皮帶輸送機中的托輥用于支承輸送帶和輸送帶上的物料，減少輸送帶的運行阻力，保證輸送帶的垂度不超過(guò)技術(shù)規定，使輸送帶沿預定的方向平穩運行。托輥按其用途主要分為承載托輥、回程托輥、緩沖托輥和調心托輥。托輥是影響輸送機使用效果的關(guān)鍵部件之一，約占整機質(zhì)量的30%～40%，占整機價(jià)格的25%～30%，是日常管理、維護和更換的主要部件。托輥的設計和選用對于皮帶輸送機的正常使用、穩定運行、維護、功率消耗和整機價(jià)格都有著(zhù)重要影響，尤其是在高帶速情況下，對托輥的要求更加嚴格。
　　托輥作為皮帶輸送機的主要部件，隨著(zhù)帶速的提高，對托輥的要求也越來(lái)越嚴格。影響托輥高速運行的主要因素在于托輥的圓跳動(dòng)量與旋轉阻力；托輥高速運行時(shí)托輥的密封結構由于發(fā)熱等原因，防塵與防水都會(huì )受到影響。本文提出的高速托輥結構設計如圖1所示。

1-筒體；2-軸；3-內密封圈；4-軸承座；5-軸承；6-迷宮形外密封圈；7-迷宮形內密封圈；
8-接觸式密封圈；9-壓緊圈；10-內擋圈；11-凸環(huán)；12-外擋圈；13-擋板；14-擋環(huán)
圖1  高速托輥的結構 

　　1、密封結構
　　密封結構是影響托輥使用壽命和運轉阻力的重要因素。目前，市場(chǎng)上托輥的密封結構主要有兩種形式：
　　(1)非接觸式密封(如迷宮密封)。這種密封方式運轉阻力小，但在高速運行時(shí)，由于內摩擦的存在，必然導致熱量的產(chǎn)生，隨著(zhù)氣壓的變化，粉塵顆粒伴隨著(zhù)吸氣過(guò)程進(jìn)入軸承密封腔內，甚至導致軸承在干摩擦狀態(tài)下運行，加劇軸承的磨損。
　　(2)接觸式密封。密封效果較非接觸式好，但是運轉阻力偏大，在溫差和壓差較大、分布不均勻的情況下，密封唇的彈性變形也不一致，致使密封效果變差。
　　單純靠增加密封通道數和密封長(cháng)度來(lái)增加密封效果很不理想。迷宮式密封結構的第一道旋轉間隙是解決密封問(wèn)題的關(guān)鍵，這一間隙出現問(wèn)題，煤泥或水分就會(huì )流入內部的迷宮通道，引起托輥失效，這樣迷宮道數再多也毫無(wú)意義。
　　本文提出的托輥采用了軸向迷宮密封加接觸式密封的復合結構，其特點(diǎn)是：
　　(1)軸向迷宮式密封的密封道數不受軸承徑向尺寸的影響，可適當增加。軸向迷宮的密封面與水流的離心力方向一致，托輥旋轉時(shí)已進(jìn)入密封的水分在離心力的作用下會(huì )沿著(zhù)密封面流向迷宮的尖端，為加強效果，內密封圈的尖端可以考慮采用圓弧形結構。
　　(2)在迷宮密封的最外側加一密封圈構成接觸式密封，既能有效解決迷宮密封的“呼吸問(wèn)題”，也不會(huì )像其他復合密封結構那樣增加軸承座的深度。密封圈采用高分子聚四氟乙烯材料，質(zhì)量輕，耐腐蝕，摩擦系數比其他工程塑料小。
　　(3)內擋圈上加一凸環(huán)(見(jiàn)圖1)，在粉塵或水進(jìn)入內外擋圈的間隙時(shí)改變軸向運動(dòng)趨勢。在滿(mǎn)足既定的安裝條件下，托輥高速運行時(shí)，凸環(huán)與外擋圈之間會(huì )形成真空，可保證密封效果。
　　2、工藝特點(diǎn)與材料選用
　　托輥的徑向跳動(dòng)主要取決于筒體的徑向偏差、軸承座的質(zhì)量與安裝過(guò)程的同軸度。托輥徑向跳動(dòng)值的大小，對輸送機的穩定運行有較大影響，尤其是高速運行時(shí)徑向跳動(dòng)量過(guò)大會(huì )導致輸送帶劇烈振動(dòng)，影響正常運轉。
　　現在托輥的筒體多數用鋼管代替，質(zhì)量大，管材的質(zhì)量、橢圓度和外徑公差等不易保證，尤其是筒體結構中止口的存在，影響同軸度，易引起托輥筒體偏心，運行過(guò)程中因離心力的作用會(huì )產(chǎn)生周期性振動(dòng)，影響輸送帶的穩定運行。而該托輥結構中的筒體與軸承座都采用高分子材料，模壓成型，比鋼制材料托輥結構優(yōu)越得多，主要體現在：
　　(1)高分子材料要比鋼制材料輕，從而可減少啟動(dòng)、制動(dòng)功耗，降低功率；耐磨損，抗腐蝕性強，不會(huì )生銹，可延長(cháng)托輥使用壽命，減少托輥的維護工作量；熱塑性材料具有吸振作用，可減小噪聲。
　　(2)筒體和軸承座的結構簡(jiǎn)單，避免了筒體止口的加工，模壓成型工藝能保證尺寸精度與質(zhì)量。
　　(3)筒體與軸承座之間采用塑料膠粘接，與焊接相比，不但易裝配，而且適用溫度范圍也更廣泛。
　　3、軸承
　　托輥的使用壽命主要取決于軸承和密封性能。市場(chǎng)上所用托輥的結構中很多都采用了大游隙軸承，大游隙軸承與普通軸承相比，游隙和滾珠直徑都比較大，這樣可以降低對同軸度的敏感性，增強對異物的適應能力。但是采用大游隙軸承會(huì )大大影響托輥的軸向承載能力，尤其是在帶速提高后，軸向承載能力的變化會(huì )引起帶式輸送機整機的不平穩運轉，嚴重時(shí)必須停機重新調試檢修。本文設計的方案采用了帶防塵蓋的深溝球軸承，不僅可保證軸承內部的清潔，增強托輥的軸向承載能力，減小軸向力高頻沖擊給軸承帶來(lái)的高頻破壞，還能保證軸承的潤滑性能，提高軸承的實(shí)際使用壽命。
　　本文從結構，密封以及新型材料應用和工藝方面對高速托輥做了一些基礎性的研究。新托輥結構采用了軸向迷宮與接觸迷宮相結合的復合密封結構，選用了帶防塵蓋的深溝球軸承。新材料的應用與加工工藝的改進(jìn)確保了托輥的旋轉阻力、徑向圓跳動(dòng)及防水、防塵密封等性能。在以大功率、長(cháng)距離、大運量皮帶輸送機為發(fā)展方向的背景下，本文提出的托輥結構方案旋轉阻力小，噪聲小，使用壽命長(cháng)，對提高輸送機的生產(chǎn)效率可起重要作用。