礦用皮帶機滾筒的關鍵工藝技術研究

孫萬喜 SUN Wan-xi；馬鵬強 MA Peng-qiang；石娜 SHI Na

（寧夏天地奔牛實業集團有限公司，銀川 750011）

0 引言

滾筒是一種用于皮帶機自移機尾中的重要傳動零部件，屬于傳動組件，其尺寸較大，種類較多。目前對于滾筒內孔及外圓的加工過程中，同軸度及尺寸精度存在誤差，沒有精準的工藝指導。并且，對于滾筒的組裝，是按普通軸類組裝方法進行，尤其密封部位的組裝，未達到潔凈組裝和高精度控制。滾筒、托輥用戶需求數量較多，在組裝完成后未能進行試車檢測，不能準確得到漏油及其他性能數據，經常有因漏油的不合格品返廠維修，高返修率增加了產品成本，降低了客戶滿意度。本文從加工技術、組裝技術、試車裝備三個方面進行技術分析及總結，指出了滾筒漏油的根本原因并提出了控制漏油的關鍵技術。

常見礦用滾筒結構如圖1所示。主要由螺栓、壓蓋、軸承、圓筒、油封、軸、油封、O型圈、迷宮、銷軸、堵組成。其中影響滾筒質量的主要零件為圓筒、軸承、油封，因此本文主要從圓筒的內孔加工，滾筒的整體組裝，滾筒的試車檢測三部分進行關鍵工藝探討，以保證滾筒的質量符合要求，出廠合格率達到100%。

圖1 常見滾筒結構圖

1 傳統滾筒制造存在的問題

滾筒屬于轉載機自移機尾的傳動件，主要包括轉軸、軸承、密封組件、壓蓋、圓筒，它的潤滑方式分為稀油潤滑和油脂潤滑。稀油潤滑的優點有：加注稀油后每半年更換一次，平時無需維護，可放心使用，在一定程度上節約資源，降低人工成本。同時稀油潤滑對軸承起到一定保護作用，因為稀油潤滑是流動循環的不存在密不透風的現象，同時對軸、軸承起到保護作用，減小部件的磨損，延長了壽命。油脂潤滑：油脂的油脂黏比較大，使電機啟動阻力大，導致啟動電流大，對電機及變頻器沖擊大，影響電機設備壽命。同時油脂潤滑人工作業量大，比較繁瑣，平均每兩班就要停機人工加油，造成對人力和物資的損耗增大。同等狀態稀油潤滑和油脂潤滑的對比下，稀油潤滑的零部件壽命更高，操作更簡單。井下工況屬于狹小空間作業并伴有較高的安全風險因素，因此大部分滾筒采用稀油潤滑。然而稀油潤滑就對油的密封提出了更高的要求。

首先轉軸外圓與圓筒內孔的加工精度要求很高，一般情況下粗糙度為1.6，同軸度為0.02mm。轉軸的加工采用臥式車床，由于車床本身的對中性強，對于細長軸的同軸度及粗糙度很容易保證，因此軸的加工要求容易達到。而圓筒的內孔是用鏜床來加工，當工件旋轉后，找正一端孔與另一端孔的同軸度難度極大，通常加工誤差在0.03-0.06，已超出圖紙技術要求，圓筒內孔同軸度差就會造成滾筒高速運行時間隙增大，存在漏油風險。

滾筒的傳統組裝工藝和普通軸類組裝方法一樣，所有零部件運往工作場地，立軸、裝軸承、裝圓筒、裝密封件、緊固、倒個、裝另一端。在此過程中零部件的外表面存在臟污、骨架油封未使用工裝胎，用銅棒敲擊時易損傷油封；軸承組裝時多數用銅棒敲擊，未使用軸承打套，敲擊過程中有銅銷掉入內腔，并且敲擊軸承時，受力不均勻，導致軸承未組裝到位，當滾筒在使用一段時間后就會由于鐵屑、間隙、油封的損傷導致漏油現象發生。

滾筒在組裝完成后，直接與皮帶機組裝，只是整機對裝，而未進行傳動試驗，也就是未進行試車檢測。

2 新加工工藝方案的探究

圓筒的種類及不同種類的加工方法：

常見滾筒主要分為圓柱面滾筒和錐面滾筒。圓柱面滾筒指的是，內部結構為空心，外圓為圓柱面的滾筒；錐面滾筒指的是，內部結構為空心，外圓為錐面的滾筒。對于不同結構的滾筒，其加工方法也存在不同。

圓柱面的特點及加工方法：

圓柱面的滾筒如圖2所示，正常圖紙要求B尺寸的同軸度為0.05mm，對于此類滾筒，通常的加工方法是外圓直面利用車床刀檢，內孔因為伸出懸臂過長及內腔過小，無法車床加工，只能利用鏜床加工，鏜床加工一端內孔后，旋轉工作臺180°，完成另一端內孔的加工。由于內孔與外圓不是同一基準下加工的，因此在工作臺旋轉180°后，存在了較大偏差，同軸度跳動達到了0.06mm。在這種情況下，兩端內孔在鏜床加工后，誤差累計達到0.06-0.08mm。尺寸的不合格就會導致裝配誤差，裝配誤差的累計就會影響軸承及油封壽命，最終出現漏油現象。

圖2 直面滾筒

為了消除這種找正誤差，提出了一種新的加工方法，如圖1所示，假如鏜床先加工的是左端面內孔即B尺寸，要想保證右端內孔B的同軸度，就需要在一個基準下利用百分百找正，因此呢，需要在加工Z左端內孔B時，將鏜床主軸伸入內孔輕鏜內壁一刀，當工作臺旋轉180°后，利用百分表在已加工內壁處找正，再完成右端B孔的鏜銑工作，按此方法加工后，上三坐標檢測，發現兩端內孔同軸為0.02，這個數值符合設計要求，有效地減少了累計誤差。

原錐面滾筒的特點及加工方法：

原錐面的滾筒如圖3所示，它與直面滾筒的區別主要在外圓的形狀上，由于是錐面的，在鏜床加工時，定位裝卡極其困難。同樣，這類滾筒也需保證左右兩端A孔的同軸度。那么在這種裝卡困難，且內壁較長，主軸無法從左端伸入右端的情況下，滾筒的精度尺寸要求更是難以滿足。實際加工過程中，也只是大致判斷其水平及垂直，加工后誤差往往達到了0.09mm，此類滾筒也最易發生漏油現象。

圖3 螺旋滾筒

為了解決這種問題，提出了一種新的裝卡及找正裝置——找正V型鐵，如圖4所示，該V型鐵長度為1600mm，是一體結構，對于長圓柱類滾筒可放置在該V型鐵上裝卡。在加工圖2滾筒時，可將滾筒置于找正V型鐵上，利用鏜床主軸加百分表，找正滾筒側母線。加工完左側A孔時，工作臺旋轉180°，不在找正滾筒，而是直接找正V型鐵，保證V型鐵側面與機床主軸平行，并找到零點位置，從而進行右端A孔的加工。

圖4 找正V型鐵

3 新組裝工藝方案的探究

滾筒組裝工藝：

3.1 清理

①用細銼刀去除加工后的毛刺，各棱邊過渡光滑。

②用壓縮空氣吹干凈油孔內的鐵沫。

③用工業布擦拭干凈各配合表面，加工表面的臟物，油跡，去除油漆痕跡。

④檢查軸上有無殘余毛刺，鐵屑，氧化皮，油跡，油漆痕跡等一切臟物后，將自制的吊環螺釘，旋入該軸端面上的螺紋孔內，起重吊鉤鉤住吊環螺釘將軸起吊至組裝區，平置。

3.2 測量

測量軸及滾筒裝軸承部位尺寸。

3.3 組裝軸承

①將軸起吊至組裝區，一端放在膠皮墊上，另一端用枕木支起定高度，軸的配合表面均勻涂抹46#機油，以備組裝。

②將軸承1件放在軸承感應加熱器上加熱，溫度控制在（80-100）℃。

③將加熱合適的軸承熱裝在軸上，保證組裝到位。采用軸承打套將軸承壓裝到位。

④在滾筒端部對稱筋板吊裝孔內穿入吊具平穩起吊放在組裝胎上，與軸承配合表面均勻涂抹46#機油。

⑤軸組件冷卻后，用自制吊環吊起軸組件與滾筒組裝，找正位置后，取下天車鉤，用銅棒對稱敲擊軸承，軸承找平后用打套和壓蓋工裝壓裝，保證組裝到位。

3.4 組裝油封及端蓋

①將端蓋保持水平，進口油封，“O”型密封圈分別組裝在各零件的正確位置。各結合面均勻地涂抹46#機油，保證各件的組裝質量。油封組裝時使用油封打套將油封組裝到位。

②在定位套上分別組裝型圈。

③在壓蓋上分別組裝氈圈。

④在筒上組裝端蓋組件，注意配合表面處均勻涂抹密封膠，同時注意氈圈的組裝質量。用螺釘對稱緊固定位，安裝螺釘時涂螺紋鎖固膠。

3.5 倒個組裝另一側

①滾筒組件端部對稱筋板吊裝孔內穿入吊具，平穩起吊至木磚地上，倒個，用同樣的起吊方法起吊另一端，放在組裝胎上，與軸承配合表面均勻涂抹46#機油。

②將軸承裝在序號6軸上，用銅棒對稱敲擊軸承，軸承找平后用打套和壓蓋工裝壓裝，保證組裝到位。

③按3.3和3.4相同方法組裝剩余部件。

3.6 小結

按以上新工藝方法組裝，保證了滾筒內部零部件的潔凈度，同時軸承及油封均采用專用工裝組裝，避免軸承及油封損傷。合理的組裝順序保證了各零部件的正確配合，減少組裝累計誤差。

4 試車裝備的設計

滾筒屬于細長軸類傳動件，在試車過程中我們提出了兩種試車方法：第一種是固定軸轉動滾筒試驗法，第二種是固定滾筒轉動軸端試驗法。對于第一種方案的試驗過程與滾筒的實際使用工況相符，能有效檢測軸承在高速運轉過程中的受力、摩擦、噪音等關鍵數據；對于第二種方案的操作更簡便，便于工人實施。滾筒的需求量較大，型號較多，在試驗過程中V型架可固定不動，只需吊裝滾筒到試驗區，用壓板緊固并組裝皮帶輪后即可試驗。這種方法在一定程度上可節約勞動時間，便于操作。

4.1 固定軸轉動滾筒實驗法

如圖5所示，中間為電機，電機上裝有2個V型槽的皮帶輪，電機右側各部件的組合就是固定軸轉動滾筒試驗法。

圖5 滾筒組裝圖

該試驗的連接方式是電機—皮帶輪—皮帶—張緊裝置—滾筒—短壓板—V型鐵。

這種方法的優勢是能有效模擬井下滾筒實際使用工況的狀態，即兩端軸固定不動，皮帶在滾筒表面運行，能反饋出軸承受壓后，其噪音、穩定性、溫升、漏油等情況。但對于螺旋式結構的滾筒，使用這種方案試車，皮帶沒有穩定的受力點，無法進行傳動試驗。只能選擇其他方案。這就需要結合固定滾筒轉動軸端試驗法來進行動力試驗。

4.2 固定滾筒轉動軸端實驗法

如圖6所示，中間為電機，以電機為分界線，左側各部件的組合是固定滾筒轉動軸端實驗法。

圖6 試車裝置

該試驗的連接方式是電機—皮帶輪—皮帶—張緊裝置—傳動輪—滾筒—長壓板—V型鐵。

這種試驗法的優勢是操作簡單，便于實施，能適用于所有滾筒的試車檢測工序。在圖示T型槽平臺上，將V型鐵置于合適位置后，固定不動，滾筒試車時，只需將滾筒吊至V型架上并用長壓板壓緊，組裝好皮帶輪后就可啟動電機進行試車。

4.3 小結

滾筒試車裝置的兩種方法可在同一平臺，同一電機的驅動下同時進行試車檢測。工作量較小時使用第一種方案檢測，工作量較多且結構為螺旋式的滾筒可選第二種方案，或兩種方案同時進行，提升工作效率，節約勞動時間。

5 成果價值

①通過對滾筒、托輥的加工及裝配過程中關鍵工序的控制，以及找正V型鐵和油封打套的設計，能有效保證滾筒兩端同軸度的精度要求，也能減少組裝時對各密封件和軸承的損傷，保證產品質量符合使用要求，減少滾筒、托輥漏油率并提升產品交檢合格率。

②設計了一種通用的試車裝備兩種方案來進行試車檢測，對于不同型號產品，不再編制試車工藝和設計試車裝備并對滾筒、托輥進行試車檢測。

③通過出廠前性能檢測，發現漏油問題的產品，并及時修理，保證產品交檢合格率為100%。