5噸礦用提升機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)【減速器和制動(dòng)裝置】

5噸礦用提升機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)【減速器和制動(dòng)裝置】,減速器和制動(dòng)裝置,5噸礦用提升機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)【減速器和制動(dòng)裝置】,噸礦用,提升,晉升,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),減速器,以及,制動(dòng),裝置 I 摘 要 礦山提升機(jī)是礦山大型固定機(jī)械之一，礦山提升機(jī)從最初的蒸汽機(jī) 拖動(dòng)的單繩纏繞式提升機(jī)發(fā)展到今天的交變頻直接拖動(dòng)的多繩摩擦式提 升機(jī)和雙繩纏繞式提升機(jī)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(chǎng)相連接的樞紐，被喻為礦山運(yùn)輸?shù)难屎?。因?礦山提升設(shè)備在礦山生產(chǎn)的全過(guò)程占有重要的地位。根據(jù)礦井提升機(jī)工 作原理和結(jié)構(gòu)的不同，可分為纏繞式提升機(jī)和摩擦式提升機(jī)。 在國(guó)內(nèi)外，多繩摩擦式絞車飛躍發(fā)展，其發(fā)展速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)單繩纏 繞式提升機(jī)，這是因?yàn)樗兄S多單繩纏繞式提升機(jī)無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)， 如提升鋼絲繩直徑較小，主導(dǎo)輪直徑及整個(gè)機(jī)器的尺寸都相應(yīng)縮小了， 設(shè)備重量也減輕了，不需要設(shè)置防墜器等。 一個(gè)現(xiàn)代化的礦井在提升設(shè)備的選型上尤為重要。因?yàn)樘嵘O(shè)備選 型的合理與否，直接關(guān)系到礦井的安全和經(jīng)濟(jì)性，因此確定合理的提升 系統(tǒng)時(shí)，必須經(jīng)過(guò)多方面的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，結(jié)合礦井的具體條件選擇合 適的設(shè)備。 關(guān)鍵詞：提升機(jī)；多繩摩擦；制動(dòng)器；選型設(shè)計(jì) 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 draggings Shan Sheng to todays 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 haulages pharynx and larynx. Therefore the mine hoisting equipment holds the important status in the mine productions 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 machines size correspondingly reduced, the installation weight also reduced, did not need to establish against falls and so on. A modernized mine pit on lift techniques 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 i 目 錄 摘 要 .I ABSTRACT .II 第一章 緒論 .4 第二章 礦井提升設(shè)備概述 .6 2.1 提升機(jī)的定義 .6 2.2 提升機(jī)的分類 .6 第三章 礦用提升機(jī)總體設(shè)計(jì) .12 3.1 設(shè)計(jì)依據(jù) .12 3.2 提升剛絲繩的選型 .13 3.3 提升機(jī)卷筒的選擇 .15 3. 4 提升機(jī)的選擇 .16 3.5 天輪的選擇 .18 3.6 電機(jī)的選擇 .19 3.7 確定傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比和分配傳動(dòng)比 .20 3.8 計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù) .21 3.8.1 各軸的輸入功率 .21 3.8.2 各軸的轉(zhuǎn)速 .21 3.8.3 各軸的輸入扭矩 .22 第四章 傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)計(jì)算 .23 4.1 帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算 .23 4.1.1 確定計(jì)算功率和 V 帶型號(hào) .23 4.1.2 確定帶輪基準(zhǔn)直徑并驗(yàn)算帶速 .23 ii 4.1.3 確定帶傳動(dòng)中心距和帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度并驗(yàn)算包角 .23 4.1.4 計(jì)算帶的根數(shù) .24 4.1.5 計(jì)算單根 V 帶初拉力的最小值 .24 4.1.6 計(jì)算壓軸力 .24 4.1.7 V 帶輪設(shè)計(jì)（略） .24 4.2 減速器高速級(jí)齒輪的設(shè)計(jì) .24 4.2.1 齒輪材料及齒數(shù)初步確定 .25 4.2.2 按齒面強(qiáng)度設(shè)計(jì) .25 4.2.3 按齒根強(qiáng)度設(shè)計(jì) .27 4.2.4 幾何尺寸計(jì)算 .29 4.3 減速器低速級(jí)齒輪的設(shè)計(jì) .30 4.3.1 齒輪材料及齒數(shù)初步確定 .30 4.3.2 按齒面強(qiáng)度設(shè)計(jì) .30 4.3.3 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) .33 4.3.4 幾何尺寸計(jì)算 .34 4.4 減速器滾動(dòng)軸承和傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì) .35 4.4.1.輸出軸的設(shè)計(jì) .35 4.4.2.輸入軸的設(shè)計(jì) .37 4.4.3 軸的強(qiáng)度校核 .39 4.5 減速器鍵聯(lián)接設(shè)計(jì) .42 4.6 減速器箱體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) .43 4.7 鏈傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算 .45 4.7.1 選擇鏈輪齒數(shù) .45 4.7.2 確定當(dāng)量的單排鏈的計(jì)算功率 .46 4.7.3 選擇鏈條型號(hào)和及其主要參數(shù)計(jì)算 .46 iii 4.7.4 計(jì)算鏈節(jié)數(shù)和中心距 .46 4.7.5 計(jì)算鏈速 v，確定潤(rùn)滑方式 .47 4.7.6 計(jì)算鏈傳動(dòng)作用在軸上的壓軸力 .47 4.7.8 滾子鏈鏈輪的設(shè)計(jì) .47 4.8 制動(dòng)器的設(shè)計(jì) .48 4.8.1 提升機(jī)制動(dòng)器主要類型 .50 4.8.2 盤式制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)及工作原理 .53 參考文獻(xiàn) .56 致謝 .57 4 第一章 緒論 礦山提升機(jī)是礦山大型固定機(jī)械之一，它是礦山井下生產(chǎn)系統(tǒng)和地 面工業(yè)廣場(chǎng)相連接的樞紐，被喻為礦山運(yùn)輸?shù)难屎怼Ｒ虼说V山提升設(shè)備 在礦山生產(chǎn)的全過(guò)程占有重要的地位。 根據(jù)礦井提升機(jī)工作原理和結(jié)構(gòu)的不同，可分為纏繞式提升機(jī)和摩 擦式提升機(jī)。單繩纏繞式提升機(jī)是較早出現(xiàn)的一種，它工作可靠，結(jié)構(gòu) 簡(jiǎn)單，但是僅適用于淺井及中等深度的礦井，而對(duì)于井深超過(guò) 300 米的 礦井，宜選用多繩摩擦式絞車。在國(guó)內(nèi)外，多繩摩擦式絞車飛躍發(fā)展， 其發(fā)展速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)單繩纏繞式提升機(jī)，這是因?yàn)樗兄S多單繩纏繞 式提升機(jī)無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)，如提升鋼絲繩直徑較小，主導(dǎo)輪直徑及整個(gè) 機(jī)器的尺寸都相應(yīng)縮小了，設(shè)備重量也減輕了，不需要設(shè)置防墜器等。 下面是我針對(duì)不同的礦井的地質(zhì)、煤層等情況，進(jìn)行綜合計(jì)算分析后， 本著安全、經(jīng)濟(jì)等原則對(duì)這兩種提升設(shè)備系統(tǒng)進(jìn)行的選型設(shè)計(jì)。 目前我國(guó)煤炭 95%是以井下方式開(kāi)采，需要通過(guò)提升設(shè)備提升到地 面以實(shí)現(xiàn)其使用價(jià)值和經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益。提升作為重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，在 一定程度上制約著煤炭生產(chǎn)能力。提升設(shè)備的合理結(jié)構(gòu)及設(shè)計(jì)，安全經(jīng) 濟(jì)運(yùn)行和科學(xué)管理維護(hù)，直接關(guān)系到礦井生產(chǎn)能力及技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。現(xiàn) 代采礦業(yè)的發(fā)展對(duì)提升設(shè)備在機(jī)械結(jié)構(gòu)、工藝、設(shè)計(jì)理論和方法及安全 檢測(cè)等方面都有明確的要求。目前我國(guó)中小型煤礦作為我國(guó)煤炭生產(chǎn)的 重要部分其提升設(shè)備同大型煤礦及世界先進(jìn)水平相比，仍有很大差距， 主要表現(xiàn)在： （1）提升設(shè)備的自動(dòng)化水平較低，提升設(shè)備自動(dòng)控制化控制較國(guó) 內(nèi)與國(guó)外大型和先進(jìn)煤礦提升系統(tǒng)落后； 5 （2）提升設(shè)備的配套產(chǎn)品（鋼絲繩、大型電機(jī)、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(shè)備的總體水平； （3）礦井提升的監(jiān)、檢手段落后、制動(dòng)系統(tǒng)的可靠性明顯不足， 有待進(jìn)一步提高。 近幾年煤炭開(kāi)采與提升技術(shù)的發(fā)展速度很快，對(duì)提升機(jī)的要求必然 隨著先進(jìn)技術(shù)的進(jìn)步而不斷發(fā)展,其發(fā)展趨勢(shì)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(dòng)化方向發(fā)展。提升系統(tǒng)采用 PLC 控制監(jiān)測(cè)系統(tǒng) 等，并可根據(jù)要求調(diào)節(jié)，信號(hào)用聲、光、影像來(lái)傳送。 （4）向標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化方向發(fā)展。提升機(jī)零部件普遍標(biāo)準(zhǔn)化,規(guī)范 化,保證設(shè)計(jì)、加工質(zhì)量和水平。 （5）向高適應(yīng)性發(fā)展。適應(yīng)不同工作環(huán)境。 因此，研究制造自己的高效提升機(jī)是為經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步的長(zhǎng)遠(yuǎn) 考慮。此次設(shè)計(jì)的提升機(jī)主軸裝置、減速器與制動(dòng)系統(tǒng)是配套專用產(chǎn)品， 電動(dòng)機(jī)的選擇可以靈活運(yùn)用。這樣可以使提升機(jī)的應(yīng)用、維護(hù)、保養(yǎng)、 檢測(cè)等方面系統(tǒng)進(jìn)行，有效提高提升機(jī)的工作效率。多繩摩擦提升機(jī)具 有體積小、質(zhì)量輕、安全可靠、提升能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，適用于較深的礦井 提升。 6 第二章 礦井提升設(shè)備概述 2.1 提升機(jī)的定義 礦井提升機(jī)是礦井大型固定設(shè)備之一，它的主要任務(wù)就是沿井筒提 升煤炭、礦石和矸石；升降人員和設(shè)備；下放材料和工具等。礦井提升 設(shè)備是聯(lián)系井下與地面的紐帶，是主要的提升運(yùn)輸工具，因此它整個(gè)礦 井生產(chǎn)中占有重要的地位。 2.2 提升機(jī)的分類 1 按用途分 a. 主井提升設(shè)備 主井提升設(shè)備的任務(wù)是專門提升井下生產(chǎn)的煤炭。年產(chǎn) 30 萬(wàn)噸以 上的礦井，主井提升容器多采用箕斗；年產(chǎn) 30 萬(wàn)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(shè)備 副井提升設(shè)備的任務(wù)是提升矸石、廢料，下放材料，升降人員和設(shè) 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(dòng)方式分 按提升機(jī)電力拖動(dòng)方式分為交流拖動(dòng)提升設(shè)備和直流拖動(dòng)提升設(shè)備。 3 按提升容器類型分 分為箕斗、罐籠、串車等提升設(shè)備。 4 按井筒的傾角分 提升設(shè)備按井筒傾角可分為立井提升設(shè)備和斜井提升設(shè)備。立井提 升時(shí)，提升容器采用箕斗或罐籠等.斜井提升時(shí)，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 7 適用于井筒傾角在 范圍內(nèi)。近年來(lái)大型斜井提升多采用膠帶輸0253 送機(jī)。 5 按提升機(jī)類型分 A.單繩纏繞式提升設(shè)備 單繩纏繞式提升設(shè)備目前大部分為直徑圓柱型滾筒，在個(gè)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(shè)備。 KJ( 23m)型單繩纏繞式提升機(jī)是我國(guó)在 19581966 年生產(chǎn)的仿蘇 BM-2A 型提升機(jī)，按滾筒個(gè)數(shù)來(lái)分，有單滾筒和雙滾筒的提升機(jī)；按布 置方式來(lái)分，有帶地下室和不帶地下室的提升機(jī)，可根據(jù)設(shè)計(jì)而選用， 但二者技術(shù)性能完全相同。 KJ 型( 23m)提升機(jī)代號(hào)意義以 KJ2 2.5 1.2D-20 型為例說(shuō)明如 下： K-礦井； J-卷?yè)P(yáng)機(jī)(提升機(jī))； 2-雙滾筒(單滾筒時(shí)為 1)； 2.5-滾筒名義直徑，m； 1.2-每個(gè)滾筒的兩側(cè)擋繩板的距離，m； D-帶地下室(無(wú) D 字表示不帶地下室)； 20-減速器名義傳動(dòng)比。 我國(guó)現(xiàn)有煤礦礦井多數(shù)是按照五十年代的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的，為了快出煤、 多出煤，當(dāng)時(shí)主要是建設(shè)中、小型礦井，并且首先開(kāi)采淺部煤層。五十 年代，我國(guó)的礦井提升設(shè)備主要是從蘇聯(lián)進(jìn)口的 BM 型產(chǎn)品和國(guó)產(chǎn)仿蘇 KJ 型產(chǎn)品，設(shè)備的可選性小，主要是滿足開(kāi)采淺部煤層的需要。進(jìn)入 80 年代以后，我國(guó)許多煤礦礦井已逐漸轉(zhuǎn)向中深部開(kāi)采，國(guó)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(dá) 600 米、1000 米。 8 根據(jù)國(guó)內(nèi)外的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，落地式摩擦提升設(shè)備，是在礦井延伸后使現(xiàn)有 提升設(shè)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(jié)構(gòu)形式 應(yīng)優(yōu)先選用三角股鋼絲繩及線接觸圓股鋼絲繩，當(dāng)由于供應(yīng)原因， 亦可以選用普通圓股點(diǎn)接觸平行捻鋼絲繩。鋼絲繩公稱抗拉強(qiáng)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(yīng)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(zhǎng)度， MHc (c) 鋼絲繩數(shù)目選擇 落地摩擦式提升機(jī)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(jī)的礦井，都由原來(lái)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(shè)計(jì) 中也已全部選用圓股鋼絲繩作平衡尾繩。這主要是因?yàn)楸怃摻z繩生產(chǎn)效 率低、供應(yīng)困難。 (a) 主導(dǎo)輪直徑 D 的確定 根據(jù)煤礦安全規(guī)程規(guī)定，主導(dǎo)輪直徑 D 應(yīng)符合式： 無(wú)導(dǎo)向輪 有導(dǎo)向輪 80d10d d:鋼絲繩直徑 9 3 鋼絲繩間距 nA205m 4 天輪直徑 w1d 5 鋼絲繩在摩擦襯墊上的圍包角 當(dāng)井深大于 300 米時(shí)，取： 0218 當(dāng)井深小于 300 米時(shí)，?。?07236a B. 多繩摩擦式提升設(shè)備 多繩摩擦式提升設(shè)備可分為塔式和落地式 多繩摩擦提升機(jī)的井架一般多采用鋼結(jié)構(gòu)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(jī)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(shè)采用 n 根鋼絲繩，則多繩與單繩提升機(jī)鋼絲繩 直徑間有如下關(guān)系： 1ndm 同理，摩擦筒（主導(dǎo)輪）直徑： 1nD 多繩摩擦提升機(jī)如圖 2-1 所示： 10 1-主 導(dǎo) 輪2天 輪3提 升 機(jī) 鋼 絲 繩4-提 升 容 器5尾 繩 1主導(dǎo)輪 2天輪 3提升機(jī)鋼絲繩 4提升容器 5尾繩 圖 2-1 多繩摩擦提升機(jī) 主軸裝置的特點(diǎn)：它與纏繞式提升來(lái)代替木襯，由于摩擦提升是靠 摩擦力來(lái)傳遞動(dòng)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(shí)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(duì)數(shù)的底，等于 2.71828； 鋼絲繩對(duì)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(dāng)鋼絲繩拉力比 大于上式右端所給出的數(shù)值時(shí)，鋼絲繩對(duì)摩擦12F 11 輪產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)。為了避免這種滑動(dòng)，兩側(cè)拉力不能達(dá)到其極限比值， 而應(yīng)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(jì)及靜力，則得防滑1F2 安全系數(shù)；如果計(jì)算 和 時(shí)考慮了慣性力的影響，則得動(dòng)防滑安全1F2 系數(shù) 。我國(guó)煤礦設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定d .57di 有些國(guó)家不按拉力差來(lái)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(jìn)行緊急制動(dòng)時(shí)，可能產(chǎn)生超前滑動(dòng)，即鋼 絲繩的運(yùn)動(dòng)速度大于摩擦輪槽處的線速度，此時(shí)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(dòng)時(shí)不能產(chǎn)生滑動(dòng)，即 1。d 12 第三章 礦用提升機(jī)總體設(shè)計(jì) 3.1 設(shè)計(jì)依據(jù) 原始數(shù)據(jù)： 設(shè)計(jì)一臺(tái)礦用提升機(jī)，提升重量為 5 噸，容繩量為 200m，提升速 度為 4m/min。 其他設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的擬定： 根據(jù)原始數(shù)據(jù)假設(shè)一礦層開(kāi)采上限為-40m 水平，開(kāi)采下限為-550 水平。井下采煤方法主要為單一長(zhǎng)壁采煤，以傾斜煤層為主，開(kāi)拓方式 為立井石門開(kāi)拓，是對(duì)角式通風(fēng)。全礦區(qū)共劃分為二個(gè)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:150 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(jìn)行第一水平的開(kāi)采年產(chǎn)量定為 150 萬(wàn) t,現(xiàn) 對(duì)其主進(jìn)行井提升設(shè)備的選型設(shè)計(jì)。 已知數(shù)據(jù)如下： （1） 礦井年生產(chǎn)量 150 萬(wàn)噸； （2） 提升機(jī)工作制度為年工作日 300 天，每天工作 14 小時(shí)； （3）單水平提升，井筒深度 Hs=150m； （4）松散煤的密度為 0.9t/m3; （5）采用多繩摩擦式提升； （6）一套箕斗提升設(shè)備。 13 3.2 提升剛絲繩的選型 選擇原則： 鋼絲繩在運(yùn)轉(zhuǎn)中受到許多應(yīng)力的作用和各種因素的影響，如靜應(yīng)力、 動(dòng)應(yīng)力、彎曲應(yīng)力、扭轉(zhuǎn)應(yīng)力和擠壓應(yīng)力等。磨損和銹蝕也將損害鋼絲 繩的性能，綜合考慮以上應(yīng)力因素的計(jì)算是困難的，目前國(guó)內(nèi)外都是按 靜載荷近似計(jì)算的。我國(guó)是按煤礦安全規(guī)程的規(guī)定來(lái)設(shè)計(jì)的，其原 則是：鋼絲繩應(yīng)按最大靜載荷考慮一定的安全系數(shù)來(lái)進(jìn)行計(jì)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(guān)系到礦井的正常 生產(chǎn)和人員的安全，還影響提升機(jī)的設(shè)計(jì)，又是提升系統(tǒng)中經(jīng)常更換的 易耗品。因此無(wú)論從安全生產(chǎn)還是經(jīng)濟(jì)運(yùn)行上考慮都要給予足夠的重視。 鋼絲繩在工作時(shí)候受到多種應(yīng)力作用，如靜應(yīng)力、動(dòng)應(yīng)力、彎曲應(yīng) 力、接觸應(yīng)力、擠壓應(yīng)力等。這些原因?qū)е落摻z繩疲勞破壞，而磨損與 銹蝕也會(huì)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(jì)算鋼絲繩是個(gè)復(fù)雜的問(wèn)題。盡管國(guó)內(nèi)外對(duì)礦井提升鋼絲 繩進(jìn)行了大量的研究，但鋼絲繩強(qiáng)度計(jì)算理論尚未達(dá)到工程應(yīng)用的程度。 所以對(duì)礦井鋼絲繩的選擇計(jì)算仍按靜載荷進(jìn)行近似計(jì)算，同時(shí)考慮一定 的安全系數(shù)。且規(guī)定單繩纏繞式提升機(jī)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(shí)不得小于 9，提升 物料時(shí)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(duì)提升機(jī)的鋼絲繩進(jìn)行計(jì)算和選用： （1）鋼絲繩最大懸垂長(zhǎng)度 Hc，按式(2.6)計(jì)算： 預(yù)估井架高度 H j=30m： Hc=Hj+Hs+Hz=30+150+20=200m 14 Hc鋼絲繩最大懸垂長(zhǎng)度，m； Hj井架高度，m；此值在計(jì)算鋼絲繩時(shí)尚不能精確確定，可采 用下列數(shù)值：罐籠提升 Hj=1525m；箕斗提升 Hj =3035m； Hs礦井深度，m； Hz由井底車場(chǎng)水平到容器裝載的距離（m） ，罐籠提升 Hz =0m； 箕斗提升 Hz =1825m； （2）估算鋼絲繩每米重量 P，由式(3.5) 、(3.6)并按式(3.7)計(jì) 算： 取鋼絲繩抗拉強(qiáng)度 =17000 kgcm 2，安全系數(shù) ma=7;B CaB ZHmQn1.P 2071. )5(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(shù)特征為： 鋼絲繩直徑 d=15mm； 鋼絲直徑 =1.7mm； 15 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(jì) 算： CzqapHQm41 504.2)1502(9 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(shí)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(yīng)正確使用，精心維護(hù)，定期試驗(yàn)， 保證鋼絲繩處于良好的工作狀態(tài)，延長(zhǎng)其使用壽命，保證提升工作的安 全。 3.3 提升機(jī)卷筒的選擇 卷筒是礦井提升機(jī)的主要承載部件，卷筒外一般設(shè)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(guò)試驗(yàn)證明，木襯能夠提高卷筒的承載能力。 （1） 提升機(jī)卷筒直徑 16 dD20 2015 300 毫米 120 1201.7 204 毫米 選用卷筒直徑 D =300。 3. 4 提升機(jī)的選擇 提升機(jī)是礦井提升設(shè)備的主要組成部分，供纏繞和傳動(dòng)鋼絲繩之用， 以完成礦井提升或下放重物的任務(wù)?，F(xiàn)在我國(guó)生產(chǎn)和使用的礦井提升即 分兩大類：?jiǎn)卫K纏繞式和多繩摩擦式。單繩纏繞式礦井提升機(jī)在我過(guò)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(jī)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(diǎn)，在我國(guó)礦山得到了廣泛的應(yīng)用。 多繩摩擦提升機(jī)按布置可分為塔式和落地式兩大類。目前，我國(guó)主 要采用塔式，其優(yōu)點(diǎn)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(wú)保護(hù) 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(shè) 備費(fèi)用要昂貴得多，因提升塔較普通井架更為龐大且復(fù)雜，需要更多的 鋼材。此外，因?yàn)槁涞厥娇梢酝瑫r(shí)安裝提升塔和提升機(jī)；井架高度低符 合戰(zhàn)備觀點(diǎn)并有利于地震區(qū)建設(shè)。 多繩摩擦提升的優(yōu)點(diǎn)是： 17 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(dān)，故提升鋼絲繩直徑就比相同載 荷下單繩提升的小，并導(dǎo)致主導(dǎo)輪直徑小。因而在同樣提升載荷下，多 繩提升機(jī)具有體積小、重量輕，節(jié)省材料、制造同意、安裝和運(yùn)輸方便 等特點(diǎn)； 3） 由于多繩提升機(jī)的運(yùn)動(dòng)質(zhì)量小，故拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)的容量與耗電量 均相應(yīng)減??； 4） 在卡罐和過(guò)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(shí)被拉斷的可能性極小，因此提高了提 升設(shè)備的安全性，可以不設(shè)斷繩保險(xiǎn)器（防墜器） ； 6） 當(dāng)采用相同數(shù)量的左捻和右捻鋼絲繩時(shí)，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(diǎn)是： 1）數(shù)根鋼絲繩的懸掛、更換、調(diào)整、維護(hù)檢修工作復(fù)雜； 2）當(dāng)有一根鋼絲繩損壞而需要更換時(shí)，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(zhǎng)，故雙鉤提升不能同時(shí)用于幾個(gè)中段提升，也 不適用于鑿井提升； 4）當(dāng)?shù)V井很深（例如超過(guò) 12001500 米）時(shí)，鋼絲繩故障較多， 故不適用于特別深的礦井提升。 由上述可知，多繩摩擦式提升機(jī)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(guó)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。 18 多繩摩擦提升機(jī)由主軸裝置、制動(dòng)裝置、減速器、深度指示器車槽 裝置以及導(dǎo)向輪等部件組成。 所選提升機(jī)型號(hào)：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(jī)有足夠的強(qiáng)度，還必須驗(yàn)算所選提升機(jī)最大靜張力 Fjmax（它關(guān)系到滾筒與主軸的強(qiáng)度）及最大靜張力差所選提升機(jī)最大靜 張力 Fc（它關(guān)系到主軸的強(qiáng)度）應(yīng)滿足下式： maxjzFpHQ 12000+11500+2.444490=24695.6 KN 32900 KN c 12000+2.444490=13197.56 kN 17700KN 式中: Fjmax所選提升機(jī)最大靜張力； Fc 所選提升機(jī)最大靜張力差； 強(qiáng)度校驗(yàn)合格。 3.5 天輪的選擇 天輪安裝在井架上，做支撐，引導(dǎo)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(dòng)天輪三種。直徑 3.5m 以上時(shí)采用型 19 鋼裝配式天輪，直徑 3m 以下的采用整體鑄鋼結(jié)構(gòu)。根據(jù)定型成套裝 備中規(guī)定以及所計(jì)算的鋼絲繩直徑可以選用名義直徑為 250 毫米天輪。 3.6 電機(jī)的選擇 （1）選擇電動(dòng)機(jī)類型 按已知工作要求和條件選用臥式全封閉的 Y 系列鼠籠型三相異步交 流電動(dòng)機(jī)。 （2）確定電動(dòng)機(jī)的功率 工作裝置所需功率 的計(jì)算wP kvFPw10 式中， , ，工作裝置的效率 。代入N5sm/067. 96.0w 上式得： kvFPw4.396.010 電動(dòng)機(jī)的輸入功率 的計(jì)算 kwd 式中， 為電動(dòng)機(jī)軸至卷筒軸的轉(zhuǎn)動(dòng)裝置總效率。 ；6543 21 取滾動(dòng)軸承效率 ，7 級(jí)精度齒輪傳效率 0.96，聯(lián)軸器的效9.01 率 ，傳動(dòng)滾筒的效率 ，帶傳動(dòng)效率 ，鏈傳動(dòng)9.036.496.05 效率為 則56 20 74.095.6.0 x9.6.09.424 故 kwPwd.7.3 電動(dòng)機(jī)額定功率 =（11.3） =3.2184.183kwm0P （3）確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 卷筒軸作為工作軸，其轉(zhuǎn)速為： min/27.4306.10644 rDvnww 本設(shè)計(jì)的傳動(dòng)裝置預(yù)采用帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)以及減速器的綜合傳動(dòng)方 式。根據(jù)電動(dòng)機(jī)類型、容量、轉(zhuǎn)速，由機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書 表 10.2.1 或有關(guān)于手冊(cè)，選定電動(dòng)機(jī)型號(hào)為 Y160M2-8，選用同步轉(zhuǎn)速 750 r/min，額定功率 505KW，轉(zhuǎn)速 720 r/min 將計(jì)算結(jié)果匯總表： 表 3-1 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 電動(dòng)機(jī)型號(hào) 額定功率/kw 滿載轉(zhuǎn)速/(r/min) 額 定 轉(zhuǎn) 矩起 動(dòng) 轉(zhuǎn) 矩 額 定 轉(zhuǎn) 矩最 大 轉(zhuǎn) 矩 Y160M2-8 5.5 720 2.0 2.0 3.7 確定傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比和分配傳動(dòng)比 傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比 i 由電動(dòng)機(jī)滿載轉(zhuǎn)速和工作機(jī)主軸轉(zhuǎn)速 nw確 定，即 n m/ w = 720/4.27=168.6 對(duì)于帶傳動(dòng)、減速器、鏈傳動(dòng)減速比的分配如下：初選帶傳動(dòng)的傳 動(dòng)比為 ，鏈傳動(dòng)的傳動(dòng)比為 。則減速器的傳動(dòng)比約為5.31i 43i62i 21 對(duì)展開(kāi)式二級(jí)圓柱齒輪減速器，可取 i =（1.31.5）i ，為使兩 極大齒輪直徑相近，取 i =1.4i 所以 43.104.1ii i = i / i = 12.17/4 = 3.04 3.8 計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù) 1 軸代表小帶輪軸；2 軸代表小帶輪軸、3 軸代表減速器高速軸、4 軸代表減速器中間軸、5 軸代表減速器低速軸、6 軸代表小鏈輪軸、7 軸代表大帶輪軸、8 代表滾筒軸 3.8.1 各軸的輸入功率 KWP3.96.0473j1 252 07.313 P89690724 KW4.2.8.15436 56.9.072.617 P4325438 3.8.2 各軸的轉(zhuǎn)速 min/7201rn in/7.5.31ri 203n 22 min/4.517.2034rinI i/9.6.5iIin/16rnmi/25.437iin/.8rn 3.8.3 各軸的輸入扭矩 mNnPT17.4203.95011 5.8.22 nPT.1427.0395033 mN9.6.844nPT3.154.7295005 0.666 mNnPT5.72.4950077 .60.388 23 第四章 傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)計(jì)算 4.1 帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算 4.1.1 確定計(jì)算功率和 V 帶型號(hào) 根據(jù)給定的工作條件，查表得工作情況系數(shù) =1.1，AK =1.1*3.33=3.663kwcAPK V 帶截面型號(hào)選擇 由額定功率 和轉(zhuǎn)速 查圖并驗(yàn)證后，選 Z 型 V 帶c1n 4.1.2 確定帶輪基準(zhǔn)直徑并驗(yàn)算帶速 根據(jù)型號(hào)查表選擇： =50mm1dmin 根據(jù)傳動(dòng)比確定從動(dòng)輪直徑: =175mm21d 據(jù)表選取最接近的標(biāo)準(zhǔn)直徑為 =180mm 驗(yàn)算帶速 v V 帶傳動(dòng)帶速為 =1.88m/s1.214 齒輪端面與內(nèi)機(jī)壁距離 22 16 機(jī)座肋厚 、m 1 85.01 7m0.1 軸承端蓋外徑 2D+（55.5 ）D23d 95 75 63 47 4.7 鏈傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算 4.7.1 選擇鏈輪齒數(shù) 取小鏈輪齒數(shù) ，大鏈輪的齒數(shù)為 。20z180z2 4.7.2 確定當(dāng)量的單排鏈的計(jì)算功率 PAzcapK 式中： 工況系數(shù)AK 主動(dòng)鏈輪齒數(shù)系數(shù)z 多排鏈系數(shù)，雙排鏈時(shí) =1.75，三排鏈時(shí) =2.5p pKpK 傳動(dòng)的功率，P 查機(jī)械設(shè)計(jì) （第八版）表-得， 1.1, =1.1, 單排鏈Az =1.0,所以pK kW32.74.21.0PKpZAca 4.7.3 選擇鏈條型號(hào)和及其主要參數(shù)計(jì)算 根據(jù) 及主動(dòng)鏈輪轉(zhuǎn)速 ，查機(jī)械設(shè)kW32.Pcar/min9.16n2 計(jì)手冊(cè)可選用 48A1 型號(hào)。該型號(hào)滾子鏈規(guī)格和主要參數(shù)如下表： 表 4-3 抗拒載荷 節(jié)距 P 滾子直 徑 d1 max 內(nèi)鏈節(jié) 圓寬 b1 min 銷軸直 徑 d2 max 排距 Pt 內(nèi)鏈板 高度 h2 max 單排 min 雙排 min ISO 鏈號(hào) mm Kw 05B 8 5 5 2.31 5.64 7.11 4.4 7.8 48 4.7.4 計(jì)算鏈節(jié)數(shù)和中心距 初選中心距 m4028503p0 a 取 。則相應(yīng)的鏈節(jié)數(shù)為m30 6.125308282z2zPL0121p a 取鏈長(zhǎng)節(jié)數(shù) 節(jié)。0p 鏈傳動(dòng)的最大中心距為： 21p1zLfa 式中： 為中心距計(jì)算系數(shù)，由 ，查機(jī)械設(shè)1f 67.1012 計(jì)手冊(cè) （第八版）表 9-7 得 。56.0f1 所以，鏈傳動(dòng)的最大中心距為 ma 2.678028.zL2pf211 4.7.5 計(jì)算鏈速 v，確定潤(rùn)滑方式 smzn/045.1609.1602 式中 是小鏈輪的轉(zhuǎn)速，根據(jù)鏈速 和鏈 05B 計(jì)手sv/045. 冊(cè)可知應(yīng)采用油池潤(rùn)滑或飛濺潤(rùn)滑。 4.7.6 計(jì)算鏈傳動(dòng)作用在軸上的壓軸力 eFpKp 式中： 有效圓周力，Ne 壓軸力系數(shù)，水平傳動(dòng) =1.15，垂直傳動(dòng)fp fpK =1.05。fp 49 有效圓周力為 NvPFe 8.6045.7210 所以，壓軸力 Kep 2. 4.7.8 滾子鏈鏈輪的設(shè)計(jì) （1）鏈輪的基本參數(shù)及主要尺寸 由于選用單排鏈結(jié)構(gòu)，因此鏈輪的基本參數(shù)是配用鏈條的節(jié)距 p， 套筒的最大外徑 d1、排距 pt 及齒數(shù) z，則 ， ，p t =5.64, m8p20zmd51 分度圓直徑 028sini1 齒頂圓直徑 mdzpda 36.52)0.1(5)6.(1min1 82.02.x 齒根圓直徑 mf 4511 齒高 dpha 5.1)8(.0)(.0min mzp15.208.862621x1 （2）鏈輪的材料 材料應(yīng)能保證輪齒具有足夠的強(qiáng)度和耐磨性，用 15 號(hào)鋼，齒面多 經(jīng)滲碳、淬火、回火的熱處理。工作時(shí)，小鏈輪輪齒參與嚙合的次數(shù)比 大鏈輪多，磨損、沖擊較嚴(yán)重，所以小鏈輪的材料選用 20 號(hào)鋼，進(jìn)行 正火熱處理，齒面硬度較高。 4.8 制動(dòng)器的設(shè)計(jì) 按照煤炭安全規(guī)程及有關(guān)技術(shù)規(guī)范的規(guī)定，提升機(jī)(絞車)的制 動(dòng)裝置必須達(dá)到下列要求。 （1）提升機(jī)(絞車) 必須裝設(shè)司機(jī)不離開(kāi)位置即能操縱的常用閘(即 工作閘) 保險(xiǎn)閘 (即安全閘) 。保險(xiǎn)閘必須能在緊急時(shí)自動(dòng)發(fā)生作用。 50 常用閘和保險(xiǎn)閘共同使用一套閘瓦制動(dòng)時(shí)，操縱部分必須分開(kāi)。 雙滾筒提升機(jī)（絞車）的兩套閘瓦的傳動(dòng)裝置必須分開(kāi)。 （2）常用閘和保險(xiǎn)閘必須經(jīng)常處于良好的狀態(tài)，保證靈活可靠。 在工作中，司機(jī)不準(zhǔn)離開(kāi)工作崗位，也不準(zhǔn)擅自調(diào)節(jié)制動(dòng)閘。 對(duì)具有兩套閘瓦只有一套傳動(dòng)裝置的舊雙滾筒提升機(jī)（絞車） ，應(yīng) 加強(qiáng)閘瓦間隙和傳動(dòng)系統(tǒng)的檢查和維護(hù)。 （3）保險(xiǎn)閘必須采用配重式或彈簧式的制動(dòng)裝置，除由司機(jī)操縱 外，還必須具有能自動(dòng)抱閘的作用，并且在抱閘同時(shí)使提升裝置自動(dòng)斷。 常用閘必須采用可調(diào)節(jié)的機(jī)械制動(dòng)裝置。 （4）提升機(jī)（絞車）除有（常用閘和保險(xiǎn)閘）外，應(yīng)加設(shè)定車裝 置，以便調(diào)整滾筒的位置（鋼絲繩的長(zhǎng)度）或修理制動(dòng)裝置時(shí)使用。 （5）保險(xiǎn)閘（或保險(xiǎn)閘第一級(jí)）的空動(dòng)時(shí)間（由保護(hù)回路斷電時(shí) 起至閘瓦剛剛接觸到閘輪上的一段時(shí)間）：壓縮空氣驅(qū)動(dòng)閘瓦式制動(dòng)器 不得超過(guò) 0.5 秒，儲(chǔ)能壓縮驅(qū)動(dòng)閘瓦式制動(dòng)器不得超過(guò) 0.6 秒，盤式制 動(dòng)器不得超過(guò) 0.3 秒。保險(xiǎn)閘施閘時(shí)，在杠桿和閘瓦上不得發(fā)生顯著的 彈性擺動(dòng)。 （6）提升機(jī)（絞車）的常用閘和保險(xiǎn)閘制動(dòng)時(shí)，所產(chǎn)生的力矩和 實(shí)際提升最大靜載荷重旋轉(zhuǎn)力之比（K） ，都不得小于 3。 （7）雙滾筒提升機(jī)（絞車）在調(diào)整滾筒旋轉(zhuǎn)的相對(duì)位置時(shí)（此時(shí) 游動(dòng)滾筒與主軸脫離連接） ，制動(dòng)裝置在各滾筒閘輪上所發(fā)生的力矩， 不得小于該滾筒所懸重量（鋼絲繩重量與提升容器重量之比）形成的旋 轉(zhuǎn)力矩的 1.2 倍。計(jì)算制動(dòng)力矩時(shí)，閘輪和閘瓦摩擦系數(shù)根據(jù)實(shí)測(cè)確定， 一般采用 0.3 到 0.35；常用閘和保險(xiǎn)閘的力矩應(yīng)分別計(jì)算。 （8）在立井和傾角 以上的傾斜井巷，提升裝置的保險(xiǎn)閘發(fā)生作03 51 用時(shí)，全部機(jī)械的減速度：下放重載（設(shè)計(jì)額定的全部重量）時(shí)，不得 小于 1.5 米每二次方秒；提升重載時(shí)，不得超過(guò) 5 米每二次方秒。傾角 在 以下是傾斜井巷，下放重載時(shí)的制動(dòng)減速度不得小于 0.75 米每二03 次方秒，提升重載時(shí)的制動(dòng)減速度不得大于自然減速度 。cA , mcossinfgAc2 式中 -重力加速度， m ；g2 -井巷傾角， （ ） ；0 -繩端載荷的運(yùn)動(dòng)阻力系數(shù)，一般采用 0.10 到f 0.105。 摩擦輪式提升裝置，常用閘或保險(xiǎn)閘發(fā)生作用時(shí)，全部機(jī)械的減速 度，不得超過(guò)鋼絲繩的滑動(dòng)極限（上提重物加速度階段及下放重物減速 度階段的動(dòng)防滑安全系數(shù)不得小于 1.25，靜防滑安全系數(shù)不得小于 1.75） 。下放重載時(shí)，必須檢查減速度的最底極限。在提升重載時(shí)，必 須檢查減速度的最高極限。 （9）制動(dòng)器的工作行程不得超過(guò)全程的四分之三，必須留有四分 之一作為調(diào)整時(shí)備用。司機(jī)操縱臺(tái)制動(dòng)手把的移動(dòng)應(yīng)當(dāng)靈活，在抱閘位 置時(shí)，應(yīng)有定位器來(lái)固定手把，防止手把從抱閘位置自動(dòng)向前移動(dòng)。 (10) 制動(dòng)輪的橢圓度在使用前（新安裝或大修后）不得超過(guò) 0.5 至 1mm；使用中如超過(guò) 1.5mm 時(shí)，應(yīng)重新車削或換新的。 4.8.1 提升機(jī)制動(dòng)器主要類型 提升機(jī)的制動(dòng)器包括工作裝置(即制動(dòng)閘)和傳動(dòng)裝置,工作裝置直接 作用于制動(dòng)輪，產(chǎn)生摩擦力矩；傳動(dòng)裝置是工作裝置產(chǎn)生或解除制動(dòng)摩 擦力的機(jī)構(gòu)。因此，按工作裝置裝置結(jié)構(gòu)區(qū)分，制動(dòng)器可分為盤式制動(dòng) 器和塊式制動(dòng)器；按傳動(dòng)裝置的動(dòng)力源區(qū)分，制動(dòng)器可分為液壓式、氣 52 壓式和彈簧式。塊式制動(dòng)器一般都是閘塊壓在提升機(jī)滾筒的制動(dòng)輪上而 產(chǎn)生制動(dòng)力矩，出于閘塊與制動(dòng)輪的作用方式差別，塊式制動(dòng)器有角移 式、平移式和綜合式之分。 圖(a)是角移式塊閘的原理圖,兩個(gè)閘瓦塊始終繞基座上的固定鉸接 點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，故名為角移式。當(dāng)制動(dòng)動(dòng)力向上拉三角塊杠桿時(shí)，杠桿的聯(lián)動(dòng) 會(huì)產(chǎn)生連桿拉力，從而迫使塊閘壓向制動(dòng)輪，產(chǎn)生制動(dòng)力；當(dāng)外動(dòng)力使 三角塊向下壓時(shí)，連桿的壓力則使塊閘分離開(kāi)制動(dòng)輪，即達(dá)到松閘。 圖(b)是常見(jiàn)平移式塊閘的原理圖，兩個(gè)閘瓦始終由一連桿在其中心 鉸接，連桿的另一端則與基座鉸接。兩個(gè)閘瓦塊的端頭用杠桿系統(tǒng)約束 起來(lái)，在三角塊杠桿上提作用下，各連桿內(nèi)部的拉力使兩閘塊壓向制動(dòng) 輪，從而產(chǎn)生制動(dòng)力；當(dāng)三角塊杠桿下放時(shí)，各連桿內(nèi)部的壓力迫使閘 塊與制動(dòng)輪分離。由于閘塊是在連桿轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)壓向制動(dòng)輪的，故閘塊是整 體平移運(yùn)動(dòng)，故稱之為平移式。 圖(c)是綜合式閘塊的一種形式，由于閘塊與角移桿鉸接，又與基 座連桿鉸接，故有些相似于四連桿平行移動(dòng)機(jī)構(gòu)，但閘塊壓向制動(dòng)輪的 運(yùn)動(dòng)都是靠角移杠桿帶動(dòng)的，所以綜合式塊閘是介于角移式和平移式之 間的一種閘塊。 53 制動(dòng)力源制動(dòng)力源 工 作 制動(dòng) 彈 簧工 作 制動(dòng) 缸 安 全 制動(dòng) 缸塊 式 制 動(dòng) 器 力 學(xué) 原 理 圖（ a） 角 移 式 ； （ b） 平 移 式 ； （ c） 綜 合 式 (a)角移式； (b)平移式；(c)綜合式 圖 4-4 塊式制動(dòng)器原理圖 盤式制動(dòng)器是為了克服塊式制動(dòng)器的可靠性不高的缺點(diǎn)而發(fā)展的新 型制動(dòng)裝置，目前國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)的提升機(jī)或提升絞車都使用了盤式制動(dòng)器.盤 式制動(dòng)器具有以下：制動(dòng)力矩可在較大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，而且容易調(diào)整； 制動(dòng)系統(tǒng)空行程小、動(dòng)作快、響應(yīng)速度快、靈敏度高；重量輕，外 形尺寸小，結(jié)構(gòu)緊湊；通用性好，可通過(guò)改變盤形閘的數(shù)量來(lái)滿足不 同絞車的制動(dòng)要求；安全可靠性高，多副盤形閘同時(shí)工作，其中少數(shù) 部分盤形閘失靈或故障，其余完好盤閘一般仍可剎住絞車；而且傳動(dòng)環(huán) 節(jié)(如管路破裂失、壓斷電等)均可自動(dòng)施閘。 盤式制動(dòng)器都是依靠碟形彈簧的預(yù)壓縮恢復(fù)張力使閘塊壓向制動(dòng)盤， 從而產(chǎn)生制動(dòng)力矩；當(dāng)松閘時(shí)，向活塞腔內(nèi)注入壓力油，壓力油推動(dòng)活 塞后移并壓縮碟形彈簧，帶動(dòng)閘瓦離開(kāi)制動(dòng)盤，從而實(shí)現(xiàn)松閘。 目前國(guó)內(nèi)外提升機(jī)使用的盤式制動(dòng)器形式多樣，主要有前腔式盤形 閘，后腔式盤形閘單缸雙作用盤形閘，以及鉗式盤形閘。 54 盤式制動(dòng)器原理如圖 3-6 所示： 圖 4-5 盤式制動(dòng)器原理圖 目前，國(guó)內(nèi)進(jìn)口的安全盤式制動(dòng)器主要來(lái)自德國(guó)、法國(guó)。各國(guó)生產(chǎn) 的盤式制動(dòng)器原理上基本相同，都是碟簧上閘、液壓松閘，高壓油通過(guò) 液壓泵站產(chǎn)生，但是結(jié)構(gòu)上有些差異，從而性能也略有不同。 4.8.2 盤式制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)及工作原理 盤式制動(dòng)器又稱盤型閘，它與閘塊不同，其制動(dòng)力矩是靠盤瓦沿軸 向兩側(cè)壓向滾筒上的制動(dòng)盤而產(chǎn)生的。為了使制動(dòng)盤不產(chǎn)生附加變形， 主軸不承受附加軸向力，因而盤式制動(dòng)器都成對(duì)地裝設(shè)使用，每一對(duì)盤 式制動(dòng)器叫做一副，如圖所示。根據(jù)所需制動(dòng)力矩的大小，一臺(tái)提升機(jī) 可以同時(shí)布置兩副四副或更多副盤式制動(dòng)器。 盤式制動(dòng)器的布置方式如圖所示： 55 A管 B管 A管 B管A管 B管（ a） (b)(c) 圖 4-6 盤式制動(dòng)器的布置圖 盤式制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)如圖所示。兩個(gè)制動(dòng)油缸 3 位于滾筒制動(dòng)盤的兩 側(cè)，均裝在支座 2 上。支座 2 為整體鑄鋼件，一副盤式制動(dòng)器通過(guò)支座 及墊板 1 用地腳螺栓固定在基座上。制動(dòng)油缸 3 內(nèi)裝有活塞 5 柱塞 13 調(diào)整螺栓 6 螺釘 7 盤式彈簧 4 及彈簧套筒 8 等。筒體 9 襯板 11 和渣瓦 15 一齊可沿支座的內(nèi)孔往復(fù)移動(dòng)。閘瓦與襯板的連接，可用銅螺釘連 接或用黏結(jié)劑粘貼，但大多數(shù)是以燕尾槽的形式將閘瓦固定在襯板上。 在使用中當(dāng)閘瓦磨損或閘瓦與制動(dòng)盤的間隙過(guò)大時(shí)，可用調(diào)整螺栓 6 調(diào) 節(jié)筒體 9 的位置，使閘瓦間隙保持在 11.5mm 。柱塞 13 與銷子 14 的 連接采用榫槽結(jié)構(gòu)，在擰動(dòng)螺釘 7 時(shí)不致使柱塞 13 轉(zhuǎn)動(dòng)，以便調(diào)整閘 瓦間隙。壓向制動(dòng)盤的制動(dòng)力，由盤式彈簧產(chǎn)生。解除制動(dòng)力，靠線油 缸內(nèi)充入油液而向右推動(dòng)活塞 5，壓縮盤式彈簧來(lái)實(shí)現(xiàn)。 螺釘 12 是放空氣用的。在第一次向制動(dòng)油缸 3 充油，或在使用中 發(fā)現(xiàn)送閘的時(shí)間教長(zhǎng)時(shí)，可將放氣螺釘 12 旋松，把制動(dòng)油缸中的空氣 排出，以免影響制動(dòng)油缸的正常工作。 塞頭 20 是排油用的。在使用中制動(dòng)油缸可能有微量的滲油，因而 要定期將塞頭 20 旋開(kāi)排油。在排油時(shí)，應(yīng)避免滲出的油玷污閘瓦及制 56 動(dòng)盤。 盤式制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)如圖所示： 圖 4-7 盤式制動(dòng)器結(jié)構(gòu)圖 （1）松閘 當(dāng)壓力油充入制動(dòng)油缸，推動(dòng)活塞 5 而壓縮蝶形彈簧 4，并帶 動(dòng)調(diào)整螺栓 6、螺釘 7 及柱塞 13 右移時(shí)，筒體和閘瓦 15 在回復(fù)彈簧 16 及拉緊螺栓 17 的作用下也一同右移，則閘瓦離開(kāi)制動(dòng)盤，呈松閘狀態(tài)。 （2）制動(dòng) 當(dāng)制動(dòng)油缸內(nèi)的油液壓力降低，盤式彈簧就回復(fù)其在松閘狀 態(tài)時(shí)的壓縮變形，因而在盤式彈簧的張力作用下，推動(dòng)活塞 5 向左移動(dòng)， 同時(shí)帶動(dòng)調(diào)整螺栓 6、螺釘 7、柱塞 13 推動(dòng)筒體、襯板 11 和閘瓦 15 左 移，使閘瓦壓向制動(dòng)盤，實(shí)現(xiàn)制動(dòng)目的。制動(dòng)狀態(tài)時(shí)，閘瓦壓向制動(dòng)盤 的正壓力大小，決定于油缸內(nèi)工作油的壓力，當(dāng)缸內(nèi)壓力為最小值時(shí)， 彈簧力幾乎全部作用在活塞上，此時(shí)制動(dòng)盤上正壓力最大，呈全制動(dòng)狀 態(tài)。反之，當(dāng)工作油壓為系統(tǒng)最大油壓時(shí)，機(jī)器全松閘。 57 58 參考文獻(xiàn) 1 潘英礦山提升機(jī)機(jī)械設(shè)計(jì)徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，2001 2 葛世榮礦井提升機(jī)可靠性技術(shù)徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，1994 3 麻健,李勇忠提升機(jī)新型液壓制動(dòng)系統(tǒng)煤礦機(jī)械，1999 4 許福玲，陳曉明液壓與氣壓傳動(dòng)北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.7 5 方慎權(quán)煤礦機(jī)械徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，1986.11 6 成遠(yuǎn)葛煤礦提升設(shè)備的改造煤礦工業(yè)出版社，1988.8 7 李時(shí)海提升機(jī)司機(jī)北京：煤礦工業(yè)出版社，1990.2 8 肖興明摩擦提升重大故障分析及預(yù)防北京：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社,1994 9 張復(fù)德礦井提升設(shè)備北京：北京煤炭工業(yè)出版社，1980 10 夏榮海，郝玉琛礦井提升機(jī)械設(shè)備徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，1997 11 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)V3.0軟件版 12 周世昌液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖集.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000.1 13 馬天平，張子哲，倪華英，李利芳液壓盤式制動(dòng)器的性能特點(diǎn)及應(yīng)用太 原重型機(jī)械集團(tuán)冶金設(shè)備2002年12月第6期 14 孫素娟提升機(jī)盤形閘現(xiàn)狀及碟形彈簧試驗(yàn)分析.唐山洞北能源職業(yè)技術(shù)學(xué) 院煤炭技術(shù)2006年6月，第25卷第6期 15 任保才，杜習(xí)波，鄭蘭蕊，王振峰落地式多繩摩擦提升機(jī)液壓制動(dòng)系統(tǒng)可 靠性分析焦作，河南理工大學(xué)；許昌，許昌新龍礦業(yè)有限責(zé)任公司.煤礦機(jī) 械2006 年 10 月，第 27 卷第 l0 期 16 黃安喜礦井提升機(jī)盤形制動(dòng)器與液壓傳動(dòng)位置可靠性的探討.淮南，淮南 職業(yè)技術(shù)學(xué)院煤炭技術(shù)2004年7月，第23卷第7期 17 Michael J. BeOS Todd M. Ruff, William G. McCoy, CONVEYANCE MONITORING TO IMPROVE MINE Hoisting SAFETY, 1997, IEEE 18 THOMAS D.BARKHAND, WILLIAM J.JELFRICH, Application of Dynamic Braking to Mine Hoisting Systems, 1988 IEEE 19 VALCHIK DUDA, SPEED AND POSITION SENSORS FOR MINE HOISTS AND ELEVATORS, 1995 IEEE 59 致謝 首先，我要感謝我的學(xué)校，感謝機(jī)械系對(duì)我四年的培養(yǎng)，讓我學(xué)到 了許許多多的知識(shí)，感謝各位老師在這四年里對(duì)我的關(guān)懷與照顧，在此 致以我深深的謝意。 光陰似箭，流年似水。回顧過(guò)去四年的時(shí)光，心中感慨萬(wàn)分：導(dǎo)師 的諄諄教導(dǎo)，悉心關(guān)懷；同學(xué)的無(wú)私幫助；家人的默默支持。這所有的 一切都是我永不枯竭的動(dòng)力之源，自己辛苦的努力終于可以得到回報(bào)。 在此，非常感謝 XX 教授在我做論文期間提供了不少的寶貴意見(jiàn)， 導(dǎo)師那淵博的知識(shí)和豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)都是我學(xué)習(xí)的榜樣，由于有時(shí)候要 去單位實(shí)習(xí)，所以很少與高老師見(jiàn)面細(xì)談，只能通過(guò)電話和郵件來(lái)進(jìn)行 聯(lián)系，在此，再一次表示衷心的感謝和崇高的敬意！ 同時(shí)，向四年期間所有的任課教師和給予關(guān)心和幫助的領(lǐng)導(dǎo)、老師、 同學(xué)們表示衷心的感謝！ 最后，衷心的感謝在百忙之中評(píng)閱論文和參加答辯的各位專家、教 授！