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托辊的运行阻力性能指标及装配过程

时间:2019-10-19 08:37 作者:众兴煤机配件

托辊整体属于装配组件,主要包括:转轴、滚筒、密封组件及轴承组件。因此,在不考虑装配造成的精度误差情况下,可能会产生托辊运行阻力的源头主要包括密封组件之间的接触摩擦力与轴承组件自身的摩擦力这两部分。然而,托辊轴承瓦与滚筒的焊接热变形以及轴承、密封件与转轴装配过程中的定位精度才是真正影响托辊性能指标的外部原因。随着制造水平的不断提升,托辊组成部件,例如滚筒、转轴、轴承等因制造精度而对托辊性能所造成的影响已经不再是改进托辊问题的关键。基于现有的托辊制造平台,托辊轴承的选择、轴承本身的摩擦扭矩以及润滑方式已然成为影响托辊运行阻力的主要原因。

托辊运行阻力作为衡量托辊性能的评价指标,其大小关系到输送机整机的运行效率与能耗。然而运行阻力的大小又与其自身的失效形式紧密相关。所谓托辊失效,究其原因就是轴承组件的失效。轴承润滑方式的选择对其旋转阻力有着显著影响。为了减少滚动体与内外滚道之间直接的金属接触而引起的摩擦磨损以及润滑剂量不同引起轴承的温度变化而导致轴承变形进一步加剧磨损的现象,轴承润滑不仅要从润滑方式,也要从润滑剂种类上慎重选择。轴承润滑方式主要包括三类:油润滑、脂润滑以及固体润滑。其中,月旨润滑以成本低、维修费用少及密封装置简易适用于中低速范围而得到广泛应用。对于高速轴承应用,油润滑的作用更为突出。油润滑方式主要包括:油浴润滑、滴油润滑、油雾润滑、喷油润滑以及循环油润滑五种。其中以循环油润滑效果较好,轴承高速运转下温升较小。但是,以上油润滑方式,润滑系统相对复杂、维护成高而应用范围较窄。

在现有国内所用托辊DTII的标准下,影响托辊运行阻力的主要来源就是轴承组件的摩擦阻力。标准装配及良好工况条件下,轴承组摩擦阻力占到托辊运行阻力的90%以上。而轴承摩擦扭矩的大小不仅与自身结构、润滑脂特性以及填充量多少有关外,还与外部载荷形式、大小紧密相关。所以对承受不同工况条件下的轴承摩擦扭矩进行定量分析对进一步降低托辊运行阻力有着重要意义。

轴承作为托辊的主要组成部件,在托辊装配过程中,首先要承受外圈与轴承瓦盒以及内圈与转轴之间由过盈配合带来的预紧力(以下简称配合应力)引起的扭矩附加值。根据配合的概念又分为:过盈、过渡及间隙配合三种。其中,轴承过盈配合的应用较多。例如轴承热装或冷装,往往意味着轴承需要在圆周方向上产生变形,进而影响了轴承的摩擦扭矩。其次转动过程中,由于输送带运输物料动态变化的重量给与托辊轴承又增加了垂直径向方向上的径向载荷引起的附加扭矩。轴承承受径向载荷的应用较为广泛,大部分使用轴承的场合都需要其承受一定的静态径向载荷(例如,齿轮减速箱)、周期径向载荷(例如,偏心飞轮)以及随机径向载荷(例如,输送机托辊)。较后,由于润滑脂的特性及填充量的不同,同样也给托辊轴承的扭矩增添了附加值。轴承脂润滑作为较常见润滑方式,润滑脂的流变特性显著影响轴承摩擦扭矩。由于不同润滑脂的相似勃度随剪切率及温度的变化表现出截然不同的流变特性,因此必然会对轴承转动过程中的摩擦扭矩起到不同的阻尼特性。

轴承轴向载荷对其摩擦扭矩的同样有着显著影响,但是考虑托辊装配工艺过程,两轴承内圈与转轴为对称分布轴向力相互抵消,因此可以不计轴向载荷对轴承摩擦扭矩变化产生的影响。

轴承摩擦扭矩作为评价轴承效率的重要指标,特别是高精密行业,例如航天、军工等,国内、外学者对此方面的研究从来都没有中断过。固然对于相关方面的研究成果也较为丰富。相对于精密轴承的应用研究,矿山机械设备关于轴承应用的研究就显得相形见细。纵观国内、外矿山机电设备上世纪的发展史,一直以来都以傻、大、笨、粗而著称,对于轴承应用更是满足要求即可,根本谈不上深入研究。