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        礦山立井小斷面平衡錘專用滾輪罐耳的設(shè)計及應(yīng)用

        2022-03-23 03:11:06
        礦山機械 2022年3期
        關(guān)鍵詞:罐道輪軸緩沖器

        郭 翔

        徐州煤礦安全設(shè)備制造有限公司 江蘇徐州 221011

        目前,煤礦、冶金行業(yè)使用的立井組合鋼罐道大斷面平衡錘及提升容器多采用滾輪罐耳,由于斷面大,安裝尺寸充裕,布置形式常采用 3 件 1 組滾輪罐耳結(jié)構(gòu),使矩形鋼罐道三面靠緊,運行時,與組合鋼罐道通過摩擦滾動達到穩(wěn)定提升容器的目的。小斷面平衡錘因安裝尺寸不足,3 件 1 組的滾輪罐耳無法正常安裝,常采用簡易的[形鋼罐卡,在平衡錘運行過程中,鋼罐卡對組合鋼罐道摩擦大,沖擊強,易損壞罐道,降低了罐道的使用壽命,增加了使用成本和維修費用。為此,徐州煤礦自行研制開發(fā)出小斷面平衡錘罐道導(dǎo)向裝置——平衡錘專用滾輪罐耳。與小斷面平衡錘配套使用時,專用滾輪罐耳可以減少其對組合罐道的硬性沖擊,保證了平衡錘的平穩(wěn)運行和罐道的使用壽命。

        筆者從平衡錘專用滾輪罐耳的結(jié)構(gòu)、工作原理,介紹了立井提升系統(tǒng)小斷面平衡錘專用滾輪罐耳的設(shè)計及應(yīng)用。

        1 專用滾輪罐耳結(jié)構(gòu)

        小斷面平衡錘專用滾輪罐耳從結(jié)構(gòu)上可命名為雙緩沖支撐滾輪罐耳,其聚氨酯膠輪與輪轂結(jié)合面大,運行平穩(wěn)可靠,使用壽命長;其與罐道抱固性好,聚氨酯膠輪磨損后,調(diào)整位置方便,緩沖器預(yù)緊力調(diào)整簡單。

        專用滾輪罐耳主體結(jié)構(gòu)由輪軸、支撐架、液壓-碟簧復(fù)合緩沖器及底座組成,如圖 1 所示。輔助件由固定螺栓、前后銷軸、前后擋板及軸端固定擋板組成。

        圖1 專用滾輪罐耳結(jié)構(gòu)

        輪軸由圓錐滾子軸承、階梯軸、圓螺母、透蓋、滾筒、耐磨銅套、聚氨酯膠輪及輪蓋組成,如圖 2 所示。圓錐滾子軸承 2 個 1 組背對背安裝在階梯軸上,增強輪軸運轉(zhuǎn)穩(wěn)定性、抗徑向和軸向的沖擊力。聚氨酯膠輪具有不脫膠、不掉塊、高承載、高動態(tài)負荷、永久變形小、回彈性好、高耐磨性、內(nèi)生熱低、耐高溫性佳、良好的動態(tài)性能及抗沖擊性等優(yōu)點[1]。耐磨銅套外側(cè)分別與滾筒、輪蓋貼緊,內(nèi)側(cè)與組合管道兩側(cè)面接觸,起著穩(wěn)定導(dǎo)向作用。

        圖2 輪軸結(jié)構(gòu)

        液壓-碟簧復(fù)合緩沖器由內(nèi)柱桿、碟形彈簧、螺紋活塞桿、活塞桿密封圈、圓螺母及套筒組成,如圖 3 所示。內(nèi)柱桿與活塞桿之間的空隙形成封閉的上腔室,套筒和彈簧之間的空隙形成封閉的下腔室,上下腔室各自獨立,通過活塞桿內(nèi)均布四周的 4 個阻尼孔連通。安裝時,2 個腔室內(nèi)注滿鋰基潤滑脂。平衡錘上下運行時,阻尼孔可以減緩罐道對輪軸的沖擊?;钊麠U與支撐架由鉸接螺母連接,活塞桿頂端是高為10~15 mm 的四方體,該四方體方便扳手調(diào)節(jié)緩沖器預(yù)緊力和緊靠罐道的行程。復(fù)合碟形彈簧疊放在內(nèi)柱桿與套筒之間,平衡錘上下運行時,罐道接觸點或高凸點對輪軸產(chǎn)生水平推力,經(jīng)鉸接支撐架傳遞給液壓-碟簧復(fù)合緩沖器,緩沖器受壓縮產(chǎn)生反彈力。

        圖3 緩沖器結(jié)構(gòu)示意

        2 工作原理

        輪軸通過軸與支撐架連接,支撐架通過銷軸與底座及緩沖器連接,緩沖器通過銷軸與支撐架及底座連接。轉(zhuǎn)動液壓-碟簧復(fù)合緩沖器活塞桿可調(diào)整輪軸前后行程,從而調(diào)整輪軸位置。

        專用滾輪罐耳沿罐道運行時,輪軸與罐道靠緊,輪軸受到水平推力,在支撐架、底座和緩沖器之間的鉸接作用下,緩沖器受壓縮產(chǎn)生反彈力。緩沖器的反彈力一是保證提升容器順利通過高點;二是保證提升容器不與罐道發(fā)生碰撞;三是保證提升容器在上升和下降過程中擺動幅度不會太大。緩沖器的緩沖性能是嚴格按照提升容器的質(zhì)量、運行速度設(shè)計的,但其輪軸的最大水平推力要小于或等于行業(yè)標準要求。根據(jù)以上原理設(shè)計制造的專用滾輪罐耳能滿足用戶要求。

        3 使用特點

        專用滾輪罐耳用液壓-碟簧復(fù)合緩沖器取代傳統(tǒng)的緩沖結(jié)構(gòu),承載力大,運行平穩(wěn),可靠性高,壽命長,維修方便。底座和支撐架采用高強度 Q355 鋼板,整體結(jié)構(gòu)強度高,抗沖擊性強。緩沖器復(fù)位行程小,可有效地避免滾輪與罐道產(chǎn)生異常碰撞,同時起到導(dǎo)向、緩沖與穩(wěn)定的作用。罐道與專用滾輪罐耳由滑動摩擦變?yōu)闈L動摩擦,減少了動力消耗,降低了噪聲,降低了磨損,從而提高了罐道和專用滾輪罐耳的使用壽命。輪軸外輪采用聚氨酯,側(cè)擋采用耐磨銅套,解決了實心輪轂質(zhì)量大、慣性大、軸承受力大、軸承早期損壞以及耐磨滾輪磨損快的問題,克服了工作中耐磨滾輪摩擦發(fā)熱而溫度升高,產(chǎn)生變形的缺點。

        4 應(yīng)用情況

        以萊州市金星礦業(yè)副井平衡錘使用為例,平衡錘(見圖 4) 技術(shù)參數(shù)如表 1 所列。

        圖4 平衡錘結(jié)構(gòu)

        表1 平衡錘的技術(shù)參數(shù)

        平衡錘斷面寬度為 430 mm,較窄,不能使用 3件 1 組罐耳。為滿足現(xiàn)場使用要求,在平衡錘上下盤體上焊接滾輪罐耳專用底座,使?jié)L輪罐耳靠緊鋼罐道,并用 M16 螺栓將其固定在底座上。正常運行時,聚氨酯膠輪沿矩形鋼罐道滾動,其兩側(cè)卡槽形成滾動的滑槽,卡在矩形鋼罐道上,防止其發(fā)生左右擺動,使平衡錘在提升期間平穩(wěn)運行。提升運行期間,遇到罐道連接處凸凹不平處,罐道產(chǎn)生的碰撞力由緩沖器吸收,減少了平衡錘與罐道間的沖擊力。使用該專用滾輪罐耳后,矩形罐道更換周期超過 700 d,專用滾輪罐耳的使用壽命超過 180 d,維護維修量降低,設(shè)備更換周期延長,保證了提升系統(tǒng)運行的平穩(wěn)性。

        5 結(jié)語

        滾輪罐耳在山東黃金集團玲瓏金礦主立井平衡錘、萊州金星礦業(yè)副井平衡錘、招遠市辛莊黃金礦業(yè)洼孫家副井平衡錘上均使用良好。從使用效果來看,矩形鋼罐道的磨損明顯減少,維修量大幅度減少,提高了生產(chǎn)效率,減少了生產(chǎn)和維護成本,具有良好的推廣價值。

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