2611 多繩摩擦式提升機設計

2611 多繩摩擦式提升機設計,摩擦,磨擦,提升,晉升,設計 多繩摩擦式提升機設計摘要目前我國許多煤礦礦井已經轉向中、深部開采，礦井提升設備作為煤礦的關鍵設備，在礦井機械化生產中占有重要地位。制動器是提升的重要組成部分之一，直接關系著提升機設備的安全運行。多繩摩擦提升機具有體積小、質量輕、安全可靠、提升能力強等優(yōu)點，適用于較深的礦井提升。本文利用大學期間所學課程針對多繩摩擦輪提升機，對其滾筒和制動系統(tǒng)進行設計。在對提升機的制動器選型過程中，因盤式制動器是近年來應用較多的一種新型制動器，它以其獨特的優(yōu)點及良好的安全性能被廣大用戶認可，特別是在結合了液壓系統(tǒng)和 PLC 控制之后，液壓系統(tǒng)和 PLC 超強的控制性能為盤式制動器的應用提供了巨大的工作平臺。制動盤的制動力，靠油缸內充入油液而推動活塞來壓縮盤式彈簧來實現。液壓盤式制動器作為最新一種制動器，具有許多優(yōu)點，所以它在現代多種類型提升機中獲得廣泛的應用。它具有制動力大、工作靈活性穩(wěn)定、敏感度高等特點，對生產安全具有重要意義。關鍵詞：提升機；多繩摩擦；制動器；設計；液壓傳動。AbstractCurrently many of our coal mine has turned to deep mining. Mine coal upgrading equipment as the key equipment holds an important position in mechanized production of the mine. The brakes are one of the important components of a direct bearing on Hoist the safe operation of equipment.Multi-rope friction hoist with small size, light weight, safe, reliable, and strong ability to upgrade apply to the deeper mine hoist. In this paper, the braking system for four-rope friction round hoist have been designed.In the hoist brake selection process, because in recent years disc brake is used in the new brakes It's unique strengths and good safety performance recognized by the majority of users. Especially in the light of the hydraulic control system and the PLC, Hydraulic System and PLC super performance of the disc brake provides a tremendous platform for the work. Brake disc braking force and rely on the fuel tank filled with oil that drives the piston to compress spring to achieve Disc.Hydraulic disc brakes as the latest development of a brake, which has many advantages. Therefore it in a modern aircraft types to upgrade gain wider application. It is the braking force, flexibility stability, high sensitivity; on production safety is of great significance.Keywords: Hoist; Multi-rope friction; Brake; Design; Hydraulic drive.目錄摘要 ...................................................................................................................iAbstract ............................................................................................................ii前言 ..................................................................................................................1第一章 提升機的概述 ....................................................................................31.1 提升機的簡介 ....................................................................................31.2 提升機的用途和發(fā)展概況 ................................................................41.3 提升機的工作原理 ............................................................................7第二章 提升機的組成 ..................................................................................92.1 工作機構 ...........................................................................................92.2 制動系統(tǒng) .........................................................................................112.3 機械傳動系統(tǒng) .................................................................................112.4 潤滑系統(tǒng) ..........................................................................................122.5 觀察和操縱系統(tǒng) ..............................................................................122.6 拖動，控制和自動保護系統(tǒng) ..........................................................132.7 輔助部分 ..........................................................................................14第三章 提升機的選型計算 ..........................................................................153．1 設計依據 .......................................................................................153.2 提升容器選擇 ..................................................................................153.3 鋼絲繩及提升機選擇 ......................................................................163.4．提升機的選擇 ...............................................................................183.5．電機的選擇 ...................................................................................193.6．提升機的校核 ...............................................................................193.7 提升系統(tǒng)計算 ...............................................................................20第四章 提升機卷筒的設計 ........................................................................234.1 卷筒的分類 ......................................................................................234.2 卷筒繩槽的確定 .............................................................................234.3 卷筒的確定 ......................................................................................244.4 卷筒強度計算 .................................................................................26第五章 卷筒主軸的設計 ............................................................................285.1 卷筒軸的受力分析與工作應力分析 .............................................285.2 軸的設計計算 ...............................................................................295.3.確定各段軸的直徑和長度 ..............................................................305.4 軸的校核 ..........................................................................................30第六章 提升機的制動系統(tǒng) ........................................................................326.1 盤式制動器 .....................................................................................326.2 盤式制動器的設計計算 ...............................................................356.3 盤式制動器的調整和維護 .............................................................43第七章 提升機的液壓站 ............................................................................457.1 液壓站的功用 .................................................................................457.2 提升機液壓站的工作要求 .............................................................457.3 液壓站的組成部分 .........................................................................457.4 液壓站的維護及注意事項 ..............................................................46結論 ................................................................................................................48致謝 ................................................................................................................49參考文獻 ........................................................................................................50前言目前，國外多繩摩擦式礦井提升機的發(fā)展方向是：發(fā)展落地式和斜井多繩摩擦式提升機，研究其用于特淺井、盲井的可能性，以擴大起使用范圍；采用新結構，以減小機器的外形尺寸和重量；實現自動化和遙控，以提高工作的可靠性和生產效率。在國內外，多繩摩擦式提升機得到飛躍發(fā)展，同單繩纏繞式提升機相比，它具備以下優(yōu)點：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，更適用于深井提升，這是多繩提升機較突出的優(yōu)點。例如瑞典某礦井使用50t箕斗的8繩提升機，提升高度為1300m主導輪的直徑僅為4m，若用單繩纏繞式提升機，則滾筒直徑將達7.2到8m，纏繞寬度將達5到4.5m，鋼絲繩直徑將為80mm，不僅設備重量大，而且設備和鋼絲繩直徑過大，制造和安裝使用維修都較困難。2）由于提升容器是由數根鋼絲繩所承擔，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，制造容易，安裝和運輸方便等特點。3）由于多繩摩擦式提升機運動質量小，拖動電動機的容量與耗電量都相應減少。4）由于多根鋼絲繩提升，幾根鋼絲繩被同時拉斷的可能性極小，因此提高了提升設備的安全性，可不設斷繩保險器（防墜器），這就給使用鋼絲繩罐道礦井提供了有利條件。5）在卡罐和過卷的情況下，有打滑的可能性，可避免斷繩事故發(fā)生。6）由于多繩提升機的提升鋼絲繩一般都是偶數，因而可以用相同數量的左捻和右捻鋼絲繩，這樣，提升鋼絲繩在運行中產生的阻力就可以相互抵消，從而減輕了提升容器因鋼絲繩扭力而產生對罐道的側向壓力，既降低了運行中的摩擦阻力，又可以減輕罐耳和罐道的單向摩擦，從而延長了罐耳和罐道的使用壽命。7）由于主導輪寬度較小，軸的跨度也小，改善了主軸的負載性能。8）主導輪上不纏繩，提升鋼絲繩沒有在纏繩時沿軸中心方向上的擠壓力（單繩纏繞式礦井提升機上會受這種力的影響，通常稱之為“咬繩”），而且，由于鋼絲繩承受的動應力和靜應力都低，因而有利于鋼絲繩使用壽命的提高。通過本次的畢業(yè)設計，進一步熟悉多繩摩擦式礦井提升機各部分的工作原理，完成礦井多繩摩擦式提升機總體機構之中的各個部件的設計和校核計算，使之能夠在合適的礦井下進行運作，而且使提升機的生產效率大大的提高，保證礦井工作的順利進行。第一章 提升機的概述1.1 提升機的簡介 礦井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。礦井提升機主要由電動機、減速器、卷筒（或摩擦輪）、制動系統(tǒng)、深度指示系統(tǒng)、測速限速系統(tǒng)和操縱系統(tǒng)等組成，采用交流或直流電機驅動。按提升鋼絲繩的工作原理分纏繞式礦井提升機和摩擦式礦井提升機。纏繞式礦井提升機有單卷筒和雙卷筒兩種，鋼絲繩在卷筒上的纏繞方式與一般絞車類似。單筒大多只有一根鋼絲繩，連接一個容器。雙筒的每個卷筒各配一根鋼絲繩，連接兩個容器，運轉時一個容器上升，另一個容器下降。纏繞式礦井提升機大多用于年產量在120萬噸以下、井深小于400米的礦井中。摩擦式礦井提升機的提升繩搭掛在摩擦輪上，利用與摩擦輪襯墊的摩擦力使容器上升。提升繩的兩端各連接一個容器，或一端連接容器，另一端連接平衡重。摩擦式礦井提升機根據布置方式分為塔式摩擦式礦井提升機（機房設在井筒頂部塔架上）和落地摩擦式礦井提升機（機房直接設在地面上）兩種。按提升繩的數量又分為單繩摩擦式礦井提升機和多繩摩擦式礦井提升機。后者的優(yōu)點是：可采用較細的鋼絲繩和直徑較小的摩擦輪，從而機組尺寸小，便于制造；速度高、提升能力大、安全性好。年產120萬噸以上、井深小于2100米的豎井大多采用這種提升機礦井提升機具有以下特點：（1）安全性所謂安全性，就是不能發(fā)生突然事故。由于礦井提升設備在礦山生產中所占的地位十分重要，其運轉的安全性．不僅直接影響整個礦井的生產，而且還涉及人員的生命安全。因此各國都對礦井提升設備提出了極嚴格的要求。在我國這些規(guī)定包括在《煤礦安全規(guī)程》只中。（2）可靠性所謂可靠性，是指能夠可靠地連續(xù)長期運轉而不需在短期內檢修。礦井提升設備所擔負的任務十分艱巨，不僅每年要把數十萬噸到數百萬噸的煤炭和礦石從井下提升到地面，而且還要完成其他輔助工作。一個年產 150 萬噸的礦井，停產一天就要損失大約 20 萬元。因此礦井提升機至少要服務二十年以上而不需大修。（3）經濟性礦井提升設備是礦山大型設備之一，功率大，耗電多，大型礦井提升機的功率超過 1000KW。因此礦井提升設備的造價以及運轉費用，也就成為影響礦井生產技術經濟指標的重要因素之一。1.2 提升機的用途和發(fā)展概況礦井提升設備是礦山運輸中的咽喉設備,又是礦山最大的耗電設備。西德、瑞典等國是當今世界上制造礦井提升機較先進的國家,特別是多繩摩擦式提升機更為突出。在這些國家的豎井中幾乎全部采用較先進的多繩摩擦式提升機,不僅廣泛采用龐大井塔的塔式多繩摩擦提升機,而且越來越多地使用較低的井架的落地式多繩提升機。它們的發(fā)展特點是體積小,重量輕,終端提升量大,提升速度高,襯墊材料摩擦系數大又耐磨,液壓制動,運轉安全可靠,自動化程度高,多機集中控制等。生產的產品供世界上二十多個國家使用。我國礦井提升設備在上述技術方面與發(fā)達國家相比有一定的差距，自動化和多機集中控制技術方面差距大，產品在國際市場上缺乏競爭能力。內裝式提升機在我國已有多臺運行，作為高度機電一體化的，節(jié)能新產品應重點發(fā)展。同時開展斜井提摩擦提升和布雷爾提升機的研制。目前國外礦井提升機總的發(fā)展趨向是：(1)向大型化發(fā)展 礦井大型化和要求提升機大型化之目的主要在于獲得更大的礦產量。1O年前，年產90～120萬t的礦為大型礦。目前，就世界范圍而言， 年產200～300萬t的礦山也不算大，僅僅算中、小型礦 瑞典最大地下礦將達1000 ～2500萬r／a。大型化主要體現在大容量的提升容器。目前．世界上一次提升最大重量已達63t。國外大型提升機都采用多繩摩擦式提升機。 (2)向自動化、遙控方向發(fā)展 自動化不僅僅是為了節(jié)省人力，更重要的是適應大生產、集中控制、集中管理、系統(tǒng)聯(lián)動的需要．也是保證產量和提高勞動生產率的有效手段 同時也包含減輕勞動強度、節(jié)省人力、電力和提高運行安全性。國外大型礦井提升機都廣泛采用以多種保護為基礎的自動化運行．并能記錄和處理各種生產數據、運行等資料。英國完善了包括有全功能維護設計的可控硅供電，直接連接直流電動機驅動系統(tǒng)和在井簡中的提升機控制系統(tǒng) 目前國外主井幾乎都是自動化運行，副井由于機動性大．一般都是采用按鈕控制和在罐籠內遙控。(3)繼續(xù)發(fā)展多繩提升機 一般淺井、提升重量不大時．可采用常規(guī)纏繞式提升機；但當深井、提升重量大時，須采用多繩摩擦式提升機。有相當一部分提升任務既可采用纏繞式提升機也可采用多繩提升機，如果現場條件允許．則多繩摩擦式提升機更為經濟。目前多繩纏繞式提升機繼續(xù)向更先進方向投展。有些國家生產的多繩提升機，塔式和落地式多繩提升機大致各占5O%。(4)發(fā)展各種新型和專用提升設備除目前已出現的落地式提升機、布雷爾提升機和采用鋼芯膠帶牽引的摩擦式提升機外； 國外還研制了起重式提升機、各種不同包圍角的多繩摩擦式提升機(用于淺井)．另外，還研制了不同形式的無繩提升設備，現已知的有機械式、電磁式、水力式和風動式。 (5)采用“四新”(新技術、新結構、新材料和新工藝)采用“四新”后，提升機主軸裝置、制動系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、操縱系統(tǒng)和驅動系統(tǒng)等各部分不斷改進提高，使整個多繩摩擦式提升機結構朝著體積小、重量輕、效率高的方向發(fā)展。國內礦井提升機的發(fā)展趨向是：(1)發(fā)展多繩摩擦輪提升機，特別是大型落地式多繩提升機． 以及斜井、斜坡道用的多繩提升機；(2)不斷改進井研制新型單繩及多繩纏繞式礦井提升機}(3)可控硅供電及徽電子技術在提升機上應用，以及可編程序控制器，遙控技術．交交變頻調速等先進技術；(4)研制應用高性能摩擦襯墊．高比壓閘瓦等新技術、新材料；(5)不斷引進、消化、吸收國外先進技術，并用于制造國產礦井提升機。淘汰落后技術，如塊式閘及角移式閘．氣動制動器，鑄造結構并限制減速器和控制繼電器的使用。1.3 提升機的工作原理按工作原理不同，礦井提升機可分為兩類：單繩纏繞式和多繩纏繞式提升機。單繩纏繞式又可分為單卷筒提升機和雙卷筒提升機。單繩纏繞式提升機的工作原地如圖l—1所示，簡單地說，就是用一根較粗的鋼絲繩在卷筒上纏上和纏下來實現容器的提升和下放運動。圖1-1.1 單繩纏繞式提升機 圖1-1.2 多繩纏繞式提升機1-滾筒；2-鋼絲繩；3-容器； 1-主導輪；2-鋼絲繩；3-平衡尾繩；4-平衡尾繩；5-天輪 4-容器；5-導向輪圖l—1提升機安裝在地面提升機房里，鋼絲繩一端固定在卷筒上，另一端繞過天輪后懸掛提升容器。圖1—1所承為單繩纏繞式單卷筒提升機，卷筒上固定兩根鋼絲繩，并應使每根鋼絲繩在卷簡上的纏繞方向相反。這樣，當電動機經過減速器帶動卷筒旋轉時，兩根鋼絲繩便經過天輪在卷筒上纏上和纏下，從而使提升容器在井筒里上下運動。不難看出，單繩纏繞式提升機的一個根本特點和缺點是鋼絲繩在卷筒上不斷的纏上和纏下，這就要求卷筒必須具備一定的纏繞表面積，以便能容納下根據井深或提升高度所確定的鋼絲繩懸垂長度。單繩纏繞式提升機的規(guī)格性能、應用范圍、機械結構等都是由這一特點來確定的。單繩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，并應使鋼絲繩在兩卷筒上的纏繞方向相反，其工作原理和特點與單卷筒提升機完全相同。多繩摩擦式提升機的工作原理與單繩纏繞式提升機不同，鋼絲繩不是固定和纏繞在主導輪上，而是搭放在主導輪的摩擦襯墊上，如圖所示，提升容器懸掛在鋼絲繩的兩端，在容器的底部還懸掛有平衡尾繩。提升機工作時，拉緊的鋼絲繩必須以一定的正壓力緊壓在摩擦襯墊上。當主導輪由電動機通過減速器帶動向某一個方向轉動時，在鋼絲繩和摩擦襯墊之間使發(fā)生很大的摩擦力，使鋼絲繩在這種摩擦力的作用下，跟隨主導輪一起運動，從而實現容器的提升和下放。不難看出，多繩摩擦式提升機的一個根本特點和優(yōu)點是鋼絲繩不在主導輪輪上纏繞，而是搭放在主導輪的摩擦襯墊上，靠摩擦力進行工作。同樣，多繩摩擦式提升機的規(guī)格性能、應用范圍和機械結構等，都是由這一特點來確定的。多繩摩擦式提升機特別適應于深并和大產量的提升工作。 多繩摩擦式提升機與單繩纏繞式提升機比較，在規(guī)格性能、應用范圍、機械結構和經濟效果等方而都優(yōu)越得多，就深井和大產量來說，是堅井提升的發(fā)展方向。但是，根據我國目前淺井多、斜并多的特點，單繩纏繞式提升機仍然是目前制造和使用的重點。對于部分深井和大產量的礦井，則應該合理的選用多繩摩擦式提升機，而不宜選用大型的單繩纏繞式提升機。第二章 提升機的組成礦井提升機作為一個完整的機械——電氣機組，它的組成部分如圖2—1所示。圖2—1所示2.1 工作機構工作機構的作用是：（1）纏繞或搭放提升鋼絲繩；（2）承受各種正常載荷(包括固定靜載荷和工作載荷)，并將此載荷經過軸承傳給基礎； （3）承受在各種緊急事故情況下所造成的非常載荷，在非常載荷作用下，主軸裝置的各部分不應有殘余變形；（4）當更換提升水平時，能調節(jié)鋼絲繩的長度(僅限于單繩纏繞式雙卷筒提升機)。因此，主軸裝置應保證主軸、卷筒和其它部分有足夠的強度和剛度。保安規(guī)程規(guī)定，主軸裝置的卷筒或主導輪直徑與鋼絲繩和鋼絲直徑的比值應符合下列要求我：對地面提升設備80?dDk , 120?s (2-1)對于井下提升設備 60?k， 90?s (2-2)式中 ——提升機卷筒或主導輪名義直徑（毫米）；dk——鋼絲繩直徑（毫米）；s——鋼絲直徑（毫米）；調繩裝置的作用是：當更換提升水平需要調節(jié)鋼絲組的長度時，利用調繩裝置使游動卷筒與主軸脫開，從而可以轉動固定卷筒(此時游動卷筒應用制動器閘住)調節(jié)鋼絲繩長度。調繩結束時，利用調繩裝置使游動卷筒與主軸合上(即連接上)，以便恢復正常的提升工作。2.2 制動系統(tǒng)2.2.1 制動裝置的功用1)在提升機正常工作的減速階段或下放重物時，參與調整提升機的運行速度，并在提升終了時使之正常停車，即工作制動；2）當提升機工作異常時使之迅速停車，以免事故擴大，即安全制動；3）當提升機檢修時，使之保持不動；4）雙筒提升機在進行調繩操作時，是卷筒保持不動。2.2.2 制動裝置的類型制動裝置中的制動器按結構分為塊閘和盤閘；傳動裝置按傳動能源分為油壓、氣壓及彈簧等。JK型 ??m3~2?和BM型提升機使用油壓角移式制動裝置。JK型??64和HKM3型提升機使用壓氣平移制動裝置。JKA型提升機使用液壓綜合式制動裝置。XKT型、JK型、GKT型 ??m2?、JKD型、JKM型、JKMD型提升機使用液壓盤式制動裝置。礦用提升絞車使用手動角移式制動器作為工作制動，重錘-電磁鐵絲杠螺母操縱的角移式制動器或重錘-電力液壓推桿操縱的平移式制動器作為安全制動，擔新系列JT型??m6.1~2?提升絞車則使用液壓盤式制動裝置。2.3 機械傳動系統(tǒng)機械傳動系統(tǒng)包括減速器和聯(lián)軸器。（1）減速器的作用：礦井提升機主軸的轉數由于受提升速度的限制，一般在l0一60轉／分之間，而用作拖動的電動機的轉數，一般在480一960轉／分之間。這樣，除采用低速直流電動機拖動外，一般情況下不能將主軸與電動機直接聯(lián)接，中間必須經過減速器。因而減速器的作用是減速印傳遞動力。（2）聯(lián)軸器是用來聯(lián)接提升機的旋轉部分，并傳遞動力。主要有兩種：蛇形彈簧聯(lián)軸器(用于聯(lián)接電動機和減速器高速軸)齒輪聯(lián)軸器(用于聯(lián)接提升機主軸和減速器低速軸)2.4 潤滑系統(tǒng)潤滑系統(tǒng)的作用是：在提升機工作時，不間斷地向主軸承、減速器軸承和嚙合齒面壓送潤滑油，以保證軸承和齒輪能良好的工作。潤滑系統(tǒng)必須與自動保護系統(tǒng)和字電功機聯(lián)鎖：即潤滑系統(tǒng)失靈時(如潤滑油壓力過高或過低、軸承溫升過高等)，主電動機斷電，提升機進行安全制動。啟動主電動機之前，必須先開動潤滑油泵，以確保機器在充分潤滑的條件下工作。2.5 觀察和操縱系統(tǒng)觀測和操縱系統(tǒng)包括斜面操縱臺、深度指示器和測速發(fā)電機獎置。深度指示器的作用：(1)指示提升容器的運行位置；(2)容器接近井口卸載位置和井底停車場時， 發(fā)出減速信號；(3)當提升機超速和過卷時進行限速和過卷保護；(4)對于多繩摩擦式提升機，深度指示器還應能自動調零，以消除由于鋼絲繩在主導輪摩擦襯墊上的滑動、蛹動和自然伸長等所造成的指示誤差。2.6 拖動，控制和自動保護系統(tǒng)拖動、控制和自動保護系統(tǒng)包括主拖動電動機和微拖動電動機、電氣控制系統(tǒng)和自動保護系統(tǒng)。礦井提升機根據交直流拖動系統(tǒng)的不同可分別采用三相繞線式感應電動機或直流電動機。礦井提升機自動保護系統(tǒng)的作用是：在司機不參與的情況下，發(fā)生故障時能自動將主電功機斷開并同時進行安全制動而實現對系統(tǒng)的保護。自動保護系統(tǒng)應具有如下性能：(1)提升機超速時(包括等速和減速階段的超速)自動對系統(tǒng)進行保護；(2)提升容器過卷時自動對系統(tǒng)進行保護；(3)制動油欠壓或超壓時自動對系統(tǒng)進行保護；(4)潤滑油欠壓或超壓時自動對系統(tǒng)進行保護；(5)軸承溫升過高和制動油溫升過高時自動對系統(tǒng)進行保護； (6)閘瓦磨損超過規(guī)定值時自動對系統(tǒng)進行保護；(7)電功機過電流或失壓(斷電)時自動對系統(tǒng)進行保護。根據上述各項自動保護作用的要求，自動保護可分為提升機運行過程中的自動保護和一次提升結束時的自動保護。2.7 輔助部分包括司機座、機座、護欄、擋板、護罩等輔助用品及材料。對于多繩摩擦式提升機還包括導向輪裝置及摩擦輪襯墊的車槽裝置。第三章 提升機的選型計算3． 1 設計 依據煤礦主井主要為了煤炭的運輸提升，而副井只作為下放材料，設備，以及排矸（立井還作為人員上下的通道），副井一般采用罐籠提升。本次設計的就是副井所使用的提升機。1、 年 提 升 矸 石 量 ： 108000t2、 工 作 制 度 ： 年 工 作 日 330d， 每 天 凈 提 升 時 間 16h。3、 井 口 軌 面 標 高 +546.4m大 巷 軌 面 標 高 (一 水 平 ) +75m大 巷 軌 面 標 高 (二 水 平 ) -15m井 筒 垂 深 561.4m提 升 高 度 （ 一 水 平 ） 471.4m提 升 高 度 （ 二 水 平 ） 561.4m4、 最 大 班 下 井 人 數 ： 250人 。5、 最 大 件 重 量 ： 10700kg(主 排 水 泵 電 機 ,不 可 拆 卸 件 )3.2 提升容器選擇根 據 礦 井 的 年 產 量 及 輔 助 提 升 量 ， 經 計 算 ， 副 井 提 升 容 器 選 用600 軌距 1.0t 標準礦車雙層 4 車多繩標準罐籠（ 寬 窄 各 一 個 ） ， 鋼 絲繩 罐 道 ， 寬 灌 籠 質量為 Q=18500kg，每次載人數 76 人，窄罐籠質量為Q=10000kg,每次載人數 46 人。提升矸石時選用 1t 標準礦車，礦車型號為 MGC1.1-6A，礦 車 自 重QZ=610kg， 載 矸 量 為 Qm=1800kg。3.3 鋼絲繩及提升機選擇3.3.1、繩端荷載計算提 升 物 料 （ 按 提 矸 計 算 ） ：Q矸 =Q+Qm+QZ=18500+1800+610=20910kg提 升 人 員 ：Q人 =Q+Qr=18500+5700=24200kg提 升 最 大 件 設 備 ：Q大 件 =18500+10700=29200kg式 中 :Qr—每 次 乘 載 人 員 重 量 ,按 最 多 76人 計 算 。10700—卸 載 最 大 件 水 泵 電 機 重 量 。3.3.2 首繩單位長度重量P`K大 件 =10()BnHcm??大 件= =5.92kg/m292004×（ 110×1679 ?571.4）P`K人 =()BQc人= =5.68kg/m242004×（ 110×1679 ?571.4）式 中 :Hc—鋼 絲 繩 懸 垂 長 度 Hc=H+Hj+Hh=546.4+15+10=571.4mn—首 繩 鋼 絲 繩 根 數Hh—尾 繩 環(huán) 高 度根 據 以 上 計 算 ， 首 繩 選 用 38zbb6v 型 鋼 絲 繩 左 右 捻×37??+????各 兩 根 。 其 技 術 參 數 如 下 ： 鋼 絲 繩 直 徑 dk=38mm， 鋼 絲 破 斷 拉 力 總和 Qq=1136KN， 鋼 絲 繩 單 位 長 度 質 量 為 Pk=6.14kg/m。3.3.3 尾繩單位長度重量qk′= 1nPk=2×6.14=12.28kg/m式 中 :n1—尾 繩 鋼 絲 繩 根 數所 以 提 升 鋼 絲 繩 和 平 衡 鋼 絲 繩 參 數 如 圖 3-1所 示內 容 提 升 鋼 絲 繩 平 衡 鋼 絲 繩型 號 38zbb6v ×37??+???? 170 ×28????????8×4×9+????直 徑 38mm 170mm ×28????數 量 /根 4 2質 量 /(kg/m) 6.14 12.3抗 拉 強 度 /MPa 1770 1370破 斷 拉 力 /kN 1136 1490長 度 /(m/根 ) 710 620圖 3-13.4．提升機的選擇3.4.1 摩擦輪的最小直徑D 90dk=90≥ ×38????=3420????3.4.2 最大靜張力和最大靜張力差最 大 靜 張 力 (按 提 升 最 大 設 備 計 算 )Fj=Q+Q大 件+nPkHj+n1qk(H+Hh)=18500+29200+4×6.14×15+2×12.3×(546.4+10)=61755kg最 大 靜 張 力 差 Fc=Qr+（ 18500-10000） =14200kg據 此 副 井 提 升 裝 置 選 用 JKMD-3.5 型 落 地 式 多 繩 摩 擦 提 升 機 。×4其 主 要 技 術 參 數 為 ：摩 擦 輪 直 徑 D=3500mm，天 輪 直 徑 DT=3500mm，最 大 靜 張 力 570kN，最 大 靜 張 力 差 180kN，鋼 絲 繩 根 數 4 根 ，摩 擦 輪 鋼 絲 繩 間 距 300mm，提 升 速 度 V=6 m/s，變 位 質 量 10940kg，效 率 為 0.98，襯 墊 摩 擦 系 數 。??=0.253.5．電機的選擇電 動 機 功 率P 10KQgVj?×Φ= =1185KW=1.2×18000×9.8×61000×0.92×1 ×1.2式 中 ： K——礦 井 阻 力 系 數 ， 取 K=1.2；Q——一 次 提 升 人 員 質 量 （ 按 寬 罐 籠 計 算 ） ； 計 入 罐 籠質 量 差 ；Φ ——提 升 系 統(tǒng) 運 轉 時 ， 加 減 速 度 及 鋼 絲 繩 重 力 因 素 影響 系 數 ；η j——減 速 器 傳 動 效 率 ， η j=0.92；根據計算的電動機的功率，選取型號為 ZKTD-215/56 的電機， 功 率 為1250KW， 轉 速 n=55r/min， 轉 動 慣 量 md=20000kg?m2。3.6．提升機的校核3.6.1 提升機直徑驗算D0=90Dk=90 ×38=3420????7.913.7 提升系統(tǒng)計算3.7.1 井架高度計算過卷高度 Hg=13.90m防撞梁距導向論中心的垂高 Hf=6.3m兩天論中心垂高 Ha=5.5m本體高度 Hr=6.1m井架高度計算式為????=????+????+????+????+?????????2=31.8??3.7.2 上繩弦長計算上繩弦長計算式為????=（ ?????????） 2+（ ????+???????2） 2?（ ?????????2 ） 2=36.41??3.7.3 上繩仰角計算上繩仰角計算式為????=tan?1（ ?????????????+???????2） ?tan?1(?????????2????)=53.05°3.7.4 下繩弦長計算下繩弦長計算式為????=(??????????????)2+(?????????2)2?(????+????2 )2=30.77??3.7.5 下繩仰角計算下繩仰角計算式為????=tan?1（ ???????????????????????2） ?tan?1(????+????2????)=56.14°3.7.6 圍包角計算圍包角計算式為??=180°+?????????=180°+56.14°?53.05°=183.09°3.7.7 上弦距下弦最小距離計算上弦距下弦最小距離計算式為????=????2+??2sin[tan?1(??????)?????]=1.84??第四章 提升機卷筒的設計4.1 卷筒的分類按照鋼絲繩在卷筒上的卷繞層數分，卷筒分單層繞和多層繞兩種。一般起重機大多采用單層繞卷筒。只有在繞繩量特別大或特別要求機構緊湊的情況下，為了縮小卷筒的外形尺寸，才采用多層繞的方式。本設計采用單層繞。按照卷筒的表面分，有光卷筒和帶螺旋槽卷筒兩種。光卷筒用于多層卷繞，其結構比較簡單，鋼絲繩按螺旋形緊密地排列在卷筒表面上，繩圈的節(jié)矩等于鋼絲繩的直徑。由于鋼絲繩和卷筒表面之間接觸應力較高，相鄰繩圈在工作時又有摩擦，鋼絲繩使用壽命就要降低。為了使鋼絲繩在卷筒表面上排列整齊，單層繞卷筒一般都有螺旋槽，有了繩槽后，使鋼絲繩與卷筒的接觸面積增加，因而減小了它們之間的接觸應力，也消除了在卷筒卷繞過程中繩圈間可能產生的摩擦，因此提高了鋼絲繩的使用壽命，目前，多層繞卷筒也制成帶繩槽的，更為合理。繩槽在卷筒上的卷繞方向可以制成左旋或右旋。單聯(lián)滑輪組的卷筒只有一條螺旋繩槽；雙聯(lián)滑輪的卷筒，兩側應分別右一條左旋和右旋的繩槽。繩槽的形狀分別為標準繩槽和深槽兩種，如圖（4—1）。4.2 卷筒繩槽的確定查機械設計手冊知，卷筒繩槽槽底半徑 R，槽深 c 槽的節(jié)矩 t 其尺寸關系為：R=（0.54~0.6）d（ d 為鋼絲繩直徑 ） 繩槽深度：標準槽： 1c=（0.25~0.4）d （mm） 深槽： 2c=（0.6~0.9） d （mm） 繩槽節(jié)距：標準槽： 1t＝d＋（2～4） （mm） 深槽： 2t＝d＋（6～8） （mm） 卷筒槽多數采用標準槽，只有在使用過程中鋼絲繩有可能脫槽的情況才使用深槽，本設計選用標準槽，鋼絲繩直徑選用 35mm，R=（0.54～0.6）d mm=18.9～21mm 取 R=20mmc=（0.25~0.4）d mm =8.75~14mm 取 c=12mmt＝d＋（2～4）mm=38mm4.3 卷筒的 確定卷筒按照轉矩的傳遞方式來分．有端側板周邊大齒輪外嚙合式和筒端或筒內齒輪內嚙合式，其共同特點是卷筒軸只承受彎矩，不承受轉矩。本設計卷筒采用內齒輪嚙合式。如圖（4—2）。圖 4—2 內齒嚙合式卷筒卷筒的設計主要尺寸有節(jié)徑 0D 、卷筒長度 L 、卷筒壁厚 δ。4.3.1 卷筒節(jié)徑 設計D0查機械設計手冊，選取標準卷筒節(jié)徑 0D=3500mm4.3.2 卷筒的長度設計查機械設計手冊，選取標準卷筒長度為 1500mm4.3.3 卷筒壁厚設計本設計為了延長鋼絲繩的壽命，用鑄鐵卷筒，對于鑄鐵卷筒可按經驗公式初步確定，然后進行強度驗算。對于鑄鐵筒壁厚 ??0.26~10D??? mm 根據鑄造工藝的要求，鑄鐵卷筒的壁厚不應小于 12 mm，??0.2610?mm＝0.02×3500＋（6～10）＝70+8＝78 mm所以卷筒的參數選擇為：繩槽節(jié)距 t＝38mm、槽底半徑 1c＝12mm、卷筒直徑 0D＝3500mm、卷筒長度 L=1500mm、卷筒壁厚 mm??=784.4 卷筒強度計算查機械設計手冊第二冊可知，卷筒材料一般采用不低于 HT200 的鑄鐵，特殊需要時可采用 ZG230-450、ZG270-500 鑄鋼或 Q235-A 焊接制造。本設計的卷筒五特殊需要，額定起重重量不是很大，所以選擇 HT200 的鑄鐵制造。一般卷筒壁厚相對于卷筒直徑較小，所以卷筒壁厚可以忽略不計，在鋼絲繩的最大拉力作用下，使卷筒產生壓應力、彎曲應力和扭曲應力。其中壓應力最大。當 L?3 0D時彎曲應力和扭曲應力的合成力不超過壓應力 10%,所以當 3 時只計算壓應力即可。本設計中 L=1500mm D=3500 mm，符合 L?3 0D的要求，所以只計算壓應力即可。當鋼絲繩單層卷繞時，卷筒所受壓應力按下式來計算： ?=A ??tF?max??bc （3—10）其中 為鋼絲繩單層卷繞時卷筒所受壓應力（ aMP）maxF為鋼絲繩最大拉力（N）? 為卷筒壁厚A 為應力減小系數，一般取 A=0.75??bc?為許用壓力，對于鑄鐵 ??bc?= 5?b? 為鑄鐵抗壓強度極限所以 =A ??tF?max??bc=0.7542388078×38=107.26??????查教材機械設計基礎知 b??195 aMP，所以 ??bc??107.26 aMP。所以 ????bc?經檢驗計算，卷筒抗壓強度符合要求。第五章 卷筒主軸的設計5.1 卷筒軸的受力分析與工作應力分析常用的卷筒軸分軸固定式和軸轉動式（圖 5—1）兩種情況。卷揚機卷筒工作時，鋼絲繩在卷簡上的位置是變化的。鋼絲繩拉力經卷筒及支承作用到軸上產生的力矩，其大小隨鋼絲繩在卷簡上位置的變化而不同。強度計算時應按鋼絲繩在卷筒上兩個極限位旨分別計算。由卷揚機工作情況和軸的受力分析可知，a、b 因卷筒軸主要承受彎矩，可簡化為簡單的心軸。a 圖為固定心軸， b 圖為轉動心軸。對于轉動心軸，其彎曲應力一般為對稱循環(huán)變化；對固定心軸，其應力循環(huán)特征為01r??，視具體的載荷性質而定。對固定心軸的疲勞失效而言，最危險的應力情況是脈動循環(huán)變化，為安全起見，卷筒的固定心軸應力以按脈動循環(huán)處理為宜。c 圖卷筒軸既受彎又受扭，為轉軸。其彎曲應力的應力性質為對稱循環(huán)變應力，而扭轉剪應力的應力性質可視為脈動循環(huán)變化。由此可知，卷筒軸在正常使用條件下，最終將發(fā)生疲勞破壞。但也不排除在超載或意外情況下發(fā)生靜強度破壞。圖 5—1 卷筒軸的類型a: 軸固定式 b、c: 軸轉動式5.2 軸的設計 計算已知條件：鋼絲繩直徑 d=38mm摩擦輪直徑 Dm=3.5m繩槽半徑 R=20mm繩槽深度標準槽 C=12mm鋼絲繩間距 L=300mm卷筒厚度 ??=78????卷筒寬度 B=1500mm從減速器出來的軸的輸出功率 P3=1152KW，聯(lián)軸器效率： =0.99，??則作用在主軸上的功率P=P3 = KW，??1152×0.99=1140軸上轉速 n=55.3r/min軸上轉矩 T=9.55×106????3=9.55×106×114055.3=196871609??.????選取 45 號鋼作為軸的材料，調至處理。由 d 計算軸的最小值徑，考慮鍵槽對軸的影響，去系數為≥??3????31.06，查表取 A=110，則????????≥1.06×110×3????3=319.7????結合聯(lián)軸器的內徑取 d=360mm。5.3.確定各段軸的直徑和長度由 T3 和 N3 選擇聯(lián)軸器的型號為 LH10 型彈性柱銷聯(lián)軸器① 各軸段直徑的確定1d：最小直徑，d1=360mm。 d2d3：密封處軸段，根據大帶輪的定位要求，以及密封圈的標準（擬采用氈圈密封）， d2=380mm， d3=400mm,d4：錐套處軸段，根據錐套和軸承的定位要求， d4=420mm。d5：滾動軸承處軸段， d5=440mm。選擇調雙列圓錐滾子軸承(GB/T299-1995) 351980 ② 各軸段長度的確定開始段長度比輪轂略短，所以 L1=350mm,L2=60mm,,L6=200mm,L7=310mm ??3=310????, ??4=200????, ??5=1100????5.4 軸的校核因為是單向回轉圖，所以扭轉切應力視為脈動循環(huán)變應力，折算系數 0.6a?。 mNT ???18296519876022)(aM???? 80.514860(5)校核軸的強度進行校核時，通常只校核偏心軸上承受最大彎矩和轉矩的截面(即動顎軸承處C、D)的強度。 31.0dMWTTca??? MPa38190.9??62?根據選定的軸的材料45鋼，調質處理，由所表查得。因 1[]ca???，故強度足夠。[???1]=800??????第六章 提升機的制動系統(tǒng)制動系統(tǒng)是提升機的重要組成部分，它直接關系到提升設備的安全運行。制動系統(tǒng)由執(zhí)行機構(制動器，通常稱閘) 和傳動機構組成。制動器是直接作用于制動輪殺不過產生制動力矩的機構。制動器按其結構可分為盤閘和塊閘，塊閘又分為角移式和平移式，傳動機構是控制并調節(jié)制動力矩的部分，按動力源分為液壓、氣壓和彈簧等。KJ2~3m、KJ4~6m 提升機分別采用油壓和氣壓塊閘制動系統(tǒng)，JK 系列提升機及多繩摩擦式提升機采用液壓盤閘制動系統(tǒng)6.1 盤式制動器 盤式制動器是為了克服塊式制動器的可靠性不高的缺點而發(fā)展的新型制動裝置，目前國內外生產的提升機或提升絞車都使用了盤式制動器.盤式制動器具有以下：①制動力矩可在較大范圍內調節(jié)，而且容易調整；②制動系統(tǒng)空行程小、動作快、響應速度快、靈敏度高；③重量輕，外形尺寸小，結構緊湊；④通用性好，可通過改變盤形閘的數量來滿足不同絞車的制動要求；⑤安全可靠性高，多副盤形閘同時工作，其中少數部分盤形閘失靈或故障，其余完好盤閘一般仍可剎住絞車；而且傳動環(huán)節(jié)(如管路破裂失、壓斷電等)均可自動施閘。盤式制動器都是依靠碟形的預壓縮恢復張力使閘塊壓向制動盤，從而產生制動力矩；當松閘時，向活塞腔內注入壓力油，壓力油推動活塞后移并壓縮碟形彈簧，帶動閘瓦離開制動盤，從而實現松閘。目前國內外提升機使用的盤式制動器形式多樣，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。盤式制動器原理如圖 6-1 所示：圖 6-16.1.1 盤式制動器的布置方式盤式制動器又稱盤型閘，它與閘塊不同，其制動力矩是靠盤瓦沿軸向兩側壓向滾筒上的制動盤而產生的。為了使制動盤不產生附加變形，主軸不承受附加軸向力，因而盤式制動器都成對地裝設使用，每一對盤式制動器叫做一副，如圖所示。根據所需制動力矩的大小，一臺提升機可以同時布置兩副四副或更多副盤式制動器。盤式制動器的布置方式如圖 6-2 所示：A管 B管 A管 B管A管 B管（ a） (b)(c)圖 6-2 盤式制動器的布置圖6.1.2 盤式制動器的工作原理盤式制動器的結構如圖所示。兩個制動油缸 3 位于滾筒制動盤的兩側，均裝在支座 2 上。支座 2 為整體鑄鋼件，一副盤式制動器通過支座及墊板 1 用地腳螺栓固定在基座上。