影响托辊寿命的原因分析及改进方案

第３期（总第９Ｏ期）　Ｎｏ．３（ＳＵＭ　Ｎｏ．９０）　机械管理开发　ＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬ　ＭＡＮＡＧＥＭＥＮＴ　ＡＮＤ　ＤＥＶＥＬＯＰＭＥＮＴ　２００６年６月　Ｊｕｎ．２００６　影响托辊寿命的原因分析及改进方案　刘　刚　（晋城煤业集团蓝焰煤层气公司　山西　晋城０４８０ｏ６】　【摘要】针对ＤＴＵ和ＴＤ７５型托辊使用寿命低的问题，分析了影响托辊寿命的原因，提出了改进托辊结构方棠。改　托辊　结构改进　使用寿命　【文章编号】　１００３—７７３Ｘ（２００６）０３—００２０—０２　进后的托辊寿命提高约５　０００　ｈ．降低了皮带机的运行成本。　【关键词】　带式输送机　【中围分类号】ＴＤ５２８＂．１　【文献标识码】Ｂ　１问题的提出　省工省力；但是由于冷拔光轴生产中胎具磨损等造成　尺寸精度不稳定、时常有超标现象，加上运输中易造成　弯曲，致使托辊轴的同轴度差，托辊轴的轴承间隙得不　托辊是带式输送机的重要部件，其结构由简皮、托　辊轴、轴承、轴承座、密封、挡圈等组成，承受着７０％以　上的输送阻力，是带式输送机中用量最大、更换频率最　高的零部件，因此提高其托辊使用寿命是十分重要的。　晋煤集团机电总厂长期以来生产的托辊．多为ＤＴ　Ⅱ和ＴＤ７５型结构ｆ见图１、图２）。由于井下使用条件恶　劣，托辊使用寿命一般仅约１５　０００　ｈ，需在井下频繁更　换托辊，严重影响着生产，增加了运行成本，加大了工　到保证，从而托辊旋转阻力增大、影响托辊使用寿命。　ｆ３）轴承座的同轴度差：托辊轴承座是冲压结构，　与筒皮配合处不经加工，轴承座直接焊在筒皮上；冲压　时轴承座不圆或筒皮配合处的端面不平等问题，均易　造成与筒皮焊接后两端轴承座的不同轴，致使轴承游　隙减小，旋转阻力增大，转动不灵活。　３托辊结构的改进方案　３．１托辊密封的改进　人劳动强度，如何提高托辊使用寿命，提高使用性能就　成为当前的一大问题。　密封的作用是为防止外界灰尘、水分等浸入轴承。　接触式密封是与其相对运动的零件相接触的密封，密封　件与配合件直接接触。非接触式密封是与其相对运动的　零件不接触，是有适当间隙的密封，没有相应磨损。　鉴于原托辊密封存在的缺点，设计了新型密封结　构（见图３），这种新型结构将接触式密封（件８）与非接触　式密封（件４、５）组合使用。接触式密封用耐油橡胶制　成，具有良好的综合力学性能，较高的回弹性及耐磨　图１　ＤＴＵ型托辊图　图２　ＴＤ７５型托辊围　性；从而有效地解决了托　辊防水问题和阻止灰尘进　２影响托辊寿命的原因分析　针￣￣ＴＤ７５和ＤＴⅡ型托辊，影响寿命的主因是托辊　结构：　（１）密封效果不理想：托辊密封是轴向非接触迷宫　式密封，在内外密封件间形成很小的曲折间隙实现密　入。非接触式密封为轴向　迷宫式密封。分为内密封　和外密封，内外密封件之　问形成；ｔｉｅｄ，的曲折间隙实　封，防尘效果较好，防水效果较差。井下皮带机的环境　是灰尘大、用水除尘，托辊所用密封应有较好的防尘、　现密封，防尘效果较好、阻　力也小，密封可以沿轴向　套上去，装拆方便。因此．　防水效果。如果托辊内进水将腐蚀轴承、进灰尘将磨损　轴承，最终影响托辊使用寿命。　两者结合可使托辊更好地　图３新型托辊内部结构图　（２）托辊轴的同轴度差：托辊轴为冷拔光轴，其表面　粗糙度及尺寸精度不经加工可达图纸要求，使用方便、　实现防水和防尘作用。但要指出：由于接触式密封工作　中摩擦较大，使用初期的托辊旋转阻力大一些，但其密　封层多、密封效果好，在使用一段时间以后，托辊会越　（下转第２２页）　作者简介：刘　刚，男，１９６６年生．１９９１年山西矿业学院采矿工程系毕业．工程师。　・２０・　维普资讯 http://www.cqvip.com

第３期（总第９Ｏ期）　（２）编写非线性约柬雨数Ｍ文件ｍｙｃｏｎ　机械管理开发　ｅｇｔｔｅｒａｔｔｏｎｓ：　２ｏｏ６年６月　ｆｕｎｃｔｉｏｎ［ｃ，ｅｅｑ］－ｍｙｃｏｎ（ｘ）　ｃ＝［（（２　８４　ｔ０００）／（ｘ（２）＊（３０－０．２５　ｘ【２））　９０））－Ｓ０；　ｍｅｓｓａｇｅ￣［１ｘ１４３　ｃｈａｒ］　４结　论　（２＂８４０＂１０００）ｌ（６０　ｘ（１）＇９０）－１２０］；　ｃｅｑ＝０；　从优化结果可知：在强度允许范围之内．取ｂ＝　２．５９２　６，ｈ＝８．３６０　２ＲＰ可满足要求，且体积最小，对轴毂　的削弱也小。如按通常使用手册，在上述实例情况下，　当ｄ＝５８　ｍｍ￣６５　ｍｍ时，宽ｂ＝１８　ｍｍ，高ｈ＝ｌ１　ｍｍ。因此，　选取键的尺寸时，键宽ｂ和键高ｈ的取值可以小于标　（３）在ＭＡＴＬＡＢ命令窗Ｅｌ调用优化程序：　［１０。１０　Ｊ；Ａ＝［一１，０］；Ｂ＝；　ｏｐｔｉｏｎｓ＝［ｘ。ｆｖａ１．ｅｘｉｔｌｆａｇ，ｏｕｔｐｕｔ］＝ｆｍｉｎｃｏｎ（＠ｍｙｆｕｎ，［１０。１０　３，［－ｔ，０］，＇＇，，，＠ｍｙｃｏｎ，ｏｐ－　ｔｉｏｎｓ）；　（４）经运行。得到结果如下：　Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ　ｔｅｒｍｉｎａｔｅｄ：ｆｉｒｓｔ－ｏｒｄｅｒ　ｏｐｔｉｍａｌｉｔｙ　ｎｌｏ￣ｕｒｅ　ｌｅｓｓ　ｔｈａｎ　ｏｐｔｉｏｎｓ．ＴｏｌＦｕｎ　ａｎｄ　ｍａｘｉｍｕｍ　ｃｏｎｓｔｒａｉｎｔ　ｖｉｏｌａｔｉｏｎ　ｉｓ　ｌｅｓｓ　ｔｈａｎ　ｏｐｔｉｏｎｓ．ＴｏｌＣｏｎ．　准值，以便更好地减少键对轴毂的削弱，达到更优的效　果。　参考文献　【１】郑文纬，吴克坚　机械原理（第七版）【Ｍ】．北京：高等教育出版社，１９９７，　【２Ｊ濮良贵编．机械设计（５）【Ｍ】．北京：高等教育出版社。１９８９．　Ａｃｔｉｖｅ　ｉｎｅｑｕａｌｉｔｉｅｓ（ｔｏ　ｗｉｔｈｉｎ　ｏｐｔｉｏｎｓ．ＴｏｌＣｏｎ＝ｌｅ－Ｏ０６）：　ｌｏｗｅｒ　ｕｐｐｅｒ　ｉｎｅｑｌｉｎ　ｉｎｅｑｎｏｎｌｉｎ　ｌ　２　ｘ＝２，５９２６　８．３６０２　ｆｖａｌｆｉｌ．９５０７ｅ＋００３　ｅｘｉｌｆｌａｇ＝ｌ　ｏｕｔｐｕｔ＝ｉｔｅｒａｔｌｏｎｓ：８　［３３】　机械零件设计手册．机械设计手册，上册（第二版）【Ｍ】．北京：化学工　业出版社．１９７９．　［４】宋兆基。等．ＭＡＴＬＡＢ６．５在科学计算中的应用【Ｍ】．北京：清华大学　出版社．２００５．　ｆｕｎｅＣｏｕｎｔ：３２　ｓｔｅｐｓｉｚｅ：ｌ　【５】韩晓明，铁占续．机械优化设计及其ＭＡＴＬＡＢ实现叨．焦作工学院学　报，２００４（１　１）．　ｌａｇｏｒｉｔｈｍ：＂ｍｅｄｉｕｍ—ｓｃａｌｅ：ＳＱＰ，Ｑｕａｓｉ－Ｎｅｗｔｏｎ．１ｉｎｅ－ｓｅａｒｃｈ　ｉｆｒｓｔｏｒｄｅｍｐｔ：２．３　１０１ｅ一０１３　（收稿日期：２０ｏ５一ｌ１—２３）　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ　Ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　Ｃｏｍｍｏｎ　Ｆｉａｔ　Ｋｅｙ　Ｌａｉ　Ｂｉｎｇ　Ｒｅｎ　ｊｉａｊｕｎ　Ｗｕ　Ｆｅｎ＃ｉｎ　Ｚｈａｎｇ　Ｍｉｎｇ　［Ａｂｓｔｒａｃｔ］Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｓ　ｔｈｅ　ｒｅａｌｉｚａｔｉｏｎ　ｗｉｔｈ　ＭＡ＇ＨＡＢ　ｏｆ　ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ　ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　ｃｏｍｍｏｎ　ｆｌａｔ　ｋｅｙ．　Ｔｈｅ　ｏｐｔｉｍａｌ　ｓｏｌｕｔｉｏｎ　ｉｓ　ｐｒｏｖｅｄ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｓｉｚｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｆｌａｔ　ｋｅｙ　ｃａｌｌ　ｂｅ　ｌｅｓｓ　ｔｈａｎ　ｔｈｅ　ｓｔａｎｄａｒｄ，ｗｈｉｃｈ　ｉｓ　ｆａｖｏｕｒａｂｌｅ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｓｔｒｅｎｇｔｈ　ｏｆ　ｓｈａ矗ａｎｄ　ｈｕｂ．ａｎｄ　ｗｉｔｈ　ｓｐｅｃｉｉｆｅｄ　ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ　ｓｉｇｎｉｉｆｃａｎｃｅ．　［Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ　Ｃｏｍｍｏｎ　ｌｆａｔ　ｋｅｙ　Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ　ｄｅｓｉｇｎ　ＭＡ１＇ｌＡＢ　（上接第２０页）　转越灵活。　３．２提高托辊轴的同轴度　鉴于冷拔光轴精度不稳定和在运输等造成的不同　轴缺陷，采用圆钢料加工成阶梯轴代替冷拔光轴，通过　加工手段保证轴两端的同轴度，并对轴两端安装轴承　处进行磨削加工。　３．３提高轴承座的同轴度　４结论　按上述方案改进后的托辊，目前已成功地用于井　下带式输送机，实践证明，其使用寿命比改进前提高约　５　０００　ｈ，有效地降低了皮带机的运行成本，提高了原　煤生产效率，改善了皮带机的使用性能，受到了用户的　好评。　参考文献　将轴承座与筒皮配合处的圆周及端面均要加工，　有效地克服冲压时轴承座不圆或筒皮配合处的端面不　平等问题，从而保证两轴承座的同轴度。　【ｌ】顾永泉－机械密封实用技术【Ｍ】・北京：机械工业出版社，２００２．　（收稿日期：２００５—１１—２３）　Ｃａｕｓｅ　Ａｎａｌｙｓｉｓ　ａｎｄ　Ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ　ｆｏｒ　Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ　ｏｎ　Ｒｏｌｌｅｒ　Ｓｅｒｖｉｃｅ　Ｌｉｆｅ　Ｌｉｕ　Ｇａｎｇ　［Ａｂｓｔｒａｃｔ］Ｂｅｉｎｇ　ｄｉｒｅｃｔｅｄ　ａｇａｉｎｓｔ　ｓｈｏｒｔ　ｓｅｒｖｉｃｅ　ｌｉｆｅ　ｏｆ　ＤＴⅡａｎｄ　ＴＤ７５　ｒｏｌｌｅｒ．ａｎａｌｙｚｅｓ　ｔｈｅ　ｃａｕｓｅ　ｆｏｒ　ｓｈｏｒｔ　ｓｅｖｉｒｃｅ　ｌｉｆｅ　ｏｆ　ｏｌｒｌｅｒ，ｐｕｔｓ　ｆｏｒｗａｒｄ　ｒｏｌｌｅｒ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ　ｓｃｈｅｍｅ，ｗｈｉｃｈ　ｒｅｄｕｃｅｓ　ｂｅｌｔ　ｃｏｎｖｅｙｏｒ　ｒｕｎｎｉｎｇ　ｃｏｓｔ　ａｎｄ　ｒａｉｓｅｓ　ｒｏｌｌｅｒ　ｓｅｒｖｉｃｅ　ｌｉｆｅ　ｔｏ　５０００　ｈｏｕｒｓ　ａｆｔｅｒ　ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ．　［Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ］Ｂｅｌｔ　ｃｏｎｖｅｙｏｒ　・Ｒｏｌｌｅｒ　Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ　Ｓｅｒｖｉｅｅ　ｌｉｆｅ　２２・