礦井提升機(jī)畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、摘 要礦井提升機(jī)是沿井筒提升煤炭、矸石、升降人員、下放材料的大型機(jī)械設(shè)備。它是礦山井下生產(chǎn)系統(tǒng)和地面工業(yè)廣場相連接的樞紐,故要求具有很高的安全性,其成本和耗電量也比較高。因此本次在礦井提升機(jī)選型設(shè)計(jì)中, 主要是根據(jù)所給參數(shù)確定礦井提升設(shè)備，包括選擇提升容器、鋼絲繩、提升機(jī)、卷筒及校核提升能力,并經(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,做到設(shè)計(jì)切合實(shí)際。保證提升機(jī)的選型及其運(yùn)轉(zhuǎn)兩個方面都是合理的, 最終確定具有經(jīng)濟(jì)安全合適的提升系統(tǒng)。本次在對主要部件主軸裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算中,采用計(jì)算主軸上的正常載荷,根據(jù)其分別求出軸上的彎矩、扭矩及其相應(yīng)的力，校核軸危險(xiǎn)斷面的安全系數(shù)及剛度。并對零部件軸、切向

2、鍵、齒輪進(jìn)行校核，充分保證了各部件設(shè)計(jì)的合理性，盡可能地確定經(jīng)濟(jì)合理的最優(yōu)設(shè)計(jì)方案。關(guān)鍵詞：礦井提升機(jī) 選型設(shè)計(jì) 主軸裝置設(shè)計(jì)abstractmine hoist is along the shaft upgrade coal, coal, movements, a large delegation of material mechanical equipment. it is underground mine production systems and the ground industry square connected to the hub, it requires high sec

3、urity, costs and power consumption is relatively high. so this in the mine hoist type design, the main according to the parameters of mine to upgrade equipment, including the option of upgrading containers, rope, hoist, and checking drum capacity and the result of technical and economic comparison w

4、ith the specific conditions of mine, so design realistic. hoist guarantee the selection and operation of two aspects are reasonable, and ultimately determine a suitable economic security system upgrade. the main components of the spindle device design, computational spindle on the normal load, calcu

5、lated according to their respective shafts moment, and their corresponding torque, checking axis dangerous sections of the safety coefficient and stiffness. as well as parts axis, tangential key, gears checked and fully guarantee the design of the various components is reasonable, possible to determ

6、ine the optimal economic rational design. key words: mine hoist spindle in design strength of calculation第1章 緒 論1.1多繩摩擦式礦井提升機(jī)在國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)多繩摩擦式礦井提升機(jī)隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，其增長速度很快，使用范圍也日益增多，不僅立井使用，國外在斜井或露天斜坡也在使用，例如，聯(lián)邦德國米爾斯露天礦，1954年在斜坡上使用了單箕斗四繩提升機(jī)，采用封閉式鋼絲繩，直徑為32mm。又如，奧地利wodzyki礦井是斜井，1960年以前就使用了雙繩摩擦式礦井提升機(jī)，井筒傾角是24度，斜長113

7、8m，串車提升，繩速8m/s，提升6輛煤車和2輛矸石車，有效負(fù)荷13.56t，為了防止鋼絲繩在主導(dǎo)輪上產(chǎn)生滑動，在井底尾繩環(huán)處安裝種錘拉緊的導(dǎo)向輪。國內(nèi)是使用的多繩摩擦式提升機(jī)也日益增多，1960年第一臺多繩摩擦式提升機(jī)投入運(yùn)行以來，大量的這種提升機(jī)在我國安裝運(yùn)行。目前，國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)自動化和遙控，以提高工作的可靠性和生產(chǎn)效率，以適應(yīng)深礦井和大生產(chǎn)量的需求多年來；大量采用先進(jìn)的拖動、控制系統(tǒng)，甚至是全液壓型等。 隨著礦井開采深度不斷加深和采用集

8、中提升方式，多繩摩擦式礦井提升機(jī)有較大的發(fā)展前途。并為此探索具有耐磨性好、摩擦系數(shù)高的摩擦襯墊材料。新結(jié)構(gòu)的多繩纏繞式礦井提升機(jī)開始在一些國家使用，它對提升高度大的深井開采有重要意義；采用液壓馬達(dá)代替電動機(jī)的防爆提升機(jī)受到重視；氣力提升也正在研究和發(fā)展中?，F(xiàn)在，各國為爭奪用戶市場，開發(fā)了各種形式、規(guī)格的礦井提升機(jī)，以適應(yīng)各國礦井的開采深度，達(dá)到高效、低能耗、低成倍的目的。礦井提升機(jī)的發(fā)展總趨勢可歸結(jié)為：在總體上向大負(fù)荷、高速、大型化方向發(fā)展。實(shí)用、經(jīng)濟(jì)、高效、可靠的提升機(jī)產(chǎn)品是使用者和制造者共同的追求。1.2 多繩摩擦式礦井提升機(jī)在我國的應(yīng)用情況我國多繩摩擦式礦井提升機(jī)的系列參數(shù)從1960年開

9、始制訂，目前的品種有塔式和落地式；繩數(shù)上有二繩、四繩、六繩；直徑結(jié)構(gòu)已達(dá)5.5m；主傳動形式有電動機(jī)通過減速器拖動和低速電動機(jī)直聯(lián)兩種。我國1958年設(shè)計(jì)生產(chǎn)了第一臺2m四繩塔式摩擦式礦井提升機(jī)，應(yīng)用在阜新五龍礦。1960年又設(shè)計(jì)生產(chǎn)了3m四繩摩擦式礦井提升機(jī)，在寧夏石嘴山二礦使用。從此我國也開始應(yīng)用塔式多繩摩擦式礦井提升機(jī)。由于防震的需要，各礦山用戶紛紛要求有落地式多繩摩擦式礦井提升機(jī)供貨，所以在1977年利用河南大峪溝因地面面積限制，原設(shè)計(jì)的雙筒單繩提升機(jī)無法安裝的情況下，在無任何落地式多繩摩擦提升機(jī)參考資料的情況下，完全依靠自己力量，經(jīng)5個月的努力和攻關(guān)，于1977年10月，使我國第一臺

10、2m雙繩落地式礦井提升機(jī)在我國大峪溝誕生。隨后在1982年洛陽礦山機(jī)械研究所設(shè)計(jì)試制的一臺四繩落地式摩擦礦井提升機(jī)在廣東紅工礦運(yùn)行，1983年由上海冶金礦山機(jī)械廠設(shè)計(jì)生產(chǎn)了3m四繩直流低速的落地式摩擦提升機(jī)在我國浙江長廣煤礦應(yīng)用和鑒定。從此，我國的塔式和落地式多繩摩擦礦井提升機(jī)被礦山廣泛采用。1.3 多繩摩擦式礦井提升機(jī)的種類及其結(jié)構(gòu)分析多繩摩擦式礦井提升機(jī)的控制方式有手動、半自動和全自動等幾種。一般將布置在井 筒頂部塔架上的這種提升機(jī)稱為塔式多繩摩擦式礦井提升機(jī)，塔架高出地面幾十米，在地震區(qū)和地表土層特厚的礦區(qū)建造井塔耗資較大，但塔式的優(yōu)點(diǎn)有： 1）緊湊省地； 2）不需天輪； 3）全部載荷垂

11、直向下，井架穩(wěn)定性良好； 4）可獲得較大圍包角； 5）鋼絲繩不致因無保護(hù)地裸露在雨雪之中而影響摩擦系數(shù)及使用壽命。 其缺點(diǎn)是：設(shè)備費(fèi)用比落地式高，因?yàn)樘嵘绕胀ň芨鼮辇嫶髲?fù)雜，需要更多的鋼 材。塔式多繩摩擦式礦井提升機(jī)又可分為無導(dǎo)向輪系統(tǒng)和有導(dǎo)向輪系統(tǒng)兩種，前者簡單，后者的優(yōu)點(diǎn)是可使提升容器在井筒中的中心距不受摩擦輪直徑的限制，可以減少井筒的斷面，同時可以加大鋼絲繩在摩擦輪上的圍包角，其缺點(diǎn)是使鋼絲繩產(chǎn)生了反向彎曲，直接影響鋼絲繩的使用壽命。因此設(shè)計(jì)時應(yīng)盡量不采用導(dǎo)向輪系統(tǒng)。提升機(jī)布置在地面的稱為落地摩擦式礦井提升機(jī)，這種提升機(jī)的提升繩通過井架天輪引入井筒，與容器相連。因落地式可以同時安裝

12、提升井架和提升機(jī)，井架高度也低，故這種型式的多繩摩擦式提升機(jī)在我國受到重視。 多繩摩擦式礦井提升機(jī)主要由電動機(jī)、減速器、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)組成，采用交流或直流電機(jī)驅(qū)動。采用低速電動機(jī)時可不用減速器，電動機(jī)直接與卷筒主軸相連，或?qū)㈦妱訖C(jī)轉(zhuǎn)子裝在卷筒主軸的末端。傳動功率大時，可采用2臺或4臺電動機(jī)同時驅(qū)動。一臺提升機(jī)的總功率已達(dá)到11600千瓦。制動系統(tǒng)是保證提升機(jī)安全運(yùn)行的重要裝置。遇緊急情況時，制動系統(tǒng)應(yīng)通過可調(diào)節(jié)制動力矩的液壓系統(tǒng)產(chǎn)生兩級安全制動，以保證提升機(jī)及時停車又不產(chǎn)生制動過猛現(xiàn)象。交流電動機(jī)驅(qū)動的提升機(jī)，其制動系統(tǒng)還要具有靈敏的制動力矩可調(diào)性能，以

13、準(zhǔn)確控制提升機(jī)在臨近停車點(diǎn)時的運(yùn)行速度。1.4多繩摩擦式礦井提升機(jī)的優(yōu)點(diǎn)及其局限性 在國內(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

14、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)動質(zhì)量小，拖動電動機(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)生對罐道的

15、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(jī)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(yīng)力和靜應(yīng)力都低，因而有利于鋼絲繩使用壽命的提高。但多繩摩擦式礦井提升機(jī)也有它的局限性1）數(shù)根鋼絲繩的懸掛、更換時工作量大，維護(hù)檢修、調(diào)整工作較復(fù)雜。2）當(dāng)有一根鋼絲繩損壞而需要更換時，為了保持各鋼絲繩具有相同的工作條件，則需要更換所有的鋼絲繩。3）因不能調(diào)解繩長，故雙鉤提升不能用于

16、幾個中段提升，也不適用于鑿井提升。4）當(dāng)?shù)V井很深時（例如超過1200到1500m），鋼絲繩故障較多，故不適用于特別深的礦井提升。5）由于使用數(shù)根直徑較細(xì)的鋼絲繩提升，鋼絲繩的外露總面積增加了，在井筒中受礦井腐蝕氣體侵蝕的面積就相應(yīng)增加，加之由于鋼絲繩直徑較細(xì)，鋼絲繩的繩股中鋼絲直徑也較細(xì)，耐磨性也明顯降低，諸因素對鋼絲繩的使用壽命產(chǎn)生了不利的影響。尤其是對于某些礦井的淋水呈酸性，腐蝕性則是影響鋼絲繩使用壽命的重要原因之一。綜上所述，多繩摩擦式礦井提升機(jī)的優(yōu)越性是顯著的，特別是對提升量大的深井，單繩纏繞式提升機(jī)是無法比擬的。通過對多繩摩擦式礦井提升機(jī)的缺點(diǎn)進(jìn)行分析，可以發(fā)現(xiàn)，這些缺點(diǎn)是可以克服和

17、減輕的。例如，對于井筒中涌水較大的礦井，除了采取堵水的措施，以減輕對鋼絲繩的銹蝕外，還可以采用鍍鋅鋼絲繩，以提高抗腐蝕性能。另外在運(yùn)行中還可以定期對鋼絲繩涂以防腐防滑的戈培油，以改善鋼絲繩的工作條件，總之，多繩摩擦式礦井提升機(jī)已成為現(xiàn)代提升的發(fā)展方向之一。1.5多繩摩擦式礦井提升機(jī)提升工作原理 摩擦式提升機(jī)其特點(diǎn)是靠摩擦輪與鋼絲繩之間的摩擦力傳動。它又可以分為單繩和多繩兩種。近年來多采用多繩摩擦式提升機(jī)。摩擦式礦井提升機(jī)適用于鑿井以外的各種豎井提升。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。為提高經(jīng)濟(jì)效益和安全性，摩

18、擦式礦井提升機(jī)采用尾繩平衡提升方式，即配有與提升繩重量相等的尾繩。尾繩兩端分別與兩個容器（或容器和平衡重）的底部連接，形成提升繩-容器-尾繩-容器(或平衡重)-提升繩的封閉環(huán)路。容器處于井筒中的任何位置時，摩擦輪兩側(cè)的提升繩和尾繩的重量之和總是相等的。第2章 選型設(shè)計(jì)2.1選型計(jì)算依據(jù)2.1.1選型設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容a 設(shè)計(jì)依據(jù)（1）礦井年產(chǎn)量an，50萬t/年。（2）工作制度：即年工作日br，日工作小時數(shù)t。設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定: br=300天, t=14h.（3）礦井開采水平數(shù)1,各水平井深hs=390m,以及各水平的服務(wù)年限;（4）卸載水平與井口的高差：16m；（5）裝載水平與井下運(yùn)輸水平的高差：

19、18m；（6）煤的散集密度：0.97t/;（7）提升方式:箕斗；（8）富裕系數(shù)：=1.2;（9）不均勻系數(shù)：c=1.15;b 設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容1) 計(jì)算并選擇提升容器;2) 計(jì)算并選擇提升鋼絲繩;3) 計(jì)算滾筒直徑并選擇提升機(jī);4) 計(jì)算天輪直徑并選擇天輪;5) 提升機(jī)與井筒相對位置的計(jì)算;6) 運(yùn)動學(xué)及動力學(xué)計(jì)算;7) 電動機(jī)功率的驗(yàn)算;8） 計(jì)算噸煤電耗及效率2.1.2 提升方式的確定a 單容器提升與雙容器提升的確定原則（1） 礦井為多水平時，因多繩提升機(jī)無活滾筒，不能用做雙容器多水平提升。因此，當(dāng)?shù)V井為多水平時，應(yīng)采用單容器平衡錘提升。單容器平衡錘提升具有使用靈活，兩繩的最大靜張力差較小，

20、改善了防滑條件等優(yōu)點(diǎn)。但提升能力比雙容器提升減少一半，提升電耗比雙容器提升大5%-10%。（2） 礦井為單水平時，為充分利用設(shè)備能力，一般選用雙容器提升，如防滑條件不能滿足時，可加大容器配重，改善防滑條件。（3） 對單水平窯籠提升，除上述條件外，尚應(yīng)考慮準(zhǔn)確停車問題，單容器提升是以窯籠到達(dá)井上下出車水平作為停車標(biāo)志，故停車準(zhǔn)確度高，雙容器提升是以井下出車水平作為停車標(biāo)準(zhǔn)，而井上窯籠則因鋼絲繩的彈性與結(jié)構(gòu)不同，變形較大，加之不可避免的鋼絲繩蠕動，其停車準(zhǔn)確度較差。b 確定提升方式由于本礦是一個年產(chǎn)量50萬噸的中型礦井，提升煤炭及輔助提升工作量均較大，一般均設(shè)主副井兩套設(shè)備，主井采用箕斗提升煤炭，

21、采用雙箕斗提升方式，副井采用罐籠完成輔助提升。一般情況下，主井均采用箕斗提升方式，因?yàn)?，箕斗提升方式能力大，運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用較低，在控制上易于實(shí)現(xiàn)自動化。2.1.3 提升容器的選擇（1）提升高度h（2）先確定經(jīng)濟(jì)提升速度為：=(0.30.5) m/s=0.4=8.237m/s（3）根據(jù)經(jīng)濟(jì)提升速度，估算一次提升循環(huán)時間=79.771s（4）根據(jù)礦井年產(chǎn)量及估算出的一次提升循環(huán)時間，求出一次合理經(jīng)濟(jì)提升量為：=3.64t/次（5）根據(jù)條件選礦車為：mg1.16a 1t固定車廂式礦車（注該礦軌道軌距為：600mm）容積：1.1 自重: 5950n名義載貨量：10000n 最大載重量：18000n軌距：60

22、0mm 軸距：550mm（6）選擇提升容器由于該井要求年產(chǎn)量50萬噸，屬于中型礦井，提升煤炭及輔助提升工作量均較大，故主井采用箕斗提升。jds4/55*4j-提煤箕斗 d-立井多繩 s-鋼絲繩罐道 y異側(cè)進(jìn)出車 4名義載重量 55每根鋼絲繩懸掛裝置的載荷為55t 4提升鋼絲繩根數(shù)具體參數(shù)為：名義載重：40kn 有效容積：4.4 提升鋼絲繩直徑22mm 箕斗自重65kn 箕斗總高:10900mm 繩間距:200mm2.2提升鋼絲繩選擇計(jì)算2.2.1 選擇鋼絲繩類型根據(jù)國內(nèi)外經(jīng)驗(yàn)，由于井筒淋水大，腐蝕嚴(yán)重，所以選用鍍鋅鋼絲繩。至于尾繩可選扁繩和多層股不旋轉(zhuǎn)鋼絲繩，由于扁繩生產(chǎn)率低，價(jià)格高，應(yīng)盡量選

23、用多層股不旋轉(zhuǎn)鋼絲繩。但其與提升容器的連接裝置應(yīng)為轉(zhuǎn)環(huán)式。為了減少提升時容器的扭動，左右捻鋼絲繩數(shù)目應(yīng)該相等，并相互交錯排列。2.2.2 主提升鋼絲繩選擇計(jì)算箕斗提升系統(tǒng)：由于箕斗自重小，為了改善防滑條件，有意加大鋼絲繩直徑，一般可按下面方法計(jì)算：圖2-1為豎井多繩提升鋼絲繩計(jì)算示意圖： 圖2-1由圖可知，鋼絲繩終端荷重:g=q+=4000+6500=105000n鋼絲繩懸垂長度: hc=hj+hs+hz=32+390+23=445ma 選擇并校核首繩（1）計(jì)算首繩單位繩重力=14.96n(注鋼絲繩安全系數(shù)m=7.0提升煤炭)根據(jù)值，選用6三角股股鋼絲繩，其有關(guān)數(shù)據(jù)為：d=22mm =140k

24、g/mm p=19.37n（2）驗(yàn)算安全系數(shù)mama=7.847 所選鋼絲繩合格。b 尾繩選擇計(jì)算尾繩單位長度重量：=根據(jù)計(jì)算的，自鋼絲繩規(guī)格表中選擇尾繩，因尾繩負(fù)荷?。ㄖ回?fù)擔(dān)本身自重），其抗拉強(qiáng)度可選用，而且不必校驗(yàn)其安全系數(shù)。根據(jù)計(jì)算數(shù)據(jù)可以選擇尾繩：6股(6+12+12)繩維纖芯，參考重量40.57n，=140kg/mm,鋼絲繩直徑：32.5mm2.3多繩摩擦式提升機(jī)選擇計(jì)算2.3.1計(jì)算主導(dǎo)輪直徑并選擇提升機(jī)根據(jù)規(guī)程規(guī)定：對有導(dǎo)向輪提升系統(tǒng)：d100d=10022=2200mm根據(jù)計(jì)算值選取滾筒直徑為：2250mm2.3.2計(jì)算提升系統(tǒng)最大靜拉力最大靜拉力 =q+qc+nhc=4000

25、+6500+41.937445=139.4786kn210kn最小靜拉力:= f1-q=13947.86-4000=99.4786kn最大靜拉力差：s=40kn根據(jù)以上各項(xiàng)計(jì)算提升機(jī)：jkm2.25/4多繩摩擦輪提升機(jī)可以使用2.3.3 確定減速器速比i和電動機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)i=10.5電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)=734.51r/min選擇最大轉(zhuǎn)速為750r/min的電機(jī)計(jì)算=8.41m/s根據(jù)以上幾個方面條件選提升機(jī)為：jkm2.25/4/10.5多繩摩擦輪提升機(jī)卷筒：個數(shù)：1，直徑2.25m 鋼繩最大靜張力：210kn兩根鋼繩最大靜張力差：60kn 最大鋼絲繩直徑：22.5 mm導(dǎo)向輪變位質(zhì)量：13.6kn 減速器速

26、比：10.5電動機(jī)轉(zhuǎn)速（不大于）：750r/min 最大提升速度：11.8 m/s2.3.4 選擇天輪天輪直徑為d 取=2m根據(jù)條件選擇天輪為：tsgt天輪 s井上 g滾動軸承2000名義直徑 12.5繩槽半徑2.3.5 驗(yàn)算主導(dǎo)輪襯墊比壓： = = =12.39kg/其中，=16m，:井塔高度暫取44m=-=44-16=28m計(jì)算的主導(dǎo)輪襯墊比壓，應(yīng)小于摩擦襯墊的許用值。即。見表41表41襯墊材料橡膠皮帶皮革聚氯乙烯塑料聚氨基甲酸酯橡膠摩擦系數(shù) 0.20.20.250.25許用比壓（）151520-2520 選擇摩擦襯墊材料為聚氯乙烯（p.v.c）:=0.2,=15 kg/2.4 提升機(jī)與井

27、筒相對位置2.4.1 井塔高度如圖51所示，為塔式多繩摩擦式提升機(jī)井塔高度示意圖。圖51 井塔高度示意圖 1防撞梁；2鍥形罐道=+ + =13.29+10.9+10.01+0.75=44.2 m 式中：容器卸載高度m；容器高度m； 過卷高度m； 導(dǎo)向輪半徑m； 主導(dǎo)輪與導(dǎo)向輪中心高差m； 容器最上繩卡接觸導(dǎo)向輪處至導(dǎo)向輪中心高差m。 =2.4.2 確定主導(dǎo)輪與導(dǎo)向輪中心線水平距離如圖52所示，為摩擦輪與導(dǎo)向輪相對位置示意圖。圖52 摩擦輪與導(dǎo)向輪相對位置=1.85+1-1.125=1.725m2.4.3 確定圍包角+=sintg=sina0.441tg0.383 =5.212.5 提升系統(tǒng)變位

28、質(zhì)量2.5.1 預(yù)選電動機(jī)a 估算電動機(jī)功率：kw式中：k礦井阻力系數(shù)，取1.15； 減速器傳動效率，單級傳動0.92，雙級傳動0.85； 動力系數(shù)，取1.2。 b 估算電動機(jī)轉(zhuǎn)速：n=734.51r/minc 初選電動機(jī)：初步選擇yr8008/1180型異步電動機(jī)具體參數(shù)如下：額定功率800kw，額定電壓：562v， 額定轉(zhuǎn)速：740r/min效率：0.92,功率因數(shù)：0.82,飛輪轉(zhuǎn)矩：5760nm2額定力矩：2.3d 確定提升機(jī)的實(shí)際最大提升速度mm=2.5.2 提升系統(tǒng)變位質(zhì)量ma 提升系統(tǒng)變位重量：(1)有效載荷變位重量q=40000n(2)提升容器變位重量:雙箕斗提升=2=26.5

29、t=130kn(3)主提升鋼絲繩變位重np(h+2)=4=37190.4n(4)尾繩變位重量：(5)導(dǎo)向輪（或天輪）變位重量：=1.36104n(6)提升機(jī)變位重量=54000n(7)電動機(jī)轉(zhuǎn)子變位重量gg=576=125440n式中為電動機(jī)轉(zhuǎn)子的飛輪力矩，由電動機(jī)規(guī)格表中查到。d提升機(jī)滾筒直徑，為減速器傳動比。(8)提升機(jī)總變位重量：g=q+np(h+2)+g+ =4000+13000+41.937(424+228)+24.057(424+223)1254413605400 =438366.2nb 提升系統(tǒng)變位質(zhì)量m=2.6 運(yùn)動學(xué)計(jì)算2.6.1 提升速度階段的確定對于底卸式箕斗，為了保證箕

30、斗脫離卸載曲軌速度不大于1.5m/s。需要有初加速階段，在停車之前為了補(bǔ)償減速行程之誤差，提高停車準(zhǔn)確度，應(yīng)有一低速爬行階段，故應(yīng)采用六階段速度圖。2.6.2 提升加速度的確定a 規(guī)程規(guī)定：立井升降人員時，0.75m/s；對升降物料無限制，一般1.2 m/sb 按減速器允許的最大輸出轉(zhuǎn)矩來確定減速器型號：zg70ii（彈簧基礎(chǔ)）總中心距：2700mm，=11.5104nm塔式多繩提升機(jī)均采用彈簧基礎(chǔ)中心驅(qū)動共軸式減速器。優(yōu)點(diǎn)：緩沖性好，對提升井塔和齒輪壽命有一定好處；缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本高，安裝，調(diào)整，檢修不方便。高速級采用斜齒輪傳動，低速級采用人字齒輪傳動。am/s =m/s =1.68

31、 m/ sc 按電動機(jī)的過負(fù)荷能力來確定a= =2.42m/s其中： d 按防滑條件計(jì)算允許的加速度（按提升開始考慮）(1)計(jì)算上升側(cè)鋼絲繩靜張力 = =145887.18n(2)計(jì)算下放側(cè)鋼絲繩靜張力 = =6500+41.93728+24.057（424+23）-0.14000 =99439.02n(3)計(jì)算上升側(cè)運(yùn)動部分變位質(zhì)量： = = =1447.83kg(4)計(jì)算下放側(cè)運(yùn)動部分變位質(zhì)量= =1194.28kg（5）按防滑條件計(jì)算加速度： a = =0.73m/s從滿足防滑條件出發(fā)，且滿足減速器扭矩和電動機(jī)過負(fù)荷能力的要求，經(jīng)計(jì)算后，取a=0.73m/s,引值符合設(shè)計(jì)規(guī)范要求。2.6

32、.3 確定減速度aa規(guī)程規(guī)定對升降物料無限制，一般a1.2m/sb根據(jù)減速方式進(jìn)行計(jì)算（1）自由滑行減速： a=1.06m/s（2）機(jī)械制動方式減速： a=1.33m/s（3）電動機(jī)方式減速： a=0.36m/sc 按防滑條件計(jì)算允許的減速度（按提升終了考慮）（1）計(jì)算上升側(cè)鋼絲繩靜張力 =4000+6500+41.93728+24.057(424+23)+0.14000 =147439.02n（2）計(jì)算下放側(cè)鋼絲繩靜張力： = =6500+41.937(424+28)+24.05723-0.14000 =97887.18n(3)計(jì)算上升側(cè)運(yùn)動部分變位質(zhì)量： = = =1602.44kg(4)

33、計(jì)算下放側(cè)運(yùn)動部分變位質(zhì)量：= =1039.67kg（5）按防滑條件計(jì)算減速度 =4.12m/s取最小減速度為0.36m/s2.6.4 速度圖參數(shù)的計(jì)算a 初加速階段初速度=1.5 m/s，卸載曲軌長度：=2.35m初加速度：= m/s初加速時間：=sb 主加速階段主加速度：a=0.73m/s主加速時間：=主加速階段的行程=c 減速階段減速度a=0.36m/s主減速時間=主減速階段的行程=d 爬行階段取v=0.5m/s h=3.0m爬行時間=e 等速階段的行程h2=h-h1-h3-h4=(424-45.67-95.348-2.35-3)m=277.63m等速階段的時間 =時間/s行程/m速度/

34、()加速度=9.32=45.67=0.73=33.45=277.63=8.3=21.67=95.348=0.36=6=3m=0.5f 一次提升循環(huán)時間抱閘停車的時間t5,定為1s，減速度a5取1 m/s =9.32+33.45+21.67+6+1+8=79.44s2.7 防滑驗(yàn)算2.7.1 提升載荷的靜防滑驗(yàn)算靜防滑安全系數(shù)最小點(diǎn)為：等重尾繩提升系統(tǒng)，提升中之任意點(diǎn)；重尾繩提升系統(tǒng)，提升之終點(diǎn)；輕尾繩提升系統(tǒng)，提升之始點(diǎn)。輕尾繩使用較少，本設(shè)計(jì)選用等重尾繩雙容器提升以一側(cè)提升重物，另一側(cè)下放空容器時防滑最差，單容器提升以提升平衡錘下放空容器時防滑最差。這時易發(fā)生滯后滑動。=1.791.75式中

35、：提升終了時，下放側(cè)鋼絲繩靜張力； 提升終了時，上升側(cè)鋼絲繩靜張力。2.7.2 正常提升的動防滑驗(yàn)算提升貨載時，容易發(fā)生滯后滑動，并以正常提升加速階段的動防滑安全系數(shù)最小，要求動防滑安全系數(shù)加速段動防滑安全系數(shù)最小點(diǎn)：對等重尾繩提升系統(tǒng)為加速段之任意點(diǎn)；對重尾繩提升系統(tǒng)為加速段之終點(diǎn)；對輕尾繩提升系統(tǒng)為加速段之始點(diǎn)。雙容器提升，以提升重物下放空容器之加速度，且導(dǎo)向輪在下降側(cè)防滑最差。本設(shè)計(jì)為雙容器提升。a 計(jì)算加速終了時，上升側(cè)鋼絲繩的靜張力 =4000+6500+41.937（28+424-45.67）+24.057 (45.67+23)+0.14000 =146054.3nb 計(jì)算加速終了

36、時，下放側(cè)鋼絲繩的靜張力= =6500+41.937 (28+45.67)+24.057 (23+424-45.67)-0.14000 =99271.9nc 計(jì)算上升側(cè)運(yùn)動部分變位質(zhì)量= = =1449.53kgd計(jì)算下放側(cè)運(yùn)動部分變位質(zhì)量= = = 1192.57kge驗(yàn)算動防滑安全系數(shù) =1.262.7.3 提升載荷安全制動的動防滑驗(yàn)算規(guī)定：提升機(jī)進(jìn)行安全制動時，必須滿足： 第一： ：提升機(jī)制動系統(tǒng)產(chǎn)生的最大制動力矩（kg.m）mj：提升機(jī)系統(tǒng)的最大靜力矩（kg.m）第二：安全制動時，全部機(jī)械的減速度在提升重載時不得大于5m/s2,下放重載時不小于1.5 m/s2第三：安全制動時，全部機(jī)械

37、的減速度不得超過鋼絲繩的滑動極限減速度。a根據(jù)規(guī)定，計(jì)算安全制動時所需要的制動力矩進(jìn)行安全制動時，為了既安全平穩(wěn)的閘住提升機(jī)，又不致使提升機(jī)減速過大，防止鋼絲繩打滑，一般應(yīng)采用二級制動。制動時，首先施加第一級制動力矩，使得制動減速度大于1.5，待速度降為零時，再施加第二級制動力矩，第二級制動力矩應(yīng)大于三倍靜阻力矩，以保證安全可靠的將提升機(jī)閘住。第一級制動力矩為kg.m =1.54473.12+（1.154000+0.366424） =128979.7 第二級制動力矩為=3（4000+0.366424）=140237.5b 驗(yàn)算提升載荷實(shí)際安全制動減速度aa= =3.56m/s2c 驗(yàn)算提升載荷

38、的滑動極限速度= =4.38m/s2滿足：a式中空載側(cè)鋼絲繩的靜張力箕斗提升：=q+np(h+)+q =6500+41.937（424+28）+24.05723 =101887.18n2.7.4 下放載荷的防滑驗(yàn)算a靜防滑驗(yàn)算下放載荷時，一般不會發(fā)生滯后滑動，但容易發(fā)生超前滑動。下放載荷靜防滑安全系數(shù)的最小點(diǎn)：等重尾繩提升系統(tǒng)為下放中之任意點(diǎn)；重尾繩提升系統(tǒng)為下放之始點(diǎn)。因此，應(yīng)該驗(yàn)算下放開始的時候的靜防滑安全系數(shù)。雙容器提升按一側(cè)下放重物，一側(cè)提升空容器計(jì)算，單容器提升應(yīng)按下放平衡錘，提升容器計(jì)算。（1）計(jì)算下放開始時，下放側(cè)鋼絲繩靜張力=q+ =4000+6500+595+41.93744

39、.2+24.057（424+23）0.14000 =146644.2n(2) 計(jì)算下放開始時，上升側(cè)鋼絲繩靜張力(3) 驗(yàn)算靜防滑安全系數(shù)= = =2.471.75b 正常下放的動防滑驗(yàn)算下放載荷時，容易發(fā)生超前滑動，對于等重尾繩及重尾繩提升系統(tǒng)，以減速開始點(diǎn)的動防滑系數(shù)最小。因此，應(yīng)驗(yàn)算減速開始時的動防滑安全習(xí)系數(shù)，要求。（1） 計(jì)算減速開始時，下放側(cè)鋼絲繩的靜張力 （2） 計(jì)算減速度開始時，上升側(cè)鋼絲繩的靜張力（3） 計(jì)算下放側(cè)運(yùn)動部分變位質(zhì)量（4） 計(jì)算上升側(cè)運(yùn)動部分變位質(zhì)量（5） 驗(yàn)算動防滑安全系數(shù)2.7.5 按防滑條件計(jì)算容器自重（1） 按靜防滑條件計(jì)算容器自重（2） 按動防滑條件計(jì)

40、算容器自重防滑需要的容器自重，應(yīng)取靜防滑條件及動防滑條件計(jì)算結(jié)果之較大者。如果設(shè)計(jì)時所選用的容器自重小于按防滑條件計(jì)算的容器自重，就應(yīng)采用防滑容器自重，或者在容器上加配重。配重重新校驗(yàn)提升鋼絲繩：7原來的鋼絲繩合格2.8 動力學(xué)計(jì)算2.8.1 初加速階段拖動力提升開始： 初加速終了： 2.8.2 主加速階段拖動力主加速開始：主加速終了：2.8.3 等速階段拖動力等速開始：等速終了： 2.8.4 減速階段拖動力減速開始：減速終了：-20.36695.348=28366.9n2.8.5 爬行階段拖動力爬行開始：提升終了：校核：各階段拖動力計(jì)算結(jié)果如表91所示表91始點(diǎn)拖動力/n終點(diǎn)拖動力/n=80

41、188.4=79854.1f=47200.3f=45168.0f=-29064.8f=-28366.9f=44470.1f=44448.2由上表可以看出=80188.4n。箕斗提升速度圖力圖如圖91所示 圖912.9 校核提升電動機(jī)容量及核算提升能力2.9.1 計(jì)算等效力 =1756.610 2.9.2等效功率計(jì)算2.9.3 校驗(yàn)（1） 按等效容量校驗(yàn)：（滿足要求）（2） 按工作過負(fù)荷校驗(yàn) （滿足要求）2.9.4提升設(shè)備噸煤電耗及效率（1） = =9.26度/次（2） 計(jì)算噸煤電耗 度/噸（3） 計(jì)算設(shè)備效率 2.9.5 核算提升能力（1） 年實(shí)際提升能力 （2） 富裕系數(shù) 第3章 軸的設(shè)計(jì)3

42、.1 計(jì)算軸的最小直徑 軸采用鋼鍛造， ; 取 ; -輸出軸的功率； -轉(zhuǎn)速電動機(jī)轉(zhuǎn)速：740r/min 減速比：10.5 取260mm用軸套定位卷筒校核：鋼：式中3.2 計(jì)算安裝滾筒處的軸長主導(dǎo)輪直徑d=2.25m（輪殼直徑）筒長取l=0.8d=0.82.25m=1.8m3.3 軸的設(shè)計(jì)與分析（1） 設(shè)計(jì)的軸如圖111所示：12段：安裝軸承，直徑：280mm，長度：132mm；23段：直徑：300mm，長度：50mm；45段：安裝滾筒，直徑：360mm，長度：1800mm；56段：用于定位滾筒，直徑：400mm，長度：20mm；78段：安裝軸承，直徑：280mm，長度132mm；89段：與聯(lián)軸器相連，直徑：260mm，長度：550mm。 圖 111（2） 受力情況：主軸裝置重：18噸=180kn提升系統(tǒng)： =4000+26500+41.937424+24.057424+224.05723 =24.1t=241kn軸的受力情況如圖112所示： 圖112由受力圖可算出 軸的受力情況如圖113所示：圖1133.4 校核危險(xiǎn)c處截面 合格3.5 軸承的