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單繩纏繞式提升機天輪裝置解析

發(fā)布時間：

2025-01-02

來源：

單繩纏繞式提升機天輪裝置解析

一,、引言

在單繩纏繞式提升機系統(tǒng)中,，天輪裝置猶如高懸于井架之上的關(guān)鍵樞紐，承擔著引導鋼絲繩平穩(wěn)轉(zhuǎn)向的重要使命,，其性能優(yōu)劣直接關(guān)乎整個提升系統(tǒng)的安全與高效運行,。天輪裝置類型多樣，包括固定天輪,、游動天輪,、鑿井天輪等，每種類型在不同工況下各顯神通,，而其設計,、制造與安裝均遵循著嚴謹?shù)募夹g(shù)規(guī)范和原則，本文將對其進行全面且深入的闡述,。

二,、天輪裝置相關(guān)要求與規(guī)格確定原則

（一）《安全規(guī)程》關(guān)鍵要求

提升機天輪等部件與鋼絲繩直徑的比值在安全規(guī)程中有明確且細致的規(guī)定，這是保障設備安全運行的重要量化指標

  • 井上提升機
    滾筒和圍抱角大于 90° 的天輪,，兩直徑比值不得小于 80,；圍抱角小于 90° 的天輪，兩直徑比值不得小于 60,。此規(guī)定旨在確保天輪對鋼絲繩的支撐與導向作用穩(wěn)定可靠,，防止因天輪直徑過小導致鋼絲繩過度彎曲疲勞，從而延長鋼絲繩使用壽命,，減少斷繩風險,，保障井上提升作業(yè)的安全進行,。
  • 井下提升絞車等
    井下提升絞車和鑿井提升絞車的滾筒、井下架空乘人裝置的摩擦輪和尾導輪,、圍抱角大于 90° 的天輪,，兩直徑比值不得小于 60；圍抱角小于 90° 的天輪,，兩直徑比值不得小于 40,。井下環(huán)境復雜，工況較為惡劣,，適當降低的比值要求在滿足基本安全的前提下,，兼顧了設備的成本與實用性，但仍需嚴格遵循以確保設備在井下長期穩(wěn)定運行,。
  • 矸石山絞車
    其滾筒和導向輪,，兩直徑比值不得小于 50。矸石山絞車工作強度大,，且矸石運輸過程中可能對設備產(chǎn)生較大沖擊,，合理的直徑比值可有效抵御這些不利因素，保障絞車系統(tǒng)的可靠性,。
  • 密封式提升鋼絲繩情況
    若使用密封式提升鋼絲繩,，各相應的比值需增加 20%。密封式鋼絲繩結(jié)構(gòu)特殊,，對天輪與鋼絲繩的匹配要求更高,，增加比值能更好地適應其特性，減少鋼絲繩磨損,，提升設備運行安全性,。
  • 特殊用途部件
    像懸掛水泵、吊盤,、管子用的滾筒和天輪,，鑿井時運輸物料的絞車滾筒和天輪，傾斜井巷提升絞車的游動輪,，矸石山絞車的壓繩輪,，以及無極繩運輸?shù)膶驖L等，兩直徑比值不得小于 20,。這些部件在特定工況下工作,，雖比值要求相對較低，但同樣是經(jīng)過實踐驗證的安全底線,，確保其在各自的應用場景中能夠穩(wěn)定工作,，不影響整體提升系統(tǒng)的安全。
  • 鋼絲繩與天輪邊緣高度差
    通過天輪的鋼絲繩必須低于天輪的邊緣，提升用天輪不得小于鋼絲繩直徑的 1.5 倍,；懸吊用天輪不得小于鋼絲繩直徑的 1 倍,。這一要求可有效防止鋼絲繩在運行過程中跳出天輪槽，避免發(fā)生嚴重的安全事故,。同時,，當天輪的各段襯墊磨損達到 1 根鋼絲繩直徑的深度時，或沿側(cè)面磨損達到鋼絲繩直徑的 1/2 時,，必須更換襯墊，以保證鋼絲繩與天輪之間的良好接觸和摩擦性能,，進一步確保設備安全,。

（二）單繩纏繞式天輪規(guī)格確定準則

  1. 豎井提升
    使用固定天輪時，一般情況下天輪直徑與卷筒直徑相等,。這樣的設計可以保證鋼絲繩在卷筒與天輪之間的纏繞過渡更加平穩(wěn),，減少鋼絲繩的彎折次數(shù)和應力集中，從而提高鋼絲繩的使用壽命,，同時也便于設備的安裝調(diào)試與維護,，確保豎井提升作業(yè)的高效進行。
  2. 斜井提升
    • 鋼絲繩偏角不超 1.5° 時
      若能保證鋼絲繩偏角不超過 1.5°,，可使用固定天輪,。此時一般根據(jù)繩徑比（卷筒直徑與鋼絲繩直徑比）的要求確定固定天輪的直徑，以滿足設備的安全運行和基本性能需求,，確保鋼絲繩在天輪上的纏繞角度合理,，減少鋼絲繩的磨損和偏磨現(xiàn)象。
    • 鋼絲繩偏角超過 1.5° 時
      應采用游動天輪,，即天輪可以在天輪軸上沿軸向自由游動,，游動距離根據(jù)偏角值確定。這種設計能夠自動調(diào)整鋼絲繩的位置,，使其始終保持在合理的受力范圍內(nèi),，有效避免因鋼絲繩偏角過大而產(chǎn)生的過度磨損、卡繩等問題,，保障斜井提升作業(yè)的安全穩(wěn)定,。

三、天輪裝置的結(jié)構(gòu)類型詳解

（一）固定天輪裝置

單繩纏繞式提升機的固定天輪裝置猶如一座精密構(gòu)建的機械堡壘,，由多個關(guān)鍵部件協(xié)同組成,。其輪緣和輪轂采用鑄鋼材質(zhì)，經(jīng)精湛工藝鑄就堅實基礎,，兩者之間用輪輻槽鋼焊接為一體,，形成穩(wěn)固的鑄焊式結(jié)構(gòu)天輪。隨后，天輪整體歷經(jīng)退火工藝,，有效消除焊接應力,，再進行精細加工，確保各部件的尺寸精度和表面質(zhì)量,，為后續(xù)的可靠運行奠定基礎,。
輪緣槽內(nèi)精心裝配有聚氯乙烯或尼龍襯墊（或其他優(yōu)質(zhì)材料），這些襯墊如同鋼絲繩的 “守護鎧甲”,，有效避免鋼絲繩與鑄鋼輪緣直接摩擦,，大幅降低鋼絲繩的磨損速率，顯著提高其使用壽命,。襯墊設計為成對楔形分體結(jié)構(gòu),，這種巧妙設計使得襯墊能夠便捷地安裝在天輪輪槽內(nèi)。每圈襯墊的最后一對可通過輪緣的缺口精準安裝到位,，然后用螺栓固定的壓塊將其壓緊,，確保襯墊在運行過程中不會松動移位，始終為鋼絲繩提供穩(wěn)定可靠的保護,。
固定天輪軸選用優(yōu)質(zhì)中碳鋼或優(yōu)質(zhì)合金鋼,，在制造過程中經(jīng)過嚴格的超聲檢測，確保軸體內(nèi)部無缺陷,，具備出色的強度和韌性,。天輪軸與天輪的連接部位加工有平鍵槽，天輪與天輪軸通過平鍵緊密固定連接,，這種連接方式能夠可靠地傳遞扭矩,，保證天輪與軸同步轉(zhuǎn)動，確保設備運行的穩(wěn)定性和可靠性,。
軸承座采用鑄鋼或鑄鐵材質(zhì),，通過螺栓牢固地固定在井架上，為天輪裝置提供穩(wěn)定的支撐,。軸承座兩側(cè)邊為加工面,，該面與井架上焊接的擋板之間設置有成對調(diào)整楔鐵，利用這些楔鐵可以精確調(diào)整并固定軸承座位置,，確保天輪裝置的安裝精度,，滿足設備運行的高精度要求。
軸承采用承載力大,、維護方便,、具有調(diào)心性能的調(diào)心滾子軸承，這種軸承能夠自動適應一定程度的軸的撓曲和不對中,，有效減少設備運行時的振動和噪聲,，提高設備的可靠性和使用壽命,，為固定天輪裝置的穩(wěn)定運行提供堅實保障。
 

（二）游動天輪裝置

單繩纏繞式提升機的游動天輪與固定天輪在結(jié)構(gòu)上 “同宗同源” 卻又獨具特色,。它同樣由襯墊,、輪緣、輪輻槽鋼,、銅瓦,、銅瓦螺栓、游動天輪軸,、軸承座和軸承等部件組成,，但在關(guān)鍵連接部位有著精妙的設計差異。天輪與天輪軸之間摒棄了平鍵連接方式,，而是創(chuàng)新性地裝設有銅瓦,。銅瓦內(nèi)孔與天輪軸之間采用較大間隙的間隙配合，并且專門設有潤滑油口,，這一設計使得天輪可在天輪軸上沿軸向自由游動，能夠根據(jù)鋼絲繩的受力變化靈活調(diào)整位置,，有效避免鋼絲繩因偏角問題而產(chǎn)生的過度磨損和受力不均現(xiàn)象,，極大地提升了斜井提升作業(yè)在復雜工況下的安全性和穩(wěn)定性。

（三）分體式天輪裝置

在實際應用中,，由于運輸空間或安裝空間的限制,，天輪的外形尺寸可能受到嚴格約束，此時分體式天輪應運而生,。一般情況下,，采用兩半式天輪基本能夠滿足外形尺寸的苛刻要求。這種天輪在主體結(jié)構(gòu)上與常規(guī)天輪基本保持一致,，其獨特之處在于：在天輪的結(jié)合面部位精心設置有連接法蘭,，兩半輪體通過法蘭的螺栓緊密連接在一起，形成一個完整的天輪裝置,。分體式天輪既有固定天輪的穩(wěn)定可靠,，也有游動天輪的靈活多變，能夠在有限空間條件下為提升系統(tǒng)提供高效的鋼絲繩導向服務,，廣泛應用于各類空間受限的礦井提升場景.

（四）輻板式天輪裝置

傳統(tǒng)的輻條式天輪結(jié)構(gòu)雖已歷經(jīng)多年實踐應用,，但也暴露出結(jié)構(gòu)復雜、焊縫數(shù)量多,、整體剛性偏弱,、槽鋼易銹蝕等弊端。為克服這些問題,，輻板式天輪應運而生,。這種天輪的輪轂和輪緣依然采用鑄鋼材質(zhì),，兩者之間采用完整的輻板焊接在一起，并在圓周上等分設置雙側(cè)加強筋,，形成十字形截面的支承結(jié)構(gòu),，猶如為天輪賦予了一副堅固的 “骨架”，顯著增強了天輪的剛度,。同時,，為了減輕質(zhì)量，輻板開有減重孔,，在保證強度的前提下實現(xiàn)了輕量化設計,。在加工制造方面，輻板式天輪下料,、焊接,、加工各環(huán)節(jié)都相對更加簡便易行，且其剛度較輻條式天輪有明顯提升,。通過合理的結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化,，可確保輻板式天輪與輻條式天輪相比質(zhì)量相當，實現(xiàn)了性能與成本的完美平衡,，為現(xiàn)代礦井提升機天輪裝置提供了一種更具優(yōu)勢的選擇方案,。輻板式天輪同樣可以分為整體式和分體式，以滿足不同的安裝和使用需求,，在礦井提升領(lǐng)域展現(xiàn)出廣闊的應用前景,。
通過對單繩纏繞式提升機天輪裝置從安全規(guī)程、規(guī)格確定到各類結(jié)構(gòu)的詳細解析,，我們?nèi)嫔钊氲亓私饬诉@一關(guān)鍵設備部件的技術(shù)內(nèi)涵和應用要點,，為其設計選型、制造安裝,、維護檢修等工作提供了堅實的理論基礎和實踐指導,，有助于推動礦井提升作業(yè)朝著更加安全、高效,、可靠的方向不斷邁進,。

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