文獻綜述：電動絞車機械傳動裝置設計

1、文獻綜述 題 目： 電動絞車機械傳動裝置設計 系 （院）： 專 業(yè)： 班 級： 學 號： 學生姓名： 指導教師： 年 月電動絞車機械傳動裝置設計摘 要：絞車是工業(yè)生產(chǎn)過程中一種常見的機械，具有悠久的發(fā)展歷史和比較成熟的設計制造技術。隨著絞車制造技術的不斷提高、加工材料的不斷改進以及電子控制技術的不斷發(fā)展，絞車在動力、節(jié)能和安全性等方面取得了很大的進步。目前，絞車正被廣泛地運用于礦山、港口、工廠、建筑和海洋等諸多領域。 在礦山采掘和運輸場合，絞車作為重要輔助設備被大量而廣泛地運用著，例如礦用提升絞車、調度絞車、耙礦絞車和鑿井絞車等。提升絞車可用于礦山豎井或斜井中物品與人員的調度，具有較大的牽引功

2、率和很好的安全性，是礦山生產(chǎn)中不可缺少的設備之一1。關鍵詞：提升機、絞車、煤炭。Electric hoist machinery transmission device designAbstract:Hoist is a kind of common mechanical industrial production process, has a long history and mature design and manufacturing technology. With the constant improvement of the winch manufacture technology

3、, processing materials of continuous improvement and development of electronic control technology, winch in such aspects as power, energy saving and safety has made great progress. At present, the winch is widely used in mines, ports, factories, buildings and the sea, and many other fields.In mine m

4、ining and transportation situation, winch is large and widely used as important auxiliary equipment, such as, scheduling winch for mine hoist, rake mine winch and sinking winch, etc. Hoist can be used in the mine shaft or items in deviated well and staff scheduling, has great traction power and good

5、 security, is one of the indispensable equipment in mine production.Keywords:Hoist, winch, coal.文獻綜述正文一、 國內外提升絞車發(fā)展狀況 礦井提升機包括機械設備及拖動控制系統(tǒng)，是聯(lián)系地下和地上的重要途徑，是礦山生產(chǎn)的咽喉設備，其性能好壞直接關系到礦山的生產(chǎn)效率和安全性及可靠性，它的安全、可靠運行是整個礦井正常生產(chǎn)的必要條件，一旦發(fā)生故障，所造成的經(jīng)濟損失是巨大的?！斑\輸是礦井的動脈，提升是明喉”形象地描述了礦井提升運輸系統(tǒng)的工作過程與重要作用3。目前，國內外對提升設備經(jīng)過多年的研究，近幾十年來發(fā)展的

6、很快，尤其是提升設備的滾筒方式、制動方式和電力拖動、自動化控制等方面有很大的改進，在提升設備的理論和實踐方面都取得了豐富的經(jīng)驗。國內、外對于提升絞車的優(yōu)化設計研究屬于較冷門的行業(yè)，相關的研究成果不太多。(一)、國內提升絞車的發(fā)展狀況 我國提升設備的設計制造，是在解放以后才開始的4。建國初期在黨的領導下，新建和改建了許多礦山機械制造廠。1953年撫順重型機器廠制造了我國第一臺纏繞式雙筒提升機。1958年洛陽礦山機器廠設計制成了我國第一臺2X4多繩摩擦式提升機，并于1961年開始運轉，這種提升機與纏繞式提升機比較，具有重量輕、體積小、安全可靠、適合較深礦井的特點，是現(xiàn)代提升機的發(fā)展方向。并已在我國

7、許多礦山中得到普及和應用。如安徽的鳳凰山銅礦、梅山鐵礦、張家洼小官莊鐵礦、西石門鐵礦、豐山銅礦、銅坑錫礦等礦山是較早地應用多繩摩擦提升機的礦山。1989年投產(chǎn)的通鋼板石溝鐵礦18#礦組的罐籠井采用的是上海冶金礦山機械廠生產(chǎn)的第二臺JKD1. 85 X 4多繩摩擦式提升機。1971年該廠又新設計制造了JK型新系列單繩纏繞式提升機，新系列采用了一些新結構，與老型號比較，提升能力平均提高了25%，而機器重量也相應的有所減少。其它如 JT系列礦用絞車，JKM及 JKD系列多繩提升機在采用新結構提高產(chǎn)品性能方面都有較大改進和提高。 我國的礦用提升機其調速原理經(jīng)歷了電阻調速、液壓調速、變頻調速及行星差動調

8、速等幾次大的改進，目前國產(chǎn)提升機所采用的調速裝置主要有兩種類型:一是液壓傳動調速裝置(液壓調速)，其產(chǎn)品形式即為現(xiàn)有的液壓提升絞車;二是電控調速裝置 (變頻調控)，其產(chǎn)品形式即為現(xiàn)有的傳統(tǒng)JT系列絞車。 提升機是一種重要的礦用機械，我國的提升機從上世紀七十年代開始應用于煤礦生產(chǎn)，極大地提高了工作效率，但安全性能較差，極易發(fā)生爆裂;八十年代為解決井下提升機防爆難題，生產(chǎn)了一種液壓提升機，之后又出現(xiàn)了運用變頻調速原理生產(chǎn)的無級調速提升機。 煤礦提升絞車是煤礦安全生產(chǎn)的重要設備，是安全生產(chǎn)的關鍵，它能否正常運行，直接關系著煤炭的產(chǎn)量、生產(chǎn)成本及礦井和職工的安全。隨著市場經(jīng)濟的發(fā)展和礦井標準化建設的需

9、要，提升絞車的運行質量越來越受到各級部門的重視。 根據(jù)<<煤礦安全規(guī)程>>規(guī)定5:投入運行后的提升設備，必須由礦務局機電部門每年進行一次檢查，每3年進行一次測試，認定合格并簽發(fā)運行許可證書后方可繼續(xù)使用.每次的測試結果表明大部分的絞車使用良好，但也存在一些帶有普遍性的問題，在一定程度上制約了煤炭產(chǎn)量，增加了生產(chǎn)成本，同時也影響了煤礦的安全生產(chǎn)，下面就針對一些主要問題進行歸納。 1.提升設備完好率差，存在重大事故隱患。 提升裝置必須裝設下列保險裝置，即防過卷裝置、限速裝置、深度指示器失效保護裝置等，并滿足相應的技術要求，但有許多礦用絞車沒有設置，違反了相應規(guī)定。 2.制動

10、裝置可靠性差。 制動裝置是提升絞車的重要組成部分，根據(jù)設計安裝要求，制動盤加工表面粗糙度應達到 1.6，偏差越小越好，最大不應超過 0.5mm，但有的礦用絞車安裝質量差，滾筒端面凹凸不平，使?jié)L筒在運轉時，制動輪間歇摩擦閘瓦，從而造成電機電流波動大，電耗增加，并加速了閘瓦的磨損。還有的絞車松閘不徹底，有時還會因為某些千擾因素引起突然緊閘現(xiàn)象。這種現(xiàn)象會影響機械系統(tǒng)的使用壽命，并有可能造成斷繩等事故。 3.絞車實際運行質量較差、效率偏低。 測試中發(fā)現(xiàn)大多數(shù)絞車均采用手動控制，加速、減速及低速爬行和停車休止時間相對偏長，使絞車提升能力下降，電機電耗增加6 近年來，我國各生產(chǎn)廠家對結構、調速裝置等進行

11、了許多改進，并推出了許多更新?lián)Q代的產(chǎn)品7隨著計算機技術的飛速發(fā)展，計算機和PLC的運算速度加快、存貯能力加大、功能加強、體積減小，使煤礦機械的功能更強、性能更優(yōu)、效率更高.例如淮南張集礦2x3000kW交變頻雙電機拖動提升機，其自動化控制由主控PLC (S7-400)、監(jiān)控PLC (S7-400)、閘控PLC (S7-400)、裝載PLC(SS-115U).卸載PLC (S5-115E)和傳動控制裝置SIMADYND及操作臺的Wine。人機界面裝置多臺計算機 (PLC)組成8 。(二)、國外提升絞車的發(fā)展狀況 國外礦用提升機的研究比較先進，并能及時地將研究的成果運用到礦用提升機的實際

12、生產(chǎn)中。自1827年德國制造出第一臺蒸汽提升機以來，礦井提升機大體分為兩種形式，一種為纏繞式提升機，另一種為多繩摩擦式提升機.目前廣泛使用單繩纏繞式提升機和多繩摩擦提升機9。最初提升機僅為纏繞式提升機一種，但隨著礦井開采深度及年產(chǎn)量日益增加，在井深達1000m以上，一次提升量達40-50t的條件下采用纏繞式提升機其鋼繩直徑要達到90mm,滾筒直徑要達到9m，電動機功率要達到4500kW。這樣的提升機制作金屬量消耗大、制造困難、成本昂貴，更重要的是直徑50mm以上的鋼繩只有幾個發(fā)達國家可以制造，而且價格貴的驚人，且壽命遠不如40mm以下的長。于是在 18世紀末，出現(xiàn)了用幾根細鋼繩代替一根粗鋼繩的

13、做法，就產(chǎn)生了多繩摩擦提升機。由于多繩摩擦提升機繩徑小，摩擦輪直徑小，電動機功率小，到20世紀70年代，世界上應用多繩摩擦提升機已有600多臺。 . 在過去的20年中，我國從德國共進口20多套大型礦用提升機，其電控配套裝置均為西門子公司的產(chǎn)品，其中10套是為直流電動機配套的直流電控制系統(tǒng)，其余10多套均為交頻交流電氣傳動電控配套裝置。第一套是1994年為山西省常林礦主井提升機配套的其調速性能非常理想，且節(jié)能效果相當明顯，它代表了世界礦用提升機的先進水平，也為我們指明了走節(jié)能和無級調速的路子。特別是隨著計算機技術的飛速發(fā)展，機電一體化技術和產(chǎn)品在世界范圍內得到了迅速發(fā)展和應用。先進采煤國從采煤工

14、作面、掘進工作面，到井下主煤流運輸及輔助運輸，到礦井提升及井下供電、排水等裝置，均具有建立在微處理器基礎上的監(jiān)控和保護系統(tǒng)，其機電一體化的設備、性能、可靠性和功能等有大幅度提高。如美國、澳大利亞等國由于在井下采用了先進的機電一體化設備，己實現(xiàn)無人工作面、遙控采礦甚至無人礦井;加拿大 INSO公司利用現(xiàn)代通訊、井下定位與導航、在線信息處理、監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)了對地下鎳礦的機電一體化采礦裝備乃至整個礦山開采系統(tǒng)的遙控操作。二、 國內提升絞車的發(fā)展趨勢在我國這樣一個以煤炭為常規(guī)主體能源的國家，國民經(jīng)濟要保持高速持續(xù)的，能源始終占極其重要的地位。煤炭需求的增加，必將使煤礦機械的需求也發(fā)展增大。隨著電子技術

15、、液壓技術等新型技術的日新月異，提升絞車會朝著一下幾個方面發(fā)展。（1） 進一步向電驅動發(fā)展。（2） 進一步向自動化、智能化方向發(fā)展。（3） 繼續(xù)向大型化方向發(fā)展。（4） 向分體式、單軸式發(fā)展。（5） 向系列化、標準化、模塊化方向努力。（6） 向高適應性方向發(fā)展。三、提升絞車的關鍵技術絞車，就是我們通常所說的卷揚機，一般都會由機架，電動機，制動器，卷筒，減速器，鋼繩等部件組成。絞車具有以下特點：通用性高、結構緊湊、體積小、重量輕、起重大、使用轉移方便，被廣泛應用于建筑、水利工程、林業(yè)、礦山、碼頭等的物料升降或平拖，還可作現(xiàn)代化電控自動作業(yè)線的配套設備。絞車的工作原理，由動力機將自身的能量以轉速的

16、形式傳遞給絞車變速系統(tǒng)，變速系統(tǒng)根據(jù)提升所要執(zhí)行的動作將速度調整到合適的數(shù)值范圍傳遞給絞車運動轉換系統(tǒng)(即滾筒)，滾筒再通過鋼絲繩帶動天車、游車、大鉤等游吊系統(tǒng)，最終將完成大鉤上移或下行的垂直運動，達到下放或起出鉆具等目的。在這一運動轉換過程當中，如遇緊急情況需要停車或需要絞車承受部分提升載荷，改善提升狀況，則需通過剎車控制系統(tǒng)來實現(xiàn)。電動機與減速箱、減速箱與滾筒軸之間連接均選用齒式聯(lián)軸器連接，傳遞扭矩大。另外，在扭矩輸出較大的滾筒軸、減速箱輸出軸軸頭上采用花鍵聯(lián)接方式，保證了各傳遞件之間聯(lián)接的安全性和可靠性。卷揚系統(tǒng)裝置含有卷筒、主軸與軸承座。卷筒由大齒輪、制動輪和鋼板卷筒組成，并通過平鍵聯(lián)

17、接在主軸上，外帶繩槽的襯墊或木襯、以減少鋼絲繩的磨損主軸通過軸承座中的滾動軸承固定在底座上，一端通過錐齒輪傳動深度指示器絲桿，從而帶動指針指示重物所在位置。齒輪傳動的優(yōu)點主要有： (1)瞬時傳動比恒定，傳動比范圍大，可用于減速和增速。 (2)速度 (指節(jié)圓圓周速度)R傳遞功率的范圍大，可用于高速 (v>40m/s ).中速和低速 (v<25m/s)的傳動:功率可從小于lw到l05kw。 (3)傳遞效率高，一對高精度的漸開線圓柱齒輪、效率高達99%以上，而鏈輪效率一般為94%-96%。 (4)結構緊湊，體積小，適用于近距離傳動。對于提升絞車的設計特點有：(1) 負載時變。(2) 驅動

18、力矩范圍大。(3) 要求調速方便，高低速運行穩(wěn)定。 (4) 對安全可靠性要求較高。 (5) 求具有較好的可操作性四、綜合評述 在我國這樣一個以煤炭為常規(guī)主體能源的國家，國民經(jīng)濟要保持高速持續(xù)的，能源始終占極其重要的地位。煤炭需求的增加，必將使煤礦機械的需求也發(fā)展增大。 當今世界市場競爭日趨激烈，用戶對產(chǎn)品的性能要求越來越高，同時要求產(chǎn)品的設計和制造周期越來越短。企業(yè)若想在競爭激烈的市場中占有一席之地，依靠傳統(tǒng)的設計方法是行不通的，必須采用先進的現(xiàn)代設計技術。要快速縮短與發(fā)達國家之間的差距，一方面是生產(chǎn)企業(yè)要加大資金投入力度，不斷更新和改造設備；另一發(fā)面是設備制造商在研究國外先進同類設備性能的基礎上，不斷改革創(chuàng)新，提高國內設備的功能和精度。文獻綜述參考文獻1夏榮海，郝玉深礦井提升設備M.江蘇，中國礦業(yè)學院出版社，19872李希平.多繩提升機在深提升中的作用，國外金屬礦山，2002,2: p38-413謝錫純，李曉豁.礦山機械與設備M.江蘇徐州，中國礦業(yè)大學出版社，2000: 1954中國礦業(yè)學院.礦井提升設備M.北京，煤炭工業(yè)出版社，1982: 15能源部一煤礦安全規(guī)程M.北京，煤炭工業(yè)出版社，19926萬建民，趙連春，JH -14型回柱絞車的改進設計M.北京:煤礦機械工業(yè)出版社，20027