礦用多繩摩擦式提升機(jī)的整體設(shè)計(jì)【說明書+CAD】

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河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中期檢查表 指導(dǎo)教師： 高愛華 職 稱： 副教授 所在院（系）： 機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院 教研室（研究室）： 題 目 礦井提升機(jī)的整體設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 郭春霖 專業(yè)班級(jí) 08機(jī)制2班 學(xué)號(hào) 0828070032 一、選題質(zhì)量：（主要從以下四個(gè)方面填寫：1、選題是否符合專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)，能否體現(xiàn)綜合訓(xùn)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(jì)、社會(huì)、文化及實(shí)驗(yàn)室建設(shè)等實(shí)際的結(jié)合程度） 選題符合機(jī)械設(shè)計(jì)專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)，能夠體現(xiàn)綜合訓(xùn)練的要求。設(shè)計(jì)任務(wù)難易程度較難，工作量較大。所選題目礦井提升機(jī)的設(shè)計(jì)與實(shí)際貼合比較緊密，在實(shí)際的應(yīng)用中比較廣泛。在設(shè)計(jì)過程中，對(duì)機(jī)器的零件的設(shè)計(jì)和計(jì)算對(duì)我來說是以往所學(xué)知識(shí)的總結(jié)和應(yīng)用，所以能夠滿足綜合訓(xùn)練的要求。礦井提升機(jī)在設(shè)計(jì)過程中，對(duì)于我來說還是具有很大的難度，對(duì)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(duì)我來說是一個(gè)挑戰(zhàn)。 2、 開題報(bào)告完成情況： 順利完成了開題報(bào)告，同意開題。 經(jīng)過指導(dǎo)老師的指導(dǎo)和大量的閱讀文獻(xiàn)資料，我逐漸找到了設(shè)計(jì)的切入點(diǎn)，順利的完成了開題報(bào)告，并有了一定的成果和進(jìn)行了一些前期的工作。目前本設(shè)計(jì)已經(jīng)進(jìn)入了說明書編寫階段，在以后工作的中我將繼續(xù)努力，認(rèn)真完成這次畢業(yè)設(shè)計(jì)。 三、階段性成果： 1．對(duì)本次設(shè)計(jì)進(jìn)行了方案確定，初步完成了提升機(jī)傳動(dòng)部分主要 參數(shù)的確定，并完成了一些零件的選型和設(shè)計(jì)計(jì)算。 2．到目前為止，已完成開題報(bào)告、實(shí)習(xí)報(bào)告、部分說明書和零件圖。 3．進(jìn)一步對(duì)整體說明書和完整的圖紙繪制做準(zhǔn)備工作。 四、存在主要問題： 1．對(duì)礦井提升機(jī)了解的不夠，技術(shù)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(duì)材料缺少認(rèn)真度量。 4. 局部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)思路不是很清晰，缺乏經(jīng)驗(yàn)。 五、指導(dǎo)教師對(duì)學(xué)生在畢業(yè)實(shí)習(xí)中，勞動(dòng)、學(xué)習(xí)紀(jì)律及畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）進(jìn)展等方面的評(píng)語 指導(dǎo)教師： （簽名） 年 月 日 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院 畢業(yè)實(shí)習(xí)報(bào)告 系別：機(jī)械與動(dòng)力工程系 班級(jí)：08機(jī)制2班 姓名： 郭春霖 學(xué)號(hào)：0828070032 目 錄 一、工廠的介紹 二、礦機(jī)提升機(jī)的學(xué)習(xí) （1）提升機(jī)的分類及工作原理 （2）提升機(jī)的使用場合 （3）提升機(jī)的規(guī)格型號(hào) （4）提升機(jī)的基本參數(shù) （5）主要部件及功能 三、學(xué)習(xí)有關(guān)畢業(yè)設(shè)計(jì)的相關(guān)知識(shí) 內(nèi)裝式提升機(jī)的國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r及其優(yōu)點(diǎn) 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(tuán)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(shí)提供全面光、電連接技術(shù)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(shù)研究和產(chǎn)品開發(fā)，2010年被授予“國家認(rèn)定企業(yè)技術(shù)中心”。擁有光、電連接工程技術(shù)研究中心。自主研發(fā)了各類連接器300多個(gè)系列、23萬多個(gè)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(shí)提供光模塊、光端機(jī)、光纖網(wǎng)絡(luò)、高速傳輸、線纜組件、系統(tǒng)集成等光、電連接技術(shù)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(jiǎng)、全國科學(xué)大會(huì)獎(jiǎng)、國家重點(diǎn)新品獎(jiǎng)、航空科技進(jìn)步獎(jiǎng)等獎(jiǎng)勵(lì)。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(lǐng)域得到廣泛應(yīng)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(guān)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(gè)國家和地區(qū)，在中國市場被譽(yù)為“電子元件領(lǐng)軍廠商”和進(jìn)入全球供應(yīng)鏈的軍工企業(yè)。 ????? 公司為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制定者，在國軍標(biāo)、航標(biāo)和總裝領(lǐng)域已有200余項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)獲得批準(zhǔn)并發(fā)布。公司先后建立了具有國際先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)水平的5條國軍標(biāo)生產(chǎn)線。公司通過武器裝備質(zhì)量體系認(rèn)證、ISO9001(2000)質(zhì)量體系認(rèn)證、AS9100國際航空航天質(zhì)量管理體系認(rèn)證；代表性產(chǎn)品通過UL、CUL、CE、TUV、CB等安規(guī)認(rèn)證； ????? 擁有美國UL目擊實(shí)驗(yàn)室和殲十飛機(jī)電子元器件篩選檢驗(yàn)站，同時(shí)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(yàn)室以及RoHS檢測試驗(yàn)室。試驗(yàn)檢測中心被評(píng)定為國家和國防實(shí)驗(yàn)室。公司建立了質(zhì)量管理信息平臺(tái)，引入和使用SPC、精益六西格瑪?shù)认冗M(jìn)的管理工具，使公司的質(zhì)量管理工作更加科學(xué)。同時(shí)，ERP、OA、PDM三項(xiàng)技術(shù)深入推進(jìn)，構(gòu)建公司整體信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。 ????? 公司踐行“航空?qǐng)?bào)國、強(qiáng)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(dú)具個(gè)性、充滿活力、富有價(jià)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(jī)提升機(jī)的學(xué)習(xí) （1）提升機(jī)的分類及工作原理 纏繞式提升機(jī) 單繩纏繞式提升機(jī) 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(jī)，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(dòng)時(shí)，鋼絲繩向卷筒上纏繞或放出，帶動(dòng)提升容器升降。②雙卷筒提升機(jī)，作雙鉤提升（圖1）。兩根鋼絲繩各固定在一個(gè)卷筒上,分別從卷筒上、下方引出,卷筒轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，一個(gè)提升容器上升，另一個(gè)容器下降。纏繞式提升機(jī)按卷筒的外形又分為等直徑提升機(jī)和變直徑提升機(jī)兩種。等直徑卷筒的結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，價(jià)格低，得到普遍應(yīng)用。深井提升時(shí)，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(jī)（圓柱圓錐形卷筒），現(xiàn)多采用尾繩平衡。 纏繞式提升機(jī)工作原理 纏繞式提升機(jī)是利用鋼絲繩在滾筒上的纏繞和放出，實(shí)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(dāng)滾筒由電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)以不同的方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，鋼絲繩或在滾筒上纏繞或放出，以帶動(dòng)提升容器。 纏繞式雙卷筒提升機(jī)具有兩個(gè)卷筒，每個(gè)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(jī) 1938年，瑞典的ASEA公司在拉維爾（Laver）礦安裝了一臺(tái)直徑1.96m雙繩摩擦式提升機(jī)。1947年德國G.H.H.公司在漢諾威 礦安裝了一臺(tái)四繩摩擦式提升機(jī)。多繩摩擦式提升機(jī)具有安全性高、鋼絲繩直徑細(xì)、主導(dǎo)輪直徑小、設(shè)備重量輕、耗電少、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)，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(jī)的主導(dǎo)輪（摩擦輪）上，兩端懸掛提升容器或一端掛平衡重(錘)。運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，借主導(dǎo)輪的摩擦襯墊與鋼絲繩間的摩擦力,帶動(dòng)鋼絲繩完成容器的升降。鋼絲繩一般為2～10根。 礦井提升機(jī) 井塔式提升機(jī) 機(jī)房設(shè)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(shí)間長，造價(jià)高，并不宜用于地震區(qū)。 摩擦式提升機(jī)的工作原理 摩擦式提升機(jī)的工作原理是利用摩擦傳遞動(dòng)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(jī)工作時(shí)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(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)容器的提升或下放。 （2）提升機(jī)的適用場合 礦用提升機(jī)是一種大型提升機(jī)械設(shè)備。由電機(jī)帶動(dòng)機(jī)械設(shè)備，以帶動(dòng)鋼絲繩從而帶動(dòng)容器在井筒中升降，完成輸送任務(wù)。礦井提升機(jī)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(jī)提升量大，速度高，安全性高，已發(fā)展成為電子計(jì)算機(jī)控制的全自動(dòng)重型礦山機(jī)械。 （3）提升機(jī)的規(guī)格型號(hào) 斗式提升機(jī)的型號(hào)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(jī)是水泥廠最常用的垂直輸送機(jī)，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(jī)TH型、NE型、GTD型輸送能力都超過了100噸/小時(shí)；提升高度超過70米；尤其是鋼絲繩芯膠帶斗式提升機(jī)（GTD型）輸送能力達(dá)到1600噸/小時(shí)以上，提升高度超過90米。 （4）提升機(jī)的參數(shù) 1、卷筒寬度和直徑 卷筒直徑：提升機(jī)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(gè)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(jī)：活動(dòng)卷筒與固定卷筒中心之間的距離。 該參數(shù)在計(jì)算繩偏角時(shí)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(shí)，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(gòu)成。拉力最大值在天輪的切點(diǎn)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(duì)提升機(jī)而言的，是強(qiáng)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(shí)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(guān)。 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(yùn)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(jī)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(yīng)有的殘余應(yīng)力；雙筒提升機(jī)，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(jī)單鉤提升時(shí)為上出繩，做雙鉤使用時(shí)右側(cè)為上出繩，左側(cè)為下出繩（反裝設(shè)備除外），雙筒提升機(jī)，固定滾筒為上出繩，游動(dòng)滾筒為下出繩，雙筒提升機(jī)的排繩應(yīng)按同時(shí)同向纏繞為宜，不允許同時(shí)向兩個(gè)卷筒的中部或兩側(cè)移動(dòng)，即當(dāng)提升鋼絲繩的纏繞層數(shù)在1.25～2.25 層時(shí)，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(dòng)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(dòng)端）的出繩孔，游動(dòng)卷筒一般使用靠外側(cè)（主軸非驅(qū)動(dòng)端）的出繩孔。 主軸裝置的結(jié)構(gòu) 單筒提升機(jī)的結(jié)構(gòu) 單筒提升機(jī)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(dòng)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(gè)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(jié)構(gòu)，并經(jīng)高溫退火處理。主要由卷筒皮、制動(dòng)盤、擋繩板、輪輻、加強(qiáng)環(huán)等組成，根據(jù)客戶的現(xiàn)場實(shí)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(jié)構(gòu)形式又可以分為制動(dòng)盤焊接式和制動(dòng)盤可拆卸式兩種。 主軸承座是承受整個(gè)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(qiáng)，同時(shí)也能承受少量的軸向載荷，使用壽命長、效率高、維護(hù)方便、對(duì)安裝誤差和主軸的繞度要求較低 雙筒提升機(jī)的結(jié)構(gòu) 雙筒提升機(jī)的主軸裝置（如圖6）主要是由主軸、軸承座、固定滾筒、游動(dòng)滾筒、固定右支輪、游動(dòng)支輪、固定左支輪、軸承、調(diào)繩離合器、傳動(dòng)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(dòng)支輪通過合金軸瓦與主軸滑動(dòng)連接，與游動(dòng)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(gè)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(jié)構(gòu)，并經(jīng)高溫退火處理。主要由卷筒皮、制動(dòng)盤、擋繩板、輪輻、加強(qiáng)環(huán)及定位環(huán)等組成，根據(jù)客戶的現(xiàn)場實(shí)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(jié)構(gòu)形式又可以分為制動(dòng)盤焊接式和制動(dòng)盤可拆卸式兩種。 主軸承座是承受整個(gè)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(qiáng)，同時(shí)也能承受少量的軸向載荷，使用壽命長、效率高、維護(hù)方便、對(duì)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(dāng)鋼絲繩伸長時(shí)，調(diào)節(jié)鋼絲繩相對(duì)長度達(dá)到雙容器的相對(duì)準(zhǔn)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(dòng)式徑向齒塊調(diào) 繩離合器 手動(dòng)式徑向齒塊調(diào)繩離合器 手動(dòng)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(dòng)轂、離開板、螺旋套、齒塊體、手把、連板、蓋板、銷軸等組成。機(jī)器正常工作時(shí)，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(shí)，首先將頂緊螺旋套的緊固螺栓卸下，并用停止裝置將游動(dòng)滾筒鎖住，然后旋轉(zhuǎn)手把，帶動(dòng)螺旋套連接移動(dòng)轂做軸向位移，使其連板推動(dòng)齒塊體做垂直運(yùn)動(dòng)，脫離固定在游動(dòng)卷筒上的調(diào)繩內(nèi)齒，達(dá)到離開目的。當(dāng)齒塊體與調(diào)繩內(nèi)齒脫開時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)固定卷筒，即可調(diào)繩。 調(diào)繩結(jié)束后，應(yīng)用手把反向旋轉(zhuǎn)螺旋套，推動(dòng)移動(dòng)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(shè)備方可正常運(yùn)轉(zhuǎn)。此種調(diào)繩離合器結(jié)構(gòu)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(dòng)轂、撥動(dòng)環(huán)、齒塊、內(nèi)齒圈、調(diào)繩油缸、聯(lián)鎖閥和行程開關(guān)等部分組成。該結(jié)構(gòu)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(jī)械正常工作階段 此時(shí)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(jī)械正常運(yùn)行。 （b）調(diào)繩準(zhǔn)備階段 將游動(dòng)滾筒用停止裝置鎖住，撥動(dòng)操縱臺(tái)上調(diào)繩轉(zhuǎn)換開關(guān)到調(diào)繩位置，安全電磁閥斷電，使機(jī)械處于安全制動(dòng)狀態(tài)。啟動(dòng)液壓站（此時(shí)機(jī)器處于安全制動(dòng)狀態(tài)），高壓油即可通過調(diào)繩電磁閥進(jìn)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(jìn)入調(diào)繩液壓缸的離開腔，推動(dòng)液壓缸活塞外移，使齒塊與調(diào)繩內(nèi)齒脫離嚙合，游動(dòng)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(guān)，此時(shí)固定卷筒解除安全制動(dòng)，游動(dòng)卷筒仍為安全制動(dòng)。起動(dòng)設(shè)備主電機(jī)使固定卷筒慢速運(yùn)轉(zhuǎn)，調(diào)節(jié)鋼絲繩長度或更換提升水平，實(shí)現(xiàn)調(diào)繩的目的。 （d）恢復(fù)工作階段 調(diào)繩完畢后，恢復(fù)固定卷筒的安全制動(dòng)，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(jìn)入液壓缸的合上腔，驅(qū)動(dòng)液壓缸活塞向里移動(dòng)，使齒塊與調(diào)繩內(nèi)齒重新嚙合。同時(shí)活塞桿碰壓行程開關(guān)，操縱臺(tái)上的指示燈顯示出“合上”的信號(hào)后，方可將調(diào)繩電磁閥斷電，并復(fù)位調(diào)繩轉(zhuǎn)換開關(guān)。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(jié)束，機(jī)器恢復(fù)正常的工作制動(dòng)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(dòng)時(shí)，行程開關(guān)即動(dòng)作，固定卷筒立即安全制動(dòng)，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(shí)應(yīng)保證使其與滾筒接觸良好，否則，就會(huì)影響到卷筒的應(yīng)力分布，木襯在磨損后應(yīng)及時(shí)更換。 塑襯相對(duì)于木襯具有以下優(yōu)點(diǎn)：耐磨性好，使用壽命是木襯的3 倍以上；許用壓應(yīng)力大，抗壓強(qiáng)度比木襯高7 倍以上；抗干燥、不吸水、耐潮濕性好，不會(huì)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(yùn)行中的咬繩程度。從而提高鋼絲繩的使用壽命。 4、盤型制動(dòng)器 概述 盤型制動(dòng)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(dòng)盤產(chǎn)生制動(dòng)力，靠油壓壓縮彈簧帶動(dòng)閘瓦反向移動(dòng)解除制動(dòng)力，由于盤型制動(dòng)器是軸向產(chǎn)生制動(dòng)力，為防止制動(dòng)盤的變形和主軸產(chǎn)生軸向力，盤型制動(dòng)器都是成對(duì)使用的，每一對(duì)為一副盤型制動(dòng)器。 提升機(jī)的制動(dòng)系統(tǒng)是由盤型制動(dòng)器、液壓站、管路系統(tǒng)配套組成。作提升機(jī)的工作制動(dòng)和安全制動(dòng)之用。其制動(dòng)力大小、使用維護(hù)、制動(dòng)力調(diào)整對(duì)整個(gè)提升系統(tǒng)安全運(yùn)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(yùn)行安全。 盤型制動(dòng)器具有以下特點(diǎn)： （1）制動(dòng)力矩具有良好的可調(diào)性； （2）慣性小，動(dòng)作快，靈敏度高； （3）可靠性高； （4）通用性好，不同的礦井提升機(jī)可配不同數(shù)量相同型號(hào)的盤型制動(dòng)器； （5）結(jié)構(gòu)簡單、維修調(diào)整方便。 結(jié)構(gòu)特征及工作原理 1、型號(hào)規(guī)格 根據(jù)盤型制動(dòng)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(duì)于不同規(guī)格的盤型閘其工作原理是相同的。設(shè)計(jì)時(shí)可根據(jù)提升機(jī)所需的制動(dòng)力矩的大小進(jìn)行選用和配置 2、結(jié)構(gòu)特征 盤型制動(dòng)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(duì)的安裝在支架上。每個(gè)支架上可以安裝一對(duì)或多對(duì)盤型閘，盤型閘的數(shù)量和型號(hào)可根據(jù)提升機(jī)所需制動(dòng)力的大小確定。盤型閘（如圖10）是盤型制動(dòng)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(dǎo)向鍵及密封圈等零部件組成。 3、工作原理 盤型制動(dòng)器是制動(dòng)系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，它在蝶形彈簧的作用下對(duì)制動(dòng)盤直接產(chǎn)生正壓力，并通過制動(dòng)盤和閘瓦的摩擦力形成所需的制動(dòng)力矩，完成礦井提升機(jī)的工作制動(dòng)和安全制動(dòng)。 5、深度指示器 結(jié)構(gòu)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(guān)、指針及指示板等零件組成（如附圖13）。 提升機(jī)主軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)由傳動(dòng)裝置傳遞給深度指示器，經(jīng)過齒輪組傳動(dòng)給絲杠，使兩根垂直絲杠以互為相反的方向旋轉(zhuǎn)。當(dāng)絲杠旋轉(zhuǎn)時(shí)，帶有指針的兩個(gè)梯形螺母也以互為相反的方向移動(dòng)，即一個(gè)向上，一個(gè)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(duì)應(yīng)，因此通過指針便能準(zhǔn)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(guān)。當(dāng)提升容器到達(dá)減速和過卷位置時(shí)，絲母上的碰塊使行程開關(guān)動(dòng)作，發(fā)出信號(hào)。各行程開關(guān)的位置可根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)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(jī)，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(jī)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(guān)，天輪的數(shù)量可根據(jù)滾筒的數(shù)量來確定。 三、學(xué)習(xí)有關(guān)畢業(yè)設(shè)計(jì)的相關(guān)知識(shí) 內(nèi)裝式提升機(jī)國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r及其優(yōu)點(diǎn) 由于礦用提升機(jī)在運(yùn)輸人員和煤礦上具有很重要的作用，人們開始追究提升機(jī)不占空間，內(nèi)裝式提升機(jī)就應(yīng)運(yùn)而生。在國內(nèi)，內(nèi)裝式提升機(jī)和國外的相比還有很大的差距，國內(nèi)的裝式提升機(jī)還處于初期，只是把電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)的一部分，省去了聯(lián)軸器、減速器這些設(shè)備。在某種意義上內(nèi)裝式提升機(jī)在節(jié)約空間，減少能耗等方面有著突出的優(yōu)點(diǎn)。 16 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告 題目名稱 礦用提升機(jī)的整體設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 郭春霖 專業(yè)班級(jí) 08機(jī)制2班 學(xué)號(hào) 0828070032 一、 選題的目的和意義： 礦用提升機(jī)是一種大型提升機(jī)械設(shè)備。由電機(jī)帶動(dòng)機(jī)械設(shè)備，以帶動(dòng)鋼絲繩從而帶動(dòng)容器在井筒中升降，完成輸送任務(wù)。礦井提升機(jī)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(jī)提升量大，速度高，安全性高，已發(fā)展成為電子計(jì)算機(jī)控制的全自動(dòng)重型礦山機(jī)械。礦井提升機(jī)與壓氣，通風(fēng)和排水設(shè)備組成礦井四大固定設(shè)備，是一套復(fù)雜的機(jī)械------電氣排組。所以合理的選用礦井提升機(jī)具有很大的意義。礦井提升機(jī)的工作特點(diǎn)是在一定的距離內(nèi)，以較高的速度往復(fù)運(yùn)行。為了保證工作效率和安全可靠，礦井提升機(jī)應(yīng)具有良好的控制設(shè)備和完善的保護(hù)裝置。熟悉礦井提升機(jī)的性能、結(jié)構(gòu)和動(dòng)作原理，提高安裝質(zhì)量，合理使用設(shè)備，加強(qiáng)設(shè)備維護(hù)，對(duì)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(jī)對(duì)安全性、可靠性和調(diào)速性能的特殊要求，使得提升機(jī)電控系統(tǒng)的技術(shù)水平在一定程度上代表一個(gè)廠或國家的傳動(dòng)控制技術(shù)水平。 從個(gè)人角度來說，想借此機(jī)會(huì)把機(jī)械制造與設(shè)計(jì)好好學(xué)習(xí)一下，從理論到實(shí)踐的過渡，為以后自己參加工作奠定一些基礎(chǔ)，有利于以后自己的設(shè)計(jì)生涯。 二、 國內(nèi)外研究綜述： 近三十年來，國外提升機(jī)機(jī)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(jìn)，相互提高。起初的提升機(jī)是電動(dòng)機(jī)通過減速器傳動(dòng)卷筒的系統(tǒng)，后來出現(xiàn)了直流慢速電動(dòng)機(jī)和直流電動(dòng)機(jī)懸臂安裝直接傳動(dòng)的提升機(jī)。上世紀(jì)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(biāo)志著用同步電動(dòng)機(jī)來代替直流電機(jī)實(shí)現(xiàn)調(diào)速的技術(shù)時(shí)代已經(jīng)到來。1981年第一臺(tái)用同步機(jī)懸臂傳動(dòng)的提升機(jī)在德國Monopol礦問世，1988年由MAVGHH和西門子合作制造的機(jī)電一體的提升機(jī)(習(xí)慣稱為內(nèi)裝電機(jī)式)在德國Romberg礦誕生了，這是世界上第一臺(tái)機(jī)械和電氣融合成一體的同步電機(jī)傳動(dòng)提升機(jī)。在提升機(jī)機(jī)械和電氣傳動(dòng)技術(shù)飛速發(fā)展的同時(shí)，電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，使提升機(jī)的電氣控制系統(tǒng)更是日新月異。早在上世紀(jì)七十年代，國外就將可編程控制器(PLC)應(yīng)用于提升機(jī)控制。上世紀(jì)八十年代初，計(jì)算機(jī)又被用于提升機(jī)的監(jiān)視和管理。計(jì)算機(jī)和PLC的應(yīng)用，使提升機(jī)自動(dòng)化水平、安全、可靠性都達(dá)到了一個(gè)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(qiáng)調(diào)的是，此時(shí)期在國外一著名的提升機(jī)制造公司，如西門子、ABB、ALSTHOM都利用新的技術(shù)和裝備，開發(fā)或完善了提升機(jī)的安全保護(hù)和監(jiān)控裝置，使安全保護(hù)性能又有了新的提高。 就在國外科學(xué)技術(shù)突飛猛進(jìn)發(fā)展的時(shí)候，我國提升機(jī)電控系統(tǒng)很長時(shí)間都處于落后的狀況。直到目前為止，我國正在服務(wù)的礦井提升機(jī)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(shè)備陳舊、技術(shù)落后。國產(chǎn)提升機(jī)安全性、可靠性差，在關(guān)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(jī)控制技術(shù)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(duì)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(jī)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(dá)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(jī)較多，其他礦(如金屬礦、非金屬礦)則較少。因此在20世紀(jì)60年代開始單繩纏繞式礦井提升機(jī)采用較多。 20世紀(jì)80年代，我國從瑞典、西德等國引進(jìn)20多套晶閘管—直流電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)。我國自己生產(chǎn)的晶閘管—直流電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)應(yīng)用于20世紀(jì)90年代。這種控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是:體積小、重量輕、占地面積小;基礎(chǔ)省、安裝方便、建筑費(fèi)用低;無齒輪傳動(dòng)部分(不需要減速器)、總效率高、電能消耗少;單機(jī)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(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，安全可靠;節(jié)約電能。 礦井提升機(jī)對(duì)安全性、可靠性和調(diào)速性能的特殊要求，使得提升機(jī)電控系統(tǒng)的技術(shù)水平在一定程度上代表一個(gè)廠或國家的傳動(dòng)控制技術(shù)水平。比較國內(nèi)外礦用提升機(jī)系統(tǒng)，具體來說國外礦井提升機(jī)在電控方面的應(yīng)用特點(diǎn)有以下幾個(gè)方面: l)提升工藝過程微機(jī)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(jì)80年代西歐一些工業(yè)先進(jìn)國家將交流變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用于提升機(jī)，有代表性的是西門子公司和ABB公司。我國在20世紀(jì)90年代也引進(jìn)了交流變頻調(diào)速提升機(jī)控制系統(tǒng)。變頻調(diào)速方式類似于它勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)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(jī)械特性，在提升機(jī)應(yīng)用中顯示了其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。 三、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）所用的主要技術(shù)與方法： 1、資料的方法：圖書館借閱相關(guān)的設(shè)計(jì)手冊(cè)、專業(yè)書刊。從網(wǎng)上查閱相關(guān)的論文、相關(guān)產(chǎn)品的技術(shù)參數(shù)等資料。 2、采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的辦法，掌握CAD、soldeworks或pro-E等軟件的使用方法。設(shè)計(jì)圖紙為電子版。 3、理論、強(qiáng)度計(jì)算、選型計(jì)算 四、主要參考文獻(xiàn)與資料獲得情況： 1《礦井提升機(jī)》 洛陽礦山機(jī)械研究所編 機(jī)械工業(yè)出版社出版 2《礦井提升機(jī)的計(jì)算和設(shè)計(jì)》 蘇聯(lián)布·勒·達(dá)維道夫著 煤炭工業(yè)出版社 3《礦井多繩提升機(jī)選型設(shè)計(jì)》 范家駿 編 煤炭工業(yè)出版社 4《礦井提升設(shè)備》 中國礦業(yè)學(xué)院 主編 煤炭工業(yè)出版社 5《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》 路玉 何在洲 佟延偉 編 機(jī)械工業(yè)出版社 6《機(jī)械設(shè)計(jì)》 濮良貴 邵明剛 主編 高等教育出版社 五、 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）進(jìn)度安排（按周說明）： 4月9號(hào)到16號(hào)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(guān)設(shè)計(jì)方案，進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 5月1日到5月15日進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)審查，修改設(shè)計(jì)圖紙 5月16日到5月30日設(shè)計(jì)圖紙基本完成，設(shè)計(jì)書編寫完成 六、指導(dǎo)教師審批意見： 指導(dǎo)教師： （簽名） 年 月 日 4 河 南 理 工 大 學(xué) 萬 方 科 技 學(xué) 院 本 科 畢 業(yè) 論 文 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) 河 南 理 工 大 學(xué) 萬 方 科 技 學(xué) 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(xué) 萬 方 科 技 學(xué) 院 本 科 畢 業(yè) 論 文 i 目 錄 1 緒論 .......................................................1 2 礦井提升設(shè)備概述 ...........................................3 2.1 提升機(jī)的定義 .........................................3 2.2 提升機(jī)的分類..........................................3 3 多繩摩擦式提升機(jī)的整體設(shè)計(jì)計(jì)算 .............................9 3.1 設(shè)計(jì)依據(jù)..............................................9 3.2 設(shè)計(jì)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(jī)卷筒的選擇 ...............................15 3.2.4 提升機(jī)的選擇 ...................................16 3.2.5 天輪的選擇 .....................................18 3.2.6 計(jì)算提升機(jī)與井筒的相對(duì)位置 .....................19 3.2.7 預(yù)選提升電動(dòng)機(jī) .................................22 3.2.8 計(jì)算傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比 ?i配傳動(dòng)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(shè) 計(jì) ..................................25 3.2.12 聯(lián)軸器的設(shè)計(jì) ..................................33 3.2.13 提升機(jī)各部 分鍵的選擇 ..........................34 3.3 制動(dòng)器的設(shè)計(jì)...........................................36 3.3.1 提升機(jī)制動(dòng)器主要類型...........................38 河 南 理 工 大 學(xué) 萬 方 科 技 學(xué) 院 本 科 畢 業(yè) 論 文 ii 3.3.2 盤式制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)及工作原理 .....................40 4 提升設(shè)備的運(yùn)動(dòng)學(xué)及動(dòng)力學(xué)計(jì)算 ..............................43 4.1 提升系統(tǒng)變位質(zhì)量的計(jì)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(jì)算.............................................47 4.4.1 靜防滑 .........................................47 4.4.2 動(dòng)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(dòng)時(shí) .........................49 4.5 六階段速度圖參數(shù)的計(jì)算...............................50 4.6 提升設(shè)備的動(dòng)力學(xué)計(jì)算.................................53 4.7 提升電動(dòng)機(jī)容量的計(jì)算.................................56 4.8 提升設(shè)備的電耗及效率的計(jì)算...........................59 致謝 ........................................................61 參考文 獻(xiàn) ....................................................62 河 南 理 工 大 學(xué) 萬 方 科 技 學(xué) 院 本 科 畢 業(yè) 論 文 1 1 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)廣場相連接的樞紐，被喻為礦山運(yùn)輸?shù)难屎?。因此礦山提升設(shè)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(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 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(yuǎn)遠(yuǎn)超過單繩纏繞式提升機(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)。 目前我國煤炭 95%是以井下方式開采，需要通過提升設(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)?，F(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(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 內(nèi)與國外大型和先進(jìn)煤礦提升系統(tǒng)落后； 河 南 理 工 大 學(xué) 萬 方 科 技 學(xué) 院 本 科 畢 業(yè) 論 文 2 （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)測系統(tǒng) 等，并可根據(jù)要求調(diào)節(jié)，信號(hào)用聲、光、影像來傳送。 （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。 由于水平有限，難免出現(xiàn)錯(cuò)誤，請(qǐng)指導(dǎo)老師和專家給予批評(píng)和指 正。 河 南 理 工 大 學(xué) 萬 方 科 技 學(xué) 院 本 科 畢 業(yè) 論 文 3 2 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(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 河 南 理 工 大 學(xué) 萬 方 科 技 學(xué) 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(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( 2~3m)型單繩纏繞式提升機(jī)是我國在 1958~1966 年生產(chǎn)的仿蘇? BM-2A 型提升機(jī)，按滾筒個(gè)數(shù)來分，有單滾筒和雙滾筒的提升機(jī)；按布 置方式來分，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( 2~3m)提升機(jī)代號(hào)意義以 KJ2 2.5 1.2D-20 型為例說明如?? 下： K--------礦井； J---------卷揚(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 D 字表示不帶地下室)； 20--------減速器名義傳動(dòng)比。 我國現(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，并且首先開采淺部煤層。五十 年代，我國的礦井提升設(shè)備主要是從蘇聯(lián)進(jìn)口的 BM 型產(chǎn)品和國產(chǎn)仿蘇 KJ 型產(chǎn)品，設(shè)備的可選性小，主要是滿足開采淺部煤層的需要。進(jìn)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(dá) 600 米、1000 米。 河 南 理 工 大 學(xué) 萬 方 科 技 學(xué) 院 本 科 畢 業(yè) 論 文 5 根據(jù)國內(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： 無導(dǎo)向輪 有導(dǎo)向輪 80?d10?d d:鋼絲繩直徑 河 南 理 工 大 學(xué) 萬 方 科 技 學(xué) 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(dāng)井深大于 300 米時(shí)，?。?0~218?? 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： 河 南 理 工 大 學(xué) 萬 方 科 技 學(xué) 院 本 科 畢 業(yè) 論 文 7 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)：它與纏繞式提升來代替木襯，由于摩擦提升是靠 摩擦力來傳遞動(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；e —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 河 南 理 工 大 學(xué) 萬 方 科 技 學(xué) 院 本 科 畢 業(yè) 論 文 8 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) 。我國煤礦設(shè)計(jì)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(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? 河 南 理 工 大 學(xué) 萬 方 科 技 學(xué) 院 本 科 畢 業(yè) 論 文 9 3 多繩摩擦式提升機(jī)的整體設(shè)計(jì)計(jì)算 3.1 設(shè)計(jì)依據(jù) 假設(shè)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(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: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(jìn)行第一水平的開采年產(chǎn)量定為 150 萬 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=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(shè)備。 3.2 設(shè)計(jì)過程： 河 南 理 工 大 學(xué) 萬 方 科 技 學(xué) 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(diǎn)是閘門結(jié)構(gòu)簡單、嚴(yán)密，閘門 向上關(guān)閉沖擊小，當(dāng)煤倉已滿，煤為卸載完畢時(shí)，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(shí)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(diǎn)是：如果閉鎖裝置一 旦失靈，閘門可能由于震動(dòng)、沖擊而在井筒中自行開啟，不但會(huì)把煤卸 載在井筒里，還會(huì)撞壞井筒設(shè)備，因此必須認(rèn)真檢查閉鎖裝置。 箕斗設(shè)計(jì)和選用主要應(yīng)考慮其結(jié)構(gòu)堅(jiān)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(jìn)行箕斗基本參數(shù)的計(jì)算： （1）提升高度 H： H=Hz+Hs+Hx=20+450+20=490m 式(3.1) （2）經(jīng)濟(jì)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(shí)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(xué) 萬 方 科 技 學(xué) 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(duì)罐籠可暫 取為 0.7～0.75m/s 2；對(duì)箕斗可暫取為 0.8m/s2； ——容器爬行階段附加時(shí)間，對(duì)罐籠可暫取為 5s；對(duì)箕斗可暫取t? 為 10s； ——容器裝卸載休止時(shí)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(duì)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(shí)，c c=1.1～1.15，無井底煤倉時(shí)，c=1.2 ，當(dāng)?shù)V井有兩套提升設(shè)備時(shí)， c=1.15，只有一套提升設(shè)備時(shí)，c=1.25； t——日工作小時(shí)數(shù)，取 14 小時(shí)； br——年工作日，取 300 天； 根據(jù)計(jì)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(biāo)準(zhǔn)箕斗；寫出所選箕斗的型號(hào)，容器質(zhì)量（kg）, 有效容積 河 南 理 工 大 學(xué) 萬 方 科 技 學(xué) 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(shù)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(shí)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(duì)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(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，目前國內(nèi)外都是按 靜載荷近似計(jì)算的。我國是按《煤礦安全規(guī)程》的規(guī)定來設(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 河 南 理 工 大 學(xué) 萬 方 科 技 學(xué) 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(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)雜的問題。盡管國內(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）鋼絲繩最大懸垂長度 Hc，按式(2.6)計(jì)算： 預(yù)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(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=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(jì) 算： 取鋼絲繩抗拉強(qiáng)度 =17000 kg／cm 2，安全系數(shù) ma=7;B? 河 南 理 工 大 學(xué) 萬 方 科 技 學(xué) 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(shù)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(jì) 算： 式(3.8)??CzqapHQm??41 504.2)1502(9? 河 南 理 工 大 學(xué) 萬 方 科 技 學(xué) 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(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)，延長其使用壽命，保證提升工作的安 全。 3.2.3 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 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(xué) 萬 方 科 技 學(xué) 院 本 科 畢 業(yè) 論 文 16 （2）提升機(jī)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(biāo)準(zhǔn)提升機(jī)的寬度 1.7 米。所以提升時(shí)，滾 筒寬度滿足要求。 考慮誤差等實(shí)際情況，取 B=2000mm。 3.2.4 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)。現(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(jī)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(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 河 南 理 工 大 學(xué) 萬 方 科 技 學(xué) 院 本 科 畢 業(yè) 論 文 17 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： 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，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 1200～1500 米）時(shí)，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(xué) 萬 方 科 技 學(xué) 院 本 科 畢 業(yè) 論 文 18 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(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： 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(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。 河 南 理 工 大 學(xué) 萬 方 科 技 學(xué) 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(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 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 2500 毫米天 輪。 3.2.6 計(jì)算提升機(jī)與井筒的相對(duì)位置 （1)井架高度 Hj ?煤礦安全規(guī)程?規(guī)定，摩擦輪和導(dǎo)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(dǎo)向輪的塔式摩擦提升設(shè)備，井上 D≥80d， 井下 D≥70d；落地式及塔式摩擦提升設(shè)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(duì)于罐籠提升：一般來說均在井口水平裝、卸載，這時(shí) Hx＝0；對(duì) 于箕斗提升；地面要裝設(shè)煤倉，煤倉的高度與煤倉容積、生產(chǎn)環(huán)節(jié)自動(dòng) 化程度和箕斗卸載方式等因素有關(guān)，一般 Hx＝18— 25m； Hr——容器全高，由容器底至連接裝置最上面一個(gè)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(xué) 萬 方 科 技 學(xué) 院 本 科 畢 業(yè) 論 文 20 Hg——過卷高度(容器從卸載時(shí)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(diǎn)的高度。 《煤礦安全規(guī)程》對(duì)立井提升過 卷高度的取值規(guī)定是:對(duì)于罐籠提升,當(dāng)最大速度 Vm4 米；當(dāng)最大速度 Vm 3 米/秒時(shí)，Hg >10 米；對(duì)于箕斗提升，Hg 10? ? 米； H ——摩擦輪與導(dǎo)向輪見的高差，無導(dǎo)輪系統(tǒng) H =0；有導(dǎo)向輪md md 時(shí)，一般當(dāng) D<2.25m 時(shí)取 4.5m；D=2.8m 時(shí)取 5m，D=3.25m 時(shí)取 6m，D=3.5m 是取 6.5m。 R——摩擦輪半徑，m。 式（3.14）中最后一項(xiàng) 0.75R 是一段附加距離。這是因?yàn)檫^卷高度 只計(jì)算到過卷時(shí)容器連接裝置上繩頭與天輪輪緣相接觸點(diǎn)的距離。從這 一接觸點(diǎn)至天輪中心的距離大約為 0.75Rt。所以在計(jì)算井架全部高度 Hj時(shí)，要將此段距離計(jì)入。 在計(jì)算和選擇鋼絲繩時(shí),曾估取井架高度 Hj為 30 米.經(jīng)過上述精確 計(jì)算,說明原估取數(shù)值可用,無需再校驗(yàn)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(jī)房之間很難再設(shè)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(jī)房之間．設(shè)有井架斜撐。斜撐的基礎(chǔ) 與井筒中心的水平距離約為 0.6Hj左右，另外，還應(yīng)使機(jī)房的基礎(chǔ)與斜 撐的基礎(chǔ)保證不接觸，考慮上述原因，L 的最小值 L 可按下面經(jīng)驗(yàn)smins 公式(3.15)計(jì)算； 式(3.15)DHLjs??5.36.0 河 南 理 工 大 學(xué) 萬 方 科 技 學(xué) 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(jī)滾筒直徑，m。 （3）有導(dǎo)向輪時(shí)鋼絲繩對(duì)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(jī)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(jī)安裝在地面上， 在井筒上設(shè)置井架，安裝兩天輪組。井架高度參照有導(dǎo)向輪時(shí)井塔高度 計(jì)算確定。井架天輪組上下布置，分別置于不同高標(biāo)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(xué) 萬 方 科 技 學(xué) 院 本 科 畢 業(yè) 論 文 22 3.2.7 預(yù)選提升電動(dòng)機(jī) 作為提升機(jī)的動(dòng)力部分，提升電動(dòng)機(jī)的選擇關(guān)系到提升效率和工作 性能。因此在對(duì)提升電動(dòng)機(jī)在選擇過程中主要從電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)、額定功率 和額定拖動(dòng)力方面考慮，對(duì)其進(jìn)行合理的計(jì)算與選擇： （1）預(yù)選 YR2000-8/1730 三相異步電動(dòng)機(jī)，其技術(shù)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(jì)算： 式(3.17)得minr908.14326060ne ????iDVim? 傳動(dòng)比 i≈11.5 由于箕斗容積較大，故預(yù)定同步轉(zhuǎn)數(shù) nt=1000r/min。 （2）實(shí)際最大提升速度 :mV 式(3.18) s26.15.60 98214.3m????inDVe? 則電動(dòng)機(jī)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(dòng)效率，二級(jí)減速器取 =0.85；j?j? ——?jiǎng)恿ο禂?shù)，取 =1.2?? 河 南 理 工 大 學(xué) 萬 方 科 技 學(xué) 院 本 科 畢 業(yè) 論 文 23 （3）電動(dòng)機(jī)的額定拖動(dòng)力 ，由式(3.18)，(3.19)并按式(3.20)eF 計(jì)算: 式(3.20) 26.1850?? =188721.3 N 3.2.8 計(jì)算傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比 配傳動(dòng)比?i （1）有前面初步預(yù)算減速器的傳動(dòng)比為 11.5； （2）分配傳動(dòng)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(dòng)機(jī)輸出功率和運(yùn)動(dòng)傳遞過程中各相連部件的 傳遞效率密切相關(guān)，按式（3.21）計(jì)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(xué) 萬 方 科 技 學(xué) 院 本 科 畢 業(yè) 論 文 24 主軸輸入轉(zhuǎn)矩 T ，按式（3.22）計(jì)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(jì)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(yīng)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(yīng)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(yīng)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(xué) 萬 方 科 技 學(xué) 院 本 科 畢 業(yè) 論 文 25 注：當(dāng)作用在軸上的彎矩比傳遞的轉(zhuǎn)矩小或只傳遞轉(zhuǎn)矩時(shí)，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(shù)參數(shù)如表 3-2： 表 3-2 軸承技術(shù)參數(shù) 3.2.11 減速器的設(shè)計(jì) 減速器的設(shè)計(jì)主要從傳動(dòng)比和傳動(dòng)平穩(wěn)性方面考慮，對(duì)其進(jìn)行計(jì)算 與設(shè)計(jì)，在考慮綜合因素滿足使用要求的情況下，經(jīng)濟(jì)性和傳動(dòng)效率也 是減速器設(shè)計(jì)過程中需要特別注意的，它關(guān)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(jì)。 有預(yù)選電動(dòng)機(jī)的功率 Pe=2500KW,ne =742r/min,效率 =0.93 查得d? 手冊(cè)電動(dòng)機(jī)軸徑為 d=170mm。 （1）計(jì)算減速器各軸運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù) ①各軸的轉(zhuǎn)速 高速軸 min901rne? 國內(nèi)新型號(hào) 國內(nèi)舊型號(hào) 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(xué) 萬 方 科 技 學(xué) 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(duì)減速器各個(gè)軸直徑進(jìn)行確定： 即要求 3mincdP?? 其中，c 與材料有關(guān)，當(dāng)軸材料為 45 鋼時(shí)，c=115；當(dāng)軸材料為 40Cr 時(shí)，c=105；P 為輸入功率，n 為該軸轉(zhuǎn)速。 （2）計(jì)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(shí) c=105。由于二級(jí)減 速器的高速軸上有一個(gè)鍵槽，故將計(jì)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(xué) 萬 方 科 技 學(xué) 院 本 科 畢 業(yè) 論 文 27 由于該軸上有兩個(gè)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(shè)有一個(gè)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(shù)參數(shù)如下表 3-3： 表 3-3 軸承技術(shù)參數(shù) 國內(nèi)新型 號(hào) 國內(nèi)舊型號(hào) 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(xué) 萬 方 科 技 學(xué) 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(biāo)準(zhǔn)模數(shù)系列，取齒輪模數(shù) m=16mm。 對(duì)于第一對(duì)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(biāo)準(zhǔn)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(xué) 萬 方 科 技 學(xué) 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(biāo)準(zhǔn)中心距 ????毫 米021Za2121 ???? 節(jié)圓直徑 毫 米56d1? 毫 米0242 傳動(dòng)比 16i?Z 由表 3-4 取圓柱齒輪齒寬系數(shù) ，d? 河 南 理 工 大 學(xué) 萬 方 科 技 學(xué) 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(jié)構(gòu)參數(shù)的設(shè)計(jì)： 由于高速大齒輪 ，所以做成腹板式結(jié)構(gòu)。如圖毫 米32015da?? 3-2 所示： 圖 3-2 高速大齒輪結(jié)構(gòu)圖 具體結(jié)構(gòu)數(shù)值為： 由前知道 =1056mm2ad毫 米8641056120 ???????mDa 裝置狀況 兩支承相對(duì)小齒 輪作對(duì)稱布置 兩支承相對(duì)小齒輪 作不對(duì)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(xué) 萬 方 科 技 學(xué) 院 本 科 畢 業(yè) 論 文 31 毫 米6425.0.???BC毫 米136143D毫 米820???毫 米106.30