改向高密封性耐磨式非金屬新型托輥研制

朱 君

（肥城白莊煤礦有限公司,山東 肥城 271623）

0 前言

煤礦井下皮帶托輥屬于易損件，由于環(huán)境潮濕、粉塵大，傳統(tǒng)的鋼制托輥易腐蝕、磨損。針對(duì)這一現(xiàn)象，研制出一種新型改向密封型的非金屬托輥，使得托輥的密封性大大提高，阻擋了水分、粉塵等污物進(jìn)入軸承座內(nèi)，同時(shí)質(zhì)量減輕，易于安裝。

1 托輥密封結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及管體配方

托輥主要由管體、軸承座、軸承、密封件，潤(rùn)滑脂和軸組成。現(xiàn)在各行業(yè)應(yīng)用最廣泛的是金屬托輥，其筒體一般采用高頻焊管加工而成。實(shí)踐證明，托輥的失效形式一般為軸承不能靈活運(yùn)轉(zhuǎn)，原因除了常規(guī)的疲勞失效外，固體顆粒、腐蝕性氣體和液體的侵入也是極重要的因素。所以，延長(zhǎng)托輥壽命的核心是要有良好的密封裝置來(lái)保證軸承的靈活性。

鑒于傳統(tǒng)托輥存在的缺點(diǎn)，設(shè)計(jì)出新型改向密封結(jié)構(gòu)（如圖1）。為了保證托輥的密封效果，采用四道密封結(jié)構(gòu)，即將傳統(tǒng)托輥的內(nèi)外密封改為內(nèi)、外各兩套密封，即內(nèi)密封件A和內(nèi)密封B、外密封件A和外密封件B。該結(jié)構(gòu)在托輥轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，可以形成四道阻隔墻，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)碰到阻隔墻后，由于不能再繼續(xù)向前延伸，增加粉塵、水等污物的爬坡長(zhǎng)度和難度，使污染物在通過(guò)密封件表面時(shí)改變其前進(jìn)方向，無(wú)法進(jìn)入軸承座內(nèi)，提高防塵防水的密封效果。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)行。并且不需要在各層迷宮密封腔中填充過(guò)多的潤(rùn)滑脂，有效減小了旋轉(zhuǎn)阻力。

圖1

管體采用聚氯乙烯樹(shù)脂。經(jīng)擠壓成型制得的塑料管材是一個(gè)聚氯乙烯圓柱筒。聚氯乙烯樹(shù)脂（PVC）是一種非結(jié)晶、極性的高分子聚合物，軟化溫度和熔融溫度較高，由于PVC熔體延展性差，易導(dǎo)致熔體破碎；PVC熔體松弛慢，易導(dǎo)致制品表面粗糙、無(wú)光澤及鯊魚(yú)皮等。因此，PVC加工時(shí)往往需要加各種人工助劑、加工改性劑和沖擊改性劑等各種輔料，以改善其熔體上述缺陷，對(duì)PVC進(jìn)行加工改性和沖擊改性，使之可以加工成為有用的產(chǎn)品。在設(shè)計(jì)PVC管材配方時(shí)，將應(yīng)用條件、制品結(jié)構(gòu)、加工設(shè)備、工藝條件、加工成本等各方面因素，同配方一起綜合考慮，并通過(guò)試驗(yàn)進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，最終獲得具有優(yōu)良耐磨、抗沖擊性、抗靜電的PVC配方。

隨著CPE用量的增加，PVC的拉伸強(qiáng)度和硬度下降，沖擊強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率上升。因此綜合配方中其它組成以及擠出機(jī)塑化能力，CPE加入量在8—10份。

通過(guò)以上研究和依據(jù)企業(yè)的使用要求，擬定了最佳配方，該配方經(jīng)過(guò)在65/132-160PVC管材生產(chǎn)線上生產(chǎn)，所生產(chǎn)管材外觀平滑細(xì)膩、管體耐磨、抗沖擊性能、抗靜電性能均符合MT/T1019規(guī)定。

托輥軸是由45號(hào)鋼鍛造而成的,在軸的加工過(guò)程中車出安裝彈簧墊圈的凹槽，在安裝中使彈簧墊圈牢牢固定在凹槽中，保證了托輥的軸向竄動(dòng)。

軸承座是由聚氯乙烯通過(guò)注塑成型的,改變了傳統(tǒng)的鑄鋼托輥的笨重結(jié)構(gòu)。這種軸承座外表面設(shè)計(jì)有3根凹槽,與輥筒相配合,增加軸承座與軸之間的接觸面,提高托輥的使用壽命。軸承座端面外圓采用弧形棱角,平滑不毀膠帶,解決了以往直棱角易割膠帶的難題。

2 工藝的優(yōu)化

托輥主要由四大部分組成，分別為托輥軸、托輥管、軸承座（軸承座外殼、密封圈、軸承）和端蓋。托輥的裝配就是將這些不同的部件按照工藝要求進(jìn)行裝配，使得裝配完成的托輥達(dá)到合格的性能要求。

產(chǎn)品生產(chǎn)工藝流程：原材料檢驗(yàn)→配件加工→配件檢驗(yàn)→托輥裝配→出廠檢驗(yàn)。

科技小組經(jīng)過(guò)多次裝配，結(jié)合產(chǎn)品特點(diǎn)，優(yōu)化產(chǎn)品裝配工藝，自制一套三件托輥裝配壓裝設(shè)備，甄選最優(yōu)裝配方案并要求員工嚴(yán)格按規(guī)程操作，最大限度保證裝配出來(lái)的產(chǎn)品性能指標(biāo)合格。其裝配工藝分為三歩：

第一歩，軸承座、管體粘結(jié)工藝流程：管體一側(cè)涂膠→軸承座涂膠→軸承座與管體粘結(jié)→另一側(cè)管體涂膠→另一個(gè)軸承座涂膠→該側(cè)軸承座與管體粘結(jié)→自檢→放置→填寫(xiě)標(biāo)示卡。

第二歩，軸承、管體壓裝工藝流程：軸兩側(cè)靠近軸心處分別安裝彈簧墊圈→軸的一側(cè)安裝軸承軸承外側(cè)安裝彈簧墊圈→將軸壓入管體內(nèi)→軸的另一側(cè)安裝軸承→軸承外側(cè)安裝彈簧墊圈→自檢→轉(zhuǎn)入下道工序→填寫(xiě)標(biāo)示卡。

第三步，密封圈、端蓋安裝工藝流程：內(nèi)、外密封件涂托輥專用潤(rùn)滑脂→連接件內(nèi)、外表面涂PVC硬塑專用膠→將密封件與連接件粘接牢固,一并套在軸上壓緊→壓上端蓋、彈簧墊圈→填寫(xiě)標(biāo)示卡。

3 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)工業(yè)性試驗(yàn)，該新型改向密封式托輥顯示出了壽命長(zhǎng)、返修率低、成本低、質(zhì)量輕的優(yōu)點(diǎn)：托輥重量輕,更換方便；安裝、拆除、維修工作強(qiáng)度小,使用方便；具有阻燃性和抗靜電特性；耐腐蝕性強(qiáng),密封好；耐疲勞性、抗沖擊性、存熱固化成型性較強(qiáng)；減少膠帶的磨損和運(yùn)行阻力。