[科普中國]-天輪

天輪的分類

天輪安設(shè)在井架上，供引導(dǎo)鋼絲繩轉(zhuǎn)向之用。根據(jù)結(jié)構(gòu)型式不同可分為兩類：

鑄造輻條式天輪一般直徑3.5m以下的天輪常采用如圖所示的鑄造輻條式。它由鑄鋼（或鑄鐵）輪緣1、圓鋼輪輻2和鑄鋼（或鑄鐵）輪轂3等組成。輪輻呈放射狀，其兩端鑄在輪緣和輪轂內(nèi)。輪轂用鍵固定在軸4上。在軸上裝有擋環(huán)，以防止天輪的軸向移動。直徑2米以內(nèi)的天輪多鑄為整體，超過2米時則多鑄造為剖分式。

型鋼裝配式天輪一般直徑4m以上的天輪，為了制造、安裝與運輸?shù)姆奖悖２捎萌鐖D所示的裝配式。它由數(shù)段沖壓鋼板輪緣1、型鋼輪輻2和鑄鋼（或鑄鐵）輪轂3等組成。輪輻一端用精制螺栓與輪轂連接，而另一端則用鉚釘與輪緣固定。

輪緣是天輪的工作機構(gòu)，它有帶襯的與不帶襯的兩種，這兩種類型在我國礦山都采用。襯墊可用木材、舊皮帶、軟金屬或耐磨塑料等制成。由于木襯墊取材和制造容易，故我國礦山采用較多。

天輪直徑的選擇，一般等于卷簡直徑，或按安全規(guī)程規(guī)定：2

對于地面提升設(shè)備：

對于井下提升設(shè)備：

天輪的選擇和計算天輪安裝在井架上，作支撐、引導(dǎo)鋼絲繩轉(zhuǎn)向之用，根據(jù)煤炭工業(yè)部標(biāo)準(zhǔn)，天輪分為下列三種：

井上固定天輪，

鑿井及井下固定天輪，

游動天輪。

其結(jié)構(gòu)型式也分為三種類型：直徑為3500毫米時采用模壓焊接結(jié)構(gòu)。（如圖3－10）；當(dāng)直徑Dt≤3000毫米時，采用整體鑄鋼結(jié)構(gòu)（如圖3－11），直徑為4000毫米時，采用模壓鉚接結(jié)構(gòu)。

天輪輪緣的結(jié)構(gòu)對鋼絲繩的使用壽命有一定影響。因為在提升機起動和停止時，由于天輪的慣性，將引起輪緣與鋼絲繩問的相對滑動，增加鋼絲繩的磨損，從這個意義上講，應(yīng)盡量減輕輪緣的重量。此外，輪緣的材質(zhì)和繩溝的半徑，對鋼絲繩的使用壽命也有直接影響。一般繩溝半徑要稍大于鋼絲繩半徑。繩溝開角在40～60°之間。

國內(nèi)還有相當(dāng)數(shù)量的礦井采用帶襯的鑄鐵天輪，利用木材、舊皮帶以及塑料等作為襯墊。采用這些軟性襯墊的目的是為了增加鋼絲繩的使用壽命。但是，使用經(jīng)驗證明，這種辦法也不盡理想，這是因為：

襯墊磨損很快，幾個月就要更換一次，嚴(yán)重時，十幾天就要更換。

增加了輪緣的重量，由于慣性的加大，在起動和停車時，反而加劇了鋼絲繩相對于天輪的滑動，

增加了天輪的維修工作量，襯塊安裝、維護不當(dāng)時襯塊從輪緣中掉出，還會引起事故。

井上固定天輪和井下固定天輪的基本參數(shù)列于右表中。

天輪直徑的選擇，根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定，對于地面設(shè)備，若鋼絲繩與天輪的圍抱角大于90°時，Dt≥80d，Dt≥1200δ；若圍抱角小于90°，則Dt≥60d；Dt≥1200δ。對于井下設(shè)備，若圍抱角大于90°，則Dt≥60d，Dt≥900δ；若圍抱角小于90°，則Dt≥40d；Dt≥900δ。（Dt－天輪直徑，d－鋼絲繩直徑，δ－最粗鋼絲直徑）。3

天輪平臺的布置我國鑿井用的標(biāo)準(zhǔn)井架多為金屬亭式井架，天輪平臺位于鑿井井架頂部，是由4根邊梁和l根中間主梁組成的“日”字形平臺結(jié)構(gòu)。在天輪平臺上設(shè)置天輪，天輪由天輪梁支承，并直接承受全部提升物料和懸吊掘砌設(shè)備的荷載。天輪平臺的邊梁和中梁通稱為主梁，在邊梁和中梁上設(shè)置支承天輪的天輪梁，有時還有用來支承天輪梁的支承梁，天輪梁和支承梁通稱為副梁。天輪平臺的布置主要是將井內(nèi)各提升、懸吊設(shè)備的天輪妥善布置在天輪平臺上，充分發(fā)揮鑿井井架的承載能力，合理使用井架結(jié)構(gòu)物。天輪平臺的平面布置形式如圖所示。

天輪梁和支承梁通常選用工字鋼。標(biāo)準(zhǔn)的型鋼梁不能滿足要求時可考慮采用焊接組合梁。在天輪梁上架設(shè)天輪時，應(yīng)盡量使天輪軸承座直接支承在天輪梁的上翼緣上。天輪平臺布置的原則如下：

1.天輪平臺中間主梁軸線必須與鑿井提升中心線互相垂直，使鑿井期間的最大提升動荷載與井架最大承載能力方向一致，并通過主梁直接將提升荷載傳遞給井架基礎(chǔ)。

2.天輪平臺中梁軸線應(yīng)離開與之平行的井筒中心線一段距離，并向提升吊桶反向一側(cè)錯動，以便使吊桶提升改為罐籠提升時，將提升鋼絲繩平移至井筒中心線處，提升天輪無需跨越天輪平臺主梁，天輪軸承座無需抬高，便于鑿井期間在井筒中心線處設(shè)置吊盤懸吊天輪。錯開距離最大控制在450mm以內(nèi)，以吊盤懸吊天輪和臨時罐籠提升天輪不碰撞天輪平臺主梁為原則。

3.天輪平臺另一個中心線和另一個井筒中心線可以重合，也可錯開布置，應(yīng)視鑿井期間主提升卸矸操作是否方便、開巷期間臨時罐籠出車線路是否便于從井架下面通過而定。當(dāng)鑿井期間主提升為雙鉤提升時，往往采取天輪平臺中心線與井筒中心線錯開，而與提升中心線重合的布置方式。

4.天輪平臺上各天輪的位置及天輪的出繩方向，應(yīng)根據(jù)井內(nèi)設(shè)備的懸吊鋼絲繩落繩點位置、井架均衡受載狀況、地面提絞布置以及天輪平臺設(shè)置天輪梁的可能性等因素綜合考慮后選定。

5.用兩臺鑿井絞車懸吊同一設(shè)備（除吊盤外）時，兩個天輪應(yīng)布置在同一側(cè)，使出繩方向一致，以便集中布置鑿井絞車和同步運轉(zhuǎn)。雙繩懸吊的管路盡量采用雙槽天輪懸吊。

7.盡量采用通梁或相鄰兩個天輪共用一根支承梁，以減少天輪梁數(shù)目。

8.懸吊繩與梁構(gòu)件的間隙應(yīng)不小于50mm，天輪與各構(gòu)件間的距離應(yīng)不小于60mm。

9.天輪布置應(yīng)使井架在相對方向的受力基本均勻。4