立井提升容器滚轮罐耳结构分析及发展.pdf

矿械 年第期 煤 甘产品 结构”文章编号 一一一 立井提升容器滚轮罐耳结构分析及发展 刘春峰 , 韩延伟 , 王梅 , 姜金东 , 顾伟刚 , 王树志 , 邵 忠秀 山东煤矿泰安机械厂 , 山东 泰安 以刃 摘要阐迷了提升容器滚轮雄耳的基本结构 、发展 方 向及结构配置 , 为提升容器 的 配套选型 提供参考依据 。 关键词滚轮雄耳组合刚雄道刚性罐耳弹性罐耳 结构密封 中图号 钧 文献标识码 概述 滚轮罐耳是安设在立井提升容器上 , 沿刚性组 合罐道上下运行的导向装置 。 其作用是既可作为提 升容器沿罐道运行的导 向轮 , 又可连接提升容器 与 罐道 , 并传递提升容器 与罐道 间 的作用力 。 它既是 提升容器安全平稳运行的重 要装置 , 又是影响井筒 装备工作稳定性 的关键件 。 滚轮罐耳是立井提升容 器与井筒装备之 间相互 共同作用 的媒介 , 其工作性 能好坏对井筒刚性装备的工作质量有着十分重要的 作用 。 立井提升容器滚轮皓耳结构分析 立井提升容器滚轮罐耳一般分为刚性滚轮罐耳 和弹性滚轮罐耳种类型 。 刚性 滚轮雄耳 在世纪年代中后期 , 由于普遍采用钢轨 罐道作为提升容器 的导 向轨 , 为减少罐耳与钢轨之 间的滑动摩擦磨损 , 一些 矿井采用与钢轨配套 的刚 性滚轮罐耳 。 经 过试运行证明 , 刚性滚轮罐耳具有 磨损小 , 使用寿命长 , 运转平 稳和安全可靠等优点 。 但由于刚性滚轮 与轨道刚性接触 , 罐道安装误差也 不可避免 , 所以运行时噪音 大 , 运 转 中易发生震动 , 易造成联接螺栓的松动 , 罐耳与罐道间隙过大 , 致使 这种刚性滚轮罐耳损坏严重 , 最 终影 响了矿井 的正 常生产 。 因此 , 这种 刚性滚轮罐耳以后未 能得到进 一步的推广 。 在世 纪年代中后期通 过改进 , 滚轮上增设橡胶尼龙衬垫 , 并在轴两端支撑上弹簧 , 就形成了系列 的箕斗用内嵌式滚轮罐耳 。 实际 上这种罐耳已成 为最简易 的弹性滚轮罐耳 。 弹性 滚轮雄耳 实际意义上 的弹性 滚轮罐耳 , 其发展是与矩形 截面罐道 的使用和发 展 密切 相关的 , 现在使用最 多 的也就是这种 。 目前弹性滚轮罐耳主要有以下几个 系列 橡胶缓冲系列 滚 轮罐耳该 系列罐耳 主要 由滚轮轴 、轴架、橡胶缓冲套、支架、销轴 和底座部 分组成 。 滚轮轴的外 围装 有 实心橡胶 轮 , 通过轴固 定在轴架上 , 轴架通过销轴与支架连接支架与底座 由螺栓联接 。 通 过 调 节 贯 穿橡胶 缓冲套 的调 节 螺 杆 , 来调整滚轮与罐道接触 。 这 种人工调节式弹性 滚轮罐耳靠橡胶 的弹性与罐道 接触 , 所以对罐道 的 磨损小 , 容器运行平稳 , 安全可靠 。 但是由于罐道安 装时很难避免误差 , 在实际使用 中滚轮始终无法 自 动地与罐道弹性接触 , 需靠人工定期调整 , 而且这种 罐耳 由于其结构设计 、 受力 特点及承受 的水 平力 并 不是很大 , 因此实际运用 中 , 水平力稍 大 , 弹性滚轮 罐耳就不起作用 , 而由辅助滑动罐耳起作用 。 另外 , 这种滚轮罐耳 的轮轴 由橡胶轮 、轮毅、 压盖 、端盖、轴 承及 油封等组成 。 橡胶 滚轮一般采用橡胶材 料 , 耐 磨性差且易于老化 。 轮毅套与压盖通过螺栓将橡胶 滚轮楔 紧 , 左端用端盖及软钢纸垫封堵 , 右端采用普 通油封密封 , 由于油封采用 了单唇结构 , 只封内部的 油 , 对外部淋水不起作用 。 因此 , 在淋水较大的矿井 里 , 其密封效果就差 , 影 响了轴承 的使用寿命 , 从 而 影响到滚轮罐耳的使用寿命 。 橡胶缓冲系列改进型滚轮罐耳它包 括正 面和侧面两类罐耳 , 此种罐耳在外形及内部结构上 做了很大变动 。 首先 , 轮轴架的 支受力方 向做了重 大的改变 , 将原来轮轴架 的水平缓 冲支承变 成了斜 支承 , 轮轴架的受力状况得到了很大的改善 , 能承受 较大的水平作用力 。 滚轮罐耳组 中间正面 一个滚轮 罐耳改成了双滚轮 , 滚轮两端支撑 , 承载能力大 。 同 时这种滚轮罐耳在轮轴架与底座的绞接上增设了缓 冲橡胶结构 , 使销轴冲击力得以缓冲 。 其次 , 缓 冲套 和滚轮的材料采用聚氨醋 , 使得 滚轮罐耳弹性 刚度 都有所提高 , 而且滚轮的耐磨性 、抗老化性也大大地 提高 。 再次 , 这种滚轮罐耳在 内部结构方面也做了 重大的变化 。 在聚氨醋胶 轮两侧端面 , 设计出了均 匀分布的凹槽 , 在两夹 紧环上 加 工成均匀分 布的凸 台 , 通过装配压紧使聚氨醋胶轮在受力很大的时候 , 也不 至于与两夹紧环都做相对的滚动 。 轮轴左端用 端盖 、耐油 石棉垫 圈封堵 , 右端采用高速双唇橡胶油 封 , 密封效果有所改善 。 碟簧缓冲系列滚轮罐 耳该 系列滚 轮罐耳 分为型和巧型种 , 它们是在吸取了橡胶缓 冲系 列罐耳优点基础上研制出的 。 型罐耳主要 由聚氨 醋滚轮 、轮轴、碟簧、 活动支架和 固定座组成 , 其结构 与橡胶缓冲系列罐耳基本相似 。 由于采用了碟形 弹 簧组作为缓冲装置 , 因此承受 的水平 力要比橡胶缓 冲系列罐耳承受的水平力要大得多 。 这种滚轮罐耳 与未改进 的橡胶 缓冲系列罐耳一样 , 采用的是悬臂 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 年第期 立井提升容器滚轮罐 耳结构分析及发展 刘春峰 , 等 受力 , 轮轴受到水平力后 , 对 固定支座的转轴处会产 生扭矩 , 罐耳 的滚 动臂结构 易造成扭转破坏 。 在实 际使用中 , 布置于罐道正 面 的罐 耳 由于受水平力较 侧面力要 大 , 罐耳发生破损 的情 况较多 。 玲型滚轮 罐耳包括正 面和侧面种类型 , 种 罐耳 外形结构 基本相 同 。 这种罐耳 主要考 虑了正面罐耳承受水平 力较大这一特点 , 同时避免正 面罐耳 受水平力后 产 生偏心矩 , 设计采用双滚 轮 结构 。 滚 轮轴受力为两 端简支 , 受力分布极 为合理 。 对 于侧面罐耳 , 其结构 采用以前系列罐 耳 的类 似结 构 , 因而其 受力存在着 与其相 同的缺 陷 。 这种罐耳安装滚轮 的活动支架与 底座之间 , 主要依靠转动轴连接 , 支架后端采用可调 的碟簧缓 冲装 置 。 通 过 预 先调整碟簧缓 冲装 置 , 使 提升容器运行 中个罐耳 始 终 紧压罐道 , 实现 弹性 接触 。 可缓冲提 升容器 的水平 摆动 , 避免 急剧碰撞 罐道 , 减缓施于井 筒装备上的动 载荷 。 但是 由于前 端只有一 个 连 接 轴 连接 , 没有设 置其 他连接装置 。 当罐耳运行 至无罐道 段 时 , 由于弹性 罐耳滚轮容易 发生重心向罐道方 向的偏移 , 造成滚轮翻转 , 在罐耳 再次进人罐道 时 , 就会出现卡罐 耳事故 , 会严重影响 矿井的安全生产 。 新型’橡胶缓 冲系列滚 轮罐 耳它包括 正面和侧面种 类型罐耳 , 侧 面罐耳 采用单悬臂形 式的滚轮罐耳 , 正面采用 承受力 较 大 的双滚轮形式 的滚轮罐耳 。 该系列滚轮罐耳与前述罐耳最大不 同 处在于其轮轴内部轴承 的密封和销轴联接支座的防 震装 置上 。 这种 滚 轮罐耳 组 的侧 面罐耳的轮轴 , 其 一端的端盖与胶 轮夹 紧环设计成 为了一体 , 称为轮 毅 用另 一端夹紧环将胶 轮夹紧并固定在轮毅上 , 出 轴侧透盖直接安 装 在 轮毅上 , 透 盖上设有 双唇口的 油封和径 向及端面的迷宫密封 。 这种结构不仅在理 论上而且在实践 中证明了其结构合理 , 密封效果显 著 。 正 面罐耳轮轴两端是 同时采用 了双唇口的油封 和径向及端面 的迷宫密封 。 这种新型铭橡胶缓冲 滚轮罐耳 , 在支座上设有 防震装 置 , 可减少运动载荷 对铰接销轴的冲击 , 并 改善了销轴的受力状态 。 新型系列滚轮罐耳工 业性 试验 和实际应 用证明 , 弹性滚轮罐耳 的使用寿命主要 取决 于胶 轮 的材质及结构 , 轮轴内部的密封以及 自动缓冲装置 。 近年来我 国先后研制开发了 , 型液浸碟簧系列滚 轮罐耳 、 液压缓 冲系列 滚轮罐耳 、 弹性缸体与液压减 震组合缓 冲系列滚轮罐耳 。 它们都在胶轮 的材质及 结构 、轮轴 内部 的轴 承 密封作了不同 程度的改进 。 在滚轮的自动缓 冲方面进行 了重点的设计 , 轮轴支 架或摆架的整体强度都得到 了加强 , 防倾倒方面都 采取了良好的措 施 。 其使用 寿命都有了明显 的提 高 。 但同时也暴露出 了许多不足 , 如各胶 轮的耐磨 性不 同 , 动态特性不稳等等 。 立井提升容器滚轮罐耳的发展过程 立井提升刚性罐道提升容器的滚轮罐耳的研制 和发展是与刚性井筒装备发展密切相关的 。 大约在 世纪年代之前 , 刚性罐道大都采用木质罐道 , 其结构虽然简单 , 但是这种罐道 变形大 , 磨损 快 , 易 腐烂 , 提升 容器 运行也不平稳 。 年代到年代 末井筒罐道逐渐采用钢轨罐道 , 这种罐道形式主 要配合刚性滑动罐耳 。 至年代末期 , 配合钢轨雄 道的滚轮罐耳即上述系列及其前身滚动罐耳 研制并应用于立井单绳箕斗上 。 自年代以来 , 我 国煤炭工业得到突飞猛进的发展 。 由于大型矿井和 井筒延伸要求 , 提升容器在逐步大型化 , 提升速度增 高 , 钢轨罐道 由于侧向刚度和截面系数过小 , 极易造 成容器 的横向摆动 , 而且对罐耳 的磨损大 , 因此提升 速度大和终端载荷大的矿井普遍采用侧面刚性和截 面 系数大的矩形空心截面钢玻璃钢一钢或槽钢组 合罐道 , 提升容器采用摩擦系数小的胶轮滚轮罐耳 。 这一改进使提升系统可靠性和安全性有 了很大的进 步 。 滚轮罐耳装置在工作中承受罐道传来的横向冲 击载荷 。 其受力大小主要取 决于提升 容器 的总 重 包括容器 的 自重和载重或终端载荷 。 随着提升容 器向大型化发展 , 滚轮罐耳受力也越来越大 。 近年 来我国煤矿立井提升容器的容积或终端载荷正在不 断加大 , 提升速度不 断提高 , 高产 高效不 断涌现 , 滚 轮罐耳也向高速 , 大承载能力方 向发展 。 现淮南张 集矿主井箕斗终端载荷已达 , 提升速度已 接近巧而 。。 因此满足大型矿井和高产高效矿井大 承载力滚轮罐耳的研制 , 迫在眉睫 。 参考文献 【王志 勇 , 等煤矿专用设备的设计计算〔〕北京 煤炭工业 出版 社 , 阵复荣海 , 等矿井提升机械设备〔」徐州中国矿业学 院 出版 社 , 作者简介刘春峰 一 , 山东沂南人 , 高级工程师 , 年 毕业于充州煤矿机械职工大学 , 现任山东煤矿泰安机械厂总工程师 收稿日期 一一 一 , 一 ,, 加 , 叨肋 址 , 劝加合劝 ’ 尽砂 ,’ , 、 叮 , 花 , , 冲 邵颐罗创留 即 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.