带式输送机作为一种通用运输机械，广泛应用于煤矿井下及露天开采运输作业中，尤其在井工煤矿开采中，煤矿巷道掘进开采及从井下工作面至地面煤仓，带式输送机是必不可少的运输设备，主要包括掘进工作面可伸缩带式输送机、采煤工作面顺槽可伸缩带式输送机、大巷固定式带式输送机、主斜井带式输送机及配仓带式输送机。托辊作为带式输送机关键部件，使用量大，其使用性能直接影响带式输送机整机的性能和可靠性，尤其在井下煤矿带水输送机使用中，托辊的使用寿命直接影响带式输送机整机的使用品质。

1   带式输送机托辊分类及结构组成

托辊按不同功能和用途分为承载托辊、回程托辊、缓冲托辊、 螺旋托辊、梳型托辊、调心托辊等；按照材料不同分为碳钢托辊、高分子托辊；按照轴承座结构及密封形式不同，可以分为 DTII型、TK型、TKII型、TKIII型等托辊。一般情况下，无论哪种托辊，其基本结构组成相同，即托辊由辊体、托辊轴、轴承座、轴承、密 封件、轴用挡圈组成，图1为TK型轴承座结构承载托辊组成图，包含辊体、轴、轴用挡圈、TK 型轴承座、防护罩、罩盖、内外迷宫密封圈、轴承及衬垫。

2   带式输送机托辊常见问题及原因分析

2.1 常见问题

2.1.1 辊皮磨损严重

带式输送机使用单位一般要求托辊终身免维护，托辊一旦出现问题，就要更换新的托辊，因此托辊使用寿命直接关系到带式输送机更换备件的频率。按照有关标准规定，托辊强化使用寿命折算到托辊实际使用寿命不得少于20000h，另外煤矿带式输送机用户通常要求托辊使用寿命不低于35000h或不低于50000h。但是，根据实际使用情况来看，有许多井下煤矿带式输送机托辊难以达到规定的寿命要求，甚至有使用3~4个月就需要大批更换的情况，需要更换的托辊的损坏形式多为托辊辊皮磨损严重，甚至出现被胶带磨透，但是轴承及轴承座依然完好无损的现象。

2.1.2 轴承失效

另外一种常见的托辊损坏形式为托辊轴承失效，导致托辊受损。具体表现在托辊两端轴承旋转不灵活甚至卡死，最终在带式输送机胶带的带动作用下，辊皮旋转导致轴承损坏甚至出现滑动摩擦直至轴承及轴承座磨损甚至磨漏，或者是托辊两端卡死后，导致托辊不能转动，直至被胶带磨损甚至磨透。

2.2 原因分析

基于以上带式输送机托辊常见问题，结合托辊结构设计及使用环境条件等因素，分析产生损坏的原因归纳如下：

2.2.1 托辊旋转阻力大

从原理上分析，理论上煤矿带式输送机托辊与胶带为滚动摩擦，摩擦阻力较小，胶带为主动运动，带动托辊旋转，托辊只起到承载胶带和导向的作用，但是，根据带式输送机托辊辊皮磨损严重导致托辊使用寿命大大缩减现象，显然胶带和托辊之间产生了较大的相对运动，甚至出现滑动摩擦，才会出现托辊中部磨损严重甚至局部磨漏的现象。通常托辊辊皮的厚度多为4.5mm，在相对较长时间的胶带与辊皮滑动摩擦作用下，久而久之辊皮被磨薄至难以承载物料和胶带载荷情况下出现托辊损坏，导致带式输送机整机运行故障甚至停机。

根据托辊损坏现象分析，导致托辊与胶带产生滑动摩擦的直接原因为托辊本身的旋转阻力增大。进一步分析导致托辊旋转阻力增大的因素，主要包括托辊密封结构形式因素、托辊两端旋转部位同轴度不达标、托辊轴承游隙小导致轴承装配后旋转阻力大、润滑脂失效导致迷宫密封摩擦阻力增大。

托辊密封结构形式分为非接触式密封和接触式密封，非接触式密封应用较广泛，按照结构形式不同密封层道数也不同，密封道数越多，越容易产生较大的旋转阻力，接触式密封相对非接触式密封，摩擦阻力更大，密封圈老化后更容易使得托辊旋转阻力增大。

2.2.2 托辊防水及防尘性能欠佳

由于井下带式输送机其使用环境较恶劣，常有淋水及粉尘的存在，托辊在这种环境中使用对防尘及防水有较高要求。根据托辊有关技术标准，托辊在出厂前需进行浸水及淋水试验，虽然对托辊没有完全防水及防尘的要求，但按照试验标准，在一定时间范围和水环境及粉尘条件下，托辊进水量和进尘量有严格的标准范围，超过规定的数值，视为托辊不合格。

若托辊不具备较好的防水及防尘性能，短时间内，水或者粉尘进入托辊两端轴承内及密封圈后，极易导致轴承运转过程中出现点蚀或者严重磨损，从而导致整个托辊旋转部分阻力增大甚至卡死。

2.2.3 托辊使用环境腐蚀严重

结合井下带式输送机实际使用情况，也存在托辊各项性能指标符合技术标准的情况下，也会出现使用寿命严重不足的情况。具体表现在托辊表面腐蚀严重，导致托辊两端密封及轴承过早失效，出现托辊运转不灵活及磨损。

经调查分析，个别井下煤矿带式输送机使用环境中由于自然，环境中的水存在腐蚀性，对于钢制托辊长期处在该环境下容易出现明显的电化学腐蚀，导致钢制部件损坏使粉尘和水进入到轴承旋转部位，最终导致托辊大面积损坏。

2.2.4 托辊运输和使用不当

理论上按照托辊技术标准，托辊需具备一定的跌落强度，通常托辊在出厂前需要做跌落强度检测，在一定高度范围内垂直跌落，测试轴的轴向窜动不能超过规定的数值。这一技术标准不代表托辊在任何条件下可以跌落，在托辊运输及设备安装中，可能会因为运输和储存不当导致托辊两端密封及轴承性能受到不良影响。

3   解决措施

针对以上托辊使用中常见问题及原因分析，从托辊技术角度、原材料选择、制造工艺及选用等方面提出提高托辊技术性能和使用寿命的措施。

3.1 托辊原材料选择

为了提高托辊使用寿命，降低托辊的旋转阻力，选择大游隙轴承及刚性较好的轴承座进行托辊的生产制造，可以有效增大托辊成品的旋转灵活度，以及保证轴承座的装配精度及同轴度。由于托辊轴原材料通常为冷拔钢，外圆一般不加工，加工托辊前，托辊轴原材料必须保证不能有弯曲，下料后单根轴原材料圆跳动公差需符合要求。

3.2 优化托辊技术方案及制造工艺，保证托辊技术性能

带式输送机托辊制造工艺步骤一般分为轴加工、辊皮加工、轴承座装配、轴承座焊接、轴承及密封件压装、挡圈安装及喷漆。制造工艺过程中对影响托辊两端旋转部件同轴度的工艺加以优化可以有效降低托辊旋转阻力，从而延长托辊使用寿命。

将托辊轴承座与辊体装配尺寸设计为过渡及过盈配合，在托辊轴承座装配时，通过轴承座压装机压装到位，保证托辊两端轴承座同轴度在较高的精度范围，从而为后续托辊两端自动焊接及轴承和密封件压装工序提供可靠的装配基准，最终制造出高精度的托辊。

3.3 根据不同工况条件选择适合的托辊密封结构形式

根据托辊密封结构类型和实际使用情况，TKII 型托辊轴承座及密封结构因其密封层数较少，常应用于煤矿井上及地面较好环境条件下带式输送机运输物料，经济性较好；DTII型及TK型轴承座及配套密封件密封层数较多，常应用于煤矿井下带式输送机的运输。若将密封较少的结构应用到井下恶劣环境，更易导致托辊提前失效。因此需根据实际工况条件，选择适合结构的密封结构类型，减少出现因结构因素导致的旋转阻力增大是极为必要的。

3.4 研究开发特殊材质托辊，提高托辊的防腐性能

为了减少恶劣环境对托辊的腐蚀，研究将防腐材料应用到煤矿带式输送机托辊的生产制造中。

高分子托辊采用高分子聚乙烯或超高分子聚乙烯材质制造，具有良好的防水及防腐蚀性能，由于其硬度较低，不能长时间承受可伸缩带式输送机皮带扣的冲击，通常应用内在井下大巷固定式带式输送机中。

采用将传统钢制托辊进行辊体包胶，提高其抗腐蚀性，从而延长托辊使用寿命。

轴承座及辊体采用不锈钢材质进行托辊的制造，在保证托辊刚度和强度的情况下，可以全方位提高托辊的防腐蚀能力，可广泛应用于可伸缩带式输送机及固定带式输送机中，从而减少整机维护量，提高生产效率。

4   结论

托辊作为煤矿带式输送机常用部件，其应用广泛，用量大，属于设备易损件，针对实际使用情况分析托辊使用中遇到的常见问题及出现问题的原因，提出切实可行的解决方法，可有效指导托辊的技术革新和带式输送机的实际应用，从而降低设备维护强度，提高生产率。