影響帶式輸送機托輥使用壽命的主要因素分析

隨著帶式輸送機不斷向大運量、高帶速、長距離、高效率方向的快速發(fā)展，各行業(yè)對輸送系統(tǒng)設(shè)備完好率、工程投資以及節(jié)能環(huán)保性能的要求越來越高，尤其是在提倡建設(shè)節(jié)約型社會的今天，降低工程的一次投資和運營成本、提高設(shè)備的可靠性和工作效率對使用單位具有重要意義。

托輥作為帶式輸送機中數(shù)量最多的部件，其使用壽命是影響工程投資和運營成本的重要內(nèi)容。托輥的使用壽命受諸多因素影響，本文從設(shè)計、制造和應(yīng)用的角度，結(jié)合國內(nèi)外工程的應(yīng)用情況，對影響托輥使用壽命的幾個主要因素進行分析，供業(yè)內(nèi)同行參考。

1 托輥的使用條件

托輥的使用條件包括物料性能、落差、運量、膠帶速度和帶重、環(huán)境溫度、托輥的布置型式、膠帶垂度、粉塵、雨水等等。物料性能，主要指被輸送物料的比重、塊度、給料的均勻程度；落差是受料點處托輥承受物料沖擊的主要影響參數(shù)；運量和帶重是托輥所承受的直接荷載；膠帶速度與托輥的轉(zhuǎn)速成正比，與托輥壽命成反比；膠帶垂度，影響膠帶運行時的阻力和對托輥的沖擊；托輥的布置型式，關(guān)系到托輥實際承受荷載的大?。粶囟?、粉塵、雨水等條件對潤滑的實際效果產(chǎn)生影響。

通常情況下，物料落差、托輥布置型式可以通過輸送系統(tǒng)的整體工藝布置來進行調(diào)整；膠帶垂度可以通過調(diào)整張緊力來達到正常情況；其余內(nèi)容則需要下面的環(huán)節(jié)進行解決。

2 正確選型

2.1 軸承選型

一般情況下，以軸承損壞作為托輥失效的主要判斷依據(jù)，因此托輥選型的主要內(nèi)容則是根據(jù)不同的使用條件確定軸承規(guī)格及其許用偏角條件。

軸承的理論壽命計算

L610=(CP)t×10 轉(zhuǎn) 式中 L10——額定壽命 ，轉(zhuǎn)

C——基本額定動載荷，kN P——當量動載荷 ，kN

t——壽命指數(shù)，球軸承 t=3，滾子軸承t=10/3

L10是失效概率為10%時的軸承壽命值，若需提高對失效概率的要求，可在公式中引入失效概率系數(shù)a1,即Li=a1×(CP)t，a1 取值詳見下表。

表 失效概率系數(shù)a1取值表

托輥的當量動載荷 P=P0×fd×fs×fa N P0＝e×a×(Im/V+qB) ×9.8 N 式中 fd——沖擊系數(shù)

a——托輥間距，m fs——運行系數(shù)

Im——輸送能力，kg/s fa——工況系數(shù)

V ——帶式輸送機帶速，m/s e ——載荷系數(shù)

qB ——膠帶單位質(zhì)量，kg/m

軸承正常工作的一個重要條件是軸的偏轉(zhuǎn)角不能大于軸承的許用偏轉(zhuǎn)角。當軸的偏轉(zhuǎn)角大于軸承的許用偏轉(zhuǎn)角時，軸承的使用壽命將急劇下降。因此在托輥選型過程中還必須校核托輥軸的剛度，使軸在軸承位置的偏轉(zhuǎn)角滿足軸承的使用要求（深溝球軸承的許用偏轉(zhuǎn)角為10分）。

2.2 密封結(jié)構(gòu)

托輥密封是防止粉塵等雜質(zhì)損壞軸承的主要保護措施，目前制造單位的托輥結(jié)構(gòu)不盡相同，但從密封結(jié)構(gòu)看主要有非接觸密封和接觸密封兩類，使用單位需根據(jù)實際條件酌情選擇。

（1）非接觸密封 托輥轉(zhuǎn)動部分與非轉(zhuǎn)動部分之間不接觸，采取迷宮等形式達到密封效果。

這種結(jié)構(gòu)的主要優(yōu)點是旋轉(zhuǎn)阻力小，能在一定程度上降低輸送機的功率和膠帶強度。目前這種結(jié)構(gòu)在市場上占主導(dǎo)地位。

（2）接觸密封 托輥轉(zhuǎn)動部分與非轉(zhuǎn)動部分之間通過密封圈接觸。這種結(jié)構(gòu)的主要優(yōu)點是密封性能好，適用于高粉塵、淋水等惡劣環(huán)境中，但這種托輥的旋轉(zhuǎn)阻力通常比非接觸密封托輥阻力要大。

2.3 軸的結(jié)構(gòu)

在軸承疲勞壽命滿足要求的前提下，需根據(jù)軸承許用偏角條件對軸的剛度進行校核。軸的剛度滿足軸承許用偏角的情況下，采用等直徑通軸；軸的剛度在不滿足軸承許用偏角的情況下，可適當加大軸的中部直徑，以階梯軸的形式提高軸的剛度。

2.4 軸承型式

目前膠帶機托輥多采用深溝球軸承，在重載、高速、沖擊荷載等深溝球軸承難以滿足或經(jīng)濟性較差的情況下，可選用圓錐輥子軸承、調(diào)心輥子軸承等負荷能力更高的軸承系列。 2.5 材料的選擇

（1）鋼管 制作托輥所用鋼管的圓度、外徑和壁厚偏差，直接影響輥子的徑向跳動、軸承的

附加荷載以及膠帶機的振動和噪音。在帶速度較高、要求振動和噪音較小的情況下，需采用《帶式輸送機托輥用電焊鋼管》中的較高級產(chǎn)品或采用有機材料等其他材質(zhì)。

（2）密封 隨著工程材料的發(fā)展，有多種可用于制造托輥密封件的常用材料，但不同材料有著不同的特性和適用環(huán)境，應(yīng)用中需根據(jù)實際情況選擇，使各零件在工作中處于穩(wěn)定狀態(tài)。在選擇托輥密封材料時應(yīng)注意：由于尼龍66具有吸濕性大，尺寸穩(wěn)定性差的特點，在潮濕和淋水環(huán)境下不宜采用尼龍66；考慮低溫呈脆性的特點，在低溫沖擊使用條件下不宜采用聚丙烯；聚碳酸酯不耐紫外線和堿性環(huán)境，在紫外線強度較大、堿性使用條件下不宜采用聚碳酸酯密封.... （3）潤滑脂 根據(jù)環(huán)境溫度和載荷的不同選擇適當?shù)臐櫥ㄈ绺邷貪櫥蜏貪櫥龋?，保持軸承長期有效的潤滑是使軸承穩(wěn)定工作的重要條件。

3 制造因素

3.1 軸承座組裝工藝

托輥兩軸承座的同周度，直接影響輥子的旋轉(zhuǎn)阻力以及軸承的附加荷載。輥子軸承座的組裝、焊接工藝對托輥的制造質(zhì)量有較大影響。 3.2 內(nèi)部防銹和密封

為防止鋼管內(nèi)壁銹蝕后，脫落的雜質(zhì)從托輥內(nèi)部進入軸承，可在托輥內(nèi)壁涂防銹漆，同時在軸承座內(nèi)側(cè)采取相應(yīng)的密封措施。

4、安裝、使用和維護

除上述影響托輥使用壽命的設(shè)計、制造等因素外，安裝、使用和維護過程中的相關(guān)內(nèi)容對托輥壽命的影響同樣需要關(guān)注。

4.1 提高機架、托輥組的安裝精度和可靠性，可減小輥子的前傾角度，降低軸承的附加荷載，同時減小設(shè)備的振動和噪聲，提高輥子的使用壽命。

4.2 將帶式輸送機運量控制在額定運量范圍內(nèi)，使托輥的實際荷載與設(shè)計荷載相匹配是實現(xiàn)托輥使用壽命的重要前提。

4.3 在帶式輸送機的日常維護過程中，及時更換損壞的輥子，緊固松動的螺栓對保護相鄰?fù)休?、能有效減小軸承附加荷載、降低設(shè)備的振動和噪聲。

5 結(jié)束語

綜上所述，影響托輥使用壽命的因素包括帶式輸送機的整機工藝布置、軸承計算選型、材料選擇、制造工藝以及安裝、使用和維護等諸多環(huán)節(jié)。提高托輥壽命、降低工程投資和運營成本，需要在系統(tǒng)分析的同時對設(shè)計、制造以及安裝、使用各環(huán)節(jié)進行全面的控制。