托輥是皮帶輸送機(jī)上的重要部件和易損件，其質(zhì)量好壞直接決定皮帶輸送機(jī)的使用壽命和消耗的能源多少。我國(guó)目前普遍使用的皮帶輸送機(jī)托輥多使用金屬托輥，與國(guó)外同類產(chǎn)品托輥相比，存在使用壽命短、運(yùn)行阻力系數(shù)大、托輥重量大等缺點(diǎn)。而且，普通金屬托輥產(chǎn)品僅適用于一般生產(chǎn)場(chǎng)合要求，而在對(duì)噪聲、靜電要求較高的礦井，腐蝕性較強(qiáng)的焦化廠、化工企業(yè)等特殊行業(yè)，使用受命長(zhǎng)則6個(gè)月，短則1個(gè)月，給輸送機(jī)生產(chǎn)帶來了極大的制約和危險(xiǎn)，安全事故頻頻發(fā)生，造成較大的損失，同時(shí)能耗較高。鑒于托輥的使用數(shù)量和消耗能源的巨大性，對(duì)傳統(tǒng)金屬托輥的改造迫在眉睫。據(jù)此，我們根據(jù)國(guó)內(nèi)外技術(shù)現(xiàn)狀，在普通金屬托輥的基礎(chǔ)上，經(jīng)過技術(shù)、結(jié)構(gòu)、工藝設(shè)備等創(chuàng)新，研制出超高分子量聚乙烯托輥。
　　1、超高分子量聚乙烯材料
　　分子量在150萬(wàn)以上的聚乙烯稱之為“超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)”，因其物理性能優(yōu)異而作為工程塑料應(yīng)用。我們?cè)趯?duì)材質(zhì)進(jìn)行選擇時(shí)主要考慮其如下優(yōu)異的使用性能：

表1 超高分子量聚乙烯材料與常見材料的摩擦系數(shù)比較

　　(1)耐磨性超高分子量聚乙烯的耐磨性居塑料之冠并超過某些金屬，這樣高的耐磨性以至于用一般塑料磨耗試驗(yàn)法難以測(cè)試其耐磨程度，因而采用砂漿磨耗測(cè)試裝置，耐磨性與分子量成正比，隨著分子量的升高其耐磨性越好；
　　(2)耐沖擊性及沖擊能吸收性采用通常沖擊試驗(yàn)方法難以使其斷裂破壞，其沖擊強(qiáng)度隨分子量的升高而提高，在分子量為150萬(wàn)時(shí)達(dá)到最大值，然后隨分子量的繼續(xù)升高而逐漸下降。此外，它在反復(fù)沖擊后表面硬度更高；具有優(yōu)異的沖擊能吸收性，沖擊能吸收值在所有的塑料中最高，因而噪聲阻尼性很好，具有優(yōu)良的消音效果；
　　(3)自潤(rùn)滑性超高分子量聚乙烯有極低的摩擦因數(shù)(0.05～0.11)，故自潤(rùn)滑性優(yōu)異，從表1可以看出，摩擦系數(shù)次于自潤(rùn)滑最好的聚四氟乙烯(PTEE)，因此在摩擦學(xué)領(lǐng)域被譽(yù)為成本性能非常理想的摩材料；

　　(4)耐化學(xué)藥品性具有優(yōu)良的耐化學(xué)藥品性，除強(qiáng)氧化性酸液外，在一定溫度下和深度范圍內(nèi)能耐各種腐蝕性介質(zhì)（如：酸、堿、鹽）及有機(jī)介質(zhì)（荼溶劑除外）。其在20℃ 和80℃ 的 80種有機(jī)溶劑中浸漬30d外表無(wú)任何反常現(xiàn)象，其它物理性能也幾乎沒有變化；
　　(5)不粘性超高分子量聚乙烯表面吸附力非常微弱，其抗粘附能力僅次于塑料中不粘性最好的PTEE，因而制品表面與其它材料不易粘附。另外，超高分子量聚乙烯還具有耐低溫（使托輥適用溫度范圍大）、衛(wèi)生無(wú)毒性、憎水性（托輥不易吸水變形）等特點(diǎn)。
　　超高分子量聚乙烯的不足之處：與金屬和其它工程塑料相比耐熱性能和硬度偏低，但可以通過 “填充”和“交聯(lián)”等改善。
　　2、超高分子量聚乙烯托輥的優(yōu)越性
　　(1)由于運(yùn)行阻力系數(shù)和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大幅度降低，托輥運(yùn)轉(zhuǎn)更加靈活平穩(wěn)，超高分子量聚乙烯有很好的沖擊能吸收性和阻尼性，能有效地降低運(yùn)行噪聲，可以使皮帶輸送機(jī)實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)運(yùn)距、大運(yùn)量、高速度的運(yùn)轉(zhuǎn)工作。但考慮到聚乙烯材質(zhì)強(qiáng)度低的缺陷，要經(jīng)過慎重計(jì)算和試驗(yàn)。
　　(2)由于超高分子量聚乙烯托輥具有表面不粘結(jié)性、不生銹、自潤(rùn)滑性，因此對(duì)輸送帶有更好的保護(hù)性，即使在托輥損壞不轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，也不會(huì)損傷輸送帶，不易磨損輸送帶，輸送帶和滾筒的使用壽命也可以延長(zhǎng)1倍以上。
　　(3)超高分子量聚乙烯具有很好的自潤(rùn)滑性和不粘結(jié)性，因此在托輥表面不會(huì)粘附和堆積物料，能提高主機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)性，減少物料的抖動(dòng)下滑。并明顯降低整機(jī)的噪聲，可消除或減少各種事故隱患，提高安全性能。
　　(4)使用壽命長(zhǎng)，運(yùn)行成本低，經(jīng)濟(jì)效益顯著。超高分子量聚乙烯的耐磨性是鋼的7倍、尼龍的3倍，超過了所有工程塑料，而且UHMW-PE托輥抗沖擊性能很好，托輥重量輕（一般僅為同規(guī)格鋼托輥重量的1/3～1/2），安裝更換很方便，減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度和維護(hù)量，并且可節(jié)省電耗約16％。
　　綜上所述，采用了這些技術(shù)創(chuàng)新后可以較好地改進(jìn)原有托輥鋼管易受酸堿腐蝕問題，耐磨性能得到較大程度的提高，使得托輥耐酸堿、耐磨技術(shù)實(shí)現(xiàn)了跨越，使用壽命在2.5萬(wàn)h以上。不但適用于各種普通場(chǎng)合，而且對(duì)噪聲、靜電要求較高的特殊行業(yè)所使用的皮帶輸送機(jī)也能較好地應(yīng)用，具有較高的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。