托輥壓裝工裝設計

高海亮，陰 磊，郭 威

（1.山西煤礦機械制造股份有限公司，山西 太原 030031；2.山西煤機富中輸送設備有限公司，山西 太原 030031）

引言

帶式輸送機作為煤礦運輸設備中的主要運輸設備之一，托輥的重量占帶式輸送機整機重量的30%～40%，托輥的價格占整機價格的25%～30%。我國的煤碳資源有限，隨著機械化開采進程的加快，煤炭越采越深，距離也越來越遠，也就是大運量、長距離帶式輸送機越來越多，帶式輸送的帶速越來越高，也就對托輥的徑向園跳動提出了更為嚴格的要求，它的大小直接影響輸送帶的平穩性。輸送帶振動會增加張力，進而增加驅動功率。托輥旋轉阻力對長距離帶式輸送功率的損耗更為明顯。

1 影響托輥旋轉阻力和徑向跳動的因素分析

現在煤礦使用的托輥常見結構TD型、DTII型、TK型等，基本都采用迷宮式組合密封，其旋轉阻力雖有差別，TK型旋轉阻力較小，但區別不是太大，非主要因素。潤滑脂基本都采用礦用鋰基脂，抗水解能力強，有較好的機械安全性，能滿足煤礦常年煤塵、淋水等惡劣的工作環境[1-2]。

托輥軸基本采用的都是冷拔軸，軸直徑的精度達到±0.006 5 mm，它的表面是不需要加工的，直接按照圖紙要求車合適擋距即可。

管體的旋轉對徑向跳動有影響，管體的跳動會直接影響托輥的跳動，后期采用托輥專用管后跳動過大還是存在。后期軸承、軸承座都選用市面上最好的配件進行生產，跳動量、旋轉阻力值仍較大，仍有部分超標。經過反復推敲認為最大的影響因素是兩端軸承座不同心造成，是加工工藝的問題，先把軸座焊接于托輥管上，由于座和管體是間隙配合，經過焊接熱變形后必然會造成不同心的問題。管體加工的止口經三坐標檢測儀檢測后，管體上止口雖然兩邊是同心的，但是和管體外圓的中心還是存在偏心。

2 托輥壓裝輔助工裝的設計

為了提高托輥質量進行了工裝的設計，工裝設計的示意圖如圖1 所示，主要由支撐座、導軌、連接角鋼、搖臂、轉軸及各連接用標準件組成。支撐座左右對稱各布置一件，固定在導軌上，用于支撐托輥輥皮和軸承座單元（如下頁圖5 所示）。支撐座上開有窄長孔供搖臂通過。左右兩個窄長孔的間距略大于輥皮長度即可。序號2 導軌是采用200 號槽鋼制作的，下面除去連接支撐座的螺栓外還安裝有4 件頂絲，用于調成導軌的高度，使導軌和原壓裝機頂軸同心。搖臂是用來支撐托輥軸的，使托輥軸上升達到托輥的中心，然后進行軸承座單元裝入軸和輥皮，軸承座單元進入軸后操作搖臂，使搖臂下落讓開空間，使軸承座單元進去輥皮，通過軸和軸承定位來壓裝軸承座單元。

圖1 托輥壓裝輔助工裝

3 托輥制造加工工藝對比

3.1 傳統工藝介紹

托管的管口部分采用雙頭里孔加工車床加工出止口后，把軸承座壓進去后，焊接成為管體，再進行穿軸、壓軸承、壓密封等的操作。其中加工止口將導致托輥管口的圓度、壁厚差等尺寸進一步擴大，且軸承座的安裝是以間隙配合的形式放入止口的，在搬動換工位時軸承座容易松動，更重要的是焊接由于受熱不均易產生變形，導致兩端的軸承座不同心，進而影響托輥的性能。輥體如圖2 所示。

圖2 輥體示意圖

3.2 新加工工藝介紹

托輥專用管買回來經過切管機床，留一定的量，然后經平面倒角機后形成新工藝所需的輥皮。輥皮如圖3 所示。

圖3 輥皮示意圖

托輥軸全部更改為定尺采購，降低成本的同時能更好地保證軸的直線度，用平面倒角切槽一體機加工后轉銑扁形成所需要的軸。軸如圖4 所示。

圖4 軸示意圖

依次把密封盤、軸承用六工位軸承數控壓裝機壓入軸承座內，形成軸承座單元。軸承座單元構成示意圖如圖5 所示。新舊工藝流程簡單對比如表1所示。

圖5 軸承座單元構成

表1 新舊工藝流程簡單對比

3.2.1 新工藝之輥皮、軸工藝

新工藝對輥皮加工工藝進行優化，采用不加工止口，只進行倒角的工藝。進行內外雙倒角，不再對管子進行止口的加工，不破壞管子的自然圓度、壁厚差等指標，還能確保軸承座以過盈配合的形式壓入管子內部，對管子的圓度有進一步的提升。軸承座過盈壓入管子，還能避免焊接時軸承座的變形。托輥軸采用兩端頂住一次成型的加工方法，可以有效保證托輥軸的擋距統一穩定，保證軸承游隙，使軸承的旋轉阻力最小[3-4]。

3.2.2 新工藝之穿軸、壓裝軸承座單元、焊接

如圖6 所示，先將托輥軸穿入輥皮，將軸承座單元套入軸承座壓裝機壓頭，托軸機構將托輥軸托至中心高位置，兩端壓頭將軸承座單元壓入輥皮，壓頭旋轉同時完成軸承座與輥皮的焊接。焊接后的狀態如圖7 所示。

圖6 穿軸、壓裝過程

圖7 壓裝、焊接后的狀態

3.2.3 新工藝之密封壓裝

如示意圖8 所示，即為托輥成品。依靠壓裝機分步壓裝密封件，保證密封間隙，降低旋轉阻力、提高密封性能，最后安裝擋圈。

圖8 托輥成品

3.3 采用工裝加工工藝的優點

新工藝主要依靠托輥軸（定尺采購保證直線度）的直線度，把軸承作為中間介質，通過軸承內圈與托輥軸和軸承外圈與軸承座的過盈配合，有效保證兩端軸承座的同軸度。同時依靠托輥軸和軸承也能防止軸承座的壓裝和焊接引起的變形，比傳統單純壓軸承座焊接的同軸度大幅提高，降低了旋轉阻力。

同時依靠軸承座外圓與輥皮內圈過渡配合，保證輥皮外圓相對于托輥軸的位置，減小輥皮外圓相對于托輥軸的徑向跳動。通過上述兩種工藝來保證托輥兩項重要指標旋轉阻力和徑向跳動的合格。

4 結語

通過工裝設計，改變加工工藝，多次試驗等技術實踐工作，提高了托輥品質。托輥的徑跳值100%合格、旋轉阻力平均約0.86 N，遠小于標準值3 N，達到國內先進水平，已在塔山煤礦、龍王溝煤礦、青春塔煤礦等多家煤礦得到應用，經濟效益可觀。