1、本科毕业论文（20 届）托辊轴端部密封结构的设计所在学院专业班级 机械设计制造及其自动化学生姓名指导教师完成日期诚信声明本人郑重声明：本论文及其研究工作是本人在指导教师的指导下独立完成的，在完成论文时所利用的一切资料均已在参考文献中列出。本人签名： 2015 年 6 月 1 日毕业设计任务书设计题目： 输送带托辊轴端部密封结构设计 1课题意义及目标学生应通过本次毕业设计，综合运用所学过的基础理论知识，深入了解常用机械加工设备应用以及输送带系列产品结构原理、熟练掌握机械及相关产品及其零部件结构等方面的设计方法及设计思想等内容，为学生在毕业后从事结构设计等方面的工作打好基础。2主要任务（1）通过对
2、现有托辊端部密封结构的深入了解，针对已有的托辊结构，设计托辊轴端部密封结构的方案，并绘制该方案的结构总体图。 （2）设计结构总体图中所有非标零部件结构图。 （3）对所有非标零部件结构进行尺寸设计计算。 （4）针对以上设计过程，完成设计说明书一本。 3主要参考资料1. 王伯平. 互换性与测量技术基础M. 北京: 机械工业出版社，2013 2. 屈华昌. 塑料成型工艺及模具设计M. 北京: 机械工艺出版社，2000 3. 王运炎. 机械工程材料 M. 北京: 机械工业出版社，20144. 濮良贵. 机械设计 M. 北京: 高等教育出版社，2006 年5. 张世昌. 机械制造技术基础 M. 北京:
3、高等教育出版社 2006 4进度安排设计各阶段名称 起 止 日 期1 分析题目，确定设计思路 3 月 3 日3 月 23 日2 学习相关知识，收集资料、确定方案 3 月 24 日4 月 13 日3 设计结构总图，及所有非标零件图等 4 月 14 日5 月 4 日4 编写设计说明书 5 月 5 日6 月 1 日5 完成毕业论文及答辩工作 6 月 2 日6 月 22 日审核人： 2014 年 12 月 30 日带式输送机托辊轴端部密封结构的设计摘要:本文主题是对输送带托辊轴端部密封结构的设计，其主要目的是对托辊轴承进行密封，从而保证托辊的使用寿命。本设计主要针对矿用托辊轴端密封结构的设计。使用的方
4、法：对带式输送机运行时辊筒、辊轴、轴承的运动状态以及工作环境的分析，得出密封结构的设计方案。托辊的密封结构采用的是以迷宫式密封结构为主，而防尘盖设计有辅助密封圈（接触式密封结构）。本文对托辊的密封技术进行了一定的研究。同时对带式输送机和托辊材料及密封结构的关系进行一定的阐述说明。国内外对托辊的密封结构早有研究，针对矿用托辊密封结构的研究专利也已经有很多。在这些研究专利中，很多密封结构的是根据动密封结构中的非接触式迷宫密封结构进行的优化研究改进所得。研究的主要思路是以添加辅助密封结构来实现提高托辊密封性能。但随着密封件的增加，托辊的成本也随之增加，这样使得产品推广应用所受阻力。本课题的创新点是：
5、（1）防尘盖采用与类唇式密封结构相结合。解决了迷宫密封中静态密封性低的缺陷。这样不但增添了辅助密封圈，而且非标零部件的数量上没有增加。（2）使密封件从简采用了胶封工艺。这样使得密封结构更为紧固，保证了各部件的同轴度。还降低了装配时对托辊的质量上的损害。 关键词：带式输送机，迷宫式密封，辅助密封Design of seal structure for the end of roller shaft of belt conveyorAbstract: The theme of this paper is the design of the seal structure of the roller
6、shaft end of the belt, the main purpose is to seal the roller bearing, so as to guarantee the service life of the roller. The main use of the method is that the operation of the belt conveyor roller, roller, bearing the motion state of the analysis, and put forward the sealing structure design schem
7、e for using sealed type sealing structure, dust cover design as auxiliary seal ring and auxiliary seal into static seal structure. In this paper, the roller of the sealing technology was studied. At the same time for belt conveyor and idler materials and explains the relationship of sealing structur
8、e. Actually roller seal design early studies, there are also many breakthroughs. Study of mine roller seal structure patent already have many .In these studies patent design of seal structure is based on the early some non-contact labyrinth seal structure of dynamic sealing structure is improved. Wi
9、th the increase of the seals, affected by the resistance of the product promotion can also be multiplied above. This topic of the innovation points are: (1) the dust cover adopts combined with type of lip seal structure. Such not only solved the labyrinth, the defect in the static sealing low and di
10、d not increase the number of non-standard parts.(2) simple using the rubber sealing technology make the seals. This makes more fastening sealing structure, ensure the alignment of all parts. Also reduces the assembly time about the quality of the roller on the damage.Key words: belt conveyor, labyri
11、nth seal，Auxiliary seal第 页 共 37 页1目录1、绪论 .21.1 带式输送机的应用 .21.2 托辊的种类 .31.3 技术背景 .51.4 现有密封结构 .51.5 矿用托辊特殊使用工况介绍 .71.5.1 煤矿工作环境 .71.5.2 除尘方法 .81.6 本章小结 .82、设计内容 .102.1 托辊直径的选择 .102.2 辊筒材料的选择 .102.2.1 超高分子量聚乙烯材料托辊特点 .112.2.2 超高分子量聚乙烯托辊带宽和辊筒长度的选择 .122.2.3 超高分子量聚乙烯托辊的厚度选择 .132.3 托辊轴承的选择 .142.3.1 轴承型号的确定
12、.142.3.2 托辊轴承尺寸的选择 .152.4 轴基本尺寸的确定 .162.5 本章小结 .163、托辊密封结构设计 .163.1 托辊的密封结构种类 .163.1.1 最早使用的密封结构是迷宫式密封结构 .173.1.2 新材料新结构托辊 .173.1.3 唇式密封托辊代替迷宫密封托辊 .173.2 迷宫密封结构 .183.2.1 迷宫密封结构及材质 .18第 页 共 37 页23.2.2 辅助密封结构及选材 .193.3 本章小结 .194、托辊密封件的尺寸，装配 .1941 轴承座，迷宫密封圈，防尘盖基本尺寸的确定 .204.2 装配公差及零件放大图 .204.3 表面粗糙度 .22
13、4.4 形状公差和位置公差 .244.3 本章小结 .245、非标零部件的加工工艺 .255.1 密封结构的零部件材料 .255.2 注塑成型技术 .255.3 密封胶 .2754 装配 .275.5 本章小结 .286、结论 .29文献 .30致谢 .32第 页 共 37 页31、绪论1.1 带式输送机的应用带式输送机，它在家用电器、电子领域、各种电器、机械工业、烟叶加工场等多种领域中被很大范围的采用。物品的组织安装、质量检验测试、调整实验、装包到运输等也大量使用带式输送机。带式输送机按运输能力分为：重型带式输送机，例如矿用带式输送机如图1.1 所示；轻型带式输送机，例如电子，塑料，食品加工
14、，轻工业，化工，医药等行业。带式输送机拥有的运输能力很强大，运输的距离很远。它的构造简易，而且容易维护。它还能很便捷地实行程序化控制和自动化操作。带式输送机的输送带可以运输 100kg 以内的物体。带式输送机在运行时的优点：一，能高速运行；二，它的运行很平稳；三，它运行时产生的噪声很小；四，可以有坡度的运行。所以在生产运输中，大多数采用的是带式运输机。如图 1.1 所示，煤矿井上煤块和煤粉运输所用的带式运输机。第 页 共 37 页41.2 托辊的种类带式输送机中托辊为重要部件之一。托辊的种类多种多样，而且使用的数量巨大。输送机成本的百分之三十五左右用于托辊。而托辊运行时所产生的阻力是输送机的百
15、分之七十左右。故托辊的优劣尤其重要。托辊的种类很多。按托辊的制作材料来分有：橡胶托辊、陶瓷托辊、尼龙托辊、绝缘托辊、超高分子量聚乙烯托辊、玻璃钢托辊、聚氨脂托辊、酚醛树脂托辊、脲醛树脂托辊、钢制托辊、铸石托辊、钢制托辊、PVC 托辊。最常用的托辊是钢制托辊、尼龙托辊、脲醛树脂托辊。按托辊的用途分：承载托辊、回程托辊。因本课题研究的是矿用托辊的密封结构，其为承载煤矿运输的托辊。故根据托辊的用途可选出托辊类型为平行托辊。平行托辊，其适用于没有槽角要求的带式输送机上承载输送带及物料的托辊。 图 1.1-2（单位：mm）图 1.1-2 是根国标 GBT10595-2009 得出，输送机的使用环境温度为
16、零下二十五摄氏度到四十摄氏度之间。平托辊有 89、108、133、193.7、217 等多种直径的托辊。使用得最多的是 89、108、133、159 这四种直径的托辊。带宽初第 页 共 37 页5选为 800mm,辊子长度初选为 465mm。1.3 技术背景带式输送机应用于很多场合，如煤矿产品的运输传送过程中。煤矿输送的工作环境恶劣，使得带式输送机的机械结构缺陷暴露无遗。在粉尘、水汽的侵蚀下，铁制托辊辊筒内部会产生铁锈。尤其是托辊的轴承座，由于水汽、粉尘的入侵，导致其润滑脂变质，轴承失效，使得带式输送机无法正常运行。托辊密封结构的设计已经进入实用新型输送机技术领域，其密封性能的好坏成为托辊使用
17、寿命长短判断的标准之一。最初人们认为是轴承选用不合理导致轴承失效，当时带式输送机大量使用的轴承时 204、205 系列。现在广泛使用的是204KA、205KA、305KA、306KA、704KA 系列大游隙专用轴承。使用了大游隙专用轴承后，托辊仍然出现因轴承失效导致托辊损坏的现象。最终人们找到了导致轴承失效的两个原因:一是，由于轴承在托辊运行时所产生的呼吸效应使得润滑脂在带式输送机运行过程中逐渐减少，使得轴承运作时的阻力逐渐变大，滚珠的磨损变大，最终导致轴承失效。但只是在托辊高速运转时呼吸效应的影响才会变得明显。二是，由于带式输送机在粉尘密度高的环境下长期工作，导致粉尘入侵轴承的润滑脂，使润滑脂变质。滚珠在变质的润滑脂中滚动等同运行时滚珠受的的是干摩擦。长此以往，滚珠势必会磨损至轴承失效。 （矿用带式输送机的轴承失效主要是原因二，设计的主题为防尘）1.4 现有密封结构经以上分析得，托辊失效的主要原因是粉尘的入侵使润滑脂失效，润滑脂失效导致轴承的失效。所以保证润滑脂长期有效是保证托辊使用寿命长的主要方式之一。而要保证润滑脂长期有效的最佳方法是让托辊的密封结构能防水防尘。设计一个能使托辊能防水防尘的密封装置是很有必要的。即，托辊密封结构的密封效果好，是保证托辊使用寿命的重要因素。托辊密封结构的相关研究
