皮帶輸送機(jī)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(jī)使用效果的關(guān)鍵部件之一，約占整機(jī)質(zhì)量的30%～40%，占整機(jī)價格的25%～30%，是日常管理、維護(hù)和更換的主要部件。托輥的設(shè)計和選用對于皮帶輸送機(jī)的正常使用、穩(wěn)定運行、維護(hù)、功率消耗和整機(jī)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(yán)格。
　　托輥作為皮帶輸送機(jī)的主要部件，隨著帶速的提高，對托輥的要求也越來越嚴(yán)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jī)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(hù)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(jī)整機(jī)的不平穩(wěn)運轉(zhuǎn)，嚴(yán)重時必須停機(jī)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(jìn)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(jī)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(jī)的生產(chǎn)效率可起重要作用。