托輥是皮帶輸送機上的重要部件和易損件，其質(zhì)量好壞直接決定皮帶輸送機的使用壽命和消耗的能源多少。我國目前普遍使用的皮帶輸送機托輥多使用金屬托輥，與國外同類產(chǎn)品托輥相比，存在使用壽命短、運行阻力系數(shù)大、托輥重量大等缺點。而且，普通金屬托輥產(chǎn)品僅適用于一般生產(chǎn)場合要求，而在對噪聲、靜電要求較高的礦井，腐蝕性較強的焦化廠、化工企業(yè)等特殊行業(yè)，使用受命長則6個月，短則1個月，給輸送機生產(chǎn)帶來了極大的制約和危險，安全事故頻頻發(fā)生，造成較大的損失，同時能耗較高。鑒于托輥的使用數(shù)量和消耗能源的巨大性，對傳統(tǒng)金屬托輥的改造迫在眉睫。據(jù)此，我們根據(jù)國內(nèi)外技術(shù)現(xiàn)狀，在普通金屬托輥的基礎(chǔ)上，經(jīng)過技術(shù)、結(jié)構(gòu)、工藝設(shè)備等創(chuàng)新，研制出超高分子量聚乙烯托輥。
　　1、超高分子量聚乙烯材料
　　分子量在150萬以上的聚乙烯稱之為“超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)”，因其物理性能優(yōu)異而作為工程塑料應(yīng)用。我們在對材質(zhì)進行選擇時主要考慮其如下優(yōu)異的使用性能：

表1 超高分子量聚乙烯材料與常見材料的摩擦系數(shù)比較

　　(1)耐磨性超高分子量聚乙烯的耐磨性居塑料之冠并超過某些金屬，這樣高的耐磨性以至于用一般塑料磨耗試驗法難以測試其耐磨程度，因而采用砂漿磨耗測試裝置，耐磨性與分子量成正比，隨著分子量的升高其耐磨性越好；
　　(2)耐沖擊性及沖擊能吸收性采用通常沖擊試驗方法難以使其斷裂破壞，其沖擊強度隨分子量的升高而提高，在分子量為150萬時達到最大值，然后隨分子量的繼續(xù)升高而逐漸下降。此外，它在反復(fù)沖擊后表面硬度更高；具有優(yōu)異的沖擊能吸收性，沖擊能吸收值在所有的塑料中最高，因而噪聲阻尼性很好，具有優(yōu)良的消音效果；
　　(3)自潤滑性超高分子量聚乙烯有極低的摩擦因數(shù)(0.05～0.11)，故自潤滑性優(yōu)異，從表1可以看出，摩擦系數(shù)次于自潤滑最好的聚四氟乙烯(PTEE)，因此在摩擦學(xué)領(lǐng)域被譽為成本性能非常理想的摩材料；

　　(4)耐化學(xué)藥品性具有優(yōu)良的耐化學(xué)藥品性，除強氧化性酸液外，在一定溫度下和深度范圍內(nèi)能耐各種腐蝕性介質(zhì)（如：酸、堿、鹽）及有機介質(zhì)（荼溶劑除外）。其在20℃ 和80℃ 的 80種有機溶劑中浸漬30d外表無任何反常現(xiàn)象，其它物理性能也幾乎沒有變化；
　　(5)不粘性超高分子量聚乙烯表面吸附力非常微弱，其抗粘附能力僅次于塑料中不粘性最好的PTEE，因而制品表面與其它材料不易粘附。另外，超高分子量聚乙烯還具有耐低溫（使托輥適用溫度范圍大）、衛(wèi)生無毒性、憎水性（托輥不易吸水變形）等特點。
　　超高分子量聚乙烯的不足之處：與金屬和其它工程塑料相比耐熱性能和硬度偏低，但可以通過 “填充”和“交聯(lián)”等改善。
　　2、超高分子量聚乙烯托輥的優(yōu)越性
　　(1)由于運行阻力系數(shù)和轉(zhuǎn)動慣量大幅度降低，托輥運轉(zhuǎn)更加靈活平穩(wěn)，超高分子量聚乙烯有很好的沖擊能吸收性和阻尼性，能有效地降低運行噪聲，可以使皮帶輸送機實現(xiàn)長運距、大運量、高速度的運轉(zhuǎn)工作。但考慮到聚乙烯材質(zhì)強度低的缺陷，要經(jīng)過慎重計算和試驗。
　　(2)由于超高分子量聚乙烯托輥具有表面不粘結(jié)性、不生銹、自潤滑性，因此對輸送帶有更好的保護性，即使在托輥損壞不轉(zhuǎn)動時，也不會損傷輸送帶，不易磨損輸送帶，輸送帶和滾筒的使用壽命也可以延長1倍以上。
　　(3)超高分子量聚乙烯具有很好的自潤滑性和不粘結(jié)性，因此在托輥表面不會粘附和堆積物料，能提高主機的運轉(zhuǎn)平穩(wěn)性，減少物料的抖動下滑。并明顯降低整機的噪聲，可消除或減少各種事故隱患，提高安全性能。
　　(4)使用壽命長，運行成本低，經(jīng)濟效益顯著。超高分子量聚乙烯的耐磨性是鋼的7倍、尼龍的3倍，超過了所有工程塑料，而且UHMW-PE托輥抗沖擊性能很好，托輥重量輕（一般僅為同規(guī)格鋼托輥重量的1/3～1/2），安裝更換很方便，減輕了勞動強度和維護量，并且可節(jié)省電耗約16％。
　　綜上所述，采用了這些技術(shù)創(chuàng)新后可以較好地改進原有托輥鋼管易受酸堿腐蝕問題，耐磨性能得到較大程度的提高，使得托輥耐酸堿、耐磨技術(shù)實現(xiàn)了跨越，使用壽命在2.5萬h以上。不但適用于各種普通場合，而且對噪聲、靜電要求較高的特殊行業(yè)所使用的皮帶輸送機也能較好地應(yīng)用，具有較高的社會和經(jīng)濟效益。