影响带式输送机托辊使用寿命的主要因素分析

 影响带式输送机托辊使用寿命的主要因素分析

随着带式输送机不断向大运量、高带速、长距离、高效率方向的快速发展，各行业对输送系统设备完好率、工程投资以及节能环保性能的要求越来越高，尤其是在提倡建设节约型社会的今天，降低工程的一次投资和运营成本、提高设备的可靠性和工作效率对使用单位具有重要意义。

托辊作为带式输送机中数量最多的部件，其使用寿命是影响工程投资和运营成本的重要内容。托辊的使用寿命受诸多因素影响，本文从设计、制造和应用的角度，结合国内外工程的应用情况，对影响托辊使用寿命的几个主要因素进行分析，供业内同行参考。

1 托辊的使用条件

托辊的使用条件包括物料性能、落差、运量、胶带速度和带重、环境温度、托辊的布置型式、胶带垂度、粉尘、雨水等等。物料性能，主要指被输送物料的比重、块度、给料的均匀程度；落差是受料点处托辊承受物料冲击的主要影响参数；运量和带重是托辊所承受的直接荷载；胶带速度与托辊的转速成正比，与托辊寿命成反比；胶带垂度，影响胶带运行时的阻力和对托辊的冲击；托辊的布置型式，关系到托辊实际承受荷载的大小；温度、粉尘、雨水等条件对润滑的实际效果产生影响。

通常情况下，物料落差、托辊布置型式可以通过输送系统的整体工艺布置来进行调整；胶带垂度可以通过调整张紧力来达到正常情况；其余内容则需要下面的环节进行解决。

2 正确选型

2.1 轴承选型

一般情况下，以轴承损坏作为托辊失效的主要判断依据，因此托辊选型的主要内容则是根据不同的使用条件确定轴承规格及其许用偏角条件。

轴承的理论寿命计算

L610=(CP)t×10 转 式中 L10——额定寿命 ，转

C——基本额定动载荷，kN P——当量动载荷 ，kN

t——寿命指数，球轴承 t=3，滚子轴承t=10/3

L10是失效概率为10%时的轴承寿命值，若需提高对失效概率的要求，可在公式中引入失效概率系数a1,即Li=a1×(CP)t，a1 取值详见下表。

表 失效概率系数a1取值表

托辊的当量动载荷 P=P0×fd×fs×fa N P0＝e×a×(Im/V+qB) ×9.8 N 式中 fd——冲击系数

a——托辊间距，m fs——运行系数

Im——输送能力，kg/s fa——工况系数

V ——带式输送机带速，m/s e ——载荷系数

qB ——胶带单位质量，kg/m

轴承正常工作的一个重要条件是轴的偏转角不能大于轴承的许用偏转角。当轴的偏转角大于轴承的许用偏转角时，轴承的使用寿命将急剧下降。因此在托辊选型过程中还必须校核托辊轴的刚度，使轴在轴承位置的偏转角满足轴承的使用要求（深沟球轴承的许用偏转角为10分）。

2.2 密封结构

托辊密封是防止粉尘等杂质损坏轴承的主要保护措施，目前制造单位的托辊结构不尽相同，但从密封结构看主要有非接触密封和接触密封两类，使用单位需根据实际条件酌情选择。

（1）非接触密封 托辊转动部分与非转动部分之间不接触，采取迷宫等形式达到密封效果。

这种结构的主要优点是旋转阻力小，能在一定程度上降低输送机的功率和胶带强度。目前这种结构在市场上占主导地位。

（2）接触密封 托辊转动部分与非转动部分之间通过密封圈接触。这种结构的主要优点是密封性能好，适用于高粉尘、淋水等恶劣环境中，但这种托辊的旋转阻力通常比非接触密封托辊阻力要大。

2.3 轴的结构

在轴承疲劳寿命满足要求的前提下，需根据轴承许用偏角条件对轴的刚度进行校核。轴的刚度满足轴承许用偏角的情况下，采用等直径通轴；轴的刚度在不满足轴承许用偏角的情况下，可适当加大轴的中部直径，以阶梯轴的形式提高轴的刚度。

2.4 轴承型式

目前胶带机托辊多采用深沟球轴承，在重载、高速、冲击荷载等深沟球轴承难以满足或经济性较差的情况下，可选用圆锥辊子轴承、调心辊子轴承等负荷能力更高的轴承系列。 2.5 材料的选择

（1）钢管 制作托辊所用钢管的圆度、外径和壁厚偏差，直接影响辊子的径向跳动、轴承的

附加荷载以及胶带机的振动和噪音。在带速度较高、要求振动和噪音较小的情况下，需采用《带式输送机托辊用电焊钢管》中的较高级产品或采用有机材料等其他材质。

（2）密封 随着工程材料的发展，有多种可用于制造托辊密封件的常用材料，但不同材料有着不同的特性和适用环境，应用中需根据实际情况选择，使各零件在工作中处于稳定状态。在选择托辊密封材料时应注意：由于尼龙66具有吸湿性大，尺寸稳定性差的特点，在潮湿和淋水环境下不宜采用尼龙66；考虑低温呈脆性的特点，在低温冲击使用条件下不宜采用聚丙烯；聚碳酸酯不耐紫外线和碱性环境，在紫外线强度较大、碱性使用条件下不宜采用聚碳酸酯密封.... （3）润滑脂 根据环境温度和载荷的不同选择适当的润滑脂（如高温润滑脂，低温润滑脂等），保持轴承长期有效的润滑是使轴承稳定工作的重要条件。

3 制造因素

3.1 轴承座组装工艺

托辊两轴承座的同周度，直接影响辊子的旋转阻力以及轴承的附加荷载。辊子轴承座的组装、焊接工艺对托辊的制造质量有较大影响。 3.2 内部防锈和密封

为防止钢管内壁锈蚀后，脱落的杂质从托辊内部进入轴承，可在托辊内壁涂防锈漆，同时在轴承座内侧采取相应的密封措施。

4、安装、使用和维护

除上述影响托辊使用寿命的设计、制造等因素外，安装、使用和维护过程中的相关内容对托辊寿命的影响同样需要关注。

4.1 提高机架、托辊组的安装精度和可靠性，可减小辊子的前倾角度，降低轴承的附加荷载，同时减小设备的振动和噪声，提高辊子的使用寿命。

4.2 将带式输送机运量控制在额定运量范围内，使托辊的实际荷载与设计荷载相匹配是实现托辊使用寿命的重要前提。

4.3 在带式输送机的日常维护过程中，及时更换损坏的辊子，紧固松动的螺栓对保护相邻托辊、能有效减小轴承附加荷载、降低设备的振动和噪声。

5 结束语

综上所述，影响托辊使用寿命的因素包括带式输送机的整机工艺布置、轴承计算选型、材料选择、制造工艺以及安装、使用和维护等诸多环节。提高托辊寿命、降低工程投资和运营成本，需要在系统分析的同时对设计、制造以及安装、使用各环节进行全面的控制。