聶虹

（洛陽礦山機械工（gōng）程設計研究院（yuàn）有限責任公司，河（hé）南（nán）洛陽　471039；礦（kuàng）山重型裝備國家重點實驗室（shì），河南洛陽　471039）

　　摘　要：天（tiān）輪裝置是礦井提（tí）升機的關（guān）鍵（jiàn）部件，其設計水平的高低直接影響著礦山的安全（quán）和生產（chǎn）效率。根據天輪裝置的工作（zuò）原理和結構特點，分（fèn）別介紹了采用軸（zhóu）瓦結構和滾動軸承結構的天輪裝置的各自特點（diǎn），並闡述了潤滑對天輪裝置的重要性。

　　【關鍵詞】天輪裝（zhuāng）置；遊動輪；軸瓦；軸承；潤滑

　　天輪裝置（zhì）是多繩摩擦式提升機的重要承力部件之一，其作用是支托提升（shēng）機摩（mó）擦輪到提升容器之間的鋼絲繩，用來改變鋼絲繩的方向，即起導向作用。近（jìn）年來隨著提升機技術的不斷發展，天輪裝（zhuāng）置的（de）製造技術也在不斷完善。

　　天輪裝置由固定輪、遊動（dòng）輪、天輪軸和兩端的主軸承等組成，如圖（tú）1所示（shì）。固定輪通過平（píng）鍵與軸聯接，當提升機運轉（zhuǎn）時，摩擦輪帶動鋼絲繩運動，鋼絲繩通過與天輪襯墊之間的摩擦力帶動固定輪轉動，從而帶動天輪軸同時轉動。當各鋼絲繩的線速度不完全相同時，每個遊動（dòng）輪與天（tiān）輪軸之（zhī）間可以相（xiàng）對轉動，以消除各輪子因線速度差異而產生的附加力矩。

　　1　常規結構

　　天輪裝置通常采用鑄焊式（shì）結構，即每（měi）個輪體由鑄造的輪緣和輪轂與槽鋼組（zǔ）成的輻條焊接而成(見圖1)。每個遊動輪內孔與軸之（zhī）間裝（zhuāng）有兩瓣結構的銅合金軸瓦，軸瓦與遊動輪轂利用端麵螺釘固定，使軸瓦與遊動輪同時運轉。在每個遊動（dòng）輪轂上留有注油孔，使潤滑脂能夠注入軸瓦與軸的接觸麵。由於軸瓦是易損件，為方便軸瓦在使用現場的更換（huàn），在天（tiān）輪裝置的（de）一側留有軸瓦軸向移動的空間。當軸瓦（wǎ）損壞時，可先將擋環（huán）取下，然後將（jiāng）損壞的半（bàn）軸瓦從軸向移出更換（huàn），更換過程（chéng）中每個遊動輪可依次進行。

　　國外的一些提升（shēng）機製造商將遊動（dòng）輪的（de）輪轂（gū）與軸瓦之間采用（yòng）鍵聯接的方式進行定位，如圖2、3所示。為便於鍵的安裝，這種聯接方式的每個輪體均為兩瓣剖分式結構。

　　以上3種結構形式在我國使用的礦井提升機中同（tóng）時並存，主要是（shì）根據不同（tóng）的提升機製造商的習慣（guàn）結構來決定的，均屬於成熟結構。

　　2　新型結構

　　滾動軸承是機械設（shè）備中應用（yòng）Z為廣泛（fàn）的部件（jiàn），尤（yóu）其在旋轉機械（xiè）中更是（shì）得到了大量的應用。新型（xíng）結構的天輪裝置，其遊動輪內孔處采（cǎi）用滾動軸承取代銅軸瓦，如圖（tú）4所示。

　　每個遊動輪的輪轂與軸之間各裝有2個（gè）滾（gǔn）動軸承作為支承，各軸承之間（jiān）通過軸套（tào）進行軸向定位，當各鋼繩（shéng）的線速度不完全（quán）相同時，每個遊動輪與軸之（zhī）間通過軸承可自由靈活地相對轉動。在（zài）每個遊動輪轂上留有注油孔，使潤滑脂能夠定（dìng）期注入到軸承內。由於該部位的軸承運轉速度極低，該軸承的理論使（shǐ）用壽命可達15年以上。

　　該結（jié）構在研發之初是考慮將（jiāng）天輪軸固定不轉，僅讓（ràng）所有的輪子與軸相對轉動，每個輪體內孔與天輪軸之間利用滾動軸承來完（wán）成（chéng）上述運動。其優點是節省了天輪軸兩端支點處的主軸承，大大（dà）降低了（le）製造成本（běn）；缺點是由於該運轉方（fāng）式要求每個輪子內孔處的軸承外圈與提升機同轉速而內圈靜（jìng）止不（bú）動，因此對軸承的運轉使用壽命有較高要求。由於該軸承尺寸（cùn）的選擇受天輪軸、遊動輪輪轂內孔和天（tiān）輪鋼（gāng）絲繩間（jiān）距的製（zhì）約，不能按其實際承受的載（zǎi）荷和使用壽命的要（yào）求進行更為合理的選擇，使得軸承使用壽命較低，影響整個天輪裝置的使用壽命，因此，采用圖4所示的結構更（gèng）為安全合理。

　　天輪（lún）裝置設計時除了在結（jié）構上應滿足（zú）強度（dù）和剛度要求外，還應重視工藝和安裝方麵的特點。該結構在設計製造過程中需要注意的是滾動軸承內外（wài）圈與天輪軸及遊動輪轂的合理配合，如果（guǒ）配合選擇不當，會造成無法正確安裝或無法正常使用。

　　3　結構比較

　　天輪裝置的設計方法和結構形式對其製造工藝會帶來較大影響，也會直接影響到天輪裝置的製造成本和使用性能。表1對2種結構的天輪裝置進行了（le）分析對比，並指出了各自的特點和不（bú）足。

　　4　潤滑

　　天輪裝置（zhì）安裝在幾（jǐ）十米高的井架（jià）上，雖有天棚遮擋，仍阻擋不（bú）了風吹日曬（shài）雨淋。由（yóu）於其使用環境惡（è）劣，潤（rùn）滑問題顯得尤為重要。天輪裝置中需要進行潤滑（huá）的部位有軸瓦和滾動軸承。

　　4.1　滾動軸承潤滑

　　天輪裝（zhuāng）置兩側的主軸承作為天輪裝置的重要（yào）部件，承載著提升機運行中各種工況下的動載荷。對軸承進行定期潤滑，能夠防止滾動體、滾道及保持架之間有直接金屬接觸，減少摩擦，降低軸承溫度，延長使用壽命。

　　在潤滑（huá）脂組成中，一般包含（hán）3種成分，即基礎（chǔ）油(80％～90％)、形成半固定狀潤滑脂的稠化劑(10％～20％)以及為（wéi）提高耐久性或潤滑性能（néng）的各種（zhǒng）添加劑[4]。基礎油的性能直（zhí）接影響潤滑脂各方（fāng）麵的（de）性（xìng）能，稠化劑能夠將（jiāng）基（jī）礎油增稠至半固態，它和基礎油一樣決定了潤滑脂的性質。

　　合理選擇潤滑（huá）脂的種類和牌號至關重要。選擇潤滑脂時，應根據軸承的使用工況和環境條件。在高溫下工作時，要選擇抗氧化能力（lì）好，滴點較高的潤滑脂。在低溫下工作時，應選用啟（qǐ）動阻（zǔ）力小、黏度較低的潤滑脂。對於工作（zuò）環境變化較大的設備，則應（yīng）二者兼顧，如選用合成脂。

　　2號鋰基脂和複合鋰基脂是Z常用的潤滑脂，複合鋰基脂（zhī）比鋰基脂性能好（hǎo）一些，它具有優良的機械（xiè）安定性，軸承漏失量少，並具有優良的（de）抗水性、防鏽性和（hé）氧化安（ān）定性。複合鋰基潤滑脂是目前我國潤滑脂產品發展的一個主（zhǔ）流品種（zhǒng）。而目前廣泛應用的（de）2號複合鋰基潤滑（huá）脂具有較（jiào）好的潤滑優勢，其高低溫性能更好，不僅具有更好的低溫泵送（sòng）性(冬季（jì）可以在-30℃啟動（dòng）)；並且具有更高的（de）滴點，其滴（dī）點可達283℃，比鋰基潤滑脂的滴點提高100℃左右，使用溫（wēn）度可達160℃。夏季抗甩脫、黏（nián）附力好，能夠使（shǐ）軸（zhóu）承保（bǎo）持在較低溫度狀態下運行，並且可以延長潤（rùn）滑脂加脂周期。選擇軸承潤滑脂時，建議其基礎油的黏度在320~500cst之間較（jiào）好。

　　對於有條件的礦山，特別是采（cǎi）用進口軸承的（de）用戶，美孚公司（sī）生產的合成複合鋰基脂力富Mobilith SHC係列是一（yī）種很好的選擇，如Mobilith SHC 460，在許多礦山使用情況良好。

　　在使用中應定期（qī）補充（chōng）潤滑脂。潤滑脂的補（bǔ）充周期取決於多種因（yīn）素，包括軸承的類型（xíng）和大小、轉速、工（gōng）作溫（wēn）度、潤滑脂的類型、軸承座的內腔空間和工作環境等，因此補充間隔通常由使用單位視具體情況（kuàng）而定。另外軸承座的內腔空間裝填的潤滑脂不能過多，一般應為1/2～1/3為宜。否則會增大阻力，造（zào）成軸承溫度升高。

　　在（zài）補充潤滑脂時，必須考慮新加入的潤滑脂與（yǔ）軸承內原（yuán）有的潤滑脂是否相容。如果把互不相容的潤滑脂混（hún）合（hé）在一起，稠度肯定會發生很大的變化，潤滑脂還可能因此大量流失，導致潤滑不良。因此如果新加注的潤滑脂與原有的不兼容時，應先清除掉原有（yǒu）的，再（zài）加入新的潤滑脂，而不是（shì）僅僅按一般方法（fǎ）來補充。

　　具有相同稠化劑和類（lèi）似（sì）基礎（chǔ）油的潤滑脂，一般可以混合且不（bú）會有不良的反應，例如鋰基礦物油潤滑（huá）脂通（tōng）常可（kě）以與另一種鋰基礦物油潤滑脂混合。

　　另外還應注意，使（shǐ）用的油脂一定要注意保持清潔，避免塵埃和水分侵入，加注潤（rùn）滑脂時，不（bú）能將雜質（zhì）帶入軸承和軸承箱內。潤滑劑中的塵埃顆粒和灰塵（chén）等異物會顯著降低軸承的壽（shòu）命，增加軸承的磨損和噪聲。

　　很多用戶（hù）普遍易犯的錯誤是：使（shǐ）用低黏度（dù）礦物基礎油的普通2號鋰基脂以降低成（chéng）本，過低的黏度使潤滑脂無法形成厚的油膜，造成軸承磨損加速，夏季潤滑脂易流淌、甩出，造成軸承高溫，縮短軸承壽命。選擇優質的潤（rùn）滑脂有助於延長潤（rùn）滑脂的補充周期並可延長軸承的使用壽命。特別（bié）是對於安裝（zhuāng）在露天井架上的天輪，根（gēn）據使用地區的不同，其溫度（dù）可能會在-30～+50℃不等。

　　4.2　軸瓦潤滑

　　軸瓦作為天輪裝置的主要承力件，其潤滑狀況直（zhí）接決定其使用壽命（mìng）。當軸瓦潤滑不良時會將遊動輪與軸瓦之間的端麵（miàn）固定螺（luó）栓剪斷，引起軸（zhóu）瓦軸向竄動（dòng），產生（shēng）異常響聲。另（lìng）外軸瓦缺油時會造（zào）成（chéng）磨損，嚴重時會與軸產生幹摩擦引起燒瓦現象，造成天輪整體失效。良（liáng）好（hǎo）的潤滑能夠使軸瓦與（yǔ）天輪軸之間始終處在油膜狀態，防止和減（jiǎn）少軸（zhóu）瓦摩擦表麵的損傷，延長其使用壽命。因此定期（qī）加注潤滑脂非常（cháng）重要，建議（yì）注油周期為3～7天。由於通用鋰基脂價格適中（zhōng），可采用2號或（huò）3號通用鋰基脂。

　　5　結語

　　筆者分析了多繩摩擦式提升機天輪裝置的結構和潤滑問題，旨在探討改善（shàn）和提高天輪裝置的使（shǐ）用壽命。科學技術的快速發展推動了現代設計和製造能力的提高，激烈的市場競爭也越來越依賴於技術的競爭（zhēng）。隨著（zhe）提升機市場的逐步化，對天輪裝置的（de）性能要求也會越來越高，這將會促使提升機的設計者們不斷創新，生產出更（gèng）加優良的高效（xiào）、節能、便於（yú）使用維護（hù）的天輪裝置。

來源：《礦山機械》2015年第（dì）8期（qī）