大黃山煤礦主井提升設(shè)備選型設(shè)計(jì)說明書

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 交變頻直接拖動(dòng)的多繩摩擦式提升機(jī)和雙繩纏繞式提升機(jī)已經(jīng)歷了 170多年的發(fā)展歷史，它是礦山井下生產(chǎn)系統(tǒng)和地面工業(yè)廣場(chǎng)相連接的樞紐，被喻為礦山運(yùn)輸?shù)难屎怼Ｒ虼说V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(guó)內(nèi)外，多繩摩擦式絞車飛躍發(fā)展，其發(fā)展速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過單繩纏繞式提升機(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)。 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) II Abstract The mine elevator is one of mine large-scale fixed machineries, the mine elevator the winding type elevator developed from initial steam engine draggings Shan Sheng to todays junction - - hands over the frequency conversion direct dragging the multi-rope friction type elevator and the double rope winding type elevator has experienced more than 170 year historical developments, it was the key position which the mine shaft production system and the ground industry square connected, is explained for mine haulages pharynx and larynx. Therefore the mine hoisting equipment holds the important status in the mine productions entire process. According to the mine pit elevator principle of work and the structure difference, may divide into the winding type elevator and the friction type elevator. In domestic and foreign, the multi-rope friction type winch leap development, its development speed goes far beyond the single rope winding type elevator, this is because it has the merit which many single rope winding type elevator is unable to compare, like the hoisting cable diameter was small, leads the wheel diameter and the entire machines size correspondingly reduced, the installation weight also reduced, did not need to establish against falls and so on. Below is I in view of different situations and so on mine pit geology, coal bed, after carrying on the synthesis computation analysis, in line with principles and so on security, economy the shaping design which carries on to these two kind of lift technique system. A modernized mine pit on lift techniques shaping especially important. Because of lift technique shaping reasonable or not, direct relation mine pit security and efficiency, therefore determined when reasonable lift system, must undergo various technical economy comparison, the union mine pit concrete term choice appropriate equipment. Keywords： Elevator The multi-ropes rub Brake Shaping design 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (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 . 10 3.1設(shè)計(jì)依據(jù) . 10 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 . 14 3.2.4提升機(jī)的選擇 . 15 3.2.5天輪的選擇 . 17 3.2.6計(jì)算提升機(jī)與井筒的相對(duì)位置 . 17 3.2.7 預(yù)選提升電動(dòng)機(jī) . 19 3.2.8 計(jì)算傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比 i 配傳動(dòng)比 . 20 3.2.9主軸輸入功率及軸徑的確定 . 20 3.2.10根據(jù)軸徑確定主軸部分的安裝軸承 . 21 3.2.11減速器的設(shè)計(jì) . 21 3.2.12聯(lián)軸器的設(shè)計(jì) . 27 3.2.13 提升機(jī)各部分鍵的選擇 . 28 3.3制動(dòng)器的設(shè)計(jì) . 29 3.3.1 提升機(jī)制動(dòng)器主要類型 . 31 3.3.2盤式制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)及工作原理 . 33 3.4液壓站工作原理 . 35 3.4.1 提升機(jī)液壓站系統(tǒng) . 35 3.4.2 液壓站系統(tǒng)原理 . 35 3.4.3 液壓站控制電路 . 36 4 提升設(shè)備的運(yùn)動(dòng)學(xué)及動(dòng)力學(xué)計(jì)算 . 38 4.1提升系統(tǒng)變位質(zhì)量的計(jì)算 . 38 4.2提升加速度的確定 . 39 4.3提升減速提升減速度的確定 . 40 4.4防滑計(jì)算 . 41 4.4.1靜防滑 . 41 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) II 4.4.2動(dòng)防滑 . 41 4.4.3等速和減速階段 . 42 4.4.4提升重載發(fā)生緊急制動(dòng)時(shí) . 42 4.5六階段速度圖參數(shù)的計(jì)算 . 43 4.6提升設(shè)備的動(dòng)力學(xué)計(jì)算 . 45 4.7提升電動(dòng)機(jī)容量的計(jì)算 . 46 4.8提升設(shè)備的電耗及效率的計(jì)算 . 48 結(jié)論 . 50 致謝 . 51 參考文獻(xiàn) . 52 附錄 . 52 附錄 1 . 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 1 1 緒論 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 交變頻直接拖動(dòng)的多繩摩擦式提升機(jī)和雙繩纏繞式提升機(jī)已經(jīng)歷了 170多年的發(fā)展歷史，它是礦山井下生產(chǎn)系統(tǒng)和地面工業(yè)廣場(chǎng)相連接的樞紐，被喻為礦山運(yùn)輸?shù)难屎?。因此礦山提升設(shè)備在礦山生產(chǎn)的 全過程占有重要的地位。 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。 根據(jù)礦井提升機(jī)工作原理和結(jié)構(gòu)的不同，可分為纏繞式提升機(jī)和摩擦式提升機(jī)。單繩纏繞式提升機(jī)是較早出現(xiàn)的一種，它工作可靠，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但是僅適用于淺井及中等深度的礦井，而對(duì)于井深超過 300 米的礦井，宜選用多繩摩擦式絞車。在國(guó)內(nèi)外，多繩摩擦式絞車飛躍發(fā)展，其發(fā)展速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過單繩纏繞式提升機(jī)，這是因?yàn)樗?著許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(guó)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)。現(xiàn)代采礦業(yè) 的發(fā)展對(duì)提升設(shè)備在機(jī)械結(jié)構(gòu)、工藝、設(shè)計(jì)理論和方法及安全檢測(cè)等方面都有明確的要求。礦井提升設(shè)備的功能特點(diǎn)及生產(chǎn)的基本環(huán)節(jié)，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)能力及經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)。國(guó)家將在“十一五”期間對(duì)有發(fā)展?jié)摿Φ男∶旱V進(jìn)行改造提升以滿足我國(guó)目前能源供應(yīng)緊張的局面，更好的為全面建設(shè)社會(huì)主義小康社會(huì)提供“動(dòng)力”支持。 目前我國(guó)中小型煤礦作為我國(guó)煤炭生產(chǎn)的重要部分其提升設(shè)備同大型煤礦及世界先進(jìn)水平相比，仍有很大差距，主要表現(xiàn)在： （ 1） 提升設(shè)備的自動(dòng)化水平較低，提升設(shè)備自動(dòng)控制化 控制較國(guó)內(nèi)與國(guó)外大型和先進(jìn)煤礦提升系統(tǒng)落后； （ 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 : 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 2 （ 1） 向適用型發(fā)展。 （ 2） 向高耐久性 ,高可靠性方向發(fā)展。 （ 3） 向智能化自動(dòng)化方向發(fā)展。提升系統(tǒng)采用 PLC 控制監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等，并可根據(jù)要求調(diào)節(jié)，信號(hào)用聲、光、影像來 傳送。 （ 4） 向標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化方向發(fā)展。提升機(jī)零部件普遍標(biāo)準(zhǔn)化 ,規(guī)范化 ,保證設(shè)計(jì)、加工質(zhì)量和水平。 （ 5） 向高適應(yīng)性發(fā)展。適應(yīng)不同工作環(huán)境。 因此，研究制造自己的高效提升機(jī)是為經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步的長(zhǎng)遠(yuǎn)考慮。本文首先綜合比較了各種類型提升機(jī)的特點(diǎn)，根據(jù)經(jīng)濟(jì)效益和最大程度利用原則的實(shí)際情況選用了單繩纏繞式提升機(jī)的設(shè)計(jì)。然后，對(duì)多繩摩擦式提升機(jī)進(jìn)行了總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)并對(duì)其可靠性和可行性進(jìn)行了分析。對(duì)提升機(jī)的主軸裝置、聯(lián)軸器、減速器、制動(dòng)器等主要部件進(jìn)行了技術(shù)分析和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，完成了多繩摩擦式提升機(jī)的整體設(shè)計(jì)。此次設(shè)計(jì)的 提升機(jī)主軸裝置、減速器與制動(dòng)系統(tǒng)是配套專用產(chǎn)品，電動(dòng)機(jī)的選擇可以靈活運(yùn)用。這樣可以使提升機(jī)的應(yīng)用、維護(hù)、保養(yǎng)、檢測(cè)等方面系統(tǒng)進(jìn)行，有效提高提升機(jī)的工作效率。 多繩摩擦提升機(jī)具有體積小、質(zhì)量輕、安全可靠、提升能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，適用于較深的礦井提升。 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。徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (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；斜井箕斗提升適用于井筒傾角在 025 035 范圍內(nèi)。近年來大型斜井提升多采用膠帶輸送機(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。 1) KJ型 ( 23m)和 BM及 JKA型單繩纏繞式提升機(jī) KJ( 23m)型單繩纏繞式提升機(jī)是我國(guó)在 19581966 年生產(chǎn)的仿蘇 BM-2A 型提升機(jī)，按滾筒個(gè)數(shù)來分，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。 (A) KJ型 ( 23m)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?yè)P(yáng)機(jī) (提升機(jī) )； 2-雙滾筒 (單滾筒時(shí)為 1)； 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 4 2.5-滾筒名義直徑， m； 1.2-每個(gè)滾筒的兩側(cè)黨繩板的距離， 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。 (B) KJ型 ( 23m)和 BM型提升機(jī)的機(jī)構(gòu)特點(diǎn)主要有： (a) 制動(dòng)裝置采用角移式塊型制動(dòng)器 ,重錘制動(dòng)傳動(dòng)，油壓操縱裝置； (b) 雙滾筒提升機(jī)采用手動(dòng)渦輪渦桿式調(diào)繩離合器； (c) 減速器采用漸開線人字形齒輪傳動(dòng)； (d) 使用機(jī)械牌坊式深度指示器； (e) 設(shè)有機(jī)械限速器。 (C) JKA型單繩纏繞式提升機(jī)是在 KJ型提升機(jī)的基礎(chǔ)上改進(jìn)后制造的。 JKA型雙滾筒提升機(jī)在結(jié)構(gòu)上具有下列特點(diǎn)： (a) 調(diào)繩裝置即離合器為電動(dòng)渦輪渦桿式離合器，因而調(diào)繩工作簡(jiǎn)便省力； (b) 采用綜合式制動(dòng)器 ,改 善了閘瓦的磨損情況； (c) 液壓站采用手動(dòng)控制的低壓電液調(diào)節(jié)閥和電磁鐵控制的安全三通閥，分別對(duì)工作制動(dòng)和安全制動(dòng)進(jìn)行控制； (d) 減速器采用圓弧形人字齒輪傳動(dòng)，提高了減速器的承載能力，并減輕了重量。 2) KJ型 ( 46m)和 HKM3型單繩纏繞式提升機(jī) 蘇聯(lián)新克拉馬托爾機(jī)械制造廠生產(chǎn)的 HKM3 型提升機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)： (a) 滾筒采用焊接結(jié)構(gòu)； (b) 采用氣動(dòng)齒輪式調(diào)繩離合器； (c) 制動(dòng)器為新平移式塊閘； (d) 采 用壓氣制動(dòng)傳動(dòng)裝置； (e) 使用機(jī)械牌坊式深度指示器； (f) 減速器采用漸開線人字齒輪，有一級(jí)傳動(dòng)和二級(jí)傳動(dòng)兩種； (g) 有電氣限速器 ,還有機(jī)械限速器。 我國(guó)現(xiàn)有煤礦礦井多數(shù)是按照五十年代的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的，為了快出煤、多出煤，當(dāng)時(shí)主要是建設(shè)中、小型礦井，并且首先開采淺部煤層。五十年代，我國(guó)的礦井提升設(shè)備主要是從蘇聯(lián)進(jìn)口的 BM型產(chǎn)品和國(guó)產(chǎn)仿蘇 KJ型產(chǎn)品，設(shè)備的可選性小，主要是滿足開采淺部煤層的需要。進(jìn)入 80 年代以后，我國(guó)許多煤礦礦井已逐漸轉(zhuǎn)向中深部開采，國(guó)家統(tǒng)煤礦礦井的平均深度已由 200 米延伸到 400米，現(xiàn)在已達(dá) 600米、 1000米。根據(jù)國(guó)內(nèi)外的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，落地式摩擦提升設(shè)備，是在礦井延伸后使現(xiàn)有提升設(shè)備滿足加大提升高度要求的行之有效的辦法。 (A) 主提升鋼絲繩的選擇 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (