托輥壓裝工裝設計

高海亮，陰 磊，郭 威

（1.山西煤礦機械制造股份有限公司，山西 太原 030031；2.山西煤機富中輸送設備有限公司，山西 太原 030031）

引言

帶式輸送機作為煤礦運輸設備中的主要運輸設備之一，托輥的重量占帶式輸送機整機重量的30%～40%，托輥的價格占整機價格的25%～30%。我國的煤碳資源有限，隨著機械化開采進程的加快，煤炭越采越深，距離也越來越遠，也就是大運量、長距離帶式輸送機越來越多，帶式輸送的帶速越來越高，也就對托輥的徑向園跳動提出了更為嚴格的要求，它的大小直接影響輸送帶的平穩(wěn)性。輸送帶振動會增加張力，進而增加驅(qū)動功率。托輥旋轉(zhuǎn)阻力對長距離帶式輸送功率的損耗更為明顯。

1 影響托輥旋轉(zhuǎn)阻力和徑向跳動的因素分析

現(xiàn)在煤礦使用的托輥常見結(jié)構(gòu)TD型、DTII型、TK型等，基本都采用迷宮式組合密封，其旋轉(zhuǎn)阻力雖有差別，TK型旋轉(zhuǎn)阻力較小，但區(qū)別不是太大，非主要因素。潤滑脂基本都采用礦用鋰基脂，抗水解能力強，有較好的機械安全性，能滿足煤礦常年煤塵、淋水等惡劣的工作環(huán)境[1-2]。

托輥軸基本采用的都是冷拔軸，軸直徑的精度達到±0.006 5 mm，它的表面是不需要加工的，直接按照圖紙要求車合適擋距即可。

管體的旋轉(zhuǎn)對徑向跳動有影響，管體的跳動會直接影響托輥的跳動，后期采用托輥專用管后跳動過大還是存在。后期軸承、軸承座都選用市面上最好的配件進行生產(chǎn)，跳動量、旋轉(zhuǎn)阻力值仍較大，仍有部分超標。經(jīng)過反復推敲認為最大的影響因素是兩端軸承座不同心造成，是加工工藝的問題，先把軸座焊接于托輥管上，由于座和管體是間隙配合，經(jīng)過焊接熱變形后必然會造成不同心的問題。管體加工的止口經(jīng)三坐標檢測儀檢測后，管體上止口雖然兩邊是同心的，但是和管體外圓的中心還是存在偏心。

2 托輥壓裝輔助工裝的設計

為了提高托輥質(zhì)量進行了工裝的設計，工裝設計的示意圖如圖1 所示，主要由支撐座、導軌、連接角鋼、搖臂、轉(zhuǎn)軸及各連接用標準件組成。支撐座左右對稱各布置一件，固定在導軌上，用于支撐托輥輥皮和軸承座單元（如下頁圖5 所示）。支撐座上開有窄長孔供搖臂通過。左右兩個窄長孔的間距略大于輥皮長度即可。序號2 導軌是采用200 號槽鋼制作的，下面除去連接支撐座的螺栓外還安裝有4 件頂絲，用于調(diào)成導軌的高度，使導軌和原壓裝機頂軸同心。搖臂是用來支撐托輥軸的，使托輥軸上升達到托輥的中心，然后進行軸承座單元裝入軸和輥皮，軸承座單元進入軸后操作搖臂，使搖臂下落讓開空間，使軸承座單元進去輥皮，通過軸和軸承定位來壓裝軸承座單元。

圖1 托輥壓裝輔助工裝

3 托輥制造加工工藝對比

3.1 傳統(tǒng)工藝介紹

托管的管口部分采用雙頭里孔加工車床加工出止口后，把軸承座壓進去后，焊接成為管體，再進行穿軸、壓軸承、壓密封等的操作。其中加工止口將導致托輥管口的圓度、壁厚差等尺寸進一步擴大，且軸承座的安裝是以間隙配合的形式放入止口的，在搬動換工位時軸承座容易松動，更重要的是焊接由于受熱不均易產(chǎn)生變形，導致兩端的軸承座不同心，進而影響托輥的性能。輥體如圖2 所示。

圖2 輥體示意圖

3.2 新加工工藝介紹

托輥專用管買回來經(jīng)過切管機床，留一定的量，然后經(jīng)平面倒角機后形成新工藝所需的輥皮。輥皮如圖3 所示。

圖3 輥皮示意圖

托輥軸全部更改為定尺采購，降低成本的同時能更好地保證軸的直線度，用平面倒角切槽一體機加工后轉(zhuǎn)銑扁形成所需要的軸。軸如圖4 所示。

圖4 軸示意圖

依次把密封盤、軸承用六工位軸承數(shù)控壓裝機壓入軸承座內(nèi)，形成軸承座單元。軸承座單元構(gòu)成示意圖如圖5 所示。新舊工藝流程簡單對比如表1所示。

圖5 軸承座單元構(gòu)成

表1 新舊工藝流程簡單對比

3.2.1 新工藝之輥皮、軸工藝

新工藝對輥皮加工工藝進行優(yōu)化，采用不加工止口，只進行倒角的工藝。進行內(nèi)外雙倒角，不再對管子進行止口的加工，不破壞管子的自然圓度、壁厚差等指標，還能確保軸承座以過盈配合的形式壓入管子內(nèi)部，對管子的圓度有進一步的提升。軸承座過盈壓入管子，還能避免焊接時軸承座的變形。托輥軸采用兩端頂住一次成型的加工方法，可以有效保證托輥軸的擋距統(tǒng)一穩(wěn)定，保證軸承游隙，使軸承的旋轉(zhuǎn)阻力最小[3-4]。

3.2.2 新工藝之穿軸、壓裝軸承座單元、焊接

如圖6 所示，先將托輥軸穿入輥皮，將軸承座單元套入軸承座壓裝機壓頭，托軸機構(gòu)將托輥軸托至中心高位置，兩端壓頭將軸承座單元壓入輥皮，壓頭旋轉(zhuǎn)同時完成軸承座與輥皮的焊接。焊接后的狀態(tài)如圖7 所示。

圖6 穿軸、壓裝過程

圖7 壓裝、焊接后的狀態(tài)

3.2.3 新工藝之密封壓裝

如示意圖8 所示，即為托輥成品。依靠壓裝機分步壓裝密封件，保證密封間隙，降低旋轉(zhuǎn)阻力、提高密封性能，最后安裝擋圈。

圖8 托輥成品

3.3 采用工裝加工工藝的優(yōu)點

新工藝主要依靠托輥軸（定尺采購保證直線度）的直線度，把軸承作為中間介質(zhì)，通過軸承內(nèi)圈與托輥軸和軸承外圈與軸承座的過盈配合，有效保證兩端軸承座的同軸度。同時依靠托輥軸和軸承也能防止軸承座的壓裝和焊接引起的變形，比傳統(tǒng)單純壓軸承座焊接的同軸度大幅提高，降低了旋轉(zhuǎn)阻力。

同時依靠軸承座外圓與輥皮內(nèi)圈過渡配合，保證輥皮外圓相對于托輥軸的位置，減小輥皮外圓相對于托輥軸的徑向跳動。通過上述兩種工藝來保證托輥兩項重要指標旋轉(zhuǎn)阻力和徑向跳動的合格。

4 結(jié)語

通過工裝設計，改變加工工藝，多次試驗等技術(shù)實踐工作，提高了托輥品質(zhì)。托輥的徑跳值100%合格、旋轉(zhuǎn)阻力平均約0.86 N，遠小于標準值3 N，達到國內(nèi)先進水平，已在塔山煤礦、龍王溝煤礦、青春塔煤礦等多家煤礦得到應用，經(jīng)濟效益可觀。