滚轮罐耳用胶轮、滚轮及滚轮罐耳的制作方法

本实用新型涉及一种滚轮罐耳用胶轮，本实用新型还涉及一种配有该胶轮的滚轮，以及一种配有该滚轮的滚轮罐耳。

背景技术：

滚轮罐耳是一种装配在立井提升容器上并与立井内所安装罐道配合从而对立井提升容器进行导向的导向装置，为目前运行中的提升容器提供导向，而广泛应用于矿山，煤炭等具备立井的工业生产部门，在一些应用中，立井也包括电梯井，相对而言，商用电梯井所适用轿厢载重量相对较小，即便是导向装置失效，对生产安全的影响也相对较小。

随着提升容器大型化，滚轮罐耳型号也在不断加大，特别是40t以上提升容器的出现，更大型号的滚轮罐耳也随之出现。

滚轮罐耳所受到的正压力与提升容器的提升能力正相关，因此，当前对滚轮罐耳的抗荷能力提出了更高的要求。具体而言，较大的滚轮罐耳，使得滚轮表面与罐道间的摩擦力更大。由于滚轮上所装胶轮部件多为橡胶或聚氨酯类的弹性体，并且滚轮所承受的载荷大致呈脉动变换状态，弹性体随之发生的变形具有一定的周期性。胶轮孔与轮毂间随着胶轮的变形可能会产生脱胶现象，脱胶现象的存在以及相对较高的载荷，产生胶轮与轮毂间的滑动摩擦，因脱胶现象存在，产生滑动摩擦时，胶轮各处受力差异非常大。

进一步地，胶轮受力不良，极易造成胶轮局部断裂，产生裂纹的胶轮，在工作过程中裂纹会迅速发展，进而造成胶轮从轮毂上脱落。由于提升容器运行速度比较快，失去胶轮的滚轮罐耳与罐道间的配合变成刚性的配合，容易产生火花，在煤矿竖井等场合，极易引发事故。

此外，失去胶轮的缓冲作用，提升容器在提升过程中所产生的噪声很大，还会造成提升容器剧烈摆动，冲击罐道设施，降低设备受用寿命、影响矿井提升安全。

在一些实现中，采用橡胶钢丝复合胶轮，即在橡胶体内均匀的分布有钢丝，钢丝能够有效提高橡胶体的强度，使得橡胶体不容易被撕裂。然而，该种结构会显著降低胶轮的缓冲性能。

关于防止胶轮破裂在更多的应用中出现在例如胶轮车的车轮上，如中国专利文献cn104175807a，其所公开胶轮具有三层结构，从内到外依次为基部胶层、缓冲胶层和胎面胶层，其中胎面胶层具有强韧性和高弹性，缓冲胶层具有过渡作用，而基部胶层则具有与轮毂结合性比较好的属性，由此在保证胶轮不容易与轮毂脱开的条件下，胶轮体能够提供所需的缓冲性能。不过该种结构的胶轮结构比较复杂，首先胶轮一般都是浇注（橡胶硫化）而成，三层胶体性质不同，很难在一次浇注工艺中完成，而依序浇注时，相邻层相互之间的结合力相对较弱。

更为典型地，中国专利文献cn204643442u公开了一种胶轮加强箍，所适用胶轮为滚轮罐耳的胶轮，其实质公开了两种胶轮加强结构，其一是包覆在胶轮内的加强钢圈，另一是包覆在胶轮内的加强箍。其中加强箍大致可以理解成经纬钢丝做成圆筒网笼结构，该种结构相对于加强钢圈，不容易产生胶体分层现象。然而该种结构也存在着其固有的缺陷，其中的经纬钢丝间一般通过焊接实现连接，经纬钢丝单体强度低，容易产生变形。此外，更为重要的是滚轮在滚动过程中，胶体的变形是脉动的，可以理解成非对称的交变应力；同时，对于胶体，其变形量从与罐道的接触点到轮毂侧是逐渐变小的，尤其是滚轮运行的不平稳性，使得胶体的变形极为复杂，裹挟在胶体内的经纬钢丝所处的胶体部分变形并不一样，由此会使得经纬钢丝间的连接点产生极大的交变应力，连接点相对比较容易失效。一旦连接点失效，游离出来的纬钢丝非常容易刺出胶体，而导致胶体迅速被破坏。

对于加强钢圈，虽为传统的胶轮加强结构，但必有其长期存在的原因。对于其存在于中国专利文献cn204643442u所述及的缺陷，应与加强钢圈在胶体内所设置的位置和开孔方式有关，有进一步改进的空间。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种能够有效减轻脱胶的滚轮罐耳用胶轮，本实用新型还提供了一种具备该胶轮的滚轮，本实用新型还提供了一种具备该滚轮的滚轮罐耳。

本实用新型的实施例，提供一种滚轮罐耳用胶轮，包括胶轮体和内置于胶轮体内的加强圈，确定出胶轮体装设孔的胶轮体部分为两个共底的锥孔圆环；所述加强圈的轴线与胶轮体的轴线共线；

加强圈与锥孔圆环的距离为2~5mm；

加强圈的开孔率不小于30%。

上述滚轮罐耳用胶轮，可选地，为滚轮的轮缘所约束的胶轮体部分记为内置部；

所述加强圈位于内置部内。

可选地，于胶轮体的径向，加强圈居中设置或向向心侧偏置在所述内置部内。

可选地，加强圈所开孔为圆孔，若干圆孔形成一个单元；

所述单元在加强圈的周向均匀布设。

可选地，每一单元有两列圆孔，列向为胶轮体的轴向；

一列上的圆孔所在加强圈上的第一周向分度圆恰好位于另一列圆孔所在加强圈上相邻两第二周向分度圆之间。

可选地，同列上圆孔的中心距为孔径的1.2~1.5倍。

可选地，列距为孔径的1~1.5倍。

本实用新型的实施例还提供了一种配有前述滚轮罐耳用胶轮的滚轮。

上述滚轮，可选地，滚轮上的胶轮槽同位置外径大于胶轮装设孔同位置内径。

可选地，胶轮槽同位置外径比胶轮装设孔同位置内径大的量与滚轮直径大小正相关，且不小于3mm，且不大于15mm。

可选地，胶轮在胶轮槽出的宽度大于胶轮槽宽度，大出的量与滚轮直径大小正相关，且不小于5mm，且不大于10mm。

本实用新型的实施例，还提供了一种具有前述滚轮的滚轮罐耳。

基于本实用新型的实施例中，胶轮采用传统的加强圈进行加强，加强圈偏置于胶轮体的内侧，也就是胶轮装设孔侧。所适用的胶轮，其装设孔为双锥面胶轮孔，内侧截面大致呈等腰三角形或者等腰梯形，加强圈即位于胶轮孔外侧。该种结构使用加强圈束紧胶轮与轮毂相配合的部分，该部分不容易因胶轮的离心侧变形而产生相对较大的变形，从而不容易使装设孔与轮毂脱胶。

附图说明

图1为一实施例中滚轮主剖结构示意图。

图2为一实施例中钢圈左视结构示意图。

图3为一实施例中钢圈主视结构示意图。

图4为一实施例中胶轮左视结构示意图（局剖）。

图5为一实施例中胶轮主剖结构示意图。

图6为一实施例中滚轮左视结构示意图。

图中：1.胶轮，2.钢圈，3.主支撑体，4.副支撑体，5.接合处，6.定位台肩，7.轴承室，8.固定螺钉孔，9.连接螺钉，10.弹性垫圈，11.轮缘，12.固定螺钉孔，13装设孔，21.圈体，22.第一排孔，23.第二排孔。

l1.第一距离，l2.第二距离。

具体实施方式

参照说明附图1，图中所示的结构是一种滚轮罐耳用滚轮的主剖结构示意图，图中的轴承室7一般装设一对轴承（一般是圆锥滚子轴承），或者说滚轮通过一对轴承安装在滚轮轴上。

滚轮轴通过一端或者两端支撑在滚轮罐耳的摆转臂上，摆转臂的一端则铰接于管轮罐耳的座部上。摆转臂通常是倒l型结构，用于安装滚轮轴的位置大致在摆转臂的拐角处，摆转臂的另一端则通过缓冲装置铰接于座部上，缓冲装置多为弹簧销总成。

滚轮罐耳的上述结构产生第二缓冲位置，类似于车辆的悬架，滚轮上的胶轮1则提供第一缓冲位置，也由此可见，滚轮罐耳工作环境的恶劣性。因此，需要特别关注在工作环境相对恶劣条件下的胶轮1失效与否的问题。

由于在本实用新型的实施例中主要针对胶轮1及其装配结构所提出改进，因此，对滚轮罐耳的其它结构不再赘述，如图1中适配于固定螺钉孔8的密封盖，适配于固定螺钉孔12的轴承盖等。

图1所示的滚轮是一种窄体滚轮，在本领域，还存在着宽体滚轮，参见mt236-1991“组合钢管道滚轮罐耳标准”，本领域的技术人员对此应有清楚的理解。关于加强圈的使用，无论是宽体滚轮还是窄体滚轮都可适用。

在本实用新型中，以窄体的滚轮为例，图1中，窄体滚轮一般为左右结构，其轮毂部分包括主支撑体3和副支撑体4，两者通过接合处5的配合然后使用连接螺钉9或者螺栓进行连接，连接螺钉9或者螺栓的数量与轮毂的大小正相关，即便最小的轮毂，所适配的例如连接螺钉9的数量通常也不少于4个。

图1中的接合处5主要实现定位，一般通过沟槽进行定位，属于机械领域常见的端端定位方式。

在一些实现中，主支撑体3提供完整的轴承室7，副支撑体4套装在主支撑体上。

在宽体轮毂中，主支撑体3的左右两边会各设有一个副支撑体4。

主支撑体3与副支撑体4间的装配会形成胶轮槽，通过例如连接螺钉9的预紧，而使轮毂体对胶轮1能够产生一定的嵌夹力，以使胶轮1更好地被约束在轮毂上，不容易产生相对滑动，因此，在本领域，避免胶轮1与轮毂间产生相对滑动也是非常重要的方面。然而，当胶轮1受压而产生较大变形时，胶轮1的某侧会与轮毂间产生脱离，即前述的脱胶。

图1、图4和图5中可见，在胶轮1的胶轮体内设有一个钢圈2，钢圈一般是矩形钢板圈成圆筒形后，在对合处焊接而成，不过显然能够提供加强的并不限于钢圈2。在一些实施例中可以采用例如铝合金，重量轻，并且强度也能够满足要求。

一般而言，对例如钢圈2的强度要求通常大于轮毂的强度，选择范围一般是大于q235屈服强度的钢、合金钢、其它金属或者金属合金，以及一些有机聚合物，例如有机硅聚合物等。强度高于q235，且能够耐高温（浇注时的温度）的有机聚合物也广泛存在。

在浇注时，需要使用支架对加强圈进行其在浇注模内的定位，在成型后，拔除支架，再把因支架存在所产生的孔洞使用胶填上即可，这是本领域常用的将加强圈置入胶轮体内的方法，在此不再赘述。

图5中可见，胶轮1的胶轮体的装设孔13大致可以看成是两个圆台型的孔于上底面处（小端）共面而成的孔型，即双锥形孔，对于胶轮体而言，确定出胶轮体装设孔13的胶轮体部分为两个共底的锥孔圆环。

以确定出装设孔13的胶轮体部分为参考，例如钢圈2的加强圈与胶轮体间首先轴线共线。进而加强圈与锥孔圆环的距离为图5中的第一距离l1，该第一距离l1为2~5mm，以确保加强圈具备一定的包胶量，否则在较大的胶轮体变形条件下，加强圈可能会破坏胶轮体。

进一步地，加强圈与锥孔圆环的第一距离l1不能低于2mm，在图5所示的结构中，尽管截面为等腰三角形的结构在第一距离l1较小时仍然提供了相对较多的包胶量，但加强圈的两端部包胶量相对较少。

此外，加强圈的主要目的是避免胶轮1与轮毂的胶轮槽间脱胶，应尽可能将胶轮1的内侧束紧在胶轮体上，加强圈具有一定的变形遮断作用，使得加强圈所圈绕胶体部分不容易产生变形，从而不会产生或者难于产生脱胶现象。因此，第一距离l1也不易过大，在优选的实施例中第一距离l1通常不大于5mm。

加以适配的，加强圈的开孔率不小于30%，如此一来加强圈对胶体连续性的影响降低，通过所开孔，能够建立起不同胶层间的连接，能够将加强圈很好的束缚在胶体内。

关于开孔率，可参照多孔板的术语，是指孔的面积之和与加强圈外表面面积的百分比。

进一步地，为滚轮的轮缘11所约束的胶轮体部分记为内置部，图1中，两轮缘11提供胶轮1两端的附加限位。可以理解的是，由于胶轮槽的断面为v型，因此，即便没有轮缘11的限位，胶轮1也不会脱出。

作为进一步的约束，所述加强圈位于内置部内，从图1中可比较清晰的看出，钢圈2位于轮缘11外廓面所在的柱面内侧。在两端，钢圈2也都有一定厚度的包胶量，即图5中所示的第二距离l2，第二距离l2通常不大于20mm，但通常不小于8mm。

从图1中也能看出，轮缘11也对胶轮1产生一定的预压量，由此，一方面可以提高胶轮1与轮毂间的结合力，另一方面，也对钢圈2约束的稳定性起到很好的帮助作用。

相比于中国专利文献cn204643442u认为胶体分层属于不利条件，中国专利文献cn104175807a则反其道而行之，其本质上采用了三层性质不同的胶层。本实用新型的发明人更认同中国专利文献cn104175807a的原理，既保证外层的弹性缓冲，又保证内侧的结合可靠性。

进而，被轮毂束紧的胶轮体部分的密度显然要大于暴露出来的胶轮体部分的密度，被束紧部分的可进一步压缩性能降低，尤其是变形通常是外部大内部小，由此可知，内层部分的压缩性能的降低会进一步降低脱胶现象。

进一步地，加强圈居中设置或向向心侧偏置在所述内置部内，以获得较佳的防脱胶现象。

在图2和3所示的结构中，钢圈2所开孔为圆孔，若干圆孔形成一个单元。

相应地，所述单元在加强圈的周向均匀布设，以确保钢圈2的各向同性。

进一步地，每一单元有两列圆孔，列向为胶轮体的轴向；

一列上的圆孔所在加强圈上的第一周向分度圆恰好位于另一列圆孔所在加强圈上相邻两第二周向分度圆之间，如此一来，可以在有限的面积上开更多的孔，以提高开孔率。

在优选的实施例中，同列上圆孔的中心距为孔径的1.2~1.5倍，对钢圈2的强度影响较小。

此外，列距为孔径的1~1.5倍。

在前述的内容中指出，一定的预紧力能够有效的降低脱胶现象的发生，加之胶轮1自身具有良好的弹性，因此，在一些实施例中，滚轮上的胶轮槽同位置外径大于胶轮装设孔同位置内径。

所谓同位置是指同一垂直于胶轮1轴线的横断面所截取的滚轮部分的外径和胶轮装设孔的内径，因此，在此条件下，胶轮1在胶轮槽上的安装需要连接螺钉9提供足够大的预紧力，从而钢圈2可以很好地将胶轮1与轮毂接合的部分束缚在胶轮槽表面上。

进一步地，胶轮槽同位置外径比胶轮装设孔同位置内径大的量与滚轮直径大小正相关，且不小于3mm，且不大于15mm。与最大值相关的是连接螺钉9的预紧力提供，过大的最大值显然连接螺钉9无法提供。而对于最小值则考虑合适的预紧力问题。

此外，胶轮1越大，其可被压缩的量也越大，即前述的正相关。

同样地，胶轮1在胶轮槽处的宽度大于胶轮槽宽度，大出的量与滚轮直径大小正相关，且不小于5mm，且不大于10mm。