新型天轮轴瓦注油连接装置

摘要：在天轮日常维护中，每次注油时先将螺塞拧下，再拧上的螺柱，最后螺柱与黄油枪的软管相连。采用脚踏式黄油枪进行注油，注完油后再拧下螺柱，再拧紧螺塞。整个过程非常繁琐，注油时间长，严重影响了提升系统的运行，影响了项目提速。通过周密计算，决定用黄油嘴设备代替螺塞，用高压注油机代替脚踏式黄油枪，经过实践，每次可节省大约2小时，且大大降低了劳动强度，缩短了检修时间，提高了设备运行效率。

关键词：天轮；注油；连接；黄油嘴

1.天轮结构及目前加油现状

1.1天轮装置结构描述

中关铁矿副井主提升机的每个天轮由4个单独的轮子组成，其中有一个轮子用平键与轴连接，称作固定轮，钢丝绳运动时带动固定轮转动，固定轮又带动天轮轴一起转动，其余3个轮子与天轮轴是游动的，称作游动轮。4个轮子之间各有0.2～0.5mm的轴向间隙，当各钢丝绳的线速度不完全相同时，游动轮与轴之间可自由的相对转动，消除轮子之间因线速度差异而产生的附加力矩。其游动轮的每一个轮毂与轴之间各装有4个半轴瓦（铜瓦），每个游动轮上沿着轮毂的径向方向上有2对加油管，加油管在每个游动轮上成180度对称分布，且加油孔用M10X1的螺塞堵住，以免脏污和灰尘进入。整个天轮装置共有24个这样的加油孔。在使用过程中，轴瓦一定要保持良好的润滑条件，轴瓦材质是铜合金，天轮轴材质一般是铸钢，对大型提升机有时也用其它合金结构钢。润滑脂采用锂基脂2#或3#。每周每个润滑点加润滑油脂一次。

1.2目前加油现状

中关铁矿副井提升机严格按照厂家的要求进行天轮装置的维护工作，主要以注油为主，每周都定期注油，注油标准严格按照厂家的要求。每次注油时先将螺塞拧下，再拧上的螺柱，最后螺柱与黄油枪的软管相连。整个过程非常繁琐。

根据前几次的加油经验，每次注油需要3个小时，注油时提升机不能运输。每周提升机都要因为天轮注油停车3小时，每年就会在这方面浪费156个小时（7天）。根据平巷施工进度7天可出渣石约1000m3。由此可知这种注油方式严重影响了中关铁矿项目提速的要求，严重制约了工程施工进度，同时存在安全隐患，且造成人力、物力的大大浪费。急需改进注油工具和方法。

2.新型注油装置及方案

首先，将原设计中的M10X1的螺塞全部更换成M10X1的压注油杯（简称黄油嘴）。其次，在井架的竖直方向固定一条适当长度油管，从上天轮平台至罐笼的升值井口的最顶端。两端分别接有方便与其他管路相连接的管接头，一端和注油机（采用气动注油机、）相连，另一端和喷嘴相连。每次加油时只需将注油机放在罐笼的顶部，依靠罐笼的往上运行，其高度可达到固定油管的下方。操作人员将油管和注油机连接，即可实现注油的功能。

3.天轮装置黄油嘴注油装置的可行性分析

黄油嘴的内部形状为一个谷囤的形状，其形状和连接状态如图1所示。如图1所示，一种新型天轮轴瓦注油装置，包括天轮流动轮1和天轮主轴2，所述天轮流动轮1的轮缘至天轮主轴2之间设有润滑管路3，润滑管路3外侧端设有螺纹，并安装有黄油嘴4，黄油嘴4设有锥形注油口5，所述锥形注油口5内设有钢珠6，钢珠6后侧设有弹簧7。

使用时，当不加油时，锥形注油口5内的钢珠在弹簧7的作用下堵在锥形注油口5处，防止赃物和灰尘进入润滑孔；当需要加油时，只需使用加油枪的喷嘴将钢珠6顶开即可注入黄油。通过游标卡尺等工具测得圆柱的直径D=8mm，圆锥的高度H=8mm。

提升机运行时，钢丝绳通过摩擦力带动天轮运动，根据运动学原理，天轮和提升机滚筒有相同的线速度v，天轮轮缘处的润滑油珠的角速度ω1与天轮主轴的角速度ω2相同。可将轮缘处的润滑油珠等效为质量m的物块A，则此物体和天轮轮缘一同做匀速圆周运动，则A受到一个沿径向的离心力F，此时根据黄油嘴的形状及结构分两种情况。一种情况为当物块A处于黄油嘴正顶端时，另一种情况为物块A处于黄油嘴的锥形面时。由于黄油嘴的外形尺寸远远小于天轮的直径，所以，这两种情况的离心力可视为相等，根据离心力的计算公式F= 计算得物块m做匀速圆周运动时所受到的离心力为F= ，其中D为天轮的直径。

（1）当物块A处于黄油嘴的最顶端时，物块A直接和滚珠相接触，根据力的作用是相互的原理，则黄油嘴滚珠同时会给物块A一个与离心力方向相反的力，且大小与离心力F相等。所以此时物块A处于平衡状态。即在此情况下，天轮润滑油孔处的润滑油不会甩出来。

（2）当物块A处于黄油嘴的锥形面时，物块A的受力分析如图2所示，可将物块A所受到力有离心力F，锥面给物块A的正压力，沿着锥面方向的摩擦力f，f=N ， 为摩擦系数。离心力，正压力，摩擦力的方向如图2所示。可将离心力分解为一个垂直于锥形面的F1，和沿锥面方向的F2，根据三角形及向量的知识可计算得F1= ， F2= 。由受力分析可知N= F1。根据受力平衡的原理，当f≥F2时，润滑油不会沿着锥面方向滚珠方向运动，所以此时润滑油不会甩出来；当f< F2时，润滑油珠会向滚珠方向运动，但由于滚珠和加油孔密封良好，同时会受到滚珠一个沿着锥面方向向上的力，这样可以保证润滑油也不会被甩出来。

综上所述，天轮装置黄油嘴的注油装置是可行的。

4.天轮装置黄油嘴注油装置的经济性分析

采用黄油嘴注油连接装置给天轮轴瓦注油，每次加油时操作人员只需将注油机的喷嘴顶开黄油嘴的滚珠，就可完成注油工作。经过实践，完成整个天轮装置轴瓦的注油工作每次可节省大约2小时，且大大降低了劳动强度，缩短了检修时间，提高了设备运行效率，推动了现代化矿山的快速发展，为其他矿山同类产品的改进提供了借鉴意义。每年可减少副井主提升机的检修时间约为104个小时，每年可多提升1000m3的巖石，每年创效约为20万元。

作者简介：

马宁，（1986.10.1-），男，籍贯：河北省沙河市，职称：助理工程师，工作单位：河北钢铁集团矿业有限公司沙河中关铁矿，学历：本科，毕业院校：河北大学，专业：机械设计制造及其自动化。