毕业设计论文单绳缠绕式提升机设计

1、摘要矿山提升机是矿山大型固定机械之一。矿山提升机从最初的蒸汽机拖动的诞生缠绕式提升机发展到今天的交交变频直接拖动的多绳摩擦式提升机和双绳缠绕式提升机，经历了170多年的发展历史。目前，国内外经常使用的提升机有单绳缠绕式和多绳摩擦式两种形式。提升机主要由电动机、减速器、主轴、滚筒等部分组成,各部分之间分别由联轴器联接。电动机是动力源,减速器是传动系统,滚筒为执行和控制部分。矿井提升设备是沿井筒提升煤炭、矸石升降人员和设备，下放材料的大型机械设备。它是矿山井下生产系统和地面工业广场相联接的枢纽，是矿山运输的咽喉。因此，矿井提升设备在矿山生产的全过程中占有极其重要的地位。矿井提升设备是矿山大型设备之

2、一，功率大，耗电多，大型矿井提升机的功率超过1000kw。因此矿井提升设备的造价以及运转费用，也就成为影响矿井生产技术经济指标的重要因素之一。合理的选择，正确的使用和维护具有重要的经济意义。关键词：缠绕式，提升机，联轴器abstractthe mine hoist is a large-scale fixed one of mine machinery，mine hoist from the steam engine drag of the birth of the coil type hoist to today's hand in hand in frequency convers

3、ion of directly drive-more rope friction type elevator and the double rope hoist coil type, experienced more than 170 years history，at present, the common use of the hoist a coil type induction-motor-driven hoist rope and more friction type two kinds of forms.ascension is mainly consist of motor, ge

4、ar reducer, spindle, roller components, between the parts by coupling could respectively. motor is power source, reducer is transmission system, roller for implementation and control partmine is lifting equipment along the wellbore coal gangue, ascension. lift personnel and equipment, transfer of ma

5、terial mechanical equipment, it is mine production system and the ground industrial square connected hub, is the throat of the mining transport. therefore, the mine production equipment s have an utmost important position in the ascension of the whole process.mine is lifting equipment mine large equ

6、ipment is one of the power, power consumption, large mine hoist power more than 1000 kw. therefore mine lifting equipment cost and operation cost, also be to affect mine production technical and economic index in one of the most important factors. reasonable option, the right to use and maintenance

7、has important economic significance.keyword: coil type, lifting hois, coupler目录摘要1abstract2目录31 提升机介绍11.1矿井提升设备介绍11.1.2提升容器按其结构可分类如下：31.3 矿井提升的特点61.4 矿井提升机系统现状62 常见提升机的简介82.1 缠绕式、摩擦式提升机的工作原理82.1.1单绳缠绕式提升机的工作原理92.1.2多绳摩擦式提升机的工作原理92.2 缠绕式、摩擦式提升机的特点、存在的问题以及解决的方法112.2.1. 缠绕式提升机的特点、缺点以及问题的解决112.2.2. 摩擦式提

8、升机的特点、缺点以及问题的解决123 矿井提升机的设计选型计算133.1 设计依据133.2 竖井提升容器的选择133.2.1 提升容器的比较及其应用范围133.2.2 主井箕斗规格的选择143.3 提升钢丝绳的选择计算163.3.1钢丝绳的分类163.3.2钢丝绳的标示173.3.3钢丝绳结构选择173.3.4单绳缠绕式(无尾绳)立井提升钢丝绳选择计算173.4 天轮选择计算213.4.1天轮分类213.4.2天轮结构213.4.3天轮工作原理213.4.5天轮的选型计算223.5 提升机的选型计算233.5.1提升机的表示方法233.5.2 滚筒选型233.5.3滚筒的失效形式及原因253

9、.5.4 提升机的计算及滚筒大小253.5.5提升机强度校验293.6 提升机与井筒的相对位置303.7 电动机的选择353.8 减速器的设计363.9主轴装置373.9.1 jk型矿井提升机主轴装置常见故障及处理措施383.9.1.1 卷筒筒壳开裂383.9.1.2 主轴故障383.9.1.3 固定卷筒右支轮内孔磨损393.9.1.4 游动卷筒铜套紧固螺栓易剪断393.9.1.5 游动卷瓦筒铜瓦磨损393.9.1.6制动盘偏摆超差393.9.1.7 调绳离合器故障和处理措施403.9.2 jk型矿井提升机主轴装置技术改造403.9.2.1 卷筒由整体结构改为两半装配式结构403.9.2.2

10、主轴承由滑动轴承改为滚动轴承结构403.9.3 主轴设计413.9.3.1 主轴的结构413.9.3.2 主轴的强度计算423.10 制动器选择433.10.1 盘式制动器组成：433.11.2 盘式制动器的主要特点：443.10.2工作原理443.10.3 制动盘结构和要求453.10.4 制动盘跳动危害453.10.5解决矿井提升机制动盘偏摆的方法453.11 联轴器473.11.1 联轴器的选择473.11.2 滚动轴承的选择483.12 液压站及液压系统503.13 深度指示器503.14 保护装置51结 论51致谢52参考文献521 提升机介绍1.1矿井提升设备介绍提升设备是一个系统

11、，提升系统通常有下列主要部分：提升机、提升主钢丝绳、提升容器（箕斗、罐笼、矿车）、天轮（在塔式摩擦提升时是导向轮）、井架（在塔式摩擦提升时是井塔）、罐道（在斜井提升时是轨道）、井筒和井筒装备、装载设备（在罐笼提时是进车装置）、卸载设备（在罐笼提升时是出车装置）、井底装置等。1.1.1矿井提升机分类：根据不同的出发点矿井提升设备有以下几种分类方法：(1)按用途可分：主井提升设备，提升煤炭或矿物；副井提升设备，完成辅助提升任务，主要是提升矸石、升降人员、下放材料和设备；（2）按提升容器可分为：箕斗提升设备，用于主井提升；罐笼提升设备，大型矿井用于副井提升，小型矿井也可兼作主井提升；矿车提升设备，用

12、于斜井提升，有单、双钩提升之分；吊桶提升设备，专用于竖井井筒开凿时的提升。（3）按提升机类型可分为：缠绕式提升设备，分为单绳和双绳（布雷尔）摩擦式提升设备，分为单绳和双绳；二者都可以用于主井或副井提升。（4）按拖动方式可分为：交流提升设备和直流提升设备（又有电动发电机组供电与可控硅供电之分）。（5）按井筒的角度可分为；立井提升设备、斜井提升设备和露天矿斜坡提升设备。其他常用的分类方法如图所示： 单卷筒 缠绕提升机 单绳缠绕 可分离单卷筒 双卷筒 多绳缠绕布雷尔式矿井提升机 塔式 单绳摩擦 落地式 摩擦提升机 塔式 多绳摩擦 落地式 -矿井提升机分类矿井提升机作为一个完整的机械一电气机组，它的组

13、成部分所示：工作机构主轴装置和主轴承 制动器 制动系统 减压传动装置 减速器（包括微拖动减速器） 机械传动系统 联轴器 润滑系统润滑油站矿井提升机 斜面操纵台 观测和操纵系统 深度指示器和传动装置 测速发电机装置 主电动机和微拖动电动机 拖动、控制和自动 电气控制系统 保护系统 自动保护系统 司机椅子、机座、机架 辅助部分 护栏、护板、护罩 导向轮装置、车槽装置（多绳摩擦绳提升机） 矿井提升机的主要组成部分目前我国生产的主要结果形式有：单绳缠绕式的单筒和双筒矿井提升机；摩擦式的有多绳落地式和塔式多绳摩擦式提升机。拖动方式则按需要设计，另外用于井下的有液压传动矿井提升机等。1.1.2提升容器按其

14、结构可分类如下：我国煤矿竖井提升，主井普遍采用底卸式箕斗，副井普遍采用普通罐笼，斜井提升采用后壁卸载式箕斗、矿车和人车。1箕斗及其装载设备一、竖井箕斗 (一)箕斗我国煤矿立井广泛采用固定斗箱底卸式箕斗，其形式有很多种，过去一些矿井普遍采用扇形闸门底卸式箕斗，现在新建矿井多采用平板闸门底卸式箕斗。 箕斗的导向装置可以采用钢丝绳罐道，也可以采用钢轨或组合罐道。采用钢丝绳罐道时，除应考虑箕斗本身平衡外，还要考虑装煤后仍维持平衡，所以在斗箱上部装载口处安设了可调节的溜煤板，以便调节煤堆顶部中心的位置。 我国使用的立井单绳箕斗为jl或jly型；多绳箕斗为jds、jdsy和jdg型。 (二)箕斗装载设备

15、我国过去广泛采用鼓形箕斗装载设备。这种装载设备的最大缺点是洒煤量很大，一般达到提煤量的10，有的竟高达40，且在装载时不能保证箕斗的装载量。因此新的箕斗装载设备采用预先定量的装载方式，其洒煤量可以大大降低，一般仅为提煤量的1，最大不超过3。定量装载方式还能保证提升工作的正常化，有利于实现提升自动化。目前在新建和改建矿井的设计中已普遍采用定量装载设备。目前国内外广泛采用的定量装载设备有定量斗箱式和定量输送机式两种。单绳立井箕斗1楔形绳环；2 框架；3 可调节溜煤板；4斗箱；5闸门；6连杆；7卸载滚轮；8套管罐耳(用于绳罐道)；9钢轨罐道罐耳；10扭转弹簧；11罩子；12连接装置根据井筒条件（竖井

16、或斜井）及选用的提升容器和提升机的类型不同，可组成各种不同的矿井提升系统。较常见的有17：竖井单绳缠绕式箕斗提升系统；竖井单绳缠绕式罐笼提升系统；竖井多绳摩擦式箕斗提升系统；竖井多绳摩擦式罐笼提升系统；斜井箕斗提升系统；斜井串车提升系统1.2矿井提升机生产过程简介矿井提升机是沿井筒提运矿石和废石、升降人员、下放材料和工具的设备。提升容器有罐笼和箕斗。根据井筒倾角的不同,提升容器分为立井用和斜井用两种.立井用提升容器主要是箕斗和罐笼,箕斗分为底卸式、侧卸式和翻转式,罐笼分为普通罐笼和翻转罐笼。斜井箕斗分为翻转式和后壁卸载式两种。罐笼可用来提升矿石、人员、材料与设备等，但是箕斗不能用来提升人员。不

17、同类型矿井提升机的工作方式和工作环境各有所相同，但其根本的工作原理是相似的，矿井提升机提升原理示意图如图所示：通过滚筒或齿轮的旋转带动皮带或链条升降，从而实现箕斗或罐笼的升降，在井下和地面之间往复运动，进行对煤和人员、货物的运输。11单绳缠绕式箕斗系统示意图1提升机；天轮；井架；箕斗；卸载曲轨；地面煤仓；提升钢丝绳；翻车机（也称翻笼）；井底煤仓；10给煤机；11装载设备1.3 矿井提升的特点安全性所谓安全性，就是不能发生突然事故。由于矿井提升设备在矿山生产中所占的地位十分重要，其运转的安全性，不仅直接影响整个矿井的生产，而且还涉及人员的生命安全。因此各国都对矿井提升设备提出了极严格的要求。在我

18、国这些规定包括在煤矿安全规程只中。可靠性所谓可靠性，是指能够可靠地连续长期运转而不需在短期内检修。矿井提升设备所担负的任务十分艰巨，不仅每年要把数十万吨到数百万吨的煤炭和矿石从井下提升到地面，而且还要完成其他辅助工作。矿井提升设备是周期动作式输送设备，需要频繁地起动和停车，工作条件苛刻，其机械电气设备设计必须可靠。经济性矿井提升设备是矿山大型设备之一，功率大，耗电多，大型矿井提升机的功率超过1000kw。因此矿井提升设备的造价以及运转费用，也就成为影响矿井生产技术经济指标的重要因素之一。合理的选择，正确的使用和维护具有重要的经济意义。1.4 矿井提升机系统现状矿井提升机作为矿山企业的关键机电设

19、备，对于矿山的高效，安全生产与经济的运营有极其重要的作用，他不仅装机容量大，是矿山的主要耗电大户，而且他作为一个典型的位势力矩负载，要求其拖动电动机在其机械特性的四个象限内频繁周期性地进行启动，制动和方向运行。对其在运行过程中的加速度，减速度以及个运行阶段的行程和最后的停车位置都有精确的要求和严格的限制，因为提升机始终是电力拖动与控制的典型应用装置和研究对象，正确处理好矿井提升机的系统极其自动化问题，对保证矿井的生产，安全和效益具有重要意义。进入90年代，随着计算机控制技术和电力电子技术的飞速发展，在提升机拖动系统中，采用电动机+可控硅整流+全数字调节+plc控制+上位机监控控制方式。对于这种

20、控制方式主要有以下几点优点：硬件结构简单，故障点少，可靠性高；可控进度高，工作稳定性好；故障自诊断能力强，大大的降低了使用维护成本；具有较高的可购置性，扩展方便，运行灵活性高。这种提升机控制方式在近几年都在普及，然后由于个别厂家压缩成本，而在保护方面出现了偷工减料的现象，导致安全隐患的存在。首先第一个隐患就是，测速环节，好多厂家都是用霍尔传感器，好一点的用增量编码器，这种测速方式误差大，受现场环境大，测速不准确，因此保护就不完全，这个测速环节必须用测速发电机，这样在plc的程序才能更好的做到与速度有关的保护。第二隐患就是过分依赖变频器，提升机是煤矿企业的核心设备，而变频器是提升机的核心设备，直

21、接关系生命安全，变频器对环境要求高，而现在煤炭企业的现场环境差是不容忽视的，运营时间长的不免对变频器造成损害，变频器故障，这样就导致了提升机的瘫痪。另一方面由于煤矿自身管理问题存在以下安全技术缺陷:1、提升设备的安全保护装置不全。目前矿山使用的提升设备，其安全保护装置普遍不全，其原因主要有：（1）矿山企业的机电管理人员普遍反映，不知道按规定究竟需要安装哪些安全保护装置； （2）部分提升设备购置时就未配全保护装置（如：普遍缺少深度指示器失效保护装置 ）；（3）部分矿山企业因种种原因有意甩开保护装置（拆除或断线），导致该项保护装置不起作用。 2、设备长期带病运行。金属非金属地下矿山尤其是大量的小型

22、矿山，因技术力量薄弱，设备的选型、安装、调试、维护、管理等均是参照周边同类矿山，因此同类问题往往体现出很强的地域性。这些小型矿山，不知如何维护设备。比较严重的问题有：安全保护装置不起作用，形同虚设；保险闸损坏不及时修复；斜井提升井口不装阻车器；声光信号装置不全；实际提升荷载长期超设备设计能力；斜井人车没有进行定期维护和检验，手动落闸无法实现等，存在严重的安全隐患。 3、带式制动矿用提升绞车广泛用于小型矿山的主提升。近几年的检验中发现，小型金属非金属地下矿山企业普遍采用带式制动矿用提升绞车用于矿山主提升。此外，有不少企业采用卷筒直径0.8m的小绞车用于矿山主提升，使用的设备种类五花八门，有调度绞

23、车、建筑卷扬机、电控卷扬机、运输绞车等， 这些设备的共同点是工作制动器（常用闸）采用手动带式闸，因无深度指示器，也就没有深度指示器失效保护、过卷保护和开始减速时能自动示警的警铃，由于卷筒直径小，实际使用时卷筒上缠绕钢丝绳的层数难以符合标准要求（标准规定：用于斜井专门升降物料时不得超过3层）。更令人担忧的是，甚至有些矿山将这样的设备用于竖井提升。 4、老设备未进行技术改造。自20世纪70年代开始，我国的仿苏产品kj型单绳缠绕式提升机在使用后陆续发现存在一些结构性缺陷。如强度不够（由于该产品卷筒结构为薄壁强支结构）、制动力矩较小、制动可靠性低等，时至今日，这类提升机有一部分已报废，有一部分已经改造

24、，但也还有一部分未经任何改造依然在矿山使用。 1.5 矿井提升机的发展趋势 近几十年来，随着各种新技术在矿用提升设备上的运用，提升设备的结构、制动方式和自动控制等方面都有了很大的改进，总的发展趋势为14 15：1、矿井提升机在总体上向大负载、高速度、大型化方向发展。为了确保提升设备无事故运行，在提升设备有可能出事故的各个重要环节上，设有各种检测、控制、保护装置。为了提高生产效率，消除操作上的人为因素，在提升设备上配备全自动运行控制装置。2、无论是煤矿还是金属非金属矿山，无论是国内还是国外，随着矿井开采深度的加大，提升的井筒越来越深，缠绕式提升机由于受缠绕层数的限制，已不能满足开采的需要，因而逐

25、渐被多绳摩擦式提升机所代替。 3、提升设备电气控制技术发展迅速。目前，直流提升系统已经向直流整流装置+编码测速技术+plc+plc独立保护+工业电视+计算机监控+网络的方向发展；交流提升系统是向变频技术+编码测速技术+plc+plc独立保护+工业电视+计算机监控+网络的方向发展；电气控制技术的发展使提升机的控制更加自动化，各种保护功能更加齐全，操作更简单，有效地提高了提升系统运行的稳定性和安全可靠性。2 常见提升机的简介2.1 缠绕式、摩擦式提升机的工作原理我国目前广泛使用的有单绳缠绕式和多绳摩擦轮式两种，以下就重点介绍此两种提升机的工作原理。21 双筒缠绕式矿井提升机2.1.1单绳缠绕式提升

26、机的工作原理缠绕式提升机的主要部件有主轴、卷筒主轴承调绳离合器、减速器、深度指示器和制动器。示意图如图2-2所示。 2-2缠绕式矿井提升机单绳缠绕式提升机是较早出现的一种类型，工作原理比较简单，就是将钢丝绳的一端固定在提升机的卷筒上，另一端绕过井架上的天轮与提升容器相连接，利用两个卷筒上钢丝绳的缠绕方向的不同，当提升机转动时，使两个容器一个上升一个下降，以完成提升任务，这种提升机在我国矿山中广泛使用。按卷筒数目的不同，有单筒及双筒提升机两种。双筒提升机在主轴上装有两个卷筒，其中之一与主轴固接（键装或热装），称为固定卷筒；另一卷筒则滑装在主轴上，通过离合器与主轴连接，称为游动卷筒。将两种卷筒做成

27、这样的目的，是为了在需要调绳及更换提升水平时，两个卷筒可以有相对运动。单卷筒提升机只有一个卷筒，一般用于单钩提升，但是如果在单卷筒上固定两根钢丝绳，且其缠绕方向相反，也可作双钩提升，这时，由于一根钢丝绳自卷筒上松放，另一根则向卷筒上缠绕，卷筒表面得到了充分利用，所以单卷筒提升机相对于双卷筒提升机来说，质量和体积都小很多。不过单卷筒提升机做双钩提升时，绳长的调节颇为不便，为此，可以把单卷筒制成可分离式的两部分，一部分与主轴固接，另一部分通过离合器与主轴相连，这种型式的称为可分离式单卷筒提升机。2.1.2多绳摩擦式提升机的工作原理多绳摩擦式提升机的主要部件有主轴、主导轮、主轴承、车槽装置、减速器、

28、深度指示器、制动装置及导向轮。由于使用了数根钢丝绳代替一根钢丝绳，钢丝绳的直径变小，摩擦轮虽变为摩擦筒（亦称主导轮）而稍有加宽，但其直径亦变小。由于多绳不易在同一时间内断裂，故较为安全，多绳摩擦式提升机的结构图示如图2-3。图2-3多绳摩擦式矿井提升机由于开采深度的增加，需要缠在卷筒上的提升钢丝绳变长，因而矿井提升机的卷筒宽度加大，这带来了一系列问题，如提升机主轴太长、绳弦偏角太大、机器加重而使转动惯量加大等。为了解决这个矛盾，德国人koepe提出将钢丝绳搭在摩擦轮上，利用摩擦衬垫与钢丝绳之间的摩擦力来带动钢丝绳运动。与卷筒缠绕式相比，摩擦轮的宽度显著地变窄了，同时由于跨度变小，提升机主轴的直

29、径与长度均有所降低，结果显著地减轻了机器的重力，而且由于回转力矩的减少，亦将降低提升电动机的容量。多绳摩擦提升设备的布置方式可分为塔式和落地式两类。其提升系统示意图如图2-4和2-5所示。图2-5落地式多绳摩擦提升系统示意图图2-4 井塔式多绳摩擦提升系统示意图 多绳摩擦提升机的结构特点是与它的动力传递原理以及安装特点密切相关的。即由于它是靠摩擦力来传递动力的，它必须有较高摩擦系数的衬垫，为了保持几根绳的绳槽处的深浅相同，即各绳的摩擦半径相同，需设切槽装置，为了补偿钢丝绳蠕动或滑动对深度指示器指示位置的影响，设置了深度指示器自动调零装置，为了在使用圆尾绳时尾绳可以松捻而避免打结，在罐笼底部下方

30、设有尾绳悬挂装置。摩擦提升依靠衬垫与钢丝绳之间的摩擦力来传递动力，因此其工作可靠性就在于提升钢丝绳与安在主导轮上的摩擦衬垫之间是否产生滑动，即是否有足够的摩擦力。2.2 缠绕式、摩擦式提升机的特点、存在的问题以及解决的方法2.2.1. 缠绕式提升机的特点、缺点以及问题的解决缠绕式提升机最大的特点是其结构及工作原理十分简单，就是利用钢丝绳的缠绕方向的不同来实现物料的提升。但是，正是因为其结构、工作原理简单也导致其存在以下很多的问题和不足。(1)缠绕式提升机只能应用于浅井或中等深度的矿井中。这是因为在深井及大终端载荷时钢丝绳和提升卷筒容绳面积要求太大，这导致了提升机体积庞大，质量激增，使提升机的提

31、升高度受到滚筒容绳量的限制，不适用于深井提升。(2)单绳缠绕式提升机的载荷由单根钢丝绳承担，因此单绳缠绕式提升机的钢丝绳直径往往很大。(3)缠绕式提升机的钢丝绳缠绕在卷筒上，因此其卷筒直径比较大，这就使其回转力矩比较大，这就使缠绕式提升机的质量比较大，从而使电动机的容量和耗电量也增大，所以提升机的效率比较低。(4)卷筒的直径比较大，这就使提升机的提升速度受到了限制，因此电动机的转速也比较低，减速器比较大。(5)缠绕式提升机的钢丝绳是缠绕在卷筒上，因此钢丝绳的弯曲次数比较多，这就导致钢丝绳的工作条件比较差，钢丝绳的寿命降低。(6)单绳缠绕式提升机是用单根钢丝绳提升容器，因此容器在提升过程中会发生

32、转动，这就使提升容器的罐耳和罐道发生摩擦，产生摩擦阻力。(7)单绳缠绕式提升机由单根钢丝绳提升容器，因此它的安全性比较低。缠绕式提升机存在的一些问题是可以通过改变其结构而解决的。例如：单绳缠绕式提升机的钢丝绳直径过大；单绳缠绕式提升机的提升容器的转动；单绳缠绕式提升机的安全性比较低。这些都是由于提升是靠单根钢丝绳承载造成的，要解决这些问题可以增加提升钢丝绳的数量，即采用多绳缠绕式提升机。而另一些解决不了的问题就要靠改变提升机的工作原理，采用摩擦式提升机来解决了。112.2.2. 摩擦式提升机的特点、缺点以及问题的解决多绳摩擦式提升机与单绳缠绕式提升机比较其主要优点：(1)提升高度不受滚筒容绳量

33、的限制，适用于深井提升。(2)载荷是由数根钢丝绳承担，故钢丝绳直径较相同载荷下单绳提升小。(3)摩擦轮直径显著减小。(4)由于摩擦轮直径小，回转力矩减小，在提升载荷相同的情况下，多绳摩擦提升机的质量比单绳缠绕式提升机小1/41/5,提升电动机的容量和耗电量也相应降低，设备的效率提高。(5)摩擦轮直径较小，在相同提升速度下，可以使用转速较高的电动机和较小的减速器。(6)钢丝绳是搭放在摩擦轮上，减少钢丝绳的弯曲次数，改善了钢丝绳的工作条件。(7)采用偶数跟提升钢丝绳，钢丝绳的捻向是左右捻各半，消除了提升容器在提升过程中的转动，减少了容器的罐耳和罐道的摩擦阻力。(8)数根钢丝绳同时承受载荷，提升工作

34、的安全性大为提高，数根钢丝绳被同时拉断的可能性极小，因此可以不再使用防坠器，从而减少了提升容器的质量。虽然多绳摩擦提升机解决了单绳缠绕式提升机存在的一些问题，但是多绳摩擦提升机自身也存在一定的缺陷与不足。(1)数根钢丝绳的悬挂、更换、调整、维护检修工作复杂，而且有一根钢丝绳损坏需要更换时，为保持各钢丝绳具有相同的工作条件，往往需要更换所有的钢丝绳。(2)因不能调节绳长，故双钩提升工作不适用于多水平提升。(3)当井深超过1700m时，钢丝绳与容器在连接处的应力波动的较大，钢丝绳的故障增多，故钢丝绳摩擦提升不宜用于超深井提升。要解决多绳摩擦式提升机钢丝绳的悬挂、更换等检修复杂、不适用于多水平提升、

35、不宜用于超深井提升这些问题，不是单靠改变提升机的结构能够解决的。多绳摩擦式提升机本身的原理是利用多根钢丝绳和摩擦衬垫的摩擦力来传动的，因此要解决多绳摩擦式提升机的这些问题就必须改变其工作原理，因此这些问题并不是摩擦式提升机自身可以解决的。3 矿井提升机的设计选型计算3.1 设计依据1.设计依据:1 矿井年产量：an=50万吨2 工作制度：年工作日330天，日工作小时16h3 井筒深度：=300m4 装载高度：hz=25m5 卸载高度：hx=20m6 煤的松散密度：=0.957 矿井电压：3000v、6000v8 主井提升方式：双箕斗,井底设煤仓，定量自动装载3.2 竖井提升容器的选择3.2.1

36、 提升容器的比较及其应用范围提升容器主要是底卸式箕斗和普通罐笼。箕斗的优点是：质量轻，所需井筒断面积小，装卸载可自动化，且时间短，提升能力大。箕斗的缺点是：井底及井口需要设置煤仓和装卸载设备，只能提升煤炭，不能升降人员、设备和材料，井架较高，需要另设一套辅助提升设备。罐笼的优点是：井底及井口不需设置煤仓，可以提升煤炭、矸石，下放材料，升降人员和设备，井架较矮，有利于煤炭分类运输，罐笼的缺点是：质量大，所需井筒断面积大，装卸载不能自动化，而且时间较长，生产效率较低。 选择箕斗还是选择罐笼，需要根据多方面的技术、经济指标来确定。 3.2.2 主井箕斗规格的选择进行提升设备选型设计时，矿井年产量an

37、和矿井深度hs为已知条件。当提升容器的类型确定后，还要选择容器的规格。在提升任务确定之后，选择提升容器的规格有两种情况：一是选择较大规格的容器，一次提升量较大，则提升次数少。这样，因为一次提升量较大，所需的提升钢丝绳直径和提升机直径较大，因而初期投资较多。但提升次数较少，运转费用较少。二是选择较小规格的容器，情况和上述的相反，因而初期投资较少，而运转费用则较多。那么，应该如何选择提升容器的规格才是合理的呢?其原则是：一次合理提升量应该使得初期投资费和运转费的加权平均总和最小。为了确定一次合理提升量，从而选择标准的提升容器，可按以下步骤计算： 8(1)确定合理的经济速度vj 与一次合理提升量相对

38、应的，有一个合理的经济速度。经研究证明，合理的经济速度vj 可用下式计算10： （3-1）式中：h为提升高度，h=hz+hs+hx;hz为装载的高度，根据设计任务书hz=25m;hs为矿井的深度，根据设计任务书hs=300m;hx为卸载高度，根据设计任务书hx=20m;h=hz+hs+hx=25+300+20=345m所以：=（0.30.5）=5.579.28 m/s取vj=7.0 m/s(2)估算一次提升循环时间 （3-2）式中：a为提升加速度，取a=0.5m/s2；为箕斗低速爬行时间，取=15s；为箕斗装卸载休止时间，一般取=8s。=345/7+7/0.5+15+8=86.3s计算小时提升

39、量as （3-3）式中：c为提升不均衡系数，有井底煤仓时c=1.11.15，无井底煤仓时取c=1.2，根据设计背景，本矿井有井底煤仓，因此取c=1.12。an为矿井设计年产量,根据设计任务书an=50万吨。af为提升富裕系数，取af=1.2。ts为提升设备每天工作小时数，根据设计任务书ts=16h。br为提升设备每年工作日数，根据设计任务书取br=330天。=1.12×1.2×450000/（330×16）=127.3 t/h(4)计算小时提升次数ns （次） （3-4）=3600/86.3=41.7 次， 取ns=42次。(5)计算一次合理提升量 （3-5）=1

40、27.3/42=3.03 t根据式（3-5）求出的一次合理提升量，查表3-1选取与相等或接近的标准箕斗，其名义装载量可以大于或小于。在不加大提升机滚筒直径的条件下，应尽量选用大容量箕斗，以较底的速度运行，降低能耗，减少运转费用。 表3-1箕斗规格型号型号jl-3jl-4jl-6名义装载质量kn304060有效容积m3.34.46.6提升钢丝绳直径m³313743刚性罐道规格380n/m钢轨数量2箕斗质量t3.84.45.0最大终端负荷t89.512最大提升高度m500650700箕斗总高mm778085609450箕斗中心距mm183018301870查表3-1，选用jls-3型箕斗

41、，其参数见上图，所需数据已加黑。计算一次实际提升量 选取标准箕斗后，根据所选箕斗的有效容积和煤的松散容重计算一次实际升量q （3-6）式中：为煤的松散容重，v为标准箕斗的有效容积。=0.95×3.3=3.135t设置井下装载系统，使用给煤机配用3t定重容器装载。所以箕斗每次实际提升量q=3t。3.3 提升钢丝绳的选择计算3.3.1钢丝绳的分类按结构分类：分为点接触钢丝绳、线接触钢丝绳、面接触钢丝绳、多层股不旋转钢丝绳、异型股钢丝绳（三角股、扇形股、椭圆形股和扁平形）、满充式钢丝绳、涂塑钢丝绳等。按绳芯分类：天然纤维芯钢丝绳、合成纤维芯钢丝绳、 金属绳芯钢丝绳、金属股芯钢丝绳。 按用途

42、分类：可分为一般用途钢丝绳、重要用途钢丝绳。3.3.2钢丝绳的标示表面：光面钢丝绳用nat表示，镀锌钢丝绳用 zbb、zab、zaa表示。绳芯：纤维芯用fc表示（其中天然纤维芯用nf表示，合成纤维芯用sf表示，如：聚丙烯用pp表示，聚乙烯用pe表示）。金属绳芯用iwr表示，金属股芯用iws表示。捻法：右交互捻用zs，左交互捻sz，右同向捻用zz，左同向捻用ss。绳股：圆股不用代号标记。 “v”表示三角股；“”表示椭圆股；“t”表示面接触钢丝绳；“s”表示西鲁式钢丝绳；“w”表示瓦林吞式钢丝绳；“sw”表示西鲁瓦林吞式钢丝绳；“fi”填充式钢丝绳；钢丝绳强度：1570、1670、1770、196

43、0等等钢丝绳完整表示方法18 nat 6×19s+fc 1770 zs gb/t20118-2006产品执行标准（一般用途）钢丝绳捻向（右交互捻）公称钢丝抗拉强度（mpa）钢丝绳结构（西鲁式、麻芯）钢丝绳表面状态（光面）钢丝绳公称直径3.3.3钢丝绳结构选择1、对于单绳缠绕式提升，一般宜选用光面右同向捻、断面形状为圆形股或三角股、接触形式为点或线接触的钢丝绳；对于矿井淋水大、水的酸碱度高，以及在出风井中，由于腐蚀严重，应选用镀锌钢丝绳。2、在磨损严重的条件下使用的钢丝绳，如斜井提升等，应选用外层钢丝尽可能粗的钢丝绳；斜井窜车提升时，宜采用交互捻钢丝绳。3、对于多绳摩擦提升，一般应选用

44、镀锌、同向捻（左右各半）的钢丝绳，断面形状最好是三角股。4、罐道绳最好用半密封钢丝绳或三角股绳，表面光滑，比较耐磨。3.3.4单绳缠绕式(无尾绳)立井提升钢丝绳选择计算 提升钢丝绳的选择计算是提升设备造型设计中的关键环节之一。钢丝绳在运转中受有许多应力的作用和各种因素的影响，如静应力、动应力、弯曲应力、扭转应力和挤压应力等，磨损和锈蚀也将损害钢丝绳的性能。综合考虑以上应力因素的精确计算是很困难的，目前国内外都是按静载荷近似计算的。我国是按煤矿安全规程的规定来设计的，其原则是：钢丝绳应按最大静载荷并考虑一定的安全系数来进行计算。安全系数是指钢丝绳钢丝拉断力的总和与钢丝绳的计算静拉力之比。但是应当

45、注意，安全系数并不代表钢丝绳真正具有的强度储备，只不过表示经过实践证明在此条件下钢丝绳可以安全运行。图3-1 钢丝绳计算示意图图3-1所示为一立井单绳提升钢丝绳计算示意图。 钢丝绳的最大静拉力作用于a点处，其值为： (式3-7)式中：为钢丝绳承受的最大计算静载荷；为一次提升的有益载荷,q=3n为容器重量；=3.8n为钢丝绳每米重力；为钢丝绳悬垂长度，=36+3000+25=361m；为井架高度；矿井深度；为容器装载高根据煤矿安全规程对安全系数的规定5，必须满足下式 ： （3-8）式中：ma为新钢丝绳的安全系数，其值必须严格按照煤矿安全规程规定选取。s0为钢丝绳所有钢丝断面面积之和，m2b为钢丝

46、绳抗拉强度，pa一般钢丝绳的平均比重近似取0.09 ncm3 ，于是有下式： （3-9）式中：0为钢丝绳的比重，0=9.0×104 n/m3将式(3-9)代入式(3-8)得：bp p(b- （3-10） 代人0=9.0×104 n/m3的值后，得出选择每米钢丝绳重的公式为： （3-11）查表3-2，钢丝绳的抗拉强度b数值有表3-2 钢丝绳的抗拉强度b钢丝绳公称抗拉强度/mpa14701570167017701870钢丝绳抗拉强度/mpa14701570167017701870表3-3-1取=1870mpa，=1800mpa表3-3 钢丝绳安全系数ma最低值5用途分类安全系数

47、最低值单绳缠绕式提升装置转为升降人员9升降人员和物料升降人员时9混合升降时9升降物料事7.5专为升降物料6.5本次设计的为专为升降物料提升装置，因此ma=6.5所以=25.3 n/m=253 kg/100m根据计算结果查图3-2选取钢丝绳型号1图3-2钢丝绳型号选取直径为30mm，天然纤维芯钢丝绳，抗拉强度为1770mpa，其型号表示为：30 nat 6×19s+fc 1870 z gb/t20118-2006由于实际所选钢丝绳的0不一定是0.09 ncm3，因此所选绳是否满足安全系数的要求必须按实际所选每米绳重按下式进行验算，即所选绳的实际安全系数为： （3-12）式中qq为所选钢

48、丝绳全部钢丝破断拉力总和，查上表得525kn为一次提升的有益载荷,q=3n为容器重量；=3.8n phc=324×355×10÷100=115020n所以=6.966.5经验算所选钢丝绳在安全规程规定值内，是可以使用的。选用合格。3.4 天轮选择计算天轮安装在井架上，作支撑，供矿井提升时支拖提升机卷筒到提升容器之间，引导钢丝绳转向之用。绳槽带塑衬或胶块，增加钢丝绳的使用寿命。63.4.1天轮分类立井天轮，凿井天轮，游动轮。3.4.2天轮结构直径4000mm时，采用模压铆接结构；直径3500mm时，采用模压焊接结构；直径小于3000mm时，采用整体铸钢结构。天轮轮缘

49、的结构对钢丝绳的使用寿命有一定影响，应尽量减轻轮缘的重量。3.4.3天轮工作原理1)立井天轮及凿井天轮的轮体只作旋转运动。2)立井天轮主要用于立井提升及斜井箕提升。3)凿井天轮用于立井凿时悬吊吊盘及稳绳。4)游动天轮的轮体除作旋转运动外，还可以轴向移动，主要适用于串车提升。3.4.4立井天轮基本尺寸立井天轮基本尺寸见图3-3图3-3天轮基本尺寸3.4.5天轮的选型计算天轮安装在井架上，作为提升钢丝绳的支撑、导向之用。根据煤矿安全规程的规定，天轮直径需按下面条件确定。5 80d （3-13）并且应满足 1200 （3-14）式中d为钢丝绳直径，d=30mm为钢丝绳中最粗钢丝直径=2mm则 80d

50、=80×30=2400mm 1200=1200×2=2400mm查图3-3选用tlg 2500/17的天轮。 天轮特征表型号名义直径mm绳槽半径mm轴承中心高mm总重ntlg 2500/17250017200151003.5 提升机的选型计算选择提升机的主要参数有：卷简直径d；卷筒宽度b;提升机最大静张力fjmax及最大静张力差fjc。其中卷筒直径d为选择提升机规格型号的依据；其他三个参数为校核参数选择提升机卷筒直径的主要原则是：使钢丝绳在卷筒上缠绕时所产生的弯曲应力不要过大，以保证提升钢丝绳具有一定的承载能力和使用寿命。理论与实践已证明，绕经卷筒和天轮的钢丝绳，其弯曲应力

51、的大小及其疲劳寿命取决于卷筒与钢丝绳直径的比值。3.5.1提升机的表示方法2 j k b × 改进序号补充特征（变频调速为p，直流调速为z，开关磁阻为d，电阻调速不注）卷筒宽度，单位为米（m）卷筒直径，单位为米（m）隔爆型（非隔爆型不注）矿井提升机卷扬机类双卷筒（单筒不注）示例1：卷筒直径为2.5m、宽度为1.2 m，采用非隔爆型电阻调速的单卷筒单绳缠绕式矿井提升机的产品型号为：jk-2.5×1.2。3.5.2 滚筒选型卷筒是提升机的主要部件，它有几种不同的结构，其常见型式如图 卷筒的结构型式a）铸造支轮卷筒；b）盘式支轮卷筒1-主轴； 2-轮毂； 3-辅板； 4-制动盘；

52、 5-加强角钢； 6-法兰盘（支轮）；7-支环所有卷筒大致都由下列几部分组成：（1）筒壳；（2）目前有纵向筋的不支轮包括键辐和轮缘，亦可为辐板式结构；（3）用以加强筒壳的纵向筋和环向筋(亦称支环)。多，但多设有支环。 由于卷筒是利用薄壁承载，故所受应力较复杂，如设计或使用不当，会造成变形、开裂甚至不能使用。筒壳、支轮和加强筋所用的刚才大都为及，为了提高强度也有用16mn的，因为这些材料的货源较广，工艺性能也较好。一般而言，筒壳、支轮和加强筋都用焊接的。除盘式支轮外，轮辐还有焊成工字型、十字型或丁字型的一般而言，筒壳、支轮和加强筋都用焊接的。除盘式支轮外，轮辐还有焊成工字型、十字型或丁字型的对于小型提升机，支轮也有用铸造的(图3-1a)。由于工艺或安装、运搬方面的原因，支轮有整体的，也行两半或三瓣的。较大的提升机则很少用铸造支轮，因为大直径的铸造支轮过于笨重。对于双卷筒提升机中的活卷筒，内于它与主轴有