天轮

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天轮是中国的一个科技名词。

为什么汉字是方块字，这个问题虽然没有明确的考证，但从古人观察世界的方式中便可窥见一斑。《淮南子·览冥训》说：“往古之时，四极废，九州裂。天不兼覆，地不周载，火炎炎而不灭，水浩洋而不息，猛兽……于是女娲炼五色石以补苍天，断鳌足以立四极。”在古人心目中，“天圆地方”，地是方形的，而且在这四方形地的尽头，还有撑着的柱子。

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名词解释

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：

井上固定天轮，

凿井及井下固定天轮，

游动天轮。

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：

衬垫磨损很快，几个月就要更换一次，严重时，十几天就要更换。

增加了轮缘的重量，由于惯性的加大，在起动和停车时，反而加剧了钢丝绳相对于天轮的滑动，

增加了天轮的维修工作量，衬块安装、维护不当时衬块从轮缘中掉出，还会引起事故。

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）。