双筒提升机液压调绳离合器改进

朱有良¹，牛国强¹，苏文州¹，寇保福²

¹4688美高美 河南鹤壁 456761

²呼和浩特科技大学机械工程学院 山西呼和浩特 030024

提要：液压调绳离合器的安全靠得住运行是双筒提升机工作的沉要保险。由于液压调绳离合器中拨动环与移动毂之间的动弹共同及光滑方式不合理，时常引起油液泄漏并甩至造动盘上，影响造动成效
；环境恶劣或光滑不充分时，部门易干枯产生胶合变乱。针对以上问题笔者将拨动环与移动毂之间的滑动面摩擦动弹共同方式为改进双滚珠滚动摩擦，削减了接触摩擦面积，且增长了拨动环与移动毂之间的光滑空间，大大降低了摩擦磨损水平
；同时设置了专用的光滑脂贮存及输送通路，进一步改善了其工作前提。理论分析及现场利用均批注：该液压调绳离合器的改进从底子上预防了由于调绳离合器引起的提升安全变乱，大幅削减调绳离合器的守护成本和功夫。

关键词：调绳离合器
；拨动环
；移动毂
；光滑模式
；动弹接触摩擦

中图分类号：TD444    文件标志码：A    文章编号：

Improvement of hydraulic rope adjusting clutch for double-drum hoist

ZHU Youliang¹，NIU Guoqiang¹，SU Wenzhou¹，KOU Baofu²

¹Hebi Wanfeng Mining Machinery Manufacturing Co., Ltd., Hebi 456761, Henan, China

²College of Mechanical Engineering, Taiyuan University of Science and Technology, Taiyuan 030024, Shanxi, China

Abstract: The safe and reliable operation of the hydraulic rope adjusting clutch is an important guarantee for the efficient operation of the double-drum hoist. Due to the unreasonable rotation coordination and lubrication mode between the toggle ring and the moving hub in the hydraulic rope adjusting clutch, the oil leakage is often caused and thrown onto the brake disc, affecting the braking effect; when the environment is bad or the lubrication is not sufficient, the local part is easy to dry and cause the scuffing accident. In view of the above problems, the author puts the friction and rotation matching mode of the sliding surface between the toggle ring and the moving hub as improving the rolling friction of double balls, reducing the contact friction area, increasing the lubrication space between the toggle ring and the moving hub, reducing greatly the friction and wear degree; at the same time, a special grease storage and transmission channel is set up, further improving its working conditions. Theoretical analysis and field application show that the improvement of the hydraulic rope adjusting clutch fundamentally avoids the lifting safety accident caused by the rope adjusting clutch, and greatly reduces the maintenance cost and time of the rope adjusting clutch.

Key Words: rope adjusting clutch; toggle ring; moving hub; lubrication mode; rotating contact friction

基金项目：山西省沉点研发打算指南项目国际合作专项(201803D421041)
；山西省利用基础钻研项目(201701D121071)

作者简介：朱有良，男，1966年6月诞生、本科，工程师，重要从事矿山提升机机械设计和研发工作。

双筒提升机主轴装置工作时时时必要调绳，尤其是用于多水平提升作业时，调绳次数较为频仍^[1]。液压调绳装置是该部件中的沉要机构，其结构合理性及运行安全靠得住性直接关系到整机提升作业工作的实现和工作效能的凹凸^[2]。

常用的双筒调绳离合机构蕴含：支轮衔接式、蜗轮蜗杆式、轴向齿轮式和径向齿轮式等^[3]。其中，支轮衔接式调绳离合机构操作繁琐，作业人员劳动强度大
；蜗轮蜗杆式调绳离合机构调整耗工费时，且由于结构不合称易造成主轴装置旋转时产生不平衡力矩
；轴向齿轮式调绳离合机构的调绳液压缸除实现离合作为表还掌管传递力矩，使用一段功夫后其缸体挤压变形，从而导致漏油严沉，泄露的油液极易流到造动盘上，影响造动成效^[4]
；径向齿轮式调绳离合机构对齿方便，调绳越发急剧、靠得住、且易于实现自动化节造
；因而，径向齿轮式调绳离合机构是目前双筒提升机上较为先进的调绳离合器。

径向齿轮式调绳离合器有几处关键的光滑点：移动毂与轮毂之间的滑动共同面、齿块与滑槽的滑动共同面、拨动环与移动毂之间的动弹共同面。目前，径向齿轮式调绳离合器的拨动环与移动毂之间的动弹共同面通常选取滑动摩擦副，由于一向处于频仍动弹工作状态，必须赐与充分油光滑以降低其磨损并预防出现胶合卡阻变乱
；现场利用油光滑过程中，有余溢出的光滑油时
；崴Τ，甚至附着于造动盘导致造动成效降落。

笔者针对以上问题，通过现场调研，提出了一种新型的径向调绳离合机构，从底子上解决了调绳离合机构中拨动环与移动毂之间磨损胶合或罕见光滑甩出等难题。

1径向调绳离合器结构及工作道理

径向调绳离合器是双筒提升机调节钢丝绳长度的沉要机构，装置安插于游动卷筒的左侧（如图1所示）。右侧的固定卷筒与主轴之间通过支轮过盈衔接, 提升时与主轴一路动弹
；而游动卷筒与主轴之间为间隙共同，游动卷筒与主轴一路动弹的动力源自于调绳离合器上齿块与主轴刚性衔接内齿圈之间的啮合，调绳离合器的轮毂与主轴选取过盈衔接。提升机运行过程中, 当提升容器无法达到指定装卸地位或提升钢丝绳产生弹塑性伸长时，会严沉影响物料某人员的正确到位, 这时需通过调绳离合器将游动卷筒与主轴分离, 从而调节钢丝绳的长度、更换提升地位或更换钢丝绳。

1.调绳离合器 2.游动卷筒 3.固定卷筒 4.支轮 5.主轴

图1 双筒矿井提升机的主轴装置

径向齿块式调绳离合器，使调绳过程越发 急剧、靠得住。该离合器的调绳精度达50 mm。该装置由齿块，内齿圈等工作机构，油缸，移动毂等驱动机构，操作联锁等节造机构三部门组成。如图2所示。此表，内齿圈与游动卷筒的腹板通过高强螺栓刚性衔接。

1.驱动油缸 2.移动毂 3.开关4.拨动环 5.固定轮毂 6.齿块

7.内齿圈 8.开关 9.电磁阀 10.联锁阀 11.截止阀 12.连杆

图2 调绳离合器

工作道理：（1）日常提升作业时，固定在左端轴承座上的驱动油缸推动移动轮毂沿主轴在固定轮毂滑动，从而带头连杆，并使齿块沿固定轮毂的垂直方向滑槽滑动，使齿块与内齿圈啮合，如图中处于a的工作状态。此时，动力从主轴传递至表齿圈，再到齿块上，通过两侧滑槽传递到活动滚筒上。主轴带头滚筒一路动弹，实现提升或下放工作。（2）调节绳长时，造动器先锁紧卷筒造动盘，驱动油缸拉动移动轮毂沿主轴在固定轮毂滑动，从而带头连杆，使齿块与内齿圈分离，如图中处于b的工作状态。即可进行调绳操作。

2 存在问题及分析

2.1 光滑方式带来的问题分析

提升机正常工作（非调绳状态）下，拨动环与移动毂之间始终处于齐全滑动摩擦副的动弹，两者之间的充分光滑极度沉要。因而，通常在此处设置有油杯罕见光滑，为保障充分光滑，必要时常为其补油或充油，但由于无收油及储油结构，所以加注光滑油时易产生泄漏，泄露出的油液泄漏甩至造动盘上，影响造动成效
；为提升机停车造动带来了极大的安全隐患。

2.2 动弹共同方式带来的问题分析

提升机运行时，拨动环与移动毂之间始终处于齐全滑动摩擦副的动弹，一旦出现光滑不实时，就会导致两者之间的严沉磨损
；环境恶劣时，拨动环与移动毂之间部门易出现缺油干枯，会产生胶合景象，进而会造成拨动环与移动毂之间动弹不顺畅甚至出现分歧水平的卡阻情况，极端情况下将会导致调绳离合机构中的齿块和内齿圈无法靠得住啮合或脱离，从而引起出产变乱。

3 液压调绳离合器改进规划

针对液压调绳装置机构所存在的问题，笔者提出了一种新型的调绳离合机构，将液压调绳装置的拨动环与移动毂之间的动弹共同改进为滚珠轴承点接触滚动共同结构，以削减两者之间的摩擦力
；选取光滑脂光滑并辅以储油通路，从底子上解决因漏油引起的造动成效差、以及预防两者之间的动弹副胶合等安全变乱产生。

3.1新型调绳离合器组成

笔者所设计的新型双筒提升机液压调绳器如图3所示。

a）

b)

1.轴承座 2.主轴 3.固定轮毂 4.移动毂 5.滚珠 6.拨动环

7.连杆 8.齿块 9.内齿圈 10.游动卷筒 11.压注油杯位

12.加注通路13.移动通路 14.光滑通路 15.光滑管 16.套筒

图3 新型双筒提升机液压调绳器

图3a为整体结构示意图，图3b为拨动环与移动毂之间的动弹共同部门放大图。新型调绳离合器与原有调绳离合器分歧之处在于：移动毂、拨动环以及固定轮毂三者之间的共同及光滑方式。

固定轮毂与移动毂之间的滑动作为较少，仅在必要调绳的情况下进行此滑动作为，光滑方式采器拥有储油通路的光滑脂光滑，其光滑脂贮存及供脂通路如图3b所示。

移动毂与拨动环之间的共同方式由原来的齐全滑动摩擦改为类似于双列滚珠轴承点接触滚动共同机构。拨动环嵌入到移动毂的环形槽内，且拨动环与移动毂之间增设有滚珠，在移动毂上设有滚珠槽，滚珠可在滚珠槽内自由动弹
；拨动环、滚珠、及移动毂之间选取光滑脂光滑，且设有专用贮存光滑脂通路（见图3b）。调绳驱动油缸推拉拨动环后，拨动环通过移动毂上环形槽的两个端面将推拉力传递给移动毂。

光滑脂通路蕴含压注油杯位、加注通路、移动通路和光滑通路，压注油杯位设在滑套的表端侧，压注油杯位与竖向的加注通路连通，加注通路与横向的移动通路连通，移动通路的一端设有焊接封堵，移动通路与竖向的光滑通路连通，光滑通路的一端通至移动毂与拨动环之间，光滑通路的另一端通至移动毂与固定轮毂之间。

3.2 新型调绳离合器工作道理

新型调绳离合器的工作道理与现有调绳装置的工作道理类似，日常提升作业时，调绳液压油缸推动拨动环，拨动环通过移动毂上环形槽的右端面将推力传递给移动毂，从而带头与移动毂铰接的连杆，连杆再带头齿块在固定轮毂的导向槽内上移，进而实现齿块与内齿圈的啮合。提升机正常工作状态下，移动毂与拨动环之间就像装设了一个选取光滑脂光滑的双列滚珠轴承，两者之间的动弹越发矫捷不卡阻，大大降低其摩擦危险，从底子上改善了其安全不变性。

调绳作业时，调绳液压油缸拉动拨动环，拨动环通过移动毂上环形槽的左端面将拉力传递给移动毂，从而带头与移动毂铰接的连杆，连杆再带头齿块在固定轮毂的导向槽内下移，进而实现齿块与内齿圈的脱离，方便钢丝绳的调节。

移动毂上钻设通路，蕴含压住光滑脂的油杯位，而后通过油杯位压住光滑脂至加注通路，移动通路将加注通路来的光滑脂移动至光滑通路，而后再输送至光滑通路的两端，即移动毂与拨动环之间和移动毂与固定轮毂之间，加注通路、移动通路和光滑通路均为直上直下的机构，以便于在移动毂上钻孔。

3.3 关键参数分析

新型调绳离合器中的移动毂、拨动环以及固定轮毂三者之间的摩擦因数是调绳离合器在提升机正常工作状态下很沉要的参数。移动毂、拨动环以及固定轮毂三者摩擦因数决定了它们之间的摩擦危险水平，对换绳离合器的故障率及安全性产生极其沉要影响。

原调绳离合器的拨动环与移动毂之间为滑动摩擦，滑动摩擦因数与接触物体的资料、表表光滑水平、干湿水平、表表温度、相对运动速度等都有关系^[5]。因而，原调绳离合器对光滑要求极高，对温升也极其敏感，一旦光滑不及或部门温升大，就极易产生严沉磨损粉碎甚至胶合变乱。

笔者所研发的新型调绳离合器中的拨动环与移动毂之间为滚动摩擦。有关文件^[6]成立了基于摩擦界面热力耦合过程的滑动摩擦系数推算模型，推算了局批注：滑动摩擦系数随相对滑动速度增大而增大
；当摩擦界面现实接触面积与载荷呈线性关系时，滑动摩擦系数与接触面积无关
；当现实接触面积靠近名义接触面积时，滑动摩擦系数随载荷的增长而减幼。滚动摩擦是物体滚动时其接触面一向处于变动着，物体所受的摩擦力内容上是静摩擦力。接触面软，状态变动愈大，则滚动摩擦力就愈大。物体之间的滚动摩擦力远幼于滑动摩擦力。由此可见，新型调绳离合器中的拨动环与移动毂之间的接触工况得到了大幅改善，大大降低了两者间的摩擦磨损。

原调绳器中拨动环与移动毂之间滑动摩擦系数：（钢-铸铁）充分光滑状态下为0.05～0.15
；原调绳器中拨动环与移动毂之间滚动摩擦系数：（淬火钢-淬火钢）有光滑状态下为0.001
；改进前后的滑动摩擦力与滚动摩擦力之比为：0.05/0.001=50。一致作业工况下，原调绳离合器中拨动环与移动毂之间接触磨损是现有的50倍。

3.4 新型调绳离合器利益及现场利用情况

新型调绳离合器利益：将拨动环与移动毂之间的动弹共同方式改进为双列滚珠轴承点接触滚动共同机构，即将原来的滑动面摩擦为双滚动摩擦，削减了接触面积，同时增长了拨动环与移动毂之间的光滑空间，大大降低摩擦磨损水平
；设置了专用的光滑脂贮存及供光滑脂通路，进一步改善拨动环与移动毂之间的共同前提。从底子上上预防了由于调绳离合器引起的提升安全变乱，大幅削减调绳离合器的守护成本和功夫，耽搁了其使用寿命。

新型调绳离合器已在山东省宁阳县某矿的2JK3.0×1.5P双筒单绳缠绕式提升机得到利用，使用后没有出现异常响声及故障产生，使用成效优良，没有安全变乱隐患。

4结论

笔者针对目前双筒单绳缠绕式提升机液压调绳离合器存在漏油、磨损严沉等问题，对其进行了改进设计，沉点对换绳离合器中拨动环与移动毂之间的动弹共同方式和光滑方式进行了全新设计，理论分析和现场利用均验证了其合理性。

新型调绳离合器的改进有效降低了其故障率，节约了守护成本，提高了提升系统运行的安全靠得住性。拥有优良的推广利用价值。

参 考 文 献

[1] 于励民. 矿山固定设备选型使用手册[M]. 煤炭工业出版社，2007：343-598.

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[5] 胡冰琳. 测动摩擦因数的步骤[J]. 课程教育钻研，2015，(19)：154-155.

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审稿人：呼和浩特科技大学晋民杰院长