托辊半自动双向压装设备的研制
一、项目背景
传统的托辊制造压装工序，起初采用的大锤砸轴承、密封圈的手工方法组装托辊，存在组装质量不稳定、劳动强度大、容易砸手，工作效率低等弊端。采用液压试验台和报废液压缸改造的托辊半自动双向压装设备，由于轴承在安装过程中受力平稳，而且轴承到位后不再承受冲击力，充分避免了组装过程中对轴承的损害，与手工组装相比，托辊组装质量有了很大的提高，效率明显提高，解决了皮带机托辊手工操作组装、质量不稳定、劳动强度大、容易砸手、工作效率低的状况。
二、研究内容
1.基本原理
该设备主要由底座、油缸、压装胎具、V 形铁、油缸底座组成。油缸通过油管与液压站相连，压装胎具由弹簧、心轴和压装轴组成，弹簧保证油缸缩回后，心轴回到初始位置。心轴通过弹簧与缸杆连接，但不随缸杆一起动作，心轴的作用是支撑托辊轴和要压装的轴承。通过两根心轴的支撑可以保证油缸、缸杆、压装轴、心轴、托辊轴、桶皮的中心线在同一轴 线上。心轴外径比轴承内径稍小，以方便轴承套装到心轴上。压装轴通过螺纹与缸杆连接，随缸杆一起动作，压装轴由两部分组成，用螺纹连接，缸杆和压装轴的伸缩距离由心轴和缸杆之间的距离所决定。可以通过调节压装轴两部分的相对位置来调整轴承的压入深度，保证缸杆和心轴顶死时，轴承正好压装到位。压装轴的可调节，使托辊压装机不但可压装轴承也可压装密封圈，并可组装不同尺寸的托辊，一机多用，增加了压装机的使用范围。
2.关键技术
①合理设计心轴，解决了安装轴承前托辊轴和桶皮的对中问题。
②合理设计压装轴的尺寸，保证轴承压装到位后心轴和油缸杆顶紧，油缸的压力由心轴和托辊轴承载，减少压力过大对轴承的损伤。
③压装轴采用分体结构，由螺纹连接，可以组装不同尺寸的托辊。
④V形铁的高度可以调整，使压装机适用于不同直径的托辊。
压装机的液压系统利用原有的液压试验台液压站和翻车机改造后报废的油缸、油管，重新设计了管接头，液压系统如图 3 所示，通过电磁换向阀控制油缸的伸出和缩回，调节溢流阀的溢流压力的大小控制油缸压装轴承过程中油缸压力，调节节流阀的流量控制油缸的伸出、缩回速度。
托辊的组装过程为：①通过调整油缸支架、V 形铁的高度和对中，保证托辊中心、两根油缸缸杆中心线在同一轴线上，这是保证托辊安装质量的重要步骤。②将托辊轴穿入桶皮，轴承安装到心轴上，再把桶皮放到 V 形铁上，同时托辊轴放到心轴上，用两根心轴托起，保证托辊轴中心线和油缸、缸杆、压装轴、心轴、桶皮的中心线在同一轴线上。③启动油缸，压装轴随缸杆运动，心轴顶紧托辊轴后不动，此时，弹簧压缩，轴承随压装轴运动压入桶皮。④当轴承压装到位后心轴与缸杆顶死，液压压力上升，油缸压力通过缸杆、心轴由托辊轴承载，轴承不再承载压力，避免由于压力过高损坏轴承。压力达到溢流阀设定压力后液压系统卸荷，压力不再上升。⑤油缸缩回，托辊放到托辊架上，安装轴用挡圈。重复以上工序，待一批托辊安装好轴承后，再调整压装轴的尺寸，安装密封圈，工序和原理与安装轴承一样。压装好密封圈后，再安装轴用挡圈，一根托辊组装完成。
图3 托辊压装机液压原理图
三、应用效果和效益
1.应用效果
采用托辊压装机组装托辊，由于轴承在安装过程中受力平稳，而且轴承到位后不再承受冲击力，充分避免了组装过程中对轴承的损害，与手工组装相比，托辊组装质量有了很大的提高，效率明显提高，组装1根托辊用时由过去10min缩减至3min。在压装机设计过程中，充分利用了报废液压缸，节约了资金，通过一年多的使用，压装机工作效率高，组装质量好，得到广大客户、职工的好评。
2.经济效益
组装1根托辊用时由过去10min缩减至3min，按照一年340天，每天工作8小时，按照平均每根90元计算；
传统压装方式一年可以生产：340×8×6=16320根；
采用该设备后一年可以生产：340×8×20=54400根；
每年产生效益：38080×90=3427200元。
四、推广应用前景
目前，托辊半自动双向压装设备生产的托辊已经在某煤业有限责任公司成功使用，效果良好，经济和社会效益显著。另外，项目研究成果可适用于各种托辊的加工，具有广阔的推广应用前景。