天輪襯墊的應用與效果

天輪是單繩纏繞式礦井提升機的重要部件。天輪使用壽命在很大程度上取決于輪緣使用壽命，故延長輪緣使用壽命即可延長天輪使用壽命。在早期的天輪設計中，除了鑄鐵輪緣必須采用襯墊外，鑄鋼和焊接輪緣較少采用襯墊。為了延長天輪和鋼絲繩的使用壽命，在提升機及絞車天輪的鑄鋼輪緣上均采用了襯墊，并對鑄鐵輪緣原襯墊進行了改造。當襯墊繩槽磨損到影響正常使用時，只需更換襯墊即可，避免了因輪緣過度磨損而導致天輪報廢，從而延長了天輪使用壽命。同時，襯墊使鋼絲繩處于無磨損摩擦狀態(tài)，延長了鋼絲繩使用壽命。礦山采用天輪襯墊數(shù)十年的實踐表明，襯墊既延長了天輪和鋼絲繩的使用壽命，減小了提升中心變化，也提高了提升系統(tǒng)運行的可靠性。

1 天輪襯墊的應用與效果

天輪襯墊主要有以下幾種形式，現(xiàn)簡述其應用效果。

1.1 整體方形塊

整體方形塊襯墊如圖 1 所示。其材質(zhì)原為尼龍6，1983 年 5 月改為耐油橡膠 I4，用于銅興公司副井KJ2×3×1.5D-20 型提升機 (主軸裝置與制動系統(tǒng)已更新為 2JK-3/20A 型提升機結(jié)構(gòu))φ3.0 m 鑄鐵輪緣天輪，平均使用壽命約 1.17 a。2003 年 9 月，銅興公司將襯墊材質(zhì)改為聚氨酯，其平均使用壽命約 6.83 a。由于襯墊的保護作用，現(xiàn)用重錘和罐籠的天輪迄今分別已使用近 35 a 和 39 a。

圖1 整體方形塊襯墊

1.2 剖分式楔形塊與整體矩形塊

剖分式楔形塊襯墊如圖 2 所示。其材質(zhì)為榆木，用于銅興公司副井 2БМ×2.5-20 型提升機 (已整機更新為 2JK-2.5/20A 型提升機)φ2.5 m 鑄鐵輪緣天輪。木質(zhì)襯墊的缺點是壽命短，平均使用壽命約 0.83 a。2003 年 10 月，銅興公司將襯墊改為聚氨酯整體矩形塊，如圖 3 所示，其平均使用壽命約 6.5 a，使用壽命約為木質(zhì)襯墊的 7.8 倍?，F(xiàn)用 2 個天輪均為 1975 年 5月安裝，迄今已使用近 45 a。

圖2 剖分式楔形塊襯墊

圖3 整體矩形塊襯墊

1.3 扇形整體塊Ⅰ與剖分式楔形塊Ⅰ

扇形整體塊Ⅰ襯墊如圖 4 所示。其為銅興公司設計，材質(zhì)為聚氨酯，用于銅興公司主井 KJ2×4×1.8D-11.5 型提升機 (主軸裝置與制動系統(tǒng)已更新為 2JK-4/11.5A 型提升機結(jié)構(gòu))φ4.0 m 鑄鋼輪緣天輪。原天輪為鑄鋼與鉚焊兩半式結(jié)構(gòu)，總重 7.159 t，因無襯墊，輪緣和鋼絲繩磨損嚴重。曾因此提前報廢的 1 號和 2 號天輪，其輪緣繩槽底部磨損均達 22 mm 以上。輪緣繩槽磨損較深后，槽底半徑變小，使鋼絲繩產(chǎn)生過度擠壓，導致其因磨損和斷絲超標而提前報廢。2個新天輪分別僅使用 9 a 和 5.67 a 時，其輪緣繩槽又分別磨損達 9、6 mm 以上。為提高天輪和鋼絲繩使用壽命，2003 年 5 月，銅興公司在 2 個天輪上均安裝了聚氨酯襯墊，其平均使用壽命約 9.5 a，鋼絲繩使用壽命也有所延長，同時提高了設備的運轉(zhuǎn)效率。

圖4 扇形整體塊Ⅰ襯墊

2015 年 7 月，1 號天輪因軸瓦等原因更新時 (已使用近 22 a)，輪緣襯墊采用了如圖 5 所示的剖分式楔形塊Ⅰ系列產(chǎn)品。其材質(zhì)為超高分子聚乙烯，使用 4 a 多來效果較好。

圖5 剖分式楔形塊Ⅰ襯墊

2019 年 9 月，2 號天輪因轂軸連接失效進行更新時 (已使用 22.58 a)，輪緣襯墊仍采用剖分式楔形塊Ⅰ，為提高其使用壽命，材質(zhì)采用了聚氨酯。

1.4 扇形整體塊Ⅱ與剖分式楔形塊Ⅱ

扇形整體塊Ⅱ襯墊如圖 6 所示。其為銅興公司設計，材質(zhì)為聚氨酯，圖 6(a)襯墊用于銅興公司盲主井 2JK-2.5/20 型提升機 φ2.5 m 鑄鋼輪緣天輪，其平均使用壽命約 7.5 a；圖 6(b)襯墊用于銅興公司盲副井 2JK-3/11.5 型提升機 φ3.0 m 鑄鋼輪緣天輪，其平均使用壽命 10 a 以上。原天輪均無襯墊，造成輪緣和鋼絲繩磨損嚴重。2003 年 7 月，銅興公司在 4 個天輪上均安裝了襯墊，迄今 3 個天輪仍正常使用，其中 2個副井天輪均已使用 35 a 以上，主井 1 號天輪已使用30 a 以上。

圖6 扇形整體塊Ⅱ襯墊

2018 年 5 月，因轂軸連接失效更新主井 2 號天輪時 (已使用 28.5 a)，輪緣襯墊采用了如圖 7 所示的剖分式楔形塊Ⅱ，材質(zhì)為超高分子聚乙烯。4 個天輪采用襯墊后，鋼絲繩使用壽命均有所延長。

圖7 剖分式楔形塊Ⅱ襯墊

1.5 剖分式楔形塊系列

2017 年 9 月，銅興公司斜井 JTP-1.6×1.2/20 型提升絞車天輪采用剖分式楔形塊系列產(chǎn)品，材質(zhì)仍為超高分子聚乙烯。

綜上所述，天輪是否采用襯墊及其材質(zhì)的不同，對天輪、鋼絲繩及襯墊的使用壽命均影響較大。采用襯墊可延長天輪和鋼絲繩的使用壽命；合理選用襯墊材質(zhì)，是延長其使用壽命、減少更換頻次及提高設備效率等的關(guān)鍵。