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带式输送机托辊转速对旋转阻力和使用寿命的影响探讨王兴茹（中煤科工集团上海有限公司，上海，200030）摘要：托辊是带式输送机的主要部件，目前很多文献提及煤矿井下带式输送机托辊转速不能超过600rpm，否则托辊旋转阻力会急剧增大，并导致使用寿命急剧下降。理论分析和试验检测说明该说法是不确切的。关键词：带式输送机 托辊转速 旋转阻力 使用寿命Discussion of the influence of idler speed to its rotational resistance and service life in belt conveyorWang xingru(China coal technology & engineering group shanghai ltd., shanghai, 200030)Abstract: idler is the main part of belt conveyor. At present many papers mention that idler speed in belt conveyor under coal mine cannot exceed 600 rpm, or its rational resistance would increase dramatically and it service life decrease dramatically. Theoretical analysis and test show that statement is not exact.Key words: belt conveyor idler speed rational resistance service life引言：托辊是带式输送机的主要部件，量大面广，重量约占整机重量的1/3，价格约占整机的1/51/3。煤矿中带式输送机的停机事故，大多数是由托辊故障而引起的。许多文献对托辊进行过研究，刘振等探讨了高速托辊在径向圆跳动、旋转阻力和使用寿命等方面要解决的关键技术1。孙海燕等分析了影响托辊轴承效率和寿命的各个因素2。卢卫国通过对托辊实测数据的分析，提出了影响托辊质量的关键技术和提高托辊质量的措施3。张东升等分析了托辊间距对托辊使用寿命、输送带挠度、运行阻力以及投资费用的影响，探讨了托辊间距与带式输送机的无共振设计问题4对带式输送机来说，在输送量相同的前提下，提高带速要比增大带宽有利得多。带速提高后，托辊转速也随着增大。目前很多文献提及煤矿井下带式输送机托辊转速不能超过600rpm，否则托辊旋转阻力会急剧增大，并导致使用寿命急剧下降。笔者在此文中主要就托辊转速对托辊旋转阻力和托辊寿命的影响进行探讨，为工程设计人员提供参考。1 托辊旋转阻力 水平带式输送机驱动功率主要取决输送带的总运行阻力，托辊旋转阻力在总运行阻力中占有一定比例。密封结构形式为迷宫式的托辊旋转阻力约占8%-20%(输送长度为200-800m),接触式的托辊占34%-41%(输送长度为200-800m)。可见托辊旋转阻力对输送机，尤其是长距离输送机驱动功率有较大的影响。 托辊旋转阻力是指托辊在一定转速和载荷作用下，为克服轴承、润滑脂及密封件在旋转过程中所形成的摩擦阻力在托辊外圆上需要加的切向力。根据理论力学中刚体转动微分方程式推导出托辊旋转阻力与转速之间的关系式为：F=1000.J30RxdndtJ-托辊旋转部件转动惯量之和，kg.cm.s2R托辊外圆半径，cm;t惯性转动时间，sn托辊转速，rpm。对某一种结构托辊来说，其转动惯量和外圆半径是一个定值。因此托辊旋转阻力与dndt的值成正比。2托辊旋转阻力测试图1是实验室中测量旋转阻力的试验台。图1 托辊旋转阻力试验台 fig.1 idler rotational resistance test bed托辊的旋转阻力可按下式计算： F=pLR式中，F-托辊旋转阻力，单位N；L力臂杆长度，单位mm；R托辊半径，单位mm；P测力计读数，单位N；笔者选择同一厂家生产的同一批次的6个相同规格型号的托辊测量其不同转速下的旋转阻力。旋转阻力测量结果见下图。 图2 托辊旋转阻力测量结果 fig.2 idler rational resistance test result其旋转阻力增加和转速增加的比例关系见下表：表1 table 1 Nrpm1#托辊2#托辊3#托辊4#托辊5#托辊6#托辊490-550rpm3.22e-38.64e-32.2e-315e-38.3e-36.61e-3550-640rpm6.66e-37.11e-32.03e-34e-39.25e-37.22e-3640-700rpm7.96e-36.95e-313e-38.81e-37.96e-310e-3图表数据显示，1#托辊在550-700rpm转速段、 2#和5#托辊在490-700rpm转速段，6#托辊在490-640rpm转速段旋转阻力基本随转速线性增加。3#托辊在640-700rpm转速段旋转阻力随转速明显增加。3托辊转速对轴承寿命的影响随着制造工艺水平的不断提高，托辊的加工精度已不是影响托辊使用寿命的主要因素。经调研分析发现托辊轴承的使用寿命才是影响托辊寿命的主要因素。目前输送机托辊采用的轴承主要是深沟球轴承,其基本额定寿命L10=10660n(cp)3 n-轴承转速, rpm;P-作用在轴承上的当量载荷,N;C-轴承的许用动载荷,N;从上式可以看出,当轴承的许用动载荷和承受的当量载荷不变时,轴承的寿命和转速成反比。4结论对带式输送机来说，在输送量相同的前提下，提高带速要比增大带宽有利得多。带速提高后，托辊转速也随着增大。目前很多文献提及煤矿井下带式输送机托辊转速不能超过600rpm，否则托辊旋转阻力会急剧增大，并导致使用寿命急剧下降。理论分析和试验检测说明该说法是不确切的。参考文献：1 刘振等，带式输送机高速托辊的应用研究，矿山机械，2011（06）2 孙海燕 包继华，高速托辊滚动轴承的分析，起重运输机械，2012（11）3 卢卫国，影响托辊质量的关键技术探析，煤矿机电，2010（2）4张东升等，带式输送机托辊间距优化设计，煤矿机械，2008（12）作者简介: