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礦用提升機鋼絲繩換繩車同步齒輪特性分析（1）(圖文)

時間：2024-06-20 08:57:50 點擊數(shù)：

導讀

針對當前礦用提升鋼絲繩換繩車出現(xiàn)的兩鏈輪速度不同步引起的問題，提出在鏈輪軸上加裝一對同步齒輪的方法，分析同步齒輪受到轉(zhuǎn)矩波動時對其嚙合特性的影響。首先，進行靜強度分析，結(jié)合赫茲理論進行對比驗證；然后，考慮液壓馬達輸出轉(zhuǎn)矩波動，設置3種不同的波動系數(shù)。結(jié)果表明：齒輪接觸面所受接觸壓力隨所受轉(zhuǎn)矩變化而變化，轉(zhuǎn)矩波動越大，齒輪面接觸壓力波動也越大；齒輪齒面與齒根面的zui大等效應力變化趨勢，基本與恒定轉(zhuǎn)矩時的zui大等效應力變化趨勢一致，但是其zui大等效應力的幅值，會隨轉(zhuǎn)矩波動的zeng大而變大。

提升鋼絲繩是礦井提升系統(tǒng)的主要承載部件。提升機工作過程中，鋼絲繩內(nèi)部拉伸和扭轉(zhuǎn)應力較大，會出現(xiàn)快速磨損、斷絲等問題。根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》第412條規(guī)定，鋼絲繩達到兩年工作期限之后需要更換，以保證安全生產(chǎn)。

對更換鋼絲繩中換繩機構的研究，國內(nèi)外學者作出了大量貢獻。王峰提出使用步進移動機構進行送繩。該機構由數(shù)根步進液壓缸和與液壓缸相連接的送繩小車組成，液壓缸伸出推動小車送繩，每次送繩長度相同。樊鵬提出一種鏈傳動連續(xù)送繩機構，此機構將鏈輪的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為鋼絲繩的直線運動。該送繩方式雖然可以實現(xiàn)鋼絲繩的連續(xù)送繩，但是當兩個鏈輪速度不一致時，會出現(xiàn)鋼絲繩的打滑、堆積以及雙邊送繩不同步等問題。申心雨設計了一種履帶牽引式連續(xù)送繩裝置，此裝置與鏈傳動連續(xù)送繩機構一樣，并沒有解決當鏈輪速度不一致時產(chǎn)生的問題。德國西馬格特寶公司研制了一種滾筒送繩機構，該機構通過摩擦把滾筒上的力傳遞到鋼絲繩上進行連續(xù)送繩，整體可靠性較高，但是由于裝備過大，結(jié)構復雜，推廣難度大。

在現(xiàn)有研究的基礎上，本研究提出在連接兩鏈輪的軸上加一對同步齒輪。這樣不僅可以實現(xiàn)連續(xù)送繩，而且當兩液壓馬達輸出的轉(zhuǎn)速不同步時，可通過同步齒輪強制將兩軸轉(zhuǎn)速相同，從而實現(xiàn)兩鏈輪轉(zhuǎn)速同步，避免鋼絲繩打滑等問題。但這樣會導致同步齒輪受到較大的沖擊，如受到來自同步齒輪的相互擠壓，或液壓馬達輸出轉(zhuǎn)矩不穩(wěn)定時對齒輪的影響等，因此需要對同步齒輪進行進一步的分析。

1 換繩機構工作原理

礦用提升機鋼絲繩換繩車的結(jié)構如圖1所示，它主要由導向輪、整車機架、換繩機構、液壓馬達、夾緊氣缸、張緊氣缸及履帶行走機構組成。

圖1 換繩車的機械結(jié)構

1.履帶行走機構；2.夾緊氣缸；3.液壓馬達；4.送繩機構；5.張緊氣缸；6.整車機架；7.導向輪。

該換繩車采用“新繩帶舊繩回收，舊繩帶新繩懸掛”的工作原理，實現(xiàn)對舊繩的回收以及新繩的下放。換繩機構的工作原理：由液壓馬達帶動同步齒輪旋轉(zhuǎn)，同步齒輪帶動鏈輪旋轉(zhuǎn)，鏈輪帶動鏈條運動，夾緊氣缸、張緊氣缸分別將鏈條夾緊、張緊，鋼絲繩依靠鏈條夾緊、張緊所產(chǎn)生的摩擦力運動。

針對雙液壓馬達在工作過程中出現(xiàn)速度不同步問題，在連接鏈輪的軸上加裝一對同步齒輪，使兩個鏈輪速度強制同步。送繩機構的局部結(jié)構如圖2所示。