鋼制托輥軸端部密封裝置的設(shè)計(jì)

1、鋼制托輥軸端部密封裝置的設(shè)計(jì),082013137 李磊2012年6月16日,課題內(nèi)容,一、托輥的簡(jiǎn)介二、托輥的理論研究三、鋼制托輥軸端部密封裝置的設(shè)計(jì),一、托輥簡(jiǎn)介,膠帶輸送機(jī)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中必不可缺的長(zhǎng)距離、大運(yùn)量、最便捷的輸送設(shè)備。廣泛應(yīng)用于煤炭、礦山、碼頭、電廠、鋼鐵廠、水泥廠等行業(yè)。托輥是膠帶輸送機(jī)上的重要部件，膠帶輸送機(jī)使用壽命的長(zhǎng)短，完全取決于托輥的制造質(zhì)量。 目前市場(chǎng)上托輥種類繁多, 性能差異

2、很大, 從壽命上看有的托輥運(yùn)轉(zhuǎn)幾天甚至幾個(gè)小時(shí)就報(bào)廢,而有的可正常運(yùn)轉(zhuǎn)十幾年而不壞。當(dāng)然其價(jià)格差別也比較大,這就給用戶在選擇上帶來(lái)困難。如何根據(jù)自己的實(shí)際情況選擇經(jīng)濟(jì)適用的托輥，就是本次課題的主要目的。,1、一般帶式輸送機(jī)托輥應(yīng)用中存在的問(wèn)題,托輥被認(rèn)為是帶式輸送機(jī)中的小部件, 可是,它的使用數(shù)量最多, 技術(shù)性能如果不好, 對(duì)帶式輸送機(jī)運(yùn)行功率的損耗也最大。在國(guó)內(nèi)外對(duì)于托輥性能的技術(shù)規(guī)范是這樣要求的旋轉(zhuǎn)阻力≤2.5N；淋水試驗(yàn)：進(jìn)水量≤

3、 150g ；防塵實(shí)驗(yàn)：粉塵不得污染托輥軸承的潤(rùn)滑脂。上述指標(biāo)有很多托輥都是不能達(dá)到或者是勉強(qiáng)達(dá)到的。因此, 在惡劣環(huán)境中使用中，1—2個(gè)月就會(huì)出現(xiàn)早期失效，3—6個(gè)月就徹底失效，長(zhǎng)期以來(lái)，又被習(xí)慣的認(rèn)為是一種易損件。托輥出現(xiàn)早期失效后，與膠帶之間正常的滾動(dòng)摩擦，變成了不正常的滑動(dòng)摩擦，旋轉(zhuǎn)阻力就會(huì)數(shù)倍的增加，需要更大的驅(qū)動(dòng)功率。,2、托輥的五次重大革命,1.第一次技術(shù)革命 根據(jù)托輥的密封結(jié)構(gòu)，減小旋轉(zhuǎn)部分的重量，

4、利用工程塑料“尼龍合金”材料設(shè)計(jì)新型軸承座。特點(diǎn)：①在它的外側(cè)直接設(shè)計(jì)有凹凸的迷宮式密封槽，增加了一層迷宮式密封的結(jié)構(gòu)，使密封效果更加可靠。 ②大幅度減小了轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。 ③工程塑料“尼龍合金”的機(jī)械強(qiáng)度完全能夠滿足托輥的使用要求，又能夠利用模具生產(chǎn)，幾何尺寸精度和一致性得到了保證，為規(guī)?；a(chǎn)提供了可靠保障。,2.第二次技術(shù)革命 為了防止各種稀泥對(duì)托輥的污染，在外密封圈的外

5、側(cè)設(shè)計(jì)了“清除器”。3. 第三次技術(shù)革命 為了達(dá)到徹底阻止淋水和粉塵污染的效果，設(shè)計(jì)的縱向迷宮式密封結(jié)構(gòu) 。經(jīng)過(guò)仔細(xì)的分析研究后，在托輥的最外側(cè)設(shè)計(jì)了一種縱向迷宮式密封結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)在托輥轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，可以形成一道“空氣墻 ”，徹底截?cái)嗔怂突以凇叭f(wàn)有引力”下延伸的趨勢(shì)。在水和灰從上部的縫隙下來(lái)碰到“空氣墻”后，由于不能再繼續(xù)向前延伸，就只能順著下面的縫隙再跑出來(lái)。就這樣托輥就實(shí)現(xiàn)了在淋水、粉塵和稀泥工況下的零污染長(zhǎng)期運(yùn)

6、行。,,4.第四次技術(shù)革命 為了解決傳統(tǒng)托輥存在的弊端，我們利用托輥新型軸承座塑性好的特點(diǎn)，以托輥專用高頻電焊鋼管的直線精度好（6米長(zhǎng)鋼管的彎曲度不超過(guò)3毫米），和圓周壁厚一致性的特點(diǎn)為基礎(chǔ)，以其內(nèi)徑為基準(zhǔn)，將“尼龍合金”軸承座和支撐環(huán)直接與托輥鋼管過(guò)盈壓裝，實(shí)現(xiàn)了托輥鋼管內(nèi)徑不需要機(jī)械加工、也不再焊接的新型托輥生產(chǎn)工藝。,,5.第五次技術(shù)革命 采取在托輥外圓周包裹輪胎橡膠耐磨層的方法解決了托輥的防腐蝕、銹蝕和耐

7、磨性差的難題。,二、托輥的理論研究 帶式輸送機(jī)的性能參數(shù)，與托輥性能有著密切的聯(lián)系，其運(yùn)動(dòng)密封性、靜止密封性、運(yùn)行阻力、運(yùn)行時(shí)的噪聲和輸送帶的振動(dòng)等都與托輥密切相關(guān)。因此，高性能托輥的研制與開(kāi)發(fā)是帶式輸送機(jī)的關(guān)鍵之一。 1.影響托輥壽命的因素 影響托輥使用壽命和運(yùn)轉(zhuǎn)阻力的重要因素是軸承密封結(jié)構(gòu)和潤(rùn)滑方式。密封結(jié)構(gòu)有兩種形式: ①非接觸式密封 , 這種密封方式運(yùn)轉(zhuǎn)阻力小 ,但密封效果稍差; ②接觸式密封 , 密封

8、效果較非接觸式好 , 但是運(yùn)轉(zhuǎn)阻力偏大。從潤(rùn)滑方式看有兩種方式: ①一次性注油潤(rùn)滑 , 不適合長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)的托輥 , 會(huì)導(dǎo)致運(yùn)轉(zhuǎn)后期阻力增大 , 同時(shí)軸承的壽命也較短; ②可注油式潤(rùn)滑方式 , 這種潤(rùn)滑方式特點(diǎn)是可以保持軸承處于良好的工作狀態(tài) , 同時(shí)又可以將軸承滾道內(nèi)的污物排除 , 提高軸承的使用壽命 , 托輥運(yùn)行阻力基本恒定。,,2.改進(jìn)皮帶機(jī)托輥結(jié)構(gòu) 提高使用壽命,托輥中軸承早期失效的根本原因有兩個(gè)：（1）兩端軸承位置的同軸度嚴(yán)重超

9、差，導(dǎo)致軸承的使用壽命大幅縮短。（2）密封效果差，水或者粉塵極容易將軸承污染，如果裝配SKF 軸承，被污染后就越容易被卡死。因此，在傳統(tǒng)的托輥中，推薦裝配大游隙軸承，倒是對(duì)托輥制造精度差的一種補(bǔ)救措施，可以相對(duì)延長(zhǎng)其使用壽命。,三、鋼制托輥軸端部密封裝置的設(shè)計(jì),我所設(shè)計(jì)的金屬托輥軸端部密封裝置。結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1，主要包括托輥軸、密封圈、軸承座、筒皮 (鋼管)、軸承等。托輥的密封形式是托輥的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，其作用是防塵、防水，使軸承有良好的工作環(huán)境

10、。目前托輥大多數(shù)設(shè)計(jì)的是三道軸向密封或四道軸向密封，由于我所設(shè)計(jì)的托輥的材料是金屬的，考慮到軸承座的制造深度，所以三道密封可以滿足防塵防水的要求。,托輥軸端結(jié)構(gòu)裝配圖,圖1,,本課題主要目的是提供一種結(jié)構(gòu)新穎、密封性能好的迷宮式托輥雙密封裝置。本課題設(shè)計(jì)的這種迷宮式托輥雙密封裝置,零部件包括托輥外密封蓋、外密封圈、軸、軸承、軸承座、軸承蓋、卡簧。其中托輥外密封蓋與外密封圈嵌入配合，其特征是在托輥外密封圈的密封沿上設(shè)有兩個(gè)規(guī)格大小不同的半

11、圓圈槽，以便在上面套兩個(gè)規(guī)格的橡膠圈。其中橡膠O型圈1與外密封蓋間隙配合，橡膠O型圈2與外密封蓋唇式接觸配合，這兩個(gè)橡膠圈就是托輥密封性能好壞的關(guān)鍵，是兩個(gè)改向密封裝置。,在膠帶輸送機(jī)停止工作時(shí)，雨水將沿軸向方向進(jìn)入托輥,隨后橡膠O型圈2擋住其軸向運(yùn)動(dòng)。輸送機(jī)工作時(shí)，由于托輥的高速旋轉(zhuǎn)，套在外密封蓋上的橡膠圈也隨著筒皮高速旋轉(zhuǎn)，這時(shí)橡膠會(huì)產(chǎn)生萬(wàn)有引力，雨水軸向運(yùn)動(dòng)至橡膠O型圈1時(shí)，被其擋住并隨橡膠圈的外沿甩到外密封蓋上，這樣在密封O型圈