1、概述
對
帶式輸送機來說，在輸送量相同的前提下，提高帶速要比增大帶寬有利得多，因為帶速提高后，輸送帶最大張力可下降，輸送帶強度等級也可隨之下降，從而節(jié)省了設備的投資費用；而增大帶寬則需要擴大巷道的寬度，這就增加了巷道開拓的基建費用。但是帶速過高，煤塵飛揚就越利害，當煤塵濃度高到一定程度時就會發(fā)生爆炸。為了安全起見，當輸送機長度L＞km時，推薦帶寬為0.8～1.2 m、帶速為6～8m/s或更高、運量控制在500～3000t/h，這時年當量費用最低。
目前國外煤礦井下使用的帶式輸送機帶速達到7～12m/s，個別可達15m/s，國內(nèi)則一般控制在6m/s之內(nèi)。帶速提高后，托輥轉速也隨著增大，導致托輥的旋轉阻力增大和使用壽命降低。根據(jù)國內(nèi)和國外有關托輥標準的規(guī)定，托輥轉速不得超過600r/min，否則托輥旋轉阻力會急劇增大，并導致使用壽命急劇下降。當托輥轉速超過600 r/nun時，可采用加大托輥直徑的方法來降低托輥轉速。托輥是帶式輸送機的主要部件，量大面廣，重量約占整機重量的1/3，價格約占整機的1/5N1/3。據(jù)現(xiàn)場調查，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，在采完一個工作面后，托輥損壞數(shù)量約為60%～80%，消耗量相當大。另外托輥的旋轉阻力增大會導致輸送機運行阻力變大，從而使功率消耗也變大。煤礦中帶式輸送機的停機事故，絕大多數(shù)是由于托輥故障而引起的。因此，提高托輥的質量對降低帶式輸送機的能耗、節(jié)省費用、增加運行可靠性具有很大的意義。
2、托輥質量分析
高速托輥在結構密封、加工質量、軸承、潤滑脂等方面有更高的要求。美國、澳大利亞等國家目前使用的新型注油托輥，其運行阻力小，軸承采用稀油潤滑，托輥速度可達6～8m/s，托輥壽命可達10a以上。因此，要提高我國輸送機的托輥技術，很重要的一點就是應該通過改進密封結構與材質，采用非金屬保持架的大游隙專用軸承與專用潤滑脂來提高高速托輥的質量。目前，國內(nèi)托輥質量存在差距的另一個主要原因是加工質量，國內(nèi)托輥生產(chǎn)廠家的加工工藝與設備精度保證不了設計要求，造成托輥旋轉阻力大、甚至不能轉動，使用壽命短、有時使用不到1—2個月就損壞了。因此，要制造出高質量的高速托輥，只有改進托輥的加工工藝和更新設備，才能滿足大型帶式輸送機高帶速的要求。據(jù)有關統(tǒng)計資料，在我國現(xiàn)有煤礦的使用條件下，若把托輥的使用壽命從原來的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，可見經(jīng)濟效益是非常顯著的。
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。軸承不僅對托輥使用壽命有重大影響，而且對托輥旋轉阻力也有一定的影響。測試結果表明：軸承的摩擦阻力約占托輥旋轉阻力的1/4 ~1/8。目前，托輥常用軸承型號為204、205系列滾動軸承。通過對國內(nèi)外軸承的分析，認為國產(chǎn)軸承在加工精度和材料熱處理等方面與英國、西德等國家基本相同，但英國道梯公司由于采用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，旋轉阻力降低l倍以上。
分析國內(nèi)托輥軸承失效的原因，主要包括如下幾個方面：
(1)煤塵或煤泥大量進入到軸承內(nèi)，使軸承的溝道和保持架的兜孔內(nèi)填滿黑色油泥，使其不能轉動而失效。
(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)外溝道嚴重銹蝕，使其不能轉動而失效。
(3)油脂變質造成軸承失效。
(4)軸承本身制造質量差，引起失效。
(5)軸承的裝配質量差，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，煤科總院上海分院研制成功了國產(chǎn)KA系列大游隙托輥專用軸承，該項目曾獲得原煤炭工業(yè)部科技進步二等獎。這種用于帶式輸送機托輥的專用軸承，在結構上主要進行了如下幾項改進：
(1)軸承的密封由原來的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，即使在軸承中進入一些污物粒子，軸承仍能靈活轉動、不會堵塞；同時還相應增大了軸承所允許的角位移，使不同心度對軸承的影響減小。
(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能改變運動軌跡，不會由于硬磨而卡死。
(4)加大軸承溝槽的曲率、同時加大鋼球直徑，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。
試驗結果表明：KA系列托輥專用軸承即使在非常惡劣的條件下運轉，專用軸承的實驗室壽命可以達到204系列軸承的10倍以上，而且旋轉阻力降低1倍以上，使用壽命超過30000 h。
5、結論
托輥是帶式輸送機的主要部件，量大面廣，其質量直接影響輸送機的正常運行。因此，提高托輥質量對降低能耗、節(jié)省費用、增加運行可靠性具有很大的意義。隨著輸送機向長距離、大運量、高速度方向發(fā)展，對高速托輥在密封結構、加工質量、軸承、潤滑脂等方面提出了更高的要求，只有通過改進密封結構與材質，采用非金屬保持架的大游隙專用軸承與專用潤滑脂，才有可能從根本上提高高速托輥的質量，從而延長輸送機托輥的使用壽命。
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