多繩摩擦式提升機(jī)設(shè)計(jì)摘要目前我國(guó)許多煤礦礦井已經(jīng)轉(zhuǎn)向中、深部開采，礦井提升設(shè)備作為煤礦的關(guān)鍵設(shè)備，在礦井機(jī)械化生產(chǎn)中占有重要地位。制動(dòng)器是提升的重要組成部分之一，直接關(guān)系著提升機(jī)設(shè)備的安全運(yùn)行。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。本文利用大學(xué)期間所學(xué)課程針對(duì)多繩摩擦輪提升機(jī)，對(duì)其滾筒和制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。在對(duì)提升機(jī)的制動(dòng)器選型過(guò)程中，因盤式制動(dòng)器是近年來(lái)應(yīng)用較多的一種新型制動(dòng)器，它以其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)及良好的安全性能被廣大用戶認(rèn)可，特別是在結(jié)合了液壓系統(tǒng)和 PLC 控制之后，液壓系統(tǒng)和 PLC 超強(qiáng)的控制性能為盤式制動(dòng)器的應(yīng)用提供了巨大的工作平臺(tái)。制動(dòng)盤的制動(dòng)力，靠油缸內(nèi)充入油液而推動(dòng)活塞來(lái)壓縮盤式彈簧來(lái)實(shí)現(xiàn)。液壓盤式制動(dòng)器作為最新一種制動(dòng)器，具有許多優(yōu)點(diǎn)，所以它在現(xiàn)代多種類型提升機(jī)中獲得廣泛的應(yīng)用。它具有制動(dòng)力大、工作靈活性穩(wěn)定、敏感度高等特點(diǎn)，對(duì)生產(chǎn)安全具有重要意義。關(guān)鍵詞：提升機(jī)；多繩摩擦；制動(dòng)器；設(shè)計(jì)；液壓傳動(dòng)。AbstractCurrently many of our coal mine has turned to deep mining. Mine coal upgrading equipment as the key equipment holds an important position in mechanized production of the mine. The brakes are one of the important components of a direct bearing on Hoist the safe operation of equipment.Multi-rope friction hoist with small size, light weight, safe, reliable, and strong ability to upgrade apply to the deeper mine hoist. In this paper, the braking system for four-rope friction round hoist have been designed.In the hoist brake selection process, because in recent years disc brake is used in the new brakes It's unique strengths and good safety performance recognized by the majority of users. Especially in the light of the hydraulic control system and the PLC, Hydraulic System and PLC super performance of the disc brake provides a tremendous platform for the work. Brake disc braking force and rely on the fuel tank filled with oil that drives the piston to compress spring to achieve Disc.Hydraulic disc brakes as the latest development of a brake, which has many advantages. Therefore it in a modern aircraft types to upgrade gain wider application. It is the braking force, flexibility stability, high sensitivity; on production safety is of great significance.Keywords: Hoist; Multi-rope friction; Brake; Design; Hydraulic drive.目錄摘要 .iAbstract ii前言 1第一章 提升機(jī)的概述 31.1 提升機(jī)的簡(jiǎn)介 31.2 提升機(jī)的用途和發(fā)展概況 41.3 提升機(jī)的工作原理 7第二章 提升機(jī)的組成 92.1 工作機(jī)構(gòu) .92.2 制動(dòng)系統(tǒng) .112.3 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng) .112.4 潤(rùn)滑系統(tǒng) 122.5 觀察和操縱系統(tǒng) 122.6 拖動(dòng)，控制和自動(dòng)保護(hù)系統(tǒng) 132.7 輔助部分 14第三章 提升機(jī)的選型計(jì)算 153．1 設(shè)計(jì)依據(jù) .153.2 提升容器選擇 153.3 鋼絲繩及提升機(jī)選擇 163.4．提升機(jī)的選擇 .183.5．電機(jī)的選擇 .193.6．提升機(jī)的校核 .193.7 提升系統(tǒng)計(jì)算 .20第四章 提升機(jī)卷筒的設(shè)計(jì) 234.1 卷筒的分類 234.2 卷筒繩槽的確定 .234.3 卷筒的確定 244.4 卷筒強(qiáng)度計(jì)算 .26第五章 卷筒主軸的設(shè)計(jì) 285.1 卷筒軸的受力分析與工作應(yīng)力分析 .285.2 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 .295.3.確定各段軸的直徑和長(zhǎng)度 305.4 軸的校核 30第六章 提升機(jī)的制動(dòng)系統(tǒng) 326.1 盤式制動(dòng)器 .326.2 盤式制動(dòng)器的設(shè)計(jì)計(jì)算 .356.3 盤式制動(dòng)器的調(diào)整和維護(hù) .43第七章 提升機(jī)的液壓站 457.1 液壓站的功用 .457.2 提升機(jī)液壓站的工作要求 .457.3 液壓站的組成部分 .457.4 液壓站的維護(hù)及注意事項(xiàng) 46結(jié)論 48致謝 49參考文獻(xiàn) 50前言目前，國(guó)外多繩摩擦式礦井提升機(jī)的發(fā)展方向是：發(fā)展落地式和斜井多繩摩擦式提升機(jī)，研究其用于特淺井、盲井的可能性，以擴(kuò)大起使用范圍；采用新結(jié)構(gòu)，以減小機(jī)器的外形尺寸和重量；實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和遙控，以提高工作的可靠性和生產(chǎn)效率。在國(guó)內(nèi)外，多繩摩擦式提升機(jī)得到飛躍發(fā)展，同單繩纏繞式提升機(jī)相比，它具備以下優(yōu)點(diǎn)：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(jī)較突出的優(yōu)點(diǎn)。例如瑞典某礦井使用50t箕斗的8繩提升機(jī)，提升高度為1300m主導(dǎo)輪的直徑僅為4m，若用單繩纏繞式提升機(jī)，則滾筒直徑將達(dá)7.2到8m，纏繞寬度將達(dá)5到4.5m，鋼絲繩直徑將為80mm，不僅設(shè)備重量大，而且設(shè)備和鋼絲繩直徑過(guò)大，制造和安裝使用維修都較困難。2）由于提升容器是由數(shù)根鋼絲繩所承擔(dān)，提升鋼絲繩直徑就比相同載荷下單繩提升的小，并導(dǎo)致主導(dǎo)輪直徑小，因而在同樣提升載荷下，多繩提升機(jī)具有體積小，重量輕，節(jié)省材料，制造容易，安裝和運(yùn)輸方便等特點(diǎn)。3）由于多繩摩擦式提升機(jī)運(yùn)動(dòng)質(zhì)量小，拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)的容量與耗電量都相應(yīng)減少。4）由于多根鋼絲繩提升，幾根鋼絲繩被同時(shí)拉斷的可能性極小，因此提高了提升設(shè)備的安全性，可不設(shè)斷繩保險(xiǎn)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(guò)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(jī)的提升鋼絲繩一般都是偶數(shù)，因而可以用相同數(shù)量的左捻和右捻鋼絲繩，這樣，提升鋼絲繩在運(yùn)行中產(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(duì)罐道的側(cè)向壓力，既降低了運(yùn)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(zhǎng)了罐耳和罐道的使用壽命。7）由于主導(dǎo)輪寬度較小，軸的跨度也小，改善了主軸的負(fù)載性能。8）主導(dǎo)輪上不纏繩，提升鋼絲繩沒(méi)有在纏繩時(shí)沿軸中心方向上的擠壓力（單繩纏繞式礦井提升機(jī)上會(huì)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(dòng)應(yīng)力和靜應(yīng)力都低，因而有利于鋼絲繩使用壽命的提高。通過(guò)本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，進(jìn)一步熟悉多繩摩擦式礦井提升機(jī)各部分的工作原理，完成礦井多繩摩擦式提升機(jī)總體機(jī)構(gòu)之中的各個(gè)部件的設(shè)計(jì)和校核計(jì)算，使之能夠在合適的礦井下進(jìn)行運(yùn)作，而且使提升機(jī)的生產(chǎn)效率大大的提高，保證礦井工作的順利進(jìn)行。第一章 提升機(jī)的概述1.1 提升機(jī)的簡(jiǎn)介 礦井提升機(jī)是一種大型提升機(jī)械設(shè)備。由電機(jī)帶動(dòng)機(jī)械設(shè)備，以帶動(dòng)鋼絲繩從而帶動(dòng)容器在井筒中升降，完成輸送任務(wù)。礦井提升機(jī)是由原始的提水工具逐步發(fā)展演變而來(lái)?，F(xiàn)代的礦井提升機(jī)提升量大，速度高，安全性高，已發(fā)展成為電子計(jì)算機(jī)控制的全自動(dòng)重型礦山機(jī)械。礦井提升機(jī)主要由電動(dòng)機(jī)、減速器、卷筒（或摩擦輪）、制動(dòng)系統(tǒng)、深度指示系統(tǒng)、測(cè)速限速系統(tǒng)和操縱系統(tǒng)等組成，采用交流或直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)。按提升鋼絲繩的工作原理分纏繞式礦井提升機(jī)和摩擦式礦井提升機(jī)。纏繞式礦井提升機(jī)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。單筒大多只有一根鋼絲繩，連接一個(gè)容器。雙筒的每個(gè)卷筒各配一根鋼絲繩，連接兩個(gè)容器，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)一個(gè)容器上升，另一個(gè)容器下降。纏繞式礦井提升機(jī)大多用于年產(chǎn)量在120萬(wàn)噸以下、井深小于400米的礦井中。摩擦式礦井提升機(jī)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(gè)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(jī)根據(jù)布置方式分為塔式摩擦式礦井提升機(jī)（機(jī)房設(shè)在井筒頂部塔架上）和落地摩擦式礦井提升機(jī)（機(jī)房直接設(shè)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(jī)和多繩摩擦式礦井提升機(jī)。后者的優(yōu)點(diǎn)是：可采用較細(xì)的鋼絲繩和直徑較小的摩擦輪，從而機(jī)組尺寸小，便于制造；速度高、提升能力大、安全性好。年產(chǎn)120萬(wàn)噸以上、井深小于2100米的豎井大多采用這種提升機(jī)礦井提升機(jī)具有以下特點(diǎn)：（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(shè)備在礦山生產(chǎn)中所占的地位十分重要，其運(yùn)轉(zhuǎn)的安全性．不僅直接影響整個(gè)礦井的生產(chǎn)，而且還涉及人員的生命安全。因此各國(guó)都對(duì)礦井提升設(shè)備提出了極嚴(yán)格的要求。在我國(guó)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(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)而不需在短期內(nèi)檢修。礦井提升設(shè)備所擔(dān)負(fù)的任務(wù)十分艱巨，不僅每年要把數(shù)十萬(wàn)噸到數(shù)百萬(wàn)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(gè)年產(chǎn) 150 萬(wàn)噸的礦井，停產(chǎn)一天就要損失大約 20 萬(wàn)元。因此礦井提升機(jī)至少要服務(wù)二十年以上而不需大修。（3）經(jīng)濟(jì)性礦井提升設(shè)備是礦山大型設(shè)備之一，功率大，耗電多，大型礦井提升機(jī)的功率超過(guò) 1000KW。因此礦井提升設(shè)備的造價(jià)以及運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用，也就成為影響礦井生產(chǎn)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的重要因素之一。1.2 提升機(jī)的用途和發(fā)展概況礦井提升設(shè)備是礦山運(yùn)輸中的咽喉設(shè)備,又是礦山最大的耗電設(shè)備。西德、瑞典等國(guó)是當(dāng)今世界上制造礦井提升機(jī)較先進(jìn)的國(guó)家,特別是多繩摩擦式提升機(jī)更為突出。在這些國(guó)家的豎井中幾乎全部采用較先進(jìn)的多繩摩擦式提升機(jī),不僅廣泛采用龐大井塔的塔式多繩摩擦提升機(jī),而且越來(lái)越多地使用較低的井架的落地式多繩提升機(jī)。它們的發(fā)展特點(diǎn)是體積小,重量輕,終端提升量大,提升速度高,襯墊材料摩擦系數(shù)大又耐磨,液壓制動(dòng),運(yùn)轉(zhuǎn)安全可靠,自動(dòng)化程度高,多機(jī)集中控制等。生產(chǎn)的產(chǎn)品供世界上二十多個(gè)國(guó)家使用。我國(guó)礦井提升設(shè)備在上述技術(shù)方面與發(fā)達(dá)國(guó)家相比有一定的差距，自動(dòng)化和多機(jī)集中控制技術(shù)方面差距大，產(chǎn)品在國(guó)際市場(chǎng)上缺乏競(jìng)爭(zhēng)能力。內(nèi)裝式提升機(jī)在我國(guó)已有多臺(tái)運(yùn)行，作為高度機(jī)電一體化的，節(jié)能新產(chǎn)品應(yīng)重點(diǎn)發(fā)展。同時(shí)開展斜井提摩擦提升和布雷爾提升機(jī)的研制。目前國(guó)外礦井提升機(jī)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(jī)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)90～120萬(wàn)t的礦為大型礦。目前，就世界范圍而言， 年產(chǎn)200～300萬(wàn)t的礦山也不算大，僅僅算中、小型礦 瑞典最大地下礦將達(dá)1000 ～2500萬(wàn)r／a。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(dá)63t。國(guó)外大型提升機(jī)都采用多繩摩擦式提升機(jī)。 (2)向自動(dòng)化、遙控方向發(fā)展 自動(dòng)化不僅僅是為了節(jié)省人力，更重要的是適應(yīng)大生產(chǎn)、集中控制、集中管理、系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)的需要．也是保證產(chǎn)量和提高勞動(dòng)生產(chǎn)率的有效手段 同時(shí)也包含減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、節(jié)省人力、電力和提高運(yùn)行安全性。國(guó)外大型礦井提升機(jī)都廣泛采用以多種保護(hù)為基礎(chǔ)的自動(dòng)化運(yùn)行．并能記錄和處理各種生產(chǎn)數(shù)據(jù)、運(yùn)行等資料。英國(guó)完善了包括有全功能維護(hù)設(shè)計(jì)的可控硅供電，直接連接直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和在井簡(jiǎn)中的提升機(jī)控制系統(tǒng) 目前國(guó)外主井幾乎都是自動(dòng)化運(yùn)行，副井由于機(jī)動(dòng)性大．一般都是采用按鈕控制和在罐籠內(nèi)遙控。(3)繼續(xù)發(fā)展多繩提升機(jī) 一般淺井、提升重量不大時(shí)．可采用常規(guī)纏繞式提升機(jī)；但當(dāng)深井、提升重量大時(shí)，須采用多繩摩擦式提升機(jī)。有相當(dāng)一部分提升任務(wù)既可采用纏繞式提升機(jī)也可采用多繩提升機(jī)，如果現(xiàn)場(chǎng)條件允許．則多繩摩擦式提升機(jī)更為經(jīng)濟(jì)。目前多繩纏繞式提升機(jī)繼續(xù)向更先進(jìn)方向投展。有些國(guó)家生產(chǎn)的多繩提升機(jī)，塔式和落地式多繩提升機(jī)大致各占5O%。(4)發(fā)展各種新型和專用提升設(shè)備除目前已出現(xiàn)的落地式提升機(jī)、布雷爾提升機(jī)和采用鋼芯膠帶牽引的摩擦式提升機(jī)外； 國(guó)外還研制了起重式提升機(jī)、各種不同包圍角的多繩摩擦式提升機(jī)(用于淺井)．另外，還研制了不同形式的無(wú)繩提升設(shè)備，現(xiàn)已知的有機(jī)械式、電磁式、水力式和風(fēng)動(dòng)式。 (5)采用“四新”(新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)、新材料和新工藝)采用“四新”后，提升機(jī)主軸裝置、制動(dòng)系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、操縱系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)等各部分不斷改進(jìn)提高，使整個(gè)多繩摩擦式提升機(jī)結(jié)構(gòu)朝著體積小、重量輕、效率高的方向發(fā)展。國(guó)內(nèi)礦井提升機(jī)的發(fā)展趨向是：(1)發(fā)展多繩摩擦輪提升機(jī)，特別是大型落地式多繩提升機(jī)． 以及斜井、斜坡道用的多繩提升機(jī)；(2)不斷改進(jìn)井研制新型單繩及多繩纏繞式礦井提升機(jī)}(3)可控硅供電及徽電子技術(shù)在提升機(jī)上應(yīng)用，以及可編程序控制器，遙控技術(shù)．交交變頻調(diào)速等先進(jìn)技術(shù)；(4)研制應(yīng)用高性能摩擦襯墊．高比壓閘瓦等新技術(shù)、新材料；(5)不斷引進(jìn)、消化、吸收國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，并用于制造國(guó)產(chǎn)礦井提升機(jī)。淘汰落后技術(shù)，如塊式閘及角移式閘．氣動(dòng)制動(dòng)器，鑄造結(jié)構(gòu)并限制減速器和控制繼電器的使用。1.3 提升機(jī)的工作原理按工作原理不同，礦井提升機(jī)可分為兩類：?jiǎn)卫K纏繞式和多繩纏繞式提升機(jī)。單繩纏繞式又可分為單卷筒提升機(jī)和雙卷筒提升機(jī)。單繩纏繞式提升機(jī)的工作原地如圖l—1所示，簡(jiǎn)單地說(shuō)，就是用一根較粗的鋼絲繩在卷筒上纏上和纏下來(lái)實(shí)現(xiàn)容器的提升和下放運(yùn)動(dòng)。圖1-1.1 單繩纏繞式提升機(jī) 圖1-1.2 多繩纏繞式提升機(jī)1-滾筒；2-鋼絲繩；3-容器； 1-主導(dǎo)輪；2-鋼絲繩；3-平衡尾繩；4-平衡尾繩；5-天輪 4-容器；5-導(dǎo)向輪圖l—1提升機(jī)安裝在地面提升機(jī)房里，鋼絲繩一端固定在卷筒上，另一端繞過(guò)天輪后懸掛提升容器。圖1—1所承為單繩纏繞式單卷筒提升機(jī)，卷筒上固定兩根鋼絲繩，并應(yīng)使每根鋼絲繩在卷簡(jiǎn)上的纏繞方向相反。這樣，當(dāng)電動(dòng)機(jī)經(jīng)過(guò)減速器帶動(dòng)卷筒旋轉(zhuǎn)時(shí)，兩根鋼絲繩便經(jīng)過(guò)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(yùn)動(dòng)。不難看出，單繩纏繞式提升機(jī)的一個(gè)根本特點(diǎn)和缺點(diǎn)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(zhǎng)度。單繩纏繞式提升機(jī)的規(guī)格性能、應(yīng)用范圍、機(jī)械結(jié)構(gòu)等都是由這一特點(diǎn)來(lái)確定的。單繩纏繞式雙卷筒提升機(jī)具有兩個(gè)卷筒，每個(gè)卷筒上固定一根鋼絲繩，并應(yīng)使鋼絲繩在兩卷筒上的纏繞方向相反，其工作原理和特點(diǎn)與單卷筒提升機(jī)完全相同。多繩摩擦式提升機(jī)的工作原理與單繩纏繞式提升機(jī)不同，鋼絲繩不是固定和纏繞在主導(dǎo)輪上，而是搭放在主導(dǎo)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(jī)工作時(shí)，拉緊的鋼絲繩必須以一定的正壓力緊壓在摩擦襯墊上。當(dāng)主導(dǎo)輪由電動(dòng)機(jī)通過(guò)減速器帶動(dòng)向某一個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，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(dǎo)輪一起運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)容器的提升和下放。不難看出，多繩摩擦式提升機(jī)的一個(gè)根本特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)是鋼絲繩不在主導(dǎo)輪輪上纏繞，而是搭放在主導(dǎo)輪的摩擦襯墊上，靠摩擦力進(jìn)行工作。同樣，多繩摩擦式提升機(jī)的規(guī)格性能、應(yīng)用范圍和機(jī)械結(jié)構(gòu)等，都是由這一特點(diǎn)來(lái)確定的。多繩摩擦式提升機(jī)特別適應(yīng)于深并和大產(chǎn)量的提升工作。 多繩摩擦式提升機(jī)與單繩纏繞式提升機(jī)比較，在規(guī)格性能、應(yīng)用范圍、機(jī)械結(jié)構(gòu)和經(jīng)濟(jì)效果等方而都優(yōu)越得多，就深井和大產(chǎn)量來(lái)說(shuō)，是堅(jiān)井提升的發(fā)展方向。但是，根據(jù)我國(guó)目前淺井多、斜并多的特點(diǎn)，單繩纏繞式提升機(jī)仍然是目前制造和使用的重點(diǎn)。對(duì)于部分深井和大產(chǎn)量的礦井，則應(yīng)該合理的選用多繩摩擦式提升機(jī)，而不宜選用大型的單繩纏繞式提升機(jī)。第二章 提升機(jī)的組成礦井提升機(jī)作為一個(gè)完整的機(jī)械——電氣機(jī)組，它的組成部分如圖2—1所示。圖2—1所示2.1 工作機(jī)構(gòu)工作機(jī)構(gòu)的作用是：（1）纏繞或搭放提升鋼絲繩；（2）承受各種正常載荷(包括固定靜載荷和工作載荷)，并將此載荷經(jīng)過(guò)軸承傳給基礎(chǔ)；（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(yīng)有殘余變形；（4）當(dāng)更換提升水平時(shí)，能調(diào)節(jié)鋼絲繩的長(zhǎng)度(僅限于單繩纏繞式雙卷筒提升機(jī))。因此，主軸裝置應(yīng)保證主軸、卷筒和其它部分有足夠的強(qiáng)度和剛度。保安規(guī)程規(guī)定，主軸裝置的卷筒或主導(dǎo)輪直徑與鋼絲繩和鋼絲直徑的比值應(yīng)符合下列要求我：對(duì)地面提升設(shè)備80?dDk , 120?s (2-1)對(duì)于井下提升設(shè)備 60?k， 90?s (2-2)式中 ——提升機(jī)卷筒或主導(dǎo)輪名義直徑（毫米）；dk——鋼絲繩直徑（毫米）；s——鋼絲直徑（毫米）；調(diào)繩裝置的作用是：當(dāng)更換提升水平需要調(diào)節(jié)鋼絲組的長(zhǎng)度時(shí)，利用調(diào)繩裝置使游動(dòng)卷筒與主軸脫開，從而可以轉(zhuǎn)動(dòng)固定卷筒(此時(shí)游動(dòng)卷筒應(yīng)用制動(dòng)器閘住)調(diào)節(jié)鋼絲繩長(zhǎng)度。調(diào)繩結(jié)束時(shí)，利用調(diào)繩裝置使游動(dòng)卷筒與主軸合上(即連接上)，以便恢復(fù)正常的提升工作。2.2 制動(dòng)系統(tǒng)2.2.1 制動(dòng)裝置的功用1)在提升機(jī)正常工作的減速階段或下放重物時(shí)，參與調(diào)整提升機(jī)的運(yùn)行速度，并在提升終了時(shí)使之正常停車，即工作制動(dòng)；2）當(dāng)提升機(jī)工作異常時(shí)使之迅速停車，以免事故擴(kuò)大，即安全制動(dòng)；3）當(dāng)提升機(jī)檢修時(shí)，使之保持不動(dòng)；4）雙筒提升機(jī)在進(jìn)行調(diào)繩操作時(shí)，是卷筒保持不動(dòng)。2.2.2 制動(dòng)裝置的類型制動(dòng)裝置中的制動(dòng)器按結(jié)構(gòu)分為塊閘和盤閘；傳動(dòng)裝置按傳動(dòng)能源分為油壓、氣壓及彈簧等。JK型 ??m3~2?和BM型提升機(jī)使用油壓角移式制動(dòng)裝置。JK型??64和HKM3型提升機(jī)使用壓氣平移制動(dòng)裝置。JKA型提升機(jī)使用液壓綜合式制動(dòng)裝置。XKT型、JK型、GKT型 ??m2?、JKD型、JKM型、JKMD型提升機(jī)使用液壓盤式制動(dòng)裝置。礦用提升絞車使用手動(dòng)角移式制動(dòng)器作為工作制動(dòng)，重錘-電磁鐵絲杠螺母操縱的角移式制動(dòng)器或重錘-電力液壓推桿操縱的平移式制動(dòng)器作為安全制動(dòng)，擔(dān)新系列JT型??m6.1~2?提升絞車則使用液壓盤式制動(dòng)裝置。2.3 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)機(jī)械傳動(dòng)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(jī)主軸的轉(zhuǎn)數(shù)由于受提升速度的限制，一般在l0一60轉(zhuǎn)／分之間，而用作拖動(dòng)的電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)，一般在480一960轉(zhuǎn)／分之間。這樣，除采用低速直流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)外，一般情況下不能將主軸與電動(dòng)機(jī)直接聯(lián)接，中間必須經(jīng)過(guò)減速器。因而減速器的作用是減速印傳遞動(dòng)力。（2）聯(lián)軸器是用來(lái)聯(lián)接提升機(jī)的旋轉(zhuǎn)部分，并傳遞動(dòng)力。主要有兩種：蛇形彈簧聯(lián)軸器(用于聯(lián)接電動(dòng)機(jī)和減速器高速軸)齒輪聯(lián)軸器(用于聯(lián)接提升機(jī)主軸和減速器低速軸)2.4 潤(rùn)滑系統(tǒng)潤(rùn)滑系統(tǒng)的作用是：在提升機(jī)工作時(shí)，不間斷地向主軸承、減速器軸承和嚙合齒面壓送潤(rùn)滑油，以保證軸承和齒輪能良好的工作。潤(rùn)滑系統(tǒng)必須與自動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)和字電功機(jī)聯(lián)鎖：即潤(rùn)滑系統(tǒng)失靈時(shí)(如潤(rùn)滑油壓力過(guò)高或過(guò)低、軸承溫升過(guò)高等)，主電動(dòng)機(jī)斷電，提升機(jī)進(jìn)行安全制動(dòng)。啟動(dòng)主電動(dòng)機(jī)之前，必須先開動(dòng)潤(rùn)滑油泵，以確保機(jī)器在充分潤(rùn)滑的條件下工作。2.5 觀察和操縱系統(tǒng)觀測(cè)和操縱系統(tǒng)包括斜面操縱臺(tái)、深度指示器和測(cè)速發(fā)電機(jī)獎(jiǎng)置。深度指示器的作用：(1)指示提升容器的運(yùn)行位置；(2)容器接近井口卸載位置和井底停車場(chǎng)時(shí)， 發(fā)出減速信號(hào)；(3)當(dāng)提升機(jī)超速和過(guò)卷時(shí)進(jìn)行限速和過(guò)卷保護(hù)；(4)對(duì)于多繩摩擦式提升機(jī)，深度指示器還應(yīng)能自動(dòng)調(diào)零，以消除由于鋼絲繩在主導(dǎo)輪摩擦襯墊上的滑動(dòng)、蛹動(dòng)和自然伸長(zhǎng)等所造成的指示誤差。2.6 拖動(dòng)，控制和自動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)拖動(dòng)、控制和自動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)包括主拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)和微拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)、電氣控制系統(tǒng)和自動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)。礦井提升機(jī)根據(jù)交直流拖動(dòng)系統(tǒng)的不同可分別采用三相繞線式感應(yīng)電動(dòng)機(jī)或直流電動(dòng)機(jī)。礦井提升機(jī)自動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)的作用是：在司機(jī)不參與的情況下，發(fā)生故障時(shí)能自動(dòng)將主電功機(jī)斷開并同時(shí)進(jìn)行安全制動(dòng)而實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的保護(hù)。自動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)應(yīng)具有如下性能：(1)提升機(jī)超速時(shí)(包括等速和減速階段的超速)自動(dòng)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)；(2)提升容器過(guò)卷時(shí)自動(dòng)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)；(3)制動(dòng)油欠壓或超壓時(shí)自動(dòng)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)；(4)潤(rùn)滑油欠壓或超壓時(shí)自動(dòng)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)；(5)軸承溫升過(guò)高和制動(dòng)油溫升過(guò)高時(shí)自動(dòng)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)；(6)閘瓦磨損超過(guò)規(guī)定值時(shí)自動(dòng)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)；(7)電功機(jī)過(guò)電流或失壓(斷電)時(shí)自動(dòng)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)。根據(jù)上述各項(xiàng)自動(dòng)保護(hù)作用的要求，自動(dòng)保護(hù)可分為提升機(jī)運(yùn)行過(guò)程中的自動(dòng)保護(hù)和一次提升結(jié)束時(shí)的自動(dòng)保護(hù)。2.7 輔助部分包括司機(jī)座、機(jī)座、護(hù)欄、擋板、護(hù)罩等輔助用品及材料。對(duì)于多繩摩擦式提升機(jī)還包括導(dǎo)向輪裝置及摩擦輪襯墊的車槽裝置。第三章 提升機(jī)的選型計(jì)算3． 1 設(shè)計(jì) 依據(jù)煤礦主井主要為了煤炭的運(yùn)輸提升，而副井只作為下放材料，設(shè)備，以及排矸（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(shè)計(jì)的就是副井所使用的提升機(jī)。1、 年 提 升 矸 石 量 ： 108000t2、 工 作 制 度 ： 年 工 作 日 330d， 每 天 凈 提 升 時(shí) 間 16h。3、 井 口 軌 面 標(biāo) 高 +546.4m大 巷 軌 面 標(biāo) 高 (一 水 平 ) +75m大 巷 軌 面 標(biāo) 高 (二 水 平 ) -15m井 筒 垂 深 561.4m提 升 高 度 （ 一 水 平 ） 471.4m提 升 高 度 （ 二 水 平 ） 561.4m4、 最 大 班 下 井 人 數(shù) ： 250人 。5、 最 大 件 重 量 ： 10700kg(主 排 水 泵 電 機(jī) ,不 可 拆 卸 件 )3.2 提升容器選擇根 據(jù) 礦 井 的 年 產(chǎn) 量 及 輔 助 提 升 量 ， 經(jīng) 計(jì) 算 ， 副 井 提 升 容 器 選 用600 軌距 1.0t 標(biāo)準(zhǔn)礦車雙層 4 車多繩標(biāo)準(zhǔn)罐籠（ 寬 窄 各 一 個(gè) ） ， 鋼 絲繩 罐 道 ， 寬 灌 籠 質(zhì)量為 Q=18500kg，每次載人數(shù) 76 人，窄罐籠質(zhì)量為Q=10000kg,每次載人數(shù) 46 人。提升矸石時(shí)選用 1t 標(biāo)準(zhǔn)礦車，礦車型號(hào)為 MGC1.1-6A，礦 車 自 重QZ=610kg， 載 矸 量 為 Qm=1800kg。3.3 鋼絲繩及提升機(jī)選擇3.3.1、繩端荷載計(jì)算提 升 物 料 （ 按 提 矸 計(jì) 算 ） ：Q矸 =Q+Qm+QZ=18500+1800+610=20910kg提 升 人 員 ：Q人 =Q+Qr=18500+5700=24200kg提 升 最 大 件 設(shè) 備 ：Q大 件 =18500+10700=29200kg式 中 :Qr—每 次 乘 載 人 員 重 量 ,按 最 多 76人 計(jì) 算 。10700—卸 載 最 大 件 水 泵 電 機(jī) 重 量 。3.3.2 首繩單位長(zhǎng)度重量P`K大 件 =10()BnHcm??大 件= =5.92kg/m292004×（ 110×1679 ?571.4）P`K人 =()BQc人= =5.68kg/m242004×（ 110×1679 ?571.4）式 中 :Hc—鋼 絲 繩 懸 垂 長(zhǎng) 度 Hc=H+Hj+Hh=546.4+15+10=571.4mn—首 繩 鋼 絲 繩 根 數(shù)Hh—尾 繩 環(huán) 高 度根 據(jù) 以 上 計(jì) 算 ， 首 繩 選 用 38zbb6v 型 鋼 絲 繩 左 右 捻×37??+????各 兩 根 。 其 技 術(shù) 參 數(shù) 如 下 ： 鋼 絲 繩 直 徑 dk=38mm， 鋼 絲 破 斷 拉 力 總和 Qq=1136KN， 鋼 絲 繩 單 位 長(zhǎng) 度 質(zhì) 量 為 Pk=6.14kg/m。3.3.3 尾繩單位長(zhǎng)度重量qk′= 1nPk=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 示內(nèi) 容 提 升 鋼 絲 繩 平 衡 鋼 絲 繩型 號(hào) 38zbb6v ×37??+???? 170 ×28????????8×4×9+????直 徑 38mm 170mm ×28????數(shù) 量 /根 4 2質(zhì) 量 /(kg/m) 6.14 12.3抗 拉 強(qiáng) 度 /MPa 1770 1370破 斷 拉 力 /kN 1136 1490長(zhǎng) 度 /(m/根 ) 710 620圖 3-13.4．提升機(jī)的選擇3.4.1 摩擦輪的最小直徑D 90dk=90≥ ×38????=3420????3.4.2 最大靜張力和最大靜張力差最 大 靜 張 力 (按 提 升 最 大 設(shè) 備 計(jì) 算 )Fj=Q+Q大 件+nPkHj+n1qk(H+Hh)=18500+29200+4×6.14×15+2×12.3×(546.4+10)=61755kg最 大 靜 張 力 差 Fc=Qr+（ 18500-10000） =14200kg據(jù) 此 副 井 提 升 裝 置 選 用 JKMD-3.5 型 落 地 式 多 繩 摩 擦 提 升 機(jī) ?！?其 主 要 技 術(shù) 參 數(shù) 為 ：摩 擦 輪 直 徑 D=3500mm，天 輪 直 徑 DT=3500mm，最 大 靜 張 力 570kN，最 大 靜 張 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) 。??=0.253.5．電機(jī)的選擇電 動(dòng) 機(jī) 功 率P 10KQgVj?×Φ= =1185KW=1.2×18000×9.8×61000×0.92×1 ×1.2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(jì) 算 ） ； 計(jì) 入 罐 籠質(zhì) 量 差 ；Φ ——提 升 系 統(tǒng) 運(yùn) 轉(zhuǎn) 時(shí) ， 加 減 速 度 及 鋼 絲 繩 重 力 因 素 影響 系 數(shù) ；η j——減 速 器 傳 動(dòng) 效 率 ， η j=0.92；根據(jù)計(jì)算的電動(dòng)機(jī)的功率，選取型號(hào)為 ZKTD-215/56 的電機(jī)， 功 率 為1250KW， 轉(zhuǎn) 速 n=55r/min， 轉(zhuǎn) 動(dòng) 慣 量 md=20000kg?m2。3.6．提升機(jī)的校核3.6.1 提升機(jī)直徑驗(yàn)算D0=90Dk=90 ×38=3420????7.913.7 提升系統(tǒng)計(jì)算3.7.1 井架高度計(jì)算過(guò)卷高度 Hg=13.90m防撞梁距導(dǎo)向論中心的垂高 Hf=6.3m兩天論中心垂高 Ha=5.5m本體高度 Hr=6.1m井架高度計(jì)算式為????=????+????+????+????+?????????2=31.8??3.7.2 上繩弦長(zhǎng)計(jì)算上繩弦長(zhǎng)計(jì)算式為????=（ ?????????） 2+（ ????+???????2） 2?（ ?????????2 ） 2=36.41??3.7.3 上繩仰角計(jì)算上繩仰角計(jì)算式為????=tan?1（ ?????????????+???????2） ?tan?1(?????????2????)=53.05°3.7.4 下繩弦長(zhǎng)計(jì)算下繩弦長(zhǎng)計(jì)算式為????=(??????????????)2+(?????????2)2?(????+????2 )2=30.77??3.7.5 下繩仰角計(jì)算下繩仰角計(jì)算式為????=tan?1（ ???????????????????????2） ?tan?1(????+????2????)=56.14°3.7.6 圍包角計(jì)算圍包角計(jì)算式為??=180°+?????????=180°+56.14°?53.05°=183.09°3.7.7 上弦距下弦最小距離計(jì)算上弦距下弦最小距離計(jì)算式為????=????2+??2sin[tan?1(??????)?????]=1.84??第四章 提升機(jī)卷筒的設(shè)計(jì)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(jī)大多采用單層繞卷筒。只有在繞繩量特別大或特別要求機(jī)構(gòu)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(shè)計(jì)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(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)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(yīng)力較高，相鄰繩圈在工作時(shí)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(yīng)力，也消除了在卷筒卷繞過(guò)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(cè)應(yīng)分別右一條左旋和右旋的繩槽。繩槽的形狀分別為標(biāo)準(zhǔn)繩槽和深槽兩種，如圖（4—1）。4.2 卷筒繩槽的確定查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)知，卷筒繩槽槽底半徑 R，槽深 c 槽的節(jié)矩 t 其尺寸關(guān)系為：R=（0.54~0.6）d（ d 為鋼絲繩直徑 ） 繩槽深度：標(biāo)準(zhǔn)槽： 1c=（0.25~0.4）d （mm） 深槽： 2c=（0.6~0.9） d （mm） 繩槽節(jié)距：標(biāo)準(zhǔn)槽： 1t＝d＋（2～4） （mm） 深槽： 2t＝d＋（6～8） （mm） 卷筒槽多數(shù)采用標(biāo)準(zhǔn)槽，只有在使用過(guò)程中鋼絲繩有可能脫槽的情況才使用深槽，本設(shè)計(jì)選用標(biāo)準(zhǔn)槽，鋼絲繩直徑選用 35mm，R=（0.54～0.6）d mm=18.9～21mm 取 R=20mmc=（0.25~0.4）d mm =8.75~14mm 取 c=12mmt＝d＋（2～4）mm=38mm4.3 卷筒的 確定卷筒按照轉(zhuǎn)矩的傳遞方式來(lái)分．有端側(cè)板周邊大齒輪外嚙合式和筒端或筒內(nèi)齒輪內(nèi)嚙合式，其共同特點(diǎn)是卷筒軸只承受彎矩，不承受轉(zhuǎn)矩。本設(shè)計(jì)卷筒采用內(nèi)齒輪嚙合式。如圖（4—2）。圖 4—2 內(nèi)齒嚙合式卷筒卷筒的設(shè)計(jì)主要尺寸有節(jié)徑 0D 、卷筒長(zhǎng)度 L 、卷筒壁厚 δ。