帶式輸送機(jī)(皮帶機(jī))緩沖托輥的研究

鄧曦和

摘要：帶式輸送機(jī)運(yùn)輸能力較強(qiáng)、自動(dòng)化程度較高、操作較為簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，使其在炭井下運(yùn)輸過(guò)程中占據(jù)著重要的地位。但是隨著各個(gè)行業(yè)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，對(duì)帶式輸送機(jī)的要求也越來(lái)越高，在這樣的環(huán)境下，帶式輸送機(jī)的各種問(wèn)題便顯露了出來(lái)。文章旨在帶式輸送機(jī)廣泛應(yīng)用的環(huán)境下，針對(duì)帶式輸送機(jī)緩沖托輥進(jìn)行研究與分析。

關(guān)鍵詞：帶式輸送機(jī)；緩沖托輥軸承；支承托輥

中圖分類號(hào)：TB115 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2012）13-0087-03

帶式輸送機(jī)的運(yùn)輸能力和自動(dòng)化程度、操作以及費(fèi)用較低等特點(diǎn)，使其廣泛地應(yīng)用在各個(gè)行業(yè)中。隨著工業(yè)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，帶式輸送機(jī)也顯露出一些問(wèn)題，例如帶式輸送機(jī)的運(yùn)量不能夠滿足需求、速度較慢等，因此我們針對(duì)這些問(wèn)題來(lái)進(jìn)行研究與分析。

1帶式輸送機(jī)的搭接

在礦用帶式輸送機(jī)中，一般的現(xiàn)代化大型的礦井運(yùn)輸大巷的運(yùn)輸距離多為幾千米，如果在較短的煤炭運(yùn)輸巷道中，一般的帶式輸送機(jī)是能夠滿足煤炭運(yùn)輸距離方面的要求，但是如果在較長(zhǎng)的巷道或是有拐彎的巷道中，輸送機(jī)便無(wú)法滿足其需求，現(xiàn)在的大型鋼絲繩纏繞多驅(qū)動(dòng)帶式輸送機(jī)的運(yùn)輸距離一般都不高于兩千米，因此一般的可彎曲帶式輸送機(jī)是無(wú)法實(shí)現(xiàn)小角度的工作的，也就是說(shuō)，必須要采用搭接的方式來(lái)解決這樣的問(wèn)題。

現(xiàn)在一般的帶式輸送機(jī)都是以追求長(zhǎng)運(yùn)距和大運(yùn)量為自身目標(biāo)的，且由于對(duì)煤炭經(jīng)濟(jì)方面的追求，導(dǎo)致煤炭的塊度加大，且粉煤量也有一定程度的減少。由于拋落的煤炭會(huì)對(duì)下部的膠帶產(chǎn)生較大的沖擊力，因此使得下部膠帶要承受連續(xù)的或者是脈動(dòng)的沖擊，導(dǎo)致其使用壽命減少，也使得托輥的維修率增加。

2緩沖托輥的改進(jìn)設(shè)計(jì)

帶式輸送機(jī)的緩沖托輥一般都用在搭接帶式輸送機(jī)的落料位置，現(xiàn)在使用較為廣泛的帶式輸送機(jī)多采用在普通剛面托輥外表面進(jìn)行直接加膠方式，也就是在普通剛面托輥上加上橡膠圈，利用橡膠圈的彈性儲(chǔ)能來(lái)對(duì)拋落時(shí)產(chǎn)生的沖擊力起到一定的緩解作用，但是這種方法對(duì)于緩解沖擊力的能力是十分有限的，僅僅能夠利用橡膠圈的彈性儲(chǔ)能來(lái)緩解沖擊力，對(duì)于膠帶以及托輥的保護(hù)作用并不明顯，因此對(duì)緩沖托輥進(jìn)行改進(jìn)是十分必要的。

2.1緩沖托輥的改進(jìn)原理

對(duì)緩沖托輥進(jìn)行改進(jìn)的基本設(shè)計(jì)思路是在原有的橡膠圈緩沖的基礎(chǔ)之上進(jìn)行的，盡量在不會(huì)增加機(jī)械加工難度以及制造成本的條件下進(jìn)行，且要達(dá)到提高緩沖托輥的緩沖保護(hù)性能的目的。改進(jìn)設(shè)計(jì)的原理為采用機(jī)械原理中的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。原理如圖1所示：

在滑桿L2上安裝緩沖的彈簧，使拋落時(shí)的沖擊力能夠有所緩解。在新型緩沖托輥的運(yùn)行時(shí)，首先為拋落物品隨之產(chǎn)生的沖擊力導(dǎo)致L1進(jìn)行左右方向的擺動(dòng)，然后帶動(dòng)滑桿L2進(jìn)行下滑并也做幅度較小的擺動(dòng)，在滑竿L2進(jìn)行下滑的過(guò)程中，使L2上加裝的彈簧進(jìn)行壓縮，通過(guò)壓縮彈簧，使得在煤炭下落過(guò)程中的沖擊力有一定的程度的緩解且能夠?qū)δz帶以及托輥起到二次保護(hù)的作用。

2.2緩沖托輥的設(shè)計(jì)制造

改進(jìn)后的緩沖托輥能夠在其自重作用下將緩沖彈簧壓縮在兩個(gè)擋片之間，并且能夠保持動(dòng)態(tài)的平衡。在改進(jìn)設(shè)計(jì)中過(guò)程并不復(fù)雜，利用滑竿L2中的彈簧來(lái)完成二次緩沖的作用，即對(duì)物品拋落對(duì)膠帶和托輥的沖擊力起到一定的緩解作用。在改進(jìn)過(guò)程中，原來(lái)的緩沖托輥的尺寸和外形也并不會(huì)有大的改動(dòng)，這樣能夠?qū)υ瓉?lái)托輥的安裝結(jié)構(gòu)起到一定的保持以及保護(hù)作用。

除此之外，在對(duì)緩沖托輥增加了少量的附件后，能夠使托輥的緩沖作用有較大程度的提高，且在改進(jìn)的過(guò)程中托輥的加工裝配也并不復(fù)雜，因此，整體的制造成本并不會(huì)有明顯的提高。

3托輥的發(fā)展現(xiàn)狀

目前，我國(guó)國(guó)內(nèi)的帶式輸送機(jī)帶速約為3～6m/s，但是根據(jù)資料顯示，國(guó)外一般的帶式輸送機(jī)的帶速都能夠達(dá)到15m/s，因此總體來(lái)說(shuō)，我國(guó)的帶式輸送機(jī)較國(guó)外來(lái)講，帶速是偏低的，我國(guó)的托輥技術(shù)與國(guó)外相比差距也比較大。例如日本的皆愛喜公司和意大利的陸美嘉公司等高質(zhì)量的公司，在托輥的研制方面都處于世界的領(lǐng)先水平。我國(guó)的托輥產(chǎn)品與國(guó)外相比，主要差距為：我國(guó)的托輥平均使用壽命較短，根據(jù)調(diào)查進(jìn)口的托輥使用壽命一般為50000～100000小時(shí)之間，而我國(guó)的托輥使用壽命一般為30000小時(shí)左右；我國(guó)生產(chǎn)的普通托輥的運(yùn)行阻力系數(shù)約為0.018左右，而進(jìn)口的托輥旋轉(zhuǎn)阻力系數(shù)約為0.012；我國(guó)的托輥產(chǎn)品與國(guó)外的相比質(zhì)量較大，同一個(gè)型號(hào)的托輥在國(guó)內(nèi)比在國(guó)外要重百分之十左右，而托輥的質(zhì)量越大，要的消耗的功率和鋼材也越大，特別是在帶式輸送機(jī)啟動(dòng)的時(shí)候消耗的功率更大；同一個(gè)型號(hào)的托輥在國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的噪聲要比在國(guó)外的大10%～30%左右。

目前來(lái)講我國(guó)市場(chǎng)上的托輥產(chǎn)品存在著眾多問(wèn)題，通常使托輥失效的形式主要有兩種：軸承的失效以及筒體等結(jié)構(gòu)的破壞。在托輥產(chǎn)品中，筒體和軸承座，以及支撐軸和擋蓋都為碳鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)造的，因此質(zhì)量較大，且容易產(chǎn)生靜電，并且容易被銹腐蝕，例如在礦山的生產(chǎn)過(guò)程中，托輥要長(zhǎng)期暴漏在高硫的環(huán)境中，因此腐蝕的更加明顯。軸承的失效主要變表在兩個(gè)方面：在托輥工作時(shí)筒體的偏心會(huì)導(dǎo)致軸承產(chǎn)生軸向力高頻沖擊，且向心球的軸承能夠承載的徑向力較大，這對(duì)向心球軸承的托輥會(huì)產(chǎn)生較明顯的影響；軸承的密封性較差，例如在使用過(guò)程中沒(méi)有對(duì)其進(jìn)行嚴(yán)密的密封使塵埃侵入到了托輥的內(nèi)部，從而進(jìn)入到了軸承中的滾道中，最終導(dǎo)致潤(rùn)滑脂的變質(zhì)或是固化，對(duì)軸承的工況也會(huì)產(chǎn)生一定的破壞，加快了軸承的磨損情況以及磨損

程度。

4帶式輸送機(jī)緩沖托輥的發(fā)展前景分析

首先，傳統(tǒng)的托輥支承緩沖能力較差，無(wú)法很好地吸收物品下落時(shí)產(chǎn)生的強(qiáng)大沖擊力，如果控制不好的話會(huì)砸壞支承托輥，從而造成皮帶會(huì)縱向撕裂等情況；其次支承托輥在工作過(guò)程中，會(huì)頻繁地受到物料的沖擊，容易產(chǎn)生脫落的情況，支承輥的直立支架座會(huì)容易產(chǎn)生掛傷或是撕裂皮帶等情況；在工作過(guò)程中，支承托輥和輸送帶之間是線接觸，在兩輥之間是懸空的狀態(tài)，當(dāng)物料或其他物品下落時(shí)會(huì)對(duì)兩個(gè)托輥之間的皮帶造成不同程度的損壞，如果物料或是尖銳的硬物卡在了托輥和落料口之間，那么將會(huì)造成皮帶的縱向撕帶；傳統(tǒng)的托輥支承，處于兩輥之間的皮帶在使用一段時(shí)間之后，會(huì)造成皮帶的下垂，導(dǎo)致落料口區(qū)間的皮帶成波浪形，落料口的密封性也會(huì)受到不同程度的損壞，從而造成物理散落等情況，對(duì)環(huán)境也有一定的污染；傳統(tǒng)的支承托輥表面的彈性較差，如果長(zhǎng)時(shí)間沒(méi)有運(yùn)行，支承托輥的表面會(huì)粘附一些物料且皮帶也會(huì)受到一定的磨損，如果嚴(yán)重的話，會(huì)引起皮帶跑偏；傳統(tǒng)的支承托輥的轉(zhuǎn)動(dòng)軸承如果長(zhǎng)期受到物品下落的沖擊，那么軸承和密封性會(huì)發(fā)生失效的情況，導(dǎo)致輥體的轉(zhuǎn)動(dòng)不靈活，甚至出現(xiàn)不轉(zhuǎn)動(dòng)的情況，且會(huì)對(duì)皮帶的表面會(huì)造成磨損。

綜上所述，傳統(tǒng)的緩沖托輥技術(shù)并不十分成熟，如果不對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)，那么緩沖托輥的發(fā)展空間是較為狹隘的，因此國(guó)際上有許多工程設(shè)計(jì)公司都對(duì)不同的物料緩沖裝置進(jìn)行了不同程度的改進(jìn)，目前來(lái)講，由德國(guó)工程師發(fā)明的緩沖床，經(jīng)過(guò)了逐步的改進(jìn)后，逐漸得到了廣大客戶的認(rèn)可，并在全球范圍內(nèi)被廣泛的應(yīng)用。

從結(jié)構(gòu)上來(lái)說(shuō)，密封性和新型材料的應(yīng)用對(duì)緩沖托輥來(lái)說(shuō)，基礎(chǔ)性的研究是十分必要的，目前廣泛使用的新托輥結(jié)構(gòu)采用了接觸迷宮和軸向迷宮相結(jié)合的復(fù)合密封結(jié)構(gòu)，且選用了帶防塵蓋的深溝球軸承。總體來(lái)說(shuō)，廣泛的應(yīng)用新材料，對(duì)加工工藝進(jìn)行改進(jìn)，能夠有效的保證托輥的旋轉(zhuǎn)阻力、徑向圓跳動(dòng)，以及其防水和防塵密封性等。在目前以大功率、大運(yùn)量、長(zhǎng)距離為帶式輸送發(fā)展方向的環(huán)境之下，阻力小、噪聲小、使用壽命長(zhǎng)的托輥結(jié)構(gòu)方案才能夠?qū)捷斔蜋C(jī)的生產(chǎn)效率起到重要的提高作用。

5結(jié)論

綜上所述，如果想要徹底解決帶式輸送機(jī)緩沖托輥使用壽命短等問(wèn)題，那么就要對(duì)緩沖托輥的使用環(huán)境、緩沖托輥的結(jié)構(gòu)以及緩沖托輥的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行認(rèn)真的分析，只有對(duì)緩沖托輥架進(jìn)行改進(jìn)，例如文中提到的利用彈簧來(lái)實(shí)現(xiàn)緩沖的方法，才能夠?qū)?wèn)題有較為徹底的解決。改進(jìn)緩沖托輥以及緩沖托輥架，不僅能夠有效地延長(zhǎng)緩沖托輥的使用壽命，還能適當(dāng)減少維修人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)也為生產(chǎn)贏得了寶貴的時(shí)間，并為公司創(chuàng)造了經(jīng)濟(jì)效益。

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（責(zé)任編輯：趙秀娟）