高海亮，陰 磊，郭 威

（1.山西煤礦機(jī)械制造股份有限公司，山西 太原 030031；2.山西煤機(jī)富中輸送設(shè)備有限公司，山西 太原 030031）

引言

帶式輸送機(jī)作為煤礦運(yùn)輸設(shè)備中的主要運(yùn)輸設(shè)備之一，托輥的重量占帶式輸送機(jī)整機(jī)重量的30%～40%，托輥的價(jià)格占整機(jī)價(jià)格的25%～30%。我國(guó)的煤碳資源有限，隨著機(jī)械化開(kāi)采進(jìn)程的加快，煤炭越采越深，距離也越來(lái)越遠(yuǎn)，也就是大運(yùn)量、長(zhǎng)距離帶式輸送機(jī)越來(lái)越多，帶式輸送的帶速越來(lái)越高，也就對(duì)托輥的徑向園跳動(dòng)提出了更為嚴(yán)格的要求，它的大小直接影響輸送帶的平穩(wěn)性。輸送帶振動(dòng)會(huì)增加張力，進(jìn)而增加驅(qū)動(dòng)功率。托輥旋轉(zhuǎn)阻力對(duì)長(zhǎng)距離帶式輸送功率的損耗更為明顯。

1 影響托輥旋轉(zhuǎn)阻力和徑向跳動(dòng)的因素分析

現(xiàn)在煤礦使用的托輥常見(jiàn)結(jié)構(gòu)TD型、DTII型、TK型等，基本都采用迷宮式組合密封，其旋轉(zhuǎn)阻力雖有差別，TK型旋轉(zhuǎn)阻力較小，但區(qū)別不是太大，非主要因素。潤(rùn)滑脂基本都采用礦用鋰基脂，抗水解能力強(qiáng)，有較好的機(jī)械安全性，能滿(mǎn)足煤礦常年煤塵、淋水等惡劣的工作環(huán)境[1-2]。

托輥軸基本采用的都是冷拔軸，軸直徑的精度達(dá)到±0.006 5 mm，它的表面是不需要加工的，直接按照?qǐng)D紙要求車(chē)合適擋距即可。

管體的旋轉(zhuǎn)對(duì)徑向跳動(dòng)有影響，管體的跳動(dòng)會(huì)直接影響托輥的跳動(dòng)，后期采用托輥專(zhuān)用管后跳動(dòng)過(guò)大還是存在。后期軸承、軸承座都選用市面上最好的配件進(jìn)行生產(chǎn)，跳動(dòng)量、旋轉(zhuǎn)阻力值仍較大，仍有部分超標(biāo)。經(jīng)過(guò)反復(fù)推敲認(rèn)為最大的影響因素是兩端軸承座不同心造成，是加工工藝的問(wèn)題，先把軸座焊接于托輥管上，由于座和管體是間隙配合，經(jīng)過(guò)焊接熱變形后必然會(huì)造成不同心的問(wèn)題。管體加工的止口經(jīng)三坐標(biāo)檢測(cè)儀檢測(cè)后，管體上止口雖然兩邊是同心的，但是和管體外圓的中心還是存在偏心。

2 托輥壓裝輔助工裝的設(shè)計(jì)

為了提高托輥質(zhì)量進(jìn)行了工裝的設(shè)計(jì)，工裝設(shè)計(jì)的示意圖如圖1 所示，主要由支撐座、導(dǎo)軌、連接角鋼、搖臂、轉(zhuǎn)軸及各連接用標(biāo)準(zhǔn)件組成。支撐座左右對(duì)稱(chēng)各布置一件，固定在導(dǎo)軌上，用于支撐托輥輥皮和軸承座單元（如下頁(yè)圖5 所示）。支撐座上開(kāi)有窄長(zhǎng)孔供搖臂通過(guò)。左右兩個(gè)窄長(zhǎng)孔的間距略大于輥皮長(zhǎng)度即可。序號(hào)2 導(dǎo)軌是采用200 號(hào)槽鋼制作的，下面除去連接支撐座的螺栓外還安裝有4 件頂絲，用于調(diào)成導(dǎo)軌的高度，使導(dǎo)軌和原壓裝機(jī)頂軸同心。搖臂是用來(lái)支撐托輥軸的，使托輥軸上升達(dá)到托輥的中心，然后進(jìn)行軸承座單元裝入軸和輥皮，軸承座單元進(jìn)入軸后操作搖臂，使搖臂下落讓開(kāi)空間，使軸承座單元進(jìn)去輥皮，通過(guò)軸和軸承定位來(lái)壓裝軸承座單元。

圖1 托輥壓裝輔助工裝

3 托輥制造加工工藝對(duì)比

3.1 傳統(tǒng)工藝介紹

托管的管口部分采用雙頭里孔加工車(chē)床加工出止口后，把軸承座壓進(jìn)去后，焊接成為管體，再進(jìn)行穿軸、壓軸承、壓密封等的操作。其中加工止口將導(dǎo)致托輥管口的圓度、壁厚差等尺寸進(jìn)一步擴(kuò)大，且軸承座的安裝是以間隙配合的形式放入止口的，在搬動(dòng)換工位時(shí)軸承座容易松動(dòng)，更重要的是焊接由于受熱不均易產(chǎn)生變形，導(dǎo)致兩端的軸承座不同心，進(jìn)而影響托輥的性能。輥體如圖2 所示。

圖2 輥體示意圖

3.2 新加工工藝介紹

托輥專(zhuān)用管買(mǎi)回來(lái)經(jīng)過(guò)切管機(jī)床，留一定的量，然后經(jīng)平面倒角機(jī)后形成新工藝所需的輥皮。輥皮如圖3 所示。

圖3 輥皮示意圖

托輥軸全部更改為定尺采購(gòu)，降低成本的同時(shí)能更好地保證軸的直線(xiàn)度，用平面倒角切槽一體機(jī)加工后轉(zhuǎn)銑扁形成所需要的軸。軸如圖4 所示。

圖4 軸示意圖

依次把密封盤(pán)、軸承用六工位軸承數(shù)控壓裝機(jī)壓入軸承座內(nèi)，形成軸承座單元。軸承座單元構(gòu)成示意圖如圖5 所示。新舊工藝流程簡(jiǎn)單對(duì)比如表1所示。

圖5 軸承座單元構(gòu)成

表1 新舊工藝流程簡(jiǎn)單對(duì)比

3.2.1 新工藝之輥皮、軸工藝

新工藝對(duì)輥皮加工工藝進(jìn)行優(yōu)化，采用不加工止口，只進(jìn)行倒角的工藝。進(jìn)行內(nèi)外雙倒角，不再對(duì)管子進(jìn)行止口的加工，不破壞管子的自然圓度、壁厚差等指標(biāo)，還能確保軸承座以過(guò)盈配合的形式壓入管子內(nèi)部，對(duì)管子的圓度有進(jìn)一步的提升。軸承座過(guò)盈壓入管子，還能避免焊接時(shí)軸承座的變形。托輥軸采用兩端頂住一次成型的加工方法，可以有效保證托輥軸的擋距統(tǒng)一穩(wěn)定，保證軸承游隙，使軸承的旋轉(zhuǎn)阻力最小[3-4]。

3.2.2 新工藝之穿軸、壓裝軸承座單元、焊接

如圖6 所示，先將托輥軸穿入輥皮，將軸承座單元套入軸承座壓裝機(jī)壓頭，托軸機(jī)構(gòu)將托輥軸托至中心高位置，兩端壓頭將軸承座單元壓入輥皮，壓頭旋轉(zhuǎn)同時(shí)完成軸承座與輥皮的焊接。焊接后的狀態(tài)如圖7 所示。

圖6 穿軸、壓裝過(guò)程

圖7 壓裝、焊接后的狀態(tài)

3.2.3 新工藝之密封壓裝

如示意圖8 所示，即為托輥成品。依靠壓裝機(jī)分步壓裝密封件，保證密封間隙，降低旋轉(zhuǎn)阻力、提高密封性能，最后安裝擋圈。

圖8 托輥成品

3.3 采用工裝加工工藝的優(yōu)點(diǎn)

新工藝主要依靠托輥軸（定尺采購(gòu)保證直線(xiàn)度）的直線(xiàn)度，把軸承作為中間介質(zhì)，通過(guò)軸承內(nèi)圈與托輥軸和軸承外圈與軸承座的過(guò)盈配合，有效保證兩端軸承座的同軸度。同時(shí)依靠托輥軸和軸承也能防止軸承座的壓裝和焊接引起的變形，比傳統(tǒng)單純壓軸承座焊接的同軸度大幅提高，降低了旋轉(zhuǎn)阻力。

同時(shí)依靠軸承座外圓與輥皮內(nèi)圈過(guò)渡配合，保證輥皮外圓相對(duì)于托輥軸的位置，減小輥皮外圓相對(duì)于托輥軸的徑向跳動(dòng)。通過(guò)上述兩種工藝來(lái)保證托輥兩項(xiàng)重要指標(biāo)旋轉(zhuǎn)阻力和徑向跳動(dòng)的合格。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)工裝設(shè)計(jì)，改變加工工藝，多次試驗(yàn)等技術(shù)實(shí)踐工作，提高了托輥品質(zhì)。托輥的徑跳值100%合格、旋轉(zhuǎn)阻力平均約0.86 N，遠(yuǎn)小于標(biāo)準(zhǔn)值3 N，達(dá)到國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平，已在塔山煤礦、龍王溝煤礦、青春塔煤礦等多家煤礦得到應(yīng)用，經(jīng)濟(jì)效益可觀(guān)。