礦用多繩摩擦式提升機的整體設計【說明書+CAD】

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河南理工大學萬方科技學院 本科畢業(yè)設計（論文）中期檢查表 指導教師： 高愛華 職 稱： 副教授 所在院（系）： 機械與動力工程學院 教研室（研究室）： 題 目 礦井提升機的整體設計 學生姓名 郭春霖 專業(yè)班級 08機制2班 學號 0828070032 一、選題質(zhì)量：（主要從以下四個方面填寫：1、選題是否符合專業(yè)培養(yǎng)目標，能否體現(xiàn)綜合訓練要求；2、題目難易程度；3、題目工作量；4、題目與生產(chǎn)、科研、經(jīng)濟、社會、文化及實驗室建設等實際的結合程度） 選題符合機械設計專業(yè)的培養(yǎng)目標，能夠體現(xiàn)綜合訓練的要求。設計任務難易程度較難，工作量較大。所選題目礦井提升機的設計與實際貼合比較緊密，在實際的應用中比較廣泛。在設計過程中，對機器的零件的設計和計算對我來說是以往所學知識的總結和應用，所以能夠滿足綜合訓練的要求。礦井提升機在設計過程中，對于我來說還是具有很大的難度，對于這方面的了解不是很多，且這方面的資料也是比較少，所以這對我來說是一個挑戰(zhàn)。 2、 開題報告完成情況： 順利完成了開題報告，同意開題。 經(jīng)過指導老師的指導和大量的閱讀文獻資料，我逐漸找到了設計的切入點，順利的完成了開題報告，并有了一定的成果和進行了一些前期的工作。目前本設計已經(jīng)進入了說明書編寫階段，在以后工作的中我將繼續(xù)努力，認真完成這次畢業(yè)設計。 三、階段性成果： 1．對本次設計進行了方案確定，初步完成了提升機傳動部分主要 參數(shù)的確定，并完成了一些零件的選型和設計計算。 2．到目前為止，已完成開題報告、實習報告、部分說明書和零件圖。 3．進一步對整體說明書和完整的圖紙繪制做準備工作。 四、存在主要問題： 1．對礦井提升機了解的不夠，技術方面上不是太成熟。 2．獲得的資料有限。 3．論文初稿的內(nèi)容還不豐富，思考問題還不夠全面，對材料缺少認真度量。 4. 局部結構設計思路不是很清晰，缺乏經(jīng)驗。 五、指導教師對學生在畢業(yè)實習中，勞動、學習紀律及畢業(yè)設計（論文）進展等方面的評語 指導教師： （簽名） 年 月 日 河南理工大學萬方科技學院 畢業(yè)實習報告 系別：機械與動力工程系 班級：08機制2班 姓名： 郭春霖 學號：0828070032 目 錄 一、工廠的介紹 二、礦機提升機的學習 （1）提升機的分類及工作原理 （2）提升機的使用場合 （3）提升機的規(guī)格型號 （4）提升機的基本參數(shù) （5）主要部件及功能 三、學習有關畢業(yè)設計的相關知識 內(nèi)裝式提升機的國內(nèi)外發(fā)展狀況及其優(yōu)點 一、工廠的介紹 中航光電科技股份有限公司（158廠）隸屬中國航空工業(yè)集團公司，是國內(nèi)規(guī)模最大的專業(yè)從事高可靠光、電連接器研發(fā)與生產(chǎn)，同時提供全面光、電連接技術解決方案的高科技企業(yè)。公司于2007年11月1日在深圳證券所上市，是中國首家整體上市的軍工企業(yè)。 公司致力于光、電連接技術研究和產(chǎn)品開發(fā)，2010年被授予“國家認定企業(yè)技術中心”。擁有光、電連接工程技術研究中心。自主研發(fā)了各類連接器300多個系列、23萬多個品種，產(chǎn)品主要包括圓形、矩形、光纖、濾波、防雷、抗核電磁脈沖、射頻同軸、液冷連接器，同時提供光模塊、光端機、光纖網(wǎng)絡、高速傳輸、線纜組件、系統(tǒng)集成等光、電連接技術解決方案。產(chǎn)品以其專業(yè)化、高可靠的性能，先后獲得國家創(chuàng)造發(fā)明獎、全國科學大會獎、國家重點新品獎、航空科技進步獎等獎勵。在航空、航天、兵器、船舶、通訊、鐵路、電力、電子、軌道交通、新能源、煤炭安全等軍用、民用領域得到廣泛應用，并與國內(nèi)外知名高科技企業(yè)建立了良好的戰(zhàn)略合作伙伴關系和共贏模式。產(chǎn)品出口美國、歐洲、澳大利亞、韓國等30多個國家和地區(qū)，在中國市場被譽為“電子元件領軍廠商”和進入全球供應鏈的軍工企業(yè)。 ????? 公司為行業(yè)標準制定者，在國軍標、航標和總裝領域已有200余項標準獲得批準并發(fā)布。公司先后建立了具有國際先進標準水平的5條國軍標生產(chǎn)線。公司通過武器裝備質(zhì)量體系認證、ISO9001(2000)質(zhì)量體系認證、AS9100國際航空航天質(zhì)量管理體系認證；代表性產(chǎn)品通過UL、CUL、CE、TUV、CB等安規(guī)認證； ????? 擁有美國UL目擊實驗室和殲十飛機電子元器件篩選檢驗站，同時建立了國內(nèi)企業(yè)首家電連接器DPA（破壞性物理分析）試驗室以及RoHS檢測試驗室。試驗檢測中心被評定為國家和國防實驗室。公司建立了質(zhì)量管理信息平臺，引入和使用SPC、精益六西格瑪?shù)认冗M的管理工具，使公司的質(zhì)量管理工作更加科學。同時，ERP、OA、PDM三項技術深入推進，構建公司整體信息網(wǎng)絡系統(tǒng)。 ????? 公司踐行“航空報國、強軍富民”宗旨；秉承“誠信、廉潔、創(chuàng)新”為核心的中航光電特色文化，傾力打造獨具個性、充滿活力、富有價值、深受客戶歡迎的持續(xù)健康發(fā)展的全球化卓越企業(yè)。 二、礦機提升機的學習 （1）提升機的分類及工作原理 纏繞式提升機 單繩纏繞式提升機 根據(jù)卷筒數(shù)目可分為單卷筒和雙卷筒兩種：①單卷筒提升機，一般作單鉤提升。鋼絲繩的一端固定在卷筒上，另一端繞過天輪與提升容器相連；卷筒轉(zhuǎn)動時，鋼絲繩向卷筒上纏繞或放出，帶動提升容器升降。②雙卷筒提升機，作雙鉤提升（圖1）。兩根鋼絲繩各固定在一個卷筒上,分別從卷筒上、下方引出,卷筒轉(zhuǎn)動時，一個提升容器上升，另一個容器下降。纏繞式提升機按卷筒的外形又分為等直徑提升機和變直徑提升機兩種。等直徑卷筒的結構簡單，制造容易，價格低，得到普遍應用。深井提升時，由于兩側(cè)鋼絲繩長度變化大，力矩很不平衡。早期采用變直徑提升機（圓柱圓錐形卷筒），現(xiàn)多采用尾繩平衡。 纏繞式提升機工作原理 纏繞式提升機是利用鋼絲繩在滾筒上的纏繞和放出，實現(xiàn)容器的提升和下放。鋼絲繩的一端固定在滾筒上，另一端繞過天輪與提升容器連接，當滾筒由電動機拖動以不同的方向轉(zhuǎn)動時，鋼絲繩或在滾筒上纏繞或放出，以帶動提升容器。 纏繞式雙卷筒提升機具有兩個卷筒，每個卷筒上固定一根鋼絲繩，鋼絲繩在兩卷筒上的纏繞方向相反。 摩擦式提升機 1938年，瑞典的ASEA公司在拉維爾（Laver）礦安裝了一臺直徑1.96m雙繩摩擦式提升機。1947年德國G.H.H.公司在漢諾威 礦安裝了一臺四繩摩擦式提升機。多繩摩擦式提升機具有安全性高、鋼絲繩直徑細、主導輪直徑小、設備重量輕、耗電少、價格便宜等優(yōu)點，發(fā)展很快。除用于深立井提升外，還可用于淺立井和斜井提升。鋼絲繩搭放在提升機的主導輪（摩擦輪）上，兩端懸掛提升容器或一端掛平衡重(錘)。運轉(zhuǎn)時，借主導輪的摩擦襯墊與鋼絲繩間的摩擦力,帶動鋼絲繩完成容器的升降。鋼絲繩一般為2～10根。 礦井提升機 井塔式提升機 機房設在井塔頂層，與井塔合成一體，節(jié)省場地；鋼絲繩不暴露在露天，不受雨雪的侵蝕，但井塔的重量大，基建時間長，造價高，并不宜用于地震區(qū)。 摩擦式提升機的工作原理 摩擦式提升機的工作原理是利用摩擦傳遞動力。鋼絲繩搭放在摩擦輪的摩擦襯墊上，提升容器懸掛在鋼絲繩的兩端，在容器底部還懸掛平衡鋼絲繩。提升機工作時拉緊的鋼絲繩以一定的正壓力緊壓在摩擦襯墊之間便產(chǎn)生摩擦力。在這種摩擦力的作用下，鋼絲繩便跟隨摩擦輪一起運動，從而實現(xiàn)容器的提升或下放。 （2）提升機的適用場合 礦用提升機是一種大型提升機械設備。由電機帶動機械設備，以帶動鋼絲繩從而帶動容器在井筒中升降，完成輸送任務。礦井提升機是由原始的提水工具逐步發(fā)展演變而來?，F(xiàn)代的礦井提升機提升量大，速度高，安全性高，已發(fā)展成為電子計算機控制的全自動重型礦山機械。 （3）提升機的規(guī)格型號 斗式提升機的型號有HL（TH）型、PL（NE）型、D（GTD）型等，其規(guī)格以料斗寬度表示，HL型有300、500等規(guī)格，PL型有250、350、450等規(guī)格。斗式提升機是水泥廠最常用的垂直輸送機，通常用以提升塊、粒狀物料以及粉狀物料，由于鏈條，膠帶拉力限制，提升高度一般不超過30米。近年來生產(chǎn)的新型斗式提升機TH型、NE型、GTD型輸送能力都超過了100噸/小時；提升高度超過70米；尤其是鋼絲繩芯膠帶斗式提升機（GTD型）輸送能力達到1600噸/小時以上，提升高度超過90米。 （4）提升機的參數(shù) 1、卷筒寬度和直徑 卷筒直徑：提升機卷筒上第一層鋼絲繩中心到卷筒中心距離的2倍。 絞車卷筒的直徑為：卷筒纏繩表面到卷筒中心距離的2倍。 二者概念有差別，相差1根鋼絲繩的直徑。 卷筒寬度：卷筒兩個擋繩板內(nèi)側(cè)直間的距離。 卷筒直徑和寬度決定了卷筒使用鋼絲繩的最大直徑和容繩量。 2、兩卷筒中心距離 雙卷筒提升機：活動卷筒與固定卷筒中心之間的距離。 該參數(shù)在計算繩偏角時要用到。 3、最大靜張力和最大靜張力差 鋼絲繩的張力，也就是鋼絲繩的拉力。在單鉤提升時，滾筒上只有一根鋼絲繩，其拉力主要由提升容器、鋼絲繩、提升載荷的重力構成。拉力最大值在天輪的切點處，載荷越大、井筒越深、容器重量越大鋼絲繩的拉力就越大。最大靜張力是針對提升機而言的，是強度允許的，滾筒上最大的拉力值。 4、鋼絲繩的速度與直徑 繩速：單位時間內(nèi)鋼絲繩在卷筒上纏繞的長度或通過摩擦輪的長度。 有最外層繩速、最內(nèi)層繩速、平均繩速等概念。一般是指平均繩速。 鋼絲繩直徑：允許纏繞的最大鋼絲繩直徑與卷筒直徑有關。 5、提升高度、容繩量 提升高度和斜長：提升容器在兩終端起停位置處，允許運行的最大距離。 容繩量：按照規(guī)定，卷筒上允許纏繞的鋼絲繩的最大長度。 （5）主要部件及功能 1、主軸裝置 主軸裝置的作用及工作原理 主軸裝置是單繩纏繞式礦井提升機的主要工作部件，它的主要作用：纏繞提升鋼絲繩；承受各種載荷（包括固定載荷和工作載荷）；承受各種緊急情況下所造成的非正常載荷，在非正常載荷的作用下，主軸裝置各部分不應有的殘余應力；雙筒提升機，調(diào)節(jié)鋼絲繩的長度。 主軸裝置的工作原理：鋼絲繩的一端用壓繩板固定在卷筒的輻板上，另一端經(jīng)卷筒的纏繞后，繞過井架天輪懸掛提升容器。這樣，利用主軸的旋轉(zhuǎn)方式的不同，將鋼絲繩纏繞或松開，以完成提升容器的上升或下降。 出繩方式：單筒提升機單鉤提升時為上出繩，做雙鉤使用時右側(cè)為上出繩，左側(cè)為下出繩（反裝設備除外），雙筒提升機，固定滾筒為上出繩，游動滾筒為下出繩，雙筒提升機的排繩應按同時同向纏繞為宜，不允許同時向兩個卷筒的中部或兩側(cè)移動，即當提升鋼絲繩的纏繞層數(shù)在1.25～2.25 層時，為避免提升過程中兩卷筒的鋼絲繩過分集中在主軸中部，使主軸受力狀態(tài)惡化，則使用靠游動卷筒一側(cè)的出繩孔，其余情況則使用靠外側(cè)（主軸驅(qū)動端）的出繩孔，游動卷筒一般使用靠外側(cè)（主軸非驅(qū)動端）的出繩孔。 主軸裝置的結構 單筒提升機的結構 單筒提升機的主軸裝置（如圖5）主要是由主軸、軸承座、滾筒、固定右支輪、固定左支輪、軸承、傳動箱、軸承座底架等組成。其中固定右支輪與主軸為無鍵過盈連接，與滾筒采用鉸制孔螺栓連接。固定左支輪通過軸瓦滑裝在主軸上，與滾筒采用鉸制孔螺栓連接。 主軸是主軸裝置的主要零件之一，它承受了整個主軸裝置的自重、外載荷和傳遞全部扭矩，用中碳鋼鍛造而成。 滾筒采用Q345 板的焊接式結構，并經(jīng)高溫退火處理。主要由卷筒皮、制動盤、擋繩板、輪輻、加強環(huán)等組成，根據(jù)客戶的現(xiàn)場實際需求，我公司卷筒可以加工成整體焊接式、兩剖分式和四剖分式，上述的結構形式又可以分為制動盤焊接式和制動盤可拆卸式兩種。 主軸承座是承受整個主軸裝置自重和鋼絲繩上全部載荷的支撐部件，軸承采用雙列調(diào)心滾子軸承，這種軸承調(diào)心性能好，承載能力大，抗沖擊能力強，同時也能承受少量的軸向載荷，使用壽命長、效率高、維護方便、對安裝誤差和主軸的繞度要求較低 雙筒提升機的結構 雙筒提升機的主軸裝置（如圖6）主要是由主軸、軸承座、固定滾筒、游動滾筒、固定右支輪、游動支輪、固定左支輪、軸承、調(diào)繩離合器、傳動箱、軸承座底架等組成。其中固定右支輪與主軸為無鍵過盈連接，與固定滾筒采用鉸制孔螺栓連接。固定左支輪通過軸瓦滑裝在主軸上，與固定滾筒采用鉸制孔螺栓連接。游動支輪通過合金軸瓦與主軸滑動連接，與游動滾筒采用鉸制孔螺栓連接。 主軸是主軸裝置的主要零件之一，它承受了整個主軸裝置的自重、外載荷和傳遞全部扭矩，用中碳鋼鍛造而成。 滾筒采用Q345 板的焊接式結構，并經(jīng)高溫退火處理。主要由卷筒皮、制動盤、擋繩板、輪輻、加強環(huán)及定位環(huán)等組成，根據(jù)客戶的現(xiàn)場實際需求，我公司卷筒可以加工成整體焊接式、兩剖分式和四剖分式，上述的結構形式又可以分為制動盤焊接式和制動盤可拆卸式兩種。 主軸承座是承受整個主軸裝置自重和鋼絲繩上全部載荷的支撐部件，軸承采用雙列調(diào)心滾子軸承，這種軸承調(diào)心性能好，承載能力大，抗沖擊能力強，同時也能承受少量的軸向載荷，使用壽命長、效率高、維護方便、對安裝誤差和主軸的繞度要求較低。 2、調(diào)繩離合器 調(diào)繩離合器主要用于解決多水平提升問題，即當鋼絲繩伸長時，調(diào)節(jié)鋼絲繩相對長度達到雙容器的相對準確停車位置，我公司的調(diào)繩離合器為徑向齒塊式調(diào)繩離合器，主要有兩種：液壓式徑向齒塊調(diào)繩離合器和手動式徑向齒塊調(diào) 繩離合器 手動式徑向齒塊調(diào)繩離合器 手動齒塊式調(diào)繩離合器（如圖7）主要由調(diào)繩內(nèi)齒、輪轂、移動轂、離開板、螺旋套、齒塊體、手把、連板、蓋板、銷軸等組成。機器正常工作時，齒塊與調(diào)繩內(nèi)齒處于嚙合狀態(tài)傳遞轉(zhuǎn)矩。需調(diào)繩時，首先將頂緊螺旋套的緊固螺栓卸下，并用停止裝置將游動滾筒鎖住，然后旋轉(zhuǎn)手把，帶動螺旋套連接移動轂做軸向位移，使其連板推動齒塊體做垂直運動，脫離固定在游動卷筒上的調(diào)繩內(nèi)齒，達到離開目的。當齒塊體與調(diào)繩內(nèi)齒脫開時，轉(zhuǎn)動固定卷筒，即可調(diào)繩。 調(diào)繩結束后，應用手把反向旋轉(zhuǎn)螺旋套，推動移動轂，使兩齒塊與調(diào)繩內(nèi)齒緊密嚙合，然后用緊固螺栓頂緊螺旋套并用螺母鎖緊，卸下停止裝置。設備方可正常運轉(zhuǎn)。此種調(diào)繩離合器結構簡單，調(diào)繩方便，安全可靠。 液壓式徑向齒塊調(diào)繩離合器 液壓式徑向齒塊調(diào)繩離合器（如圖8）由輪轂、移動轂、撥動環(huán)、齒塊、內(nèi)齒圈、調(diào)繩油缸、聯(lián)鎖閥和行程開關等部分組成。該結構可滿足調(diào)繩過程中安全、精確、快速、可靠。 液壓式徑向齒塊調(diào)繩離合器的工作原理： （a）機械正常工作階段 此時齒塊和調(diào)繩內(nèi)齒處于嚙合狀態(tài)，液壓缸的合上腔和離開腔通過液壓站上的電磁閥處于回油狀態(tài)，聯(lián)鎖閥的柱銷鎖入調(diào)繩油缸活塞的凹槽內(nèi)，機械正常運行。 （b）調(diào)繩準備階段 將游動滾筒用停止裝置鎖住，撥動操縱臺上調(diào)繩轉(zhuǎn)換開關到調(diào)繩位置，安全電磁閥斷電，使機械處于安全制動狀態(tài)。啟動液壓站（此時機器處于安全制動狀態(tài)），高壓油即可通過調(diào)繩電磁閥進入聯(lián)鎖閥，將聯(lián)鎖閥的柱銷從調(diào)繩油缸活塞的凹槽中移出，并且液壓油進入調(diào)繩液壓缸的離開腔，推動液壓缸活塞外移，使齒塊與調(diào)繩內(nèi)齒脫離嚙合，游動卷筒與主軸連接脫開。 （c）調(diào)繩操作階段 調(diào)繩油缸打開到位之后，碰到行程開關，此時固定卷筒解除安全制動，游動卷筒仍為安全制動。起動設備主電機使固定卷筒慢速運轉(zhuǎn)，調(diào)節(jié)鋼絲繩長度或更換提升水平，實現(xiàn)調(diào)繩的目的。 （d）恢復工作階段 調(diào)繩完畢后，恢復固定卷筒的安全制動，然后將調(diào)繩電磁閥斷電，液壓缸的高壓油即回油箱。然后使調(diào)繩電磁閥的另一端得電，高壓油即可進入液壓缸的合上腔，驅(qū)動液壓缸活塞向里移動，使齒塊與調(diào)繩內(nèi)齒重新嚙合。同時活塞桿碰壓行程開關，操縱臺上的指示燈顯示出“合上”的信號后，方可將調(diào)繩電磁閥斷電，并復位調(diào)繩轉(zhuǎn)換開關。電磁閥處于回油位置，然后將停止裝置卸下。至此，調(diào)繩操作全部結束，機器恢復正常的工作制動狀態(tài)。 （e）調(diào)繩安全聯(lián)鎖環(huán)節(jié) 在調(diào)繩操作過程中，如果離合器萬一偶然地從原來的離開位置向合上位置移動時，行程開關即動作，固定卷筒立即安全制動，避免打齒事故發(fā)生。確保調(diào)繩全過程的安全。 3、襯塊 襯塊的作用：使鋼絲繩不發(fā)生過多變形;使鋼絲繩有規(guī)則的排列，減少鋼絲繩的磨損。我公司的襯塊主要有兩種：塑襯和木襯。 木襯的厚度不得小于兩倍的鋼絲繩直徑，通常寬度在100mm 左右，選用柞木、水曲柳、或榆木制作，裝配時應保證使其與滾筒接觸良好，否則，就會影響到卷筒的應力分布，木襯在磨損后應及時更換。 塑襯相對于木襯具有以下優(yōu)點：耐磨性好，使用壽命是木襯的3 倍以上；許用壓應力大，抗壓強度比木襯高7 倍以上；抗干燥、不吸水、耐潮濕性好，不會出現(xiàn)干裂和腐爛現(xiàn)象；繩槽排列整齊，可以降低鋼絲繩在纏繞運行中的咬繩程度。從而提高鋼絲繩的使用壽命。 4、盤型制動器 概述 盤型制動器是通過碟形彈簧的彈力使閘瓦沿軸向從兩側(cè)壓向制動盤產(chǎn)生制動力，靠油壓壓縮彈簧帶動閘瓦反向移動解除制動力，由于盤型制動器是軸向產(chǎn)生制動力，為防止制動盤的變形和主軸產(chǎn)生軸向力，盤型制動器都是成對使用的，每一對為一副盤型制動器。 提升機的制動系統(tǒng)是由盤型制動器、液壓站、管路系統(tǒng)配套組成。作提升機的工作制動和安全制動之用。其制動力大小、使用維護、制動力調(diào)整對整個提升系統(tǒng)安全運行都具有重大的影響，因此安裝、使用單位必須予以重視，確保運行安全。 盤型制動器具有以下特點： （1）制動力矩具有良好的可調(diào)性； （2）慣性小，動作快，靈敏度高； （3）可靠性高； （4）通用性好，不同的礦井提升機可配不同數(shù)量相同型號的盤型制動器； （5）結構簡單、維修調(diào)整方便。 結構特征及工作原理 1、型號規(guī)格 根據(jù)盤型制動器中盤型閘的正壓力不同，可將盤型閘分為32KN、40KN、63KN、80KN、100KN、120KN等不同規(guī)格。對于不同規(guī)格的盤型閘其工作原理是相同的。設計時可根據(jù)提升機所需的制動力矩的大小進行選用和配置 2、結構特征 盤型制動器（如圖9）主要是由盤型閘、支架、螺栓、油管和油管接頭等組成。盤型閘由雙頭螺栓成對的安裝在支架上。每個支架上可以安裝一對或多對盤型閘，盤型閘的數(shù)量和型號可根據(jù)提升機所需制動力的大小確定。盤型閘（如圖10）是盤型制動器的主要工作部件，以中低壓（≤6.3MPa）為例，盤型閘主要是由支座、閘瓦體、閘瓦、擋鐵、活塞、油缸、調(diào)整螺母、配油盤、緊固螺栓、導向鍵及密封圈等零部件組成。 3、工作原理 盤型制動器是制動系統(tǒng)的執(zhí)行機構，它在蝶形彈簧的作用下對制動盤直接產(chǎn)生正壓力，并通過制動盤和閘瓦的摩擦力形成所需的制動力矩，完成礦井提升機的工作制動和安全制動。 5、深度指示器 結構及工作原理 深度指示器主要是由箱體、齒輪、傘齒輪、絲杠、光杠、框架、支架、絲母、行程開關、指針及指示板等零件組成（如附圖13）。 提升機主軸的旋轉(zhuǎn)運動由傳動裝置傳遞給深度指示器，經(jīng)過齒輪組傳動給絲杠，使兩根垂直絲杠以互為相反的方向旋轉(zhuǎn)。當絲杠旋轉(zhuǎn)時，帶有指針的兩個梯形螺母也以互為相反的方向移動，即一個向上，一個向下。而絲杠的轉(zhuǎn)數(shù)與主軸轉(zhuǎn)數(shù)成正比，則螺母上指針在指示板上的位置也就與提升容器在井筒中的位置相對應，因此通過指針便能準確地指出容器在井筒中的位置。深度指示器的光杠上下兩端各裝有減速和過卷行程開關。當提升容器到達減速和過卷位置時，絲母上的碰塊使行程開關動作，發(fā)出信號。各行程開關的位置可根據(jù)實際需要進行調(diào)整。 6、天輪裝置 天輪裝置主要用于單繩纏繞式提升機，安裝在井架上，用來改變鋼絲繩的方向和根據(jù)提升系統(tǒng)要求滿足提升容器中心距，是提升機的主要承力件之一；其的公稱直徑與卷筒的公稱直徑一致，繩槽的大小與鋼絲繩的直徑有關，天輪的數(shù)量可根據(jù)滾筒的數(shù)量來確定。 三、學習有關畢業(yè)設計的相關知識 內(nèi)裝式提升機國內(nèi)外發(fā)展狀況及其優(yōu)點 由于礦用提升機在運輸人員和煤礦上具有很重要的作用，人們開始追究提升機不占空間，內(nèi)裝式提升機就應運而生。在國內(nèi)，內(nèi)裝式提升機和國外的相比還有很大的差距，國內(nèi)的裝式提升機還處于初期，只是把電動機和一些外在的裝置放在了滾筒內(nèi)部，而國外的研究則比較深入，他們直接把滾筒做成轉(zhuǎn)子，作為電動機的一部分，省去了聯(lián)軸器、減速器這些設備。在某種意義上內(nèi)裝式提升機在節(jié)約空間，減少能耗等方面有著突出的優(yōu)點。 16 河南理工大學萬方科技學院 本科畢業(yè)設計（論文）開題報告 題目名稱 礦用提升機的整體設計 學生姓名 郭春霖 專業(yè)班級 08機制2班 學號 0828070032 一、 選題的目的和意義： 礦用提升機是一種大型提升機械設備。由電機帶動機械設備，以帶動鋼絲繩從而帶動容器在井筒中升降，完成輸送任務。礦井提升機是由原始的提水工具逐步發(fā)展演變而來。現(xiàn)代的礦井提升機提升量大，速度高，安全性高，已發(fā)展成為電子計算機控制的全自動重型礦山機械。礦井提升機與壓氣，通風和排水設備組成礦井四大固定設備，是一套復雜的機械------電氣排組。所以合理的選用礦井提升機具有很大的意義。礦井提升機的工作特點是在一定的距離內(nèi)，以較高的速度往復運行。為了保證工作效率和安全可靠，礦井提升機應具有良好的控制設備和完善的保護裝置。熟悉礦井提升機的性能、結構和動作原理，提高安裝質(zhì)量，合理使用設備，加強設備維護，對于確保提升工作高效率和安全可靠，防止和杜絕故障事故的發(fā)生，具有重大意義。礦井提升機對安全性、可靠性和調(diào)速性能的特殊要求，使得提升機電控系統(tǒng)的技術水平在一定程度上代表一個廠或國家的傳動控制技術水平。 從個人角度來說，想借此機會把機械制造與設計好好學習一下，從理論到實踐的過渡，為以后自己參加工作奠定一些基礎，有利于以后自己的設計生涯。 二、 國內(nèi)外研究綜述： 近三十年來，國外提升機機械部分和電氣部分都得到了飛速的發(fā)展，而且兩者相互促進，相互提高。起初的提升機是電動機通過減速器傳動卷筒的系統(tǒng)，后來出現(xiàn)了直流慢速電動機和直流電動機懸臂安裝直接傳動的提升機。上世紀七十年代西門子發(fā)明矢量控制的交一直一交變頻原理后，標志著用同步電動機來代替直流電機實現(xiàn)調(diào)速的技術時代已經(jīng)到來。1981年第一臺用同步機懸臂傳動的提升機在德國Monopol礦問世，1988年由MAVGHH和西門子合作制造的機電一體的提升機(習慣稱為內(nèi)裝電機式)在德國Romberg礦誕生了，這是世界上第一臺機械和電氣融合成一體的同步電機傳動提升機。在提升機機械和電氣傳動技術飛速發(fā)展的同時，電子技術和計算機技術的發(fā)展，使提升機的電氣控制系統(tǒng)更是日新月異。早在上世紀七十年代，國外就將可編程控制器(PLC)應用于提升機控制。上世紀八十年代初，計算機又被用于提升機的監(jiān)視和管理。計算機和PLC的應用，使提升機自動化水平、安全、可靠性都達到了一個新的高度，并提供了新的、現(xiàn)代化的管理、監(jiān)視手段。特別要強調(diào)的是，此時期在國外一著名的提升機制造公司，如西門子、ABB、ALSTHOM都利用新的技術和裝備，開發(fā)或完善了提升機的安全保護和監(jiān)控裝置，使安全保護性能又有了新的提高。 就在國外科學技術突飛猛進發(fā)展的時候，我國提升機電控系統(tǒng)很長時間都處于落后的狀況。直到目前為止，我國正在服務的礦井提升機電控系統(tǒng)大多數(shù)還是轉(zhuǎn)子回路串金屬電阻的交流調(diào)速系統(tǒng)，設備陳舊、技術落后。國產(chǎn)提升機安全性、可靠性差，在關鍵部位—上下兩井口減速區(qū)段沒有配套的有效的速度監(jiān)視裝置，就提升機控制技術而言，依然是陳舊的，和國外相比，我們存在很大的差距。 礦井提升系統(tǒng)的類型很多，按被提升對象分:主井提升、副井提升;按井筒的提升道角度分:豎井和斜井;按提升容器分:箕斗提升、籠提升、礦車提升;按提升類型分:單繩纏繞式和多繩摩擦式等。我國常用的礦用提升機主要是單繩纏繞式和多繩摩擦式。我國的礦井與世界上礦業(yè)較發(fā)達的國家相比，開采的井型較小、礦井提升高度較淺，煤礦用提升機較多，其他礦(如金屬礦、非金屬礦)則較少。因此在20世紀60年代開始單繩纏繞式礦井提升機采用較多。 20世紀80年代，我國從瑞典、西德等國引進20多套晶閘管—直流電動機控制系統(tǒng)。我國自己生產(chǎn)的晶閘管—直流電動機控制系統(tǒng)應用于20世紀90年代。這種控制系統(tǒng)的優(yōu)點是:體積小、重量輕、占地面積小;基礎省、安裝方便、建筑費用低;無齒輪傳動部分(不需要減速器)、總效率高、電能消耗少;單機容量大，適用范圍廣;調(diào)速平穩(wěn)、調(diào)速范圍廣、調(diào)速精度高;易于控制，能實現(xiàn)自動化，安全可靠;節(jié)約電能。 礦井提升機對安全性、可靠性和調(diào)速性能的特殊要求，使得提升機電控系統(tǒng)的技術水平在一定程度上代表一個廠或國家的傳動控制技術水平。比較國內(nèi)外礦用提升機系統(tǒng)，具體來說國外礦井提升機在電控方面的應用特點有以下幾個方面: l)提升工藝過程微機控制 2)提升行程控制 3)提升過程監(jiān)視 4)安全回路 20世紀80年代西歐一些工業(yè)先進國家將交流變頻調(diào)速技術應用于提升機，有代表性的是西門子公司和ABB公司。我國在20世紀90年代也引進了交流變頻調(diào)速提升機控制系統(tǒng)。變頻調(diào)速方式類似于它勵直流電動機取得很寬的調(diào)速范圍、很好的調(diào)速平滑性和有足夠硬度的機械特性，在提升機應用中顯示了其獨特的優(yōu)勢。 三、畢業(yè)設計（論文）所用的主要技術與方法： 1、資料的方法：圖書館借閱相關的設計手冊、專業(yè)書刊。從網(wǎng)上查閱相關的論文、相關產(chǎn)品的技術參數(shù)等資料。 2、采用計算機輔助設計的辦法，掌握CAD、soldeworks或pro-E等軟件的使用方法。設計圖紙為電子版。 3、理論、強度計算、選型計算 四、主要參考文獻與資料獲得情況： 1《礦井提升機》 洛陽礦山機械研究所編 機械工業(yè)出版社出版 2《礦井提升機的計算和設計》 蘇聯(lián)布·勒·達維道夫著 煤炭工業(yè)出版社 3《礦井多繩提升機選型設計》 范家駿 編 煤炭工業(yè)出版社 4《礦井提升設備》 中國礦業(yè)學院 主編 煤炭工業(yè)出版社 5《機械設計課程設計》 路玉 何在洲 佟延偉 編 機械工業(yè)出版社 6《機械設計》 濮良貴 邵明剛 主編 高等教育出版社 五、 畢業(yè)設計（論文）進度安排（按周說明）： 4月9號到16號完成材料的收集，確定畢業(yè)論文的提綱 4月21日到4月30日確定相關設計方案，進行結構設計 5月1日到5月15日進行結構設計審查，修改設計圖紙 5月16日到5月30日設計圖紙基本完成，設計書編寫完成 六、指導教師審批意見： 指導教師： （簽名） 年 月 日 4 河 南 理 工 大 學 萬 方 科 技 學 院 本 科 畢 業(yè) 論 文 I 摘 要 礦山提升機是礦山大型固定機械之一，礦山提升機從最初的蒸汽機 拖動的單繩纏繞式提升機發(fā)展到今天的交變頻直接拖動的多繩摩擦式提 升機和雙繩纏繞式提升機已經(jīng)歷了 170 多年的發(fā)展歷史，它是礦山井下 生產(chǎn)系統(tǒng)和地面工業(yè)廣場相連接的樞紐，被喻為礦山運輸?shù)难屎?。因?礦山提升設備在礦山生產(chǎn)的全過程占有重要的地位。根據(jù)礦井提升機工 作原理和結構的不同，可分為纏繞式提升機和摩擦式提升機。 在國內(nèi)外，多繩摩擦式絞車飛躍發(fā)展，其發(fā)展速度遠遠超過單繩纏 繞式提升機，這是因為它有著許多單繩纏繞式提升機無法比擬的優(yōu)點， 如提升鋼絲繩直徑較小，主導輪直徑及整個機器的尺寸都相應縮小了， 設備重量也減輕了，不需要設置防墜器等。 一個現(xiàn)代化的礦井在提升設備的選型上尤為重要。因為提升設備選 型的合理與否，直接關系到礦井的安全和經(jīng)濟性，因此確定合理的提升 系統(tǒng)時，必須經(jīng)過多方面的技術經(jīng)濟比較，結合礦井的具體條件選擇合 適的設備。 關鍵詞：提升機；多繩摩擦；制動器；選型設計 河 南 理 工 大 學 萬 方 科 技 學 院 本 科 畢 業(yè) 論 文 II Abstract The mine elevator is one of mine large-scale fixed machineries, the mine elevator the winding type elevator developed from initial steam engine dragging's Shan Sheng to today's junction - - hands over the frequency conversion direct dragging the multi-rope friction type elevator and the double rope winding type elevator has experienced more than 170 year historical developments, it was the key position which the mine shaft production system and the ground industry square connected, is explained for mine haulage's pharynx and larynx. Therefore the mine hoisting equipment holds the important status in the mine production's entire process. According to the mine pit elevator principle of work and the structure difference, may divide into the winding type elevator and the friction type elevator. In domestic and foreign, the multi-rope friction type winch leap development, its development speed goes far beyond the single rope winding type elevator, this is because it has the merit which many single rope winding type elevator is unable to compare, like the hoisting cable diameter was small, leads the wheel diameter and the entire machine's size correspondingly reduced, the installation weight also reduced, did not need to establish against falls and so on. A modernized mine pit on lift technique's shaping especially important. Because of lift technique shaping reasonable or not, direct relation mine pit security and efficiency, therefore determined when reasonable lift system, must undergo various technical economy comparison, the union mine pit concrete term choice appropriate equipment. Keywords：Elevator The multi-ropes rub Brake Shaping design 河 南 理 工 大 學 萬 方 科 技 學 院 本 科 畢 業(yè) 論 文 i 目 錄 1 緒論 .......................................................1 2 礦井提升設備概述 ...........................................3 2.1 提升機的定義 .........................................3 2.2 提升機的分類..........................................3 3 多繩摩擦式提升機的整體設計計算 .............................9 3.1 設計依據(jù)..............................................9 3.2 設計過程： ...........................................10 3.2.1 箕斗的選定 .....................................10 3.2.2 提升剛絲繩的選型 ...............................12 3.2.3 提升機卷筒的選擇 ...............................15 3.2.4 提升機的選擇 ...................................16 3.2.5 天輪的選擇 .....................................18 3.2.6 計算提升機與井筒的相對位置 .....................19 3.2.7 預選提升電動機 .................................22 3.2.8 計算傳動裝置的總傳動比 ?i配傳動比 ..............23 3.2.9 主軸輸入功率及軸徑的確定 .......................23 3.2.10 根據(jù)軸徑確定主軸部分的安裝軸承 ................25 3.2.11 減速器的設 計 ..................................25 3.2.12 聯(lián)軸器的設計 ..................................33 3.2.13 提升機各部 分鍵的選擇 ..........................34 3.3 制動器的設計...........................................36 3.3.1 提升機制動器主要類型...........................38 河 南 理 工 大 學 萬 方 科 技 學 院 本 科 畢 業(yè) 論 文 ii 3.3.2 盤式制動器的結構及工作原理 .....................40 4 提升設備的運動學及動力學計算 ..............................43 4.1 提升系統(tǒng)變位質(zhì)量的計算...............................43 4.2 提升加速度的確定.....................................45 4.3 提升減速提升減速度的確定.............................46 4.4 防滑計算.............................................47 4.4.1 靜防滑 .........................................47 4.4.2 動防滑 .........................................48 4.4.3 等速和減速階段 .................................49 4.4.4 提升重載發(fā)生緊急制動時 .........................49 4.5 六階段速度圖參數(shù)的計算...............................50 4.6 提升設備的動力學計算.................................53 4.7 提升電動機容量的計算.................................56 4.8 提升設備的電耗及效率的計算...........................59 致謝 ........................................................61 參考文 獻 ....................................................62 河 南 理 工 大 學 萬 方 科 技 學 院 本 科 畢 業(yè) 論 文 1 1 緒論 礦山提升機是礦山大型固定機械之一，它是礦山井下生產(chǎn)系統(tǒng)和地 面工業(yè)廣場相連接的樞紐，被喻為礦山運輸?shù)难屎?。因此礦山提升設備 在礦山生產(chǎn)的全過程占有重要的地位。 根據(jù)礦井提升機工作原理和結構的不同，可分為纏繞式提升機和摩 擦式提升機。單繩纏繞式提升機是較早出現(xiàn)的一種，它工作可靠，結構 簡單，但是僅適用于淺井及中等深度的礦井，而對于井深超過 300 米的 礦井，宜選用多繩摩擦式絞車。在國內(nèi)外，多繩摩擦式絞車飛躍發(fā)展， 其發(fā)展速度遠遠超過單繩纏繞式提升機，這是因為它有著許多單繩纏繞 式提升機無法比擬的優(yōu)點，如提升鋼絲繩直徑較小，主導輪直徑及整個 機器的尺寸都相應縮小了，設備重量也減輕了，不需要設置防墜器等。 下面是我針對不同的礦井的地質(zhì)、煤層等情況，進行綜合計算分析后， 本著安全、經(jīng)濟等原則對這兩種提升設備系統(tǒng)進行的選型設計。 目前我國煤炭 95%是以井下方式開采，需要通過提升設備提升到地 面以實現(xiàn)其使用價值和經(jīng)濟、社會效益。提升作為重要的一個環(huán)節(jié)，在 一定程度上制約著煤炭生產(chǎn)能力。提升設備的合理結構及設計，安全經(jīng) 濟運行和科學管理維護，直接關系到礦井生產(chǎn)能力及技術經(jīng)濟指標?，F(xiàn) 代采礦業(yè)的發(fā)展對提升設備在機械結構、工藝、設計理論和方法及安全 檢測等方面都有明確的要求。目前我國中小型煤礦作為我國煤炭生產(chǎn)的 重要部分其提升設備同大型煤礦及世界先進水平相比，仍有很大差距， 主要表現(xiàn)在： （1）提升設備的自動化水平較低，提升設備自動控制化控制較國 內(nèi)與國外大型和先進煤礦提升系統(tǒng)落后； 河 南 理 工 大 學 萬 方 科 技 學 院 本 科 畢 業(yè) 論 文 2 （2）提升設備的配套產(chǎn)品（鋼絲繩、大型電機、減速器等）的質(zhì) 量安全性能尚不能滿足要求，在一定程度上制約了提升設備的總體水平； （3）礦井提升的監(jiān)、檢手段落后、制動系統(tǒng)的可靠性明顯不足， 有待進一步提高。 近幾年煤炭開采與提升技術的發(fā)展速度很快，對提升機的要求必然 隨著先進技術的進步而不斷發(fā)展,其發(fā)展趨勢是: （1）向適用型發(fā)展。 （2）向高耐久性,高可靠性方向發(fā)展。 （3）向智能化自動化方向發(fā)展。提升系統(tǒng)采用 PLC 控制監(jiān)測系統(tǒng) 等，并可根據(jù)要求調(diào)節(jié)，信號用聲、光、影像來傳送。 （4）向標準化、規(guī)范化方向發(fā)展。提升機零部件普遍標準化,規(guī)范 化,保證設計、加工質(zhì)量和水平。 （5）向高適應性發(fā)展。適應不同工作環(huán)境。 因此，研究制造自己的高效提升機是為經(jīng)濟發(fā)展和社會進步的長遠 考慮。此次設計的提升機主軸裝置、減速器與制動系統(tǒng)是配套專用產(chǎn)品， 電動機的選擇可以靈活運用。這樣可以使提升機的應用、維護、保養(yǎng)、 檢測等方面系統(tǒng)進行，有效提高提升機的工作效率。多繩摩擦提升機具 有體積小、質(zhì)量輕、安全可靠、提升能力強等優(yōu)點，適用于較深的礦井 提升。 由于水平有限，難免出現(xiàn)錯誤，請指導老師和專家給予批評和指 正。 河 南 理 工 大 學 萬 方 科 技 學 院 本 科 畢 業(yè) 論 文 3 2 礦井提升設備概述 2.1 提升機的定義 礦井提升機是礦井大型固定設備之一，它的主要任務就是沿井筒提 升煤炭、礦石和矸石；升降人員和設備；下放材料和工具等。礦井提升 設備是聯(lián)系井下與地面的紐帶，是主要的提升運輸工具，因此它整個礦 井生產(chǎn)中占有重要的地位。 2.2 提升機的分類 1 按用途分 a. 主井提升設備 主井提升設備的任務是專門提升井下生產(chǎn)的煤炭。年產(chǎn) 30 萬噸以 上的礦井，主井提升容器多采用箕斗；年產(chǎn) 30 萬噸以下的礦井，一般 采用罐籠(立井)或串車(斜井)。 b.副井提升設備 副井提升設備的任務是提升矸石、廢料，下放材料，升降人員和設 備等。副井提升容器采用普通罐籠(立井)和串車(斜井)。 2 按拖動方式分 按提升機電力拖動方式分為交流拖動提升設備和直流拖動提升設備。 3 按提升容器類型分 分為箕斗、罐籠、串車等提升設備。 4 按井筒的傾角分 提升設備按井筒傾角可分為立井提升設備和斜井提升設備。立井提 升時，提升容器采用箕斗或罐籠等.斜井提升時，提升容器一般采用礦 車(串車)或斜井箕斗。串車提升適用于井筒傾角不大于；斜井箕斗提升 河 南 理 工 大 學 萬 方 科 技 學 院 本 科 畢 業(yè) 論 文 4 適用于井筒傾角在 ~ 范圍內(nèi)。近年來大型斜井提升多采用膠帶輸0253 送機。 5 按提升機類型分 A.單繩纏繞式提升設備 單繩纏繞式提升設備目前大部分為直徑圓柱型滾筒，在個別的老礦 井，還有使用變直徑滾筒(如雙圓柱圓錐型滾筒)提升設備。 KJ( 2~3m)型單繩纏繞式提升機是我國在 1958~1966 年生產(chǎn)的仿蘇? BM-2A 型提升機，按滾筒個數(shù)來分，有單滾筒和雙滾筒的提升機；按布 置方式來分，有帶地下室和不帶地下室的提升機，可根據(jù)設計而選用， 但二者技術性能完全相同。 KJ 型( 2~3m)提升機代號意義以 KJ2 2.5 1.2D-20 型為例說明如?? 下： K--------礦井； J---------卷揚機(提升機)； 2---------雙滾筒(單滾筒時為 1)； 2.5-------滾筒名義直徑，m； 1.2-------每個滾筒的兩側(cè)擋繩板的距離，m； D---------帶地下室(無 D 字表示不帶地下室)； 20--------減速器名義傳動比。 我國現(xiàn)有煤礦礦井多數(shù)是按照五十年代的標準設計的，為了快出煤、 多出煤，當時主要是建設中、小型礦井，并且首先開采淺部煤層。五十 年代，我國的礦井提升設備主要是從蘇聯(lián)進口的 BM 型產(chǎn)品和國產(chǎn)仿蘇 KJ 型產(chǎn)品，設備的可選性小，主要是滿足開采淺部煤層的需要。進入 80 年代以后，我國許多煤礦礦井已逐漸轉(zhuǎn)向中深部開采，國家統(tǒng)煤礦 礦井的平均深度已由 200 米延伸到 400 米，現(xiàn)在已達 600 米、1000 米。 河 南 理 工 大 學 萬 方 科 技 學 院 本 科 畢 業(yè) 論 文 5 根據(jù)國內(nèi)外的實踐經(jīng)驗，落地式摩擦提升設備，是在礦井延伸后使現(xiàn)有 提升設備滿足加大提升高度要求的行之有效的辦法。 1 主提升鋼絲繩的選擇 (a) 鋼絲繩的結構形式 應優(yōu)先選用三角股鋼絲繩及線接觸圓股鋼絲繩，當由于供應原因， 亦可以選用普通圓股點接觸平行捻鋼絲繩。鋼絲繩公稱抗拉強度宜選用 1550× 帕。610 (b) 鋼絲繩的安全系數(shù) 根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定，鋼絲繩的安全系數(shù) 應符合下式：m 升降人員和物料 9.205mHc?? 升降物料 7 式中 —提升鋼絲繩的懸垂長度， MHc (c) 鋼絲繩數(shù)目選擇 落地摩擦式提升機的鋼絲繩數(shù)目以 2 到 4 根為宜。 2 尾繩的選擇 目前，絕大多數(shù)使用多繩摩擦式提升機的礦井，都由原來選用扁鋼 絲繩作平衡尾繩而改為使用圓股鋼絲繩作平衡尾繩。新建的礦井，設計 中也已全部選用圓股鋼絲繩作平衡尾繩。這主要是因為扁鋼絲繩生產(chǎn)效 率低、供應困難。 (a) 主導輪直徑 D 的確定 根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定，主導輪直徑 D 應符合式： 無導向輪 有導向輪 80?d10?d d:鋼絲繩直徑 河 南 理 工 大 學 萬 方 科 技 學 院 本 科 畢 業(yè) 論 文 6 3 鋼絲繩間距 nA20~5m? 4 天輪直徑 w?1d 5 鋼絲繩在摩擦襯墊上的圍包角 ? 當井深大于 300 米時，取： 0~218?? 當井深小于 300 米時，?。? 07236a????? B. 多繩摩擦式提升設備 多繩摩擦式提升設備可分為塔式和落地式 多繩摩擦提升機的井架一般多采用鋼結構四斜腿井架。放繩掛罐后 在主繩張力水平分力作用下，使井架產(chǎn)生彈性變形、井架有傾斜現(xiàn)象。 多繩提升機由于使用了數(shù)根鋼絲繩代替一根鋼絲繩。鋼絲繩的直徑變小 了，摩擦輪的直徑因而變小，但由于有多根鋼絲繩，所以摩擦輪變?yōu)槟?擦筒，寬度稍有加寬。設采用 n 根鋼絲繩，則多繩與單繩提升機鋼絲繩 直徑間有如下關系： 1ndm? 同理，摩擦筒（主導輪）直徑： 1nD 多繩摩擦提升機如圖 2-1 所示： 河 南 理 工 大 學 萬 方 科 技 學 院 本 科 畢 業(yè) 論 文 7 1-主 導 輪2天 輪3提 升 機 鋼 絲 繩4-提 升 容 器5尾 繩 1—主導輪 2—天輪 3—提升機鋼絲繩 4—提升容器 5—尾繩 圖 2-1 多繩摩擦提升機 主軸裝置的特點：它與纏繞式提升來代替木襯，由于摩擦提升是靠 摩擦力來傳遞動力的，所以襯墊擠壓固定在筒殼上。摩擦襯墊形成襯圈， 其上再車出繩槽，初車時槽深為 1/3 繩徑，槽距（即繩心距）約為繩徑 的 10 倍，利用熟知的柔索歐拉公式可知，摩擦輪兩側(cè)鋼絲繩拉力的極 限比值為 1122uauaFee?或 式中 —自然對數(shù)的底，等于 2.71828；e —鋼絲繩對于摩擦輪的圍包角；a —鋼絲繩與襯墊間的摩擦系數(shù)，通常取 =0.2u u 當鋼絲繩拉力比 大于上式右端所給出的數(shù)值時，鋼絲繩對摩擦12F 河 南 理 工 大 學 萬 方 科 技 學 院 本 科 畢 業(yè) 論 文 8 輪產(chǎn)生相對滑動。為了避免這種滑動，兩側(cè)拉力不能達到其極限比值， 而應有安全系數(shù)，式改寫為 212()uaFe?? 若考慮防滑而加入防滑安全系數(shù) ，則有?12()()ua 式中 —防滑安全系數(shù)，如果式中 和 僅計及靜力，則得防滑?1F2 安全系數(shù)；如果計算 和 時考慮了慣性力的影響，則得動防滑安全1F2 系數(shù) 。我國煤礦設計規(guī)范規(guī)定d .57di?????? 有些國家不按拉力差來考慮防滑，而是把兩側(cè)的拉力比的極限值控 制在 1.5 以內(nèi)，即： 12.5F? 在某些特殊情況，例如進行緊急制動時，可能產(chǎn)生超前滑動，即鋼 絲繩的運動速度大于摩擦輪槽處的線速度，此時的防滑安全系數(shù)為： '12()uadFe??? 《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定，緊急制動時不能產(chǎn)生滑動，即 ≮1。'd? 河 南 理 工 大 學 萬 方 科 技 學 院 本 科 畢 業(yè) 論 文 9 3 多繩摩擦式提升機的整體設計計算 3.1 設計依據(jù) 假設一礦層開采上限為-40m 水平，開采下限為-550 水平。井下采 煤方法主要為單一長壁采煤，以傾斜煤層為主，開拓方式為立井石門開 拓，是對角式通風。全礦區(qū)共劃分為二個水平，-190 水平，-510 水平。 ，其具體的數(shù)據(jù)為: 1)原煤的密度: =0.9 噸/米煤?3 2)矸石的密度: 矸 =1.35 噸/米 3)含矸率: 10% 4)井深:450 米 5)最大班下井人數(shù): 260 人 6)坑木消耗: 9 米 /千噸煤3 根據(jù)以上情況,假如先進行第一水平的開采年產(chǎn)量定為 150 萬 t,現(xiàn) 對其主進行井提升設備的選型設計。 已知數(shù)據(jù)如下： （1） 礦井年生產(chǎn)量 150 萬噸； （2） 提升機工作制度為年工作日 300 天，每天工作 14 小時； （3）單水平提升，井筒深度 Hs=450m； （4）箕斗卸載高度為 Hx=20m； （5）箕斗裝載深度為 Hz=20m; （6）松散煤的密度為 0.9t/m3; （7）采用多繩摩擦式提升； （8）一套箕斗提升設備。 3.2 設計過程： 河 南 理 工 大 學 萬 方 科 技 學 院 本 科 畢 業(yè) 論 文 10 3.2.1 箕斗的選定 箕斗是單一用途的提升容器，僅用于提升煤炭或礦石。我國煤礦廣 泛采用固定斗箱底部卸載式箕斗，其優(yōu)點是閘門結構簡單、嚴密，閘門 向上關閉沖擊小，當煤倉已滿，煤為卸載完畢時，箕斗產(chǎn)生斷繩的可能 性很小?；烽l門開啟主要借助煤的壓力，因而卸載時傳遞到卸載曲軌 上的力較小，改善了井架受力狀態(tài)。該閘門的缺點是：如果閉鎖裝置一 旦失靈，閘門可能由于震動、沖擊而在井筒中自行開啟，不但會把煤卸 載在井筒里，還會撞壞井筒設備，因此必須認真檢查閉鎖裝置。 箕斗設計和選用主要應考慮其結構堅固，有足夠的剛度，裝卸載快， 閘門工作可靠。 根據(jù)以上選擇原則，進行箕斗基本參數(shù)的計算： （1）提升高度 H： H=Hz+Hs+Hx=20+450+20=490m 式(3.1) （2）經(jīng)濟提升速度 Vm: Vm=0.6× =0.6× =13.28m/s 式(3.2)490 式中 H——為提升高度（m） ； Hs——為礦井深度； Hx——卸載高度，箕斗提升可取 15-25m；罐籠提升 可取為 0； HZ——裝載高度，箕斗提升可取 18-25m；罐籠提升 可取為 0； （3) 一次提升循環(huán)估算時間 Tx: 初估加速度 a=0.8m/s;將式(3-1 )代入式(3-3)求得 Tx： 式(3.3)????tvHam1xT 河 南 理 工 大 學 萬 方 科 技 學 院 本 科 畢 業(yè) 論 文 11 =73.5 s1028.349.01?? 式中: a1——提升加、減速度 (開始可假定加、減速度相等)，對罐籠可暫 取為 0.7～0.75m/s 2；對箕斗可暫取為 0.8m/s2； ——容器爬行階段附加時間，對罐籠可暫取為 5s；對箕斗可暫取t? 為 10s； ——容器裝卸載休止時間，可暫取為 10s；? （4）按式(3-4)估算一次提升質(zhì)量 式(3.4)XrnfTtbAcam??360/ 14305.752.1? =11.16 噸 式中: ——礦井年產(chǎn)量（噸/年） ；nA ——提升能力富裕系數(shù)，對第一水平要求 ≥1.2；fa ——提升工作不均衡系數(shù)；提升不均勻系數(shù)，有井底煤倉時，c c=1.1～1.15，無井底煤倉時，c=1.2 ，當?shù)V井有兩套提升設備時， c=1.15，只有一套提升設備時，c=1.25； t——日工作小時數(shù)，取 14 小時； br——年工作日，取 300 天； 根據(jù)計算所得 ，從多繩箕斗規(guī)格表中選取一次提升質(zhì)量與之相 近的標準箕斗；寫出所選箕斗的型號，容器質(zhì)量（kg）, 有效容積 河 南 理 工 大 學 萬 方 科 技 學 院 本 科 畢 業(yè) 論 文 12 (m3)等參數(shù)?？紤]到將來可能加大礦井生產(chǎn)能力，故選用箕斗名義 裝載量為 8 噸的箕斗，其主要技術規(guī)格如下： 自重：Q z=11.5 噸； 全高：14450mm； 有效容積：13.2m 3; 最大終端載荷 440kn； 實際載重量 Q： Q= v 式?? （3.5） Q=0.9 13.2=11.88 噸 式中: V——箕斗的有效容積，m 3； ρ——貨載散集密度，對于煤 ρ=0.8t/m 3～1.0t/m 3； 3.2.2 提升剛絲繩的選型 選擇原則： 鋼絲繩在運轉(zhuǎn)中受到許多應力的作用和各種因素的影響，如靜應力、 動應力、彎曲應力、扭轉(zhuǎn)應力和擠壓應力等。磨損和銹蝕也將損害鋼絲 繩的性能，綜合考慮以上應力因素的計算是困難的，目前國內(nèi)外都是按 靜載荷近似計算的。我國是按《煤礦安全規(guī)程》的規(guī)定來設計的，其原 則是：鋼絲繩應按最大靜載荷考慮一定的安全系數(shù)來進行計算的。在經(jīng) 常性作業(yè)中，以提升作業(yè)載荷最重，故以此條件選擇鋼絲繩。 提升鋼絲繩是提升系統(tǒng)的重要組成部分。它直接關系到礦井的正常 生產(chǎn)和人員的安全，還影響提升機的設計，又是提升系統(tǒng)中經(jīng)常更換的 河 南 理 工 大 學 萬 方 科 技 學 院 本 科 畢 業(yè) 論 文 13 易耗品。因此無論從安全生產(chǎn)還是經(jīng)濟運行上考慮都要給予足夠的重視。 鋼絲繩在工作時候受到多種應力作用，如靜應力、動應力、彎曲應 力、接觸應力、擠壓應力等。這些原因?qū)е落摻z繩疲勞破壞，而磨損與 銹蝕也會降低鋼絲繩性能，縮短鋼絲繩使用壽命。綜合考慮這些影響并 精確的選擇、計算鋼絲繩是個復雜的問題。盡管國內(nèi)外對礦井提升鋼絲 繩進行了大量的研究，但鋼絲繩強度計算理論尚未達到工程應用的程度。 所以對礦井鋼絲繩的選擇計算仍按靜載荷進行近似計算，同時考慮一定 的安全系數(shù)。且規(guī)定單繩纏繞式提升機裝置的安全系數(shù)為專為升降人員 的不得小于 9；升降人員和物料用的——升降人員時不得小于 9，提升 物料時不得小于 7.5；專用升降物料的不得小于 6.5。 依據(jù)以上選擇原則，對提升機的鋼絲繩進行計算和選用： （1）鋼絲繩最大懸垂長度 Hc，按式(2.6)計算： 預估井架高度 H j=30m： Hc=Hj+Hs+Hz=30+450+20=500m 式(3.6) Hc——鋼絲繩最大懸垂長度，m； Hj——井架高度，m；此值在計算鋼絲繩時尚不能精確確定，可采 用下列數(shù)值：罐籠提升 Hj=15～25m；箕斗提升 Hj =30～35m； Hs——礦井深度，m； Hz——由井底車場水平到容器裝載的距離（m） ，罐籠提升 Hz =0m； 箕斗提升 Hz =18～25m； （2）估算鋼絲繩每米重量 P，由式(3.5) 、(3.6)并按式(3.7)計 算： 取鋼絲繩抗拉強度 =17000 kg／cm 2，安全系數(shù) ma=7;B? 河 南 理 工 大 學 萬 方 科 技 學 院 本 科 畢 業(yè) 論 文 14 式(3.7)CaB ZHmQn????1.P 5071. )2(4???? ＝2.375 千克/米 式中: Q——一次提升貨載的重量，千克； Qz——容器的自身重量，千克； Ma——安全系數(shù)《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定，主井箕斗提升，m a大于等 于 7，取 ma=7； P——鋼絲繩每米重量，千克/米； 故選用普通圓形股 6 19 型鋼絲繩，其技術特征為：? 鋼絲繩直徑 d=26mm； 鋼絲直徑 =1.7mm；? 鋼絲繩全部鋼絲斷裂力總和 Qq=492500 千克； 每米重 P=2.444 千克／米； （3）鋼絲繩安全系數(shù)校核，由式(3.6) 、(3.7)并按式(3.8)計 算： 式(3.8)??CzqapHQm??41 504.2)1502(9? 河 南 理 工 大 學 萬 方 科 技 學 院 本 科 畢 業(yè) 論 文 15 ＝7.23 7? 式中 Qq ——所選鋼絲繩全部鋼絲破斷拉力總和，N； Q+QZ+pHc——貨載、容器、鋼絲繩重量總和； 安全系數(shù)《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定，主井箕斗提升， 大于am am 等于 7， 取 =7；由于實際安全系數(shù)大于 7,故所選鋼絲繩滿足安全要 求，合格可用。 提升鋼絲繩除合理選用外，還應正確使用，精心維護，定期試驗， 保證鋼絲繩處于良好的工作狀態(tài)，延長其使用壽命，保證提升工作的安 全。 3.2.3 提升機卷筒的選擇 卷筒是礦井提升機的主要承載部件，卷筒外一般設有木襯，并在木 襯上車出繩槽，目的是減少鋼絲繩與卷筒直接接觸而造成磨損，并使鋼 繩排列整齊。通過試驗證明，木襯能夠提高卷筒的承載能力。 （1）提升機卷筒直徑 D： 式(3.9)d90? 90×26 2340 毫米 式(3.10)?120?D 1200×1.7 2040 毫米 選用卷筒直徑 D =2800mm。 河 南 理 工 大 學 萬 方 科 技 學 院 本 科 畢 業(yè) 論 文 16 （2）提升機卷筒寬度 B： 卷筒容繩寬度 式(3.11)??3dD0H ????????? 268.1439? =1802.2 mm 式中: d——鋼絲繩直徑，mm； ε——鋼絲繩繩圈之間的間距，一般取 2～3mm； 由于所需滾筒寬度小于標準提升機的寬度 1.7 米。所以提升時，滾 筒寬度滿足要求。 考慮誤差等實際情況，取 B=2000mm。 3.2.4 提升機的選擇 提升機是礦井提升設備的主要組成部分，供纏繞和傳動鋼絲繩之用， 以完成礦井提升或下放重物的任務?，F(xiàn)在我國生產(chǎn)和使用的礦井提升即 分兩大類：單繩纏繞式和多繩摩擦式。單繩纏繞式礦井提升機在我過礦 井提升中占有很大的比重，使用比較普遍，目前斜井、淺井、中小型礦 井以及鑿井中均大量使用。多繩摩擦式提升機由于具有安全可靠、體積 小、重量輕、使用于深井提升等優(yōu)點，在我國礦山得到了廣泛的應用。 多繩摩擦提升機按布置可分為塔式和落地式兩大類。目前，我國主 要采用塔式，其優(yōu)點是：1）緊湊省地；2）省去天輪；3）全部載荷垂 直向下，井架穩(wěn)定性好；4）可獲得較大包角；5）鋼絲繩不致因無保護 地裸露在雨雪之中，而影響摩擦系數(shù)及使用壽命。但塔式較落地式的設 備費用要昂貴得多，因提升塔較普通井架更為龐大且復雜，需要更多的 河 南 理 工 大 學 萬 方 科 技 學 院 本 科 畢 業(yè) 論 文 17 鋼材。此外，因為落地式可以同時安裝提升塔和提升機；井架高度低符 合戰(zhàn)備觀點并有利于地震區(qū)建設。 多繩摩擦提升的優(yōu)點是： 1） 由于鋼絲繩不是纏繞在卷筒上，所以提升高度不受卷筒容繩量 的限制，故適用于深井提升； 2） 由于載荷是由數(shù)根鋼絲繩承擔，故提升鋼絲繩直徑就比相同載 荷下單繩提升的小，并導致主導輪直徑小。因而在同樣提升載荷下，多 繩提升機具有體積小、重量輕，節(jié)省材料、制造同意、安裝和運輸方便 等特點； 3） 由于多繩提升機的運動質(zhì)量小，故拖動電動機的容量與耗電量 均相應減小； 4） 在卡罐和過卷的情況下，有打滑的可能性，可避免斷繩事故的 發(fā)生； 5） 繩數(shù)多，幾根鋼絲繩同時被拉斷的可能性極小，因此提高了提 升設備的安全性，可以不設斷繩保險器（防墜器） ； 6） 當采用相同數(shù)量的左捻和右捻鋼絲繩時，可消除由于鋼絲繩松 捻而形成的同期罐耳作用于罐道上的壓力。 多繩摩擦提升的缺點是： 1）數(shù)根鋼絲繩的懸掛、更換、調(diào)整、維護檢修工作復雜； 2）當有一根鋼絲繩損壞而需要更換時，為了保持各鋼絲繩具有相 同的工作條件，則需要更換所有的鋼絲繩； 3）因不能調(diào)節(jié)繩長，故雙鉤提升不能同時用于幾個中段提升，也 不適用于鑿井提升； 4）當?shù)V井很深（例如超過 1200～1500 米）時，鋼絲繩故障較多， 故不適用于特別深的礦井提升。 河 南 理 工 大 學 萬 方 科 技 學 院 本 科 畢 業(yè) 論 文 18 由上述可知，多繩摩擦式提升機的優(yōu)越性是顯著的。雖然他最初是 因深井的需要而誕生的，但目前許多國家在淺井提升中也優(yōu)先采用。多 繩摩擦提升已成為現(xiàn)代提升的發(fā)展方向之一。 多繩摩擦提升機由主軸裝置、制動裝置、減速器、深度指示器車槽 裝置以及導向輪等部件組成。 所選提升機型號：JKD4 4? 最大提升速度：12m/s 最大靜張力：32900 最大靜張力差：17000KN 鋼絲繩間距：300mm 質(zhì)量：72000 公斤 為了保證提升機有足夠的強度，還必須驗算所選提升機最大靜張力 Fjmax（它關系到滾筒與主軸的強度）及最大靜張力差所選提升機最大靜 張力 Fc（它關系到主軸的強度）應滿足下式： 式(3.12)maxjzFpHQ?? 12000+11500+2.444×490=24695.6 KN 32900 KN 式(3.13)cp 12000+2.444×490=13197.56 kN 17700KN ? 式中: Fjmax——所選提升機最大靜張力； Fc ——所選提升機最大靜張力差； 強度校驗合格。 河 南 理 工 大 學 萬 方 科 技 學 院 本 科 畢 業(yè) 論 文 19 3.2.5 天輪的選擇 天輪安裝在井架上，做支撐，引導鋼絲繩轉(zhuǎn)向。天輪分為井上固定 天輪；鑿井及井下固定天輪；游動天輪三種。直徑 3.5m 以上時采用型 鋼裝配式天輪，直徑 3m 以下的采用整體鑄鋼結構。根據(jù)《定型成套裝 備》中規(guī)定以及所計算的鋼絲繩直徑可以選用名義直徑為 2500 毫米天 輪。 3.2.6 計算提升機與井筒的相對位置 （1)井架高度 Hj ?煤礦安全規(guī)程?規(guī)定，摩擦輪和導向輪的最小直徑同鋼絲繩的直徑 比，必須符合下列要求：無導向輪的塔式摩擦提升設備，井上 D≥80d， 井下 D≥70d；落地式及塔式摩擦提升設備，井上 D≥90d，井下 D≥80d 式(3.14)tmdgrxj RHH75.0??? =20+14+10+5+0.75× 2. =44.9 米 式中： Hx——卸載高度，即由井口水平到卸載位置容器底部的高度， m．對于罐籠提升：一般來說均在井口水平裝、卸載，這時 Hx＝0；對 于箕斗提升；地面要裝設煤倉，煤倉的高度與煤倉容積、生產(chǎn)環(huán)節(jié)自動 化程度和箕斗卸載方式等因素有關，一般 Hx＝18— 25m； Hr——容器全高，由容器底至連接裝置最上面一個繩卡的距離， m，此值可由容器的規(guī)格表中查得； 河 南 理 工 大 學 萬 方 科 技 學 院 本 科 畢 業(yè) 論 文 20 Hg——過卷高度(容器從卸載時正常位置，自由的提升到容器連接 裝置上繩卡同天輪輪緣接觸點的高度。 《煤礦安全規(guī)程》對立井提升過 卷高度的取值規(guī)定是:對于罐籠提升,當最大速度 Vm4 米；當最大速度 Vm 3 米/秒時，Hg >10 米；對于箕斗提升，Hg 10? ? 米； H ——摩擦輪與導向輪見的高差，無導輪系統(tǒng) H =0；有導向輪md md 時，一般當 D<2.25m 時取 4.5m；D=2.8m 時取 5m，D=3.25m 時取 6m，D=3.5m 是取 6.5m。 R——摩擦輪半徑，m。 式（3.14）中最后一項 0.75R 是一段附加距離。這是因為過卷高度 只計算到過卷時容器連接裝置上繩頭與天輪輪緣相接觸點的距離。從這 一接觸點至天輪中心的距離大約為 0.75Rt。所以在計算井架全部高度 Hj時，要將此段距離計入。 在計算和選擇鋼絲繩時,曾估取井架高度 Hj為 30 米.經(jīng)過上述精確 計算,說明原估取數(shù)值可用,無需再校驗鋼絲繩,將 Hj 圓整成 45 米. （2）滾筒中心線至井筒中提升鋼絲繩間水平距離 Ls 一般來說，在井筒與提升機房之間很難再設置其他建筑物，因此為 節(jié)省占地面積，滾筒中心線至井筒中鋼絲繩間水平距離 Ls愈小愈緊湊。 但根據(jù)井架天輪受力情況又可看出，為了提高井架的穩(wěn)定性，使其具有 較好的受力狀態(tài)，在井筒與提升機房之間．設有井架斜撐。斜撐的基礎 與井筒中心的水平距離約為 0.6Hj左右，另外，還應使機房的基礎與斜 撐的基礎保證不接觸，考慮上述原因，L 的最小值 L 可按下面經(jīng)驗smins 公式(3.15)計算； 式(3.15)DHLjs??5.36.0 河 南 理 工 大 學 萬 方 科 技 學 院 本 科 畢 業(yè) 論 文 21 0.6×44.9+3.5+2.5? 32.9 米 式中： Hj——井架高度，m. D——提升機滾筒直徑，m。 （3）有導向輪時鋼絲繩對摩擦輪的圍包角，rad )tan(180)(180mddHrbR??????????? 式(3.16) =3.14+ ( -)1804.357.arctn5.2?? =3.107 （4）落地摩擦提升機的井架高度 根據(jù)礦山的具體條件或防震要求，將摩擦提升機安裝在地面上， 在井筒上設置井架，安裝兩天輪組。井架高度參照有導向輪時井塔高度 計算確定。井架天輪組上下布置，分別置于不同高標上，兩組天輪的中 心距離為 ~1.5)m。5.0(??tjtDH （5）尾繩環(huán)高度 從最低裝車（裝載）水平容器底至尾繩環(huán)端部的高度 ≥ （5~6）WH?q 式中 ——過卷（過放）高度 q 通常為 15~20m，井底水平到尾繩環(huán)端部的高度不小于 5m。 河 南 理 工 大 學 萬 方 科 技 學 院 本 科 畢 業(yè) 論 文 22 3.2.7 預選提升電動機 作為提升機的動力部分，提升電動機的選擇關系到提升效率和工作 性能。因此在對提升電動機在選擇過程中主要從電動機轉(zhuǎn)數(shù)、額定功率 和額定拖動力方面考慮，對其進行合理的計算與選擇： （1）預選 YR2000-8/1730 三相異步電動機，其技術特征如下： 額定功率 =2500KW,轉(zhuǎn)數(shù) =990r/min,效率 =0.94,飛輪轉(zhuǎn)矩ePend? (GD2)d=12480N.m2 按式(3.17)計算： 式(3.17)得minr908.14326060ne ????iDVim? 傳動比 i≈11.5 由于箕斗容積較大，故預定同步轉(zhuǎn)數(shù) nt=1000r/min。 （2）實際最大提升速度 :mV 式(3.18) s26.15.60 98214.3m????inDVe? 則電動機功率： KW gQkj 2.47.185.012692.10= Pme ?????? 式(3.19) 小于額定功率 2500KW,所以符合。 式中： k——礦井阻力系數(shù)，取 k=1.15； ——減速器傳動效率，二級減速器取 =0.85；j?j? ——動力系數(shù)，取 =1.2?? 河 南 理 工 大 學 萬 方 科 技 學 院 本 科 畢 業(yè) 論 文 23 （3）電動機的額定拖動力 ，由式(3.18)，(3.19)并按式(3.20)eF 計算: 式(3.20) 26.1850?? =188721.3 N 3.2.8 計算傳動裝置的總傳動比 配傳動比?i （1）有前面初步預算減速器的傳動比為 11.5； （2）分配傳動比： 01.45.1i4.i ???? 87.2.i??? 3.2.9 主軸輸入功率及軸徑的確定 主軸的輸入功率與電動機輸出功率和運動傳遞過程中各相連部件的 傳遞效率密切相關，按式（3.21）計算： 式總主 軸 ???eP （3.21） 23421e 2497.08.9.05??? =2214KW 其中， 分別為聯(lián)軸器，軸承，齒輪和卷筒的傳遞效率。431,? 分別取 。9.0,7.,98.0. 432??? mjeevP?10 河 南 理 工 大 學 萬 方 科 技 學 院 本 科 畢 業(yè) 論 文 24 主軸輸入轉(zhuǎn)矩 T ，按式（3.22）計算：主 軸 T =9.55×106 × =9.55 ×106 × =2969×10N mm 主 軸 nP）（ 28.150? 式（3.22） 按轉(zhuǎn)矩法初步確定該軸最小直徑 ，由式（3.23）并按式計算:mind 式(3.23)毫 米）（ 04.6832.10533min ????pcd 最小直徑在連軸器處，此外，主軸上有兩鍵槽，應放大 7%左右， 故 =683.04×（1+7%）=730.85mmmind 圓整為 =720mm，材料為 40Cr 鋼。i 式中： P——為主軸軸傳遞的功率； n——為主軸的轉(zhuǎn)速； c——為許用應力確定值，選用 40Cr，取 c=105。 表 3-1 常用材料的許用扭轉(zhuǎn)剪應力 值和 C 值??? 軸的材料 Q235，20 35 45 40Cr,35 SiMn??aMP? 12－20 160－135 20－30 135－118 30－40 118－107 40－52 107－98 河 南 理 工 大 學 萬 方 科 技 學 院 本 科 畢 業(yè) 論 文 25 注：當作用在軸上的彎矩比傳遞的轉(zhuǎn)矩小或只傳遞轉(zhuǎn)矩時，C 值取較小值；否則取較大值。 3.2.10 根據(jù)軸徑確定主軸部分的安裝軸承 根據(jù)主軸軸徑選用圓錐滾子軸承 3506／720 型，其技術參數(shù)如表 3-2： 表 3-2 軸承技術參數(shù) 3.2.11 減速器的設計 減速器的設計主要從傳動比和傳動平穩(wěn)性方面考慮，對其進行計算 與設計，在考慮綜合因素滿足使用要求的情況下，經(jīng)濟性和傳動效率也 是減速器設計過程中需要特別注意的，它關系到能量利用程度，解決好 以上問題，能在一定程度上節(jié)省資源，提高經(jīng)濟。 有預選電動機的功率 Pe=2500KW,ne =742r/min,效率 =0.93 查得d? 手冊電動機軸徑為 d=170mm。 （1）計算減速器各軸運動和動力參數(shù) ①各軸的轉(zhuǎn)速 高速軸 min901rne? 國內(nèi)新型號 國內(nèi)舊型號 內(nèi)徑 外徑 厚度 所屬分類 3506/720 977/720 720 915 190 圓錐滾子軸承 河 南 理 工 大 學 萬 方 科 技 學 院 本 科 畢 業(yè) 論 文 26 中間軸 min24601. 92rin?? 低速軸 i7.85.3i? ?各軸的輸入功率 高速軸 = e× =2500×0.99=2475 千瓦1P1? 中間軸 = × =2475×0.98×0.97=2352 千瓦232? 低速軸 =2352×0.98×0.97=2236 千瓦3? 按轉(zhuǎn)矩法對減速器各個軸直徑進行確定： 即要求 3mincdP?? 其中，c 與材料有關，當軸材料為 45 鋼時，c=115；當軸材料為 40Cr 時，c=105；P 為輸入功率，n 為該軸轉(zhuǎn)速。 （2）計算減速器各軸最小直徑 ① 高速軸直徑的確定： 高速軸最小直徑 毫 米6.1590215necd33min ????P 其中 c 為受材料影響的參數(shù)，查得軸為 40Cr 時 c=105。由于二級減 速器的高速軸上有一個鍵槽，故將計算值加大 3%，即 =156.6×(1+3%)=161.3mm，圓整后 =170mm。xdma mind ② 中間軸直徑的確定：中間軸最小直徑 毫 米2.486751nP c33min ????? 河 南 理 工 大 學 萬 方 科 技 學 院 本 科 畢 業(yè) 論 文 27 由于該軸上有兩個鍵槽，所以 =248.22×（1+7%）=265.6mm，mind 圓整后取 =300mm。mind ③ 低速軸直徑的確定： 低速軸最小直徑 毫 米29.3578.215nP cd33min ?????? 由于該軸上設有一個鍵槽故 =346.88×（1+3%）=357.29mm,圓i 整為 =390mm。mind （3）各軸軸承的選擇 根據(jù)軸直徑選擇深溝球軸承中 16034 型。其技術參數(shù)如下表 3-3： 表 3-3 軸承技術參數(shù) 國內(nèi)新型 號 國內(nèi)舊型號 內(nèi)徑 外徑 厚度 所屬分類 16034 7000134 170 260 28 深溝球 軸承 河 南 理 工 大 學 萬 方 科 技 學 院 本 科 畢 業(yè) 論 文 28 圖 3-1 深溝球軸承 （4）齒輪參數(shù)的確定 根據(jù) GB/T1357-87 選用標準模數(shù)系列，取齒輪模數(shù) m=16mm。 對于第一對齒輪： 取 =16，則 =4.01×16 64。壓力角由 GB/T1356-88 取 。1z2??20?? 則 分度圓直徑 毫 米2561mzd1???毫 米042 齒頂高 毫 米1haa1? 齒根高 ??毫 米2065.c21ff ???? 其中 =1， =0.25 為我國規(guī)定標準化數(shù)值。 稱為齒頂高系數(shù)，?hc ?ha 稱為頂隙系數(shù)。?c 河 南 理 工 大 學 萬 方 科 技 學 院 本 科 畢 業(yè) 論 文 29 齒全高 ????毫 米36125.0mcha21 ???????? 齒頂圓直徑 毫 米816zda 毫 米42? 齒根圓直徑 ????毫 米2165.0216mcha2zd1f ???????? 毫 米9844f2 基圓直徑 毫 米.cososd1b ?? 毫 米2.602c2 ????? 齒距 毫 米4.51.3m1?P 基圓齒距 毫 米2.70cos2.cos21b ?? 齒厚 毫 米.5s?? 齒槽寬 毫 米12.e21? 頂隙 毫 米465.0mc21 ????C 標準中心距 ????毫 米021Za2121 ???? 節(jié)圓直徑 毫 米56d1? 毫 米0242 傳動比 16i?Z 由表 3-4 取圓柱齒輪齒寬系數(shù) ，d? 河 南 理 工 大 學 萬 方 科 技 學 院 本 科 畢 業(yè) 論 文 30 表 3-4 圓柱齒輪的齒寬系數(shù) 則齒寬 毫 米5621d2????B 一般情況下，小齒輪要比大齒輪寬 3 到 10mm，故 毫 米64821? 齒輪具體結構參數(shù)的設計： 由于高速大齒輪 ，所以做成腹板式結構。如圖毫 米32015da?? 3-2 所示： 圖 3-2 高速大齒輪結構圖 具體結構數(shù)值為： 由前知道 =1056mm2ad毫 米8641056120 ???????mDa 裝置狀況 兩支承相對小齒 輪作對稱布置 兩支承相對小齒輪 作不對稱布置 小齒輪作懸臂布置d? 0.9- 1.4（1.2-1.9） 0.7-1.15（1.1- 1.65） 0.4-0.6 河 南 理 工 大 學 萬 方 科 技 學 院 本 科 畢 業(yè) 論 文 31 毫 米6425.0.???BC毫 米136143D毫 米820???毫 米106.30