天輪

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天輪是中國的一個科技名詞。

為什麼漢字是方塊字，這個問題雖然沒有明確的考證，但從古人觀察世界的方式中便可窺見一斑。《淮南子·覽冥訓》說：「往古之時，四極廢，九州裂。天不兼覆，地不周載，火炎炎而不滅，水浩洋而不息，猛獸……於是女媧煉五色石以補蒼天，斷鰲足以立四極。」在古人心目中，「天圓地方」，地是方形的，而且在這四方形地的盡頭，還有撐着的柱子。

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名詞解釋

天輪是礦井立井井架最上方調節鋼絲繩運動方向的定滑輪。作用是撐起連接提升機捲筒和提升容器的鋼絲繩，並引導鋼絲繩轉向。 天輪有遊動天輪、井上固定天輪、鑿井及井下固定天輪三種，與天輪配套的鋼絲繩品種包括磷化塗層鋼絲繩、鍍鋅鋼絲繩或光面鋼絲繩。

天輪的分類

天輪安設在井架上，供引導鋼絲繩轉向之用。根據結構型式不同可分為兩類：

鑄造輻條式天輪

一般直徑3.5m以下的天輪常採用如圖1所示的鑄造輻條式。它由鑄鋼（或鑄鐵）輪緣1、圓鋼輪輻2和鑄鋼（或鑄鐵）輪轂3等組成。輪輻呈放射狀，其兩端鑄在輪緣和輪轂內。輪轂用鍵固定在軸4上。在軸上裝有擋環，以防止天輪的軸向移動。直徑2米以內的天輪多鑄為整體，超過2米時則多鑄造為剖分式。

型鋼裝配式天輪

一般直徑4m以上的天輪，為了製造、安裝與運輸的方便，常採用如圖2所示的裝配式。它由數段衝壓鋼板輪緣1、型鋼輪輻2和鑄鋼（或鑄鐵）輪轂3等組成。輪輻一端用精製螺栓與輪轂連接，而另一端則用鉚釘與輪緣固定。

輪緣是天輪的工作機構，它有帶襯的與不帶襯的兩種，這兩種類型在我國礦山都採用。襯墊可用木材、舊皮帶、軟金屬或耐磨塑料等製成。由於木襯墊取材和製造容易，故我國礦山採用較多。

天輪直徑的選擇，一般等於卷簡直徑，或按安全規程規定：

對於地面提升設備：

對於井下提升設備：

天輪的選擇和計算

天輪安裝在井架上，作支撐、引導鋼絲繩轉向之用，根據煤炭工業部標準，天輪分為下列三種：

井上固定天輪，

鑿井及井下固定天輪，

遊動天輪。

其結構型式也分為三種類型：直徑為3500毫米時採用模壓焊接結構。（如圖2中的圖3－10）；當直徑Dt≤3000毫米時，採用整體鑄鋼結構（如圖2中的圖3－11），直徑為4000毫米時，採用模壓鉚接結構。

天輪輪緣的結構對鋼絲繩的使用壽命有一定影響。因為在提升機起動和停止時，由於天輪的慣性，將引起輪緣與鋼絲繩問的相對滑動，增加鋼絲繩的磨損，從這個意義上講，應儘量減輕輪緣的重量。此外，輪緣的材質和繩溝的半徑，對鋼絲繩的使用壽命也有直接影響。一般繩溝半徑要稍大於鋼絲繩半徑。繩溝開角在40～60°之間。

國內還有相當數量的礦井採用帶襯的鑄鐵天輪，利用木材、舊皮帶以及塑料等作為襯墊。採用這些軟性襯墊的目的是為了增加鋼絲繩的使用壽命。但是，使用經驗證明，這種辦法也不盡理想，這是因為：

襯墊磨損很快，幾個月就要更換一次，嚴重時，十幾天就要更換。

增加了輪緣的重量，由於慣性的加大，在起動和停車時，反而加劇了鋼絲繩相對於天輪的滑動，

增加了天輪的維修工作量，襯塊安裝、維護不當時襯塊從輪緣中掉出，還會引起事故。

井上固定天輪和井下固定天輪的基本參數列於右表中。

天輪直徑的選擇，根據《煤礦安全規程》規定，對於地面設備，若鋼絲繩與天輪的圍抱角大於90°時，Dt≥80d，Dt≥1200δ；若圍抱角小於90°，則Dt≥60d；Dt≥1200δ。對於井下設備，若圍抱角大於90°，則Dt≥60d，Dt≥900δ；若圍抱角小於90°，則Dt≥40d；Dt≥900δ。（Dt－天輪直徑，d－鋼絲繩直徑，δ－最粗鋼絲直徑）。