天轮

矿井立井井架最上方调节钢丝绳运动方向的定滑轮

天轮是矿井立井井架最上方调节钢丝绳运动方向的定滑轮。作用是撑起连接提升机卷筒和提升容器的钢丝绳，并引导钢丝绳转向。天轮有游动天轮、井上固定天轮、凿井及井下固定天轮三种，与天轮配套的钢丝绳品种包括磷化涂层钢丝绳、镀锌钢丝绳或光面钢丝绳。

天轮的分类

天轮安设在井架上，供引导钢丝绳转向之用。根据结构型式不同可分为两类：

铸造辐条式天轮

一般直径3.5m以下的天轮常采用如图1所示的铸造辐条式。它由铸钢（或铸铁）轮缘1、圆钢轮辐2和铸钢（或铸铁）轮毂3等组成。轮辐呈放射状，其两端铸在轮缘和轮毂内。轮毂用键固定在轴4上。在轴上装有挡环，以防止天轮的轴向移动。直径2米以内的天轮多铸为整体，超过2米时则多铸造为剖分式。

型钢装配式天轮

一般直径4m以上的天轮，为了制造、安装与运输的方便，常采用如图2所示的装配式。它由数段冲压钢板轮缘1、型钢轮辐2和铸钢（或铸铁）轮毂3等组成。轮辐一端用精制螺栓与轮毂连接，而另一端则用铆钉与轮缘固定。

轮缘是天轮的工作机构，它有带衬的与不带衬的两种，这两种类型在我国矿山都采用。衬垫可用木材、旧皮带、软金属或耐磨塑料等制成。由于木衬垫取材和制造容易，故我国矿山采用较多。

天轮直径的选择，一般等于卷简直径，或按安全规程规定：

对于地面提升设备：

对于井下提升设备：

天轮的选择和计算

天轮安装在井架上，作支撑、引导钢丝绳转向之用，根据煤炭工业部标准，天轮分为下列三种：

其结构型式也分为三种类型：直径为3500毫米时采用模压焊接结构。（如图2中的图3－10）；当直径Dt≤3000毫米时，采用整体铸钢结构（如图2中的图3－11），直径为4000毫米时，采用模压铆接结构。

天轮轮缘的结构对钢丝绳的使用寿命有一定影响。因为在提升机起动和停止时，由于天轮的惯性，将引起轮缘与钢丝绳问的相对滑动，增加钢丝绳的磨损，从这个意义上讲，应尽量减轻轮缘的重量。此外，轮缘的材质和绳沟的半径，对钢丝绳的使用寿命也有直接影响。一般绳沟半径要稍大于钢丝绳半径。绳沟开角在40～60°之间。

国内还有相当数量的矿井采用带衬的铸铁天轮，利用木材、旧皮带以及塑料等作为衬垫。采用这些软性衬垫的目的是为了增加钢丝绳的使用寿命。但是，使用经验证明，这种办法也不尽理想，这是因为：

井上固定天轮和井下固定天轮的基本参数列于右表中。

天轮直径的选择，根据《煤矿安全规程》规定，对于地面设备，若钢丝绳与天轮的围抱角大于90°时，Dt≥80d，Dt≥1200δ；若围抱角小于90°，则Dt≥60d；Dt≥1200δ。对于井下设备，若围抱角大于90°，则Dt≥60d，Dt≥900δ；若围抱角小于90°，则Dt≥40d；Dt≥900δ。（Dt－天轮直径，d－钢丝绳直径，δ－最粗钢丝直径）。

天轮平台的布置

我国凿井用的标准井架多为金属亭式井架，天轮平台位于凿井井架顶部，是由4根边梁和l根中间主梁组成的“日”字形平台结构。在天轮平台上设置天轮，天轮由天轮梁支承，并直接承受全部提升物料和悬吊掘砌设备的荷载。天轮平台的边梁和中梁通称为主梁，在边梁和中梁上设置支承天轮的天轮梁，有时还有用来支承天轮梁的支承梁，天轮梁和支承梁通称为副梁。天轮平台的布置主要是将井内各提升、悬吊设备的天轮妥善布置在天轮平台上，充分发挥凿井井架的承载能力，合理使用井架结构物。天轮平台的平面布置形式如图3所示。

天轮梁和支承梁通常选用工字钢。标准的型钢梁不能满足要求时可考虑采用焊接组合梁。在天轮梁上架设天轮时，应尽量使天轮轴承座直接支承在天轮梁的上翼缘上。天轮平台布置的原则如下：

1.天轮平台中间主梁轴线必须与凿井提升中心线互相垂直，使凿井期间的最大提升动荷载与井架最大承载能力方向一致，并通过主梁直接将提升荷载传递给井架基础。

2.天轮平台中梁轴线应离开与之平行的井筒中心线一段距离，并向提升吊桶反向一侧错动，以便使吊桶提升改为罐笼提升时，将提升钢丝绳平移至井筒中心线处，提升天轮无需跨越天轮平台主梁，天轮轴承座无需抬高，便于凿井期间在井筒中心线处设置吊盘悬吊天轮。错开距离最大控制在450mm以内，以吊盘悬吊天轮和临时罐笼提升天轮不碰撞天轮平台主梁为原则。

3.天轮平台另一个中心线和另一个井筒中心线可以重合，也可错开布置，应视凿井期间主提升卸矸操作是否方便、开巷期间临时罐笼出车线路是否便于从井架下面通过而定。当凿井期间主提升为双钩提升时，往往采取天轮平台中心线与井筒中心线错开，而与提升中心线重合的布置方式。

4.天轮平台上各天轮的位置及天轮的出绳方向，应根据井内设备的悬吊钢丝绳落绳点位置、井架均衡受载状况、地面提绞布置以及天轮平台设置天轮梁的可能性等因素综合考虑后选定。

5.用两台凿井绞车悬吊同一设备（除吊盘外）时，两个天轮应布置在同一侧，使出绳方向一致，以便集中布置凿井绞车和同步运转。双绳悬吊的管路尽量采用双槽天轮悬吊。

7.尽量采用通梁或相邻两个天轮共用一根支承梁，以减少天轮梁数目。

8.悬吊绳与梁构件的间隙应不小于50mm，天轮与各构件间的距离应不小于60mm。

9.天轮布置应使井架在相对方向的受力基本均匀。

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