CN108298270B - 一种带式输送机用托辊 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带式输送机用托辊，包括筒体、滚轴、轴承座、轴承、密封组件及防护盖，轴承座位于筒体的两端，滚轴贯穿筒体和轴承座；轴承、密封组件和防护盖依次设置于轴承座内，轴承和防护盖分别与滚轴紧配合，密封组件与轴承座过盈配合，筒体为具有低碳马氏体的铁素体耐腐蚀钢管，其由下列化学成分冶炼而成，各化学成分所占重量百分数是：C≤0.05％；Si≤3％；Mn:1～2.5％；P≤0.04％；S≤0.03％；Cr:10～13％；Ni:0.2～3％；其余为Fe元素及微量合金元素组成。通过上述材料的使用，可将筒体厚度减至3mm，且筒体的屈服强度、耐磨性能得到大幅提升，有效的提高了托辊使用寿命，降低所配套带式输送机运行能耗至少8％以上，使筒体的平均使用寿命达到5万小时。

Description

一种带式输送机用托辊

技术领域

本发明涉及带式输送技术领域，具体涉及一种带式输送机用托辊。

背景技术

皮带输送机托辊是皮带输送机最重要的组成部分，也是皮带输送机占据数量最多的一种部件。皮带输送机托辊不同于物料输送用的无动力筒体，虽然组成形式和外观上近似相同。但是皮带输送机托辊承载量较大，而且对转速也有相应限制。

目前，现有的托辊结构普遍存在以下技术缺陷：

现有的托辊筒体部分采用直径159mm，其钢管厚度为4.5mm，材质为Q345B，由于Q345B材质的耐腐蚀性和耐磨性差，随着使用时间推移锈蚀板结严重，筒体不能适应井下粉尘、腐蚀、淋雨、物料黏附等恶劣运行环境，使用寿命短；且由于筒体较重，这样会造成旋转重量增加，也加速了输送带的磨损，平均使用寿命3万小时。

同时，托辊密封采用传统的迷宫式密封，该密封结构间隙过大不能有效的控制污染物进入密封系统内部，导致轴承润滑油脂被污染，加速轴承磨损；因间隙大，要防止异物或淋水进入，通常大量注入润滑脂，而润滑脂因存入时间及温度变化容易稀释或被污染。因此，现有托辊密封方式不能有效的阻隔粉尘、淋水等对轴承和润滑脂的侵害；长期使用后，会导致托辊径向跳动、轴向窜动量及旋转阻力过大等，严重的影响了托辊寿命，降低了托辊运行的可靠性和经济效益，是带式输送机行业设计和生产急待解决的难题。

发明内容

因此，本发明要解决的是克服现有技术中托辊筒体耐磨性差、使用寿命短的技术问题，本发明提供了一种带式输送机用托辊。

所采用的技术方案如下所述：

一种带式输送机用托辊，包括筒体、滚轴、轴承座、轴承、密封组件及防护盖，所述轴承座位于所述筒体的两端，所述滚轴贯穿所述筒体和轴承座；所述的轴承、密封组件和防护盖依次设置于所述轴承座内，所述轴承和防护盖分别与所述滚轴紧配合，所述密封组件与所述轴承座过盈配合，所述防护盖由弹性金属材料制成，靠近所述防护盖的边缘端面上成型有至少三个均布的局部挤压面；所述筒体为具有低碳马氏体的铁素体耐腐蚀钢管，其由下列化学成分冶炼而成，各化学成分所占重量百分数是：

C≤0.05％；Si≤3％；Mn:1～2.5％；P≤0.04％；

S≤0.03％；Cr:10～13％；Ni:0.2～3％；

其余为Fe元素及微量合金元素组成；

所述筒体经700±10℃，保温9-15小时退火，退火后通过自然冷却后卷制而成。

优选地，所述筒体中各化学成分所占重量百分数是：

C≤0.03％；Si≤1％；Mn:2～2.5％；P≤0.04％；

S≤0.015％；Cr:10～13％；Ni:0.6～1％；Nb≤0.2％；

其余为Fe元素组分。

所述轴承为低阻游隙聚酰胺轴承，其具有一玻璃纤维保持架。

所述筒体的厚度为3.25mm，其直径为159mm。

所述密封组件相对于轴的中心点由内向外为一次套装在所述轴上的内迷宫密封圈、外迷宫密封圈和密封罩，所述密封罩与防护盖的外缘形成与外界相连通的径向开口间隙，所述密封罩和防护盖之间设有密封环，所述密封环与所述密封罩过盈配合，所述密封环与所述密封罩之间形成与开口间隙径向导通的导流区，所述密封环的外缘与所述密封罩的外缘之间形成与所述开口间隙相导通的微隙，位于所述导流区内的所述密封环上成型一多个用于清除污染物的叶片。

所述开口间隙在轴向上为0.5mm～1mm。

所述叶片为螺旋刮削叶片，其与所述滚轴的轴线形成一夹角。

所述防护盖由60、85、65Mn、60Si2Mn、50CrVA中的一种钢板制成。

本发明技术方案，具有如下优点：

A.本发明所采用的托辊筒体具有良好的冷热加工性能，各项物理性能指标接近碳钢，该材料用作托辊筒体可以将筒体减至3mm，具有管体薄、重量轻、耐磨性好等优点，且筒体的屈服强度、耐磨性能得到大幅提升，有效的提高了托辊使用寿命，降低所配套带式输送机运行能耗至少8％以上，可使筒体的平均使用寿命达到5万小时。同时防护盖采用弹性材料制成，在装配时有助于保持密封间隙。

B.本发明采用的低阻游隙聚酰胺轴承和玻璃纤维非金属保持架，轴承进行一次性注油，在使用托辊的全寿命内无需二注油及维护，且填充的油脂量少于普通轴承，降低托辊旋转阻力和运行能耗。

C.本发明由于径向布置的开口间隙与导流区径向导通，而与微隙是轴向导通，污染物从开口间隙进入后会优先进入到导流区内，然后在随着托辊旋转的离心力被甩出开口间隙，极少的污染物会进入到微隙中，从而有效地控制污染物进入到密封组件中，减少对密封组件的污染。

D.本发明中的防护盖采用弹性材料制成，在后期的压装过程中，由于防护盖在压装头的推压作用下推到密封组件移动，防护盖在压装过程中所产生的变形会自动复位，使防护盖与密封组件之间保持自然间隙，有利于托辊运行过程中污染物的自动排出。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明所提供的托辊整体结构示意图；

图2为本发明与Q345B盐雾腐蚀试验结果对比；

图3为本发明的筒体腐蚀前形貌图；

图4为本发明的筒体腐蚀后形貌图；

图5为Q345B腐蚀前形貌图；

图6为Q345B腐蚀后形貌图；

图7为本发明与Q345B周期浸润试验结果对比；

图8为本发明中密封组件与滚轴的连接示意图；

图9为托辊压装时的状态图；

图10为图9中压头结构示意图；

图11为本发明所提供的托辊工装结构示意图。

附图标记说明：

1-筒体；2-滚轴；3-轴承座；4-轴承；5-密封组件，51-内迷宫密封圈，52-外迷宫密封圈，53-密封罩6-防护盖，61-局面挤压面；7-导流区，54-密封环；8-叶片；L1-开口间隙，L2-微隙；9-压头，91-工装压合面；10-端轴；20-气缸或液压缸；30-定位支座。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

如图1和图8所示，本发明提供了一种带式输送机用托辊，包括筒体1、滚轴2、轴承座3、轴承4、密封组件5及防护盖6，轴承座3位于筒体1的两端，滚轴2贯穿筒体1和轴承座3；轴承4、密封组件5和防护盖6依次设置于轴承座3内，轴承4和防护盖6分别与滚轴2紧配合，密封组件5与轴承座3过盈配合，筒体1为具有低碳马氏体的铁素体耐腐蚀钢管，其由下列化学成分冶炼而成，各化学成分所占重量百分数是：

C≤0.05％；Si≤3％；Mn:1～2.5％；P≤0.04％；

S≤0.03％；Cr:10～13％；Ni:0.2～3％；

其余为Fe元素及微量合金元素组成；

所述筒体经700±10℃，保温9-15小时退火，退火后通过自然冷却后卷制而成。

这里的防护盖采用弹性金属材料制成，优选的弹性金属材料是由60、85、65Mn、60Si2Mn、50CrVA中的一种钢板，在靠近所述防护盖的边缘端面上成型有至少三个均布的局部挤压面，可方便进行托辊密封组件的挤压安装，防护盖挤压到位后不会发生变形，这样就可以保持防护盖与密封组件间保持自然间隙，有利于工作过程中密封组件中污染物的自动排出。

优选地，筒体1中各化学成分所占重量百分数是：

C≤0.03％；Si≤1％；Mn:2～2.5％；P≤0.04％；

S≤0.015％；Cr:10～13％；Ni:0.6～1％；Nb≤0.2％；

其余为Fe元素组分。

这里简单说明一下筒体的制备方法。

本实施例的托辊筒体的厚度为3.25mm，直径为159mm，其中的各化学成分所占重量百分数是：

C：0.03％；Si：0.8％；Mn:2％；P：0.03％；

S：0.01％；Cr:13％；Ni:0.8％；Nb：0.1％；

其余为Fe元素组分和不可避免的杂质。

轧制后冷却到650±10℃时，在700±10℃保温9小时退火，退火后在空气中自然冷却，冷却后形成具有低碳马氏体的铁素体钢板，经卷制后形成钢管结构，其金相组织为铁素体+低碳马氏体的双向组织。

第一步：冶炼钢坯

在转炉、VOD精炼炉中用三步法工艺冶炼连铸成钢坯。

第二步：加热

在步进式加热炉中把钢坯加热到1200℃，保温220分钟；

第三步：轧制钢板采用控制终轧温度的工艺，冷却到800±30℃时，在经过热轧精轧机轧制呈后3.25mm、宽1000mm的钢板。

第四步：卷制

采用层流冷却，在钢板冷却到650±30℃时，把钢板卷成钢卷。

第五步：热处理

把温度为650±30℃的钢卷装入煤气加热的罩式炉内，在700±10℃下保温10小时退火，退火后吊走外罩，在空气中自然冷却。

下面对本发明所提供的筒体进行腐蚀性实验，并与现有技术中所提供的Q345B材质的筒体进行腐蚀性对比，

(1)筒体盐雾腐蚀试验

盐雾腐蚀试验平均腐蚀速率对比

结果表明，在盐雾腐蚀环境中本发明的失重率远小于Q345B，只有Q345B的1/10。

(2)周期浸润腐蚀试验

Q345B与本发明周期浸润试验结果图表

结果表明，本发明在周期浸润腐蚀条件下失重速率只有Q345B的1/20，其对比图可参照图7所示。

(3)耐橡胶轮干磨试验

橡胶轮干磨磨损试验结果(10000转)

材料	原始重量g	最终质量g	失重量g
				本发明	62.35	62.32	0.03
Q345B	62.03	61.97	0.06

结果表明，本发明所提供的筒体，其失重量是Q345B材质筒体的1/2，耐磨性本发明优于Q345B。

以上三个实验表明，本发明材料在耐磨、抗腐蚀等特性上的指标远优于Q345B材料,托辊旋转重量的降低可有效降低整机的运行阻力。

具体的的腐蚀情况形貌图示可通过图3至图6所示更能直观地反映出来。

本发明所采用的轴承4为低阻游隙聚酰胺轴承，其具有一玻璃纤维保持架。这在一定程度上大大减少运行阻力，降低运行能耗。

其中的密封组件5如图8所示，其相对于滚轴2的中心点由内向外一次套装在滚轴2上的内迷宫密封圈51、外迷宫密封圈52和密封罩53，密封罩53与防护盖6的外缘形成与外界相连通的径向开口间隙L1，密封罩53和防护盖6之间设有密封环54，密封环54与密封罩53过盈配合，密封环54与密封罩53之间形成与开口间隙径向导通的导流区7，密封环54的外缘与密封罩53的外缘之间形成与开口间隙L1相导通的微隙L2，位于导流区7内的密封环54上成型多个用于清除污染物的叶片8。托辊的筒体1旋转会带动密封组件旋转，由于密封环54的下方设置了叶片，叶片在旋转过程中可以将进入导流区中的杂质甩出，从而保持了密封组件的清洁，大大提高了密封组件的使用寿命，其中的开口间隙L1的轴向间隙为0.5mm～1mm，优选采用0.8mm。

为了提高叶片的清理效果，将叶片8作成螺旋刮削叶片，其与滚轴2的轴线形成一夹角，可以根据托辊旋转速度的快慢设定夹角的大小。

本发明中的防护盖6由弹性材料制成。

下面对托辊的压装工艺进行说明。

如图9、图10和图11所示，将制作好的筒体1放置在定位支座30上，使托辊筒体1与位于其两端的伸缩压头9同轴设置，将轴承座4通过挤压方式安装在托辊筒体1的两端，然后通过焊接方法将轴承座3与筒体1焊接在一起；在筒体1中插入滚轴2，使滚轴2从托辊筒体1的两端伸出；依次将防护盖6、密封组件5和轴承4套装在伸缩压头9前端的端轴10上；驱动伸缩压头9，使压头9推动防护盖6的靠近外边缘的端面位置，一次将轴承4、密封组件5和防护盖6推压至滚轴2上；伸缩压头9复位，防护盖6回弹，密封组件5与防护盖6之间形成自然间隙L。本发明通过采用伸缩压头9，对防护盖6的靠近外边缘的端面位置进行推压，由于伸缩压头9采用的是局部推压结构，在推压防护盖6的过程中，其外边缘位置发生形变。当将轴承3、密封组件5和防护盖6推到位后，退回伸缩压头9，防护盖6会在自身回弹力的作用下恢复至自然状态，密封组件5也会在回弹力的作用下自然复位，此时防护盖6与密封组件5之间形成一自然间隙L1。通过一次压装，实现其定程压装精度高,可有效的控制轴窜，提高托辊可靠性能，降低径跳指标，进一步达到降阻、延长使用寿命的目的。

本发明由于径向布置的开口间隙与导流区径向导通，而与微隙是轴向导通，污染物从开口间隙进入后会优先进入到导流区内，然后在随着托辊旋转的离心力被甩出开口间隙，极少的污染物会进入到微隙中，从而有效地控制污染物进入到密封组件中，减少对密封组件的污染。

如图10所示，通过伸缩压头9端面上设置的至少三个凸起的工装压合面91，对防护盖6的外端面进行推压，使防护盖6发生局部弹性形变，一次将轴承4、密封组件5和防护盖6推压至滚轴2上，提高了托辊封装工装的效率。其中伸缩压头9的水平推压力可根据防护盖6的非金属材料的弹性性能，选用水平推压力的大小以及工装压合面91的分布数量。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (7)

1.一种带式输送机用托辊，包括筒体(1)、滚轴(2)、轴承座(3)、轴承(4)、密封组件(5)及防护盖(6)，所述轴承(4)具有一玻璃纤维保持架，所述轴承座(3)位于所述筒体(1)的两端，所述滚轴(2)贯穿所述筒体(1)和轴承座(3)；所述的轴承(4)、密封组件(5)和防护盖(6)依次设置于所述轴承座(3)内，所述轴承(4)和防护盖(6)分别与所述滚轴(2)紧配合，所述密封组件(5)与所述轴承座(3)过盈配合，其特征在于，所述防护盖(6)由弹性金属材料制成，所述防护盖(6)由60、85、65Mn、60Si2Mn、50CrVA中的一种钢板制成，靠近所述防护盖的边缘端面上成型有至少三个均布的局部挤压面；所述筒体(1)为含有低碳马氏体的铁素体耐腐蚀钢管，其由下列化学成分冶炼而成，各化学成分所占重量百分数是：

C≤0.05％；Si≤3％；Mn：1～2.5％；P≤0.04％；

S≤0.03％；Cr：10.0～13.0％；Ni：0.2～3％；Nb≤0.2％；

其余为Fe元素组分；

所述筒体经700±10℃，保温9-15小时退火，退火后通过自然冷却后卷制而成。

2.根据权利要求1所述的带式输送机用托辊，其特征在于：所述筒体(1)中各化学成分所占重量百分数是：

C≤0.03％；Si≤1％；Mn：2～2.5％；P≤0.04％；

S≤0.015％；Cr：10.0～13.0％；Ni：0.6～1％；Nb≤0.2％；

其余为Fe元素组分。

3.根据权利要求1所述的带式输送机用托辊，其特征在于，所述轴承(4)为低阻游隙聚酰胺轴承。

4.根据权利要求1所述的带式输送机用托辊，其特征在于，所述筒体(1)的厚度为3.25mm，其直径为159mm。

5.根据权利要求1所述的带式输送机用托辊，其特征在于，所述密封组件(5)相对于滚轴(2)的中心点由内向外为一次套装在所述滚轴(2)上的内迷宫密封圈(51)、外迷宫密封圈(52)和密封罩(53)，所述密封罩(53)与防护盖(6)的外缘形成与外界相连通的径向开口间隙(L1)，所述密封罩(53)和防护盖(6)之间设有密封环(54)，所述密封环(54)与所述密封罩(53)过盈配合，所述密封环(54)与所述密封罩(53)之间形成与开口间隙径向导通的导流区(7)，所述密封环(54)的外缘与所述密封罩(53)的外缘之间形成与所述开口间隙(L1)相导通的微隙(L2)，位于所述导流区(7)内的所述密封环(54)上成型多个用于清除污染物的叶片(8)。

6.根据权利要求5所述的带式输送机用托辊，其特征在于，所述开口间隙(L1)在轴向上为0.5mm～1mm。

7.根据权利要求5所述的带式输送机用托辊，其特征在于，所述叶片(8)为螺旋刮削叶片，其与所述滚轴(2)的轴线形成一夹角。

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