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技術(shù)規(guī)定，使輸送帶沿預(yù)定的方向平穩(wěn)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(diào)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%，占整機價格的25%～30%，是日常管理、維護和更換的主要部件。托輥的設(shè)計和選用對于皮帶輸送機的正常使用、穩(wěn)定運行、維護、功率消耗和整機價格都有著重要影響，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，隨著帶速的提高，對托輥的要求也越來越嚴格。影響托輥高速運行的主要因素在于托輥的圓跳動量與旋轉(zhuǎn)阻力；托輥高速運行時托輥的密封結(jié)構(gòu)由于發(fā)熱等原因，防塵與防水都會受到影響。本文提出的高速托輥結(jié)構(gòu)設(shè)計如圖1所示。

1-筒體；2-軸；3-內(nèi)密封圈；4-軸承座；5-軸承；6-迷宮形外密封圈；7-迷宮形內(nèi)密封圈；
8-接觸式密封圈；9-壓緊圈；10-內(nèi)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(jié)構(gòu) 

　　1、密封結(jié)構(gòu)
　　密封結(jié)構(gòu)是影響托輥使用壽命和運轉(zhuǎn)阻力的重要因素。目前，市場上托輥的密封結(jié)構(gòu)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(zhuǎn)阻力小，但在高速運行時，由于內(nèi)摩擦的存在，必然導(dǎo)致熱量的產(chǎn)生，隨著氣壓的變化，粉塵顆粒伴隨著吸氣過程進入軸承密封腔內(nèi)，甚至導(dǎo)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(zhuǎn)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(shù)和密封長度來增加密封效果很不理想。迷宮式密封結(jié)構(gòu)的第一道旋轉(zhuǎn)間隙是解決密封問題的關(guān)鍵，這一間隙出現(xiàn)問題，煤泥或水分就會流入內(nèi)部的迷宮通道，引起托輥失效，這樣迷宮道數(shù)再多也毫無意義。
　　本文提出的托輥采用了軸向迷宮密封加接觸式密封的復(fù)合結(jié)構(gòu)，其特點是：
　　(1)軸向迷宮式密封的密封道數(shù)不受軸承徑向尺寸的影響，可適當(dāng)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(zhuǎn)時已進入密封的水分在離心力的作用下會沿著密封面流向迷宮的尖端，為加強效果，內(nèi)密封圈的尖端可以考慮采用圓弧形結(jié)構(gòu)。
　　(2)在迷宮密封的最外側(cè)加一密封圈構(gòu)成接觸式密封，既能有效解決迷宮密封的“呼吸問題”，也不會像其他復(fù)合密封結(jié)構(gòu)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(shù)比其他工程塑料小。
　　(3)內(nèi)擋圈上加一凸環(huán)(見圖1)，在粉塵或水進入內(nèi)外擋圈的間隙時改變軸向運動趨勢。在滿足既定的安裝條件下，托輥高速運行時，凸環(huán)與外擋圈之間會形成真空，可保證密封效果。
　　2、工藝特點與材料選用
　　托輥的徑向跳動主要取決于筒體的徑向偏差、軸承座的質(zhì)量與安裝過程的同軸度。托輥徑向跳動值的大小，對輸送機的穩(wěn)定運行有較大影響，尤其是高速運行時徑向跳動量過大會導(dǎo)致輸送帶劇烈振動，影響正常運轉(zhuǎn)。
　　現(xiàn)在托輥的筒體多數(shù)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(jié)構(gòu)中止口的存在，影響同軸度，易引起托輥筒體偏心，運行過程中因離心力的作用會產(chǎn)生周期性振動，影響輸送帶的穩(wěn)定運行。而該托輥結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)優(yōu)越得多，主要體現(xiàn)在：
　　(1)高分子材料要比鋼制材料輕，從而可減少啟動、制動功耗，降低功率；耐磨損，抗腐蝕性強，不會生銹，可延長托輥使用壽命，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(jié)構(gòu)簡單，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。市場上所用托輥的結(jié)構(gòu)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(yīng)能力。但是采用大游隙軸承會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引起帶式輸送機整機的不平穩(wěn)運轉(zhuǎn)，嚴重時必須停機重新調(diào)試檢修。本文設(shè)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(nèi)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的高頻破壞，還能保證軸承的潤滑性能，提高軸承的實際使用壽命。
　　本文從結(jié)構(gòu)，密封以及新型材料應(yīng)用和工藝方面對高速托輥做了一些基礎(chǔ)性的研究。新托輥結(jié)構(gòu)采用了軸向迷宮與接觸迷宮相結(jié)合的復(fù)合密封結(jié)構(gòu)，選用了帶防塵蓋的深溝球軸承。新材料的應(yīng)用與加工工藝的改進確保了托輥的旋轉(zhuǎn)阻力、徑向圓跳動及防水、防塵密封等性能。在以大功率、長距離、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(jié)構(gòu)方案旋轉(zhuǎn)阻力小，噪聲小，使用壽命長，對提高輸送機的生產(chǎn)效率可起重要作用。