工序。（3）改变密封结构后，轴承座腔体进深减小，更有利于冲压成型，减重增效，降低运行阻力。还可增加托辊两端轴承间距离，在相同轴承转角下，提高承载能力。（4）轴承外侧安装弹性挡圈，防止外力冲击造成轴向窜动。较挡圈安装于强度较低的尼龙密封件外侧更加稳定可靠。

3、结论

新型托辊密封结构简单，经淋水试验表明，可完全满足GB10595《带式输送机》国家标准及MT821《煤矿用带式输送机托辊技术条件》煤炭行业标准。其他轴向位移、托辊外圆径向跳动、托辊旋转阻力等指标亦可满足标准规定。目前该托辊已定型批量生产，国内芜湖海螺、海南昌江华盛水泥，国外巴西淡水河谷公司阿曼港口、印度SASAN电力14公里输送机、澳大利亚SINO铁矿等项目均已投入使用，现场反映情况良好。

作者简介

张 皓，男，1982年生，本科，工程师，主要从事机械设计及冲压、焊接等工艺方面的工作。

陈晓光，女，1978年生，本科，工程师，主要从事散状物料输送的设计与研究工作。