矿用皮带机滚筒的关键工艺技术研究

孙万喜 SUN Wan-xi；马鹏强 MA Peng-qiang；石娜 SHI Na

（宁夏天地奔牛实业集团有限公司，银川 750011）

0 引言

滚筒是一种用于皮带机自移机尾中的重要传动零部件，属于传动组件，其尺寸较大，种类较多。目前对于滚筒内孔及外圆的加工过程中，同轴度及尺寸精度存在误差，没有精准的工艺指导。并且，对于滚筒的组装，是按普通轴类组装方法进行，尤其密封部位的组装，未达到洁净组装和高精度控制。滚筒、托辊用户需求数量较多，在组装完成后未能进行试车检测，不能准确得到漏油及其他性能数据，经常有因漏油的不合格品返厂维修，高返修率增加了产品成本，降低了客户满意度。本文从加工技术、组装技术、试车装备三个方面进行技术分析及总结，指出了滚筒漏油的根本原因并提出了控制漏油的关键技术。

常见矿用滚筒结构如图1所示。主要由螺栓、压盖、轴承、圆筒、油封、轴、油封、O型圈、迷宫、销轴、堵组成。其中影响滚筒质量的主要零件为圆筒、轴承、油封，因此本文主要从圆筒的内孔加工，滚筒的整体组装，滚筒的试车检测三部分进行关键工艺探讨，以保证滚筒的质量符合要求，出厂合格率达到100%。

图1 常见滚筒结构图

1 传统滚筒制造存在的问题

滚筒属于转载机自移机尾的传动件，主要包括转轴、轴承、密封组件、压盖、圆筒，它的润滑方式分为稀油润滑和油脂润滑。稀油润滑的优点有：加注稀油后每半年更换一次，平时无需维护，可放心使用，在一定程度上节约资源，降低人工成本。同时稀油润滑对轴承起到一定保护作用，因为稀油润滑是流动循环的不存在密不透风的现象，同时对轴、轴承起到保护作用，减小部件的磨损，延长了寿命。油脂润滑：油脂的油脂黏比较大，使电机启动阻力大，导致启动电流大，对电机及变频器冲击大，影响电机设备寿命。同时油脂润滑人工作业量大，比较繁琐，平均每两班就要停机人工加油，造成对人力和物资的损耗增大。同等状态稀油润滑和油脂润滑的对比下，稀油润滑的零部件寿命更高，操作更简单。井下工况属于狭小空间作业并伴有较高的安全风险因素，因此大部分滚筒采用稀油润滑。然而稀油润滑就对油的密封提出了更高的要求。

首先转轴外圆与圆筒内孔的加工精度要求很高，一般情况下粗糙度为1.6，同轴度为0.02mm。转轴的加工采用卧式车床，由于车床本身的对中性强，对于细长轴的同轴度及粗糙度很容易保证，因此轴的加工要求容易达到。而圆筒的内孔是用镗床来加工，当工件旋转后，找正一端孔与另一端孔的同轴度难度极大，通常加工误差在0.03-0.06，已超出图纸技术要求，圆筒内孔同轴度差就会造成滚筒高速运行时间隙增大，存在漏油风险。

滚筒的传统组装工艺和普通轴类组装方法一样，所有零部件运往工作场地，立轴、装轴承、装圆筒、装密封件、紧固、倒个、装另一端。在此过程中零部件的外表面存在脏污、骨架油封未使用工装胎，用铜棒敲击时易损伤油封；轴承组装时多数用铜棒敲击，未使用轴承打套，敲击过程中有铜销掉入内腔，并且敲击轴承时，受力不均匀，导致轴承未组装到位，当滚筒在使用一段时间后就会由于铁屑、间隙、油封的损伤导致漏油现象发生。

滚筒在组装完成后，直接与皮带机组装，只是整机对装，而未进行传动试验，也就是未进行试车检测。

2 新加工工艺方案的探究

圆筒的种类及不同种类的加工方法：

常见滚筒主要分为圆柱面滚筒和锥面滚筒。圆柱面滚筒指的是，内部结构为空心，外圆为圆柱面的滚筒；锥面滚筒指的是，内部结构为空心，外圆为锥面的滚筒。对于不同结构的滚筒，其加工方法也存在不同。

圆柱面的特点及加工方法：

圆柱面的滚筒如图2所示，正常图纸要求B尺寸的同轴度为0.05mm，对于此类滚筒，通常的加工方法是外圆直面利用车床刀检，内孔因为伸出悬臂过长及内腔过小，无法车床加工，只能利用镗床加工，镗床加工一端内孔后，旋转工作台180°，完成另一端内孔的加工。由于内孔与外圆不是同一基准下加工的，因此在工作台旋转180°后，存在了较大偏差，同轴度跳动达到了0.06mm。在这种情况下，两端内孔在镗床加工后，误差累计达到0.06-0.08mm。尺寸的不合格就会导致装配误差，装配误差的累计就会影响轴承及油封寿命，最终出现漏油现象。

图2 直面滚筒

为了消除这种找正误差，提出了一种新的加工方法，如图1所示，假如镗床先加工的是左端面内孔即B尺寸，要想保证右端内孔B的同轴度，就需要在一个基准下利用百分百找正，因此呢，需要在加工Z左端内孔B时，将镗床主轴伸入内孔轻镗内壁一刀，当工作台旋转180°后，利用百分表在已加工内壁处找正，再完成右端B孔的镗铣工作，按此方法加工后，上三坐标检测，发现两端内孔同轴为0.02，这个数值符合设计要求，有效地减少了累计误差。

原锥面滚筒的特点及加工方法：

原锥面的滚筒如图3所示，它与直面滚筒的区别主要在外圆的形状上，由于是锥面的，在镗床加工时，定位装卡极其困难。同样，这类滚筒也需保证左右两端A孔的同轴度。那么在这种装卡困难，且内壁较长，主轴无法从左端伸入右端的情况下，滚筒的精度尺寸要求更是难以满足。实际加工过程中，也只是大致判断其水平及垂直，加工后误差往往达到了0.09mm，此类滚筒也最易发生漏油现象。

图3 螺旋滚筒

为了解决这种问题，提出了一种新的装卡及找正装置——找正V型铁，如图4所示，该V型铁长度为1600mm，是一体结构，对于长圆柱类滚筒可放置在该V型铁上装卡。在加工图2滚筒时，可将滚筒置于找正V型铁上，利用镗床主轴加百分表，找正滚筒侧母线。加工完左侧A孔时，工作台旋转180°，不在找正滚筒，而是直接找正V型铁，保证V型铁侧面与机床主轴平行，并找到零点位置，从而进行右端A孔的加工。

图4 找正V型铁

3 新组装工艺方案的探究

滚筒组装工艺：

3.1 清理

①用细锉刀去除加工后的毛刺，各棱边过渡光滑。

②用压缩空气吹干净油孔内的铁沫。

③用工业布擦拭干净各配合表面，加工表面的脏物，油迹，去除油漆痕迹。

④检查轴上有无残余毛刺，铁屑，氧化皮，油迹，油漆痕迹等一切脏物后，将自制的吊环螺钉，旋入该轴端面上的螺纹孔内，起重吊钩钩住吊环螺钉将轴起吊至组装区，平置。

3.2 测量

测量轴及滚筒装轴承部位尺寸。

3.3 组装轴承

①将轴起吊至组装区，一端放在胶皮垫上，另一端用枕木支起定高度，轴的配合表面均匀涂抹46#机油，以备组装。

②将轴承1件放在轴承感应加热器上加热，温度控制在（80-100）℃。

③将加热合适的轴承热装在轴上，保证组装到位。采用轴承打套将轴承压装到位。

④在滚筒端部对称筋板吊装孔内穿入吊具平稳起吊放在组装胎上，与轴承配合表面均匀涂抹46#机油。

⑤轴组件冷却后，用自制吊环吊起轴组件与滚筒组装，找正位置后，取下天车钩，用铜棒对称敲击轴承，轴承找平后用打套和压盖工装压装，保证组装到位。

3.4 组装油封及端盖

①将端盖保持水平，进口油封，“O”型密封圈分别组装在各零件的正确位置。各结合面均匀地涂抹46#机油，保证各件的组装质量。油封组装时使用油封打套将油封组装到位。

②在定位套上分别组装型圈。

③在压盖上分别组装毡圈。

④在筒上组装端盖组件，注意配合表面处均匀涂抹密封胶，同时注意毡圈的组装质量。用螺钉对称紧固定位，安装螺钉时涂螺纹锁固胶。

3.5 倒个组装另一侧

①滚筒组件端部对称筋板吊装孔内穿入吊具，平稳起吊至木砖地上，倒个，用同样的起吊方法起吊另一端，放在组装胎上，与轴承配合表面均匀涂抹46#机油。

②将轴承装在序号6轴上，用铜棒对称敲击轴承，轴承找平后用打套和压盖工装压装，保证组装到位。

③按3.3和3.4相同方法组装剩余部件。

3.6 小结

按以上新工艺方法组装，保证了滚筒内部零部件的洁净度，同时轴承及油封均采用专用工装组装，避免轴承及油封损伤。合理的组装顺序保证了各零部件的正确配合，减少组装累计误差。

4 试车装备的设计

滚筒属于细长轴类传动件，在试车过程中我们提出了两种试车方法：第一种是固定轴转动滚筒试验法，第二种是固定滚筒转动轴端试验法。对于第一种方案的试验过程与滚筒的实际使用工况相符，能有效检测轴承在高速运转过程中的受力、摩擦、噪音等关键数据；对于第二种方案的操作更简便，便于工人实施。滚筒的需求量较大，型号较多，在试验过程中V型架可固定不动，只需吊装滚筒到试验区，用压板紧固并组装皮带轮后即可试验。这种方法在一定程度上可节约劳动时间，便于操作。

4.1 固定轴转动滚筒实验法

如图5所示，中间为电机，电机上装有2个V型槽的皮带轮，电机右侧各部件的组合就是固定轴转动滚筒试验法。

图5 滚筒组装图

该试验的连接方式是电机—皮带轮—皮带—张紧装置—滚筒—短压板—V型铁。

这种方法的优势是能有效模拟井下滚筒实际使用工况的状态，即两端轴固定不动，皮带在滚筒表面运行，能反馈出轴承受压后，其噪音、稳定性、温升、漏油等情况。但对于螺旋式结构的滚筒，使用这种方案试车，皮带没有稳定的受力点，无法进行传动试验。只能选择其他方案。这就需要结合固定滚筒转动轴端试验法来进行动力试验。

4.2 固定滚筒转动轴端实验法

如图6所示，中间为电机，以电机为分界线，左侧各部件的组合是固定滚筒转动轴端实验法。

图6 试车装置

该试验的连接方式是电机—皮带轮—皮带—张紧装置—传动轮—滚筒—长压板—V型铁。

这种试验法的优势是操作简单，便于实施，能适用于所有滚筒的试车检测工序。在图示T型槽平台上，将V型铁置于合适位置后，固定不动，滚筒试车时，只需将滚筒吊至V型架上并用长压板压紧，组装好皮带轮后就可启动电机进行试车。

4.3 小结

滚筒试车装置的两种方法可在同一平台，同一电机的驱动下同时进行试车检测。工作量较小时使用第一种方案检测，工作量较多且结构为螺旋式的滚筒可选第二种方案，或两种方案同时进行，提升工作效率，节约劳动时间。

5 成果价值

①通过对滚筒、托辊的加工及装配过程中关键工序的控制，以及找正V型铁和油封打套的设计，能有效保证滚筒两端同轴度的精度要求，也能减少组装时对各密封件和轴承的损伤，保证产品质量符合使用要求，减少滚筒、托辊漏油率并提升产品交检合格率。

②设计了一种通用的试车装备两种方案来进行试车检测，对于不同型号产品，不再编制试车工艺和设计试车装备并对滚筒、托辊进行试车检测。

③通过出厂前性能检测，发现漏油问题的产品，并及时修理，保证产品交检合格率为100%。