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机械制造及自动化专业毕业论文--矿井提升机主轴装置设计.doc31页
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矿山提升设备是矿山运输中的咽喉设备，占有特殊地位，是井下与地面联系的主要工具。提升机是用来将矿物运出矿井的设备。
本文详细介绍了JK型单绳缠绕式矿井提升机核心部件“主轴装置”的重要作用和工作原理及主轴装置的设计思想、方法、步骤、安装的全过程；对原设计理念的连接方式、铸铁法兰盘、支承方式及轴承的选用等进行了改进。
针对提升机容易发生的过卷事故进行分类,分析了事故原因,提出了防护与改进措施。通过对矿井提升机技术改造的案例介绍,总结了在对老式提升机进行安全技术改造的过程中应遵循的原则和注意的问题。
关键词：提升机
The mine lift technique is in the mine haulage pharynx and larynx equipment, holds the special status, and is the mine shaft and the ground relation main tool. Elevator used to bring iron to the top of the mine.
Have introduced the single rope of JK-type to tie up the round type mineral well to promote the machine in detail. The important function and the work principles of the core parts "main shaft device”. And the design thought, method, step that main shaft device, the whole process that installation. To design the conjunction method of principle, casting iron ring flange, support way and exertion of bearing improvement, innovation that go on of design idea and so on.
The often-happened breakdowns of mining hoists are classified, their causes are analyzed, and the prevention measures are put forward.
Introducing the case about the safety technical innovation to mine hoist, the paper concludes the principle that should be follow and matters need to pay attention in the course of safety technical innovation to old Russian mine hoist.
Key words: Lifting hoist
steel wire
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毕业设计-JK-2×1.5型单绳缠绕式矿井提升机的主轴装置设计
毕业设计-JK-2&1.5型单绳缠绕式矿井提升机的主轴装置设计，共112页，35460字，附设计图纸、开题报告、外文翻译、实习报告等
矿山生产的全过程离不开矿山提升和运输工作。因此，运输和提升工作的好坏直接影响到矿山生产能否正常高效进行。如果说运输线路是矿山生产的动脉，那提升设备则是其咽喉，可见其重要性和必要性。提升机是联系井下和地面的重要运输工具，矿井提升工作是整个采矿工程中的重要环节。
矿井提升机的主轴装置是其主要的工作机构，它不仅要承受各种正常载荷（包括固定载荷和工作载荷），还要承受各种紧急事故情况下所造成的非正常载荷。为了使提升机高效、安全、可靠地为国内外矿山机械用户服务，实现广大用户和企业的经济双赢，实现矿山机械用户的高效、安全、低耗的良性经济发展态势。设计者要综合运用机械设计等知识，通过设计计算、绘图以及运用技术标准、规范、设计手册等有关资料，完成预期设计任务，并使机械设计的基本技能得到训练。
本文针对矿山机械的特殊要求，重点设计卷筒部件和主轴部件，两个部件是矿井提升机的关键部分，卷筒强度不够会导致筒壳被压溃、焊缝开裂等；主轴是传递力的装置，在设计时要考虑其承受的玩扭力矩，键对主轴强度的削弱及其改进和装配问题，轴的工艺等要求。
关键词： 矿井提升机 滚筒 主轴 设计
1.1 矿井提升机的简介 2
1.2 矿井提升机的用途和发展概况 3
1.3 矿井提升机的工作原理 5
2 矿井提升机的主要组成部分及用途 8
2.1 工作机构 10
2.2 制动系统 11
2.2.1制动装置的功用 11
2.2.2 制动装置的类型 12
2.3.3 制动系统的要求 12
2.3 机械传动系统 13
2.4润滑系统 13
2.5观察和操纵系统 13
2.6拖动，控制和自动保护系统 14
2.7辅助部分 15
3 单绳缠绕式提升机滚筒的设计与计算 16
3.1 滚筒的结构 16
3.2滚筒失效的形式及原因 23
3.2.1 滚筒失效的形式 23
3.2.2 滚筒失效的原因 23
3.3筒壳许用应力的确定 24
3.4正常工作时作用于筒壳上的外载荷 26
3.5筒壳强度的计算 32
3.6多层缠绕时筒壳的计算特点 33
3.7JK-2&1.5型提升机筒壳强度计算 34
3.7.1 已知条件 34
3.7.2 筒壳强度的计算及校核 35
4 单绳缠绕式提升机主轴的设计与计算 38
4.1 主轴的结构与强度计算 38
4.2 主轴的力学模型和受力分析 40
4.3 主轴及附属部件的设计计算 43
4.4 主轴的校核 44
4.4.1 综合所有JK-2&1.5型提升机已知条件为： 44
4.4.2 固定载荷分配于主轴各轮毂作用点上的力 45
4.4.3 钢绳张力分配于主轴上各轮毂作用点上的力 46
4.4.4 作用于轴上水平方向及垂直方向的合力 47
4.4.5 计算支点反力 47
4.4.6 计算弯矩 48
4.4.7 计算扭矩及扭转强度 49
4.4.8 计算危险断面的安全系数 49
参考文献 52
外文资料与中文翻译 53
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毕业设计-JK-2×1.5型单绳缠绕式矿井提升机的主轴装置设计
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副板.dwg&&[88.94KB]
开题报告史烨飞-完成.doc&&[41.00KB]
矿井提升机实习报告史烨飞-完成.doc&&[972.00KB]
完成史烨飞-毕业设计.doc&&[1.34MB]
完成我的中期报告-史烨飞.doc&&[34.00KB]
右支轮.dwg&&[101.92KB]
制动盘.dwg&&[82.38KB]
总装图.dwg&&[155.16KB]
左支轮.dwg&&[69.69KB]
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机械机电论文最近更新摘要主井提升机是矿井大型固定设备之一，它的主要任务是沿井筒运煤，其性能好坏直接关系到矿 山的生产效率和安全性及可靠性。本文针对目前主井提升设备的现状，从实际需要出发，设计了井 提升机的驱动系统，主要包括主轴、减速器设计和计算，联轴器、钢丝绳、卷筒、电动机的选型等。 目前国内外大中型矿井的新井设计几乎全部选用多绳摩擦提升系统。 多绳摩擦提升系统具
有很多 显著的优点，如安全可靠、节省钢材和技术先进等。主轴、减速器、联轴器等是其主要组成部分， 它们性能的好坏决定了提升机工作性能和安全可靠性的优劣，因此，合理地选择和设计这些零部件 具有很重要的意义。 为此，必须熟悉和掌握矿井提升设备的结构、工作原理、性能特点等方面的知识，以做到设计合 理，计算精确，使设计出的提升机能够安全，可靠、经济地工作。关键词:主井提升机主轴减速器ABSTRACTMine hoist is one of the large fixed equipment in the mine. Its main task is carrying coals. Its performance is directly related to the efficiency, safety and reliability of the mining production. Aiming at the present situation and according to the actual needs,this text finished the design of the driving systemof mine hoist, mainly including the design and calculation of spindle, reducer, and the selection of couplingsteel wire, drum, motor selection,etc. Both at home and abroad, the new wells’ design of large and medium-sized mines almost all use the hoisting system with more rope friction. It has many prominent advantages, such as itis safe and reliable, it can save steel and we have advanced technology about it, etc. Spindle, reducer, couplings etc. is the main component of the mine hoist, they decided the working performance and safety grounds of the hoist, therefore, the reliability of reasonable selection and design of these parts have very important significance. Therefore, we must be familiar with and grasp the structure, working principle and characteristics of the mine hoist, in order to achieve reasonable design and accurate calculation , and in order that the hoist can be safe, reliable,and economical to work.Keywords:MSReducer目录摘要 ........................................................................................................ 1 ABSTRACT ............................................................................................... 2 Keywords .................................................................................................. 2 目录 ........................................................................................................ 3 1 多绳摩擦式矿井提升机 .............................................................................. 6 1.1 多绳摩擦式矿井提升机的种类及其结构分析 ............................................. 6 1.2 多绳摩擦式矿井提升机的优点及其局限性 ................................................ 6 1.3 多绳摩擦式矿井提升机在国内外的发展现状 ............................................. 8 1.4 多绳摩擦式矿井提升机在我国的应用情况 ................................................ 9 1.5 多绳摩擦式矿井提升机提升工作原理 ..................................................... 9 2 多绳摩擦式矿井提升机的总体方案设计......................................................... 11 2.1 矿井参数 .................................................................................... 11 2.2 多绳摩擦式矿井提升机的主要组成部分 ................................................ 12 2.2.1 多绳摩擦式提升机的类型选择 ................................................... 13 2.2.2 微拖动装置 ......................................................................... 13 2.2.3 深度指示器选择...................................................................... 14 2.2.4 车槽装置 ............................................................................ 15 2.3 多绳摩擦式矿井提升机的附属设备 ...................................................... 16 2. 3.1 罐道选型 ........................................................................... 16 2. 3.2 拉紧方式 ........................................................................... 17 2. 3.3 固定装置选择 ..................................................................... 18 2. 3.4 井架装置选择 ..................................................................... 18 2. 3.5 导向轮装置选择 ..................................................................... 19 2. 3.6 提升容器的连接装置 .............................................................. 19 3 多绳摩擦式矿井提升机设备选型 ................................................................. 21 3.1 提升方式确定 .............................................................................. 21 3.2 提升容器型号选择 ......................................................................... 21 3.3 提升钢丝绳选择计算 ...................................................................... 233 / 543.4 计算滚筒直径并选择提升机 .............................................................. 25 3.5 提升系统确定 .............................................................................. 26 3.6 提升容器的最小自重 ........................................................................ 27 3.7 钢丝绳与提升机的校验...................................................................... 28 3.8 垫材料单位压力 .............................................................................. 29 3.9 预选电动机 ................................................................................. 30 3.10 提升速度图 ................................................................................. 30 4 减速器的设计 ........................................................................................ 34 4.1 传动系统总效率 ............................................................................. 34 4.2 计算减速器运动参数 ........................................................................ 34 4.3 齿轮的设计................................................................................... 35 4.4 传动轴的设计计算 ........................................................................... 39 4.4.1 高速轴的设计计算 ................................................................... 39 4.4.2 高速轴的校核 ........................................................................ 40 4.4.3 低速轴的设计计算 ................................................................... 41 4.4.4 低速轴的校核 ........................................................................ 43 5 滚筒主轴设计计算................................................................................... 44 5.1 求主轴的转速、功率和转矩 ................................................................ 44 5.2 初步确定轴的最小直径...................................................................... 44 5.3 主轴的结构设计 .............................................................................. 44 6 多绳摩擦式矿井提升机机械制动装置与液压站选型 ........................................... 46 6.1 多绳摩擦式矿井提升机的机械制动装置 .................................................. 46 6.1.1 制动原理 ............................................................................. 46 6.1.2 盘式制动器的选择 .................................................................. 47 6.2 多绳摩擦式矿井提升机液压站 ............................................................. 47 7 多绳摩擦式矿井提升机安全保护设计 ........................................................... 49 7.1 提升容器的防坠器 .......................................................................... 49 7.2 防止过卷装置设计 .......................................................................... 49 7.2.1 装设防止过卷开关 ................................................................... 494 / 547.2.2 楔形罐道 ............................................................................. 49 7.3 圆尾绳的安全设施 ........................................................................... 50 总结 ...................................................................................................... 52 致谢 ...................................................................................................... 53 参考文献 ................................................................................................. 545 / 5411.1多绳摩擦式矿井提升机多绳摩擦式矿井提升机的种类及其结构分析多绳摩擦式矿井提升机的控制方式有手动、半自动和全自动等几种。一般将布置在井筒顶部塔 架上的这种提升机称为塔式多绳摩擦式矿井提升机，塔架高出地面几十米，在地震区和地表土层特 厚的矿区建造井塔耗资较大，但塔式的优点有： 1）紧凑省地； 2）不需天轮； 3）全部载荷垂直向下，井架稳定性良好； 4）可获得较大围包角； 5）钢丝绳不致因无保护地裸露在雨雪之中而影响摩擦系数及使用寿命。 其缺点是：设备费用比落地式高，因为提升塔比普通井架更为庞大复杂，需要更多的钢 材。塔 式多绳摩擦式矿井提升机又可分为无导向轮系统和有导向轮系统两种，前者简单，后者的优点是可 使提升容器在井筒中的中心距不受摩擦轮直径的限制，可以减少井筒的断面，同时可以加大钢丝绳 在摩擦轮上的围包角，其缺点是使钢丝绳产生了反向弯曲，直接影响钢丝绳的使用寿命。因此设计 时应尽量不采用导向轮系统。提升机布置在地面的称为落地摩擦式矿井提升机，这种提升机的提升 绳通过井架天轮引入井筒， 与容器相连。 因落地式可以同时安装提升井架和提升机， 井架高度也低， 故这种型式的多绳摩擦式提升机在我国受到重视。 多绳摩擦式矿井提升机主要由电动机、减速器、摩擦轮、制动系统、深度指示系统、测速限速 系统和操纵系统组成，采用交流或直流电机驱动。采用低速电动机时可不用减速器，电动机直接与 卷筒主轴相连，或将电动机转子装在卷筒主轴的末端。传动功率大时，可采用 2 台或 4 台电动机同 时驱动。一台提升机的总功率已达到 11600 千瓦。制动系统是保证提升机安全运行的重要装置。遇 紧急情况时，制动系统应通过可调节制动力矩的液压系统产生两级安全制动，以保证提升机及时停 车又不产生制动过猛现象。交流电动机驱动的提升机，其制动系统还要具有灵敏的制动力矩可调性 能，以准确控制提升机在临近停车点时的运行速度。1.2 多绳摩擦式矿井提升机的优点及其局限性在国内外，多绳摩擦式提升机得到飞跃发展，同单绳缠绕式提升机相比，它具备以下优点：6 / 541）由于钢丝绳不是缠绕在卷筒上，所以提升高度不受卷筒容绳量的限制，更适用于深井提升， 这是多绳提升机较突出的优点。例如瑞典某矿井使用 50t 箕斗的 8 绳提升机，提升高度为 1300m 主导轮的直径仅为 4m，若用单绳缠绕式提升机，则滚筒直径将达 7.2 到 8m，缠绕宽度将达 5 到 4.5m，钢丝绳直径将为 80mm，不仅设备重量大，而且设备和钢丝绳直径过大，制造和安装使用 维修都较困难。 2）由于提升容器是由数根钢丝绳所承担，提升钢丝绳直径就比相同载荷下单绳提升的小，并导 致主导轮直径小，因而在同样提升载荷下，多绳提升机具有体积小，重量轻，节省材料，制造容易， 安装和运输方便等特点。 3）由于多绳摩擦式提升机运动质量小，拖动电动机的容量与耗电量都相应减少。 4） 由于多根钢丝绳提升， 几根钢丝绳被同时拉断的可能性极小， 因此提高了提升设备的安全性， 可不设断绳保险器（防坠器） ，这就给使用钢丝绳罐道矿井提供了有利条件。 5）在卡罐和过卷的情况下，有打滑的可能性，可避免断绳事故发生。 6）由于多绳提升机的提升钢丝绳一般都是偶数，因而可以用相同数量的左捻和右捻钢丝绳，这 样，提升钢丝绳在运行中产生的阻力就可以相互抵消，从而减轻了提升容器因钢丝绳扭力而产生对 罐道的侧向压力，既降低了运行中的摩擦阻力，又可以减轻罐耳和罐道的单向摩擦，从而延长了罐 耳和罐道的使用寿命。 7）由于主导轮宽度较小，轴的跨度也小，改善了主轴的负载性能。 8）主导轮上不缠绳，提升钢丝绳没有在缠绳时沿轴中心方向上的挤压力（单绳缠绕式矿井提升 机上会受这种力的影响，通常称之为“咬绳”，而且，由于钢丝绳承受的动应力和静应力都低，因 ） 而有利于钢丝绳使用寿命的提高。 但多绳摩擦式矿井提升机也有它的局限性： 1）数根钢丝绳的悬挂、更换时工作量大，维护检修、调整工作较复杂。 2）当有一根钢丝绳损坏而需要更换时，为了保持各钢丝绳具有相同的工作条件，则需要更换所 有的钢丝绳。 3）因不能调解绳长，故双钩提升不能用于几个中段提升，也不适用于凿井提升。 4）当矿井很深时（例如超过 1200 到 1500m） ，钢丝绳故障较多，故不适用于特别深的矿井 提升。 5）由于使用数根直径较细的钢丝绳提升，钢丝绳的外露总面积增加了，在井筒中受矿井腐蚀气 体侵蚀的面积就相应增加，加之由于钢丝绳直径较细，钢丝绳的绳股中钢丝直径也较细，耐磨性也7 / 54明显降低，诸因素对钢丝绳的使用寿命产生了不利的影响。尤其是对于某些矿井的淋水呈酸性，腐 蚀性则是影响钢丝绳使用寿命的重要原因之一。 综上所述，多绳摩擦式矿井提升机的优越性是显著的，特别是对提升量大的深井，单绳缠绕式 提升机是无法比拟的。通过对多绳摩擦式矿井提升机的缺点进行分析，可以发现，这些缺点是可以 克服和减轻的。例如，对于井筒中涌水较大的矿井，除了采取堵水的措施，以减轻对钢丝绳的锈蚀 外，还可以采用镀锌钢丝绳，以提高抗腐蚀性能。另外在运行中还可以定期对钢丝绳涂以防腐防滑 的戈培油，以改善钢丝绳的工作条件，总之，多绳摩擦式矿井提升机已成为现代提升的发展方向之 一。1.3多绳摩擦式矿井提升机在国内外的发展现状多绳摩擦式矿井提升机随着科学技术的发展，其增长速度很快，使用范围也日益增多，不仅立 井使用，国外在斜井或露天斜坡也在使用，例如，联邦德国米尔斯露天矿，1954 年在斜坡上使用 了单箕斗四绳提升机，采用封闭式钢丝绳，直径为 32mm。又如，奥地利 Wodzyki 矿井是斜井， 1960 年以前就使用了双绳摩擦式矿井提升机，井筒倾角是 24 度，斜长 1138m，串车提升，绳速 8m/s，提升 6 辆煤车和 2 辆矸石车，有效负荷 13.56t，为了防止钢丝绳在主导轮上产生滑动，在 井底尾绳环处安装种锤拉紧的导向轮。国内是使用的多绳摩擦式提升机也日益增多，1960 年第一 台多绳摩擦式提升机投入运行以来，大量的这种提升机在我国安装运行。 目前，国外多绳摩擦式矿井提升机的发展方向是：发展落地式和斜井多绳摩擦式提升机，研究 其用于特浅井、盲井的可能性，以扩大起使用范围；采用新结构，以减小机器的外形尺寸和重量； 实现自动化和遥控，以提高工作的可靠性和生产效率，以适应深矿井和大生产量的需求多年来；大 量采用先进的拖动、控制系统，甚至是全液压型等。 随着矿井开采深度不断加深和采用集中提升方式，多绳摩擦式矿井提升机有较大的发展前途。 并为此探索具有耐磨性好、摩擦系数高的摩擦衬垫材料。新结构的多绳缠绕式矿井提升机开始在一 些国家使用，它对提升高度大的深井开采有重要意义；采用液压马达代替电动机的防爆提升机受到 重视；气力提升也正在研究和发展中。 现在，各国为争夺用户市场，开发了各种形式、规格的矿井提升机，以适应各国矿井的开采深 度，达到高效、低能耗、低成倍的目的。矿井提升机的发展总趋势可归结为：在总体上向大负荷、 高速、大型化方向发展。实用、经济、高效、可靠的提升机产品是使用者和制造者共同的追求。8 / 541.4多绳摩擦式矿井提升机在我国的应用情况我国多绳摩擦式矿井提升机的系列参数从 1960 年开始制订，目前的品种有塔式和落地式；绳 数上有二绳、四绳、六绳；直径结构已达 5.5m；主传动形式有电动机通过减速器拖动和低速电动 机直联两种。 我国 1958 年设计生产了第一台 2m 四绳塔式摩擦式矿井提升机， 应用在阜新五龙矿。 1960 年又设计生产了 3m 四绳摩擦式矿井提升机，在宁夏石嘴山二矿使用。从此我国也开始应用 塔式多绳摩擦式矿井提升机。 由于防震的需要，各矿山用户纷纷要求有落地式多绳摩擦式矿井提升机供货，所以在 1977 年 利用河南大峪沟因地面面积限制，原设计的双筒单绳提升机无法安装的情况下，在无任何落地式多 绳摩擦提升机参考资料的情况下， 完全依靠自己力量， 5 个月的努力和攻关， 1977 年 10 月， 经 于 使我国第一台 2m 双绳落地式矿井提升机在我国大峪沟诞生。随后在 1982 年洛阳矿山机械研究所 设计试制的一台四绳落地式摩擦矿井提升机在广东红工矿运行，1983 年由上海冶金矿山机械厂设 计生产了 3m 四绳直流低速的落地式摩擦提升机在我国浙江长广煤矿应用和鉴定。从此，我国的塔式和落地式多绳摩擦矿井提升机被矿山广泛采用。1.5多绳摩擦式矿井提升机提升工作原理摩擦式提升机其特点是靠摩擦轮与钢丝绳之间的摩擦力传动。它又可以分为单绳和多绳两种。 近年来多采用多绳摩擦式提升机。摩擦式矿井提升机适用于凿井以外的各种竖井提升。提升绳搭挂 在摩擦轮上，利用与摩擦轮衬垫的摩擦力使容器上升。提升绳的两端各连接一个容器，或一端连接 容器，另一端连接平衡重。为提高经济效益和安全性，摩擦式矿井提升机采用尾绳平衡提升方式， 即配有与提升绳重量相等的尾绳。尾绳两端分别与两个容器（或容器和平衡重）的底部连接，形成 提升绳-容器-尾绳-容器(或平衡重)-提升绳的封闭环路。容器处于井筒中的任何位置时，摩擦轮两 侧的提升绳和尾绳的重量之和总是相等的。 摩擦提升工作的可靠性取决于钢丝绳与摩擦衬垫之间是否有足够的摩擦力，利用熟知的欧拉公 式可得，摩擦轮两侧钢丝绳拉力的极限比值为：??1 /??2 = ?? ????式中 e――自然对数的底； α――钢丝绳对于摩擦轮的围包角； μ――钢丝绳对衬垫的摩擦系数；9 / 54F1 、??2 ――摩擦轮两侧钢丝绳拉力;当钢丝绳拉力比 F1/F2 大于上式右端所给出的数值时，钢丝绳即对摩擦轮产生相对滑动。为避 免这种滑动，两侧拉力不能达到其极限比值，而应有一安全系数，所以上式改为：??1 ? ??2 = ??2 ?? μα ? 1 。 若考虑防滑而加入防滑安全系数 ? ，则有? =??2 ?? μα ?1 ??2 ???1式中 ? ――防滑安全系数，如果式中 F1和 F2 仅计及静力，则得静防滑安全系数??? ；如果计算和时考虑惯性力的影响，则得动防滑安全系数 ??? 。10 / 542多绳摩擦式矿井提升机的总体方案设计本章将在前一章研究的基础上，进一步对多绳摩擦式矿井提升机进行总体方案设计，对提升机 各设备进行分类，研究各组成部分的功用及原理，并对其进行选型设计。图 2-1 为多绳摩擦式矿井 提升机系统图。图 2-1 多绳摩擦式矿井提升机系统2.1矿井参数主井提升11 / 541)矿井年产量???? ，90 万 t/年； 2)工作制度：即年工作日 b r ，日工作小时数 t。 《设计规范》规定: b r =300 天, t=14h； 3)矿井开采水平数 1，各水平井深???? 为 480m ； 4）卸载水平与井口的高度差???? 为 25 m； 5）装载水平与井下运输水平的高度差???? 为 13m； 6)煤的散集密度，1t/立方米； 7)提升方式:双箕斗提升，采用定重装载。2.2多绳摩擦式矿井提升机的主要组成部分矿井提升机作为一个完整的机械-电气机组，它的主要组成部分及其功能如下： 1）工作机构 主轴装置和主轴承，作为搭放提升钢丝绳，以承受各种正常载荷（静载荷、动载荷）以及非常 载荷。 2）制动系统 制动器和液压传动系统， 用于机器停止时， 能可靠地闸住机器。 并能在正常制动和紧急制动时， 参与控制机器的速度，能使机器迅速停车。 3）机械传动系统 减速器和联轴器，用以减速和传递动力。 4）观测和操纵系统 包括操纵台、深度指示器及测速发电机。操纵台控制主电动机的速度变化和换向及对制动系统 进行控制； 深度指示器指示提升容器的运行位置， 在提升容器接近井口 （或井底） 时发出减速信号， 当机器过卷或超速时，进行限速和过卷保护。对于多绳摩擦式提升机，能自动调零；测速发电机用 于测定机器的实行运行速度。 5）自动保护系统 自动保护系统具有：过速、过卷、闸瓦磨损超限、润滑油超压或欠压、制动油超压或欠压、轴 承温升超限、制动油温升超限、电动机过流或欠压等自动保护的作用。 6）辅助部分 包括司机座椅、机座、机架、护栅、挡板、护罩等辅助用具及材料。对于多绳摩擦式提升还包12 / 54括导向轮装置及摩擦衬垫的车槽装置。2.2.1多绳摩擦式提升机的类型选择图 2-2 塔式摩擦提升矿井提升机 在这里我们选用塔式多绳摩擦式矿井提升机 （如图 2-2） 有导向轮系统， 因为它具有以下优点： 紧凑省地；不需天轮；全部载荷垂直向下；井架稳定性好；可获得较大围包角；钢丝绳不致因无保 护地裸露在雨雪之中而影响摩擦系数及使用寿命；可使提升容器在井筒中的中心距不受主导轮直径 的限制；可减小井筒的断面；可加大钢丝绳在主导轮上的围包角。其缺点是：设备费用高；井架更 庞大、复杂，需更多的钢材；使钢丝绳产生了反向弯曲，直接影响钢丝绳的使用寿命。2.2.2 微拖动装置微拖动装置主要由于用于提升机在爬行阶段获得稳定的低速度，在保证提升容器在卸载点停车 位置的准确停车，另外还可用来检查井筒、钢丝绳、更换钢丝绳，加工制动盘以及其他需要低速拖 动的工作，微拖速度一般为 0.3 到 0.6m/s。其工作原理是当提升减速至爬行速度时，切断主电动 机电源并迅速起动微拖动用电动机， 随即充气到气囊离合器， 使离合器合上， 拖动提升机低速运行。 由于微拖动电机工作在它的自然特性上，故爬行速度非常稳定，对于使用半自动或全自动的提升机 是一种较经济有效的方式。 微拖动装置主要由电动机、减速器、空气系统、换向阀、气囊离合器、测速发电机装置等组成， 如图 2-4 所示。其操纵方式可以手动控制，也可以自动控制。气囊离合器的开合是由压缩空气通过13 / 54换向阀进行控制的，当换向阀处于断电状态时，气囊离合器与排气管相通，当换向阀通电后，压缩 空气与气囊离合器相通，带动提升机一起运转。空气系统的工作压力为 0.6 到 0.8Mpa。为了保证 正常的空气压力，在储气筒上装有电接点压力表，进行超欠压联锁保护，当气压低于 0.6 Mpa 空压 机的电动机起动，进行充气，当气压高于 0.85 Mpa 时空压机的电动机停转，充气完毕。为了防止 气压超压过大，储气筒顶部另装有安全阀，一般可调到气压 0.9 Mpa，超过该气压时空气由安全阀 放出，以保证空气系统的安全。图 2-3 微拖动装置结构示意图 1――电动机；2――减速器；3――进气装置；4――换向阀装置； 5――气囊离合器；6――测速发电机装置2.2.3 深度指示器选择多绳摩擦式提升机由于钢丝绳与摩擦轮片非固定连接，而且钢丝绳在提升过程中不可避免地要 产生蠕动，尤其在当前使用的摩擦衬垫情况下，还会产生相对滑动，这就使深度指示器的指针与提 升容器在井筒中的位置不对应， 因此多绳摩擦式矿井提升机的深度指示器必须加上补偿的调零装置， 这是与缠绕式提升机不同的地方。 我们选用牌坊式深度指示器，图 2-5 为多绳摩擦式提升方式深度指示器原理图，与普通的深度 指示器相比，它具有两个特点，一是有一个精确的指示针，二是具有自动调零的性能。在正常工作 状态下调零电机 31 并不转动，故与之相连的蜗杆 30、蜗轮 29 与圆锥齿轮 10 都不转动，此时由14 / 54主轴传来的动力，经轴 1 和 4 使差动轮系的圆锥齿轮 7、8、9 转动，再使轴 11、14 和丝杠 17 转 动，粗针 18 便指示提升容器的位置。精针 27 是在电磁离合器 25 接通后才开始转动，精针刻度盘 28，每格表示 1m 的提升高度。通常是在井筒中距提升容器卸载位置以前 10m 处，安装一个电磁 感应继电器，以控制电磁离合器，这样就能保证在提升机停车以前获得较准的指示，如果钢丝绳由 于蠕动或滑动而使容器已达到卸载位置而指针尚未到零位或已经超过零位，自整角机 22 的转角与 预定零位为止，输出电压达到一定值时，通过电控系统使调零电机 31 转动，直到指针返回预定零 位为止。这时指针的位置与容器位置一致，直整角机的电压也为零，调零电机停转，调零结束。图 2-4 牌坊式深度指示器及其调零机构 1、4、11、14、22、26――轴；2、3、5、6、12、13、20、21、23、24――齿轮； 7、8、9、10、15、16――圆锥齿轮；17――丝杠；18――粗针；19、30――蜗杆； 25――电磁离合器；27――精针；28――刻度盘；29――蜗轮；31――调零电动机； 32――自整角机2.2.4 车槽装置多绳摩擦式提升机在开始运转前，为了增加提升钢丝绳与摩擦衬垫之间的接触面积，必须在衬 垫上车出车槽。在提升机的运行期间，由于提升钢丝绳之间的张力不同，造成了衬垫磨损不均匀， 使各绳槽直径产生误差，为了保证所有各提升钢丝绳均匀负担绳端的负荷，当绳槽直径误差到某一 定值时，也必须对衬垫绳槽进行车削，为此设置了专用的车槽装置如图 2-6 所示 车槽装置安装在主导轮的下方，每根钢丝绳的绳槽部都有一个专用的车刀装置 1，它通过支承15 / 54架固定在车槽架上，车削时要调整好车刀，使车刀的刀面与主轴中心线平行，转动手轮可进刀和退 刀，进刀量的大小，可以从刻度盘上看出，一般是每转一格刻度，进刀量为 0.1mm。可以同时车 削全部绳槽，也可以单独车某个或几个绳槽。图 2-5 车槽装置2.3多绳摩擦式矿井提升机的附属设备2. 3.1 罐道选型提升容器在井筒中升降运行的导向装置称为罐道，按结构型式不同，分为刚性罐道和柔性罐道 两种。刚性罐道按罐道的材料分：有木质、钢轨、组合型及特种钢罐道四种，通常都是依靠固定在 井壁上的罐道梁支撑，也有利用井壁打锚杆直接固定的；柔性罐道通常指使用钢丝绳作罐道。 在这里我们选钢丝绳罐道，因为它的结构简单、安装方便、建井工期短、节约钢材和投资。更 换罐道简单，对生产的影响较小；井筒作为通风时的阻力也比较小。 钢丝绳罐道是利用钢丝绳作为提升容器的导向装置。上端固定在井塔上，下端用重锤拉紧。井 筒中不需要设置罐道梁。钢丝绳罐道装置包括：罐道钢丝绳、固定装置和拉紧装置，以及在井口、 井底等进出车处附设的刚性罐道等。 布置钢丝绳罐道的位置， 应尽量使钢丝绳远离提升容器的回转中心， 以增大钢丝绳的抗扭力矩， 减小提升容器在运行中的扭摆；同时要不妨碍井底，井口装设刚性罐道和罐梁，并保证罐耳通过时 有足够的间隙；并便于布置和安装检修罐道钢丝绳的固定及拉紧装置等。 根据国内外经验和一些矿井的实测资料表明：多绳提升宜采用四角布置。在这里我们选用四绳 四角对称布置，如图 2-7 所示16 / 54图 2-6 钢丝绳罐道布置形式示意图 1――罐道绳；2――防撞绳2. 3.2 拉紧方式目前国内生产的拉紧方式有：螺杆拉紧、弹簧拉紧、重锤拉紧及液压重锤拉紧。在这里我们选 重锤拉紧装置。因为它能获得并保持较大的拉紧力，不需要经常的调绳和检修；它的缺点是井底因 重锤而要加深水窝深度，且井底需要经常清理，如图 2-8 所示。图 2-7 钢丝绳罐道重锤拉紧装置17 / 542. 3.3 固定装置选择在这里我们选用双楔块固紧式固定装置，如图 2-9 所示。因为这种装置能保证罐道钢丝绳卡得 较为牢靠、可靠，张紧力大，又不会损伤钢丝绳。而且，在运行中需要串绳或安装都较为方便。双 楔块固紧式固定装置的基本参数可通过其技术特征及外形尺寸表得到。图2-8 双楔块固紧式固定装置 1――双楔块固紧装置；2――底座；3――吊环；4――罐道绳； 5――绳卡；6――楔块；7――楔套2. 3.4 井架装置选择塔式井架的作用是：承受多绳摩擦式提升机的全部重量；固定伸出井筒的罐道和箕斗；提升机 安装在井架上，从根本上改变了承力结构的工作状况，水平负荷显著减少；简化和减轻了井架的结 构，从而可增加井架高度，改善地面工业广场的布局，使地面运输更合理。 它由位于井架上面的提升机房、内壁和外壁组成。沿井架高度的方向上用水平梁及板架连接起 来。通常内壁起架子作用，并具有矩形断面，起断面尺寸的大小取决于提升容器的尺寸。在这里我 们选用整体钢筋混凝土塔式井架。18 / 542. 3.5 导向轮装置选择两个提升容器中心距与导向轮直径不相等时，多绳提升机必须采用导向轮装置。这样，还可以 增大钢丝绳的围包角， 提高摩擦轮提升的防滑安全系数， 减小井筒断面积， 降低基建投资费用。 但， 增加导向轮使井塔增高，并增加提升钢丝绳的弯曲次数，降低钢丝绳的使用寿命。我国生产的多绳 摩擦式提升机，直径在 2 米以下的都不用导向轮；直径在 2 米以上的都要带导向轮。 导向轮用于塔式多绳摩擦式矿井提升机，按提升机所配钢丝绳数和绳距相应在轴上装配数个导 向轮。其中一个为固定轮，其他为游动轮，一消除因各条提升钢丝绳的速度差对绳槽的滑动摩擦。 导向轮安装在主机摩擦轮装置的下面，用于需要改变两钢丝绳的中心距或利用导向轮来增大加提升 钢丝绳对摩擦轮的围包角。其结构有两种：一种是辐条式结构，另一种是焊接式结构。由于焊接式 导向轮比辐条式在结构上做了改进，提高了导向轮整体强度，绳槽衬垫选用了耐磨工程塑料，延长 了使用寿命，轴瓦选用了优质黄铜材料。所以，在这里我们选用焊接式导向轮。如图 2-10。图 2-9 导向轮 1――固定轮；2――衬垫；3――游动轮；4――轮轴；5――滚动轴承2. 3.6 提升容器的连接装置1、箕斗的附加重锤。附加重锤的重量查附加重锤基本参数及尺寸表得 8074t，其尺寸根据此 表亦可得出。19 / 542、选用 XS-90 型自动压紧楔形绳环，其技术参数按照 XS 型自动压紧楔形绳环基本参数及尺 寸表。 3、选用 LYT-90 型螺旋液压调绳器，其技术参数参照 LYT 型螺旋液压调绳器基本参数及尺寸 表。 4、 选用 XJ-100×4 型箕斗连接装置， 其技术参数参照 XJ 型箕斗连接装置基本参数及尺寸表。 5、选用 WY-100 型圆尾绳连接装置，其技术参数参照 WY 型圆尾绳连接装置基本参数及尺寸 表。 6、选用胶轮罐耳装置，其技术参数参照滚轮罐耳装置基本参数及尺寸表。20 / 5433.1 提升方式确定多绳摩擦式矿井提升机设备选型由于本矿是一个年产量 90 万吨的矿井，故视提升任务情况采用一套箕斗提升设备进行单一提 升。 由于主井为一个水平提升，故采用双箕斗提升。3.2提升容器型号选择1、小时提升量： ???? =?? ?? ×??×?? ?? ???? ×??= 295.7??/??（3-1）c――不均衡系数。煤炭安全规程》 《 规定： 有井底煤仓时为 1.10 至 1.15； 无井底煤仓时为 1.20； ???? ――提升能力富裕系数。 《煤炭安全规程》规定：主井提升设备一般对于第一水平留有 20% 的富裕系数。 2、经济提升速度 提升高度： ???? = ???? + ???? + ???? （3-2） 提升速度： ?? =0.5 2 ???? = 0.5 518 = 11.37m/s（3-3） ?? 3、根据经济提升速度，估算一次提升循环时间 ????‘ =’ ????′?? 1+????′ ????+μ+θ=11.37 0.7+ 11.37 + 10 + 10 = 82 ?? （3-4）518??1 ――提升正常加速度，通常??1 ≤1m/s2。罐笼提升一般取 0.5 至 0.7m/s2；箕斗提升一般取 0.7 至 0.8m/s2。 《煤矿安全规程》规定：对于人员升降的加、减速度，立井不得超过 0.75m/s2； 斜井提升不得超过 0.5m/s2；μ――容器起动初速度及爬行段延续的时间；箕斗提升可取 10s；罐笼提升可取 5 至 7s；θ――提升容器每次提升终了的休止时间；根据箕斗休止时间表可选定其时间值。4、根据矿井年产量及估算出的一次提升循环时间，求出一次合理经济提升量为：?? . =, ?? ?? ×????3600= 6.8??（3-5）21 / 545、根据条件选矿车为：MG1.1―6A 1t 固定车厢式矿车（注该矿轨道轨距为：600mm） 容积：1.1m3 名义载货量：1000Kg 轨距：600mm 自重：610/Kg 6、选择提升容器型号 为了在不加大提升机及井筒直径的前提下，取得较好的经济速度，节省电耗，取得较好的经济 性故选用较大容积的提升容器。由于箕斗具有自重小，占井筒面积断面小，不需增加井筒断面即可 在井下使用大容量矿车，装卸载自动化，装卸载快，因此可以提高提升能力的特点，所以选用箕斗 提升。 由于该矿使用主井提升，井筒直径φ 5.5m，采用钢丝绳罐道，无梯子间。所选箕斗应选用 7 到 8t 箕斗,因多绳提煤箕斗没有 8t 系列,故选用： JDS-9/110×4 标准底卸式四绳箕斗 J――提煤箕斗 D――立井多绳 S――钢丝绳罐道 9――名义装载量 Q 为 9t 110――每根提升钢丝绳悬挂装置的破坏载荷为 1100kN 4――提升钢丝绳数 n 为 4 根 具体参数为： 有效容积：10 立方米 绳间距： 300 mm 装载矿车型号：MG1.1―6A 名义载重：1t 车数：2 自身质量???? ：10.8t 最大终端载荷：440kN 箕斗全高???? ：13350mm22 / 54尾绳数 n ：2‘符合条件。 7.按选定的 Q 为 9t，所需的提升速度 1）一次所需的提升时间. ????1 = 3600×??×???? ×?? ?? ?? ×??×?? ??= 109.56??（3-6）2）所需的提升速度, 2 , ??1 ????1 ? μ + θ ? ??1 ????1 ? μ + θ 2?? , = ?? = 6.45m/s（3-7）? 4 × ???? ??123.3提升钢丝绳选择计算提升钢丝绳是矿车提升设备的一个重要部件， 也是一个表薄弱的环节， 它不仅直接关系到矿井 的正常生产和人员的生命安全， 而且其规格尺寸还将决定提升机的规格。 在矿井这个服务年限里，钢丝绳是需要经常更换的易耗品，所以它又关系到提升设备的经济运行问题。因此对于 提升机钢丝绳必须予以足够的重视。由于井筒淋水大，因腐蚀严重，所以选用镀锌钢丝绳。 1、绳端荷重： ???? = ?? + ???? = 198000(????)（3-8） 2、钢丝绳悬垂长度：, ???? = ???? + ???? + ????= 518 + ???? + ???? + ???? + ?????? + ???? = 518 + 13.35 + 9 + 1.5 + 5 + 15 = 561.85m（3-9）, ???? ――卸载点距主导轮中心的高度，m；???? ――容器的全高，m； ???? ――过卷高度，m， 《煤矿安全规程》规定，提升速度小于 10m/s 时，过卷高度不小于速度 值，且最低不小于 6m/s，提升速度大于 10m/s 时，过卷高度不小于 10m/s； ???? ――导向轮轴中心距导向轮层地板的高度，m。在制造厂供给的设备图中可以查到；23 / 54?????? ――导向轮与主导轮轴中心的高差，m，根据?????? 的近似数值表可以查出； ???? ――尾绳环的高度，m。 其中???? = ???? + 0.5 + 2?? = 9 + 0.5 + 2 × 2.1 = 13.7m取 15m S――两提升容器之间的中心距，m；对于单容器带平衡锤的提升系统，则为提升容器与平衡锤 的中心距，m； 3、首绳单位长度重量： ???? = ???? 110×? ??????? ????=19800 4110×155 7? 562= 2.642kg/m（3-10） ??? ――钢丝绳的公称抗拉强度，kg/mm2；一般以选用 ? B =155 至 157kg/mm2 为宜；对于 仅提升物料的主井或只提升物料的辅助提升，可以选用??? =140 kg/mm2。 m――钢丝绳的安全系数， 《煤矿安全规程》规定，摩擦式提升机的安全系数：升降人员和物料 用：.m≥8.2―0.0005Hc；专为升降物料用：m≥7.2―0.0005Hc。 按表推荐,选用(YB829-79)，6Δ （34）＋1 ? 28 ? 155 ? 1型三角股钢丝绳，左右捻各二根。 查钢丝绳规格表，其规格为：???? ＝3.214kg/m，d＝28mm，???? ＝51300kg，??? ＝155kg/m2 4、尾绳单位长度重量计算, ???? =?? ?? = 6.428????/?? ??, ??选用（GB（31）＋1-42-140-1 型普通圆股钢丝绳两根。查钢丝绳规格表 ???? ＝6.455kg/m；d＝42mm；???? ＝97650kg；??? ＝140kg/m2 因???? ≈ 2???? ，所以下列计算均按平衡系统考虑。 由于各种原因，多绳摩擦提升机的各绳受理时不均匀的，如果相差过大时，可能导致各绳槽磨 损程度过分不均，受力大的钢丝绳安全系数降低等。 引起钢丝绳受理不平衡的原因主要有： 1） 钢丝绳主导轮绳槽直径偏差 2） 钢丝绳本身的长度偏差24 / 543） 丝绳本身刚度偏差 对于钢丝绳张力不均的问题， 经过实践证明， 只需每隔一定时间调整一下可以满足使用要求了。3.4计算滚筒直径并选择提升机1、计算主导轮直径 1）主导轮直径 D： D ≥ 100d = 100 × 28 = 2800(mm) D ≥ 1200δ = 1200 × 2 = 2400(mm)（3-11） D――主导轮直径，mm； d――钢丝绳直径，mm； δ ――钢丝绳中最粗钢丝的直径，mm。 2）最大静拉力和拉力差计算 ??1 = ?? + ???? + ?????? ???? = 19800 + 4 × 3.214 × 563 = 27038(????)（3-12） ??2 = ??1 ? ?? = 27038 ? 9000 = 18038（????）（3-13）, ??1 = ??1 ? ??2 = 9000(????)（3-14）??1 ――最大静张力，kg； ??2 ――轻载侧的静拉力，kg；, ??1 ――最大静拉力差，kg。2.选择提升机 根据以上几个方面条件选提升机为： JKM―2.8/4(Ⅱ)-10.5 型多绳提升机 其主要技术参数如下： 主导轮直径：???? ＝2.8m；主导轮变位质量：?????? ＝15.01t； 最大静拉力：?? ＝30t；最大静拉力差：?????? ＝9.5t； ???? 导向轮直径：???? ＝2.5m；导向轮变位质量：?????? ＝2.38t 3.确定主导轮的宽度 钢丝绳见距离为 300mm，则主导轮宽度为 B=3 × 300 + 600 = 1500mm（3-15） 对于铸铁筒壁厚δ = 0.02D + 6 ? 10 mm 根据铸造工艺的要求，铸铁卷筒的壁厚不应小于 12 mm，25 / 54Δ = 0.02D + 6~10 mm = 0.02 × 2800 + 6~10 = 66mm 以卷筒的参数选择为： 绳槽节距 t＝300mm、 卷筒直径 D＝2800mm、 卷筒宽度=1500mm、 卷筒壁厚δ = 66mm。3.5提升系统确定1.井塔高度 ???? = ???? + ???? + ???? + ???? + ???+ ???? + ?????? =25+0.3+13.35+9+0.12+1.5+5 =54.27(m) 取 55m（3-16） ???? ――箕斗在卸载位置时，底部高出煤仓的高度，m；一般取 0.3―0.6m； ?h――导向轮楼层地板的厚度，m。井塔选 ZD-2.8/4-55 型。 2.悬垂长度： ???? = ???? + ???? + ???? + ???? =480+55+13+15 = 563mm（3-17）3-1 提升井塔26 / 543.主导轮与导向轮之间水平中心距（如图 3-2） ??0 = ?? + ???? + ???? = 2.1 + 1.25 ? 1.4 = 1.95m（3-18） ???? ――导向轮直径 ???? ――主导轮直径图 3-2 摩擦轮与导向轮相对位置图 4.围包角α的确定 α = 180° + θ θ = sin?1 带入数值计算的θ ≈ 8°22, α + θ = 188°22, 所以 取μ =0.2，则?? μα ? 1，查表得 0.93. α = 188°22,???? +????2 ?????? +??2 0? tan?1 ?? 0 （3-19）??????3.6 提升容器的最小自重1、按静防滑条件，容器自重为：27 / 54???? ≥ =1 + 2??1 ??? + ??1 ?? ? ?????? ???? ?????? ? 11 + 2 × 0.075 × 1.75 + 0.075 × 9000 ? 4 × 3.214 × 563 0.93=12912.3(kg)（3-20） ??1 ――箕斗提升的阻力系数，取 0.075； ??? ――静防滑安全系数，静防滑安全系数不小于 1.75，取 1.75。 或用查表法：当α＝188°22″查表得??1 ＝2.24， 2、按动防滑条件： ???? = ??1 + 1 + 2??1 + 1??? 1 ?? ?? 1 ? ?? ?? 1 ?? ?? ???? ?1 2???? ?11+Q+??1+?? 1 ??? ?? ?? ???? ?1 2???? ?? ???? ?1?? ????1?1+?????? ? n???? ???? (3-21)带入数值得???? = 14264(????)??1 ――箕斗提升时允许的最大加速度，m/s2；在设计中一般其采用值为：0.5―0.8 m/s2； ???? ――动防滑系数；上提重物的加速段及下放重物的减速段，动防滑系数不得小于 1.25，取 1.25。 或用查表法，当??1 ＝0.7，α＝188°22″，查表得??1 ＝2.337，??1 ＝0.227。???? = ??1 ?? + ??1 + ?????? ? n???? ???? 取???? = 14400 ????3.7 钢丝绳与提升机的校验提升钢丝绳在正常工作中，除受到静张力的作用外，其内部还受有弯曲应力、扭转应力、接触 应力等力的作用，多种复合应力的作用将大大降低钢丝绳的寿命。另外，磨损、腐蚀也是降低钢丝 绳寿命，影响安全运行的因素。 由于诸多因素的影响， 钢丝绳的寿命不能精确计算。 为了保证安全可靠， 对钢丝绳的选择验算， 均采用安全系数法。即按钢丝绳的最大静张力并考虑一定的安全系数选择或验算钢丝绳的选择验算 均采用安全系数法。即按钢丝绳的最大静张力并且考虑一定的安全系数选择选择或验算钢丝绳。 1、首绳安全系数 m= ?????? 4 × 51300 = ?? + ???? + ?????? ???? 9000 + 14400 + 7238 = 6.7 & 7.2 ? 0.0005 × 56328 / 54= 6.92(3-22）故将上列选用的钢丝绳抗拉强度改选为 170kg/m2，则 Q s ＝56300kg， m= 2、最大静拉力和拉力差 1）??1 = Q + ???? + n???? ???? = 30638(????)(3-23) 经上列计算最大静拉力超过提升机的允许值，首绳安全系数也小于《安全规程》规定的要求， 为了不使提升机升级，应减小???? 值，故将??1 改为 0.6m/s2，重新计算???? 值： 查表法：当???? 取 0.6，α＝188°22′时，查表得??1 ＝2.203，??1 ＝0.1852 按动防滑条件： ???? = ??1 ?? + ??1 ?????? ? ?????? ???? = 13029(????) 取???? ＝13100kg 则： ??1 = 9000 + 13100 + 7238 = 29338kg & 3000????‘ 2）??1 = 9000kg?????? = 7.35 & 6.92 306383）首绳安全系数 m=4×= 7.68 & 7.2 ? 0.0005 × 563 = 6.92 (3-24)钢丝绳的钢丝有变黑、锈皮、点馈、麻坑等损伤时，不得用作升降人员。钢丝绳锈馈严重，点 馈、麻坑形成沟文，外层钢丝松动必须立即更换。钢丝绳的使用、保管、维护检查试验等遵照《规 定》执行。3.8 垫材料单位压力多绳摩擦提升机靠摩擦传动，保证摩擦衬垫的性能，对延长其寿命有重要意义，一般规定了衬 垫的允许比压，应当验算实际比压在允许比压范围内，其实际比压： q=??1 +??2 ?????? ×??= 4×280×2.8= 15.48 & ?? (3-25)?? ――允许比压值，kg/????2 ；衬垫不同，其值不同。 我们选用的聚氯乙烯材料的衬垫，它的允许比压为 20kg/????2 衬垫比压通过验算，所选提升机可用。29 / 543.9预选电动机, 1、依据所需的提升机速度?? , ，计算电动机的转数???? ： ?? , ???? =, 60×???? ×??π×????=60×6.45×10.5 π×2.8= 462??/??????(3-26)2、依据??, ，取???? =492r/min,计算提升机的最大速度?? ; ?????? ?? ?????? =π×???? ×?? ?? 60i=π×2.8×492 60×10.5(3-27)=6.87m/s 3、预选电动机功率： ???? = = = 899.4k ?? ??1 ? ??2 ?? ?????? ?? 102η1.15 × 9000 × 6.87 × 1.2 102 × 0.93 (3-28)k――矿井阻力系数，取 1.1―1.2；箕斗提升可取 1.15；罐笼提升可取 1.20； ρ――动负荷影响系数， 称为动力系数； 箕斗提升可取 1.2―1.3； 多绳摩擦提升可取 1.1―1.2； η――减速器的传动效率， 减速器采用滚动轴承时， 0.93； 取 减速器采用滑动轴承时， 0.85。 取 选择 YR500―12/1180 型电动机两台， 查电动机产品样本， 得到技术参数如下： ?? =500kw； ?? ???? =492r/min； GD2=780kg λ =2.0。3.10 提升速度图图 3-3 箕斗提升速度图30 / 54矿井提升机应按照设计合理的速度图来运行，但是由于生产的发展，矿井提升系统中的设备不 可避免地有所变换或更新，提升容器的加大、电动机更换、滚筒直径改变等等)，为了研究提升容器 的实际运动规律，掌握其性能，合理地使用，及早地发现隐患等多方面来考虑，应该经常性地实际 测定提升速度图(尤其是在提升系统有较大设备变化时)，并对速度图分析验算，以了解提升机实际 提升能力及电动机功率，及时检验起动电阻和控制继电器的合理性。这样既可延长设备寿命，提高 生产效率，增加经济效益,又可提高安全性。 1、采用六阶段速度图 1）初加速度阶段??1 ：由图可以看出，加速度 a 0 较小，因为此时井口箕斗已完全卸载完毕，而 且井底箕斗已装满，刚刚开始一个新的提升循环，井口箕斗尚未在卸载曲轨内运行，为了减小井架 的冲击载荷，故限制??0 不得太大，此阶段提升速度达到??0 为止。 2） 主加速度阶段??2 ： 此时箕斗已离开卸载曲轨， 容器以较大的加速度 a 1 运行， 直至最大速度?? 。 ?????? 3）等速阶??3 ：此阶段中容器以不变的速度?? 在井筒中运行。 ?? 4）减速阶段??4 ：此时重载箕斗已接近井口，空箕斗接近装载点，应减速，减速度为??3 ，直至速 度降为??4 。 5）爬行阶段??5 ：此时种箕斗进入卸载曲轨，为了减少冲击，容器以低速爬行。 6）停车休止阶段??6 ：此时提升机停止运转，井口箕斗卸载，井底箕斗装载，可以把停车看成一 个阶段，实际上因为单纯停车时间很短，也可以一并计入休止时间内。箕斗休止时间与箕斗的装载 量有关。 2．加速的确定 1）初加速度：0 ??1 = 2?? = 0.45??/?? 2 0?? 2(3-29)2）正常加速度： 按防滑条件计算已取得??2 =0.6m. 3)减速度确定； 按自由滑行: ??4 = = ???? ? ????? ??1.15 × 31 / 54= 1.414m/?? 2 (3-30) △――提升钢丝绳与平衡尾绳的总单重之差，即?= ??1 ???? ? ??2 ???? 。因为???? ≈ 2???? ，所以△=0， 即该项不计。 按防滑条件?? μα +0.25??4 = 带入数值得 ??4 = 4.238??/?? 21.25??2 +2 ?? ???? +0.25 1.25??1 +??1? ??2 ? ??1 + ????????1 2??(3-31)??1 ――提升容器在井筒中的运行阻力（简称矿井阻力） ，kg；对于双箕斗提升，它的计算公式为： ??1 = 1.15??。 查表得当α＝188°22′，μ=0.2 时，?? μα +0.25 1.25≈ 1.744当α＝188°22′μ=0.2 时， ??4 ≈ 4.47 & 5??/?? 2 最后选取??3 = 0.8m/?? 2 4、爬行速度和距离 按自动控制:??5 =0.5 m/s；??5 =3m 5.速度图设计 已知： ?? ?????? =6.87?? ??; ???? =518?? ??; ??1 = 1.5??/??; ??1 = 2.5??; ??1 = 0.45 ??/?? 2; ??2 = 0.6;??4 = 0.8??/?? 2 ;??5 = 0.5??/s;??5 = 3??.1）初加速阶段:??1 = ??1 = × ??1 ??1 = 2.5m (3-32)2 1??1 1.5 = = 3.3s ??1 0.452）主加速阶段： ??2 = ?? ?????? ? ?? 1 = 9?? ??2???????? +??0 2??2 =??2 = 37.7m(3-33)32 / 543）主减速时间： ??4 = ??4 =???????? +??4 2?? ?????? ? ?? 4 = 8?? ??4 (3-34)??4 = 29.5??4）爬行时间： ??5 = ??5 = 6?? (3-35)5??5）抱闸停车的时间： 一般取??6 = 1s,??6 = ??. 5m/?? 2 ,??6 = 0.25m6）等速阶段的行程 ??3 = ???? ? ??1 ? ??2 ? ??4 -??5 = 445.3m ??2 =?? 2 ????????= 64.8?? (3-36) 表 3-1 运动参数表时间/S行程/m速度/( ms?1)加速度/( m .s?2)??2 =9s ??3 =64.8s ??4 =8s ??5 =6s??2 =37.7m ??3 =445.3m ??4 =29.5m ??5 =3m???????? =6.87??2 =0.6??4 =0.8 ??5 =0.56、一次提升循环时间 ???? = ??1 + ??2 + ??3 + ??4 + ??5 + ??6 ≈ 92s 则 T=102s （3-37）33 / 544 减速器的设计减速器是矿井提升机机械系统中一个很重要的组成部分，它的作用是传递运动和动力，它不仅将电 动机的输出转速转化为提升机所需要的工作转速，而且将电动机输出的转矩转化为提升摩擦轮所需 要的工作转矩。对于井塔式多绳摩擦提升机，多采用中心驱动 ZG 型渐开线齿轮减速器和双电机输入 单出轴的平行轴 ZD2R 型渐开线齿轮减速器。图 4-1 减速器传动图4.1 传动系统总效率? ＝ηη21η22η 3η 4η51 为联轴器的效率取0.99η 2 为轴承传动效率取 0.98 η η η3 为齿轮传动的效率取 4 为卷筒传递的效率取 5 为油损取0.97 0.960.95则 η = 0.992 × 0.982 × 0.97 × 0.96 × 0.95 = 0.83 （4-1）4.2 计算减速器运动参数1）各轴的转速 nI＝nIII＝492r/min ?????? =?? ?? ??=46.9r/min （4-2）34 / 542)各轴输入功率 ???? = ???????? = 500 × 0.99 = 495KW ?????? = 2???? ??1 ??2 =941.1kw（4-3） 3）各轴输入转矩 电动机的输入转矩 ???? = 9550 所以???? = ???????? = ???? × ??1 = 9608.2N. m ?????? = 2??1 ????1 ??2 = N. m（4-4） 表 4-1 运动和动力参数表 轴名/参数 电动机轴 I轴 II 轴 III 轴 495 941.1 495 输入功率 kw 输入转矩 N.m 8.2
9608.2 转速 r/min 492 492 46．9 492 ???? = 9705.3N. m ????4.3 齿轮的设计1）选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数 ①按图 3-1 所示的传动方案，选用标准直齿圆柱齿轮传动。 ②提升机工作载荷较大，工作时间较长，故选 7 级精度。 ③材料选择。由《机械设计》表 10-1 选择小齿轮材料为 40Cr（调质） ，硬度为 280HBS，大 齿轮材料为 45 钢（调质） ，硬度为 240HBS，二者材料硬度差为 40HBS。 ④选小齿轮齿数 Z1=17，大齿轮齿数 Z2=17×10.5=178.5，取 Z2=179 2）按齿面接触强度设计 由《机械设计》计算公式（10-9a）进行试算，即 ??1 ≥ 2.323????1 ?? ±1 ??? ?????? 2 ????（4-5）d1――小齿轮 K――载荷系数，试选 Kt=1.5 T1――小齿轮传递的转矩,T1=9608200N.mm35 / 54Φ d――齿宽系数，由《机械设计》表 10-7 选Φ d=1.1。 ZE――材料的弹性影响系数, 由表 10-6 查得 ZE=189.8 Mpa [σ H]――接触疲劳强度许用应力 计算接触疲劳许用应力[σ H] 由《机械设计》图 10-21d 按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限σ 齿轮的接触疲劳强度极σHlim2=550Mpa，则由式 Hlim1=600Mpa，大10-13 计算应力循环次数：??1 = 60??1???? = 60 × 492 × 50000 = 1.476 × 109 ??2 =??1 ??= 1.41 × 108 （4-6）由图 10-19 取接触疲劳寿命系数 KHN1=0.91，KHN2=0.95，选取失效概率为 1%，安全系数 s=1.由式（10-12）得： ???? ????2 1=??????1 × ?????????? 1 = 546?????? ??=?????? 2 ×?? ?? lim 2 ??= 522.5MPa（4-7）设计计算 ①试算小齿轮的分度圆直径 d1t，代入[σ H]中较小的值. ??1?? ≥ 2.32 × ②计算圆周速度1?? V= 60×10001 = 7.39m/s（4-8） 31.5 × .5 189.8 × × 1.1 10.5 522.52= 287??????×?? ×??③计算齿宽 b 和模数 m 计算齿宽 b b= ??? ??1t = 315.7mm（4-9） 计算模数 m=?? 1t ??1= 18.57mm（4-10）??④计算齿宽与齿高比?? 齿高 h=2.25m=41.78mm?? ??= 41.78 = 7.56（4-11）36 / 54315.7⑤计算载荷系数 K 根据v = 7.39m/s,7 级精度,由图 10-8 查得动载系数 KV=1.18； 直齿轮，KHа =KFа =1； 由表 10-2 查得使用系数 KA=1.25； 由表 10-4 用插值法查得 7 级精度、小齿轮相对支撑对称布置时，KHβ =1.379； 由 =?? ?? 315.7 41.78= 7.56，KHβ =1.379 查图 10-13 得 KFβ =1.4；故载荷系数: k = ???? × ???? × ?????? × ?????? =2.034（4-12） ⑦按实际载荷系数校正所算得的分度圆直径由式（10-10a）得 ??1 = ??1?? ⑧计算模数m. m=?? 1 ??13?? ????= 317.66mm（4-13）= 18.69mm（4-14）3）按齿根弯曲强度设计 由（10-5）得弯曲强度的设计公式为m≥32????1 ?????? ??????2 ??? ??1????（4-15）确定公式内的各计算数值 ①由图 10-20c 查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限，?????1 = 550MPa大齿轮的弯曲强度极限 ??????2 = 380MPa。 ② 由图 10-18 取弯曲疲劳寿命系数 ??????1 =0.86 ，??????2 =0.91 ③ 计算弯曲疲劳许用应力 取弯曲疲劳安全系数 S=1.4，由式（10-12）得 ???? ????2 1=??????1 × ??FE 1 = 307?????? ??=?????? 2 ??× ??????2 = 247??????（4-16）④ 计算载荷系数 K K = ???? × ???? × ?????? × ?????? = 1.652（4-17） ⑤ 查取齿形系数37 / 54由表 10-5 查得 YFa1=2.97，YFa2=2.13 ⑥ 查取应力校正系数 由表 10-5 查得 YSa1=1.52,YSa2=1.84 ⑦计算大小齿轮的Y F? F S ? [?F]并加以比较 ??????1 × ??????1 = 0.0147 ???? 1 ??????2 × ??????2 = 0.01587 ???? 2大齿轮的数值大.选用较大者. 设计计算 ①计算模数m≥32????1 ?????? ??????2 ??? ??1????=11.66mm（4-18）对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数 m 大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，由于 齿轮模数 m 的大小取决于弯曲强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅 与齿轮直径有关，可取由弯曲强度算得的模数 m=11.66mm,并就近圆整为标准值 m=12mm，按 接触强度算得的分度圆直径 d1=317.66mm，算出小齿轮齿数 ??1 =?? 1 ??≈ 27（4-19）大齿轮齿数 ??2 = 283.5 ②几何尺寸计算 计算分度圆直径 ??1 = ??1 ?? = 324mm（4-20） ??2 = ??2 ?? = 3408mm 计算中心距 a=?? 1 +?? 2 2取??2 = 284= 1866mm（4-21）计算齿轮宽度38 / 54b = ??? ??1 = 356.4mm 取??2 = 356.4mm , 小齿轮的相关尺寸 齿根圆直径?? , = 294???? 齿顶圆直径?? ‘’ = 348mm 大齿轮相关尺寸‘ 齿根圆直径??2 = 3378mm ’‘ 齿顶圆直径??2 = 3432mm??1 = 361.4mm.（4-22）4.4 传动轴的设计计算4.4.1 高速轴的设计计算1）求作用在齿轮上的力 圆周力 Ft 和径向力 Fr 的大小分别为 ???? = ???? = ???? × tan ?? = 21587??（4-23） 2）初步确定轴的最小直径 先按《机械设计》式（15-2）初步估算轴的直径，选取轴的材料为 45 钢，调质处理。根据表 15-3，取 A0=115，于是得 ???????? = ????32??1 = 59309.9N ??1?? 1 ?? 1= 115.2mm（4-24）输出轴的最小直径显然是安装联轴器处的轴的直径 d1，为了使所选的州的直径 d1 与联轴器的 轴径相适应，故需同时选择联轴器型号。联轴器的计算转矩 T 联=k4 TI，查表 14-1，考虑到转矩变 化较大，选 k=2.3，则 ?????? = ???? × ??1 = 22098.86N. m （4-25）按照计算转矩应小于联轴器公称转矩、电动机输出轴直径 D=140mm的条件，查联轴器手册， 选用 LH10 型弹性柱销联轴器，其公称转矩为 25000N.m，半联轴器的孔径 d1=130mm， d2=140mm，半联轴器长度 L=252mm，半联轴器与轴配合的毂孔长度 L1=202mm。 3）轴的结构设计39 / 54图 4-2 高速轴的结构草图 ①拟定轴上零件的装配方案 如上图所示，轴 1 上安装联轴器，轴 2 上安装挡圈，轴 2 上安装轴承，轴 3 做成齿轮轴。 ②根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 a)为了满足半联轴器的要求的轴向定位要求,1 轴段左端需要制出一轴肩,故取 2 段的直径 d2=138右端用轴端挡圈定位。半联轴器与 轴配合的轮毂孔长度 L1=202mm，为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴端上, 故 1 段的长度应比 L1 略短一些,现取??1 = 200mm。 b）初步选择滚动轴承.因轴承同时受有径向力和轴向力的作用,故选用单列圆锥滚子轴承.参照 工作要求并根 d2=138mm,由轴承产品目录中初步选取 0 基本游隙组、 标准精度级的单列圆锥滚子 轴 3007128 型 ， 其 尺 寸 为 d × D × T = 140mm × 210mm × 56mm ， 故 ??2 = ??4 = 140mm. 取 ??3 = 160mm.左端滚动轴承采用轴肩进行轴向定位.。 c）3 段做成齿轮轴，已知齿轮宽度??1 = 361.4mm取??3 = 426.4mm。 d）轴承端盖的总宽度为 20mm(由减速器及轴承端盖的结构设计而定) .根据轴承端盖的装拆 及便于对轴承添加润滑脂的要求,取端盖的外端面与半联轴器右端面间的距离l = 50mm,故取 ??2 = 126mm,??4 = 56????. 至此,已初步确定了轴的各端直径和长度. e）轴上零件的周向定位 半联轴器与轴的周向定位均采用平键连接。选用平键为 45mm×25mm×250mm，半联轴器 与轴的配合为 m6。H7。滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差为k64.4.2 高速轴的校核1）将高速轴简化为简支梁。 设左端轴承中心到齿轮中心的距离为??1 ，右端轴承到齿轮中心的距离为??2 .40 / 54??1 = 236.2mm??2 = 246.2mm ??????1 =??2 ?? ??1 +??2 ?? ??21 +??2= 30269.7N??????2 = ???? ? ???????? =29040.2N??????1 = ?????? = 11017.2N??????2 = ???? ? ??????2 = -26) ???? = ???????? × ??1 = 7,15 × 106 ??. mm M?? = ??????2 × ??2 = 2.6 × 106 ??. mm M= ????2+ ????2= 7.6 × 106 ??. mm(4-27)2)按弯扭合成应力校核轴的强度 进行校核时通常只校核轴上承受最大弯矩和最大扭矩的截面的强度，根据轴的受力条件，取? ? 0 . 6 ，则轴的计算应力??ca =M 2 + ???? ??2= 43.4Mpa前已选轴材料为 45 钢，调质处理，查表的 ???1 = 60Mpa，故安全。4.4.3 低速轴的设计计算1)求作用在齿轮上的力 圆周力 Ft 和径向力 Fr 的大小分别为 ???? = ???? = ???? × tan α = 40967N (4-28) 2)初步确定轴的最小直径 先按式 （15-2） 初步估算轴的直径， 选取州的材料为 45 钢， 调质处理。 根据表 15-3， A0=115， 取 于是得 ???????? ≥ ??032??2 = ?? ??2?????? ?? 2= 312.5????(4-29)输出轴的最小直径显然是安装联轴器处的轴的直径 d1，为了使所选的轴的直径 d1 与联轴器的 轴径相适应，故需同时选择联轴器型号。 联轴器的计算转矩 T 联=k4TII，查表 14-1，考虑到转矩变化较大，选 k=2.3，则 ?????? = ???? × ?????? = ??. ?? 按照计算转矩应小于联轴器公称转矩的条件，查联轴器手册，选用 LZ18 型弹性柱销齿式联轴 器，其公称转矩为 450000N.m，半联轴器的孔径 d=350mm，故取??1 = 350????，半联轴器与轴 配合的毂孔长度 L1=380mm。41 / 543)轴的结构设计 ①拟定轴上零件的装配方案 如上图所示，轴 1 上安装联轴器，轴 2 和轴 5 上安装轴承，轴 3 用于定位，轴 4 安装齿轮。 ②根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 a)为了满足半联轴器的要求的轴向定位要求,1 轴段右端需要制出一轴肩,故取 2 段的直径 ??2 = 360????。 半联轴器与 轴配合的轮毂孔长度 ??1 = 380????， 为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴端上, 故 1 段的长度应比 L1 略短一些,现取??1 = 378????。图 4-3 低速轴结构草图 b)初步选择滚动轴承.因轴承同时受有径向力和轴向力的作用,故选用圆锥滚子轴承.参照工作要 求并根据??2 = 360????,由轴承产品目录中初步选取 0 基本游隙组、标准精度级的单列圆锥滚子轴承 2007972E 型 ， 其 尺 寸 为 d × D × T = 360mm × 480mm × 76mm ， 故 ??2 = ??5 = 360???? ， 而 ??2 = 146????。取??3 = 380????，??3 = 10????。 右端滚动轴承采用套筒进行轴向定位，取??4 = 98mm。 c)4 段安装齿轮，齿轮右端与右轴承之间采用套筒定位，已知齿轮轮毂的宽度为 356.4mm， 为了使套筒端面可靠地压紧齿轮，此轴段应略短于轮毂宽度，故取??4 = 354.4mm。 d)轴承端盖的总宽度为 20mm(由减速器及轴承端盖的结构设计而定) .根据轴承端盖的装拆及 便于对轴承添加润滑脂的要求,取端盖的外端面与半联轴器右端面间的距离l = 50mm 至此,已初步确定了轴的各端直径和长度. ③轴上零件的周向定位 半联轴器与轴的周向定位均采用平键连接。选用平键为 80mm×40mm×200mm，半联轴器 与轴的配合为 m6。42 / 54H7。滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差为k64.4.4 低速轴的校核1）设左端轴承中心到齿轮中心的距离为??1 ，右端轴承到齿轮中心的距离为??2 ??1 = 225.2mm ???????? = ??????1 = ????21 +??2??2 = 216.2mm??2 ?? = 55133.2????????2 = ???? ? ??????1 = 57428.2?? ??1 + ??2 ?????? = 20065.8N??????2 = ???? ? ??????1 = 20901.2?? (4-30) ???? = ??????1 × ??1 = 1.24 × 107 ??. mm ???? = ??????1 × ??1 = 4.5 × 106 ??. mmM=????2+ ????2= 1.32 × 107 ??. mm (4-31)2）按弯扭合成应力校核轴的强度 进行校核时通常只校核轴上承受最大弯矩和最大扭矩的截面的强度，根据轴的受力条件，取? ? 0 . 6 ，则轴的计算应力??ca =M 2 + ???? ??2= 27.7Mpa由于已选材料为 45 号钢查表 ???1 = 60Mpa故安全。43 / 545 滚筒主轴设计计算5.1 求主轴的转速、功率和转矩已 知 减 速 器 输 出 轴 的 功 率 ?? 46.9r/min 联轴器的效率??1?? ??= 941.4?? ?? ， 转 矩 T ? =N? 转 速 ?????? = m,= 0.992滚动轴承的效率??= 0.98则主轴功率 P=941.4 ? 0 . 98 ? 0 . 99 =913.35kw 主轴转矩 T=×0.98×0.99=(N.m) 主轴转速n = 46.9r/min5.2 初步确定轴的最小直径先初步估算轴的最小直径，选取轴的材料为 45 号优质碳素结构钢，并进行热处理，其强度极限 为 420 到 560Mpa，硬度为 160 到 200。 ???? ?? ??≥ ??3?? ??0= 296~433?? ??(5-1)因为已选联轴器型号为 LZ18 型弹性柱销齿式联轴器，轴孔直径 d=350mm，半联轴器长度 L=380mm，因此取轴的最小直径 d min ? 3 5 0 mm5.3 主轴的结构设计①拟定主轴上零件的装配方案 主轴的设计草图如图 5-1 所示，轴 1 和轴 6 上安装滚动轴承，轴 2 和轴 5 上轴肩的作用是定 位轴承，轴 3 上安装轮毂，轴 4 上焊接紧固螺栓，轴 8 上安装套筒联轴器。 ②确定主轴的各段直径和长度 a）根据减速器输出轴输出端直径 d=350mm 及所选半联轴器，主轴上的半联轴器型号选择为 Lz18 型弹性柱销齿式联轴器，其具体参数为： 许用转矩[n] /(kN.m): 450000N.m44 / 54轴孔直径 d1、d2: 轴孔长度 L|Y 型: 轴孔长度 L|J1 型: D: B: 860 300350 380 650420转动惯量 I/(kg?m2): 质量 m/kg: 2062175.4所以取??8 = 420????，为了满足半联轴器和轴段 6 上滚动轴承的轴向定位要求，轴 7 应作为轴 肩，取??7 = 40mm图 5-1 主轴结草图 半联轴器与轴配合的毂孔长度??1 = 380????， 为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴端 上, 故 8 段的长度应比 L1 略短一些,故取 8 段的长度??8 = 378????。 b)初步选择滚动轴承.因轴承同时受有径向力和轴向力的作用,且受力较大，故选用双列圆锥滚 子轴承。参照工作要求并根据??8 = 420????,由轴承产品目录中初步选取 0 基本游隙组、标准精度级 的列圆锥滚子轴承 328796 型其尺寸为d × D × T = 440 × 650 × 196、，故??1 = ??6 = 440mm，而 ??1 = 196mm,??6 = 196???? 左端滚动轴承采用轴肩进行轴向定位.h=10mm，??2 = ??6 = 460mm并将 2 段和 5 段的长度设 计为??2 = ??5 = 130mm。 c)3 段上安装主导轮，主导轮的宽度 B=1500mm，因此??3 = 800????，取取??3 = 480mm，因 为轴段 4 的作用是焊接紧固螺栓，取??4 = 500mm。取??4 = 500????。 至此，已初步确定了主轴的各段直径和长度。 4)轴上零件的周向定位 半联轴器与轴的周向定位均采用强力切向键连接.半联轴器与轴的配合为H7。滚动轴承与轴的k645 / 54周向定位是由过渡配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差为 m66多绳摩擦式矿井提升机机械制动装置与液压站选型6.1 多绳摩擦式矿井提升机的机械制动装置矿井提升机的制动装置，通称制动器，是提升机一个非常重要的组成部分。制动器由执行机构 和传动机构两部分组成，执行机构直接作用于制动轮或制动盘上产生制动力矩的部分，按其结构可 分为盘式制动器和块式制动器等。传动机构是控制并调节制动力矩的部分，新型号提升机采用油压 盘式制动系统，旧型号提升机采用油压或气压块式制动系统。制动系统的作用有： （1） 、保证提升容 器按给定的状态运动，并在需要的位置制动――工作制动； 、在可能造成事故的不正常工作状态 （2） 下，紧急制动以保障人员和设备的安全――紧急制动； （3） 、更换水平调节绳时，制动活卷筒。工作 制动，紧急制动时都可用手动或自动。手动操作时，由司机进行，自动操作时，紧急制动由提升设 备的保护装置进行，工作制动由行程调节进行。6.1.1 制动原理本设计选用盘式制动器，由于盘式制动器的闸瓦不作用于制动轮上，而是作用在制动盘上。并 且盘式制动器机构紧凑，安全可靠，闸的副数可按需要灵活增减。它是近二十年来移植到矿井提升 机上的一种新型制动器，它用碟行弹簧作制动源，反映迅速，因此《煤矿安全规程》规定，它的安 全制动空行程时间不超过 0.3s，时间非常短。 盘式制动器的工作原理是用油压松闸，以弹簧力制动，如图 5-2 所示当向 Y 腔给入压力油后， 使活塞带动筒体，衬板和闸瓦一起往左运动，压缩碟行弹簧，形成松闸。当油压下降时，在弹簧力 的作用下，使活塞通过联结轴推动筒体闸瓦向右运动，达到制动的目的。图 6-1 盘式制动器调节制动力原理图46 / 541――活塞；2――碟形弹簧；3――闸瓦 调节制动力矩的原理如图 4-1 所示，当闸瓦与制动盘接触时，活塞就同时受弹簧的作用力 F2 和制动油产生的压力 F1 的作用，则一个制动器的闸瓦压向制动盘的正压力为：N=F2-F1 当油压 P=0 时，即 F1=0,N=Nmax=F2，此时为全制动状态。 当油压 P=Pmax 时，F1＞F2,闸瓦间隙大于零，为全松闸状态， 正压力 N 的变化只受油压力 P 的影响，即：N=μ P, 而闸瓦与制动盘的摩擦系数μ 一般不变，故正压力的变化就反映了制动力的变化。6.1.2 盘式制动器的选择根据选择的 JKM―2.8/4(Ⅱ)-10.5 型多绳摩擦式提升机查 JKM 系列提升机配置的盘式制动器 技术特征表，可选择盘式制动器图号为 B135 的盘式制动器，其一个油缸产生的最大正压力为 N=63kN，制动器需要副数 n=6 副，提升机的最大制动静力矩为 M max =37800kg/m，闸瓦对制 动盘的摩擦系数μ =0.35。 其安装示意图如图 6-2。图 6-2 盘式制动器安装示意图6.2 多绳摩擦式矿井提升机液压站液压站的主要用途是向盘式制动器供应不同压力的压力油， 以控制盘式制动器的工作制动力矩， 进行工作制动，以满足提升机的实际操作需要。并且在安全制动时，能迅速回油，实现二级制动。47 / 54图 6-3 液压站液压系统图 1――油箱；2――网式过滤器；3、4――油泵、电动机；5――压力继电器；6――纸质过滤 器；7――电磁调压装置；8――手动换向阀；9――电磁阀；10――可调节流阀； 11――安全电磁阀；12――弹簧蓄力器；13――压力表；14――制动器油缸 多绳摩擦式矿井提升机的液压站液压系统如图 4-3，其功能及工作原理阐述如下： 工作制动是通过电液调压装置 7 控制溢流阀的溢流压力， 改变盘式制动器的油缸内油压实现的。 确定最大的工作油压 P，并依靠调整溢流阀的定压弹簧压紧程度，可以保证油压在不超过 P 的范围 内变化。 安全制动时，安全电磁铁 11 断电，电液调压装置中的滑阀处于最上面的位置，切断了压力油 的通路，并使所有盘式制动器油缸中的压力油分别金国“A”管和“B”管，与“A”管相连的制动 器通过安全阀直接回油，很快的抱闸。同时，与“B ”管相连的制动器通过安全阀的节流阀，以较 缓慢的速度回油，产生二级制动力矩。并可用调节安全伐的节流杆位置，来改变二级制动特性。节 流杆在上面时，只是一级制动。48 / 547多绳摩擦式矿井提升机安全保护设计矿井提升机通常安装在地面上，它通过钢丝绳提升井筒内的容器，沟通地面与井下，用于降送 设备，材料，升降人员，提升矿物或矸石，任务十分繁重。一旦发生事故，将会造成人员的伤亡和 设备的损坏，影响生产的正常运行。严重的事故，将会破坏井筒装备，导致矿井短期停产。因此， 国内外的生产管理人员都千方百计到完善提升设备的安全保护设施，以保证提升系统的设备能够安 全可靠地运行。7.1 提升容器的防坠器为了保证提升人员的安全， 煤矿安全规程》 《 规定， 升降人员或升降人员和物料的单绳提升罐笼， 必须装设可靠的防坠器。由于本设计应用于主井提升，且为单一提升，所以不需安装防坠器。7.2 防止过卷装置设计7.2.1 装设防止过卷开关《煤矿安全规程》规定，提升容器运行超过正常的停车位置 0.5m 时，必须能自动切断提升机 的电控系统电源，并能使安全闸发生作用，这要依靠安全防止过卷开关及过卷保护回路来实现。 防止过卷装置通常是使用行程开关，装在井架上，位于提升容器的上方，同时也安装在深度指 示器相应的位置上。形成开关是串联在提升机电控系统的安全制动电磁铁保护回路内，一旦开关被 触动，则电磁铁断电，立即切断电动机的电源，与此同时保护回路断电，安全闸立即动作。7.2.2 楔形罐道目前用于过卷事故制动保护的装置为楔形罐道和防撞梁。其作用是将提升容器和运动部件的动 能转变为罐道变形和阻力所作之功。选用楔形罐道应注意以下问题： （1） ，合理确定楔形罐道尺寸； （2） 为增加过卷楔形罐道的制动力， ， 以保证设计要求的制动减速度， 在井口和井底安装楔形罐道。 如图 5-1 所示。49 / 54图 7-1 楔形罐道示意图7.3圆尾绳的安全设施圆尾绳在运行中，受到轴向力的作用产生旋转，为消除这种旋转的轴向力，而装设了圆尾绳的 回转装置。除此之外，还要设置圆尾绳的导向装置和尾绳环监视开关。 1、在生产中，要防止圆尾绳的扭结，以免影响安全运行。而圆尾绳的扭结，包括：一根圆尾绳 在尾绳环处自身的扭结、同一容器上的两根或三根平衡尾绳之间的扭结、以及对于一个井筒内装设 两套提升机时，还要防止两套提升机的尾绳之间产生扭结，这些都将回危害安全运行，因此需要在 井底的尾绳环处设置导向装置。如图 7-2 所示。图 7-2 圆尾绳导向装置 1――尾绳；2――方木；3――工字梁50 / 542、在装设圆尾绳的回转装置和导向装置后，并不能完全消除尾绳之间的扭结和自扭结现象，为 了及时发现发生的这些扭结，并在尚未造成大事故之前进行清理，以确保提升机的安全运行，应在 尾绳环附近的上部装设尾绳环监视开关。如图 5-3 所示.图 5-3 尾绳环监视开关 1――导向器；2――水银开关；3――电缆；4――钢丝；5――角钢； 6――螺栓；7――螺母；8――圆尾绳51 / 54总结本设计是主井提升机总体机构设计，主要对主井提升机驱动系统进行设计和计算和选型。通过 对各种类型提升机的详细分析和比较，本文选择了多绳摩擦式提升机的设计，并对多绳摩擦式提升 机的各个机构进行了布置和选型分析。 在对提升机驱动系统进行设计和计算的过程中，主要对提升机的主轴装置，减速器和联轴器进 行了设计计算和选型，根据已知矿井参数对提升机的提升容器、钢丝绳、主导轮、提升系统、变位 质量等进行了计算和选型。 在设计过程中， 本文先根据已知条件， 先对提升机的钢丝绳、 提升容器、 卷筒进行了初步选型， 然后根据已选型部件的参数对减速器和主轴进行设计和计算、最后再对设计出的减速器和主轴进行 校核。 本次设计既借鉴了各种相关资料，同时也渗入了自己的思想。由于个人能力和时间有限，本论 文只对副井提升机驱动系统进行了理论的分析和设计，面对井下复杂的工作条件，本设计还存在很 多不足之处，和实际生产也存在一定差距。 通过本次毕业设计，我学会了如何查阅资料，如何应用已学的知识，体会到了专业知识的重要 性，逐渐形成了一套提出问题、分析问题以及解决问题的思路。这对我在以后的学习和工作中有很 大的帮助。由于所学知识有限，实践经验缺乏，因此，我的毕业设计中难免存在缺陷与不足，恳请 各位老师及参阅者批评指正，我将在今后的学习与工作中加以完善。52 / 54致谢毕业设计的三个月，是离校前的最后学习的机会，在这段时间所学到的知识，对毕业之后 工作打好了实践的基础，而这些都要感谢指导老师。能够达到现在的设计结果，都是指导老师 和其他老师倾心指导的结果。从设计之初，资料的收集，到设计过程中设备的技术改进、图纸 的质量等等，都是在指导老师的严格要求和指导下完成的。我的设计得到了各位指导老师的大 力帮助，疑难问题都能得到及时的解答，我对给予我指导的老师们表示由衷的感谢,尤其感谢带 我设计的指导老师,在您们的耐心帮助下我少走了不少弯路,使我的设计能按期完成.同时, 在指 导教师的精心指导下，把设计系统地作了出来，完成了我的毕业设计任务。在此，我特别对我 的指导老师和系里的各位老师表示由衷的感谢，也对各位领导、专家教授、师傅等的指导表示 衷心的谢意！是各位老师诲人不倦的教导和帮助,我才能顺利的完成设计。我还要对实习过程中 的有关单位及设计过程中给予我帮助的同学们表示感谢。53 / 54参考文献[1]《矿井提升机故障处理和技术改造》编委会.矿井提升机故障处理和技术改造.机械工业出版社， 2005 年 [2]夏荣海、郝玉琛，矿井提升机械设备，中国矿业学院出版社,1987年 [3]严万生，矿山固定机械手册，煤炭工业出版社，1986年 [4]臧文周，矿井提升机械，冶金工业出版社，第一版，1993年 [5]李世华，矿井提升设备使用维修，机械工业出版社，1991年 [6]王洪欣、李木、刘秉忠，机械设计工程学(I)，徐州: 中国矿业大学出版社,2001年 [7]唐大放,冯晓宁,杨现卿，机械设计工程学(II)，徐州: 中国矿业大学出版社,2001年 [8]吴宗泽，机械设计实用手册，北京:化学工业出版社,1999年 [9]巩云鹏、田万禄、张祖立、黄秋波，机械设计课程设计，沈阳:东北大学出版社,2000 年 [10]潘英，矿山提升机械设计，中国矿业大学出版社,2001年 [11]葛成远，煤矿提升设备的改造，煤炭工业出版社，1988年 [12]王永岩，理论力学，煤炭工业出版社，1997年 [13]王昆，机械设计基础课程设计，北京：高等教育出版社，1996年 [14]东北工学院 《机械零件设计手册》 编写组， 机械零件设计手册(第二版)/中册， 冶金工业出版社， 1982年 [15]机械工程手册电机工程手册编辑委员会，机械工程手册/传动设计卷（第二版） ，北京：机械工 业出版社，1997年 [16]汪恺，机械设计标准应用手册/第二卷，北京：机械工业出版社，1997年 [17]濮良贵、纪名刚，机械设计（第七版） ，北京：高等教育出版社，2001年 [18]孔庆华、刘传绍，极限配合与测量技术基础，上海：同济大学出版社，2002年54 / 54
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