（摘要）基于對現(xiàn)行
帶式輸送機(jī)托輥的使用工況及結(jié)構(gòu)特點的分析和研究，提出了托輥使用壽命短的原因，得出了其失效破壞形式主要是密封設(shè)計不合理，因而造成軸承產(chǎn)生極度磨損和銹蝕，不能靈活運轉(zhuǎn)。認(rèn)為可靠有效的密封是提高托輥壽命最有效最經(jīng)濟(jì)的途徑，介紹了高效長壽命的密封設(shè)計方法。
關(guān)鍵詞：托輥；密封；壽命；迷宮密封；碗形密封
長期以來，托輥的使用壽命一直被從事礦用帶式輸送機(jī)設(shè)計和維修的技術(shù)人員所關(guān)注。
因為它是帶式輸送機(jī)上用量最多、分布最廣的組件，一般分布于整機(jī)的全程中（如上承載用的是“V”型托輥組，下回程用的是平托輥組），其重量約占整機(jī)重量的1/3，價格約占整機(jī)的1/5～1/3。
同時它也是帶式輸送機(jī)上出現(xiàn)故障率最高的組件，其失效形式一般均為軸承損壞而不能靈活旋轉(zhuǎn)。不論是布置于承載段的“V”型，還是分布于回程段的平托軸均都直接與帶式輸送機(jī)的膠帶接觸，當(dāng)托輥旋轉(zhuǎn)失靈或不能旋轉(zhuǎn)時，就必然會引起整機(jī)工作阻力增大，能耗嚴(yán)重，加速膠帶的磨損，嚴(yán)重時還會出現(xiàn)超載停機(jī)和膠帶撕裂、撕斷現(xiàn)象。
但是就托輥的使用工況來講，應(yīng)屬于低速輕載，在軸承選型正確、結(jié)構(gòu)合理、制造和安裝合格的情況下，軸承為什幺不能到達(dá)設(shè)計壽命、甚至極短呢？通過對現(xiàn)場出現(xiàn)故障的托輥進(jìn)行解剖分析，可確定其主要原因是由于托輥軸端的旋轉(zhuǎn)密封失效所致。因此，長壽命密封的設(shè)計是提高托輥壽命的關(guān)鍵，是降低整機(jī)故障率、降低維護(hù)成本的根源。
1、常用托輥的密封結(jié)構(gòu)形式和應(yīng)用工況分析
1.1常用密封結(jié)構(gòu)形式
不論是應(yīng)用于承載段的“V”型托輥還是回程段的平托輥，就其密封結(jié)構(gòu)來講大致上有兩大類：一種是應(yīng)用于沖壓軸承座的端面帶有環(huán)形密封槽的內(nèi)、外密封圈組合密封結(jié)構(gòu)形式的迷宮密封。
其工作原理是：
安裝固定在轉(zhuǎn)軸上的徑向端面排有許多環(huán)形的矩形密封齒、槽的外密封環(huán)，軸旋轉(zhuǎn)時，外密封環(huán)與軸同時旋轉(zhuǎn)，它與內(nèi)密封環(huán)之間就產(chǎn)生了相對旋轉(zhuǎn)，當(dāng)氣體從一個密封齒、槽間隙進(jìn)入下一個密封齒、槽時，會因運動速度不同而膨脹，出現(xiàn)強(qiáng)烈的旋渦現(xiàn)象，氣流的大部分能量轉(zhuǎn)化為熱量而散失，其焓值恢復(fù)到接近于間隙前的值，氣體壓力逐級下降，從而達(dá)到密封的作用。
另一種是應(yīng)用于鑄鐵軸承座的碗形密封結(jié)構(gòu)。
其工作原理是：
耐油橡膠或皮革制成的彈性碗形件，在裝配預(yù)緊力的作用下，通過碗形件的磨損產(chǎn)生彈性變形來實現(xiàn)密封。
1.2使用工況和失效原因分析
1.2.1工作環(huán)境
對于應(yīng)用于煤礦的帶式輸送機(jī)來講，一般均為長期工作于環(huán)境非常惡劣的井下，由于井下空氣流動性差，其空氣潮濕，粉塵、煤塵等污染物較多。如果托輥密封設(shè)計不合理或密封在工作中磨損，極易造成安裝軸承的封閉腔內(nèi)進(jìn)水、泥漿和灰塵，加速托輥內(nèi)的軸承磨損，從而導(dǎo)致托輥過早報廢。
1.2.2應(yīng)用工況
雖然整機(jī)的運輸量較大，托輥布置較多，但考慮到為了保證膠帶正常連續(xù)運轉(zhuǎn)，必須嚴(yán)格控制膠帶的下垂度，因此對于每一段或兩個托輥組來講，每個托輥的承重量還是較小，又因托輥的轉(zhuǎn)速較慢，故托輥的應(yīng)用工況屬低速輕載。
1.2.3結(jié)構(gòu)缺陷
(1)迷宮密封的缺點。
托輥工況特點為低速旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的允許壓力差小，由于加工裝配的誤差存在，必然會造成旋轉(zhuǎn)環(huán)形齒、槽內(nèi)的相對間隙分布不均勻，甚至?xí)a(chǎn)生相互間的磨損，在間隙大的地方污染物易進(jìn)入軸承內(nèi)，產(chǎn)生磨料磨損，導(dǎo)致磨損的加劇。
(2)碗形密封的缺點。
①在溫度差和壓力差較大或分布不均勻情況下．密封唇部產(chǎn)生的彈性變形也不均勻，變形小的部位密封效果差，變形大的部位磨損嚴(yán)重。
②碗形密封是依賴彈性變形來達(dá)到密封效果的，由于密封唇部與旋轉(zhuǎn)件有相對運動，經(jīng)過一段時間工作后，在摩擦力的作用下要產(chǎn)生唇部的磨損，如果達(dá)不到任何補償，起密封效果的彈性力就要下降，密封唇部的變形量也相應(yīng)量小，造成密封效果不良。
2、長壽命密封的設(shè)計
2.1結(jié)構(gòu)
通過上述對托輥使用的工況分析，可以看出合理密封設(shè)計是保證托輥使用的關(guān)鍵，為了克服迷宮密封對制造、安裝和使用工況要求苛刻及碗形密封變形不均勻和無法實現(xiàn)磨損補償?shù)娜毕荩x擇“U”型的自補償旋轉(zhuǎn)密封形式，其結(jié)構(gòu)
工作原理為：
當(dāng)托輥工作時，軸承會因旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的摩擦熱使軸承空腔內(nèi)的氣壓上升，高于外界的大氣壓，此時密封圈外的煤塵等污染物不會隨空氣的流動而進(jìn)入密封圈內(nèi)來腐蝕軸承；但停機(jī)后，氣壓會下降，外界的大氣壓高于密封圈內(nèi)的氣壓，此時強(qiáng)迫唇口展開包壓在軸上，起到極好的密封效果，同時由于有自補償?shù)膹椈蓧涵h(huán)，能自動補償密封件與軸間的相對磨損，延長了密封圈的壽命，保證密封長期工作的可靠性。
2.2優(yōu)點
該種密封就結(jié)構(gòu)來講，結(jié)構(gòu)簡單，安裝的徑向尺寸小；就安裝方式來講，由于有金屬骨架，整體尺寸小，安裝簡單，拆卸方便；就密封效果來講，由于金屬骨架的作用，其彈性變形量均勻，密封效果好；就使用壽命來講，由于安裝了自補償?shù)膹椈蓧涵h(huán)來補償因密封唇與軸間的相對磨損，使用壽命更長。
3、結(jié)束語
改進(jìn)后的托輥密封從密封效果上來看，更加有效地防止了潤滑劑流失和有害物質(zhì)的侵入，保證軸承能在有潤滑無有害異物的狀態(tài)下工作，軸承的壽命更長，大大提高了托輥的壽命。從結(jié)構(gòu)上來講，該種密封結(jié)構(gòu)更加緊湊，安裝更加方便，對托輥的整體設(shè)計十分有利。
就其應(yīng)用的范圍來講，該種密封可廣泛推廣應(yīng)用于其它中高速旋轉(zhuǎn)軸的機(jī)構(gòu)中。
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