淺析皮帶機托輥密封結構

王瑞

[摘要]在皮帶機設備中，占有比例最多的部件就是托輥裝置，其主要作用是安裝在輸送物料的設備上來支撐皮帶和物料重量。托輥整體結構一般比較單一，多數情況由軸承座、輥筒、軸承、潤滑脂、密封件以及軸等這些零件構成，是支撐輸送帶且用于減小輸送帶撓度的重要部件。本文結合現場調查和托輥實物解剖分析，進一步對皮帶機托輥密封結構進行探討。

[關鍵詞]皮帶機 托輥 密封結構 改進

目前，在我國的工業生產過程中，皮帶機托輥在結構上較為單一，軸承座，軸承，密封件以及輥筒等部件組成了皮帶機設備的托輥裝置，托輥在很大程度上決定了皮帶機的運行狀況。正因如此，由于托輥問題造成的設備運轉問題較為常見。常用的托輥自身存在許多不足，主要是體積比較大、磨損較大、易被腐蝕，這主要由于是托輥的工作環境比較惡劣，而且本身的構造也不完美，直接導致了托輥的密封結構需要進行針對性的改進處理。

一、托輥的主要失效原理

（1）在托輥中加入變質潤滑脂。礦用帶式輸送機的工作環境一般都伴有大量的粉塵，如果長時間在這種環境中工作，潤滑脂中就會摻入粉塵，這樣潤滑脂就不能平穩的發揮它的作用，效果變差。如果軸承一直在比較干的情況下進行摩擦，那么軸承就會出現比較頻繁的磨損，使用周期變短。

（2）托輥中的潤滑脂由于時間原因導致的流失。這一現象是因為托輥軸承的“呼吸行為。因為摩擦的原因，產生了大量的熱量，熱量導致潤滑脂的揮發汽化，這樣密封腔內的壓力就變大了，此時密封腔中的其他氣體就會被向外排擠，這就是‘‘呼氣”動作;托輥停止工作后，溫度就會回落，密封腔內的壓力也變低了，這時被排出的氣體就會又回到密封腔內，這就是‘‘吸氣”動作。“呼氣”的時候，外面的壓力小于密封腔內的壓力，雜質不會被帶入密封腔內，但是在“吸氣”過程中，外面的壓力大于密封腔內的壓力，外界的雜質就會被吸入密封腔內，這些雜質會污染潤滑脂。長時間的“呼吸”行為會使得潤滑脂中含有過多的雜質，減少潤滑脂的含量，這樣軸承的磨損就加劇了。

二、現有托輥的密封形式

我國皮帶機托輥密封結構主要采用迷宮密封。這種密封結構主要是在通過多個密封環形齒的設置，在容易泄漏的位置形成膨脹空腔以及相應的節流間隙。在迷宮密封中齒隙的主要工作就是要將勢能有效地轉化成為動能，空腔的主要工作就是要將動能有效地轉化成為熱能，這樣就能夠有效的防治密封結構中出現壓力能的轉化，對密封結構起到了很好的保護作用。下面是我國皮帶機托輥普遍采用的兩種密封形式：

（1）材料升級替換出的新結構托輥。常規的托輥的制作材料一般都是鋼材，鋼制材質的托輥比較重而且極易被腐蝕和磨損。為了完成重量減輕、使用期增長的要求，高分子材料托輥應運而生。對比新型托輥和傳統托輥，新型托輥的重量比較小，比較耐磨、不易被腐蝕、旋轉阻力非常的小，不容易磨損傳送帶。老式的軸承和軸承座已經不能和新材料的托輥相匹配，軸承和軸承座的托輥需要選擇無軸承結構或者橡膠軸承座。無心軸托輥中的輥筒多數情況下選擇的是整體旋壓成型，就是指使用旋壓工藝生產出的半軸結構的托輥，然后再安裝好軸承。無心軸托輥能夠剔除存在于軸承和管體之間的連接縫隙，這樣就能延長托輥的使用期限。

（2）唇式密封。托輥唇式密封本質上歸屬于接觸式密封，它代替的就是迷宮密封，即使是在托輥停止工作的時候也能起到密封的作用，而且防水效果也不錯。唇式密封中的密封條的制作材料擁有比較穩定的性能、而且比較不易磨損、對靜電的抗阻燃效果也很好。唇式密封中的軸和密封條是平行排列存在的，或者垂直安放。安裝的時候，唇式結構和托輥良好的匹配，使得托輥工作的時候密封效果比較好，即使托輥停止工作，密封效果仍然存在。考慮到正常運行時，托輥軸和密封唇之間的配合比較超標，這就導致運轉時候產生的阻力比較強，如果皮帶機大部分都選擇這種唇式密封，那么整臺機器就需要消耗比較多的能量。

三、托輥密封形式的改進結構

（1）用迷宮密封和螺旋密封的結構進行組合密封。在泄露通道內增設多個齒或者槽以使流動阻力得到增加，從而急劇損失泄漏的壓差，進而達到密封效果。此迷宮密封的設計要求很高，首先要忽略托輥的軸承間隙，每個零件的制作公差和裝配的誤差，還有在運轉時托輥的彎曲變形和迷宮室內的熱膨脹以及其引起的變形等等各種因素，再按照氣體和液體在單獨密封的最好的狀態下迷宮密封的結構進行設計和尺寸計算，然后再把兩種結構進行復合，最后圓整尺寸和優化結構。按照這種設計，盡可能使氣流動能轉換成熱能而不讓其進到下一個間隙，把迷宮密封的每級的縫口流量系數根據內到外逐漸增大的次序進行排列，使流動的液體在通過密封孔口時的流速能盡量減小，把已經通過縫口的流體動能在膨脹室內將其作恒溫恒壓恢復，在每個縫口之前的速度逐漸為零，從而防止‘‘透氣現象”的發生，進而有好的密封性。這樣做是因為迷宮密封在運行時阻力小，使用的壽命長以及維修簡單方便，同時還避免了迷宮密封所發生的“透氣現象”。

（2）設置較小的間隙的單段螺旋密封在迷宮密封的外端。它的內端不僅給迷宮作擋板，又把軸承腔內的潤滑脂所氣化的油脂送回軸承腔內，從而達到密封效果。螺旋密封對密封液體或者氣液的混合物很適用，不用再另外加封液，一般用于軸承封油。但是要注意的是在安裝螺旋密封時要使螺旋的趕油方向和油的泄露方向相反，不然不僅不能有效密封，還會使泄露嚴重增加。在理論上，螺旋密封的間隙越小越好，但是如果太小就會在高速運轉時使軸好螺旋密封圈發生碰撞與摩擦，因此可以在孔壁的表面涂上一層潤滑石墨，減小碰撞與摩擦。

（3）如果在軸承腔內增設一個接觸式的內密封圈，就會防止軸承腔內的潤滑脂向內泄漏。在軸頭的外端加上外端面是內凹面的內擋圈以及凸環。當托輥處于高速運轉時，內擋圈內凹面的氣體就會在離心力的作用下逐漸形成一道真空的密封墻，而且凸環可作為一道簡單的水文軸向迷宮密封，使外界的水分、氣體以及處于半流動性的稀泥的軸向運動趨勢得到改變，共同使軸頭外端有好的密封效果。

四、結束語

綜上所述，托輥是皮帶機的重要組成部分，我們必須每一個部件給予足夠的重視，才能保障皮帶機設備運行的安全穩定。想要解決皮帶機托輥使用壽命短等問題，就要對托輥的使用環境、密封結構及其結構特點進行認真的分析，加以改進。這不僅能夠有效地延長托輥的使用壽命，還能適當減少維修人員的勞動強度，同時也為生產贏得了寶貴的時間，創造更大的經濟效益。