影響帶式輸送機托輥使用壽命的主要因素分析

隨著帶式輸送機不斷向大運量、高帶速、長距離、高效率方向的快速發展，各行業對輸送系統設備完好率、工程投資以及節能環保性能的要求越來越高，尤其是在提倡建設節約型社會的今天，降低工程的一次投資和運營成本、提高設備的可靠性和工作效率對使用單位具有重要意義。

托輥作為帶式輸送機中數量最多的部件，其使用壽命是影響工程投資和運營成本的重要內容。托輥的使用壽命受諸多因素影響，本文從設計、制造和應用的角度，結合國內外工程的應用情況，對影響托輥使用壽命的幾個主要因素進行分析，供業內同行參考。

1 托輥的使用條件

托輥的使用條件包括物料性能、落差、運量、膠帶速度和帶重、環境溫度、托輥的布置型式、膠帶垂度、粉塵、雨水等等。物料性能，主要指被輸送物料的比重、塊度、給料的均勻程度；落差是受料點處托輥承受物料沖擊的主要影響參數；運量和帶重是托輥所承受的直接荷載；膠帶速度與托輥的轉速成正比，與托輥壽命成反比；膠帶垂度，影響膠帶運行時的阻力和對托輥的沖擊；托輥的布置型式，關系到托輥實際承受荷載的大小；溫度、粉塵、雨水等條件對潤滑的實際效果產生影響。

通常情況下，物料落差、托輥布置型式可以通過輸送系統的整體工藝布置來進行調整；膠帶垂度可以通過調整張緊力來達到正常情況；其余內容則需要下面的環節進行解決。

2 正確選型

2.1 軸承選型

一般情況下，以軸承損壞作為托輥失效的主要判斷依據，因此托輥選型的主要內容則是根據不同的使用條件確定軸承規格及其許用偏角條件。

軸承的理論壽命計算

L610=(CP)t×10 轉 式中 L10——額定壽命 ，轉

C——基本額定動載荷，kN P——當量動載荷 ，kN

t——壽命指數，球軸承 t=3，滾子軸承t=10/3

L10是失效概率為10%時的軸承壽命值，若需提高對失效概率的要求，可在公式中引入失效概率系數a1,即Li=a1×(CP)t，a1 取值詳見下表。

表 失效概率系數a1取值表

托輥的當量動載荷 P=P0×fd×fs×fa N P0＝e×a×(Im/V+qB) ×9.8 N 式中 fd——沖擊系數

a——托輥間距，m fs——運行系數

Im——輸送能力，kg/s fa——工況系數

V ——帶式輸送機帶速，m/s e ——載荷系數

qB ——膠帶單位質量，kg/m

軸承正常工作的一個重要條件是軸的偏轉角不能大于軸承的許用偏轉角。當軸的偏轉角大于軸承的許用偏轉角時，軸承的使用壽命將急劇下降。因此在托輥選型過程中還必須校核托輥軸的剛度，使軸在軸承位置的偏轉角滿足軸承的使用要求（深溝球軸承的許用偏轉角為10分）。

2.2 密封結構

托輥密封是防止粉塵等雜質損壞軸承的主要保護措施，目前制造單位的托輥結構不盡相同，但從密封結構看主要有非接觸密封和接觸密封兩類，使用單位需根據實際條件酌情選擇。

（1）非接觸密封 托輥轉動部分與非轉動部分之間不接觸，采取迷宮等形式達到密封效果。

這種結構的主要優點是旋轉阻力小，能在一定程度上降低輸送機的功率和膠帶強度。目前這種結構在市場上占主導地位。

（2）接觸密封 托輥轉動部分與非轉動部分之間通過密封圈接觸。這種結構的主要優點是密封性能好，適用于高粉塵、淋水等惡劣環境中，但這種托輥的旋轉阻力通常比非接觸密封托輥阻力要大。

2.3 軸的結構

在軸承疲勞壽命滿足要求的前提下，需根據軸承許用偏角條件對軸的剛度進行校核。軸的剛度滿足軸承許用偏角的情況下，采用等直徑通軸；軸的剛度在不滿足軸承許用偏角的情況下，可適當加大軸的中部直徑，以階梯軸的形式提高軸的剛度。

2.4 軸承型式

目前膠帶機托輥多采用深溝球軸承，在重載、高速、沖擊荷載等深溝球軸承難以滿足或經濟性較差的情況下，可選用圓錐輥子軸承、調心輥子軸承等負荷能力更高的軸承系列。 2.5 材料的選擇

（1）鋼管 制作托輥所用鋼管的圓度、外徑和壁厚偏差，直接影響輥子的徑向跳動、軸承的

附加荷載以及膠帶機的振動和噪音。在帶速度較高、要求振動和噪音較小的情況下，需采用《帶式輸送機托輥用電焊鋼管》中的較高級產品或采用有機材料等其他材質。

（2）密封 隨著工程材料的發展，有多種可用于制造托輥密封件的常用材料，但不同材料有著不同的特性和適用環境，應用中需根據實際情況選擇，使各零件在工作中處于穩定狀態。在選擇托輥密封材料時應注意：由于尼龍66具有吸濕性大，尺寸穩定性差的特點，在潮濕和淋水環境下不宜采用尼龍66；考慮低溫呈脆性的特點，在低溫沖擊使用條件下不宜采用聚丙烯；聚碳酸酯不耐紫外線和堿性環境，在紫外線強度較大、堿性使用條件下不宜采用聚碳酸酯密封.... （3）潤滑脂 根據環境溫度和載荷的不同選擇適當的潤滑脂（如高溫潤滑脂，低溫潤滑脂等），保持軸承長期有效的潤滑是使軸承穩定工作的重要條件。

3 制造因素

3.1 軸承座組裝工藝

托輥兩軸承座的同周度，直接影響輥子的旋轉阻力以及軸承的附加荷載。輥子軸承座的組裝、焊接工藝對托輥的制造質量有較大影響。 3.2 內部防銹和密封

為防止鋼管內壁銹蝕后，脫落的雜質從托輥內部進入軸承，可在托輥內壁涂防銹漆，同時在軸承座內側采取相應的密封措施。

4、安裝、使用和維護

除上述影響托輥使用壽命的設計、制造等因素外，安裝、使用和維護過程中的相關內容對托輥壽命的影響同樣需要關注。

4.1 提高機架、托輥組的安裝精度和可靠性，可減小輥子的前傾角度，降低軸承的附加荷載，同時減小設備的振動和噪聲，提高輥子的使用壽命。

4.2 將帶式輸送機運量控制在額定運量范圍內，使托輥的實際荷載與設計荷載相匹配是實現托輥使用壽命的重要前提。

4.3 在帶式輸送機的日常維護過程中，及時更換損壞的輥子，緊固松動的螺栓對保護相鄰托輥、能有效減小軸承附加荷載、降低設備的振動和噪聲。

5 結束語

綜上所述，影響托輥使用壽命的因素包括帶式輸送機的整機工藝布置、軸承計算選型、材料選擇、制造工藝以及安裝、使用和維護等諸多環節。提高托輥壽命、降低工程投資和運營成本，需要在系統分析的同時對設計、制造以及安裝、使用各環節進行全面的控制。