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帶式輸送機(jī)滾筒軸承的結(jié)構(gòu)、密封及潤(rùn)滑

2013-03-01

滕凱芝
（北京起重運(yùn)輸機(jī)械設(shè)計(jì)研究院）
　　摘　要：軸承作為帶式輸送機(jī)的重要部件，對(duì)降低輸送帶及其所承運(yùn)物料的運(yùn)行阻力起著重要作用。為確保軸承正常工作，必須正確選擇軸承的結(jié)構(gòu)和密封形式。重點(diǎn)介紹帶式輸送機(jī)滾筒的結(jié)構(gòu)形式、潤(rùn)滑及密封。
　　關(guān)鍵詞：港口；帶式輸送機(jī)；滾筒；軸承；結(jié)構(gòu)；密封；潤(rùn)滑
　　帶式輸送機(jī)廣泛用于港口大宗散貨的裝船、轉(zhuǎn)運(yùn)和堆垛等作業(yè)。滾動(dòng)軸承是帶式輸送機(jī)上應(yīng)用較多的轉(zhuǎn)動(dòng)件，帶式輸送機(jī)托輥和滾筒上都裝設(shè)有滾動(dòng)軸承。圖1為帶式輸送機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖。為確保帶式輸送機(jī)軸承正常工作，正確選擇軸承的結(jié)構(gòu)和密封形式十分重要。
　　1、滾筒軸承的結(jié)構(gòu)
　　帶式輸送機(jī)滾筒軸承的結(jié)構(gòu)形式分內(nèi)置式和外置式2種。內(nèi)置式滾筒軸承安裝在滾筒體內(nèi)，一般用于非驅(qū)動(dòng)滾筒?！　　?br /> 　　安裝在滾筒筒體內(nèi)的軸承座采用緊配合，軸承外圈承受轉(zhuǎn)動(dòng)載荷，滾筒軸固定在結(jié)構(gòu)體上。內(nèi)置式滾筒軸承通常采用的軸承組合形式（見圖2）主要有：
　　1）球面滾子軸承+球面滾子軸承。這種內(nèi)置滾筒軸承可以設(shè)計(jì)成固定裝配、非固定裝配和半固定裝配形式。軸承內(nèi)圈和滾筒軸間存在軸向位移。
　　2）球面滾子軸承+緊湊型調(diào)心滾子軸承(CARB)。2個(gè)軸承的內(nèi)外圈皆軸向固定安裝，僅在加工精度高的環(huán)形CARB軸承內(nèi)存在軸向位移。
　　這2種滾筒軸承組合用于存在角偏移的重載工況。軸承因外圈轉(zhuǎn)動(dòng)會(huì)產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)角，軸承的許用偏轉(zhuǎn)角限定為0.2°。
　　外置式滾筒軸承特別適用于帶式輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)滾筒。軸承內(nèi)圈緊固在滾筒軸上，外圈安裝在軸承座內(nèi)，為松配合。外置式滾筒軸承有2種形式（見圖3）。
　　1）球面滾子軸承+球面滾子軸承。這是Z常用的外置滾筒軸承形式，為非固定安裝，軸承外圈可隨滾筒軸長(zhǎng)度的改變（溫度的改變使?jié)L筒軸的長(zhǎng)度發(fā)生變化）而軸向運(yùn)動(dòng)。軸承偏轉(zhuǎn)角取決于軸承的規(guī)格型號(hào)，許用偏轉(zhuǎn)角為1.5~3.5°。當(dāng)取Z大許用偏轉(zhuǎn)角時(shí)，須根據(jù)工況要求設(shè)計(jì)相應(yīng)的軸承座及密封結(jié)構(gòu)。
　　2）球面滾子軸承+環(huán)形CARB軸承。軸承座固定安裝在滾筒軸上，僅在加工精度高的環(huán)形CARB軸承內(nèi)存在軸向位移，軸承的許用偏轉(zhuǎn)角為0.5°。
　　2　軸承座的選用
　　外置式滾筒軸承通常采用剖分式軸承座，見圖4。剖分式軸承座易于安裝，相對(duì)于整體式軸承座，其價(jià)格較低。值得注意的是，剖分式軸承座載荷直接作用在底座上，若載荷作用方向不是指向底座，則作用載荷的大小不得超過軸承座在該方向的許用載荷。圖4a為SNL系列標(biāo)準(zhǔn)軸承座，適合軸徑20~500mm的滾筒軸承。圖4b為SBD系列整體式軸承座，主要用于載荷為非持續(xù)作用在軸承底座方向的工況。圖4c為THD系列張緊軸承座，是專門針對(duì)張緊滾筒設(shè)計(jì)的整體式軸承座，可承受較大的徑向載荷。
　　3　滾筒軸承的潤(rùn)滑
　　統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，50%以上的軸承故障是潤(rùn)滑不當(dāng)造成的（見圖5）。因此在滾筒軸承設(shè)計(jì)的初期，應(yīng)對(duì)軸承潤(rùn)滑給予高度重視。滾筒軸承一般采用脂潤(rùn)滑而非油潤(rùn)滑，選擇潤(rùn)滑脂的步驟：
　　1）確定潤(rùn)滑脂的稠度等級(jí)。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)DIN 51818—1981，潤(rùn)滑脂按照NLGI標(biāo)準(zhǔn)分成不同的稠度等級(jí)。NLGI級(jí)別越高，潤(rùn)滑脂越稠。滾動(dòng)軸承潤(rùn)滑脂稠度級(jí)別為NLGI 1～3級(jí)。
　　2）選擇添加劑。根據(jù)對(duì)輸送機(jī)功能和工況要求選擇合適的潤(rùn)滑脂添加劑。常用添加劑有極壓抗磨劑、防腐蝕劑、固體潤(rùn)滑劑及專用添加劑。
　　3）確定基礎(chǔ)油的粘度?；A(chǔ)油的粘度決定了基礎(chǔ)油的流動(dòng)性?；A(chǔ)油的粘度越高，基礎(chǔ)油就越厚稠。為了形成彈性流體動(dòng)力潤(rùn)滑膜，使軸承金屬件（如軸承內(nèi)外圈、滾動(dòng)體）相互分開，須針對(duì)具體工況選擇適當(dāng)粘度的基礎(chǔ)油。所確定的基礎(chǔ)油的粘度應(yīng)與選用的潤(rùn)滑脂的粘度相匹配。
　　選擇合適的潤(rùn)滑脂可以提高軸承的使用壽命。反之，潤(rùn)滑脂選用不當(dāng)則會(huì)大大降低軸承的使用壽命。同時(shí)定期補(bǔ)充潤(rùn)滑脂對(duì)防止灰塵進(jìn)入軸承，確保軸承正常工作，延長(zhǎng)軸承的使用壽命起著十分重要的作用。
　　4　滾筒軸承高效的密封結(jié)構(gòu)
　　惡劣的工作環(huán)境要求軸承具有高效耐用的密封結(jié)構(gòu)。內(nèi)置式滾筒軸承的密封通常是根據(jù)對(duì)結(jié)構(gòu)、材料及固定方式的要求而專門設(shè)計(jì)制造的。因此，本文重點(diǎn)探討外置式滾筒軸承的密封結(jié)構(gòu)（見圖6）。對(duì)于低轉(zhuǎn)速作業(yè)工況，軸承安裝時(shí)，軸承及軸承座內(nèi)可以加滿潤(rùn)滑脂，潤(rùn)滑脂在其中相當(dāng)于附加密封結(jié)構(gòu)。
　　滾筒軸承密封結(jié)構(gòu)的選擇可考慮3個(gè)方面：
　　1）SNL系列剖分式軸承座和SBD及THD系列整體式軸承座采用迷宮式密封。軸承安裝時(shí)，加滿潤(rùn)滑脂，并可通過迷宮圈定期或持續(xù)注入潤(rùn)滑脂，以有效防止灰塵進(jìn)入軸承。
　　2）有些作業(yè)環(huán)境對(duì)密封結(jié)構(gòu)的要求非常高。這種情況下，可采用結(jié)合了迷宮式密封和接觸密封的Taconite密封。軸承安裝時(shí)，迷宮圈內(nèi)加滿潤(rùn)滑脂，并定期補(bǔ)充，使部分潤(rùn)滑脂從軸承內(nèi)溢出，從而防止灰塵進(jìn)入軸承。依據(jù)經(jīng)驗(yàn)、密封結(jié)構(gòu)和污染程度來(lái)確定注油口數(shù)目和位置，可人工潤(rùn)滑，也可采用自動(dòng)化集中潤(rùn)滑系統(tǒng)。
　　3）采用密封球面滾子軸承，特別是對(duì)于較大直徑的軸承（軸承內(nèi)徑可高達(dá)400mm）。這種軸承配備有內(nèi)置接觸密封，通過軸承外圈上的環(huán)形槽補(bǔ)充潤(rùn)滑脂，多出的潤(rùn)滑脂通過環(huán)形槽溢出。圖7為一種高效復(fù)合型密封結(jié)構(gòu)。由于中間的接觸密封將軸承內(nèi)的潤(rùn)滑脂與軸承座內(nèi)的潤(rùn)滑脂隔開，因此，軸承座內(nèi)的潤(rùn)滑脂可以采用自降解潤(rùn)滑脂。這樣既減少惡劣環(huán)境對(duì)軸承運(yùn)轉(zhuǎn)的影響，又可降低使用后的潤(rùn)滑脂的處置費(fèi)用?？梢钥闯?，根據(jù)工作環(huán)境的污染程度選擇使用密封球面滾子軸承，可大大降低軸承的維護(hù)成本，簡(jiǎn)化軸承座密封結(jié)構(gòu)，使向軸承座內(nèi)補(bǔ)注潤(rùn)滑脂的次數(shù)Z少。
　　5　結(jié)束語(yǔ)
　　帶式輸送機(jī)廣泛用于港口大宗散料如糧食、煤炭等的裝卸，軸承是帶式輸送機(jī)上應(yīng)用較多且非常重要的部件。本文研究了帶式輸送機(jī)滾筒軸承的結(jié)構(gòu)、軸承座的形式、潤(rùn)滑脂的選用及合理高效的密封結(jié)構(gòu)，對(duì)帶式輸送機(jī)滾筒軸承的設(shè)計(jì)選用有重要的參考價(jià)值。
　　參考文獻(xiàn)
　　[1] GB/T 14521.4—1993. 運(yùn)輸機(jī)械術(shù)語(yǔ). 帶式輸送機(jī)[S].
　　[2] GB/T 283—2007. 滾動(dòng)軸承 [S].
　　[3] DIN 51818—1981. 潤(rùn)滑劑.潤(rùn)滑脂稠度分類  NLGI等級(jí)[S].
　　[4] 宋偉剛.通用帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì)[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.