矿井提升机天轮衬垫的分析与应用

发布时间：

2024-01-19

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天轮是单绳缠绕式矿井提升机的重要部件。天轮使用寿命在很大程度上取决于轮缘使用寿命，故延长轮缘使用寿命即可延长天轮使用寿命。在早期的天轮设计中，除了铸铁轮缘必须采用衬垫外，铸钢和焊接轮缘较少采用衬垫。为了延长天轮和钢丝绳的使用寿命，承德铜兴矿业有限责任公司(以下简称“铜兴公司”)从2003年5月开始，在提升机及绞车天轮的铸钢轮缘上均采用了衬垫，并对铸铁轮缘原衬垫进行了改造。当衬垫绳槽磨损到影响正常使用时，只需更换衬垫即可，避免了因轮缘过度磨损而导致天轮报废，从而延长了天轮使用寿命。同时，衬垫使钢丝绳处于无磨损摩擦状态，延长了钢丝绳使用寿命。铜兴公司及其他矿山采用天轮衬垫数十年的实践表明，衬垫既延长了天轮和钢丝绳的使用寿命，减小了提升中心变化，也提高了提升系统运行的可靠性。

1天轮衬垫的应用与效果

铜兴公司采用的天轮衬垫主要有以下几种形式，现简述其应用效果。

1.1整体方形块

整体方形块衬垫如图1所示。其材质原为尼龙6，1983年5月改为耐油橡胶I4，用于铜兴公司副井KJ2x3x1.5D-20型提升机(主轴装置与制动系统已更新为2JK-3/20A型提升机结构3) ф3.0m铸铁轮缘天轮，平均使用寿命约1.17a。2003年9月，铜兴公司将衬垫材质改为聚氨酯，其平均使用寿命约6.83a。由于衬垫的保护作用，现用重锤和罐笼的天轮迄今分别已使用35A和39a

1.2 剖分式楔形块与整体矩形块

剖分式楔形块衬垫如图2所示。其材质为榆木，用于铜兴公司副井2BMx2.5-20型提升机(已整机更新为2JK-2.5/20A型提升机)o2.5m铸铁轮缘天轮。木质衬垫的缺点是寿命短，平均使用寿命约0.83 a。2003年10月，铜兴公司将衬垫改为聚氨酯整体矩形块，如图3所示，其平均使用寿命约6.5a，使用寿命约为木质衬垫的7.8倍。现用2个天轮均为1975年5月安装，迄今已使用近45a.

1.3 扇形整体块|与剖分式楔形块

扇形整体块I衬垫如图4所示。其为铜兴公司设计，材质为聚氨酯，用于铜兴公司主井KJ2x4x 1.8D-11.5型提升机(主轴装置与制动系统已更新为2JK-4/11.5A型提升机结构4)o4.0m铸钢轮缘天轮。原天轮为铸钢与铆焊两半式结构，总重7.159t，因无衬垫，轮缘和钢丝绳磨损严重。曾因此提前报废的1号和2号天轮，其轮缘绳槽底部磨损均达22 mm以上。轮缘绳槽磨损较深后，槽底半径变小，使钢丝绳产生过度挤压，导致其因磨损和断丝超标而提前报废。2个新天轮分别仅使用9a和5.67a时，其轮缘绳槽又分别磨损达9、6mm以上。为提高天轮和钢丝绳使用寿命，2003年5月，铜兴公司在2个天轮上均安装了聚氨酯衬垫，其平均使用寿命约9.5a，钢丝绳使用寿命也有所延长，同时提高了设备的运转效率。

2015年7月，1号天轮因轴瓦等原因更新时(已使用近22a)，轮缘衬垫采用了如图5所示的剖分式楔形块I系列产品。其材质为超高分子聚乙烯，使用4a多来效果较好。

2019年9月，2号天轮因毂轴连接失效进行更新时(已使用22.58a)，轮缘衬垫仍采用剖分式楔形块I，为提高其使用寿命，材质采用了聚氨酯。

1.4 扇形整体块Ⅱ与剖分式楔形块Ⅱ

扇形整体块Ⅱ衬垫如图6所示。其为铜兴公司设计，材质为聚氨酯，图6(a)衬垫用于铜兴公司盲主井2JK-2.5/20型提升机o2.5 m铸钢轮缘天轮，其平均使用寿命约7.5a;图6(b)衬垫用于铜兴公司盲副井2JK-3/11.5型提升机ф3.0m铸钢轮缘天轮，其平均使用寿命10a以上。原天轮均无衬垫，造成轮缘和钢丝绳磨损严重。2003年7月，铜兴公司在4个天轮上均安装了衬垫，迄今3个天轮仍正常使用，其中2个副井天轮均已使用35a以上，主井1号天轮已使用30 a以上。

2018年5月，因毂轴连接失效更新主井2号天轮时(已使用28.5a)，轮缘衬垫采用了如图7所示的剖分式楔形块ⅡI，材质为超高分子聚乙烯。4个天轮采用衬垫后，钢丝绳使用寿命均有所延长。

1.5剖分式楔形块系列

2017年9月，铜兴公司斜井JTP-1.6 x1.2/20型提升绞车天轮采用剖分式楔形块系列产品，材质仍为超高分子聚乙烯。

综上所述，天轮是否采用衬垫及其材质的不同，对天轮、钢丝绳及衬垫的使用寿命均影响较大。采用衬垫可延长天轮和钢丝绳的使用寿命;合理选用衬垫材质，是延长其使用寿命、减少更换频次及提高设备效率等的关键。