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带式输送机滚筒轴承的结构、密封及润滑

2013-03-01

滕凯芝
（北京起重运输机械设计研究院）
　　摘　要：轴承作为带式输送机的重要部件，对降低输送带及其所承运物料的运行阻力起着重要作用。为确保轴承正常工作，必须正确选择轴承的结构和密封形式。重点介绍带式输送机滚筒的结构形式、润滑及密封。
　　关键词：港口；带式输送机；滚筒；轴承；结构；密封；润滑
　　带式输送机广泛用于港口大宗散货的装船、转运和堆垛等作业。滚动轴承是带式输送机上应用较多的转动件，带式输送机托辊和滚筒上都装设有滚动轴承。图1为带式输送机结构示意图。为确保带式输送机轴承正常工作，正确选择轴承的结构和密封形式十分重要。
　　1、滚筒轴承的结构
　　带式输送机滚筒轴承的结构形式分内置式和外置式2种。内置式滚筒轴承安装在滚筒体内，一般用于非驱动滚筒。　　　
　　安装在滚筒筒体内的轴承座采用紧配合，轴承外圈承受转动载荷，滚筒轴固定在结构体上。内置式滚筒轴承通常采用的轴承组合形式（见图2）主要有：
　　1）球面滚子轴承+球面滚子轴承。这种内置滚筒轴承可以设计成固定装配、非固定装配和半固定装配形式。轴承内圈和滚筒轴间存在轴向位移。
　　2）球面滚子轴承+紧凑型调心滚子轴承(CARB)。2个轴承的内外圈皆轴向固定安装，仅在加工精度高的环形CARB轴承内存在轴向位移。
　　这2种滚筒轴承组合用于存在角偏移的重载工况。轴承因外圈转动会产生偏转角，轴承的许用偏转角限定为0.2°。
　　外置式滚筒轴承特别适用于带式输送机驱动滚筒。轴承内圈紧固在滚筒轴上，外圈安装在轴承座内，为松配合。外置式滚筒轴承有2种形式（见图3）。
　　1）球面滚子轴承+球面滚子轴承。这是Z常用的外置滚筒轴承形式，为非固定安装，轴承外圈可随滚筒轴长度的改变（温度的改变使滚筒轴的长度发生变化）而轴向运动。轴承偏转角取决于轴承的规格型号，许用偏转角为1.5~3.5°。当取Z大许用偏转角时，须根据工况要求设计相应的轴承座及密封结构。
　　2）球面滚子轴承+环形CARB轴承。轴承座固定安装在滚筒轴上，仅在加工精度高的环形CARB轴承内存在轴向位移，轴承的许用偏转角为0.5°。
　　2　轴承座的选用
　　外置式滚筒轴承通常采用剖分式轴承座，见图4。剖分式轴承座易于安装，相对于整体式轴承座，其价格较低。值得注意的是，剖分式轴承座载荷直接作用在底座上，若载荷作用方向不是指向底座，则作用载荷的大小不得超过轴承座在该方向的许用载荷。图4a为SNL系列标准轴承座，适合轴径20~500mm的滚筒轴承。图4b为SBD系列整体式轴承座，主要用于载荷为非持续作用在轴承底座方向的工况。图4c为THD系列张紧轴承座，是专门针对张紧滚筒设计的整体式轴承座，可承受较大的径向载荷。
　　3　滚筒轴承的润滑
　　统计数据显示，50%以上的轴承故障是润滑不当造成的（见图5）。因此在滚筒轴承设计的初期，应对轴承润滑给予高度重视。滚筒轴承一般采用脂润滑而非油润滑，选择润滑脂的步骤：
　　1）确定润滑脂的稠度等级。根据标准DIN 51818—1981，润滑脂按照NLGI标准分成不同的稠度等级。NLGI级别越高，润滑脂越稠。滚动轴承润滑脂稠度级别为NLGI 1～3级。
　　2）选择添加剂。根据对输送机功能和工况要求选择合适的润滑脂添加剂。常用添加剂有极压抗磨剂、防腐蚀剂、固体润滑剂及专用添加剂。
　　3）确定基础油的粘度。基础油的粘度决定了基础油的流动性。基础油的粘度越高，基础油就越厚稠。为了形成弹性流体动力润滑膜，使轴承金属件（如轴承内外圈、滚动体）相互分开，须针对具体工况选择适当粘度的基础油。所确定的基础油的粘度应与选用的润滑脂的粘度相匹配。
　　选择合适的润滑脂可以提高轴承的使用寿命。反之，润滑脂选用不当则会大大降低轴承的使用寿命。同时定期补充润滑脂对防止灰尘进入轴承，确保轴承正常工作，延长轴承的使用寿命起着十分重要的作用。
　　4　滚筒轴承高效的密封结构
　　恶劣的工作环境要求轴承具有高效耐用的密封结构。内置式滚筒轴承的密封通常是根据对结构、材料及固定方式的要求而专门设计制造的。因此，本文重点探讨外置式滚筒轴承的密封结构（见图6）。对于低转速作业工况，轴承安装时，轴承及轴承座内可以加满润滑脂，润滑脂在其中相当于附加密封结构。
　　滚筒轴承密封结构的选择可考虑3个方面：
　　1）SNL系列剖分式轴承座和SBD及THD系列整体式轴承座采用迷宫式密封。轴承安装时，加满润滑脂，并可通过迷宫圈定期或持续注入润滑脂，以有效防止灰尘进入轴承。
　　2）有些作业环境对密封结构的要求非常高。这种情况下，可采用结合了迷宫式密封和接触密封的Taconite密封。轴承安装时，迷宫圈内加满润滑脂，并定期补充，使部分润滑脂从轴承内溢出，从而防止灰尘进入轴承。依据经验、密封结构和污染程度来确定注油口数目和位置，可人工润滑，也可采用自动化集中润滑系统。
　　3）采用密封球面滚子轴承，特别是对于较大直径的轴承（轴承内径可高达400mm）。这种轴承配备有内置接触密封，通过轴承外圈上的环形槽补充润滑脂，多出的润滑脂通过环形槽溢出。图7为一种高效复合型密封结构。由于中间的接触密封将轴承内的润滑脂与轴承座内的润滑脂隔开，因此，轴承座内的润滑脂可以采用自降解润滑脂。这样既减少恶劣环境对轴承运转的影响，又可降低使用后的润滑脂的处置费用。可以看出，根据工作环境的污染程度选择使用密封球面滚子轴承，可大大降低轴承的维护成本，简化轴承座密封结构，使向轴承座内补注润滑脂的次数Z少。
　　5　结束语
　　带式输送机广泛用于港口大宗散料如粮食、煤炭等的装卸，轴承是带式输送机上应用较多且非常重要的部件。本文研究了带式输送机滚筒轴承的结构、轴承座的形式、润滑脂的选用及合理高效的密封结构，对带式输送机滚筒轴承的设计选用有重要的参考价值。
　　参考文献
　　[1] GB/T 14521.4—1993. 运输机械术语. 带式输送机[S].
　　[2] GB/T 283—2007. 滚动轴承 [S].
　　[3] DIN 51818—1981. 润滑剂.润滑脂稠度分类  NLGI等级[S].
　　[4] 宋伟刚.通用带式输送机设计[M]. 北京：机械工业出版社，2006.

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