矿用提升机钢丝绳换绳车同步齿轮特性分析（1）(图文)

时间：2024-06-20 08:57:50 点击数：

导读

针对当前矿用提升钢丝绳换绳车出现的两链轮速度不同步引起的问题，提出在链轮轴上加装一对同步齿轮的方法，分析同步齿轮受到转矩波动时对其啮合特性的影响。首先，进行静强度分析，结合赫兹理论进行对比验证；然后，考虑液压马达输出转矩波动，设置3种不同的波动系数。结果表明：齿轮接触面所受接触压力随所受转矩变化而变化，转矩波动越大，齿轮面接触压力波动也越大；齿轮齿面与齿根面的zui大等效应力变化趋势，基本与恒定转矩时的zui大等效应力变化趋势一致，但是其zui大等效应力的幅值，会随转矩波动的zeng大而变大。

提升钢丝绳是矿井提升系统的主要承载部件。提升机工作过程中，钢丝绳内部拉伸和扭转应力较大，会出现快速磨损、断丝等问题。根据《煤矿安全规程》第412条规定，钢丝绳达到两年工作期限之后需要更换，以保证安全生产。

对更换钢丝绳中换绳机构的研究，国内外学者作出了大量贡献。王峰提出使用步进移动机构进行送绳。该机构由数根步进液压缸和与液压缸相连接的送绳小车组成，液压缸伸出推动小车送绳，每次送绳长度相同。樊鹏提出一种链传动连续送绳机构，此机构将链轮的旋转运动转化为钢丝绳的直线运动。该送绳方式虽然可以实现钢丝绳的连续送绳，但是当两个链轮速度不一致时，会出现钢丝绳的打滑、堆积以及双边送绳不同步等问题。申心雨设计了一种履带牵引式连续送绳装置，此装置与链传动连续送绳机构一样，并没有解决当链轮速度不一致时产生的问题。德国西马格特宝公司研制了一种滚筒送绳机构，该机构通过摩擦把滚筒上的力传递到钢丝绳上进行连续送绳，整体可靠性较高，但是由于装备过大，结构复杂，推广难度大。

在现有研究的基础上，本研究提出在连接两链轮的轴上加一对同步齿轮。这样不仅可以实现连续送绳，而且当两液压马达输出的转速不同步时，可通过同步齿轮强制将两轴转速相同，从而实现两链轮转速同步，避免钢丝绳打滑等问题。但这样会导致同步齿轮受到较大的冲击，如受到来自同步齿轮的相互挤压，或液压马达输出转矩不稳定时对齿轮的影响等，因此需要对同步齿轮进行进一步的分析。

1 换绳机构工作原理

矿用提升机钢丝绳换绳车的结构如图1所示，它主要由导向轮、整车机架、换绳机构、液压马达、夹紧气缸、张紧气缸及履带行走机构组成。

图1 换绳车的机械结构

1.履带行走机构；2.夹紧气缸；3.液压马达；4.送绳机构；5.张紧气缸；6.整车机架；7.导向轮。

该换绳车采用“新绳带旧绳回收，旧绳带新绳悬挂”的工作原理，实现对旧绳的回收以及新绳的下放。换绳机构的工作原理：由液压马达带动同步齿轮旋转，同步齿轮带动链轮旋转，链轮带动链条运动，夹紧气缸、张紧气缸分别将链条夹紧、张紧，钢丝绳依靠链条夹紧、张紧所产生的摩擦力运动。

针对双液压马达在工作过程中出现速度不同步问题，在连接链轮的轴上加装一对同步齿轮，使两个链轮速度强制同步。送绳机构的局部结构如图2所示。