畢業(yè)設計（論文）-煤礦主井提升設備選型設計（單繩纏繞式提升機）

PAGEIV煤礦主井提升設備選型設計（單繩纏繞式提升機）摘要煤礦的生產效率很大程度上依靠提升設備，而我國中小型礦井所使用的提升設備，存在明顯不足之處，嚴重影響了礦井的工作效率，因此必須設法改進提升設備，滿足設計要求，提高生產效率。本次設計選用單繩纏繞式提升機，嚴格按照生產要求進行選擇設計。其裝置主要由四個主要部件構成，分別是聯(lián)軸器、主軸裝置、制動器和減速器。其中除了聯(lián)軸器外，其余三者都是配套的專用產品，設計方案較少。這樣，就能夠使設計的提升機現(xiàn)場維護量減少，方便使用與運行，從而大幅度地提高提升機的生產效率。本設計包含了許多設計、計算內容，主要是提升容器的選用設計、提升鋼絲繩的選用設計、提升機天輪的選用設計、提升相對位置計算、電動機容量計算和提升運動學及動力學計算等。關鍵詞：單繩纏繞式提升機；聯(lián)軸器；主軸裝置；制動器；減速器全套圖紙加V信153893706或扣3346389411

AbstractProductionefficiencyisheavilydependentoncoalminehoistingequipmentandliftingequipmentusedinoursmallandmediumsizedmines,thereareobviousshortcomings,seriouslyaffectingtheefficiencyofthemine,itisnecessarytofindwaystoimproveliftingequipmenttomeetthedesignrequirements,improveproductioneffectiveness.Thisarticleisdesignedtomeettheproductionrequirementsofasingleropewindinghoistapparatus.Thisapparatusismainlycomposedoffourmaincomponents,i.e.thecoupling,thespindle,brakes,reducers.Amongthem,inadditiontothecoupling,theotherthreearesupportingaspecialproduct,thedesignisless.Thus,itispossibletoreducetheamountofon-sitemaintenancehoist,andeaseofuseandoperation,thusgreatlyimprovetheproductionefficiencyofthemachine.Thedesignincludesanumberofdesign,calculationcontent,mainlytoenhancetheselectionofcontainerdesign,selectionofhoistingcabledesign,enhancemachinedesignchoicesheave,improvetherelativepositioncalculation,calculatethemotorcapacity,improvekinematicsanddynamicscalculation.

Keywords:Singleropewindinghoist；Coupling；Spindledevice；Brakes；reducerPAGE38目錄TOC\o"1-3"\h\u25682摘要 I9287Abstract II11162目錄 1301401緒論 456212提升機的發(fā)展和結構 673262.1發(fā)展概述 6269062.2單繩纏繞式提升機的主要結構 7243032.2.1主軸 7137002.2.2盤型制動器 7275792.2.3減速器 8134712.2.4聯(lián)軸器 828242.2.5調繩離合器 9229122.2.6深度指示器 926083單繩纏繞式提升機的設計 10123593.1設計依據(jù) 10123503.2設計過程 10188373.2.1箕斗的選擇 1068543.2.2提升鋼絲繩的選擇 1371713.2.3提升機卷筒的選擇 15165793.2.4天輪的選擇 16226083.2.5提升機與井筒的相對位置 16170693.2.6預選提升電動機 18269313.2.7計算傳動裝置的總傳動比并分配傳動比 1968433.2.8計算主軸的輸入功率并選擇軸徑 19217663.2.9根據(jù)軸徑確定主軸部分的安裝軸承 20262583.2.10聯(lián)軸器的設計 21288123.2.11制動器的設計 22320174提升設備的運動學及動力學計算 2442464.1計算提升系統(tǒng)變位質量 24167574.2計算并選定提升加速度 25267504.3計算并選定提升減速度 2547714.4計算六階段速度圖參數(shù) 2645814.5提升設備的動力學計算 28186234.6計算提升電動機容量 30156784.7提升設備的電耗及效率的計算 31122335產品空轉運行 33221426提升機的維護與檢修 34235676.1提升機的日常維護 34164446.2提升機的定期檢、修 34202917結論 36248228致謝 37233529參考文獻 38

1緒論當代中國，是一個經濟騰飛的中國，其資源基礎是中國經濟騰飛的引擎之一。為了保持中國經濟的發(fā)展，中國的資源利用一直尋求多樣性，例如天然氣、潮汐能、風能、等等。資源的開采方式也一直在尋求突破，從原始的小規(guī)模開采，到現(xiàn)如今的大規(guī)模深海采集，中國對資源的需要，越發(fā)明顯。而其中的煤礦資源，從某種意義上來說，是中國現(xiàn)階段最重要、最經濟的一次能源。21世紀初的時候，我國的煤礦產業(yè)就已經在含煤地區(qū)全面扎根，大規(guī)模地開采煤礦，以給中國工業(yè)的運轉源源不斷地提供能源。但我國煤礦的開采技術與提升技術，并沒有跟得上時代節(jié)奏，很多中小型礦井依舊采取改革開放前的開采、提升方式，技術落后，設計不合理，達不到生產要求，存在安全隱患等等，困擾著許多煤礦礦井，嚴重制約了礦井的生產能力。由于時代的發(fā)展、煤礦產量增加方法的改變、煤礦功能的拓展，煤礦的戰(zhàn)略地位將變得越發(fā)緊要。黨和國家為了完成實現(xiàn)“中國夢”的愿望，近兩年制定了許多能源相關政策，也進一步地明確了煤礦能源、資源在中國資源布局中所占的戰(zhàn)略地位?，F(xiàn)階段，中國煤礦采集方法首要是井下方式采集，這就要求使用提升裝備以運送煤礦到地面。其中，要求非常高的一個環(huán)節(jié)就是提升環(huán)節(jié)，甚至可以這樣說，提升環(huán)節(jié)在很多方面上限制著煤礦能源的生產或其他能力。提升裝備的合適構造及，科學維修保護和經濟效率運作，影響著工作效率和經濟指標。我國一直對有拓展能力的煤炭公司進行改革以確保解決如今能源緊缺的困局，為實現(xiàn)“中國夢”貢獻“推力”支撐。如今，我國大部分的煤礦提升裝備同世界大型先進水平煤礦相比，有非常大的距離，主要問題集中在下面三個方面：（1）提升裝備的非手動控制裝置與國外煤礦相比較，其系統(tǒng)較為落后；（2）配套的主要零部件的質量以及安全要求不達標，因而限制了提升裝備的綜合水平；（3）煤礦運作的監(jiān)管檢驗方式跟不上時代節(jié)奏、制動系統(tǒng)存在明顯缺陷。隨著時代的進步，提升機技術也隨之快速不停地發(fā)展，其發(fā)展特點也越發(fā)明顯，主要趨向如下:（1）體積小、質量小，方便可靠；（2）效率高、能力大、性能穩(wěn)定；（3）自動化、智能化；（4）向標準化、規(guī)范化方向發(fā)展，讓機器的零部件愈加規(guī)范、標準，從而保障其加工質量；（5）向高適應性發(fā)展，適應不同工作環(huán)境；所以，從發(fā)展經濟、給社會帶來長遠利益的長遠考慮的角度來講，設計高效率提升設備是非常不錯的選擇。本篇文章從各種角度分析設計了各類提升機的綜合性能，根據(jù)機器設計的基本原則，即經濟利益最大化原則與使用程度最大化原則，選擇了單繩纏繞式提升機，并對它進行了總體構造分析。尤其是關于其可靠性與可行性，設計了提升機的主軸裝置、聯(lián)軸器、減速器、制動器等零部件。文中電動機的選擇方便靈活，而提升機的三個主要部件，即主軸裝置、減速器與制動系統(tǒng)是配套裝置，無論是維修還是保養(yǎng)，都非常方便。這樣，就能減少裝備的設計時間，提升機在日常應用、維護中，也能靈活地替換損壞零部件，從而節(jié)省時間，提高提升機的工作效率和生產效率。

2提升機的發(fā)展和結構2.1發(fā)展概述提升機的類型非常之多，大體上可以分成兩大類，即摩擦式提升機與纏繞式提升機。其中，纏繞式提升機也可細分為三類，即單繩纏繞式提升機、多繩纏繞式提升機與絞輪式纏繞式提升機。而現(xiàn)在，全世界的煤礦大多使用多繩摩擦式提升機，或者單繩纏繞式提升機。提升機的詳細分類與其主要特性如下：（1）纏繞式：為了使提升機完成提升工作，實現(xiàn)提升和下放動作，可以使用繩索，在提升機的卷筒上進行纏繞和放出。具體方法：把鋼絲繩的一頭鞏固在提升機的卷筒上，另一頭則和提升器相接，當電動機拖動卷筒向不同方向滾動時，提升容器也隨之提升或者下放?！?】①單繩纏繞式：單繩纏繞式提升機的適用范圍，僅限于淺井和中等深度煤礦，因為它的構造相對簡單。但是如果是深井或者大型礦井，提升機的鋼絲繩直徑要求就很大，這也要求提升機的體積非常巨大，從而給提升機的制造與運行非常不便利，因此這種提升機在一些條件下，受到了很大的限定。②多繩纏繞式：多繩纏繞式提升機具有單繩纏繞式提升機的一些特性，在另一些方面，又具有多繩摩擦式提升機的特性。它可以在豎井提升和斜井提升中使用，并且充分彌補了單繩纏繞式提升機的不足，例如深井大于等于1400m時，就可以使用多繩纏繞式提升機工作。摩擦式：煤礦的礦井開采產量與深度越大，跟著的這種提升機的優(yōu)勢就越加明顯。電動機的容量和消耗相對于其他方式，都在減小，其中原因是，它的主軸跨越比較小，主軸的直徑和長度也都在減??；與此同時，它的摩擦輪寬度也很窄，沒有增加提升高度的難題。當然，摩擦式提升機的缺點也很明顯，它的主軸構造比纏繞式提升機要更為繁雜，其總體消耗的能量非常巨大，相對于中小型煤礦來說，這種能耗造成成本過高，非常浪費。而且摩擦式提升機相對來說，存在的安全隱患也比較大。綜上所述，單繩纏繞式提升機工作比較穩(wěn)固,摩擦力比較小,很可靠，并且消耗也非常少，構造相對簡易,安全性能高,受力比較平均,最重要的是，它能夠成功勝任工作任務及工作前提的要求,對于中小煤礦的提升系統(tǒng)來說，這是非常明顯的優(yōu)點。當然，單身纏繞式提升機本身的缺點也隨之存在，例如對提升繩索的直徑要求較大；在運行過程中出現(xiàn)急停，可能會出現(xiàn)提升繩索拉斷；在拉不同負載的繩索時會伸長或縮短，所以需要經常調繩等等。但綜合考慮這次設計的適用領域以及生產要求，依舊選取單繩纏繞式提升機。方案確定之后，就要解決方案里經常出現(xiàn)的問題，主要包含制動系統(tǒng)不穩(wěn)定和主軸性能不穩(wěn)定等。主軸是提升機非常重要的組成部分,它們的性能，很大程度上影響著提升機的生產效率、事故率與可靠性。主軸比較容易出現(xiàn)的問題主要有筒殼徑向軸向開裂、筒殼在與支輪鏈接螺栓孔處產生裂紋、主軸軸頭產生裂紋等等。制動系統(tǒng)的問題主要是制動不穩(wěn)定、制動力矩不足、不能快速制動。綜上所述，為了解決這些問題，可以采取一些措施：（1）針對卷筒開裂，可以更換加厚筒殼，增加卷筒整體強度；（2）針對筒殼徑向軸向開裂，可以在筒殼中間增加支撐環(huán)，或者加內圓貼板；（3）針對筒殼在與支輪鏈接螺栓孔處產生裂紋，可以在圓周縫隙處緊塞鋼制墊片；（4）針對主軸軸頭產生裂紋，必須卸掉聯(lián)軸器，處理裂紋；（5）針對制動不穩(wěn)定，可以加強日常維護檢修；（6）針對制動力矩不足，可以合理分配制動力矩的大小；（7）針對不能快速制動，可以采取液壓盤式制動器。2.2單繩纏繞式提升機的主要結構2.2.1主軸本產品主要由卷筒、輪轂、主軸三個部件組成，使用雙卷筒形式的主軸裝置，作雙鉤提升，兩根鋼絲繩各固定在一個卷筒上，分別從卷筒上、下方引出卷筒轉動時，一個提升容器上升，另一個容器下降：（1）主軸裝置采用鑄鐵法蘭盤；（2）滾筒為整體焊接結構；（3）滾筒部件與主軸結構都要求具有對稱性；（4）使用裝配式結構來聯(lián)接卷筒和制動盤，客戶在裝配時縮減了制造制動盤的工作量，因為制動盤早已使用了精加工，從而方便裝卸和運輸，使制動盤的形變縮減，并且增加了制動盤的工作期限；（5）軸承的選擇，主要依靠提升機的各個參數(shù)，需要裝配好質量優(yōu)良的軸承，以防止軸承損壞，影響提升機工作；另外，需要配備很好的潤滑系統(tǒng)，因為其工作環(huán)境基本上是污染環(huán)境，如果潤滑劑質量不好，容易造成軸承抱死，發(fā)熱等情況；（6）雙卷筒提升機通常在卷筒的上方出繩。2.2.2盤型制動器屬于安全制動和工作制動，所以這個部件不但構造緊密，質量較小，并且運行敏銳，可靠性和安全性都很高。中國最優(yōu)秀的液壓站是盤行制動器用液壓站：（1）為了保證液壓站工作的安全性與可靠性，高壓液壓閥的選擇要求是液壓閥25MPa及其以上壓力等級；（2）為了使控制準確度愈高，調整愈便利，系統(tǒng)壓力調節(jié)穩(wěn)定性更強，所以采取電磁式比例溢流閥；（3）主要技術參數(shù)：①額定工作油壓為6.3MPa；；②油泵最大流量是9L/min;；③油箱容積：500L；④正常工作油溫：15至60℃；⑤液壓油牌號：夏季N64抗磨液壓油；冬季N32抗磨液壓油；⑥油泵驅動機：Y90L—4—B；⑦液壓站油液清潔度：NAS1638-11級。盤型制動器的工作原理主要是依靠油壓力松閘、靠彈簧力制動。當油腔通入壓力時碟型彈簧組被壓縮，隨著油壓的升高，碟簧組被壓縮并且儲存彈簧力，彈簧力越大，閘瓦離閘盤的間隙就越大，此時，盤型制動器處于松閘狀態(tài)。反之，則處于閉閘狀態(tài)【2】。2.2.3減速器在減速器的選擇上，選擇二級齒輪減速器，它是一種封閉在剛性殼體內的齒輪傳動的獨立部件，減速比是30；20；11.5；10.5。在提升減速工作過程中產生磨損甚至損壞，所以對其所使用的潤滑油也要慎重選擇。經過研究表明，對于提升機減速器潤滑油的運動粘度選擇，應是V1=30∽100mm/s最為合適，油品牌號可以使液壓油。除此之外，對于潤滑油的磨損元素與污染元素也要考慮進去，以便產生最大經濟效益。至于軸承的選擇，主要是選擇滾針軸承與滾動軸承【5】。減速器是裝置運作的重要一環(huán)，它在出廠前，必須跑合，而裝配完畢的減速器，一定要一級一級地加負荷進行試車。這一點蘊含非常重大的意義，它除了在一些方面提升接觸精度，可以改正制裝的錯誤，還是鍛造金屬材料齒面體質的流程，這有利于抗疲勞。齒面破壞是機器里面比較常見的一種情況，尤其是在減速器運行的流程里，齒面破壞更為常見，大致可以分為以下兩種：一個比較少見的現(xiàn)象，即磨損破壞，里面有齒面斷齒和擦傷。另一個情況是點蝕破壞，其中，它又包含早期點蝕和疲勞點蝕。造成早期點蝕有許多原因，其中最為重要的是因為齒面嚙合不是很好，而且超負荷運行，這才導致齒面接觸應力變大，因此絕對不能夠使它超負荷運行，等到齒面接觸狀況滿足條件時，再滿負荷運行。造成疲勞點蝕的原因有許多，主要如下：接觸精度不怎么好；潤滑油過于稀薄等。為了解決上述問題，找到了些相應措施，例如使用質量不錯、相適應的潤滑油，提高齒輪加工精度，齒輪嚙合時保證齒輪運轉平穩(wěn)等等。2.2.4聯(lián)軸器聯(lián)軸器是聯(lián)接提升機兩軸承并傳遞扭矩的重要部件。在選擇過程中，根據(jù)提升機所在的工作環(huán)境、需要達到的工作強度等等來確定聯(lián)軸器的類型和型號。由此，我們再減速器與電機兩者之間采取的是彈性棒銷聯(lián)軸器，兩個半聯(lián)軸器、彈性棒銷和外套構成了這個聯(lián)軸器。這個聯(lián)軸器采取了整體式外套，結合彈性元件構造。除了能夠了縮小開始、停止時的沖擊負荷，還能夠保證兩個半聯(lián)軸器聯(lián)接的可靠性以及安全性。此外，它的維護量縮小，維護比較便利【4】。2.2.5調繩離合器為了使活滾筒與主軸鏈接或者脫開，從而方便在調繩或者換繩時進行工作，使活滾筒與死滾筒擁有相對運動，所以在提升設備中選擇安裝調繩離合器。調繩離合器分為三種，即齒輪離合器、摩擦離合器、蝸輪蝸桿離合器，按照設計要求與生產要求，選取齒輪離合器。2.2.6深度指示器根據(jù)設計要求，此次設計選擇深度指示器為牌坊式深度指示器。它由深度指示器和深度指示器傳動裝置兩大部分組成，是提升設備中的重要附屬裝置，用來監(jiān)視提升過程和安全回路。提升設備的深度指示器在運行過程中不能存在偏差，如果深度指示器不能精確地表示出提升容器位置，則會影響工作人員操作，可能會引發(fā)事故，所以對于深度指示器的安裝和維護，有一下幾點要求：深度指示器在安裝時應檢測完成是否能夠靈活操作；安裝時要根據(jù)實際停車位置進行調整行程開關；（3）深度指示器需要定期保養(yǎng)，用潤滑油進行維護，并且需要經常清洗傳動部分粉塵；（4）如果深度指示器出現(xiàn)異常，如指針震動、爬動，機器發(fā)出異聲等情況，應當及時處理，避免事故發(fā)生。（5）如果在工作過程中產生緊急制動，等到能夠重新工作時，需要校正深度指示器才能繼續(xù)工作。

3單繩纏繞式提升機的設計3.1設計依據(jù)礦井提升設備的設計與制造方案，很大程度上決定著煤礦的噸煤生產成本、生產能力、基建投資等一些技術資本目標。對此，我們必須思考下面幾處要素：生產能力：最后開發(fā)深度；同時提升的水平數(shù)；提升機的樣式。綜上所述，通常情況下，采取提升設備，主要看礦井規(guī)模大小，如果是中小型，則采取單繩纏繞式提升機；如果是大型或者超大型，則采取多繩摩擦式提升機。除此之外，我們還要結合當今的國際形勢，查看如今的科學技術，按照國家相關政策，合理設計機械，最后確定設計內容。本次畢業(yè)設計的目標任務是提升設備的設計，從而完成礦井90萬噸年產量。這之中以正常工作為目標，生產要求如下：（1）礦井每年的生產量要求達到90萬噸；（2）年工作日br=300天，每天凈工作實踐t=14h；（3）單水平提升時，井筒深度為m；（4）卸載水平到井口的高度為；（5）裝載水平與井下運輸水平的高差為；（6）散煤容重為t/m3；（7）定重裝載；（8）提升方式為雙箕斗提升；3.2設計過程3.2.1箕斗設計箕斗是一種直接裝載有用礦物、廢石或矸石的容器。主要分為斜井和立井兩種，并且又包含主井和副井罐籠。其中，主井是我們設計時的主要選擇，按照卸載方法不同，一般分為翻轉式和底卸式?；吩谶x擇和設計時，應該著重考慮以下要素：剛度滿足要求，堅固的構造，閘門工技術嫻熟可靠，裝載卸載速度快，效率高【6】。依據(jù)設計要求，我們選擇底卸式箕斗，除了滿足上述幾項要求外，它的優(yōu)點還有對井架沖擊較小、有足夠的卸載爬行高度、維護方便、經濟合理等。除此之外，在對箕斗的選擇上，要對箕斗的卸載能力有充分計算。如果煤礦倉庫滿載，煤礦卸載完成的時候，箕斗會斷繩的幾率將變得非常低。箕斗的結構和工作示意圖如圖3-1：圖3-1單繩纏繞式提升機箕斗提升系統(tǒng)1-提升機；2-天輪；3-井架；4-箕斗；5-卸載曲軌；6-煤倉；7-鋼絲繩；8-翻籠；9-煤倉；10-給煤機；11-裝載設備按照上述準則，箕斗的基本參數(shù)計算如下所示：（1）經濟提升高度H：式（3.1）（2）經濟提升速度Vm:式（3.2）式中:H——提升高度（m）；Hs——礦井深度（m）；Hx——卸載高度（m）；Hz——裝載高度（m）。（3)平均每次提升物資所需時間Tx:假設;把式(3.1)代入式(3.3)，可以得到Tx：式（3.3）式中:a1——提升設備運行時的加速度、減速度,箕斗可以初估是0.8m/s2；t——提升設備容器啟動加速時所需時間，箕斗可以初估是10s；θ——提升設備裝載時的停止時間，箕斗可以初估是10s。根據(jù)上述數(shù)值計算每次提升重量m：式（3.4）式中:An——礦井每年要求生產總量（）；af——提升設備能力與礦山設計能力的比值，必須大于等于1.2，此處取1.2；c——提升設備能力增大的倍數(shù)，可以暫取1.15；t——每日工作的時長，按照標準規(guī)格，取14h；bf——每年工作的天數(shù)，按照標準規(guī)格，取300天；按照上式數(shù)據(jù)，從表3-1中選擇提升能力符合要求的箕斗罐籠；寫出所選箕斗的箕斗型號，箕斗總高（m）,有效容積(m3)，箕斗中心矩S（m），提升鋼絲繩直徑（mm），最大提升高度（m）以及名義裝載質量（t）等基本參數(shù)。再考慮到以后也許會提高礦井生產要求，增加礦井生產效益，所以綜合研究，選擇型號為JL-8的立井單繩箕斗，它的規(guī)格參數(shù)如下所示：（1）自重：Qz=5.5t；（2）全高：9250mm；（3）有效容積：8.8m3;（4）最大終端載荷：14.5t；根據(jù)其技術參數(shù)可以求出它的實際載重：式（3.5）式中:v——箕斗的有效容積，m3;ρ——散集密度，通常煤炭的散集密度，所以暫取0.9；表3-1立井單繩箕斗規(guī)格表3.2.2提升鋼絲繩的選擇鋼絲繩是由鋼絲、繩芯和潤滑脂組成的鋼絲束。它具有以下特點：可以長距離地傳遞負載；安全系數(shù)大，因而使用安全可靠；質量小，方便運輸；強度高、抗沖擊韌性好、運行平穩(wěn)，因此在高速工作條件下不易崩斷；柔軟性能突出，適合牽引；耐腐蝕性高、耐磨性好，因此可以在惡劣環(huán)境中正常工作。因為鋼絲繩具有上述優(yōu)點，所以在承載、提升方面，鋼絲繩應用較廣。尤其在煤礦產業(yè)，它是提升設備非常關鍵的部件，直接關系到生產效率和工作人員的人身安全，所以對于提升機鋼絲繩，一定要慎重選擇。提升設備使用的鋼絲繩，按照用途分類，可以分為一般用途鋼絲繩和重要用途鋼絲繩。結合生產要求與單繩纏繞式提升機的提升需要，我們通常選取圓形股鋼絲繩或者三角股鋼絲繩，并且保證鋼絲繩光面右同向捻、點或者線接觸形式。為了提高鋼絲繩的耐腐蝕性與抗沖擊韌性，適宜選擇優(yōu)質碳素結構鋼絲繩（也可以鍍鋅加以保護）。除此之外，鋼絲繩在工作過程中，還受到很多應力作用和各種因素的影響，損壞鋼絲繩的質量和性能，縮短鋼絲繩的使用壽命。最為常見的應力作用分別是彎曲應力、擠壓應力、動應力、靜應力、扭轉應力等等。在實際計算過程中，如果綜合計算上述應力作用，那么將會帶來很復雜的工作量，所以現(xiàn)在國內外都是按照靜載荷計算求近似值。根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定：鋼絲繩應按照最大靜載荷并且考慮一定安全系數(shù)的方法進行計算。例如專為升降人員的安全系數(shù)最低值為9、專為提升物料的安全系數(shù)最低值為6.5等等。需要注意的是，這里的安全系數(shù)并不是鋼絲繩真正具有的強度儲備，而是經過實踐得到的鋼絲繩安全運行的經驗值。根據(jù)上述要求，鋼絲繩的計算如下：（1）鋼絲繩最大懸垂長度，按式(3.6)計算：初步估算井架高度：式（3.6）式中：——礦井深度，m；——由井底車場水平到容器裝載的距離（m），暫取20m。（2）根據(jù)以上數(shù)據(jù)，按式(3.7)計算出鋼絲繩每米質量P：式（3.7）式中:——一次提升貨載的重量，kg；——容器的自身重量，kg；——安全系數(shù)，按照《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定，暫取6.5；——鋼絲繩抗拉強度，暫取17000kg/cm2。按照上述計算結果，選擇圓形股6×19型鋼絲繩，它的參數(shù)如下：①鋼絲繩直徑；②鋼絲直徑；③鋼絲繩斷裂力；④鋼絲繩每米質量；⑤鋼絲繩抗拉強度為根據(jù)以上數(shù)據(jù)，按式(3.8)校核鋼絲繩安全系數(shù)：式（3.8）式中：——所選鋼絲繩全部鋼絲破斷拉力總和，N；——貨載質量，kg；——容器質量,kg；——鋼絲繩質量，kg；——安全系數(shù)。《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定，安全系數(shù)必須達到要求，即ma≧6.5，所以在初步估算中，ma取6.5；根據(jù)以上計算數(shù)據(jù)結果，ma＞6.5，所以校核結果是合格可用。提升鋼絲繩的日常檢查維護，對于提高鋼絲繩的使用壽命、保證工作人員的生命安全十分重要，所以必須嚴格按照規(guī)定：①提升鋼絲繩必須每天檢查一次，平衡鋼絲繩至少每周檢查一次；②對容易損壞或者較多銹蝕的鋼絲繩部分必須停止工作，仔細檢查；③對于已經斷絲的部分，必須在檢查時剪下，并記錄在冊；④要經常涂、浸專用油維護。3.2.3提升機卷筒的選擇提升機卷筒是提升機設備的重要組成部分，它所需容繩量的要求，很大程度上影響著提升設備的工作效率與安全性能。因此，對于卷筒的設計與選擇要求，也是十分嚴格的。提升機卷筒，主要有以下三種分類：①對開裝配式木襯卷筒：它是剖分裝配式結構，方便運輸與安裝；②對開裝配式繩槽卷筒：在過渡區(qū)擁有層間過渡塊，減輕咬繩程度；③整體式木襯卷筒：整體結構，安裝工作量較少，方便替換使用?，F(xiàn)在，無論是中小型煤礦還是大型煤礦，其主流結構形式是裝配式木襯卷筒，因為它具有使用替換方便、摩擦損耗較小、可以靈活搭配繩徑等特點，故本次設計在此也采用裝配式木襯卷筒，其參數(shù)數(shù)據(jù)計算如下：（1）提升機卷筒直徑D：式（3.9）式（3.9）綜上計算數(shù)據(jù)，選擇卷筒直徑D=3500mm；提升機卷筒寬度B：式（3.10）式中:d——鋼絲繩直徑，mm；ε——鋼絲繩繩圈之間的間距，暫取3mm；根據(jù)相關規(guī)定，所需滾筒寬度不能大于提升設備標準，即滾筒寬度不能超過1.7m，以上數(shù)據(jù)計算結果顯示，本次設計方案，合適可用。再考慮到實際生產、工作中，會存在誤差，所以選擇滾筒要求為：卷筒直徑D=3500mm,寬度B=1655mm。提升機強度驗算：式（3.12）式（3.13）式中:——所選提升機最大靜張力；——所選提升機最大靜張力差；由式（3.12）與式（3.13）計算結果表明，提升機強度滿足生產使用要求，校驗合格。3.2.4天輪的選擇按照《定型成套裝備》中規(guī)定，綜合以上計算得出的鋼絲繩直徑等因素，能夠查表得出選擇，采用天輪參數(shù)要求如下：繩槽直徑23.5mm，名義直徑3500mm。3.2.5提升機與井筒的相對位置（1）井架高度：t式（3.14）式中：——卸載高度，暫取20m；——容器全高,查表取9.25m；——過卷高度，根據(jù)規(guī)定，暫取4m；——天輪半徑（m）；在上式計算中，綜合考慮實際井架高度，需要加上接觸點到天輪中心的距離，即0.75Rt，以此保證實際生產設計時的準確性。在之前計算鋼絲繩的相關數(shù)據(jù)時，井架高度Hj的預估數(shù)值是30m。式（3.14）的計算結果表明,原來的井架高度預估數(shù)值合適可用,不需要再進行校核,只需把按照相關規(guī)定，取35m即可。（2）滾筒中心線到井筒中提升鋼絲繩間水平距離：式（3.15）式中：——井架高度，m.——提升機滾筒直徑，m。（3）鋼絲繩弦長Lx：式（3.16）式中：Rt——天輪直徑C0——滾筒中心線與井口水平高差提升機主軸中心線高出井口水平距離，暫取21；在設計中，鋼絲繩弦長通常規(guī)定在60m以內，主要是為了防止在運行中鋼絲繩因為振動而越出天輪繩槽。通常，弦長是滿足設計要求的。（4）鋼絲繩內外偏角計算鋼絲繩的內外偏角很大程度上影響著鋼絲繩與天輪輪緣的磨損狀況，如果內外偏角不能滿足設計要求，會導致鋼絲繩跳出天輪的事故，嚴重情況下，會威脅工作人員的生命安全，所以必須嚴格設計。按照《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定：最大外偏角和最大內偏角均不得超過1°30′。最大外偏角如下：式（3.17）式中：B——滾筒標準寬度，B=1.7m；s——兩箕斗中心距，查表3-1，得s=2.1m；a——兩滾筒之間的間隙，查表3-1，計算得a=0.14m；d——鋼絲繩直徑，d=0.04m；ε——繩圈間隙，暫取0.003m。最大內偏角為：式（3.18）式中：——提升高度，m；——提升機滾筒直徑(m)；綜上所述，計算得出的數(shù)據(jù)符合《煤礦安全規(guī)程》的要求，合適可用。（5）提升機滾筒的下出繩角式（3.19）按照規(guī)定，JK提升設備的下出繩角必須大于等于15°，否則在生產工作過程中容易出現(xiàn)事故。式（3.19）計算結果表明，下出繩角合適可用，安全可靠。3.2.6預選提升電動機提升電動機是提升設備的動力源，選擇提升電動機時，要結合工作現(xiàn)場環(huán)境的電源設備、溫度、工作時長、工作連續(xù)性、載荷大小等等因素，綜合選擇出符合生產要求的電動機類型、轉速、結構形式、型號，并保證它的經濟效益。在此，本設計算則結構簡單、價格經濟、操作維護方便的三相交流電機，其相關數(shù)據(jù)計算如下：（1）確定電機額定轉數(shù)：式（3.20）結合箕斗容積較大的限制因素，所以預定電機同步轉數(shù)為。（2）根據(jù)以上計算數(shù)據(jù)，帶入式（3.21）、式（3.22），得出預選電動機功率Pe：其中，額定轉數(shù)預估值為ne=742r/min;實際最大提升速度Vm:式（3.21）預選電動機功率：式（3.22）式中：——礦井阻力系數(shù)，取；——減速器傳動效率，取；——動力系數(shù)，??；綜上數(shù)據(jù)，可以確定電機選擇型號為YR2000-8/1730三相異步電動機，它的規(guī)格參數(shù)如下：①額定功率②轉數(shù)③效率；④飛輪轉矩(GD2)d=36310N.m2（3）根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可以計算得出所選電動機的額定拖動力Fe：式（3.22）（4）根據(jù)以上數(shù)據(jù)，計算出電動機轉矩：3.2.7計算傳動裝置的總傳動比并分配傳動比（1）根據(jù)以上數(shù)據(jù)，預估減速器的傳動比是11.5；（2）給各級傳動裝置分配傳動比：3.2.8計算主軸的輸入功率并選擇軸徑（1）計算主軸的輸入功率：式（3.24）式中：——聯(lián)軸器的傳遞效率，?。弧S承的傳遞效率，取；——齒輪的傳遞效率，??；——卷筒的傳遞效率，取。（2）計算主軸輸入轉矩T主軸：式（3.25）（3）計算主軸最小直徑dmin:式（3.26）式中：P——主軸軸傳遞功率；n——主軸轉速；c——許用應力確定值，取c=105。表3-2常用材料的許用扭轉剪應力[τ]值和c值注：當作用在軸上的彎矩比傳遞的轉矩小或只傳遞轉矩時，C值取較小值，否則取較大值。綜合以上計算數(shù)據(jù)，結合表3-2，確定選擇周最小直徑。除此之外，為了確保主軸的強度與工作穩(wěn)定性，對于主軸上的三個鍵槽，應該放大7%左右，因此最終確定主軸最小直徑的圓整數(shù)720mm，主軸的選用材料是40Cr鋼。3.2.9根據(jù)軸徑確定主軸部分的安裝軸承根據(jù)主軸軸徑的選定，從而確定選擇圓錐滾子軸承的型號為3506／720型：表3-3所選軸承技術參數(shù)3.2.10聯(lián)軸器的設計【6】聯(lián)軸器是聯(lián)接提升機兩軸承并傳遞扭矩的重要部件，為了適應工作環(huán)境，所涉及的聯(lián)軸器應該能夠適當?shù)鼐彌_減震，盡量避免震動問題，所以在設計時應該多加注意上述幾點。（1）主軸和減速器低速軸間半聯(lián)軸器：這里采取的聯(lián)軸器類型是彈性柱銷聯(lián)軸器，它的材料為ZG35，其工藝要求見圖3-2：圖3-2主軸半聯(lián)軸器結構工藝圖（2）電機與減速器高速軸間聯(lián)軸器：這里采取的聯(lián)軸器類型是彈性柱銷聯(lián)軸器，它的材料為ZG35，它的工藝要求如圖3-3：圖3-3電機半聯(lián)軸器及認購工藝圖3.2.11制動器的設計制動器在礦井提升設備部件中占有重要地位，它是提升設備中能夠直接產生制動力矩的機構，提升設備的所有保護措施，最后都要在制動器處終結。其可靠性的高低，直接影響著礦井提升設備與工作人員安全系數(shù)的大小?！?3】為了保證制動器的正常工作，我們通常采取以下措施：調整好閘盤與閘瓦之間的間隙；控制閘盤污染系數(shù)；限制液壓站油壓值。本次設計綜合考慮，決定采取盤型制動器。它是一種新型高性能制動器，具有體積小、質量小、慣量小、通用性高、可靠性高、結構簡單、維修方便等優(yōu)點。它的裝配簡圖如圖3-4所示。圖3-4盤式制動器裝配簡圖盤型制動器主要是采取液壓制動結構，主要有調節(jié)螺母、活塞、缸體、基架、閘盤、閘瓦、制動盤等零件組成。其液壓組件能夠單獨整體拆卸更換，方便盤型制動器損壞時，及時更換，不影響生產工作。盤型制動器的制動力是由閘瓦與制動器摩擦而產生的。當提升設備啟動制動時，根據(jù)工作狀況和指令狀況，電液控制系統(tǒng)會根據(jù)指定的程序，自動降低油壓，從而使制動器制動。在維護盤型制動器的工作過程中，應注意以下事項：拆卸零件后，拆卸下來的零件嚴謹胡亂擺放；盤型制動器的很多零件表面都是精加工或者磨光，嚴禁損壞、碰傷零件，以防漏油；裝配圓錐的外表面必須妥善保養(yǎng)，否則會導致密封圈損壞；嚴禁碰傷調整螺母的螺紋。

4提升設備的運動學及動力學計算4.1計算提升系統(tǒng)變位質量提升系統(tǒng)所包含的運動系統(tǒng)非常多、非常復雜，在進行設計時，如果把所有的運動系統(tǒng)或者因素都考慮進去，那么設計將會十分困難。為了使系統(tǒng)設計簡單化，減輕設計任務，更大效率地保證生產任務，在不影響工作生產的情況下，可以使用卷筒集中質量來替代運動系統(tǒng)總質量。這即是提升系統(tǒng)變位質量。在提升設備工作時，做直線運動的三個部分的變位質量，相當于實際質量，可以忽略不計。除此之外，還有三個部分作旋轉運動，即天輪、電動機轉子和提升機。在進行設計計算時，整個提升系統(tǒng)的總變換質量就是將鋼絲繩各運動部分的質量調到提升機卷筒圓周表面上的總質量。天輪的變位質量mt和提升機的變位質量mj可以在設計規(guī)定中查出對應數(shù)據(jù)，不用計算。所以，需要計算的變位質量只有電動機轉子部分。（1）計算電動機轉子的變位質量：式（4.1）式（4.2）式中:——電動機轉子的回轉力，查表可得；——提升機滾筒直徑；——減速比，已知。計算提升系統(tǒng)的總變位質量為：式（4.3）式中：——鋼絲繩懸垂長度；——鋼絲繩的弦長；——滾筒上纏繞一周摩擦圈繩長；——提升高度；——提升機滾筒及減速器的變位質量，查得=29700kg——每個天輪的變位質量，查得；4.2計算并選定提升加速度（1）選用箕斗提升初加速度：式（4.4）初加速階段時間:式（4.5）式中：——箕斗脫離卸載曲軌速度，??；——箕斗卸載曲軌行程，取計算電動機的最大平均出力：式（4.6）式中：——電動機的額定功率，查表取——傳動效率，查表取根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》的規(guī)定，電動機的最大平均出力不得小于實際所需最大出力。（3）計算主加速度：式（4.7）式中：——減速器輸出軸最大允許轉矩，查表取Mmax=3000N；——滾筒直徑，m；——礦井阻力系數(shù)，查表取。綜合以上數(shù)據(jù)，結合《煤礦安全規(guī)程》里的規(guī)定，本次設計提升設備的加速度可以是4.3計算并選定提升減速度提升設備的減速方式影響著提升系統(tǒng)減速度的大小，通常分為電動機減速、慣性滑行減速、制動減速三種方式。本次設計采用慣性滑行減速方式。其工作原理，是在深度指示器的減速開關斷開后，提升系統(tǒng)在慣性力的作用下繼續(xù)滑行，直至減速停止。它的減速度大小只和提升系統(tǒng)的各項參數(shù)有關，所以需要精確計算，以方便精準地控制提升系統(tǒng)。它的基本動力方程如式（4.9）所示：式（4.9）（1）計算減速階段開始時的減速度：式（4.10）（2）計算減速階段終了時的減速度：式（4.11）式中:——自由滑行減速度，m／s；——階段行程，取20m；4.4計算六階段速度圖參數(shù)為了使提升機在安全、經濟的狀態(tài)下進行工作，設計中對提升設備在各種工況工作時的加速度與最大速度做出限制，組合起來，即是速度圖。速度圖反映了運行速度的變化規(guī)律，是驗算設備的選擇提升機控制設備及動力學計算、提升能的基礎。表4-1爬行距離h4及爬行速度v4計算卸載曲軌中初加速時間：式（4.12）計算箕斗在卸載曲軌內的行程為；計算初加速階段時間t0為：式（4.13）（3）計算主加速時間：式（4.14）（4）計算主加速階段行程：式（4.15）計算爬行時間：式（4.16）（6）計算主減速階段時間：式（4.17）計算主減速階段行程：式（4.18）（8）計算剎車階段：此階段時間非常短暫短，忽略不計。（9）計算等速階段的行程：式（4.19）等速階段時間t2：式（4.20）（10）計算一次提升循環(huán)時間：式（4.21）式中：———次提升循環(huán)休止時間，s；（11）計算提升設備的年實際提升量及提升能力富裕系數(shù)：式（4.22）式（4.23）式中：——礦井年生產量要求，噸/年；——一年中工作日總天數(shù)，取300天；——每日工作時長，取14h；——提升工作不均衡系數(shù)，取c=1.2；——提升設備富裕系數(shù)，主提升設備對第一水平大1.2；按照技術參數(shù)要求規(guī)定，主提升設備的富裕系數(shù)必須大于1.2，根據(jù)以上計算數(shù)據(jù)結果，設計合適可用。4.5提升設備的動力學計算提升設備運動學，主要是研究和確定提升設備在提升過程中的運動變化規(guī)律，從而求得較為合適的工作方式。在計算各個階段的動力時，容器的運動變化規(guī)律深受提升設備控制方法的影響，只要求出要求的提升設備動力數(shù)據(jù)，就能為提升設備的計算提供嚴謹?shù)睦碚撘罁?jù)。在計算過程中，單繩纏繞式無尾繩提升設備的基本動力方程式：式（4.24）根據(jù)以上數(shù)據(jù)，按照公式，計算出各項動力數(shù)據(jù)：（1）初加速度階段時各項數(shù)據(jù)：①初加速度開始，，，：式（4.25）②初加速度終了，，，式（4.26）（2）主加速度階段時各項數(shù)據(jù)：①主加速度開始：，，式（4.27）②主加速度終了，，，式（4.28）（3）等速度階段時各項數(shù)據(jù)：①等速度開始：，，式（4.29）②等速度終了：，，式（4.30）（4）減速度開始及終了時拖動力均認為等于零。（5）爬行階段時各項數(shù)據(jù)：①爬行開始：，，式（4.31）②爬行終了：，，式（4.32）圖4-1提升機工作圖圖4-1是提升機的工作坐標圖，它的橫坐標代表時間（s）,縱坐標代表力（N）。把上述的計算數(shù)據(jù)對應標出，然后連線，即可以得出此圖。從圖4-1中可以看出，隨著時間的推移，速度與力的關系也在對應變化，其變化規(guī)律也可以總結得到。4.6計算提升電動機容量電動機容量，即電機的額定功率。提升設備在運轉過程中，電動機容量直接影響著提升設備的工作效率。在選擇提升電動機容量時，通常有兩種方式，一種是常值負載下電動機容量的選擇，另一種是變化負載下電動機容量的選擇。為了完成生產任務，滿足設計要求，對于電動機容量的計算要結合實際情況來看。(1)計算提升電動機等效容量：式（4.33）式中:——低速運行時散熱不良系數(shù)，查得取0.5；——停機散熱不良系數(shù)，查得取1/3。(2)計算電動機的等效功率:式（4.34）根據(jù)以上數(shù)據(jù)，因為Pd≤Pe，所以滿足參數(shù)規(guī)定要求，因此此設計是合適可用的。（3）校核特殊過負荷①計算調繩時產生的特殊力：式（4.35）式中：——動力附加系數(shù)，查得取值1.1；②計算特殊過負荷系數(shù)：式（4.36）按照安全參數(shù)要求規(guī)定，不得大于等于提升電動機最大過負荷系數(shù)的0.9倍，通過計算可以得出，。根據(jù)以式（4.36）求出的數(shù)據(jù)可以得出，此設計符合要求，合適可用。綜上所述，預選電動機符合設計要求，合適可用。4.7提升設備的電耗及效率的計算（1）一次提升電耗：式（4.37）式（4.38）式中：——力圖中各階段變化力，N；——提升容器實際最大提升速度，，m／s；——減速器效率；——電動機效率。并且，1.02——考慮到提升機附屑設備，例如潤滑油泵、制動油泵、磁力站等設備的耗電量，所以式中取1.02的附加系數(shù)；(2)噸煤每小時電耗W：式（4.39）

5產品空轉運行產品空轉運行要求不掛鋼絲繩，同時有以下要求：（1）在機器的各個部件調整完成之后，可以進行空運轉試車，空運轉試車的時間為8h；（正反轉連續(xù)運轉各4h）。（2）主軸裝置運轉時，應保持平穩(wěn)狀態(tài)，并且主軸軸承受溫升不能夠超過20℃；（3）空運轉狀態(tài)下的減速器，應滿足以下要求：①運轉應平穩(wěn)，并且不能有周期性沖擊聲，②各軸的承受溫生不能超過20℃；閘瓦分為鑄鐵閘瓦與合成閘瓦，是礦井提升機制動器的主要零部件之一，不能嚴重磨損，為了保護閘瓦，我們采取對閘瓦進行貼磨：①貼磨過程中隨時觀察制動盤情況，如發(fā)現(xiàn)意外，必須停磨并清除溝紋；②如發(fā)現(xiàn)碎片或者其他顆粒嵌入閘瓦，應清除干凈再工作；③經常檢查更換，嚴防閘瓦陷入磨損惡性循環(huán)。（5）緊急制動空行程時間不能夠超過0.3s。（6）保持全速運轉，并且正反各4h，全方位地檢查機器各個部件，如果運轉過程中存有異聲，必須使機器停止或者降速，然后檢查機器，從而排除一切故障。產品負荷試車時要求將鋼絲繩和提升容器掛上，根據(jù)情況調節(jié)每一根鋼絲繩長度，并標注出減速、二級制動、過卷、限速等正確位置?？杖萜髟囓嚂r間為6h，仔細檢查有何異狀。加載試車通常分成三個等級，并且逐級增大，分別是1/3F、2/3F、滿負荷F。滿負荷試車時，應該全面地查看各個部件有沒有殘余變形或者其它的缺陷，在各級負荷試驗時，需要相應地調節(jié)工作油壓，并且在滿負荷試驗中需要注意以下各項：（1）工作制動的可調性能否滿足要求；（2）安全制動的減速度應滿足要求；（3）減速器各軸承主軸承的溫升不同，通常為35℃，最高可以是70℃；（4）停車檢查，要全面檢查各部件有無異樣和鋼絲繩與容器連接處的緊固情況以及安全保護系統(tǒng)的正確可靠性。

6提升機的維護與檢修礦井提升機在工作過程中，因為工作環(huán)境惡劣，再加上自身工作過程中容易摩擦損壞，所以它的使用壽命容易偏離設計時的理論值。為了提高提升機的經濟效益，延長它的使用壽命，消除安全隱患，保證工作人員的生命財產安全，必須對礦井提升機進行周期性地維護與檢修。6.1提升機的日常維護提升機的日常維護，與其他機器一樣，著重在于清潔與潤滑。因為提升機在工作過程中經常與鋼絲繩等部件發(fā)生摩擦，所以潤滑尤其重要。日常工作結束后，檢測人員要勤加給提升設備涂油潤滑，并且維修、更換已經損壞