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1、2 0 0 5 年水泥技术交流大会暨第七届全国水泥技术交流大会浅析托辊综合性能对带式输送机的影晌剥、明昭 北京雨润华科技开发有限公司托辊是带式输送机的心脏。它的防水、防尘，尤其是对半流动性物体( 稀泥) 污染的密封、两端轴承位置的精度、外圆径向圆跳动、运行阻力、转动惯量、运行时的噪音、腐蚀锈蚀、耐磨性等综合性能，都能给带式输送机的使用带来直接的影响。长期以来，由于托辊在恶劣环境中的使用寿命只有几百个小时，造成输送机早期失效、故障频繁，甚至发生人身伤亡的事故也屡见不鲜。为了提高托辊的使用寿命，北京雨润华科技开发有限公司于2 0 世纪9 0 年代开始对托辊的自行研制开发，依靠自己的技术力量和实践经
2、验，并消化吸收国内外各种先进技术，彻底解决了托辊在恶劣环境中使用的密封问题，使其在模拟强化试验折算使用寿命超过1 0 万小时以上。主要在以下几个方面做足了文章：1密封性能对托辊的影响早期，为了尽量减小托辊的旋转阻力，托辊的密封均采用了迷宫式密封结构。虽然设计时尽可能将层数增加，但防尘和防水性能始终达不到理想的效果，尤其在半流动性物体污染的环境中使用，托辊的使用寿命更为短暂。在不断摸索中发现，由于开始设计的迷宫式密封缝隙是暴露在外面的，水和灰( 稀泥) 是非常容易进入到密封结构中，只要( 稀泥)过了第一道迷宫，再多的迷宫式层数都没有意义，致使托辊在恶劣环境中使用几百小时就彻底失去效用了。1 9
3、9 6 年，公司成功设计生产出尼龙合金轴承座，将迷宫式密封结构的缝隙留在了内侧。1 9 9 9 年，公司又在该结构上新设计了“清除器”，这一改造能够将掉落到托辊端面的半流动性物体( 稀泥) 污染随时清除下来，彻底阻止了( 稀泥) 对托辊的污染。由于将托辊迷宫式结构中的相对缝隙改变到了内侧，并且比日本和德国的一些先进技术均有提高，有效降低了水和灰对托辊污染的速度，虽然托辊的使用寿命有所提高，但在恶劣环境中还没有达到公司预期的目标。经过对各种迷宫式密封结构的研究分析，结合新设计的迷宫式密封结构，最终我们发现水和灰在迷宫式密封结构中延伸污染的原因是“万有引力”。迷宫式密封的基本结构都是轴向相互嵌入，
4、在此基础上我们设计了纵向密封结构，截断了水和灰在“万有引力”下延伸的趋势。至此，我们解决了托辊在恶劣环境中正常运行的难题，也体会到密封性能对托辊的重要影响作用。2改进传统带式输送机托辊的技术措施2 0 0 5 年水泥技术交流大会暨第七届全国水泥技术交流大会首先，对托辊轴承座材料进行改进。多年以前，我们曾在尼龙合金产品的研制开发与生产中，具备了一些成熟技术和丰富经验。经分析，尼龙合金的机械强度能够满足托辊的使用工况。我们在托辊轴承座材料的设计当中使用了尼龙合金，但按照冲压轴承座的结构形式，尼龙合金材料的强度显得有所不足，按照铸铁轴承座的结构，又无法满足尼龙合金材料的生产工艺，在屡遭试验失败的情况
5、下大家并没有放弃。我作为公司董事长经常外出洽谈业务，在一次乘坐长途公共汽车的途中，高频率的颠簸使我睡意朦胧，但脑子罩却始终萦绕着托辊的技改方案，睁眼间突然我悟出了尼龙合金托辊轴承座的轮廓结构，随即将方案草图勾画在纸上，回单位后便完善设计了新型托辊轴承座。该轴承座不但能够使托辊形成全新的密封结构，还减小了托辊旋转部件的重量。同时，新型轴承座为简化托辊的装配生产工艺，提供了很好的条件，可谓一举三得。我公司于1 9 9 7 年l O 月申报了第一项圈家专利新型轴承座专利。第二，对托辊的核心难题密封性能进行技术攻关。新型托辊轴承座使托辊的防尘、防淋水密封性能达到或超过了G B l 0 5 9 5 -
6、- 8 9 有关标准，但在1 9 9 8 年为金科尔煤业有限责任公司生产的小批量托辊，仅使用了3 个月6 0 0 个托辊基本全部失效。我们感到十分惊讶，这是什么原因呢? 通过对井下带式输送机现场的考察，其工作环境中没有淋水和粉尘，但托辊两边外端面都堆积着半流动性的煤泥。经过对5 个托辊的解剖观察，发现托辊轴承中的污染物全是煤泥。当时我们对托辊的密封性能进行了模拟强化试验分析，在淋水和粉尘的状态下，托辊的使用寿命达到2 年是没有问题的。而对于流动污染物的密封，国内外都没有相关的标准和检测手段，该项技术尚属空白，我们决心想办法解决这个难题。传统带式输送机的托辊都属于防尘辊子，均采用无接触的迷宫式密
7、封结构，密封性能和旋转阻力之间相互矛盾着，经过一年多的试验研究，效果不佳。1 9 9 9 年8 月的一天，大家在一起义提起有关托辊防泥密封的话题，一名技工悻悻地说，用个什么东西将煤泥清理掉不就好了吗? 这句话一下子触动了我的灵感，我激动地一拍大腿，大声喊到“有了，非常简单”!第二天，只用了几分钟的时间，防煤泥( 或各种半流动物料) 的“清除器”就这样诞生了。它既不影响托辊的旋转阻力，又能够随时将掉落到托辊端面的煤泥清除下来，彻底解决了煤泥对托辊污染的难题。我公司在2 0 0 0 年8 月申报了第二项国家专利带式输送机托辊密封圈专利。第三，改变托辊的制造精度。我们利用托辊专用高频电焊钢管的直线度
8、和椭圆度几何偏差小、圆周壁厚一致的优点，采用尼龙合金轴承座和支撑环塑性变形的特点，又经过反复的设计试验，成功发明了新型托辊的生产工艺。该项技术在托辊的生产中，轴承座既不需要原来的铸铁材料加工，也不再用冲压轴承座与托辊钢管进行焊接，而是采用尼龙合金轴承座和支撑环与不需要再加工的托辊钢管直接进行过盈配合压装，不但犬幅度减少了劳动强度，减轻了托辊旋转部分的重量，减小了旋转阻力系数和转动惯量，更重要的是保证了托辊装配精度的一致性。我公司于2 0 0 2 年3 月申报了第三项圈家专利带式输送1 2 02 0 0 5 年水泥技术交流大会暨第七届全国水泥技术交流大会机械托辊专利。第四，精益求精彻底解决托辊的
9、防水、防尘密封问题。我公司的托辊于2 0 0 3 年2 月相继通过了国家起重运输机械质量监督检验中心的形式试验认可和国家采煤机械质量监督检验中心的安标检验，并取得了安全标志。但是托辊的防水、防尘密封问题仍然没有得到彻底解决，我们本着精益求精、敢争世界第一的精神潜心试验研究。通过对国内外各种托辊迷宫式密封结构的分析，我们设计了纵向迷宫式密封结构，终于使托辊的密封性能达到了淋水试验，滴水不进：防尘试验，一尘不染的效果，这项技术研究使我们对迷宫式密封结构原理有了更为清楚的认识。我公司于2 0 0 4 年5 月申报了第四项国家专利迷宫式托辊密封装置专利。3“神效”托辊与传统托辊参数对比( 见表)托辊旋
10、转阻力性能对比托辊直径托辊长度国家与煤炭行业标传统托辊“神效”托辊( m m )( i n n )准旋转阻力( N )旋转阻力( N )旋转阻力( N )4 0 02 51 5 20 8 0 9 83 9 1 0 87 5 0 9 5 03 O2 2 50 ，8 O 9 81 1 5 0 1 3 5 03 52 5 30 8 0 9 85 2 5 6 0 03 02 2 50 8 0 9 8 1 3 3 7 9 0 9 0 03 ，52 5 30 8 0 9 86 7 5 7 5 03 O2 2 50 8 0 9 8 1 5 9 1 0 1 0 1 1 2 03 52 5 30 8 0 9 8
11、4 制造精度决定托辊的合格率传统托辊生产方法基本是两种：一种是采用铸铁轴承座。将托辊钢管经过机械加工后压装组合，其主要缺陷是不但将迷宫式密封结构的缝隙流在了外侧，也不能保证托辊两端轴承位置的同轴度和外圆径向圆跳动，不仅重量大，而且旋转阻力和转动惯量都相对增大；另一种是冲压轴承座直接与托辊钢管焊接组合。它的缺陷是在焊接时会产生变形，也不能完全保证托辊两端轴承位置的同轴度和外圆径向圆跳动达到理想的效果。鉴于上述情况，我们公司采用了尼龙合金轴承座，并设计了新型支撑环，实现了以托辊钢管的直线精度为基础，直接过盈压装的生产工艺，使托辊的外圆径向圆跳动0 3 m m ，旋转阻力1 N ，噪音( 1 0 0
12、 0 r m i l 2 情况F - ) 3 0 d B ，大幅度降低了转动惯量，并且保证r 装配合格率达到i 0 0 。2 0 0 5 年水泥技术交流大会暨第七届全国水泥技术交流大会托辊外圆径向圆跳动对比托辊长度输送带速国家与煤炭行业标准传统托辊外圆径向“神效”托辊外圆径( 叫n )( I l l s )外圆径向圆跳动( m )圆跳动( m )向圆跳动( 1 1 ) 3 1 50 5 00 40 2 53 1 5O 7060 3 0 4 6 0 9 5 03 1 50 50 40 2 53 1 5O 70 60 3 0 5 5 0 9 5 03 1 51 3 0lO 3 5 9 5 0 1
13、6 0 03 1 5L71 304 0 1 6 ( ) O 2 4 0 0 3 1 5l - 91 50 4 05 防腐蚀、防锈蚀和耐磨性带式输送机输送的物料和环境不同，很多场合对托辊的腐蚀、锈蚀比较严重，颗粒状物料对托辊的磨损也很严重，托辊钢管被磨透的现象非常普遍。因此，我们设计了在托辊外周包裹耐磨层的3 种方法，使托辊的钢管外表包裹上一层耐磨外衣，既能够保护输送机的输送胶带，又能够大幅度延长托辊的使用寿命。( 1 ) 轮胎橡胶耐磨层。采用报废的轮胎，不但重量轻、成本低，而且比普通橡胶更具耐磨性、耐腐蚀性等性能。包裹了轮胎橡胶的托辊能够在各种环境中使用，尤其适用于各种腐蚀、锈蚀及颗粒物料的输
14、送场合；( 2 ) 混凝土耐磨层。混凝土耐磨层可以适用于地上或煤矿等井下各种物料的输送，并且方便制造各种复杂形状的托辊( 例如：锥型和摩擦调心托辊) 。( 3 ) 沥青砂石料耐磨层。该耐磨层主要适用于煤矿等井下使用环境，托辊不容易产生软化。6 用户反馈的使用效果浙江三狮集团桐庐三狮建材有限公司设备主管工程师范祖武说：我们桐庐三狮建材有限公司是浙江三狮集团属下的j 个子公司，是一个拥有两条2 5 0 0 t d 新型干法窑热料牛j 6 ：线的大型水泥企业，至今投产已近3 年，全厂B 8 0 0 带宽以上的带式输送机有几十台，特别是其中有一台输送机有2 k m 长，全部安装在隧道里。过去公司使用的
15、各类普通皮带机托2 0 0 5 年水泥技术交流大会暨第七届全国水泥技术交流大会辊损坏严重，特别是隧道里的钢绳芯胶带输送机的托辊，使用周期更短、损坏率更高。功夫不负有心人，我们在中国建材报上发现了一条信息，由北京雨润华科技开发有限公司研制的带式输送机用的尼龙合金托辊，能在带速高、污染严重、环境恶劣的情况下正常使用，防水、防尘性能强、精度高、噪声小、重量轻等特点，这正是我们所需要的托辊。于是立即与中国建材报记者、编辑联系，得到了北京雨润华公司的通讯方式。开始我们还是半信半疑，定货时在数量、品种上都很保守，在合同上还添加了一些保护自己的条款。但北京雨润华公司均欣然答应，这种姿态给了我们对他们产品的信
16、任度。第一批托辊到我公司后，拆箱验收给我们的印象是，外观漂亮、做工精细。换上这批托辊后，经过仔细的观察果然像中国建材报报道的那样，托辊转起来十分平稳，噪音几乎听不出，因为重量轻、更换也比较方便。到目前为止，我1 1 “ 已使用了4 个多月，无论哪个部位的托辊一个都没坏，均在正常使用。河南安阳化学工业集团公司主任郝召利说：我单位热电防灰皮带机自2 0 0 2 年2 月份安装了北京雨润华科技开发有限公司生产的中8 9 m m 2 4 0 m m 托辊2 0 件、巾8 9 m m 7 5 0 m m 托辊l O 件。经过1 年多的使用未出现任何故障，较以前使用的托辊有以下优点：托辊运行平稳、使用寿命长、重量轻约i 3 ；特别是防腐、防水、防灰效果好；安装方便，提高了皮带机的工作效率，深得维修和操作人员的好评。我车间防灰皮带使用条件较差，托
