标题：陶瓷托辊
陶瓷托辊
陶瓷托辊是采用瓷体，轴承，轴，塑料迷宫密封圈组成的组合构件，是高温煅烧而成的一种以瓷代钢、塑应用上的新突破，是托辊换代的新型产品，是采用瓷体，轴承，轴，塑料迷宫密封圈组成的组合构件。
陶瓷托辊的优点
1、耐腐蚀：酸碱盐均对其不起腐蚀作用。
2、硬度强：耐磨性强。
3、全密封：两端装有塑料迷宫密封圈，油滑油脂不会泄漏，可使滚动轴长期处于全密封状态下运转。
4、陶瓷表面，形成氧化膜，它与任何物质不沾接，任何物质不起反应。槽型托辊清除皮带沾物。在斜坡皮带上送力大，阻力小，效果最佳。双节托辊，能减轻皮带在托辊上的重形压力点，托辊中空装置能使皮带沾物自行掉落，不沾吸托辊，均能延长托辊使用期。
5、使用寿命长，比钢托辊使用时间长2-3倍，且能减少皮带磨损，皮带不跑边延长皮带使用寿命。
6、经济效益高，能降低皮带运输机的综合成本，减少维修工时。
原料材质
目前主要的托辊有钢质的和瓷质的两种：
瓷质托辊具有永不生锈和耐腐蚀等优点，表面光滑，磨耗率0.1%，延长了皮带的使用寿命，瓷无回收价值，减少了托辊被盗现象的发生。
稀土瓷砂是由多孔陶瓷原料掺加稀土原料精制而成，它具有极强的过滤吸附能力，高强度、低阻力、耐腐蚀、无毒性、再生简单、使用寿命长等特点。
陶瓷托辊配件
陶瓷托辊配件良好的结构特点和性能，在一定的使用范围中发挥良好的输送作用，产生良好的使用价值和贡献。
陶瓷表面，形成氧化膜，它与任何物质不沾接，任何物质不起反应。清除皮带沾物，在斜坡皮带上送力大，阻力小，效果最佳。重量是普通托辊配件的二分之一左右，旋转惯性小，托辊与皮带之间的摩擦小，有效的减少之间的摩擦。缩小托辊间距可减小模拟摩擦系数，但阻力总值会增大，除在卸载点为保护胶带外在一般承载段不要加大托辊密度。
托辊配件全密封：两端装有塑料迷宫密封圈，油滑油脂不会泄漏，可使滚动轴长期处于全密封状态下运转。该陶瓷托辊配件不仅具有耐磨、耐酸碱盐、抗氧化，运行稳定，防盗等特点，而且可有效防止皮带跑偏，减少皮带的局部损失，延长皮带使用寿命，减少了频繁更换托辊所浪费的人力、物力和时间，降低了运行成本、提高了皮带运输机的工作效率。
双节，能减轻皮带在托辊上的重形压力点，陶瓷托辊配件中空装置能使带沾物自行掉落，不沾吸托辊，均能延长托辊使用期。陶瓷托辊配件解决传统托辊的缺陷对传统的钢制托辊遇酸、碱、盐易腐蚀，易粘结、不耐磨、轴承卡壳易划坏皮带、使用寿命短等缺陷，橡胶圈能够有效的减少托辊之间的摩擦，保证托辊在正常使用中能够充分发挥作用和价值，具有的良好优势性能能够延长在使用中的良好价值和作用，在其中发挥重要的作用和价值。硬度强：耐磨性强。在露天恶劣环境下使用，寿命是传统托辊的3-5倍以上。优点与用途：耐腐蚀：酸碱盐均对其不起腐蚀作用。
陶瓷托辊配件良好的结构特点和性能在实际的使用中产生良好的使用贡献和价值，在一定的使用范围中发挥良好的输送作用，产生良好的使用价值和贡献。
托辊直径英-公制换算
托辊直径/in（英寸）
托辊直径/mm(毫米)
3.5
89
4
108
5 
133
6 
159
7
194
注：公制单位数值为推荐取值，供参考。
提高托辊使用寿命
托辊是带式输送机的重要组成部件，主要肩负着承载输送物料的作用，在皮带机的运输过程中承受70%以上的阻力，是皮带机中用量最大、更换频率最高的零部件，因此托辊的使用寿命在整部皮带机中十分重要。
1 托辊内部结构
机电总厂长期以来生产带式输送机用托辊，其大多为DTⅡ型、TD75 型，其内部结构分别见图1、图2。由于井下使用条件恶劣，托辊的使用寿命一般仅可达15 000h 左右，井下需频繁更换托辊，严重影响着井下煤炭生产，也增加了带式输送机的运行成本，同时也加大了工人的劳动强度，因此如何提高托辊的使用寿命，从而提高带式输送机的使用性能就成为摆在面前的一大问题。图1 DTⅡ型托辊内部结构
2 影响托辊使用性能的主要原因
对生产的TD75 型、DTⅡ型托辊进行分析，影响其寿命的主要原因是托辊的内部结构。
2.1 密封效果不好
托辊内部采用的密封是轴向非接触迷宫式密封，其特点是在内、外密封件之间形成很小的曲折间隙来实现密封，防尘效果较好，但其防水效果较差，而井下皮带机的生产状况是灰尘大、同时用水除尘，因此托辊所用密封必须具有较好的防尘、防水效果。如果托辊内进水将腐蚀轴承，进灰尘将损坏轴承，最终影响托辊的使用寿命。
图2 TD75 型托辊内部结构
2.2 托辊轴同轴度差
托辊轴为冷拔光轴，其特点是其表面粗糙度及尺寸精度不经加工就可达到图纸要求，用起来方便、省工省力。但是由于冷拔光轴生产时因胎具的磨损等因素造成尺寸精度不稳定，时常有超标现象，加上在运输过程中易造成弯曲，使托辊轴的同轴度差，托辊轴两端安装的轴承间隙得不到保证，从而托辊旋转阻力增大，影响托辊的使用寿命。
2.3 轴承座同轴度差
托辊所用轴承座是冲压件，与筒皮配合处不经加工，轴承座直接焊在筒皮上。冲压时轴承座不圆或与筒皮配合处的端面不平等问题均易造成与筒皮焊接后两端轴承座的不同轴，致使轴承游隙减小，旋转阻力增大，转动不灵活。
3 托辊内部结构的改进
为解决以上存在的问题，提高托辊的使用寿命，在综合分析以上原因的基础上对托辊的结构及加工工艺进行了改进。
3.1 托辊密封改进的机理及方案
密封的作用是为了防止外界灰尘、水分等侵入轴承。按密封件与其作相对运动的零部件是否接触，可以分为接触式密封和非接触式密封。原托辊采用非接触迷宫式密封，鉴于原托辊密封存在的缺点，重新设计了一种新型密封圈结构形式。图3 为新型托辊内部结构，这种新型密封结构将接触式密封（件8）与非接触式密封（由件4、5 内外密封组成）组合使用。接触式密封用耐油橡胶制成，具有良好的综合力学性能，较高的回弹性及耐磨性，其利用橡胶密封与托辊轴之间的过盈量紧密地结合在一起，从而有效地解决了托辊防水的问题，同时也有阻止灰尘进入的作用；非接触式密封为轴向迷宫式密封，分为内密封和外密封，由内、外密封件之间形成很小的曲折间隙来实现密封。轴向迷宫式密封防尘效果较好，阻力也小，密封可以沿轴线套上去，装拆十分方便，因此，两者有机地结合可使托辊更好地实现防水、防尘的作用。由于接触式密封的密封件与配合件直接接触，在工作中摩擦较大，因而在使用初期托辊转动阻力较只有非接触式密封的托辊旋转阻力大一些。但其密封层
多、密封效果好，在使用一段时间以后，托辊会越转越灵活。
3.2 提高托辊轴的同轴度
鉴于冷拔光轴精度不稳定和在运输等过程中造成的不同轴度无法补偿的缺陷，采用圆钢料加工成阶梯轴代替冷拔光轴，通过加工手段来保证轴两端的同轴度，对轴两端安装轴承处进行磨削加工。
1———筒皮；2———挡环；3———轴承；4———外密封；
5———内密封；6———挡盖；7———轴向挡圈；8———橡胶密封
图3 新型托辊内部结构
3.3 提高轴承座的同轴度
为保证两轴承座的同轴度，将轴承座与筒皮配合处的圆周及端面均进行加工，这样便可有效地克服冲压时轴承座不圆或与筒皮配合处的端面不平等问题，从而通过加工手段来保证两轴承座的同轴度。
3.4 加工工艺的改进
修改轴向挡圈切槽的加工工艺顺序，先组装密封，按标准要求留出轴向窜量；再加工轴向挡圈切槽，从而避免了轴向窜动值过大的问题，有效地保证其轴向窜动值不大于0.7mm。
4 结论
按上述方案改进后的托辊目前已成功地应用于井下带式输送机上。实践证明，其使用寿命提高了近5 000h，有效地降低了皮带机的运行成本，提高了原煤生产效率，改善了皮带机的使用性能，受到了用户的好评。
托辊损坏的原因
从托辊的技术质量水平结合使用环境来讲，造成托辊损坏的原因主要有以下几个方面：
一、托辊的密封性能差，轴承被淋水或粉尘污染：为了尽量减小托辊的旋转阻力，基本上都是采用迷宫式密封结构。目前，国内外所有的迷宫式密封结构，都是拍脑门设计出来的，没有原理的根据，都不能阻止淋水和粉尘对轴承的污染。众所周知，迷宫式密封的间隙大时，密封的效果不好。因此，人们绞尽脑汁，尽可能将迷宫式密封的间隙设计的很小、相互嵌入的深、层数（或道数）多，或者是圆弧形等，以期达到理想的密封效果，岂不知，这是很大的一个误区。迷宫式密封的间隙小，只能有所减缓淋水和粉尘的污染速度，远不能达到理想的效果。并且，迷宫式密封腔内填充的润滑脂，又大幅度增加了托辊的旋转阻力。因此，国内外所有的托辊，在淋水或粉尘等恶劣环境中，使用寿命最长不超过1万小时，最短的只有2000小时左右，轴承被污染失效的周期根本无法预期。损坏现象有两种：1、旋转阻力增大后，管体圆周快速被磨透；2、轴承卡死管体被磨出一个口子。据悉，国外有在管体中放置化学反应气体，使托辊管体内压力大于外界空气的压力，以阻止污染物进入迷宫式密封，这样是做不到长期效果的。解决方法只有一个：必须保证轴承永远不被污染。2003年，在研发过程中，发现了淋水或粉尘进入迷宫式密封的原理，这也是人类的新发现。并根据该原理，设计出淋水和粉尘永远不能通过最外侧第一道密封的迷宫式密封结构，使轴承能够长期在良好的润滑状态下运转，达到10万小时以上的正常使用寿命。
二、稀泥类污染物对托辊的污染：煤矿井下的水大时，胶带上粘附的煤泥，掉落到托辊两端面的支架和托辊轴上。先掉下来的变硬后堆积起来，直至将托辊的端面完全封住。继续掉落的煤泥即与迷宫式密封腔形成高度差。在压差的作用下，煤泥很容易进入迷宫式密封污染轴承。解决方法很简单并且很巧妙：在旋转的密封盖上做一个凸起的“清除器”，既对托辊的阻力没有影响，又可以及时将掉落的稀泥清除下来，阻止稀泥在托辊的端面堆积，不产生压力差，从而达到稀泥不进入密封的效果。
三、 托辊两端轴承位置不同轴度超差，轴承强行旋转而早期损坏：由于机械加工的累计误差和焊接变形，造成托辊两端轴承位置的不同轴度超出了轴承允许的精度范围，不但使托辊的旋转阻力增大，加速管体和胶带之间的磨损，耗费电力，轴承的寿命也会大打折扣（在良好润滑情况下，旋转阻力1N的托辊，轴承使用寿命达到15万小时；旋转阻力3N的托辊，轴承使用寿命5万小时；旋转阻力5—8N的托辊，轴承使用寿命达不到1万小时）。解决方法是：改进托辊生产工艺，使托辊的旋转阻力平均≤1N 。公司研制成功的托辊管体不加工大过盈装配工艺，避免了因机械加工或焊接变形过程中产生的误差，保证了托辊两端轴承位置的不同轴度≤0.05mm，旋转阻力平均≤1N，从而保证轴承的使用寿命达到15万小时。
四、物料对托辊管体的严重磨损：在钢铁行业的焦化厂、烧结或球团厂、输送钢渣和湿炉渣，胶带上粘附着硬而尖锐的物料，对托辊钢管管体磨损的很快。例如在山西潞宝焦化厂，平行下托辊10—15天就被磨断；宝钢炼铁厂P301皮带机上，平行下托辊的胶面，3个月就被磨完；济南钢厂输送钢渣的皮带机，1个多月管体就被磨漏；广西来宾B电厂输送炉渣的皮带机托辊，寿命不超3个月，不胜枚举。解决方法是在保证托辊转动灵活度和密封性能的前提下，提高管体的耐磨性能。公司目前有两种方法：一、包裹汽车轮胎橡胶耐磨层托辊，改变了尖锐物料与金属钢管的摩擦磨损机理，耐磨性提高20—30倍。例如在焦化厂15天托辊被磨断的位置，包裹汽车轮胎橡胶耐磨层托辊的使用寿命可达到2年以上；二、模压成型的超高分子量聚乙烯托辊，该托辊的耐磨性仅次于汽车轮胎橡胶，另具有重量轻、无噪音、耐腐蚀锈蚀、省电、不伤胶带、安装方便，降低劳动强度等显著的特点。
五、托辊管体的严重腐蚀：煤对托辊和胶带的磨损很小。但是在煤矿井下和洗煤厂，钢管托辊管体的损坏，除了转动灵活度差磨损严重外，水中所含的硫对钢管托辊管体产生的腐蚀是相当严重的。含硫小的矿井，灵活转动的钢管托辊，管体厚度4.5毫米，被腐蚀透的时间为两年左右；在新疆八一钢铁达坂城艾维尔沟煤矿和神华能源有限公司乌鲁木齐市米东区碱沟矿，4.5mm厚的钢管托辊，6个月就腐蚀完了。还有一部分洗煤厂、化工厂、碱厂、盐厂等对钢管托辊的腐蚀也是非常严重的。目前，已经有塑料托辊问世，也收到了显著的效果。但是，由于耐磨性不好，寿命比钢管托辊提高不到一倍。并且不具备阻燃抗静电性能，在用量最大的煤矿井下就受到限制。因此，钢管托辊腐蚀锈蚀的难题至今仍然没有得到很好的解决。公司的解决方法有几个：一、在地面上使用的托辊，可以采用包裹汽车轮胎橡胶耐磨层托辊，不但耐腐蚀和锈蚀，耐磨性也可以提高10倍以上；二、模压成型的超高分子量聚乙烯托辊，或者套装超高分子量聚乙烯不粘料梳形托辊（这里着重说明：目前，市场上挤出成型的超高分子量聚乙烯托辊，都经过改性，分子量很低；或者是普通塑料管，耐磨性很差的），分子量250——400万，不但耐磨性比钢管托辊提高10倍，还不磨损或撕裂胶带，节能减排效果更加突出。如果在煤矿井下使用，必须具备阻燃抗静电性能，目前，最好的超高分子量聚乙烯阻燃抗静电改性后分子量为150万。
六、调心支架上托辊的快速损坏：调心支架的原本作用是，当胶带上的物料偏载跑偏时作调心之用。可是，很多皮带机由于安装调试经验不足，致使胶带成为“先天性”跑偏，完全依靠调心支架托辊与胶带之间的摩擦力进行纠偏。这种现象不但造成了运行阻力增加后的电力损耗加大，托辊和胶带也同时快速磨损，并且也严重影响滚筒、减速机、电动机等部件的寿命。还有很多企业的胶带跑偏严重，干脆用铁丝将调心支架强行固定一个很大的角度，致使托辊管体1个月左右即被磨穿。解决方法很简单：重新调整皮带机，必须达到空载运行时，调心支架不起作用的状态。也可以不安装调心支架，在固定支架上安装挡边托辊，既防止胶带跑偏，又不增加阻力，托辊和胶带都不异常磨损。
七、V形前倾支架托辊损坏的也比较快：V形前倾支架上安装的托辊，与胶带之间始终在摩擦中运行，虽然前倾的角度很小，但根据实践观察，管体磨损量是固定支架上托辊的2倍左右，使用寿命自然低1倍左右。解决方法与调心支架相同，重新调整皮带机，必须达到空载运行时，调心支架不起作用的状态。也可以不安装前倾支架，在固定支架上安装挡边托辊，既防止胶带跑偏，又不增加阻力，托辊和胶带都不异常磨损。
八、缓冲托辊的短期损坏原因有两个：1、由于落料点的粉尘大，缓冲托辊密封性能差时极易被污染造成轴承的损坏；2、缓冲胶圈基本都是采用再生橡胶生产的，不但弹性差，耐磨性、耐撕裂性、耐老化性都很差，冲击力小时，使用寿命仅为1年左右，冲击力大时，十几天就会断裂脱落，对胶带产生严重伤害。在无可奈何的情况下，很多皮带机开始选用价格昂贵的缓冲床。目前，两个关键问题公司均已经解决：1、新的迷宫式密封保证轴承永远不被污染，轴承寿命达到10万小时以上；2、胶圈更换为汽车轮胎橡胶，突出的耐磨、耐冲击、耐撕裂、耐老化、高弹力等综合性能，使缓冲托辊的使用寿命提高20倍，比缓冲床的经济效益高10倍。
九、托辊被埋在物料中造成的损坏：带式输送机出现撒料后，得不到及时的清理，托辊被埋在物料中运行，物料与托辊的摩擦使阻力大幅度增加，造成托辊管体和胶带的加速磨损；托辊端面的颗粒物料还会将托辊的密封圈磨烂后污染轴承，发生卡死的异常损坏。及时清理洒落的物料，不能阻碍托辊的正常转动。
十、浸泡在水中损坏的托辊：托辊的迷宫式密封是无接触密封，浸泡在水中时，管体内外即形成压力差。水就会将密封腔中的润滑脂乳化后，顺着间隙进入，继而损坏轴承。因此，大家一定要了解，防尘托辊是不允许浸泡在水中使用的，如果环境无法避免托辊在水中浸泡工作，就不能再使用滚动轴承，更换非金属滑动轴承的效果最好。
十一、 支架变形造成托辊管体磨穿：由于材料选择错误或者偷工减料，达不到设计要求，支架的刚性不足、托辊阻力过大或者意外事故等原因造成的支架变形，托辊与胶带之间呈不垂直运行，不但管体和胶带的磨损得很严重，阻力同时增大，能源损耗增加。更换合格的支架。
十二、 搬运时重摔造成的损坏：国家标准中，托辊的轴向载荷和轴向窜动指标足以满足托辊运行时的工况。但是，有些人错误的认为托辊是金属材料，不怕摔扔，搬运时1—2米远的距离直接抛扔，造成托辊轴的大量位移（轴向窜动），旋转阻力大幅度增加，运行时管体很快被磨穿。这里着重说明，管体厚度越大，耐磨周期越长。可是重量越大，惯量也就越大，就越是容易被扔坏。搬运时注意不要让托辊轴受到冲击是最好的办法。
十三、 凸弧段托辊的损坏：有些带式输送机可能由于疏忽，凸弧段托辊的间距大，胶带张紧后，凸弧段高点的托辊受力很大，托辊中轴承超过了极限载荷，轴承的寿命会大幅度减小。解决方法是增加托辊组或者加大托辊中轴承型号，以满足胶带的张紧载荷。
十四、 高压水枪冲洗胶带造成托辊的损坏：在很多电厂、陶瓷厂，胶带上容易粘附物料。人们习惯在带式输送机运行时，用高压水枪冲洗胶带，普通托辊的防水性能是很难保证不进水的。更换能够保证密封不进水的托辊即可。
十五、 块状颗粒磨损破坏托辊端面密封：在很多场合，胶带上的块状物料掉落在下托辊吊耳的槽中时被卡住，这块物料就会与托辊端面的尼龙密封一直在强行摩擦，很快把密封破坏，轴承污染造成托辊损坏。解决方法是：改变下托辊吊耳的结构，使块状物料不能在托辊端面滞留，或者适当缩短托辊管体的长度（大约20mm），使吊耳与托辊端面的间距大于掉落的块状物料即可。
十六、 胶带过于软，造成托辊管体的快速磨损：胶带如果过于柔软，离开槽形托辊的胶带，随着物料重量自由变形量与设计的托辊槽角相差过大，经过槽形托辊时被强制回复变形，变形时横向长度增加，胶带与托辊之间一直在横向摩擦磨损，管体和胶带同时磨损的都很快。解决方法有两种：一、更换比较硬的胶带；二、增加托辊组，减小胶带变形量。
十七、 轴承质量：如果托辊轴承既没有污染，灵活度很好，载荷也不大，轴承早期失效的原因就属于轴承本身的质量问题了。