新型天輪軸瓦注油連接裝置

摘要：在天輪日常維護中，每次注油時先將螺塞擰下，再擰上的螺柱，最后螺柱與黃油槍的軟管相連。采用腳踏式黃油槍進行注油，注完油后再擰下螺柱，再擰緊螺塞。整個過程非常繁瑣，注油時間長，嚴重影響了提升系統(tǒng)的運行，影響了項目提速。通過周密計算，決定用黃油嘴設(shè)備代替螺塞，用高壓注油機代替腳踏式黃油槍，經(jīng)過實踐，每次可節(jié)省大約2小時，且大大降低了勞動強度，縮短了檢修時間，提高了設(shè)備運行效率。

關(guān)鍵詞：天輪；注油；連接；黃油嘴

1.天輪結(jié)構(gòu)及目前加油現(xiàn)狀

1.1天輪裝置結(jié)構(gòu)描述

中關(guān)鐵礦副井主提升機的每個天輪由4個單獨的輪子組成，其中有一個輪子用平鍵與軸連接，稱作固定輪，鋼絲繩運動時帶動固定輪轉(zhuǎn)動，固定輪又帶動天輪軸一起轉(zhuǎn)動，其余3個輪子與天輪軸是游動的，稱作游動輪。4個輪子之間各有0.2～0.5mm的軸向間隙，當(dāng)各鋼絲繩的線速度不完全相同時，游動輪與軸之間可自由的相對轉(zhuǎn)動，消除輪子之間因線速度差異而產(chǎn)生的附加力矩。其游動輪的每一個輪轂與軸之間各裝有4個半軸瓦（銅瓦），每個游動輪上沿著輪轂的徑向方向上有2對加油管，加油管在每個游動輪上成180度對稱分布，且加油孔用M10X1的螺塞堵住，以免臟污和灰塵進入。整個天輪裝置共有24個這樣的加油孔。在使用過程中，軸瓦一定要保持良好的潤滑條件，軸瓦材質(zhì)是銅合金，天輪軸材質(zhì)一般是鑄鋼，對大型提升機有時也用其它合金結(jié)構(gòu)鋼。潤滑脂采用鋰基脂2#或3#。每周每個潤滑點加潤滑油脂一次。

1.2目前加油現(xiàn)狀

中關(guān)鐵礦副井提升機嚴格按照廠家的要求進行天輪裝置的維護工作，主要以注油為主，每周都定期注油，注油標準嚴格按照廠家的要求。每次注油時先將螺塞擰下，再擰上的螺柱，最后螺柱與黃油槍的軟管相連。整個過程非常繁瑣。

根據(jù)前幾次的加油經(jīng)驗，每次注油需要3個小時，注油時提升機不能運輸。每周提升機都要因為天輪注油停車3小時，每年就會在這方面浪費156個小時（7天）。根據(jù)平巷施工進度7天可出渣石約1000m3。由此可知這種注油方式嚴重影響了中關(guān)鐵礦項目提速的要求，嚴重制約了工程施工進度，同時存在安全隱患，且造成人力、物力的大大浪費。急需改進注油工具和方法。

2.新型注油裝置及方案

首先，將原設(shè)計中的M10X1的螺塞全部更換成M10X1的壓注油杯（簡稱黃油嘴）。其次，在井架的豎直方向固定一條適當(dāng)長度油管，從上天輪平臺至罐籠的升值井口的最頂端。兩端分別接有方便與其他管路相連接的管接頭，一端和注油機（采用氣動注油機、）相連，另一端和噴嘴相連。每次加油時只需將注油機放在罐籠的頂部，依靠罐籠的往上運行，其高度可達到固定油管的下方。操作人員將油管和注油機連接，即可實現(xiàn)注油的功能。

3.天輪裝置黃油嘴注油裝置的可行性分析

黃油嘴的內(nèi)部形狀為一個谷囤的形狀，其形狀和連接狀態(tài)如圖1所示。如圖1所示，一種新型天輪軸瓦注油裝置，包括天輪流動輪1和天輪主軸2，所述天輪流動輪1的輪緣至天輪主軸2之間設(shè)有潤滑管路3，潤滑管路3外側(cè)端設(shè)有螺紋，并安裝有黃油嘴4，黃油嘴4設(shè)有錐形注油口5，所述錐形注油口5內(nèi)設(shè)有鋼珠6，鋼珠6后側(cè)設(shè)有彈簧7。

使用時，當(dāng)不加油時，錐形注油口5內(nèi)的鋼珠在彈簧7的作用下堵在錐形注油口5處，防止贓物和灰塵進入潤滑孔；當(dāng)需要加油時，只需使用加油槍的噴嘴將鋼珠6頂開即可注入黃油。通過游標卡尺等工具測得圓柱的直徑D=8mm，圓錐的高度H=8mm。

提升機運行時，鋼絲繩通過摩擦力帶動天輪運動，根據(jù)運動學(xué)原理，天輪和提升機滾筒有相同的線速度v，天輪輪緣處的潤滑油珠的角速度ω1與天輪主軸的角速度ω2相同。可將輪緣處的潤滑油珠等效為質(zhì)量m的物塊A，則此物體和天輪輪緣一同做勻速圓周運動，則A受到一個沿徑向的離心力F，此時根據(jù)黃油嘴的形狀及結(jié)構(gòu)分兩種情況。一種情況為當(dāng)物塊A處于黃油嘴正頂端時，另一種情況為物塊A處于黃油嘴的錐形面時。由于黃油嘴的外形尺寸遠遠小于天輪的直徑，所以，這兩種情況的離心力可視為相等，根據(jù)離心力的計算公式F= 計算得物塊m做勻速圓周運動時所受到的離心力為F= ，其中D為天輪的直徑。

（1）當(dāng)物塊A處于黃油嘴的最頂端時，物塊A直接和滾珠相接觸，根據(jù)力的作用是相互的原理，則黃油嘴滾珠同時會給物塊A一個與離心力方向相反的力，且大小與離心力F相等。所以此時物塊A處于平衡狀態(tài)。即在此情況下，天輪潤滑油孔處的潤滑油不會甩出來。

（2）當(dāng)物塊A處于黃油嘴的錐形面時，物塊A的受力分析如圖2所示，可將物塊A所受到力有離心力F，錐面給物塊A的正壓力，沿著錐面方向的摩擦力f，f=N ， 為摩擦系數(shù)。離心力，正壓力，摩擦力的方向如圖2所示。可將離心力分解為一個垂直于錐形面的F1，和沿錐面方向的F2，根據(jù)三角形及向量的知識可計算得F1= ， F2= 。由受力分析可知N= F1。根據(jù)受力平衡的原理，當(dāng)f≥F2時，潤滑油不會沿著錐面方向滾珠方向運動，所以此時潤滑油不會甩出來；當(dāng)f< F2時，潤滑油珠會向滾珠方向運動，但由于滾珠和加油孔密封良好，同時會受到滾珠一個沿著錐面方向向上的力，這樣可以保證潤滑油也不會被甩出來。

綜上所述，天輪裝置黃油嘴的注油裝置是可行的。

4.天輪裝置黃油嘴注油裝置的經(jīng)濟性分析

采用黃油嘴注油連接裝置給天輪軸瓦注油，每次加油時操作人員只需將注油機的噴嘴頂開黃油嘴的滾珠，就可完成注油工作。經(jīng)過實踐，完成整個天輪裝置軸瓦的注油工作每次可節(jié)省大約2小時，且大大降低了勞動強度，縮短了檢修時間，提高了設(shè)備運行效率，推動了現(xiàn)代化礦山的快速發(fā)展，為其他礦山同類產(chǎn)品的改進提供了借鑒意義。每年可減少副井主提升機的檢修時間約為104個小時，每年可多提升1000m3的巖石，每年創(chuàng)效約為20萬元。

作者簡介：

馬寧，（1986.10.1-），男，籍貫：河北省沙河市，職稱：助理工程師，工作單位：河北鋼鐵集團礦業(yè)有限公司沙河中關(guān)鐵礦，學(xué)歷：本科，畢業(yè)院校：河北大學(xué)，專業(yè)：機械設(shè)計制造及其自動化。