行业揭秘：天轮衬垫使用时需要注意的要求
《金属非金属矿山安全规程》(以下简称《规程》)规定：“6.3.5.7 天轮的轮缘应高于绳槽内的钢丝绳，高出部分应大于钢丝绳直径的 1.5 倍。带天轮衬垫的天轮，衬垫应紧密固定。衬垫磨损深度相当于钢丝绳直径，或沿侧面磨损达到钢丝绳直径的一半时，应立即更换”。铜兴公司及其他矿山采用天轮衬垫数十年的实践表明，采用衬垫须严格执行《规程》规定并应符合以下标准及要求。
一、衬垫的安装与更换标准
根据《规程》规定，衬垫的轴向和径向外形尺寸应大于其安装槽的尺寸，使其装配后产生一定的过盈而紧密固定，其公差 G 的值应视衬垫材质而定。热塑性聚氯乙烯塑料 (PVC)及新型 PVC、尼龙 6 和超高分子聚乙烯应较小，G 值＜1.0 mm 为宜；聚氨酯宜居中，G 值为 1.0～ 1.8 mm 合适；利用报废的运输胶带或由一般橡胶的制成品可稍大，G 值 ＞ 1.8 mm 为宜。此外，为紧密排列，还应根据衬垫安装的最后周向间隙值，制作合适的“间隙衬垫”，以手锤打入，保证衬垫的周向紧密固定。
衬垫的更换要严格按《规程》规定执行，以尽量减小提升中心的变化，减轻罐道及其导向槽 (器)的磨损，延长天轮使用寿命，保护钢丝绳等。
二、衬垫径向厚度
无衬垫的天轮由矿山自行安装衬垫后，钢丝绳提升中心的变化一般在 28～40 mm。这是因为，天轮直径在 2.5～4.0 m，其钢丝绳直径 d 为 28～40 mm。《规程》6.3.3.8 对提升容器的导向槽 (器)与罐道之间的间隙做出规定，《规程》6.3.3.9 对导向槽 (器)和罐道之间的磨损更换程度做出规定。这些间隙和磨损的累计之和，如木罐道的最大值为 10＋15=25 mm，仍然无法弥补因安装衬垫而产生的钢丝绳提升中心的变化值，因此必将增加容器在罐道上的摩擦力，加剧容器导向装置与罐道的磨损。对于钢丝绳罐道单绳多段提升而言，提升中心的变化也是造成“卡罐”的原因之一。
减轻导向装置与罐道磨损的有效方法，就是选择一个比较合理的衬垫径向厚度 H，以尽量缩小钢丝绳提升中心的变化值。H 值应为 d 与衬垫更换前的最小厚度 e 之和，即 H＝d＋e。笔者根据经验认为，若天轮原无衬垫，e 取 0～10 为宜；若天轮原有衬垫，考虑到新衬垫性能一般优于原衬垫，故取新衬垫更换前的最小厚度 e′＜ e。显然，当 H 或 H′值居中时，钢丝绳提升中心与提升容器设计提升中心相重合 (原有衬垫时)或接近 (原无衬垫时)。采用聚氨酯时，当 H′与H 相差较大时，衬垫减薄值 f (f＝e－e′=H－H′)可安装为“固定垫层”，这样既可保持钢丝绳提升中心不变或少变，又可减薄新衬垫厚度，以降低其购价。
1、 衬垫拟减薄示例
括号内 40.5 为衬垫减薄后数值。原 e＝Hd＝86.5－37＝49.5，太厚；故取 e′=H′-d＝40.5 -37=3.5，合适；则 f＝e -e′=H -H′=46。
f 安装为固定垫层后，既可保持钢丝绳提升中心不变，亦可减薄新衬垫厚度，减少聚氨酯用料，降低采购成本。廉价材质的衬垫不必考虑安装固定垫层。
可得，tan 30°=x/13，x=7.5。H=40 -7.5=32.5，d=28，e＝H－d＝4.5；则图 3 括号内 32为衬垫减薄后数值。原 e＝H－d＝50－28＝22，较厚；故取 e′=H′-d＝32－28＝4，合适；则 f＝ee′=H -H′=18。
应当指出，图 1 衬垫中绳槽深度与绳槽半径均设计为 50% d＝18.5 不合理。根据有关文献和铜兴公司近 30 a 的实践经验可知：
(1)绳槽深度取 25% d＝9.25 或 30% d ＝11.1，较合理，原设计 18.5 比 9.25 或 11.1 分别深 9.25 或7.40，不合理。衬垫高度可减小至 95.75 或 93.9，H与 H′均不改变；
(2)绳槽半径取 55%d＝20.35 较合理，原设计18.5 比 20.35 小 1.85，钢丝绳会产生一定程度的挤压；
(3)天轮衬垫与卷筒衬木 (塑衬)的绳槽深度与绳槽半径的技术要求相同。
三、 绳槽尺寸
1 绳槽深度
按要求，“卷筒衬木绳槽深度应为钢丝绳直径的 30%”。根据铜兴公司经验，当绳槽深度约为 25% d 时，即可满足使用要求。原洛阳矿山机器厂设计的绳槽深度仅为 18% d。绳槽随着使用会逐渐加深，不会出现钢丝绳“跳槽”现象。铜兴公司 5 台提升机按 (20%～25%) d 铣削的卷筒衬木或定制的卷筒塑衬，使用 30 余年从未出现过钢丝绳跳槽现象，故绳槽深度取 (20%～25%) d 比较合理。
2 绳槽半径
绳槽半径过小会引起钢丝绳过度挤压而提前断丝；过大又会使钢丝绳支撑面积减小，增大其接触应力而导致绳与绳槽的加速磨损。合理的绳槽半径，应使钢丝绳与槽底紧密贴合并保持必要的间隙，此间隙是考虑到钢丝绳在工作时有向两侧分开的倾向。根据要求，绳槽半径取 55% d 比较合理。
