新型密封结构尼龙托辊的摩擦磨损试验研究

托辊是带式输送机中用量最大，更换频率最高的零部件，是影响输送机使用效果的关键部件之一。占整机重量的30%-40%，整机价格的25%-30%。传统的托辊由于工作状况恶劣以及自身机械结构等方面的原因，存在不同程度的易腐蚀、重量大、不耐磨缺点。我厂对自行设计的多层密封结构的尼龙托辊进行试验，模拟设计了测试托辊密封效果的试验机，并在此试验机上进行了托辊的摩擦磨损实验。

托辊设计

托辊的“心脏”是轴承，保护轴承的最佳方法是改善密封结构，加强密封。托辊失效表现为轴承的失效，轴承的失效是由于密封效果不良而使粉尘等污染物“有机可乘”。若托辊的密封结构能够防水防尘，在很在程度上能长期保证润滑脂的润滑效果。因此，托辊的实际使用效果由托辊的密封效果所决定。

新型托辊是专利技术，托辊管体采用耐磨工程塑料：尼龙、超高分子量聚乙烯等；密封结构采用多层密封，比普通的密封结构增加了防水密封（软垫密封）和附加防尘密封，此外还采用了带密封的托辊专用轴承。这三重密封结构相配合，可以实现防水防尘的效果.

具体托辊结构如下图：

托辊试验平台的搭建

经考察计算，最终选择衡水电机股份有限公司生产的Y90L-2型电机。该电机额定功率2.2KW，额定转速2835 r/min。采购直径为400 mm的带轮，计算得试验台的实际转速为496 r/min，线速度约为4.13m/s.

金属托辊为河北某机械厂生产的Φ159 mm × 465 mm × 16 mm型号托辊作为对比参考。

实验计数原则

    试验中尼龙托辊累计运行60 h 7 s, 钢制托辊累计运行60 h 9 s。在试验机运行10-20 h 读取本次试验数据。

                尼龙托辊平均功率曲线图                       钢制托辊平均功率曲线图

比较两张图可知，尼龙托辊的功耗明显低于钢制托辊的功耗。在相同的使用时间内，使用尼龙托辊的带式输送机比使用钢制托辊的带式输送机能耗明显降低。

 托辊磨损量

托辊的磨损量是指托辊运行一段时间后的直径值与未试验前的直径值之间的差值。

在托辊长度的中心以及距离中心70 mm、140 mm处的两侧共取5个点测量托辊的直径。在托辊试验开始之前先依次测量上述5个点的直径值，试验结束之后，再次测量上述5个位置的直径值。尼龙托辊和钢制托辊的磨损量结果见下表：

由上表可达到：单位时间内，尼龙托辊的磨损量小于钢制托辊的磨损量。

结语

1. 在带式输送机正常运行时，使用尼龙托辊的功耗远小于使用钢制托辊的功耗，平均功耗下降了28.3%。在相同的使用时间内，使用尼龙托辊代替钢制托辊可以大在降低带式输送机的运行成本；

2. 单位时间尼龙托辊的磨损量小于钢制托辊的磨损量，平均磨损量降低了40%。因此，在相同的工作条件下，尼龙托辊的使用寿命大于钢制托辊的使用寿命；

3. 此新型密封结构尼龙托辊具有运行功耗小、使用寿命长、维修费用低等优点，有较高的经济适用性。