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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：

導讀

針對當前礦用提升鋼絲繩換繩車出現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矩波動時對其嚙合特性的影響。首先，進行靜強度分析，結合赫茲理論進行對比驗證；然后，考慮液壓馬達輸出轉矩波動，設置3種不同的波動系數。結果表明：齒輪接觸面所受接觸壓力隨所受轉矩變化而變化，轉矩波動越大，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，會隨轉矩波動的zeng大而變大。

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

對更換鋼絲繩中換繩機構的研究，國內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送繩機構，此機構將鏈輪的旋轉運動轉化為鋼絲繩的直線運動。該送繩方式雖然可以實現鋼絲繩的連續送繩，但是當兩個鏈輪速度不一致時，會出現鋼絲繩的打滑、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送繩裝置，此裝置與鏈傳動連續送繩機構一樣，并沒有解決當鏈輪速度不一致時產生的問題。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送繩，整體可靠性較高，但是由于裝備過大，結構復雜，推廣難度大。

在現有研究的基礎上，本研究提出在連接兩鏈輪的軸上加一對同步齒輪。這樣不僅可以實現連續送繩，而且當兩液壓馬達輸出的轉速不同步時，可通過同步齒輪強制將兩軸轉速相同，從而實現兩鏈輪轉速同步，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，或液壓馬達輸出轉矩不穩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，同步齒輪帶動鏈輪旋轉，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、張緊所產生的摩擦力運動。

針對雙液壓馬達在工作過程中出現速度不同步問題，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。送繩機構的局部結構如圖2所示。