轴承知识
注油式非金属托辊的研制与应用
2009-04-01目前，带式输送机已广泛应用于国民经济各个领域，是生产过程中流水作业运输线中不可缺少的重要组成部分，近年来在煤矿的运输系统中更是具有举足轻重的地位。托辊是带式输送机的心脏，它的好坏直接关系到带式输送机的运行状况和运行质量。传统金属制作的托辊重量大，能耗高，启动力矩大，耐腐蚀性差，不适于在潮湿、有腐蚀性气体的环境中工作，在恶劣环境中的使用寿命只有几千个小时，使用寿命较短。注油式非金属托辊采用聚氯乙烯为材质的管材作辊筒，可取代传统的胶带传输用钢制托辊，具有高韧性、高强度、耐腐蚀、质量轻的特点，是传统托辊理想的更新换代产品。
1注油式非金属托辊的结构
该产品采用聚氯乙烯管材制作辊筒，用聚氯乙烯材质制作轴承座，内置迷宫式密封圈，并根据井下使用的实际环境，在结构上采用了托辊轴可注油制冷方式。注油式非金属托辊由辊筒、轴承座、轴、轴承和密封圈等部件组成。
1.1辊筒
辊筒采用聚氯乙烯树脂，经挤压成型制得的塑料管材是一个薄壁聚氯乙烯圆柱筒。为了保证辊筒与托辊座之间连接较稳不易脱落,在管材内壁特留有3根半径为3 mm的凸出筋。聚氯乙烯树脂具有耐酸碱、耐腐蚀、耐冲击、耐磨损、韧性好、不导电等特点。在诸多管材中其磨耗指数Z高，耐磨性比钢管及其他塑料管材高4~10倍,托辊的重量仅为普通托辊重量的30%，耐压力强度很高,可极大地提高托辊的使用寿命，且生产出的产品外观光滑平整、美观。
1.2托辊轴
托辊轴是由45号钢锻造而成的，与普通托辊轴不同之处是，在轴的加工过程中从轴的一头钻一孔径为6~8 mm的深孔，孔深是从轴一头到另一端轴承室位置，在轴两端轴承室位置轴面上钻小孔。轴一端装有油杯，注入油。在工作过程中，油在深孔中不断向轴承流动，可以起到冷却轴承的作用，防止因轴承过热而损坏轴承。
1.3轴承座
轴承座是由聚氯乙烯通过注塑成型的，改变了传统的铸钢托辊的笨重结构。这种轴承座外表面设计有3根凹槽，与辊筒相配合，增加轴承座与轴之间的接触面，提高托辊的使用寿命。轴承座端面外圆采用弧形棱角，平滑不毁胶带，解决了以往直棱角易割胶带的难题。
2注油式非金属托辊技术特性
2.1径向圆跳动
径向圆跳动如表1所列。
1注油式非金属托辊的结构
该产品采用聚氯乙烯管材制作辊筒，用聚氯乙烯材质制作轴承座，内置迷宫式密封圈，并根据井下使用的实际环境，在结构上采用了托辊轴可注油制冷方式。注油式非金属托辊由辊筒、轴承座、轴、轴承和密封圈等部件组成。
1.1辊筒
辊筒采用聚氯乙烯树脂，经挤压成型制得的塑料管材是一个薄壁聚氯乙烯圆柱筒。为了保证辊筒与托辊座之间连接较稳不易脱落,在管材内壁特留有3根半径为3 mm的凸出筋。聚氯乙烯树脂具有耐酸碱、耐腐蚀、耐冲击、耐磨损、韧性好、不导电等特点。在诸多管材中其磨耗指数Z高，耐磨性比钢管及其他塑料管材高4~10倍,托辊的重量仅为普通托辊重量的30%，耐压力强度很高,可极大地提高托辊的使用寿命，且生产出的产品外观光滑平整、美观。
1.2托辊轴
托辊轴是由45号钢锻造而成的，与普通托辊轴不同之处是，在轴的加工过程中从轴的一头钻一孔径为6~8 mm的深孔，孔深是从轴一头到另一端轴承室位置，在轴两端轴承室位置轴面上钻小孔。轴一端装有油杯，注入油。在工作过程中，油在深孔中不断向轴承流动，可以起到冷却轴承的作用，防止因轴承过热而损坏轴承。
1.3轴承座
轴承座是由聚氯乙烯通过注塑成型的，改变了传统的铸钢托辊的笨重结构。这种轴承座外表面设计有3根凹槽，与辊筒相配合，增加轴承座与轴之间的接触面，提高托辊的使用寿命。轴承座端面外圆采用弧形棱角，平滑不毁胶带，解决了以往直棱角易割胶带的难题。
2注油式非金属托辊技术特性
2.1径向圆跳动
径向圆跳动如表1所列。
表1径向圆跳 mm
2.2轴向窜动
在500 N轴向载荷作用下,托辊轴向窜动值小于等于0.7 mm。
2.3旋转阻力
托辊在2.5 N的压力作用下,在外圆线速度为2.0 m/s时,其旋转阻力如表2所列。
在500 N轴向载荷作用下,托辊轴向窜动值小于等于0.7 mm。
2.3旋转阻力
托辊在2.5 N的压力作用下,在外圆线速度为2.0 m/s时,其旋转阻力如表2所列。
表2旋转阻力
2.4托辊水平和垂直跌落试验
托辊水平和垂直跌落试验后，托辊全部零件未出现损伤，轴向位移小于等于1.5 mm，其管体和轴承未出现松动。
2.5轴向载荷
对托辊施加规定的载荷(托辊直径为89～108mm时，施加的轴向载荷为10 kN；直径为133～159mm，施加的轴向载荷为15 kN)，托辊轴(包括轴承座、密封装置)和托辊管体不脱开。
2.6煤尘密封性能
托辊以1 450 r/min的转速运转200 h后，煤尘进入轴承润滑脂中的含量小于等于0.8%，托辊仍能正常运转。
2.7浸水密封性能
托辊在清水中以1 450 r/min的转速运转24h后，其进水量小于等于150 g。
2.8淋水密封性能
托辊以1450 r/min的转速运转120 h后，其进水量小于等于250 g。
2.9托辊使用寿命
托辊实际使用寿命为2万h。
3使用效果
该产品自2006年1月在旗山煤矿井下主运系统和选煤厂安装使用后，胶带运行安全、平稳、可靠，托辊损坏明显减少，提高了带式输送机的运行效率，减小了带式输送机的运行阻力，延长了其使用寿命，降低了各种损耗，保证了输送机的安全、高效运行。实践证明，该产品是目前“以塑代钢”Z好的托辊产品，同其他塑料托辊相比，具有以下优良特性:
3.1托辊重量轻,更换方便
该托辊采用聚氯乙稀材料，净重1.4～2.0 kg，重量比普通金属托辊减少2/3，减轻了工人的劳动强度，提高了工作效率。
3.2安装、拆除、维修工作强度小，使用方便
轴承运转平稳，寿命长。由于可对托辊转动轴承部位加注润滑油，故轴承部位密封效果好，可极大地延长轴承的使用寿命，有效地减少带式输送机的事故，降低企业成本。
3.3具有阻燃性和抗静电特性
由于合成材料中有阻燃剂、增强剂和抗静电剂，故托辊相互碰撞时不能产生火花，具有阻燃性和抗静电特性，Z适合于矿山、燃气、化工等易燃易爆的特定场所。
3.4耐腐蚀性强，密封好
注油式阻燃抗静电高耐磨非金属托辊对环境要求低，不怕酸、碱、盐的腐蚀。耐老化，耐各种化学介质的腐蚀。采用新型密封系统结构工艺，有极强的防尘、防水性能，不怕粉尘、水和各种污物浸蚀。
3.5耐疲劳性、抗冲击性、存热固化成型性较强
该托辊有极高的耐磨性，在长期高载荷条件下，疲劳强度优于金属托辊，其使用寿命在2万h以上，机械强度超过普通碳钢，可承受反复冲击、震动；可抗高、低温，在异常环境温度下不易变形，可用于各种物料运输和环境较为恶劣的场合。
3.6减少胶带的磨损和运行阻力
该托辊重量轻，旋转阻力小，运转灵活，噪声小，具有超低的摩擦系数，超强的抗黏附能力，可减少胶带磨损，在使用过程中不会对胶带和接头有任何损伤，与金属托辊比可延长胶带使用寿命1~2倍；减小输送机的运行阻力和耗电量，实现节能节耗。
4结语
注油式非金属托辊具有支撑输送带的作用，能够减少输送带的运行阻力，保证其平稳运行，可直接加注油，不影响生产，适用于各种型号的带式输送机。托辊设计合理，安装维护简单，使用寿命较长。自2006年1月在旗山煤矿试用以来，运行安全、平稳、可靠，减少了托辊更换的次数，减小了维护量，没发生一起由托辊引起的输送机故障，经济效益和社会效益明显。该型托辊具有良好的推广应用前景。（来源：煤炭科技）
作者简介；李翔(1973-)，女，江苏邳州人，1994年毕业于徐州煤炭工业学校机械制造专业，2000年毕业于徐州师范大学经济管理专业。徐州矿务集团有限公司旗山煤矿规划科助理工程师。
托辊水平和垂直跌落试验后，托辊全部零件未出现损伤，轴向位移小于等于1.5 mm，其管体和轴承未出现松动。
2.5轴向载荷
对托辊施加规定的载荷(托辊直径为89～108mm时，施加的轴向载荷为10 kN；直径为133～159mm，施加的轴向载荷为15 kN)，托辊轴(包括轴承座、密封装置)和托辊管体不脱开。
2.6煤尘密封性能
托辊以1 450 r/min的转速运转200 h后，煤尘进入轴承润滑脂中的含量小于等于0.8%，托辊仍能正常运转。
2.7浸水密封性能
托辊在清水中以1 450 r/min的转速运转24h后，其进水量小于等于150 g。
2.8淋水密封性能
托辊以1450 r/min的转速运转120 h后，其进水量小于等于250 g。
2.9托辊使用寿命
托辊实际使用寿命为2万h。
3使用效果
该产品自2006年1月在旗山煤矿井下主运系统和选煤厂安装使用后，胶带运行安全、平稳、可靠，托辊损坏明显减少，提高了带式输送机的运行效率，减小了带式输送机的运行阻力，延长了其使用寿命，降低了各种损耗，保证了输送机的安全、高效运行。实践证明，该产品是目前“以塑代钢”Z好的托辊产品，同其他塑料托辊相比，具有以下优良特性:
3.1托辊重量轻,更换方便
该托辊采用聚氯乙稀材料，净重1.4～2.0 kg，重量比普通金属托辊减少2/3，减轻了工人的劳动强度，提高了工作效率。
3.2安装、拆除、维修工作强度小，使用方便
轴承运转平稳，寿命长。由于可对托辊转动轴承部位加注润滑油，故轴承部位密封效果好，可极大地延长轴承的使用寿命，有效地减少带式输送机的事故，降低企业成本。
3.3具有阻燃性和抗静电特性
由于合成材料中有阻燃剂、增强剂和抗静电剂，故托辊相互碰撞时不能产生火花，具有阻燃性和抗静电特性，Z适合于矿山、燃气、化工等易燃易爆的特定场所。
3.4耐腐蚀性强，密封好
注油式阻燃抗静电高耐磨非金属托辊对环境要求低，不怕酸、碱、盐的腐蚀。耐老化，耐各种化学介质的腐蚀。采用新型密封系统结构工艺，有极强的防尘、防水性能，不怕粉尘、水和各种污物浸蚀。
3.5耐疲劳性、抗冲击性、存热固化成型性较强
该托辊有极高的耐磨性，在长期高载荷条件下，疲劳强度优于金属托辊，其使用寿命在2万h以上，机械强度超过普通碳钢，可承受反复冲击、震动；可抗高、低温，在异常环境温度下不易变形，可用于各种物料运输和环境较为恶劣的场合。
3.6减少胶带的磨损和运行阻力
该托辊重量轻，旋转阻力小，运转灵活，噪声小，具有超低的摩擦系数，超强的抗黏附能力，可减少胶带磨损，在使用过程中不会对胶带和接头有任何损伤，与金属托辊比可延长胶带使用寿命1~2倍；减小输送机的运行阻力和耗电量，实现节能节耗。
4结语
注油式非金属托辊具有支撑输送带的作用，能够减少输送带的运行阻力，保证其平稳运行，可直接加注油，不影响生产，适用于各种型号的带式输送机。托辊设计合理，安装维护简单，使用寿命较长。自2006年1月在旗山煤矿试用以来，运行安全、平稳、可靠，减少了托辊更换的次数，减小了维护量，没发生一起由托辊引起的输送机故障，经济效益和社会效益明显。该型托辊具有良好的推广应用前景。（来源：煤炭科技）
作者简介；李翔(1973-)，女，江苏邳州人，1994年毕业于徐州煤炭工业学校机械制造专业，2000年毕业于徐州师范大学经济管理专业。徐州矿务集团有限公司旗山煤矿规划科助理工程师。
