多繩摩擦式礦井提升機設計說明

1、. . . . 摘要本文對多繩磨擦式礦井提升機發(fā)展與應用、種類與結構進行了綜合闡述，對多繩摩擦式礦井提升的優(yōu)缺點進行了分類和研究；論證了多繩摩擦提升的工作原理；介紹了多繩摩擦式礦井提升機的各種型號；在制動工作原理進行說明的基礎上，對制動器進行了選型。結合特定的礦井的采煤與地質(zhì)情況，對多繩摩擦式礦井提升機進行設備選型，形成一整套完備的礦井提升系統(tǒng)，整個系統(tǒng)的電控系統(tǒng)非常重要，所以最后對所設計的系統(tǒng)進行了電控系統(tǒng)設計。 多繩摩擦式礦井提升機系統(tǒng)的各系統(tǒng)的型號選型計算，與對各系統(tǒng)的統(tǒng)一布置，確定各系統(tǒng)的工作位置和尺寸，這些對多繩摩擦式礦井提升機在實際應用中提供了必要參數(shù)。 關鍵詞：多繩摩擦式礦井提升

2、機；選型；制動；系統(tǒng)Abstract In this paper, rope and more friction-mine hoist the development and application, type and structure of a comprehensive elaboration of multi-rope friction-mine the advantages and disadvantages of upgrading the classification and study of multi-rope friction demonstration enhance t

3、he work of principle; introduced a multi - - Rope friction-mine hoist the various models in principle that brake work on the basis of a selection of the brake. With a specific mine coal mining and geological conditions, the multi-rope friction-mine hoist a selection of equipment, a set of comprehens

4、ive mine hoist system, the whole system of electronic control is very important, so the final design of the system The control design. Multi-rope friction-mine hoist system of the Selection System Model, and the layout of the unified system, the system determine the location and size of these multi-

5、rope friction-mine hoist in practical application to provide the necessary Parameters.Keywords: multi-rope friction-mine hoist; Selection; braking; system70 / 76目錄摘要iAbstractii前言v1 提升機的概述11.1提升機的簡介11.2提升機的用途和發(fā)展概況21.3提升機的工作原理42 提升機的組成62.1 工作機構62.2 制動系統(tǒng)72.2.1制動裝置的功用72.2.2 制動裝置的類型82.3 機械傳動系統(tǒng)82.4潤滑系統(tǒng)82.

6、5觀察和操縱系統(tǒng)92.6拖動，控制和自動保護系統(tǒng)92.7輔助部分103 提升機的選型計算113.1設計依據(jù)113.2提升容器選擇113.3鋼絲繩選擇123.3.1繩端荷載計算123.3.2首繩單位長度重量123.3.3尾繩單位長度重量133.4提升機的選擇133.4.1摩擦輪的最小直徑133.4.2最大靜力和最大靜力差143.5電機的選擇143.6提升機的校核153.6.1提升機直徑驗算153.6.2鋼絲繩校驗（提升矸石）153.7 提升系統(tǒng)計算153.7.1井架高度計算153.7.2 上繩弦長計算163.7.3 上繩仰角計算163.7.4 下繩弦長計算163.7.5 下繩仰角計算163.7.

7、6 圍包角計算163.7.7 上弦距下弦最小距離計算164 提升機卷筒的設計184.1卷筒的分類184.2 卷筒繩槽的確定184.3卷筒的確定194.3.1 卷筒節(jié)徑設計204.3.2 卷筒的長度設計204.3.3 卷筒壁厚設計204.4 卷筒強度計算205 卷筒主軸的設計225.1 卷筒軸的受力分析與工作應力分析225.2 軸的設計計算225.3確定各段軸的直徑和長度235.4 軸的校核246 提升機的制動系統(tǒng)256.1 盤式制動器256.1.1 盤式制動器的布置方式266.1.2 盤式制動器的工作原理276.2盤式制動器的設計計算276.2.1 盤式制動器工作時所需制動力276.2.2 每

8、副閘應有的制動力矩306.2.3實際正壓力的計算306.2.4制動器液壓缸的結構與設計計算306.3 盤式制動器的調(diào)整和維護346.3.1 閘瓦間隙的調(diào)整346.3.2 蝶形彈簧的檢查347 提升機的液壓站357.1 液壓站的功用357.2 提升機液壓站的工作要求357.3 液壓站的組成部分357.4液壓站的維護與注意事項358 提升機電控系統(tǒng)378.1提升機控制系統(tǒng)組成378.2提升機控制系統(tǒng)的功能378.3安全回路408.4電氣制動428.5 特點428.6礦井提升機控制系統(tǒng)的操作步驟438.7 提升機各部分分析47結論68致69參考文獻70前言目前，國外多繩摩擦式礦井提升機的發(fā)展方向是：

9、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，以擴大起使用圍；采用新結構，以減小機器的外形尺寸和重量；實現(xiàn)自動化和遙控，以提高工作的可靠性和生產(chǎn)效率。在國外，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

10、維修都較困難。2）由于提升容器是由數(shù)根鋼絲繩所承擔，提升鋼絲繩直徑就比一樣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(zhì)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(shù)，因而可以用一樣數(shù)量的左捻和右捻鋼絲繩，這樣，提升鋼絲繩在運行

11、中產(chǎn)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(chǎn)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

12、且使提升機的生產(chǎn)效率大大的提高，保證礦井工作的順利進行。1 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(xiàn)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

13、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(chǎn)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(jù)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(shù)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

14、度高、提升能力大、安全性好。年產(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)，而且還涉與人員的生命安全。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(shù)十萬噸到數(shù)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(chǎn)150萬噸的礦井，停產(chǎn)一天就要損失大約20萬

15、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(jīng)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與運轉費用，也就成為影響礦井生產(chǎn)技術經(jīng)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

16、升速度高,襯墊材料摩擦系數(shù)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(chǎn)的產(chǎn)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(chǎn)品在國際市場上缺乏競爭能力。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(chǎn)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(chǎn)量。1O年前，年產(chǎn)90120萬t的礦為大型礦。目前，就世界圍而言， 年產(chǎn)200300萬t的礦山也不算大，僅僅算中、小型礦

17、 瑞典最下礦將達1000 2500萬ra。大型化主要體現(xiàn)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(chǎn)、集中控制、集中管理、系統(tǒng)聯(lián)動的需要也是保證產(chǎn)量和提高勞動生產(chǎn)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(chǎn)數(shù)據(jù)、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

18、動性大一般都是采用按鈕控制和在罐籠遙控。(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(xiàn)場條件允許則多繩摩擦式提升機更為經(jīng)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(chǎn)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(xiàn)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(xiàn)已知的有

19、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 以與斜井、斜坡道用的多繩提升機；(2)不斷改進井研制新型單繩與多繩纏繞式礦井提升機(3)可控硅供電與徽電子技術在提升機上應用，以與可編程序控制器，遙控技術交交變頻調(diào)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

20、，并用于制造國產(chǎn)礦井提升機。淘汰落后技術，如塊式閘與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l1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(xiàn)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l1提升機安裝在地面提升機房里，鋼絲繩一端固定在卷筒

21、上，另一端繞過天輪后懸掛提升容器。圖11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(jīng)過減速器帶動卷筒旋轉時，兩根鋼絲繩便經(jīng)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(jù)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

22、點與單卷筒提升機完全一樣。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(xiàn)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、應用圍和

23、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(chǎn)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、應用圍、機械結構和經(jīng)濟效果等方而都優(yōu)越得多，就深井和大產(chǎn)量來說，是堅井提升的發(fā)展方向。但是，根據(jù)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(chǎn)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。2 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21所示。圖21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

24、工作載荷)，并將此載荷經(jīng)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(diào)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 , (2-1)對于井下提升設備 ， (2-2)式中 提升機卷筒或主導輪名義直徑（毫米）；鋼絲繩直徑（毫米）；鋼絲直徑（毫米）；調(diào)繩裝置的作用是：當更換提升水平需要調(diào)節(jié)鋼絲組的長度時，利用調(diào)繩裝置使游動卷筒與主軸脫開，從而可

25、以轉動固定卷筒(此時游動卷筒應用制動器閘住)調(diào)節(jié)鋼絲繩長度。調(diào)繩結束時，利用調(diào)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(diào)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(diào)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、氣壓與彈簧等。 JK型和BM型提升機使用油壓角移式制動裝置。J

26、K型和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、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(shù)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(shù)，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

27、與電動機直接聯(lián)接，中間必須經(jīng)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

28、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(diào)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(jù)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

29、機斷開并同時進行安全制動而實現(xiàn)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(jù)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、護罩等輔助用品與

30、材料。對于多繩摩擦式提升機還包括導向輪裝置與摩擦輪襯墊的車槽裝置。3 提升機的選型計算3.1設計依據(jù)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，以與排矸（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 +919.650m 大巷軌面標高(一水平) +505m 大巷軌面標高(二水平) +415m井筒垂深 445m提升高度（一水平） 414.65m提升高度（二水平） 504.65m4、最大班下井人數(shù)： 350人。5、最大件重量：25t(液壓支架拆

31、后包括平板車的最大質(zhì)量)。3.2提升容器選擇根據(jù)礦井的年產(chǎn)量與輔助提升量，經(jīng)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(zhì)量為Q=18500kg，每次載人數(shù)98人，窄罐籠質(zhì)量為Q=10000kg,每次載人數(shù)72人。提升矸石時選用1.5t標準礦車，礦車型號為MG1.7-6A，礦車自重QZ=720kg，載矸量為Qm=2700kg。3.3鋼絲繩選擇3.3.1繩端荷載計算提升物料（按提矸計算）：Q矸=Q+Qm+QZ=18500+2700+720=21920kg提升人員：Q人=Q+Qr=18500+5700=24200kg提升最大件設備：Q大件=

32、18500+25000=43500kg式中:Qr每次乘載人員重量,按最多98人計算。 25000液壓支架拆后包括平板車的最大質(zhì)量。3.3.2首繩單位長度重量PK大件=5.92kg/mPK人=5.68kg/m式中:Hc鋼絲繩懸垂長度Hc=H+Hj+Hh=445+15+10=470m n首繩鋼絲繩根數(shù) Hh尾繩環(huán)高度 H礦井深度，m； Hj井架高度，在尚未精確確定時，可按下面數(shù)值選取：罐籠提升Hj 根據(jù)以上計算，首繩選用型鋼絲繩左右捻各兩根。其技術參數(shù)如下：鋼絲繩直徑dk=38mm，鋼絲破斷拉力總和 =1136KN，鋼絲繩單位長度質(zhì)量為Pk=6.14kg/m。3.3.3尾繩單位長度重量qk

33、0;=Pk=2×6.14=12.28kg/m式中:n1尾繩鋼絲繩根數(shù) 所以 提升鋼絲繩和平衡鋼絲繩參數(shù)如圖3-1所示容提升鋼絲繩平衡鋼絲繩型號直徑38mm數(shù)量/根42質(zhì)量/(kg/m)6.1412.3抗拉強度/MPa17701370破斷拉力/kN11361490長度/(m/根)710620圖3-13.4提升機的選擇3.4.1摩擦輪的最小直徑3.4.2最大靜力和最大靜力差最大靜力(按提升最大設備計算)Fj=Q+Q大件+nPkHj+n1qk(H+Hh)=18500+43500+4×6.14×15+2×12.3×(445+10)=61755kg最大靜

34、力差Fc=Qr+（18500-10000）=14200kg據(jù)此副井提升裝置選用JKMD-型落地式多繩摩擦提升機。其主要技術參數(shù)為：摩擦輪直徑D=3500mm，天輪直徑DT=3500mm，最大靜力570kN，最大靜力差180kN，鋼絲繩根數(shù)4根，摩擦輪鋼絲繩間距300mm，提升速度V=6 m/s，變位質(zhì)量10940kg，效率為0.98，襯墊摩擦系數(shù)。3.5電機的選擇電動機功率式中：K礦井阻力系數(shù)，取K=1.2；Q一次提升人員質(zhì)量（按寬罐籠計算）；計入罐籠質(zhì)量差；提升系統(tǒng)運轉時，加減速度與鋼絲繩重力因素影響系數(shù)；j減速器傳動效率，j=0.92；根據(jù)計算的電動機的功率，選取型號為ZKTD-215/5

35、6的電機，功率為1250KW，轉速n=55r/min，轉動慣量md=20000kgm2。3.6提升機的校核3.6.1提升機直徑驗算允許的鋼絲繩安全系數(shù)提升人員8.91 提升物料7.913.6.2鋼絲繩校驗（提升矸石）1.載重側最大靜力為2.空載側最小靜力為3.最大靜力差4.繩襯比壓計算5.首繩安全系數(shù)提升矸石時m=9.12>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兩天輪中心垂高 Ha=5.5m本體高度 Hr=6.1m井架高度計算式為3.7.2 上繩弦長計算上繩弦長計算式為3.7.3 上繩仰角計算上繩仰角計算式為

36、3.7.4 下繩弦長計算下繩弦長計算式為3.7.5 下繩仰角計算下繩仰角計算式為3.7.6 圍包角計算 圍包角計算式為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4 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(shù)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，

37、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(chǎn)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（41）。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=（0.540.6）d（ d

38、 為鋼絲繩直徑 ） 繩槽深度：標準槽：=（0.250.4）d （mm） 深槽： =（0.60.9） d （mm） 繩槽節(jié)距：標準槽：d（24） （mm） 深槽： d（68） （mm） 卷筒槽多數(shù)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38mm， R=（0.540.6）d mm=18.921mm 取R=20mmc=（0.250.4）d mm =8.7514mm 取c=12mm td（24）mm=40mm4.3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齒輪嚙合式，其共同特點是卷筒軸只承受彎矩，不承受轉矩。本設計卷筒

39、采用齒輪嚙合式。如圖（42）。圖 42 齒嚙合式卷筒卷筒的設計主要尺寸有節(jié)徑 、卷筒長度 L 、卷筒壁厚 。4.3.1 卷筒節(jié)徑設計查機械設計手冊，選取標準卷筒節(jié)徑=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(jīng)驗公式初步確定，然后進行強度驗算。對于鑄鐵筒壁厚 mm 根據(jù)鑄造工藝的要求，鑄鐵卷筒的壁厚不應小于12 mm， mm 0.02×3500（610） 70+8 78 mm所以卷筒的參數(shù)選擇為：繩槽節(jié)距t38mm、槽底半徑12mm、卷筒直徑3500mm、卷筒長度

40、L=1500mm、卷筒壁厚。4.4 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(chǎn)生壓應力、彎曲應力和扭曲應力。其中壓應力最大。當3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3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

41、壓應力按下式來計算：=A （310）其中 為鋼絲繩單層卷繞時卷筒所受壓應力（）為鋼絲繩最大拉力（N） 為卷筒壁厚 A 為應力減小系數(shù)，一般取A=0.75為許用壓力，對于鑄鐵= 為鑄鐵抗壓強度極限所以=A查教材機械設計基礎知195，所以107.26。所以 經(jīng)檢驗計算，卷筒抗壓強度符合要求。5 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51）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(jīng)卷筒與支承作用到軸上產(chǎn)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置分別計算。由卷揚機工作情況和軸

42、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，視具體的載荷性質(zhì)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(zhì)為對稱循環(huán)變應力，而扭轉剪應力的應力性質(zhì)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 51 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

43、：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 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：則作用在主軸上的功率軸上轉速n=55.3r/min軸上轉矩 選取45號鋼作為軸的材料，調(diào)至處理。由 計算軸的最小值徑，考慮鍵槽對軸的影響，去系數(shù)為1.06，查表取A=110，則結合聯(lián)軸器的徑取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 各軸段直徑的確定：最小直徑，d1=360mm。 d2d3：密封處軸段，根據(jù)大帶輪的定

44、位要求，以與密封圈的標準（擬采用氈圈密封）， d4：錐套處軸段，根據(jù)錐套和軸承的定位要求， d5：滾動軸承處軸段，。選擇調(diào)雙列圓錐滾子軸承 各軸段長度的確定開始段長度比輪轂略短，所以L1=350mm,L2=60mm,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(shù)。(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。根據(jù)選定的軸的材料45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由所表查得因，故強度足夠。6 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

45、器是直接作用于制動輪殺不過產(chǎn)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(diào)節(jié)制動力矩的部分，按動力源分為液壓、氣壓和彈簧等。KJ23m、KJ46m提升機分別采用油壓和氣壓塊閘制動系統(tǒng)，JK系列提升機與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，目前國外生產(chǎn)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：制動力矩可在較大圍調(diào)節(jié)，而且容易調(diào)整；制動系統(tǒng)空行程小、動作快、響應速度快、靈敏度高；重量輕，外形尺寸小，結構緊湊；通用性好，可通過改變盤形閘的數(shù)量來滿足不同

46、絞車的制動要求；安全可靠性高，多副盤形閘同時工作，其中少數(shù)部分盤形閘失靈或故障，其余完好盤閘一般仍可剎住絞車；而且傳動環(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力使閘塊壓向制動盤，從而產(chǎn)生制動力矩；當松閘時，向活塞腔注入壓力油，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(xiàn)松閘。目前國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，以與鉗式盤形閘。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(chǎn)生的。

47、為了使制動盤不產(chǎn)生附加變形，主軸不承受附加軸向力，因而盤式制動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(jù)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： 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與墊板1用地腳螺栓固定在基座上。制動油缸3裝有活塞5柱塞13調(diào)整螺栓6螺釘7盤式彈簧4與彈簧套筒8等。筒體9襯板11和渣瓦15一齊可沿支座的孔往復移動。閘瓦與襯板的連接，可用銅螺釘連接或用黏

48、結劑粘貼，但大多數(shù)是以燕尾槽的形式將閘瓦固定在襯板上。在使用中當閘瓦磨損或閘瓦與制動盤的間隙過大時，可用調(diào)整螺栓6調(diào)節(jié)筒體9的位置，使閘瓦間隙保持在11.5mm 。柱塞13與銷子14的連接采用榫槽結構，在擰動螺釘7時不致使柱塞13轉動，以便調(diào)整閘瓦間隙。壓向制動盤的制動力，由盤式彈簧產(chǎn)生。解除制動力，靠線油缸充入油液而向右推動活塞5，壓縮盤式彈簧來實現(xiàn)。螺釘12是放空氣用的。在第一次向制動油缸3充油，或在使用中發(fā)現(xiàn)送閘的時間教長時，可將放氣螺釘12旋松，把制動油缸中的空氣排出，以免影響制動油缸的正常工作。塞頭20是排油用的。在使用中制動油缸可能有微量的滲油，因而要定期將塞頭20旋開排油。在排油

49、時，應避免滲出的油玷污閘瓦與制動盤。盤式制動器的結構如圖6-3所示：圖6-3盤式制動器的結構圖6.2盤式制動器的設計計算6.2.1 盤式制動器工作時所需制動力 如圖所示，活塞同時受彈簧的作用力，壓力油產(chǎn)生的力，綜合阻力包括空行程壓縮彈簧的力)作用，制動狀態(tài)時的作用力方向與相反。故壓向制動盤的正壓力為：。當改變油壓力時，正壓力N相應變化，油壓值P=0時，即=0，正壓力達最大值，此時為全制動狀態(tài)。在松閘過程中，作用方向與相反，此時力平衡方程為：.在P時，活塞壓縮蝶形彈簧，是全松閘狀態(tài)，N=0，即圖6-4 盤型工作原理示意圖1)正壓力隨油壓 P的增加而減少，其變化過程可以近似地看成線性關系。 2)松

50、閘過程和制動過程所得曲線不重合，這是因為在松閘和制動過程活塞所需克服的摩擦力方向不同所致松閘時，液壓缸壁與密封圈對活塞的阻力與蝶形彈簧力的方向一致。所以在一樣油壓情況下(與制動過程相比)制動盤正壓力較大，反之，在制動過程中活塞所受摩擦阻力與蝶形彈簧的作用力方向不一致，所以制動盤的正壓力較低： 3)松閘和制動的不可控區(qū)，(兩條曲線不重合度)較小，說明有較高的控制靈敏性。 正壓力N與P的關系如圖6-5制動器在制動盤上產(chǎn)生的制動力矩，取決于正壓力N的數(shù)值式中： n-提升機制動器付數(shù)同時制動力矩應滿足三倍靜力矩 式中：D-滾筒名義直徑（m)6.2.2 每副閘應有的制動力矩 （1）根據(jù)總制動力矩應大于3

51、倍最大靜力矩即： 每副閘應有的制動力矩為：6.2.3實際正壓力的計算6.2.4制動器液壓缸的結構與設計計算盤式制動器的閘瓦在制動盤上產(chǎn)生的制動力等于：F=N 式中 閘瓦壓向制動盤上的正壓力，N；閘瓦對制動盤的摩擦系數(shù)，=0.350.5。由圖可知，閘瓦壓向制動盤的正壓力等于： （1）式中 壓力油產(chǎn)生的推力；盤式彈簧推力，N；活塞移動阻力；N。液壓盤式制動器結構示意圖如圖6-6所示：1 制動盤；2閘瓦；3活塞；4彈簧圖6-6式中 作用在活塞上的油壓，；油缸直徑，；柱塞直徑，。將式帶入，則得：活塞移動阻力大會降低制動器對閘盤的正壓力，使制動力矩降低，活塞移動阻力的太小可以通過測試信號分析，當閘瓦間隙

52、剛好為零時，橙閘過程的閘瓦剛剛開閘盤時的油壓 稱為橙閘油壓；合閘過程的閘瓦與閘盤剛剛貼上的油壓稱為貼閘油壓。根據(jù)油缸活塞運動方向的不同，和的表達式： （2） （3）式中 油缸有效作用面積；，松閘和貼閘阻力。由式(2)、式(3)得合阻力： （4）顯然，按式，當P=0時：，則為最大值（按=），提升機制動盤在盤式彈簧的正壓力的作用下，獲得最大制動力；當，且時：，；或，則閘瓦向右移動，提升機解除制動；當時：，則在零至最大值之間變化。由上述可以得出：調(diào)節(jié)制動油缸的油液壓力，則可調(diào)節(jié)制動力。在制動或松閘過程中，制動力的可調(diào)級數(shù)在30級以上，這樣可以保證提升機制動時的平穩(wěn)和調(diào)速性能要求。通常制動油缸的油壓的

53、最小值不等于零，而為全制動時油缸的殘壓，其殘壓值最大達。解除制動時需要的最大油壓，應根據(jù)提升機實際靜力差來計算?；钊ぷ餍枰淖钚毫Γㄐ剩?安全制動閘的最小調(diào)整釋放壓力已知液壓缸：工作油壓P=21.9； 活塞直徑D=8.5cm 活塞面積A=56.7制動器液壓缸如圖6-7所示：圖6-7計算下列數(shù)值：= P， 總阻力損失率，=0.70.8 當活塞<0.2 m/s時，取=0.8；當活塞>0.2 m/s時，取=0.7，所以=21.90.7，得=87KN。 由于0.5m/s，查表液壓與氣壓傳動 得0.3，取=0.3，得=，所以=2.61KN即移動負載為m=261Kg。在一般工況下=0.2

54、0.3，取d=0.2D，得d=1.7cm ，壁厚與徑之比往往為，所以取=0.8cm(8) 盤式制動器所需的最大工作油壓的確定；盤式閘制動系統(tǒng)液壓站的工作油壓為52MPa，一級制動油壓為17MPa，殘壓為03MPa，10副制動器；盤式制動器實際需要的最大工作油壓，應當根據(jù)礦井實際最大靜力差按下式計算和調(diào)整；式中 實際需要的最大工作油壓；提升機設計最大靜力差時的油壓值（查表得提升機司機）；提升機實際最大靜力差，N；提升機設計最大靜力差，N；克服盤式制動器各阻力之和所需要油壓，C值為：；提升機全松閘時，為了保證閘瓦的必要的間隙而壓縮盤式彈簧之力，折算成油壓值；油缸、密封圈、拉緊彈簧等阻力，折算成油壓值；液壓站在提升機制動狀態(tài)時的殘壓，按最大殘值計算，；查表