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常用托辊的密封结构形式和应用工况分析

日期:2018-09-21 11:40点击:

  托辊冲压轴承座是 带式输送机的重要组成部件之一。它的作用是 支撑输送带,使输送带的垂度不超过限定值以减小运行阻力,保证带式输送机平稳运行。托辊沿输送机全长分布,数量很多,它的工作性能直接影响带式输送机的整机性能。托辊的全部质量约占整机的1态,价值约占整机的20%~25%。
带式输送机的主要阻力是 承载分支及回程分支托辊旋转所产生的阻力的总和。由此可知,托辊的旋转阻力对带式输送机的工作状况有着很大的影响,托辊旋转阻力大或转动不灵活甚至堵转,不仅使带式输送机的能耗大大增加,而且会明显降低输送带的寿命。因此,提高带式输送机托辊的质量对增加带式输送机的运行可靠性、节约钢材和降低能耗,都具有非 常重要的实际意义。
长期以来,托辊的使用寿命一直被从事矿用带式输送机设计和维修的技术人员所关注。
因为它是 带式输送机上用量较多、分布较广的组件,一般分布于整机的全程中(如上承载用的是 “V”型托辊组,下回程用的是 平托辊组),其重量约占整机重量的1/3,价格约占整机的1/5~1/3。
同时它也是 带式输送机上出现故障率较高的组件,其失效形式一般均为轴承损坏而不能灵活旋转。不论是 布置于承载段的“V”型,还是 分布于回程段的平托轴均都直接与带式输送机的胶带接触,当托辊旋转失灵或不能旋转时,就必然会引起整机工作阻力增大,能耗严重,加速胶带的磨损,严重时还会出现超载停机和胶带撕裂、撕断现象。
但是 就托辊的使用工况来讲,应属于低速轻载,在轴承选型正确、结构合理、制造和安装合格的情况下,轴承为什么不能到达设计寿命、甚至极短昵?通过对现场出现故障的托辊进行解剖分析,可确定其主要原因是 由于托辊轴端的旋转密封失效所致。因此,长寿命密封的设计是 提高托辊寿命的关键,是 降低整机故障率、降低维护成本的根源。
1、常用密封结构形式
不论是 应用于承载段的“V”型托辊还是 回程段的平托辊,就其密封结构来讲大致上有两大类:一种 是 应用于冲压轴承座的端面带有环形密封槽的内、外密封圈组合密封结构形式的迷宫密封。
其工作原理是 :
安装固定在转轴上的径向端面排有许多环形的矩形密封齿、槽的外密封环,轴旋转时,外密封环与轴同时旋转,它与内密封环之间就产生了相对旋转,当气体从一个密封齿、槽间隙进入下一个密封齿、槽时,会因运动速度不同而膨胀,出现强烈的旋涡现象,气流的大部分能量转化为热量而散失,其焙值恢复到接近于间隙前的值,气体压力逐级下降,从而达到密封的作用。
另一种 是 应用于铸铁轴承座的碗形密封结构,如图2所示。其工作原理是 :
耐油橡胶或皮革制成的弹性碗形件,在装配预紧力的作用下,通过碗形件的磨损产生弹性变形来实现密封。
2、使用工况和失效原因分析
2.1工作环境
对于应用于煤矿的带式输送机来讲,一般均为长期工作于环境非 常恶劣的井下,由于井下空气流动性差,其空气潮湿,粉尘、煤尘等污染物较多。如果托辊冲压挂钩密封设计不合理或密封在工作中磨损,极易造成安装轴承的封闭腔内进水、泥浆和灰尘,加速托辊内的轴承磨损,从而导致托辊过早报废。
2.2应用工况
虽然整机的运输量较大,托辊布置较多,但考虑 到为了保证胶带正常连续运转,必须严格控制胶带的下垂度,因此对于每一段或两个托辊组来讲,每个托辊的承重量还是 较小,又因托辊的转速较慢,故托辊的应用工况属低速轻载。
2.3结构缺陷
1)迷宫密封的缺点。
托辊工况特点为低速旋转,旋转产生的允许压力差小,由于加工装配的误差存在,必然会造成旋转环形齿、槽内的相对间隙分布不均匀,甚至会产生相互间的磨损,在间隙大的地方污染物易进入轴承内,产生磨料磨损,导致磨损的加剧。
2)碗形密封的缺点。
①在温度差和压力差较大或分布不均匀情况下,密封唇部产生的弹性变形也不均匀,变形小的部位密封效果差,变形大的部位磨损严重。
②碗形密封是 依赖弹性变形来达到密封效果的,由于密封唇部与旋转件有相对运动,经过一段时间工作后,在摩擦力的作用下要产生唇部的磨损,如果达不到任何补偿,起密封效果的弹性力就要下降,密封唇部的变形量也相应量小,造成密封效果不良。

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