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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。
 
圖2 送繩機構的局部結(jié)構
1.液壓馬達;2.同步齒輪;3.鏈輪。



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