緩沖托輥膠圈安裝工藝優化

王 崗

(陜西陜煤黃陵礦業有限公司 機電公司，陜西 延安 727307)

0 引言

托輥是礦用帶式輸送機配件之一，安裝在帶式輸送機用來支撐輸送帶和輸送帶上所承載的物料，在帶式輸送機中起著至關重要的作用[1-4]。黃陵礦業公司四對礦井每年托輥需求量在7萬根以上，黃陵礦業周邊的煤礦多，托輥需求數量大，經調查，黃陵縣沒有托輥生產商，所需托輥均需外購。由此可見，托輥加工業務具有極其廣大的市場前景。在此基礎上，黃陵礦業機電公司投運了一條托輥加工生產線，向礦井提供了優質的產品，確保了礦井安全運輸。該條生產線主要包括托輥軸的加工、輥體的加工及成品托輥壓裝等。

緩沖托輥是一種特殊的托輥，安裝在帶式輸送機受料處減緩落料對輸送帶的沖擊，主要起到緩沖減震的功能[5-8]。其托輥體加工已實現了機械化，從軸和筒的下料、切槽到軸承座的焊接、再到軸承和密封件的組裝均在托輥生產線上完成，反而最后一道工序緩沖膠圈的安裝是工人手工完成。加之緩沖膠圈的內徑比其輥體略小，人工完成該工序費時費力，生產效率低，有時還存在損壞膠圈現象[9-13]。針對這一問題，機電公司機電總廠自主創新，優化了安裝工藝，以提高工作效率。

1 緩沖托輥結構

緩沖托輥由鋼管、軸、軸承及密封件組成的輥體部分和緩沖膠圈組成，如圖1所示。緩沖膠圈緊密的套在輥體外壁，與輥體合為一體形成緩沖層，當重物落到皮帶面時，膠圈所形成的緩沖層可以減緩落料對輸送帶、托輥部件及輸送機架體的沖擊，延長帶式輸送機使用壽命。由此可見，緩沖膠圈的安裝質量很重要，它需將膠圈與托輥輥體壁壓實并貼合緊密，而人工裝配膠圈松緊程度不一，經常出現時緊時松，嚴重影響托輥壽命，從而影響帶式輸送機的安全運行。

1-軸;2-筒體;3-阻燃橡膠圈;4-軸承座;5-密封圈;6-軸承;7-內密封圈;8-外密封圈;9-內擋圈10-外擋圈;11-擋板;12-軸用彈性擋圈圖1 緩沖托輥

2 原膠圈安裝工藝

托輥筒體組裝完成后，由人工逐一將膠圈套在筒體外壁上。膠圈安裝時，先將托輥筒體立放在固定座上，再在托輥筒體上端口涂上潤滑油，然后依靠膠圈彈性用手錘沖擊固定，再人工一個一個向下壓制，如在天氣寒冷季節作業，膠圈遇冷內徑收縮，組裝前還需在熱水中加熱到理想狀態后，方能將膠圈順利套在托輥體上進行組裝。每次托輥訂單需求量一般在500根左右，以φ89 mm×280 mm為例，一根緩沖托輥12件膠圈，一批訂單加工完成后需要安裝6 000件膠圈，工作量大。經驗證，每人每天裝配緩沖膠圈約150件，這就需要5人同時作業8 d才能完成，在作業中操作者不僅需要在冷熱之間反復交替作業，加之手工組裝工作量大，費工費時，導致人員疲憊不堪，尤其是雙臂及雙手的集中用力，一批訂單加工完成后就乏困難受，影響后續的作業進行。

人工裝配工藝不僅勞動強度大，裝配質量也較差。有時因膠圈在裝配中受力不均，存在膠圈與托輥輥體壁壓實貼合緊密程度不高的現象，導致緩沖托輥在運行過程中，外部膠圈轉動而內側托輥不能同步聯動的情形發生，影響產品質量。

3 優化后膠圈安裝工藝

3.1 新型膠圈安裝機

托輥筒體組裝完成后，由設備一次將5～7件膠圈套在導套上壓裝到筒體外壁上。針對人工裝配工藝生產效率低的現象，研制了一臺膠圈安裝機優化其工藝。利用液壓油缸作用力大，運行平穩，結構簡單的特點，以液壓油缸為主運動件，配以可換導套及壓套，即滿足加工直徑為76～108 mm，長度為275～600 mm的緩沖托輥，利用機器代替人工裝配，提升了崗位自動化程度，減少人力投入，降低人工成本，確保生產系統簡單、合理。

3.2 設備的結構及原理

設備構成：本機主要由主機及控制機構兩大部分組成，其中主機部分包括機身、油缸、導套、壓套、固定座及伸縮平臺等，如圖2所示，控制機構包括動力機構、操作機構和電氣裝置等。①機身。機身呈“C”型，由11#工字鋼和δ25鋼板焊接而成，具有足夠的剛度和強度；②油缸。經過現場實測，一個φ108 mm緩沖托輥5～7個膠圈疊在一起，壓裝力約為620 N，最長的緩沖托輥為600 mm，經參數對比，選用了礦井在用液壓支架KZY55.32型推移千斤頂，推力802 N，行程900 mm，完全滿足壓裝要求；③導套、壓套及固定座。根據緩沖托輥軸徑、筒徑設計不同尺寸的導套、壓套及固定座，導套為錐形套，上端外徑小于膠圈內徑，下端略大于輥體外徑，便于安裝，該三者為一體，成套使用；④伸縮平臺。根據緩沖托輥的長度，確定平臺的位置，平臺通過齒輪齒條傳動進行升降，滿足緩沖托輥膠圈安裝，伸縮平臺上開有T型槽，便于固定座的安裝；⑤動力機構。動力機構是提供壓力油液的部分，位于機身的右側，由油箱、油泵、電機及液壓元件、管路連接而成；⑥操作機構。操作機構為電氣控制，通過按壓相應的按鈕對換向閥進行控制即可達到控制油缸動作完成膠圈壓裝的目的；⑦限程裝置。限程裝置主要由開關架、碰塊、行程開關等組成，使用時根據實際需求調整開關的位置，來限制行程的長短，調整完好后必須將開關緊固，以防失靈。

圖2 結構原理圖

設備原理：①結構原理。壓裝前，根據緩沖托輥鋼管外壁直徑選擇導套、壓套及固定座。根據緩沖托輥的長度調整伸縮平臺，達到合適的壓裝高度，設置行程開關位置，將其緊固，并經常檢查。壓裝時，將托輥安裝到固定座上，然后將導套裝到托輥上方，并套入5～7件緩沖膠圈，按下壓裝按鈕，壓套隨壓裝油缸緩慢下壓，直至將膠圈壓到指定位置，壓裝千斤頂退回，當碰到行程開關時，壓裝千斤頂停止，完成一個工作循環。這樣往復循環，直到把所有膠圈都壓裝到托輥上，完成壓裝作業；②液壓原理。該設備是專門用于緩沖托輥膠圈的安裝，其液壓原理如圖3所示。由電機驅動油泵，油泵通過吸油濾油器自油箱吸油，在工作時，按下控制按鈕，油液進入電磁換向閥左端，壓裝千斤頂活塞腔進液，活塞桿伸出完成膠圈的安裝，當壓裝到位后，再按下控制按鈕，活塞桿退回，當退回至行程開關處，壓裝千斤頂停止，完成一個工作循環；③電氣原理。該設備動力由液壓系統提供，動作由電控箱控制，電氣原理如圖4所示。合上斷路器QF，控制變壓器220 V一次有電，二次輸出36 V，按下油泵電機，SB2按鈕、中間繼電器KA1吸合，常開接點KA1閉合，主接觸器線圈得電，油泵電機得電開始工作。按下壓裝按鈕SB3，中間繼電器KA2吸合，KA2常開接點閉合，YV1得電，進行壓裝作業，當壓到指定位置時，YV1斷電，按下退回按鈕SB4，中間繼電器KA3吸合，KA3常開接點閉合，YV2得電，進行回程作業，當壓到上行程開關時，YV2斷電。該系統實現了電氣閉鎖，安全可靠。

圖3 液壓原理圖

圖4 電氣原理圖

3.3 優化后工藝特點

實現單人作業：優化后工藝簡單，勞動強度低，采用按鈕控制壓裝油缸的動作，完成裝配作業，一人操作完全滿足作業需求，省時省力。

實現減人提效：采用機械代替人工作業，不僅節省了人員投入，提高裝配效率，還降低了生產成本，經濟效益顯著。

適用范圍廣，實用性強：滿足各類型緩沖膠圈的安裝，只需更換不同的導套、壓套及固定座，改變限位器位置實現不同尺寸緩沖托輥膠圈的壓裝。更換壓裝頭，不僅可以安裝膠圈，還可對部分小型附件進行校正，一機多用。

系統安全可靠，性能高：控制回路實現電氣閉鎖，系統穩定可靠。液壓回路采用H型換向閥，中位時，各油口全開，體系沒有油壓。系統壓力過高，油液直接回油箱，保護液壓元件，安全可靠。

就地取材，投入小：為了滿足生產需要，零部件、原材料全部取于車間現有，如電氣元件、液壓控制系統、液壓缸都是老舊設備上拆卸的配件經檢修完好再利用。液壓缸的安裝高度根據黃陵礦業在用緩沖托輥高度最大值和現有油缸的伸出長度來確定以滿足所有產品使用需求，其余型號緩沖托輥通過調整壓套、導套及固定座來滿足要求。

3.4 應用效果

該工藝在500組φ89-120×280×3緩沖托輥加工中投入了使用，裝配效果良好，系統運行可靠，操作簡單方便。一次可以同時滿足5～7件膠圈壓裝，實現了緩沖膠圈的快速裝配，優化了安裝工藝，縮短了生產周期，和原先人工裝配，每人每天裝配150件提高到2 400件，且裝配質量優良，避免了人工裝配損壞膠圈的返工現象，降低了生產成本，經濟效益顯著，見表1。

表1 φ89-120×280×3(500根)緩沖托輥膠圈安裝工藝優化對比

4 結語

黃陵礦業機電公司機電總廠不僅承擔著黃陵礦區托輥加工任務，還負責四礦綜采設備大修業務，每年加工緩沖托輥3 000余件。該工序的優化，不僅每年直接節約人工費5萬余元，緩解了機電總廠人員緊缺，同時還確保了膠圈之間松緊適度，提升了托輥加工質量，提高了緩沖托輥加工能力。該設備投入使用，優化了安裝工藝，有效提高了生產力，實現了緩沖托輥加工的機械化，滿足了礦井生產需要。