托辊压装工装设计

2021-09-21高海亮

机械管理开发 2021年8期

高海亮，阴磊，郭威

（1.山西煤矿机械制造股份有限公司，山西太原 030031；2.山西煤机富中输送设备有限公司，山西太原 030031）

引言

带式输送机作为煤矿运输设备中的主要运输设备之一，托辊的重量占带式输送机整机重量的30%～40%，托辊的价格占整机价格的25%～30%。我国的煤碳资源有限，随着机械化开采进程的加快，煤炭越采越深，距离也越来越远，也就是大运量、长距离带式输送机越来越多，带式输送的带速越来越高，也就对托辊的径向园跳动提出了更为严格的要求，它的大小直接影响输送带的平稳性。输送带振动会增加张力，进而增加驱动功率。托辊旋转阻力对长距离带式输送功率的损耗更为明显。

1 影响托辊旋转阻力和径向跳动的因素分析

现在煤矿使用的托辊常见结构TD型、DTII型、TK型等，基本都采用迷宫式组合密封，其旋转阻力虽有差别，TK型旋转阻力较小，但区别不是太大，非主要因素。润滑脂基本都采用矿用锂基脂，抗水解能力强，有较好的机械安全性，能满足煤矿常年煤尘、淋水等恶劣的工作环境[1-2]。

托辊轴基本采用的都是冷拔轴，轴直径的精度达到±0.006 5 mm，它的表面是不需要加工的，直接按照图纸要求车合适挡距即可。

管体的旋转对径向跳动有影响，管体的跳动会直接影响托辊的跳动，后期采用托辊专用管后跳动过大还是存在。后期轴承、轴承座都选用市面上最好的配件进行生产，跳动量、旋转阻力值仍较大，仍有部分超标。经过反复推敲认为最大的影响因素是两端轴承座不同心造成，是加工工艺的问题，先把轴座焊接于托辊管上，由于座和管体是间隙配合，经过焊接热变形后必然会造成不同心的问题。管体加工的止口经三坐标检测仪检测后，管体上止口虽然两边是同心的，但是和管体外圆的中心还是存在偏心。

2 托辊压装辅助工装的设计

为了提高托辊质量进行了工装的设计，工装设计的示意图如图1 所示，主要由支撑座、导轨、连接角钢、摇臂、转轴及各连接用标准件组成。支撑座左右对称各布置一件，固定在导轨上，用于支撑托辊辊皮和轴承座单元（如下页图5 所示）。支撑座上开有窄长孔供摇臂通过。左右两个窄长孔的间距略大于辊皮长度即可。序号2 导轨是采用200 号槽钢制作的，下面除去连接支撑座的螺栓外还安装有4 件顶丝，用于调成导轨的高度，使导轨和原压装机顶轴同心。摇臂是用来支撑托辊轴的，使托辊轴上升达到托辊的中心，然后进行轴承座单元装入轴和辊皮，轴承座单元进入轴后操作摇臂，使摇臂下落让开空间，使轴承座单元进去辊皮，通过轴和轴承定位来压装轴承座单元。

图1 托辊压装辅助工装

3 托辊制造加工工艺对比

3.1 传统工艺介绍

托管的管口部分采用双头里孔加工车床加工出止口后，把轴承座压进去后，焊接成为管体，再进行穿轴、压轴承、压密封等的操作。其中加工止口将导致托辊管口的圆度、壁厚差等尺寸进一步扩大，且轴承座的安装是以间隙配合的形式放入止口的，在搬动换工位时轴承座容易松动，更重要的是焊接由于受热不均易产生变形，导致两端的轴承座不同心，进而影响托辊的性能。辊体如图2 所示。

图2 辊体示意图

3.2 新加工工艺介绍

托辊专用管买回来经过切管机床，留一定的量，然后经平面倒角机后形成新工艺所需的辊皮。辊皮如图3 所示。

图3 辊皮示意图

托辊轴全部更改为定尺采购，降低成本的同时能更好地保证轴的直线度，用平面倒角切槽一体机加工后转铣扁形成所需要的轴。轴如图4 所示。

图4 轴示意图

依次把密封盘、轴承用六工位轴承数控压装机压入轴承座内，形成轴承座单元。轴承座单元构成示意图如图5 所示。新旧工艺流程简单对比如表1所示。

图5 轴承座单元构成

表1 新旧工艺流程简单对比

3.2.1 新工艺之辊皮、轴工艺

新工艺对辊皮加工工艺进行优化，采用不加工止口，只进行倒角的工艺。进行内外双倒角，不再对管子进行止口的加工，不破坏管子的自然圆度、壁厚差等指标，还能确保轴承座以过盈配合的形式压入管子内部，对管子的圆度有进一步的提升。轴承座过盈压入管子，还能避免焊接时轴承座的变形。托辊轴采用两端顶住一次成型的加工方法，可以有效保证托辊轴的挡距统一稳定，保证轴承游隙，使轴承的旋转阻力最小[3-4]。

3.2.2 新工艺之穿轴、压装轴承座单元、焊接

如图6 所示，先将托辊轴穿入辊皮，将轴承座单元套入轴承座压装机压头，托轴机构将托辊轴托至中心高位置，两端压头将轴承座单元压入辊皮，压头旋转同时完成轴承座与辊皮的焊接。焊接后的状态如图7 所示。