陶瓷托輥

陶瓷托輥配件良好的結(jié)構(gòu)特點和性能，在一定的使用范圍中發(fā)揮良好的輸送作用，產(chǎn)生良好的使用價值和貢獻。

陶瓷表面，形成氧化膜，它與任何物質(zhì)不沾接，任何物質(zhì)不起反應(yīng)。清除皮帶沾物，在斜坡皮帶上送力大，阻力小，效果最佳。重量是普通托輥配件的二分之一左右，旋轉(zhuǎn)慣性小，托輥與皮帶之間的摩擦小，有效的減少之間的摩擦?？s小托輥間距可減小模擬摩擦系數(shù)，但阻力總值會增大，除在卸載點為保護膠帶外在一般承載段不要加大托輥密度。

托輥配件全密封:兩端裝有塑料迷宮密封圈，油滑油脂不會泄漏，可使?jié)L動軸長期處于全密封狀態(tài)下運轉(zhuǎn)。該陶瓷托輥配件不僅具有耐磨、耐酸堿鹽、抗氧化，運行穩(wěn)定，防盜等特點，而且可有效防止皮帶跑偏，減少皮帶的局部損失，延長皮帶使用壽命，減少了頻繁更換托輥所浪費的人力、物力和時間，降低了運行成本、提高了皮帶運輸機的工作效率。

雙節(jié)，能減輕皮帶在托輥上的重形壓力點，陶瓷托輥配件中空裝置能使帶沾物自行掉落，不沾吸托輥，均能延長托輥使用期。陶瓷托輥配件解決傳統(tǒng)托輥的缺陷對傳統(tǒng)的鋼制托輥遇酸、堿、鹽易腐蝕，易粘結(jié)、不耐磨、軸承卡殼易劃壞皮帶、使用壽命短等缺陷，橡膠圈能夠有效的減少托輥之間的摩擦，保證托輥在正常使用中能夠充分發(fā)揮作用和價值，具有的良好優(yōu)勢性能能夠延長在使用中的良好價值和作用，在其中發(fā)揮重要的作用和價值。硬度強:耐磨性強。在露天惡劣環(huán)境下使用，壽命是傳統(tǒng)托輥的3-5倍以上。優(yōu)點與用途:耐腐蝕:酸堿鹽均對其不起腐蝕作用。

陶瓷托輥配件良好的結(jié)構(gòu)特點和性能在實際的使用中產(chǎn)生良好的使用貢獻和價值，在一定的使用范圍中發(fā)揮良好的輸送作用，產(chǎn)生良好的使用價值和貢獻。

托輥是帶式輸送機的重要組成部件，主要肩負著承載輸送物料的作用，在皮帶機的運輸過程中承受70%以上的阻力，是皮帶機中用量最大、更換頻率最高的零部件，因此托輥的使用壽命在整部皮帶機中十分重要。

1 托輥內(nèi)部結(jié)構(gòu)

機電總廠長期以來生產(chǎn)帶式輸送機用托輥，其大多為DTⅡ型、TD75 型，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)分別見圖1、圖2。由于井下使用條件惡劣，托輥的使用壽命一般僅可達15 000h 左右，井下需頻繁更換托輥，嚴重影響著井下煤炭生產(chǎn)，也增加了帶式輸送機的運行成本，同時也加大了工人的勞動強度，因此如何提高托輥的使用壽命，從而提高帶式輸送機的使用性能就成為擺在面前的一大問題。

2 影響托輥使用性能的主要原因

對生產(chǎn)的TD75 型、DTⅡ型托輥進行分析，影響其壽命的主要原因是托輥的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

2.1 密封效果不好

托輥內(nèi)部采用的密封是軸向非接觸迷宮式密封，其特點是在內(nèi)、外密封件之間形成很小的曲折間隙來實現(xiàn)密封，防塵效果較好，但其防水效果較差，而井下皮帶機的生產(chǎn)狀況是灰塵大、同時用水除塵，因此托輥所用密封必須具有較好的防塵、防水效果。如果托輥內(nèi)進水將腐蝕軸承，進灰塵將損壞軸承，最終影響托輥的使用壽命。

圖2 TD75 型托輥內(nèi)部結(jié)構(gòu)

2.2 托輥軸同軸度差

托輥軸為冷拔光軸，其特點是其表面粗糙度及尺寸精度不經(jīng)加工就可達到圖紙要求，用起來方便、省工省力。但是由于冷拔光軸生產(chǎn)時因胎具的磨損等因素造成尺寸精度不穩(wěn)定，時常有超標(biāo)現(xiàn)象，加上在運輸過程中易造成彎曲，使托輥軸的同軸度差，托輥軸兩端安裝的軸承間隙得不到保證，從而托輥旋轉(zhuǎn)阻力增大，影響托輥的使用壽命。

2.3 軸承座同軸度差

托輥所用軸承座是沖壓件，與筒皮配合處不經(jīng)加工，軸承座直接焊在筒皮上。沖壓時軸承座不圓或與筒皮配合處的端面不平等問題均易造成與筒皮焊接后兩端軸承座的不同軸，致使軸承游隙減小，旋轉(zhuǎn)阻力增大，轉(zhuǎn)動不靈活。

3 托輥內(nèi)部結(jié)構(gòu)的改進

為解決以上存在的問題，提高托輥的使用壽命，在綜合分析以上原因的基礎(chǔ)上對托輥的結(jié)構(gòu)及加工工藝進行了改進。

3.1 托輥密封改進的機理及方案

密封的作用是為了防止外界灰塵、水分等侵入軸承。按密封件與其作相對運動的零部件是否接觸，可以分為接觸式密封和非接觸式密封。原托輥采用非接觸迷宮式密封，鑒于原托輥密封存在的缺點，重新設(shè)計了一種新型密封圈結(jié)構(gòu)形式。圖3 為新型托輥內(nèi)部結(jié)構(gòu)，這種新型密封結(jié)構(gòu)將接觸式密封(件8)與非接觸式密封(由件4、5 內(nèi)外密封組成)組合使用。接觸式密封用耐油橡膠制成，具有良好的綜合力學(xué)性能，較高的回彈性及耐磨性，其利用橡膠密封與托輥軸之間的過盈量緊密地結(jié)合在一起，從而有效地解決了托輥防水的問題，同時也有阻止灰塵進入的作用;非接觸式密封為軸向迷宮式密封，分為內(nèi)密封和外密封，由內(nèi)、外密封件之間形成很小的曲折間隙來實現(xiàn)密封。軸向迷宮式密封防塵效果較好，阻力也小，密封可以沿軸線套上去，裝拆十分方便，因此，兩者有機地結(jié)合可使托輥更好地實現(xiàn)防水、防塵的作用。由于接觸式密封的密封件與配合件直接接觸，在工作中摩擦較大，因而在使用初期托輥轉(zhuǎn)動阻力較只有非接觸式密封的托輥旋轉(zhuǎn)阻力大一些。但其密封層

多、密封效果好，在使用一段時間以后，托輥會越轉(zhuǎn)越靈活。

3.2 提高托輥軸的同軸度

鑒于冷拔光軸精度不穩(wěn)定和在運輸?shù)冗^程中造成的不同軸度無法補償?shù)娜毕?，采用圓鋼料加工成階梯軸代替冷拔光軸，通過加工手段來保證軸兩端的同軸度，對軸兩端安裝軸承處進行磨削加工。

1---筒皮;2---擋環(huán);3---軸承;4---外密封;

5---內(nèi)密封;6---擋蓋;7---軸向擋圈;8---橡膠密封

圖3 新型托輥內(nèi)部結(jié)構(gòu)

3.3 提高軸承座的同軸度

為保證兩軸承座的同軸度，將軸承座與筒皮配合處的圓周及端面均進行加工，這樣便可有效地克服沖壓時軸承座不圓或與筒皮配合處的端面不平等問題，從而通過加工手段來保證兩軸承座的同軸度。

3.4 加工工藝的改進

修改軸向擋圈切槽的加工工藝順序，先組裝密封，按標(biāo)準(zhǔn)要求留出軸向竄量;再加工軸向擋圈切槽，從而避免了軸向竄動值過大的問題，有效地保證其軸向竄動值不大于0.7mm。

4 結(jié)論

按上述方案改進后的托輥目前已成功地應(yīng)用于井下帶式輸送機上。實踐證明，其使用壽命提高了近5 000h，有效地降低了皮帶機的運行成本，提高了原煤生產(chǎn)效率，改善了皮帶機的使用性能，受到了用戶的好評。

1、耐腐蝕:酸堿鹽均對其不起腐蝕作用。

2、硬度強:耐磨性強。

3、全密封:兩端裝有塑料迷宮密封圈，油滑油脂不會泄漏，可使?jié)L動軸長期處于全密封狀態(tài)下運轉(zhuǎn)。

4、陶瓷表面，形成氧化膜，它與任何物質(zhì)不沾接，任何物質(zhì)不起反應(yīng)。槽型托輥清除皮帶沾物。在斜坡皮帶上送力大，阻力小，效果最佳。雙節(jié)托輥，能減輕皮帶在托輥上的重形壓力點，托輥中空裝置能使皮帶沾物自行掉落，不沾吸托輥，均能延長托輥使用期。

5、使用壽命長，比鋼托輥使用時間長2-3倍，且能減少皮帶磨損，皮帶不跑邊延長皮帶使用壽命。

6、經(jīng)濟效益高，能降低皮帶運輸機的綜合成本，減少維修工時。

目前主要的托輥有鋼質(zhì)的和瓷質(zhì)的兩種:

瓷質(zhì)托輥具有永不生銹和耐腐蝕等優(yōu)點，表面光滑，磨耗率0.1%，延長了皮帶的使用壽命，瓷無回收價值，減少了托輥被盜現(xiàn)象的發(fā)生。稀土瓷砂是由多孔陶瓷原料摻加稀土原料精制而成，它具有極強的過濾吸附能力，高強度、低阻力、耐腐蝕、無毒性、再生簡單、使用壽命長等特點。

注:公制單位數(shù)值為推薦取值，供參考。

從托輥的技術(shù)質(zhì)量水平結(jié)合使用環(huán)境來講，造成托輥損壞的原因主要有以下幾個方面:

一、托輥的密封性能差，軸承被淋水或粉塵污染:為了盡量減小托輥的旋轉(zhuǎn)阻力，基本上都是采用迷宮式密封結(jié)構(gòu)。目前，國內(nèi)外所有的迷宮式密封結(jié)構(gòu)，都是拍腦門設(shè)計出來的，沒有原理的根據(jù)，都不能阻止淋水和粉塵對軸承的污染。眾所周知，迷宮式密封的間隙大時，密封的效果不好。因此，人們絞盡腦汁，盡可能將迷宮式密封的間隙設(shè)計的很小、相互嵌入的深、層數(shù)(或道數(shù))多，或者是圓弧形等，以期達到理想的密封效果，豈不知，這是很大的一個誤區(qū)。迷宮式密封的間隙小，只能有所減緩淋水和粉塵的污染速度，遠不能達到理想的效果。并且，迷宮式密封腔內(nèi)填充的潤滑脂，又大幅度增加了托輥的旋轉(zhuǎn)阻力。因此，國內(nèi)外所有的托輥，在淋水或粉塵等惡劣環(huán)境中，使用壽命最長不超過1萬小時，最短的只有2000小時左右，軸承被污染失效的周期根本無法預(yù)期。損壞現(xiàn)象有兩種:1、旋轉(zhuǎn)阻力增大后，管體圓周快速被磨透;2、軸承卡死管體被磨出一個口子。據(jù)悉，國外有在管體中放置化學(xué)反應(yīng)氣體，使托輥管體內(nèi)壓力大于外界空氣的壓力，以阻止污染物進入迷宮式密封，這樣是做不到長期效果的。解決方法只有一個:必須保證軸承永遠不被污染。2003年，在研發(fā)過程中，發(fā)現(xiàn)了淋水或粉塵進入迷宮式密封的原理，這也是人類的新發(fā)現(xiàn)。并根據(jù)該原理，設(shè)計出淋水和粉塵永遠不能通過最外側(cè)第一道密封的迷宮式密封結(jié)構(gòu)，使軸承能夠長期在良好的潤滑狀態(tài)下運轉(zhuǎn)，達到10萬小時以上的正常使用壽命。

二、稀泥類污染物對托輥的污染:煤礦井下的水大時，膠帶上粘附的煤泥，掉落到托輥兩端面的支架和托輥軸上。先掉下來的變硬后堆積起來，直至將托輥的端面完全封住。繼續(xù)掉落的煤泥即與迷宮式密封腔形成高度差。在壓差的作用下，煤泥很容易進入迷宮式密封污染軸承。解決方法很簡單并且很巧妙:在旋轉(zhuǎn)的密封蓋上做一個凸起的"清除器"，既對托輥的阻力沒有影響，又可以及時將掉落的稀泥清除下來，阻止稀泥在托輥的端面堆積，不產(chǎn)生壓力差，從而達到稀泥不進入密封的效果。

三、 托輥兩端軸承位置不同軸度超差，軸承強行旋轉(zhuǎn)而早期損壞:由于機械加工的累計誤差和焊接變形，造成托輥兩端軸承位置的不同軸度超出了軸承允許的精度范圍，不但使托輥的旋轉(zhuǎn)阻力增大，加速管體和膠帶之間的磨損，耗費電力，軸承的壽命也會大打折扣(在良好潤滑情況下，旋轉(zhuǎn)阻力1N的托輥，軸承使用壽命達到15萬小時;旋轉(zhuǎn)阻力3N的托輥，軸承使用壽命5萬小時;旋轉(zhuǎn)阻力5-8N的托輥，軸承使用壽命達不到1萬小時)。解決方法是:改進托輥生產(chǎn)工藝，使托輥的旋轉(zhuǎn)阻力平均≤1N 。公司研制成功的托輥管體不加工大過盈裝配工藝，避免了因機械加工或焊接變形過程中產(chǎn)生的誤差，保證了托輥兩端軸承位置的不同軸度≤0.05mm，旋轉(zhuǎn)阻力平均≤1N，從而保證軸承的使用壽命達到15萬小時。

四、物料對托輥管體的嚴重磨損:在鋼鐵行業(yè)的焦化廠、燒結(jié)或球團廠、輸送鋼渣和濕爐渣，膠帶上粘附著硬而尖銳的物料，對托輥鋼管管體磨損的很快。例如在山西潞寶焦化廠，平行下托輥10-15天就被磨斷;寶鋼煉鐵廠P301皮帶機上，平行下托輥的膠面，3個月就被磨完;濟南鋼廠輸送鋼渣的皮帶機，1個多月管體就被磨漏;廣西來賓B電廠輸送爐渣的皮帶機托輥，壽命不超3個月，不勝枚舉。解決方法是在保證托輥轉(zhuǎn)動靈活度和密封性能的前提下，提高管體的耐磨性能。公司目前有兩種方法:一、包裹汽車輪胎橡膠耐磨層托輥，改變了尖銳物料與金屬鋼管的摩擦磨損機理，耐磨性提高20-30倍。例如在焦化廠15天托輥被磨斷的位置，包裹汽車輪胎橡膠耐磨層托輥的使用壽命可達到2年以上;二、模壓成型的超高分子量聚乙烯托輥，該托輥的耐磨性僅次于汽車輪胎橡膠，另具有重量輕、無噪音、耐腐蝕銹蝕、省電、不傷膠帶、安裝方便，降低勞動強度等顯著的特點。

五、托輥管體的嚴重腐蝕:煤對托輥和膠帶的磨損很小。但是在煤礦井下和洗煤廠，鋼管托輥管體的損壞，除了轉(zhuǎn)動靈活度差磨損嚴重外，水中所含的硫?qū)︿摴芡休伖荏w產(chǎn)生的腐蝕是相當(dāng)嚴重的。含硫小的礦井，靈活轉(zhuǎn)動的鋼管托輥，管體厚度4.5毫米，被腐蝕透的時間為兩年左右;在新疆八一鋼鐵達坂城艾維爾溝煤礦和神華能源有限公司烏魯木齊市米東區(qū)堿溝礦，4.5mm厚的鋼管托輥，6個月就腐蝕完了。還有一部分洗煤廠、化工廠、堿廠、鹽廠等對鋼管托輥的腐蝕也是非常嚴重的。目前，已經(jīng)有塑料托輥問世，也收到了顯著的效果。但是，由于耐磨性不好，壽命比鋼管托輥提高不到一倍。并且不具備阻燃抗靜電性能，在用量最大的煤礦井下就受到限制。因此，鋼管托輥腐蝕銹蝕的難題至今仍然沒有得到很好的解決。公司的解決方法有幾個:一、在地面上使用的托輥，可以采用包裹汽車輪胎橡膠耐磨層托輥，不但耐腐蝕和銹蝕，耐磨性也可以提高10倍以上;二、模壓成型的超高分子量聚乙烯托輥，或者套裝超高分子量聚乙烯不粘料梳形托輥(這里著重說明:目前，市場上擠出成型的超高分子量聚乙烯托輥，都經(jīng)過改性，分子量很低;或者是普通塑料管，耐磨性很差的)，分子量250--400萬，不但耐磨性比鋼管托輥提高10倍，還不磨損或撕裂膠帶，節(jié)能減排效果更加突出。如果在煤礦井下使用，必須具備阻燃抗靜電性能，目前，最好的超高分子量聚乙烯阻燃抗靜電改性后分子量為150萬。

六、調(diào)心支架上托輥的快速損壞:調(diào)心支架的原本作用是，當(dāng)膠帶上的物料偏載跑偏時作調(diào)心之用。可是，很多皮帶機由于安裝調(diào)試經(jīng)驗不足，致使膠帶成為"先天性"跑偏，完全依靠調(diào)心支架托輥與膠帶之間的摩擦力進行糾偏。這種現(xiàn)象不但造成了運行阻力增加后的電力損耗加大，托輥和膠帶也同時快速磨損，并且也嚴重影響滾筒、減速機、電動機等部件的壽命。還有很多企業(yè)的膠帶跑偏嚴重，干脆用鐵絲將調(diào)心支架強行固定一個很大的角度，致使托輥管體1個月左右即被磨穿。解決方法很簡單:重新調(diào)整皮帶機，必須達到空載運行時，調(diào)心支架不起作用的狀態(tài)。也可以不安裝調(diào)心支架，在固定支架上安裝擋邊托輥，既防止膠帶跑偏，又不增加阻力，托輥和膠帶都不異常磨損。

七、V形前傾支架托輥損壞的也比較快:V形前傾支架上安裝的托輥，與膠帶之間始終在摩擦中運行，雖然前傾的角度很小，但根據(jù)實踐觀察，管體磨損量是固定支架上托輥的2倍左右，使用壽命自然低1倍左右。解決方法與調(diào)心支架相同，重新調(diào)整皮帶機，必須達到空載運行時，調(diào)心支架不起作用的狀態(tài)。也可以不安裝前傾支架。

八、緩沖托輥的短期損壞原因有兩個:1、由于落料點的粉塵大，緩沖托輥密封性能差時極易被污染造成軸承的損壞;2、緩沖膠圈基本都是采用再生橡膠生產(chǎn)的，不但彈性差，耐磨性、耐撕裂性、耐老化性都很差，沖擊力小時，使用壽命僅為1年左右，沖擊力大時，十幾天就會斷裂脫落，對膠帶產(chǎn)生嚴重傷害。在無可奈何的情況下，很多皮帶機開始選用價格昂貴的緩沖床。目前，兩個關(guān)鍵問題公司均已經(jīng)解決:1、新的迷宮式密封保證軸承永遠不被污染，軸承壽命達到10萬小時以上;2、膠圈更換為汽車輪胎橡膠，突出的耐磨、耐沖擊、耐撕裂、耐老化、高彈力等綜合性能，使緩沖托輥的使用壽命提高20倍，比緩沖床的經(jīng)濟效益高10倍。

九、托輥被埋在物料中造成的損壞:帶式輸送機出現(xiàn)撒料后，得不到及時的清理，托輥被埋在物料中運行，物料與托輥的摩擦使阻力大幅度增加，造成托輥管體和膠帶的加速磨損;托輥端面的顆粒物料還會將托輥的密封圈磨爛后污染軸承，發(fā)生卡死的異常損壞。及時清理灑落的物料，不能阻礙托輥的正常轉(zhuǎn)動。

十、浸泡在水中損壞的托輥:托輥的迷宮式密封是無接觸密封，浸泡在水中時，管體內(nèi)外即形成壓力差。水就會將密封腔中的潤滑脂乳化后，順著間隙進入，繼而損壞軸承。因此，大家一定要了解，防塵托輥是不允許浸泡在水中使用的，如果環(huán)境無法避免托輥在水中浸泡工作，就不能再使用滾動軸承，更換非金屬滑動軸承的效果最好。

十一、 支架變形造成托輥管體磨穿:由于材料選擇錯誤或者偷工減料，達不到設(shè)計要求，支架的剛性不足、托輥阻力過大或者意外事故等原因造成的支架變形，托輥與膠帶之間呈不垂直運行，不但管體和膠帶的磨損得很嚴重，阻力同時增大，能源損耗增加。更換合格的支架。

十二、 搬運時重摔造成的損壞:國家標(biāo)準(zhǔn)中，托輥的軸向載荷和軸向竄動指標(biāo)足以滿足托輥運行時的工況。但是，有些人錯誤的認為托輥是金屬材料，不怕摔扔，搬運時1-2米遠的距離直接拋扔，造成托輥軸的大量位移(軸向竄動)，旋轉(zhuǎn)阻力大幅度增加，運行時管體很快被磨穿。這里著重說明，管體厚度越大，耐磨周期越長?？墒侵亓吭酱螅瑧T量也就越大，就越是容易被扔壞。搬運時注意不要讓托輥軸受到?jīng)_擊是最好的辦法。

十三、 凸弧段托輥的損壞:有些帶式輸送機可能由于疏忽，凸弧段托輥的間距大，膠帶張緊后，凸弧段高點的托輥受力很大，托輥中軸承超過了極限載荷，軸承的壽命會大幅度減小。解決方法是增加托輥組或者加大托輥中軸承型號，以滿足膠帶的張緊載荷。

十四、 高壓水槍沖洗膠帶造成托輥的損壞:在很多電廠、陶瓷廠，膠帶上容易粘附物料。人們習(xí)慣在帶式輸送機運行時，用高壓水槍沖洗膠帶，普通托輥的防水性能是很難保證不進水的。更換能夠保證密封不進水的托輥即可。

十五、 塊狀顆粒磨損破壞托輥端面密封:在很多場合，膠帶上的塊狀物料掉落在下托輥吊耳的槽中時被卡住，這塊物料就會與托輥端面的尼龍密封一直在強行摩擦，很快把密封破壞，軸承污染造成托輥損壞。解決方法是:改變下托輥吊耳的結(jié)構(gòu)，使塊狀物料不能在托輥端面滯留，或者適當(dāng)縮短托輥管體的長度(大約20mm)，使吊耳與托輥端面的間距大于掉落的塊狀物料即可。

十六、 膠帶過于軟，造成托輥管體的快速磨損:膠帶如果過于柔軟，離開槽形托輥的膠帶，隨著物料重量自由變形量與設(shè)計的托輥槽角相差過大，經(jīng)過槽形托輥時被強制回復(fù)變形，變形時橫向長度增加，膠帶與托輥之間一直在橫向摩擦磨損，管體和膠帶同時磨損的都很快。解決方法有兩種:一、更換比較硬的膠帶;二、增加托輥組，減小膠帶變形量。

十七、 軸承質(zhì)量:如果托輥軸承既沒有污染，靈活度很好，載荷也不大，軸承早期失效的原因就屬于軸承本身的質(zhì)量問題了。

分有各類槽形托輥組，各類平行托輥組，各類調(diào)心托輥組，各類緩沖托輥組。按材質(zhì)分為橡膠托輥、陶瓷托輥、尼龍托輥及絕緣托輥。其尺寸均能滿足TD75型、DTII型、DTII(A)型等膠帶機安裝要求，特殊情況尺寸可注明訂購。