1、概述
對(duì)
帶式輸送機(jī)來(lái)說(shuō)，在輸送量相同的前提下，提高帶速要比增大帶寬有利得多，因?yàn)閹偬岣吆螅斔蛶ё畲髲埩上陆担斔蛶?qiáng)度等級(jí)也可隨之下降，從而節(jié)省了設(shè)備的投資費(fèi)用；而增大帶寬則需要擴(kuò)大巷道的寬度，這就增加了巷道開(kāi)拓的基建費(fèi)用。但是帶速過(guò)高，煤塵飛揚(yáng)就越利害，當(dāng)煤塵濃度高到一定程度時(shí)就會(huì)發(fā)生爆炸。為了安全起見(jiàn)，當(dāng)輸送機(jī)長(zhǎng)度L＞km時(shí)，推薦帶寬為0.8～1.2 m、帶速為6～8m/s或更高、運(yùn)量控制在500～3000t/h，這時(shí)年當(dāng)量費(fèi)用最低。
目前國(guó)外煤礦井下使用的帶式輸送機(jī)帶速達(dá)到7～12m/s，個(gè)別可達(dá)15m/s，國(guó)內(nèi)則一般控制在6m/s之內(nèi)。帶速提高后，托輥轉(zhuǎn)速也隨著增大，導(dǎo)致托輥的旋轉(zhuǎn)阻力增大和使用壽命降低。根據(jù)國(guó)內(nèi)和國(guó)外有關(guān)托輥標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，托輥轉(zhuǎn)速不得超過(guò)600r/min，否則托輥旋轉(zhuǎn)阻力會(huì)急劇增大，并導(dǎo)致使用壽命急劇下降。當(dāng)托輥轉(zhuǎn)速超過(guò)600 r/nun時(shí)，可采用加大托輥直徑的方法來(lái)降低托輥轉(zhuǎn)速。托輥是帶式輸送機(jī)的主要部件，量大面廣，重量約占整機(jī)重量的1/3，價(jià)格約占整機(jī)的1/5N1/3。據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，煤礦井下托輥的使用壽命一般在180~～240 d。在順槽中使用的托輥，在采完一個(gè)工作面后，托輥損壞數(shù)量約為60%～80%，消耗量相當(dāng)大。另外托輥的旋轉(zhuǎn)阻力增大會(huì)導(dǎo)致輸送機(jī)運(yùn)行阻力變大，從而使功率消耗也變大。煤礦中帶式輸送機(jī)的停機(jī)事故，絕大多數(shù)是由于托輥故障而引起的。因此，提高托輥的質(zhì)量對(duì)降低帶式輸送機(jī)的能耗、節(jié)省費(fèi)用、增加運(yùn)行可靠性具有很大的意義。
2、托輥質(zhì)量分析
高速托輥在結(jié)構(gòu)密封、加工質(zhì)量、軸承、潤(rùn)滑脂等方面有更高的要求。美國(guó)、澳大利亞等國(guó)家目前使用的新型注油托輥，其運(yùn)行阻力小，軸承采用稀油潤(rùn)滑，托輥速度可達(dá)6～8m/s，托輥壽命可達(dá)10a以上。因此，要提高我國(guó)輸送機(jī)的托輥技術(shù)，很重要的一點(diǎn)就是應(yīng)該通過(guò)改進(jìn)密封結(jié)構(gòu)與材質(zhì)，采用非金屬保持架的大游隙專用軸承與專用潤(rùn)滑脂來(lái)提高高速托輥的質(zhì)量。目前，國(guó)內(nèi)托輥質(zhì)量存在差距的另一個(gè)主要原因是加工質(zhì)量，國(guó)內(nèi)托輥生產(chǎn)廠家的加工工藝與設(shè)備精度保證不了設(shè)計(jì)要求，造成托輥旋轉(zhuǎn)阻力大、甚至不能轉(zhuǎn)動(dòng)，使用壽命短、有時(shí)使用不到1—2個(gè)月就損壞了。因此，要制造出高質(zhì)量的高速托輥，只有改進(jìn)托輥的加工工藝和更新設(shè)備，才能滿足大型帶式輸送機(jī)高帶速的要求。據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì)資料，在我國(guó)現(xiàn)有煤礦的使用條件下，若把托輥的使用壽命從原來(lái)的la左右提高到5a以上，則每年托輥損壞的數(shù)量可減少4/5，可見(jiàn)經(jīng)濟(jì)效益是非常顯著的。
3、托輥軸承失效的主要原因
托輥的使用壽命主要取決于軸承及密封的性能，如果托輥具有良好的密封性能（如采用組合密封），那么托輥的使用壽命就能大大延長(zhǎng)。軸承不僅對(duì)托輥使用壽命有重大影響，而且對(duì)托輥旋轉(zhuǎn)阻力也有一定的影響。測(cè)試結(jié)果表明：軸承的摩擦阻力約占托輥旋轉(zhuǎn)阻力的1/4 ~1/8。目前，托輥常用軸承型號(hào)為204、205系列滾動(dòng)軸承。通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外軸承的分析，認(rèn)為國(guó)產(chǎn)軸承在加工精度和材料熱處理等方面與英國(guó)、西德等國(guó)家基本相同，但英國(guó)道梯公司由于采用415705型托輥專用軸承，其壽命可比普通204系列軸承提高10倍以上，旋轉(zhuǎn)阻力降低l倍以上。
分析國(guó)內(nèi)托輥軸承失效的原因，主要包括如下幾個(gè)方面：
(1)煤塵或煤泥大量進(jìn)入到軸承內(nèi)，使軸承的溝道和保持架的兜孔內(nèi)填滿黑色油泥，使其不能轉(zhuǎn)動(dòng)而失效。
(2)軸承中的油脂流失后，由于外界的水或潮氣大量侵入，使鋼保持架、鋼球和內(nèi)外溝道嚴(yán)重銹蝕，使其不能轉(zhuǎn)動(dòng)而失效。
(3)油脂變質(zhì)造成軸承失效。
(4)軸承本身制造質(zhì)量差，引起失效。
(5)軸承的裝配質(zhì)量差，引起軸承失效。
4、KA系列大游隙托輥專用軸承
由上分析可知，托輥的使用壽命主要取決于軸承的密封和軸承的性能。經(jīng)多次攻關(guān)，煤科總院上海分院研制成功了國(guó)產(chǎn)KA系列大游隙托輥專用軸承，該項(xiàng)目曾獲得原煤炭工業(yè)部科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。這種用于帶式輸送機(jī)托輥的專用軸承，在結(jié)構(gòu)上主要進(jìn)行了如下幾項(xiàng)改進(jìn)：
(1)軸承的密封由原來(lái)的3道改為采用密封件及迷宮組合的5道密封。
(2)增大了軸承的徑向游隙，這樣，即使在軸承中進(jìn)入一些污物粒子，軸承仍能靈活轉(zhuǎn)動(dòng)、不會(huì)堵塞；同時(shí)還相應(yīng)增大了軸承所允許的角位移，使不同心度對(duì)軸承的影響減小。
(3)采用具有一定柔性、呈爪型的尼龍保持架，使鋼球在碰到污物粒子時(shí)能改變運(yùn)動(dòng)軌跡，不會(huì)由于硬磨而卡死。
(4)加大軸承溝槽的曲率、同時(shí)加大鋼球直徑，提高了軸承的承載能力。而且鋼球直徑大的軸承對(duì)硬粒子的敏感程度要小得多，這就大大提高軸承的使用壽命。
試驗(yàn)結(jié)果表明：KA系列托輥專用軸承即使在非常惡劣的條件下運(yùn)轉(zhuǎn)，專用軸承的實(shí)驗(yàn)室壽命可以達(dá)到204系列軸承的10倍以上，而且旋轉(zhuǎn)阻力降低1倍以上，使用壽命超過(guò)30000 h。
5、結(jié)論
托輥是帶式輸送機(jī)的主要部件，量大面廣，其質(zhì)量直接影響輸送機(jī)的正常運(yùn)行。因此，提高托輥質(zhì)量對(duì)降低能耗、節(jié)省費(fèi)用、增加運(yùn)行可靠性具有很大的意義。隨著輸送機(jī)向長(zhǎng)距離、大運(yùn)量、高速度方向發(fā)展，對(duì)高速托輥在密封結(jié)構(gòu)、加工質(zhì)量、軸承、潤(rùn)滑脂等方面提出了更高的要求，只有通過(guò)改進(jìn)密封結(jié)構(gòu)與材質(zhì)，采用非金屬保持架的大游隙專用軸承與專用潤(rùn)滑脂，才有可能從根本上提高高速托輥的質(zhì)量，從而延長(zhǎng)輸送機(jī)托輥的使用壽命。
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