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（北京中煤昊翔高新技術(shù)有限公司，北京102218）

新建礦井大型化，提升速度高，部分礦井立井提升速度高達(dá)16m/s。迫切需要承載能力大，壽命長(zhǎng)，減震性能好，質(zhì)量穩(wěn)定可靠的滾輪罐耳產(chǎn)品。

氣體彈簧具有承載能力大，具備優(yōu)于碟簧的變剛度曲線，液壓阻尼能夠有效消耗沖擊能量，借鑒飛機(jī)起落架原理，結(jié)合滾輪罐耳產(chǎn)品特點(diǎn)設(shè)計(jì)制造的氣體彈簧液壓阻尼減震器具有減震阻尼性能好，體積小，減震器長(zhǎng)度調(diào)整方便，重量輕，壽命長(zhǎng)，免維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。

滾輪罐耳是一種立井提升容器上使用的輕型滾輪罐耳。安裝在提升容器上，沿著井筒剛性罐道運(yùn)行的裝置，其作用是保持提升容器沿剛性罐道安全、平穩(wěn)運(yùn)行。

新建礦井大型化，提升速度高，如中煤門(mén)克慶煤礦的提煤箕斗，單次提升重量60 噸，提升速度高達(dá)16m/s。迫切需要承載能力大，壽命長(zhǎng)，減震性能好，質(zhì)量穩(wěn)定可靠的滾輪罐耳產(chǎn)品。

氣體彈簧液壓阻尼輕型滾輪罐耳，是借鑒飛機(jī)起落架減震器原理研發(fā)的新一代具有領(lǐng)先技術(shù)的產(chǎn)品。減震器由缸體、減震阻尼閥、柱塞和密封裝置構(gòu)成，緩沖器上部氣室內(nèi)充有高壓氮?dú)?，氣體彈簧起到緩沖吸震的作用，柱塞行程的空間及減震阻尼閥內(nèi)充有液壓油，油室中的液壓油在減震器回彈過(guò)程中經(jīng)過(guò)減震阻尼閥的阻尼小孔緩慢返回油室，缸體慢速上移復(fù)位增起到了阻尼作用，該減震器大大提高了滾輪罐耳的緩沖、減震能力。

滾輪采用了輕型化設(shè)計(jì)，輪轂上設(shè)置了減輕孔，聚氨酯滾輪采用了夾圈夾持方式固定，阻止了膠輪相對(duì)于輪轂的相對(duì)滑動(dòng)，方便了聚氨酯膠輪的更換。

滾輪采用迷宮密封技術(shù)，使用潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑，密封可靠。

該系列滾輪罐耳結(jié)構(gòu)輕型、調(diào)整方便、運(yùn)行平穩(wěn)、安全可靠、噪音小、維護(hù)量小、使用壽命長(zhǎng)。

該系列滾輪罐耳有下列主要部分構(gòu)成：1、滾輪；2、搖臂；3、液氣緩沖器；4、底座（見(jiàn)圖1）。

圖1 滾輪罐耳

（1）滾輪：整體采用全密封設(shè)計(jì)，透蓋處采用迷宮密封。軸承用潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑，提高軸承使用壽命。（2）氣體彈簧液壓阻尼減震器：氣體彈簧液壓阻尼減震器由氣體彈簧和液壓阻尼裝置構(gòu)成。氣體彈簧快速吸收沖擊能量，承載能力大；液壓阻尼裝置延緩了回彈速度，減少滾輪及罐道的磨損，保證提升容器安全平穩(wěn)運(yùn)行。（3）搖臂：連接底座、滾輪、緩沖器，工作時(shí)滾輪水平移動(dòng)，使搖臂擺動(dòng)，緩沖器長(zhǎng)度伸長(zhǎng)或縮短。（4）底座：通過(guò)銷(xiāo)軸連接搖臂和減震器，是滾輪罐耳安裝在提升容器上的安裝基礎(chǔ)。（5）（6）銷(xiāo)軸：鉸接底座、搖臂和減震器。

做為滾輪罐耳的關(guān)鍵性部件，目前立井提升容器上使用的滾輪罐耳廣泛采用了兩類(lèi)減震器，第一種是彈簧緩沖減震器，第二種是液壓緩沖減震器。

采用彈簧緩沖的滾輪罐耳有螺旋彈簧和蝶形彈簧兩種形式：螺旋彈簧由于彈力小，目前已很少使用；碟形彈簧承載能力大，變形小，能夠快速吸收沖擊能量，目前被廣泛運(yùn)用于滾輪罐耳減震器中，但蝶形彈簧減震器存在以下缺點(diǎn)：

（1）碟形彈簧彈力大，回彈過(guò)程無(wú)阻尼，造成滾輪與罐道碰撞，加快了耐磨滾輪和罐道的磨損。（2）彈簧鋼制成的彈簧，工作時(shí)易腐蝕，造成金屬?gòu)椈稍缙谄跀嗔眩{(diào)整維修量大，產(chǎn)品壽命低。（3）彈簧預(yù)緊力調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，使用一段時(shí)間后，由于生銹腐蝕等原因彈簧預(yù)緊力調(diào)整困難，甚至無(wú)法實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)，緩沖器報(bào)廢。（4）由于緩沖器的結(jié)構(gòu)缺陷，易在使用中進(jìn)水、進(jìn)煤塵，導(dǎo)致緩沖器壽命低。（5）減震器長(zhǎng)度調(diào)整及鎖緊裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，易銹蝕，調(diào)整困難。

減震器中一般有幾十片碟簧，其中一個(gè)碟簧出現(xiàn)碎裂，會(huì)引起碟簧組喪失預(yù)緊力，碟簧組承受沖擊力，引起成組失效。

使用液壓緩沖的減震器運(yùn)用了液壓阻尼減震技術(shù)，能夠有效地消耗沖擊能量，但由于阻尼間隙固定，不能隨著沖擊力的變化而改變，受到快速?zèng)_擊時(shí)，不能快速響應(yīng)，液壓室內(nèi)液壓油壓力高，減震效果差，易于漏油；由于液壓阻尼減震器復(fù)位彈簧是金屬?gòu)椈?，易斷裂，初始彈力低，不能很好地滿(mǎn)足使用要求。

近年來(lái)氣體彈簧具有承載能力大，具備優(yōu)于碟簧的變剛度曲線等優(yōu)異特性在機(jī)械行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用，如載重汽車(chē)，高鐵的動(dòng)車(chē)組，甚至應(yīng)用于空投戰(zhàn)略裝備時(shí)作為觸地的減震器。

為克服現(xiàn)有滾輪罐耳產(chǎn)品的缺點(diǎn)和不足，借鑒飛機(jī)起落架原理，結(jié)合滾輪罐耳產(chǎn)品特點(diǎn)設(shè)計(jì)制造的氣體彈簧液壓阻尼減震器。在滾輪罐耳上使用氣體彈簧液壓阻尼減震器，由于初始剛度小，能夠快速響應(yīng)罐道的變化，到行程最后階段剛度陡升，有效地限制了提升容器的晃動(dòng)幅度，返程時(shí)，液壓阻尼能夠減緩減震器回彈速度，有效消耗沖擊能量，衰減了振動(dòng)。減震器具有體積小，重量輕，壽命長(zhǎng)，免維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。

圖2 氣體彈簧液壓阻尼減震器

減震器由缸體、減震阻尼閥、柱塞和密封裝置構(gòu)成，工作時(shí)缸體位于上方，柱塞位于下方，減震器的氣室位于缸體內(nèi)部上方，氣室上部裝有充氣閥，氣室內(nèi)注有高壓氮?dú)猓瑴p震阻尼閥機(jī)械連接固定在缸體內(nèi)部上方，柱塞位于缸體內(nèi)部下方并與缸體動(dòng)配合，柱塞行程的空間及減震阻尼閥內(nèi)充有液壓油，為油室，油室中的液壓油沒(méi)過(guò)減震阻尼閥的上表面，減震阻尼閥由單向閥和阻尼小孔構(gòu)成，在減震器被外力壓縮時(shí)，油室內(nèi)的液壓油打開(kāi)單向閥，通過(guò)單向閥和阻尼小孔快速注入氣室，外力消失后，單向閥關(guān)閉，液壓油經(jīng)阻尼小孔緩慢返回油室，缸體慢速上移復(fù)位。

減震阻尼閥包括單向閥和阻尼小孔，其作用是在減震器被外力壓縮時(shí)，油室內(nèi)的液壓油打開(kāi)單向閥，通過(guò)單向閥和阻尼小孔快速注入氣室，縮小了氣室的體積，增大了氣體壓力，同時(shí)增大了減震器的彈力；外力消失后，氣室中的高壓氮?dú)怅P(guān)閉單向閥，推動(dòng)液壓油經(jīng)阻尼小孔緩慢返回油室，缸體慢速上移復(fù)位。

通過(guò)調(diào)整初始充入氣室氮?dú)鈮毫Φ拇笮?，可以方便的調(diào)整減震器初始彈力的大小，滿(mǎn)足了不同工況的需求并克服了機(jī)械調(diào)整的不便。

氣體彈簧具備優(yōu)異的變剛度曲線，承載能力大，能夠快速吸收沖擊能量，減震性能好，壓縮后回彈伸長(zhǎng)時(shí)，阻尼小孔起到阻尼作用，能有效的消耗沖擊能量，慢速回彈，克服了機(jī)械彈簧回彈過(guò)程中滾輪對(duì)罐道的沖擊。

滾輪罐耳使用過(guò)程中，隨著膠輪的磨損，需要及時(shí)調(diào)整減震器的長(zhǎng)度，來(lái)確保膠輪與罐道的位置正確，新設(shè)計(jì)利用了柱塞的內(nèi)部空間，調(diào)節(jié)長(zhǎng)度長(zhǎng)，采用帶錐度鎖緊螺母進(jìn)行鎖緊，方便可靠。

由此可見(jiàn)采用氣體彈簧液壓阻尼減震器，解決了蝶形彈簧減震器對(duì)罐道沖擊大，彈簧預(yù)緊力、減震器長(zhǎng)度調(diào)整困難，減震器易進(jìn)水，粉塵，彈簧易腐蝕，疲勞斷裂，壽命短等缺點(diǎn)；克服了液壓減震器不能迅速吸收大的沖擊能量，滾輪和罐道的沖擊力大，液壓室內(nèi)液壓油壓力過(guò)高，易于漏油、彈簧初壓力低及減震器長(zhǎng)度調(diào)整不便等缺點(diǎn)。減震器實(shí)現(xiàn)了全密封，壽命長(zhǎng)，減震器初彈力調(diào)整方便，使用中減震器長(zhǎng)度調(diào)整方便快捷，優(yōu)異的減震器減震緩沖性能，減少了耐磨滾輪的磨損。