影響托輥使用壽命的原因分析與對(duì)策

李棟梁

（河北港口集團(tuán)港口機(jī)械有限公司，河北 秦皇島 066002）

0 引言

目前，港口用于煤炭、礦石等貨物輸送的通用帶式輸送機(jī)，多為長(zhǎng)距離、大運(yùn)量、高速度、大功率，一般運(yùn)行帶速為4～6 m/s。鋼制托輥是目前使用最為廣泛、用量最大、更換頻次最高的港口通用帶式輸送機(jī)組成部件，其轉(zhuǎn)速一般高達(dá)481～591 r/min。所以，托輥的質(zhì)量直接影響著帶式輸送機(jī)的正常運(yùn)行，影響著港口的吞吐量和經(jīng)濟(jì)效益。

反映托輥質(zhì)量?jī)?yōu)劣的主要參數(shù)包括：旋轉(zhuǎn)阻力、防塵性能、防水性能、軸向位移量、軸向載荷、跌落試驗(yàn)、外圓徑向圓跳動(dòng)，這也是托輥型式試驗(yàn)的檢驗(yàn)項(xiàng)目。在《輕小型起重運(yùn)輸設(shè)備產(chǎn)品生產(chǎn)許可證實(shí)施細(xì)則（一）》中，托輥的旋轉(zhuǎn)阻力、防塵性能、防水性能被列為A 類(lèi)缺陷項(xiàng)，A類(lèi)缺陷項(xiàng)是指影響人體健康、人身安全、設(shè)備安全及環(huán)保的主要使用性能的關(guān)鍵項(xiàng)達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)要求。也就是說(shuō)，托輥的旋轉(zhuǎn)阻力、防塵性能、防水性能是衡量托輥質(zhì)量好壞的重要參數(shù)，如果這些參數(shù)中有一項(xiàng)不合格，則帶式輸送機(jī)就是不合格整機(jī)。

我公司通過(guò)對(duì)用戶(hù)的跟蹤走訪，對(duì)多年來(lái)托輥使用情況數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，發(fā)現(xiàn)承載托輥損壞原因90%以上是由于軸承損壞造成的筒皮不轉(zhuǎn)或者磨漏。盡管托輥在使用壽命周期內(nèi)損壞數(shù)量占裝機(jī)總量的比值很小，但必須進(jìn)一步提高托輥使用壽命，制造出更高標(biāo)準(zhǔn)要求的托輥產(chǎn)品。

1 問(wèn)題的分析

為保證托輥品質(zhì)，公司生產(chǎn)的托輥全部采用日本精工NSK 或SKF 進(jìn)口軸承，經(jīng)進(jìn)貨檢驗(yàn)數(shù)據(jù)分析和多年的使用經(jīng)驗(yàn)判斷，軸承很少存在質(zhì)量問(wèn)題，軸承的尺寸公差、游隙、硬度等性能指標(biāo)一直穩(wěn)定，軸承損壞的主要原因不是軸承本身質(zhì)量原因引起。經(jīng)排除法分析，托輥兩端的密封件密封失效，粉塵、水進(jìn)入軸承的潤(rùn)滑脂內(nèi)，是造成軸承損壞、托輥筒皮不轉(zhuǎn)的主要原因。密封件的結(jié)構(gòu)、注油量及密封件壓裝直接影響密封的效果。

1.1 密封件結(jié)構(gòu)與種類(lèi)

托輥常見(jiàn)密封結(jié)構(gòu)如圖1 所示，有TKⅡ型、TK 型、DTⅡ型等型號(hào)。

1.2 試驗(yàn)檢測(cè)

為了便于分析不同密封結(jié)構(gòu)托輥的防塵、防水性能及對(duì)旋轉(zhuǎn)阻力的影響，我們按工藝要求，制作了同一規(guī)格φ159×660、不同密封結(jié)構(gòu)的托輥數(shù)根，按密封結(jié)構(gòu)型式編號(hào)為T(mén)KⅡ、TK、DTⅡ，對(duì)托輥的旋轉(zhuǎn)阻力和防塵、防水性能進(jìn)行測(cè)試。

圖1

1.2.1 旋轉(zhuǎn)阻力試驗(yàn)

在環(huán)境溫度20～25℃實(shí)驗(yàn)室，將托輥安裝在旋轉(zhuǎn)阻力測(cè)試試驗(yàn)臺(tái)上，以1 450 r/min 轉(zhuǎn)速連續(xù)跑合20 min 后開(kāi)始測(cè)試。在輥?zhàn)虞S端安裝一力臂桿，長(zhǎng)度為l，力臂桿另一端置于測(cè)力計(jì)上，托輥以600 r/min 轉(zhuǎn)速運(yùn)行10 min，記錄測(cè)力計(jì)讀數(shù)FR，關(guān)閉電機(jī)，待托輥停下2 min 后，重新啟動(dòng)電機(jī)使托輥以600 r/min 向另一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)，運(yùn)行10min，記錄測(cè)力計(jì)讀數(shù)FL。計(jì)算出FR和FL的算數(shù)平均值FRL=（FR＋FL）/2。

輥?zhàn)拥男D(zhuǎn)阻力F＝2FRLl/d。其中d 為輥?zhàn)拥闹睆健?/p>

托輥輥?zhàn)油Ｖ剐D(zhuǎn)1 h 后，無(wú)需再跑合，按上述步驟測(cè)試托輥輥?zhàn)油Ｖ? h 后的旋轉(zhuǎn)阻力。

1.2.2 防塵性能試驗(yàn)

將托輥輥?zhàn)影惭b在傾角為35°的防塵性能試驗(yàn)臺(tái)上，輥?zhàn)拥囊欢朔胖迷谘b有粒度小于0.635 mm 煤塵的密封軸頭內(nèi)，煤塵加入量為塵室容積的1/5。啟動(dòng)試驗(yàn)裝置，使托輥輥?zhàn)右?00 r/min 的轉(zhuǎn)速累計(jì)運(yùn)轉(zhuǎn)200 h 后，取出托輥，拆除軸承密封裝置，檢查軸承潤(rùn)滑脂內(nèi)有無(wú)煤塵。

1.2.3 防水性能試驗(yàn)

試驗(yàn)托輥為非接觸密封的防塵輥?zhàn)樱捎猛休伭芩囼?yàn)臺(tái)進(jìn)行試驗(yàn)。測(cè)定試驗(yàn)托輥質(zhì)量m1，然后將托輥安裝在傾角為35°的試驗(yàn)臺(tái)上，使托輥以600 r/min 的轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)噴水管以0.45 L/min 的流量，將水溫不高于40℃的清水直接噴射到旋轉(zhuǎn)的托輥密封裝置開(kāi)口處，連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)72 h，取出托輥并測(cè)定托輥質(zhì)量m2。托輥進(jìn)水量m3=m2-m1。

試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表1 所示。

表1 托輥輥?zhàn)有D(zhuǎn)阻力、防塵性能、防水性能試驗(yàn)數(shù)據(jù)

1.3 分析

三種密封結(jié)構(gòu)形式的托輥輥?zhàn)觿?dòng)旋轉(zhuǎn)阻力、停止1 h 后的旋轉(zhuǎn)阻力、防塵、防水性能試驗(yàn)均符合文獻(xiàn)［1］的標(biāo)準(zhǔn)要求。

TKⅡ型密封件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，僅有兩部分組成，這種密封件迷宮路徑較短，充油情況下內(nèi)外密封件相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)阻力較小。由于密封圈之間的空隙較大，能充入較多的鋰基潤(rùn)滑脂，足以防止粉塵的侵入。

TK 型密封結(jié)構(gòu)迷宮路徑較長(zhǎng)，粉塵需經(jīng)較長(zhǎng)的路徑才能穿過(guò)密封，所以該種密封結(jié)構(gòu)具有更好的防塵防水效果，適于更為惡劣的環(huán)境。由于該密封結(jié)構(gòu)迷宮路徑長(zhǎng)，迷宮道數(shù)較多，充油情況下內(nèi)外密封件相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的阻力比TKⅡ型大，故旋轉(zhuǎn)阻力比TKⅡ型大。

DTⅡ型較TK 型又增加了一道迷宮，迷宮路徑更長(zhǎng)，理論上防塵防水效果更好，但該種密封結(jié)構(gòu)托輥旋轉(zhuǎn)阻力是這三種密封結(jié)構(gòu)形式托輥中最大的。此種密封結(jié)構(gòu)常用于緩沖托輥。

表1 試驗(yàn)數(shù)據(jù)從側(cè)面驗(yàn)證了上述分析。

2 解決方案

1）密封件的選用。通過(guò)上述試驗(yàn)及分析，無(wú)論采用哪種密封形式，生產(chǎn)出的產(chǎn)品均符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求。如果一般工況條件下使用，為了減小輥?zhàn)拥男D(zhuǎn)阻力，降低皮帶機(jī)能耗，可選用TKⅡ型密封件結(jié)構(gòu)形式托輥。較惡劣環(huán)境下使用，可選用TK 型密封件結(jié)構(gòu)形式托輥。

2）密封件之間的空隙注油量。托輥輥?zhàn)友b配時(shí)，密封件中應(yīng)充入性能不低于GB/T7324-2010 中規(guī)定的2 號(hào)鋰基潤(rùn)滑脂，密封件之間的空隙必須充滿(mǎn)，這直接影響著托輥輥?zhàn)拥姆缐m防水性能好壞，應(yīng)引起足夠重視。

3）密封件的壓裝。密封件與軸承座之間雖為過(guò)盈配合，但密封件壓入軸承座后存在形變的可能，造成密封件和軸承座之間某一位置可能出現(xiàn)縫隙，粉塵有侵入的可能。密封件壓裝時(shí)，應(yīng)在內(nèi)密封與軸承座之間，內(nèi)密封外沿兒上涂膠或采取其他密封措施。

3 結(jié)語(yǔ)

在托輥生產(chǎn)中，選用適當(dāng)?shù)拿芊饧Y(jié)構(gòu)，嚴(yán)格控制密封件之間空隙的注油量，特殊處理內(nèi)密封與軸承座之間可能存在的間隙。通過(guò)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程細(xì)節(jié)的控制，經(jīng)多年實(shí)踐檢驗(yàn)，托輥使用壽命不少于30 000 h，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，壽命期內(nèi)輥?zhàn)訐p壞率不大于10%的要求。托輥使用壽命的提高減少了客戶(hù)的使用及維修成本，降低了帶式輸送機(jī)因托輥損壞而造成的停機(jī)時(shí)間，提高了港口的經(jīng)濟(jì)效益。

［1］GB/T10595-2009 帶式輸送機(jī)［S］.北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2009.

［2］JB/T8908-2013 波狀擋邊帶式輸送機(jī)［S］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2014.

［3］XK06-05 輕小型起重運(yùn)輸設(shè)備產(chǎn)品生產(chǎn)許可實(shí)施細(xì)則（一）（千斤頂、手動(dòng)葫蘆、帶式輸送機(jī)產(chǎn)品部分）［S］.北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2011.