礦用纜車驅(qū)動(dòng)輪改制尾輪的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

馬 濤

（河南能源千秋煤礦，河南義馬 472300）

0 引言

千秋煤礦二水平大巷標(biāo)高+50 m，21采區(qū)底部標(biāo)高-270 m，21區(qū)纜車巷長(zhǎng)度1300 m，平均坡度12°，安裝2部架空成人纜車。千秋煤礦21采區(qū)采深大、地質(zhì)條件惡劣、巷道變形速度快。特別是21區(qū)纜車巷下部巷道變形速度快、修護(hù)頻繁，修護(hù)期間二部纜車不能正常運(yùn)行，施工人員需要長(zhǎng)路途，大高差步行和運(yùn)輸物料耗費(fèi)體力，加大安全隱患。

為了減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，增加施工安全計(jì)劃使用備用的驅(qū)動(dòng)輪做一個(gè)機(jī)尾安裝在纜車巷中部，隨著修護(hù)點(diǎn)延伸，避免拆除纜車巷底部固定安裝的纜車機(jī)尾。自制的移動(dòng)式機(jī)尾既減少了工作量，又在擴(kuò)修期間充分利用了纜車，大大減少職工的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了安全保障。

1 方案確定

2部纜車型號(hào)均為RJKY55-32/1800，鋼絲繩直徑24 mm，驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率55 kW，驅(qū)動(dòng)輪直徑1500 mm，尾輪直徑1500 mm，最大運(yùn)行速度1.2 m/s。根據(jù)技術(shù)資料，實(shí)際測(cè)量發(fā)現(xiàn)纜車機(jī)頭驅(qū)動(dòng)輪與機(jī)尾從動(dòng)輪的軸與孔的配合方式完全不同：機(jī)頭驅(qū)動(dòng)輪與驅(qū)動(dòng)軸之間由于需要傳遞較大扭矩廠家設(shè)計(jì)采用平鍵聯(lián)接，孔與軸配合選用1∶25的錐度保證安裝同心度和預(yù)緊力；機(jī)尾從動(dòng)輪與軸之間則不需要傳遞扭矩，加裝滾動(dòng)軸承以減小摩擦。

圖1 驅(qū)動(dòng)輪配合尺寸

架空乘人纜車驅(qū)動(dòng)輪的直徑和機(jī)尾從動(dòng)輪的直徑相同，為改制提供了很大便利，消除了改制后鋼絲繩掉輪的問(wèn)題。根據(jù)資料，從動(dòng)輪輪軸的直徑尺寸遠(yuǎn)遠(yuǎn)比驅(qū)動(dòng)軸的直徑小（圖1、圖2）。查閱生產(chǎn)廠家提供的參數(shù)表，發(fā)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)輪強(qiáng)度均大于從動(dòng)輪，所以機(jī)頭驅(qū)動(dòng)輪可以改造作為機(jī)尾從動(dòng)輪使用。

圖2 從動(dòng)輪配合尺寸

1.1 車削驅(qū)動(dòng)輪孔，安裝滾動(dòng)軸承

根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)車削備用的驅(qū)動(dòng)輪孔直徑，根據(jù)滾動(dòng)軸承型號(hào)將孔的直徑車到200 mm，選擇深溝球滾動(dòng)軸承代號(hào)6416配套安裝。驅(qū)動(dòng)輪質(zhì)量690 kg，直徑1500 mm，車削加工余量達(dá)到19 mm，加工難度大，加工費(fèi)用高、周期長(zhǎng)，而且加工后不能再作為驅(qū)動(dòng)輪備用。

1.2 加裝錐形內(nèi)套，安裝滾動(dòng)軸承

在備用的驅(qū)動(dòng)輪內(nèi)安裝1個(gè)錐形的內(nèi)套，內(nèi)套與驅(qū)動(dòng)輪孔用鍵連接，在內(nèi)套與軸之間選擇深溝球滾動(dòng)軸承代號(hào)6313配套安裝。加工1個(gè)一端直徑178 mm、另一端直徑162 mm，高200 mm的內(nèi)套，內(nèi)套上需要銑出1個(gè)12 mm深的鍵槽。經(jīng)過(guò)計(jì)算，錐形內(nèi)套小徑端鍵槽打穿，不能安裝軸承。這個(gè)方法必須改變尾輪輪軸直徑，導(dǎo)致纜車安全性能下降，可行性很小。

1.3 加裝軸承箱，安裝滾動(dòng)軸承

在備用的驅(qū)動(dòng)輪上、下端面各做1個(gè)軸承箱，軸承箱與尾輪采用螺栓連接。使尾輪架高度增加60 mm，軸的剛度減弱了。改用加裝軸承箱方案后，機(jī)加工工件由幾百公斤、直徑1500 mm的變?yōu)閹资铩⒅睆?00 mm，加工費(fèi)用、加工周期大大降低，而且沒(méi)有破壞驅(qū)動(dòng)輪的備用性，需要時(shí)只需取下兩端的軸承箱就可以使用。

上述3種方案綜合比較，發(fā)現(xiàn)加裝軸承箱、安裝滾動(dòng)軸承的方案優(yōu)勢(shì)明顯，效果最佳，成本最小。

2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

尾輪整體結(jié)構(gòu)如圖3所示，主要由架子、尾輪軸、軸承箱、軸承、連接螺栓、尾輪和其他附件組成。尾輪架子固定在跑道上，由重錘漲緊。跑道固定在穿入巷道壁的橫梁上。

輪軸和軸承箱的結(jié)構(gòu)尺寸如圖4、圖5所示，尾輪軸通過(guò)壓板定位，防止旋轉(zhuǎn)，通過(guò)螺母緊固固定。上、下2個(gè)軸承各通過(guò)6條M20的抗剪切螺栓固定。

圖3 尾輪結(jié)構(gòu)

圖4 尾輪軸結(jié)構(gòu)

圖5 軸承箱聯(lián)結(jié)結(jié)構(gòu)

3 軸的剛度驗(yàn)算

該型號(hào)纜車最大漲緊力16.4 kN。在實(shí)際工作中，尾輪只承受漲緊力和重力，所以薄弱點(diǎn)主要在輪軸的剛度和螺栓的強(qiáng)度（圖6）。

圖6 軸受力分析

軸受力分析如下。

（1）撓度計(jì)算 yc。

式中yc——軸的撓度

F——軸受的彎曲載荷

l——軸的長(zhǎng)度

E——材料彈性模量

I——截面慣性矩

（2）許用撓度[y]。[y]=l×0.000 3=450×0.000 3=0.135。

由于yc<<[y]，可得軸的撓度符合要求。

4 結(jié)語(yǔ)

尾輪改制后，經(jīng)過(guò)一年多的使用，證明改造很成功，方案可行、運(yùn)行可靠。本次驅(qū)動(dòng)輪改制尾輪試驗(yàn)不僅讓備用的驅(qū)動(dòng)輪發(fā)揮了尾輪的作用，還沒(méi)有破壞它的備用性能，隨時(shí)可以拆下來(lái)作為驅(qū)動(dòng)輪使用，又大大減少了職工的勞動(dòng)強(qiáng)度，有力地保障了生產(chǎn)安全，為企業(yè)提高了經(jīng)濟(jì)效益。改制成功的經(jīng)驗(yàn)還會(huì)給人們?cè)诮窈蟮墓ぷ髦刑峁┰O(shè)計(jì)思路，也可以為其他技術(shù)人員做參考。