0059-缠绕式双卷筒提升机【优秀含8张CAD图+说明书+文献翻译】
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摘 要
单绳缠绕式矿井提升机的工作原理：钢丝绳的一端用钢丝绳夹持固定在卷筒幅板上，另一端经卷筒的缠绕后，通过井架天轮悬挂提升容器。这样，利用主轴旋转方式的不同，将钢丝绳缠绕上或放松，以完成提升或下降容器的工作。
主轴装置是单绳缠绕式矿井提升机的主要工作机构，它的作用是： ①缠绕提升机钢丝绳；②承受各种正常载荷(包括固定载荷和工作载荷)；③承受各种积极情况所造成的非常载荷。在非常载荷作用下，主轴装置部分不应有残余变形。单绳缠绕式矿井提升机的主轴装置是其核心部件，要求我们应认真设计，精心制造，这对于确保矿井提升机安全可靠运行，预防和杜绝故障及事故的发生，也具有十分重要的意义。
本设计根据生产实际和预选的数据，以提升机的配套设备为核心，经过科学的计算和分析，设计、选择了一套矿井提升机的传动系统设备，并采用了光电测速传感器作为深度指示系统的数据采集装置，实现了从机械控制到数电控制的转变，同时为提升机控制系统的技术改造奠定了基础。
关键词：提升机，主轴，制动器，光电测速传感器
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摘要单绳缠绕式矿井提升机的工作原理钢丝绳的一端用钢丝绳夹持固定在卷筒幅板上，另一端经卷筒的缠绕后，通过井架天轮悬挂提升容器。这样，利用主轴旋转方式的不同，将钢丝绳缠绕上或放松，以完成提升或下降容器的工作。主轴装置是单绳缠绕式矿井提升机的主要工作机构，它的作用是缠绕提升机钢丝绳；承受各种正常载荷包括固定载荷和工作载荷；承受各种积极情况所造成的非常载荷。在非常载荷作用下，主轴装置部分不应有残余变形。单绳缠绕式矿井提升机的主轴装置是其核心部件，要求我们应认真设计，精心制造，这对于确保矿井提升机安全可靠运行，预防和杜绝故障及事故的发生，也具有十分重要的意义。本设计根据生产实际和预选的数据，以提升机的配套设备为核心，经过科学的计算和分析，设计、选择了一套矿井提升机的传动系统设备，并采用了光电测速传感器作为深度指示系统的数据采集装置，实现了从机械控制到数电控制的转变，同时为提升机控制系统的技术改造奠定了基础。关键词提升机，主轴，制动器，光电测速传感器ABSTRACTWHATTHEPRINCIPLEOFTHESINGLEROPETWINESMINEPITELEVATORISTHATONEENDOFTHESTEELWIREROPEISFIXEDTOWINDINGBYTHESTEELWIREROPENIP,ANOTHERENDAFTERTWINEDHANGSANDPROMOTESTHEVESSELBYDERRICKWHEELINTHISWAY,WEMAKEUSEOFTHEDIFFERENCESOFTHEREVOLVEWAYTOTWINEORRELAXTHESTEELWIREROPESOTHATTOCOMPLETETHEVESSELTOSTEPUPORDROPDOWNMAINAXLEISTHECOREPARTOFTHEMINEELEVATORITSFUNCTIONSARETHESTEELWIREROPEOFTWINESTHETYPEMINEPITELEVATORENDUREAKINDOFNORMALLOADINCLUDINGFIXEDLOADANDWORKLOADENDURETHEKINDSOFUNUSUALLOADWHICHISRESULTFROMPOSITIVESITUATIONUNDERTHEUNUSUALLOADFUNCTION,THEPARTOFTHEMAINAXLEEQUIPMENTSHOULDNOTREMAINREMAININGDISTORTIONITREQUIREDUSTOBECAREFULDESIGNINGANDMANUFACTUREWHENDESIGNINGANDMANUFACTURINGONLYINTHISWAY,WECANPREVENTTHEOCCURRENCEOFFAILURESORACCIDENTSOBVIOUSLY,THEPOSSESSESISVERYSIGNIFICANCETHISDESIGNISONTHEBASISOFTHEDATAWHICHARECHOSENBYADVANCEANDACTUALLY,TAKETHEELEVATORSUPPLEMENTARYEQUIPMENTASTHECORE,AFTERTHEANALYSISANDCOMPUTATIONINSCIENCE,HASDESIGNEDANDCHOSENASETOFTHETRANSMISSIONSYSTEMOFTHEMINEPITSELEVATORS,ANDUSEDTHEELECTRICALLIGHTSENSORASTHEEQUIPMENTOFTHEINDICATINGSYSTEMWHICHTOMEASURETHEAMOUNTOFTHEDEPTHOFTHETANKITENFORCEDTHECHANGEFROMTHEMECHANICALLYCONTROLTOTHENUMERICALCONTROL,ATTHESAMETIME,HASLAIDTHEFOUNDATIONFORIMPROVETHECONTROLSYSTEMOFTHEELEVATORKEYWORDSELEVATOR,MAINAXLE,BRAKE,ELECTRICALLIGHTMEASUREMENTVELOCITYSENSOR目录1前言111提升机的用途和发展概况112提升机的结构和用途22课题设计简介521设计课题522设计步骤523设计思路53JK3提升机系列主轴装置的原始资料631本产品的型号、名称632本产品的性能指标和设计参数64JK3提升机（E系列）的选择和设计741JK3矿井提升机的工作原理和主要结构7411主轴7412卷筒7413主轴承8414盘形制动器装置9415深度指示系统9416减速器10417联轴器1042主轴装置的设计依据11421钢丝绳11422卷筒宽度B11423钢丝绳最大静张力MAXJF11424钢丝绳最大静张力差F12425最大提升速度VMAX12426电动机功率PN1243主轴的选择1344主轴的设计135主要通用部件的选型计算1551盘形制动器1552减速器1553齿轮联轴器1654弹性棒销联轴器166主轴的校核1761主轴强度校核17611工况一提升开始,MHSA450,/1。18612工况二提升终了,，。2162主轴挠度校核26621工况一提升开始27622工况二提升终了277轴承寿命计算2971左轴承2972右轴承308螺栓联接的计算和校核3181螺栓选用型号3182高强度螺栓平面摩擦联接校核3183受扭转力矩铰制孔螺栓强度计算319机器的安装调试和维护3391机器的安装要求33911主轴装置33912卷筒34913盘形制动器34914电动机34915减速器3592机器的调整35921产品空运转试验要求35922机器的负荷试车36923机器的加载试车3693机器的维护和保养37931机器的维护和安全使用37934制动器的保养3794机器故障的排除38结论40致谢41参考文献42附录单绳缠绕式提升机设计规范摘录44附录光电测速传感器5211前言11提升机的用途和发展概况提升机是矿山大型固定设备之一，是联系井下与地面的主要运输工具，在矿山生产建设中起着重要的作用。矿井提升机主要用于煤矿、金属矿和非金属矿中提升煤炭、矿石和矸石、升降人员、下放材料、工具和设备。矿井提升机与压气、通风和排水设备组成矿井四大固定设备，是一套复杂的机械电气排组。所以合理的选用矿井提升机具有很大的意义。矿井提升机的工作特点是在一定的距离内，以较高的速度往复运行。为保证提升工作高效率和安全可靠，矿井提升机应具有良好的控制设备和完善的保护装置。矿井提升机在工作中一旦发生机械和电器故障，就会严重地影响到矿井的生产，甚至造成人身伤亡。熟悉矿井提升机的性能、结构和动作原理，提高安装质量，合理使用设备，加强设备维护，对于确保提升工作高效率和安全可靠，防止和杜绝故障及事故的发生，具有重大意义。矿井提升机已有很长的发展历史。早在八百多年以前，我国古代劳动人民就发明了轱辘，用手摇骨碌从地下提升煤炭和矿石，以后发展成畜力绞车。十九世纪，由于电力的发展，电力拖动的提升机逐渐代替蒸汽提升机。近几十年来，矿井提升机有了更大的发展，出现了多绳摩擦式提升机以及先进的拖动和控制系统。目前，国外的矿井提升机正向体积小、重量轻和自动化的方向发展，以适应深井和大量的需要。解放以前，我国根本不能制造大型矿井提升机。解放以后，我国建立了矿井提升机的制造工厂，并已由仿制和改进国外产品发展到能自行2设计和制造。目前，我国已能成批生产近代化的大型矿井提升机。1958年，我国设计并试制成功第一台DJ24多绳摩擦式提升机，为我国矿井提升机的制造和使用开辟了一个新的领域。目前，我国已能成批生产JKM型多绳摩擦式提升机，并正在逐渐形成多绳摩擦式提升机的新系列。12提升机的结构和用途每台提升机都由若干部分组成主轴、缠绕机构、轴承和主制动器。这些便是基本部分。缠绕机构有好几种，最常用的结构是单圆柱形滚筒及双圆柱形滚筒。对于单圆柱形滚筒，两根钢丝绳功用一个滚筒缠绕面；第一根钢丝绳自滚筒松开而相应地漏出的滚筒面由另一根钢丝绳缠上。对于双圆柱形滚筒，没根钢丝绳都缠绕在特有的滚筒上，即在任何时刻钢丝绳都只是缠在两支滚筒总缠绕面的一半上。在这种情形下，一个滚筒结实地固定在主轴上，另一个则活套在主轴上，借助于离合器与主轴相连，以便在必须时可使二滚筒作相对转动。滚筒相对转动的可能行使得提升设备的操作变得容易，因为可以容易地调节由于钢丝绳弹性变形而逐渐伸长的长度。此外，还可以补偿由于对钢丝绳做周期性的试验而截下的长度。依次，在每个滚筒的表面除了等于提升高度的钢丝绳长度外尚需附加30米长的钢丝绳，这样才有可能当滚筒作相对转动以使一根钢丝绳的铅垂长度增加时并不使另一根钢丝绳缩短。当有双滚筒提升机时还可能更换操作水平。当上容器停在井口车场时而下容器移至新的位置。这在一个提升水平但有个承受台时也是需要的，例如翻转式罐笼当提升重物及提人时容器的终端位置是不同的。当用单滚筒或滚筒的离合器不作用时，除原定水平外，如要服务于另一水平或承受台则仅能用一个提升容器；第二个容器不过起着平衡锤的作用，此时，提升生产率3骤然减少一半。提升机的第二个重要部分为把电动机的转动传到安置有缠绕机构的主轴上的减速器。减速器结构因其类型、用途不同而异。但无论何种类型的减速器，其基本结构都是由轴系部件、箱体及附件三大部分组成。轴系部件包括传动件、轴和轴承组合，轴承组合包括轴承、轴承盖、密封装置以及调整垫片等。减速器箱体上用以支持和固定轴系零件，保证传动件的啮合精度、良好润滑及密封的重要零件。箱体质量约占减速器总质量的50/。因此，在箱体结构对减速器的工作性能、加工工艺、材料消耗、质量及成本等有很大影响，设计时必须全面考虑。为了使减速器具备较完善的性能，如注油、排油、通气、吊运、检查油面高度、检查传动件啮合情况、保证加工精度和装拆方便等，在减速器箱体上常需设置某些装置或零件，将这些装置和零件及箱体上相应的局部结构统称为减速器附属装置或简称为附件。它们包括视孔与视孔盖、通气器、游标、放游螺塞、定位销、启盖螺钉、吊运装置、油杯等。制动器为提升机设备第三个重要部分。制动器直接作用于制动轮或制动盘上产生制动力矩的部分按结构分为盘式和块式闸等；第四部分是传动机构，是控制并调节制动力矩的部分。按传动能源分为油压、压气或弹簧等；第五部分为深度指示器及与其相连的控制保护装置，其用途为给司机指出提升容器在井筒中的位置；第六部分为操作台，电动机及制动器的操纵手把均匀集中在这里，有时也有离合器操纵手把；提升机最后一部分为油压及压气设备前者为每一机器所必备的；并且在油压制动传动时，它需作为机器润滑，同时也作为制动装置。当用压气制动时，油压设备所起的作用仅限于机器的润滑，而此时需要附加压气设备，而在油压制动时却不需要附加压气设备。煤炭、电力工业是国家的支柱产业，国民经济发展的重点。随着我4国国民经济的高速发展，电能利用量大大增加，煤炭、电力市场频频告急，致使江南、四川许多地区的企业大面积拉闸限电、减少劳动日、躲避用电高峰。而矿井提升机是煤炭产业的关键设备。为此，提高大型提升机的生产能力，满足国内能源、电力市场的需求势在必行，也是缓解当前煤炭、电力紧缺的关键所在。据有关市场调查，年前国内火201力发电总装机容量为亿千瓦，每年消耗的煤炭总量为亿多吨，1093按年产量万吨煤炭生产能力的大型提升机来计算，国内煤炭市场每20年需递增大型提升机台。因此，研制开发大型矿井提升机不75仅可以满足目前国内能源、材料、电力市场的需求，也将使矿井提升设备的技术水平、安全环保、生产能力、资源利用、减少项目初期投资等方面有较大的改善和提高，进而实现大型集中化、开发有序化、控制微机化、绿色环保化的安全、高效、经济和可持续发展的要求。矿井提升机的主轴装置是其主要的工作机构，它不仅要承受各种正常载荷（包括固定载荷和工作载荷），还要承受各种紧急事故情况下所造成的非正常载荷。本课题研究内容为矿井提升机主轴装置设计，3JK为了使提升机高效、安全、可靠地为国内外矿山机械用户服务，实现广大用户和企业的经济双赢，实现矿山机械用户的高效、安全、低耗的良性经济发展态势。设计者要综合运用机械设计等知识，通过设计计算、绘图以及运用技术标准、规范、设计手册等有关资料，完成预期设计任务，并使机械设计的基本技能得到训练。本设计在已有设计基础上针对新的市场、资源等要求，进行深入分析研究，对原有产品的结构进行一定的改善，设计新一代的改进型产品以适应市场需要，即在基本型产品的基础上，开发出能耗低、重量轻、经济实用的改进型产品。52课题设计简介21设计课题我所设计的课题题目是缠绕式双卷筒提升机，以提升机3JK系列为例，主要是主轴装置的设计。E提升机（系列）主轴装置设计的主要技术指标3JKE1卷筒直径；M2最大提升速度不大于；S/63矿井深度设定为。45022设计步骤第一步根据类似主轴结构选定主轴并进行优化设计；第二步依据所设计的主轴选用通用部件；第三步对主轴及通用部件进行校核计算；第四步确定主轴装置的安装、使用和维护的方法。23设计思路在总的设计过程当中，尽量选用通用部件，尽量采用成熟的结构和标准部件以及提升机通用部件，提高标准化、系列化、通用化的程度；积极、慎重地采用和推广新结构、新材料、新工艺，做到技术先进，结构、工艺经济合理；在结构上尽可能考虑最大限度地缩短安装调试时间，做到以最少的代价带来最大的经济效益；在设计过程中，我以可靠性、安全性、经济性、方便性为原则，认真、求实、虚心求教、改革创新为信念，完成每一项任务。63JK3提升机系列主轴装置的原始资料31本产品的型号、名称本产品执行中华人民共和国机械工业部标准及单绳79264JB缠绕式矿井提升机型式基本参数与尺寸，其型号表示方法符合中华人民共和国机械工业部矿山机械产品型号编制方法的规751604JB定。型号示例矿井提升机2K2/51E双筒_|_系列卷扬机类_|_减速器速比51矿井提升机组_|_卷筒直径米2注单筒无此代号32本产品的性能指标和设计参数卷筒直径MD3最大提升速度SV/6AX矿井深度H450容器自重KGQR载重量674JK3提升机（E系列）的选择和设计41JK3矿井提升机的工作原理和主要结构矿井提升机由动力系统，传动系统、工作系统、制动系统、控制指示系统等及其它附属部分组成。它以电动机为动力源，通过减速器，传递给主轴装置，使缠绕在卷筒上的钢丝绳收放，实现提升容器在井筒中升降的目的，通过制动器，操纵台等一系列电气、液压和机械的控制、保护、指示系统，确保设备安全运行。本产品主要用于矿山地面竖井和斜井、作升降物料、人员及设备之用，也可用于井下运输和凿井吊桶提升，由于本产品电气设备为非防爆型，故不适用于有瓦斯、煤尘等易燃、易爆等介质的场合。411主轴主轴承受各种正常载荷（包括固定载荷和工作载荷）及各种紧急事故情况下所造成的非常载荷。它同时承受扭矩和弯矩，因此应具有足够的强度和刚度。主轴有两种不同的结构一种是光轴，另一种是带有两个法兰的轴。本设计采用光轴结构。412卷筒卷筒用来缠绕提升钢丝绳，应满足所需容绳量的要求，它承受尚未缠到卷筒上的钢丝绳拉力使卷筒产生的扭转和弯曲及已缠到卷筒上的钢丝绳对筒壳产生的径向压缩，因此应具有足够的强度。卷筒有以下几种不同的结构形式8单筒提升机对开装配式木衬卷筒，对开装配式绳槽卷筒，整体式木衬卷筒三种。对开装配式木衬卷筒为便于运输和安装，每个卷筒采用了剖分装配式结构，为使钢丝绳排列整齐，减少钢丝绳的磨损，用户使用时应在卷筒外侧装设木衬，并在木衬上加工出绳槽。绳槽尺寸是由用户根据所有钢丝绳直径的大小而设定的。该木衬要采用英制木材，由用户自备。在使用过程中，应根据实际磨损情况，定期予以更换。对开装配式绳槽卷筒与对开装配式木衬卷筒不同之处，是由制造厂在筒壳上直接加工出螺旋绳槽，为消除提升过程中的夹绳和减轻咬绳程度，在钢丝绳由一层向二层和由二层向三层过渡的过渡区增设了层间过渡块。整体式木衬卷筒这种卷筒为整体结构，用户使用时应在卷筒外侧装设木衬，用户根据所用钢丝绳直径的大小自行在木衬上加工出绳槽，制动盘由制造厂焊接在卷筒上，并经过精加工。一般情况下用户不需要再加工，若制动盘偏摆量超过规定值，用户只需在安装后作少量加工，使之达到要求。由于对开装配式木衬卷筒结构具有易加工，运输方便，用户维护任务轻，可减少钢丝绳磨损，适应于不同绳径等优点，目前是主流的结构形式，所以本设计采用装配式木衬卷筒结构。卷筒上钢丝绳的出绳方向和出绳口位置的确定对于单筒提升机，建议用户将钢丝绳的出绳方向选择在卷筒的上侧，即“上出绳”。413主轴承9主轴承受的载荷通过轴承传递给基础，主轴承采用双列向心球面滚子轴承。它主要用于承受径向载荷，也能承受少量的双向轴向载荷。具有调心性能，适用于多支点轴、弯曲刚度小的轴以及难于精确对中的支承。该轴承结构简单，传动效率高，承载力大，使用中只需定期加注润滑脂即可，减少了用户的维修工作量。414盘形制动器装置在早期的提升机系列产品中，制动装置一般采用的都是角移式制动器、平移式制动器和综合式制动器。但是角移式制动器具有围抱角较大，所产生的制动力矩也较小的缺点，而且由于闸瓦表面的压力分布不够均匀，闸瓦上下磨损也不均匀；平移式制动器则因为结构比较复杂，对于用户的维护和检修都十分不便；综合式制动器所能产生的制动力矩也比较小，不能适用于大功率、高速运转系统的紧急制动，容易给用户带来潜在的安全隐患。结合实际生产和工作的经验，本设计采用盘形制动器装置。盘形制动器装置是以实现提升机的工作制动和安全制动，其工作原理是液压松闸，弹簧力制动。它的制动力矩是靠闸瓦沿轴向从两侧压向制动盘产生的，为了使制动盘不产生附加变形，主轴不承受附加轴向力，盘闸都是成对使用。根据所要求制动力矩的大小，每台提升机可布置多副制动器。415深度指示系统深度指示系统是提升机的重要组成部分，其功能有如下几点1指示提升容器在井筒中的实际位置。2发送减速、过卷等讯号。103进行限速保护。深度指示器系统一般有三种类型，多水平深度指示系统监控器，牌坊式深度指示器系统，圆盘式深度指示器系统。为满足提升机在各种工况下的使用要求，本设计配备有监控器和牌坊式深度指示器以及光电测速传感器系统。一般对于多水平提升的矿井，应优先采用监控器系统，对于单水平提升的矿井，用户可任选一种或多种组合使用，本设计推荐使用光电测速传感器系统。416减速器齿轮减速器是矿井提升机机械系统中一个很重要的组成部分，它的作用主要是用来传递回转运动和动力。包括用电动机输出的转速经减速器降至提升卷筒所需的工作转速；把电动机输出的力和扭矩经减速器增至提升卷筒所需的力和工作扭矩。在矿井提升机上，减速器的常见结构形式有渐开线行星齿轮减速器、平行轴圆弧齿轮减速器、平行轴渐开线圆柱齿轮减速器、双输入轴渐开线（圆弧）齿轮减速器、同轴式弹簧基础减速器。由于行星齿轮减速器具有体积小、重量轻、承载能力大、传动效率高和工作平稳等一系列优点，因此本设计采用行星齿轮减速器。417联轴器提升机采用的联轴器有两种结构减速器低速轴与主轴装置的联接采用齿轮联轴器。此种联轴器传递扭矩大，并能补偿安装时两轴的微量偏斜和不同心。减速器高速轴与主电机的联接采用弹性棒销联轴器，此种联轴器由于采用弹性元件和整体外套结构，因此不仅能减少机器启动和停车前的11惯性冲击，并能确保两轴联接的安全可靠。42主轴装置的设计依据421钢丝绳MDD5378014S2122由以上参数决定选用三角股钢芯钢丝绳，结构型号为6V37SIWR。技术性能见表41表41钢丝绳性能参数钢丝绳公称抗拉强度，MPA1670钢丝绳公称直径钢丝绳近似重量钢丝绳最小破断拉力D允许偏差合成纤维芯钢丝绳钢芯钢丝绳纤维芯钢丝绳钢芯钢丝绳MMKG10/KN3670/54584081086注最小钢丝破拉力总和钢丝绳最小破断拉力（纤维芯）或（钢芯）723最小钢丝破拉力总和86KN23422卷筒宽度BM208536123614325034根据卷筒直径和计算所得的卷筒宽度选择标准提升机，此处选。B2423钢丝绳最大静张力MAXJF12容器自重，；本设计选用为。RQKGKG40载重量，；本设计选用为。6钢丝绳每米重量，。本设计选用为。PM/85M/KNFJ1239586043MAX4钢丝绳安全系数的验算N812/5本设计满足升降物料的要求。424钢丝绳最大静张力差FKNFJ8123MAX64425最大提升速度VMAXSVJ/485014574MS6/832MAX8426电动机功率PNKWN514839206581394选用的电动机型号为直流电动机。性能参数如下7Z额定电压转速V6MIN/7R最大转速120功率KW5效率7931343主轴的选择主轴材料一般采用优质中碳钢，最常用的是碳素结构钢，这45种材料价格便宜，对应力集中的敏感性小，加工性能好，一般不采用合金钢。本系列产品的主轴有两种不同的结构，单、双筒米提升机采用3光轴，固定卷筒的左右支轮热装在主轴上，而米双筒提升机的主轴5上有两个锻造出的法兰盘，固定卷筒的两个幅板用高强度螺栓分别与两法兰连接。主轴一般选优质中碳钢，其主要机械性能如表4524表钢的主要性能参数2热处理正火回火毛坯直径M10305075硬度HB6271627162抗拉强度BMPA584屈服强度S90800弯曲疲劳极限12325215扭转疲劳极限PA1513许用静应力M846许用疲劳应力160713544主轴的设计根据结构及工艺要求，绘制出结构草图，并初定主轴的尺寸，主轴14直径可根据传递扭矩进行初算，也可根据结构估计，通常取，式中为卷筒直径，然后进行验算。DD10/8图41主轴设计草图图41为本设计最终选取的方案草图。该主轴采用两点支撑，电动机在轴的右端通过连轴器和减速器与轴连接。轴上设计一个键槽，为以后安装机械式深度指示器装置预留接口。支轮与轴的连接采用热装方式；减速器与轴的连接则采用两个切向键来连接。115主要通用部件的选型计算51盘形制动器估算摩擦半径MRM6513015所需制动力矩KNMT02852所需总摩擦力3651MTR35单个制动器的正压力257402836N45选用制动器型号为。性能参数为一个制动器所产生的最大压31TS力为。制动器装置数量为个，制动器对数为对。KN632452减速器求所需额定扭矩及最大输出扭矩MKNM342813MAX5额定扭矩11MKNFM71852365选用的减速器型号为。0AZL高速级转速为；低速级转速为。MIN/750RIN/38R53齿轮联轴器长期作用于联轴器上的最大扭矩MKNMG5278138275联轴器所需的最小允许扭矩40MIN8选用的齿轮联轴器型号为。公称转矩。许用转17CL56速。I/380R54弹性棒销联轴器所需额定力矩MNM310679205123895选用的弹性棒销联轴器型号为。HL176主轴的校核61主轴强度校核安装在主轴上的零部件的重量可认为集中加于各轮毂中心。主轴自重可认为是均布载荷，也可认为集中加在各轮毂处，作用于各轮毂的中心，此项载荷在提升过程中大小不变。缠绕在卷筒上的钢丝绳的重量此项载荷在提升过程中是变化的。钢丝绳拉力，在提升过程中大小是变化的。计算说明1提升机出绳按水平方向计算。2由于提升过程中外载荷是变化的，设计时都是对具体提升机选定几种典型的工况，对这几种工况的外载荷进行计算，然后找出各危险断面的最大外载荷进行强度计算。本设计选取了提升机提升开始和结束时的两种典型工况。在这两种工况下，提升机主轴装置的受力达到极限状态，并且计算时对其主轴装置的受力分析也采用了典型分析，这样所计算出的数据更有意义，也更有说服力。3本计算根据第三强度理论即最大切应力理论。这一理论认为引起材料屈服破坏的因素是最大切应力。最大切应力理论能很好地说明低碳钢试件拉伸出现的滑移线，并与有关塑性材料的多种试验结果相接近。它的计算也较简便，所以应用相当广泛。18611工况一提升开始,。MHSA450,/11主轴上作用力大小转矩KNT3圆周力KFJ216径向力G92轴承支反力水平面上的支反力KNFJA5106274116JB12图61工况一垂直面上的支反力KNGFA2196270423619KNGFB219627042463求弯矩C处水平面MKMAC1156垂直面KNGFB423870422D处水平面D1176垂直面MKNFMB6270284合成弯矩C处C83412222196D处KND0956742105计算弯矩轴为双向回转,视转矩为对称循环,则截面C、D两处的当量1弯矩分别为MKNTMCV46383242216D8509526按弯扭合成应力校核轴的强度截面C当量弯矩最大,故截面C为可能危险截面。MPAPAMDV15362950136703136截面E处虽仅受转矩,但其直径最小,则该截面亦为可能危险截面。20MPAPAMDTE15124535014063146所以主轴强度足够。图62危险截面由图61及图62可知，计算弯矩在C截面处最大；截面处计算弯矩较大，且有圆角和配合边缘的应力集中；截面处计算弯矩也较大且有键槽的应力集中；截面处计算弯矩虽然不大，但其直径最小且有圆角、键槽和配合边缘多种应力集中。所以以上4个都是可能的危险截面。可取许用安全系数，其校核计算如下815S7C截面处疲劳强度安全系数计算抗弯截面系数33020CMWU156抗扭截面系数15K合成弯矩KNMC847扭矩T3186因为应力为对称循环应力弯曲应力幅MPAWUCA02651849弯曲平均应力PM020621扭剪应力幅MPAWTKCA41325216扭剪平均应力PM0弯曲、剪切疲劳极限A1A125弯曲、扭转的等效系数340绝对尺寸系数50表面质量系数9弯曲时配合边缘处有效应力集中系数为52K扭转时配合边缘处有效应力集中系数为81受弯矩作用时的安全系数562034590261MAKS23受扭矩作用时的安全系数7201590438211MAS246安全系数SSSC94172562256截面处疲劳强度安全系数校核经计算可证明安全，略。截面处疲劳强度安全系数校核经计算可证明安全，略。截面处疲劳强度安全系数校核经计算可证明安全，略。22612工况二提升终了,，。0AH1主轴上作用力大小转矩MKNT34圆周力KFJ812径向力G图63工况二2轴承上的支反力38462701JAF26KNJB17垂直面上的支反力KGFA13262704228623KNGFB1326270422963求弯矩C处水平面MKMAC18130垂直面KNGFB2647024216D处水平面KD80132垂直面MB24合成弯矩C处KNMC231641822221346D处D255计算弯矩轴为双向回转,视转矩为对称循环,则截面D处的当量弯矩为1MKNATMDV4583231222366按弯扭合成应力校核轴的强度截面D当量弯矩最大,故截面D为可能危险截面。MPAPADV1563501480363376截面E处虽仅受转矩,但其直径最小,则该截面亦为可能危险截面。MT9731638所以主轴强度足够。24图64危险截面由图63及图64可知，计算弯矩在D截面处最大；截面处计算弯矩较大，且有圆角和配合边缘的应力集中；截面处计算弯矩也较大且有键槽的应力集中；截面处计算弯矩虽然不大，但其直径最小且有圆角、键槽和配合边缘多种应力集中。所以以上4个都是可能的危险截面。取许用安全系数，其校核计算如下815S7截面处疲劳强度安全系数计算抗弯截面系数3232310594612461CMDTBWU96抗扭截面系数32323109461216416CDTBK46合成弯矩MKNM17232041扭矩T426因为应力为对称循环应力25弯曲应力幅MPAWUA675912436弯曲平均应力M0扭剪应力幅ATKA17934456扭剪平均应力MPM0弯曲、剪切疲劳极限A251MPA130弯曲、扭转的等效系数342绝对尺寸系数606表面质量系数95弯曲时配合边缘处与键连接处的有效应力集中系数分别为641K761K扭转时配合边缘处与键连接处的有效应力集中系数分别为354计算取较大值，即7611受弯矩作用时的安全系数6903469507121MAKS476受扭矩作用时的安全系数7520169507411MAS486安全系数26SSS642756922496D截面处疲劳强度安全系数校核经计算可证明安全，略。截面处疲劳强度安全系数校核经计算可证明安全，略。截面处疲劳强度安全系数校核经计算可证明安全，略。62主轴挠度校核由于作用于主轴上的载荷不对称，主轴的最大挠度并不发生在主轴的中点，但分析指出，用主轴中点的挠度代替最大挠度误差很小，故以下计算只计算主轴中点的挠度。另外，主轴是阶梯轴，近似的按当量直径法计算。PFABL图65挠度计算示意图当时AB4382ALEJPF当时2BF式中主轴在垂直或水平面内各节点上的作用力，；PN主轴材料的弹性模数，；EMPAE105主轴的惯性矩，；J4CM2764MDJ506NIIDLL141式中主轴两支点间长度,；L第段阶梯轴的长度,；ILM第段阶梯轴的直径,。IDCCM64444441080327635160268053162557246683CMJ621工况一提升开始FC62265310473701240148654M59MFD0662265310747012448157挠度合成MF68FDC610325596MFF622154730622工况二提升终了MFC06128MFC62265310347012404812D3F62265310740124048164挠度合成MF65DC107326MFF662224517主轴允许挠度LF6109308由以上计算可得因此主轴刚度合格。1F2F297轴承寿命计算轴承寿命计算公式1060153TPCNLH17式中已选定的轴承的额定动负荷，；CN轴承的工作转速，NMI/R修正后的当量动负荷，P0FP轴承所受的动负荷，；0负荷系数，见轴承样本表，一般可取PFLYC4；41PF71左轴承轴承代号2308性能参数额定负荷KN极限转速MIN/R40D静负荷0C457脂5406D动负荷21油67148B重量KG15HLH563106105741238027左轴承合格。3072右轴承轴承代号2308性能参数额定负荷KN极限转速MIN/R40D静负荷0C457脂5406D动负荷21油6718B重量KG1HLH563106105741238027右轴承合格。318螺栓联接的计算和校核81螺栓选用型号连接孔选用螺栓型号为86572GB1204M铰制孔选用螺栓型号为82高强度螺栓平面摩擦联接校核螺栓所能传递的力矩MKNME325908162019518所需要传递的动力矩4动2螺栓的预拉力KNPMEAN19350638一个螺栓的拧紧力矩MGT72419504即动ME3所以选用的螺栓合格。83受扭转力矩铰制孔螺栓强度计算单个螺栓剪切应力32MPA8725108675293658螺栓材料的许用剪应力NS46所以即选用的螺栓合格。339机器的安装调试和维护91机器的安装要求若采用光电传感器测速系统和数字直流电控设备，则安装场地应符合以下条件1海拔高度不高于，超过需要特殊设计。M10102环境温度不超过，并且24H内的平均温度不超过，C4C35最低环境温度不得低于。53空气清洁，相对湿度在最高温度时不超过，在较低400温度时，允许有较高的相对湿度（如在时为），应考虑由于29温度变化而可能偶然发生的凝露。4空气的污染程度不超过国家环境卫生的有关规定，不含有过量的尘埃、酸、碱、腐蚀性及爆炸性微粒和气体。5电控设备安装倾斜度不得超过。56安装地基处能够允许的振动条件振动频率范围为时，HZ150最大振动加速度不应超过。2/SM7设备防护等级0IP8交流进线电网质量应符合第条的规定。379GB16911主轴装置主轴装置就位时与安装基准线的位置偏差应符合下列要求1主轴轴心线水平位移度为。20/L2主轴轴心线标高为。M5343提升机提升中心线的位移度为。M54主轴中心线与提升中心线的不垂直度不超过。注10/5为主轴轴心线与井筒提升中心线或天轮轴心线间的水平距离。L5主轴装上卷筒后，主轴的水平度不得大于。/912卷筒1卷筒的出绳孔处不得有棱角和毛刺。2两半卷筒接合面的连接螺栓应均匀拧紧。3卷筒与两个支轮连接的摩擦面以及制动盘与卷筒的接合面必须清洗干净，并用扭力扳手按图纸规定的拧紧力矩紧固。在紧固卷筒和支轮前，先将卷筒内的68个工艺用槽钢割掉，以更有效的保证接合面的摩擦力。913盘形制动器1仔细清洗制动盘，并吹干清洗剂，任何油污和防锈剂的存在都将大大减少制动力矩。2支架相对与制动盘两侧面距离的偏移不大于。HM503支架两侧面和闸盘的两侧面的不平行度不大于。24在闸瓦与制动盘全接触的情况下，实际的平均摩擦半径不得小于设计的平均的摩擦半径。PR914电动机1电动机的基础由安装单位按到货后的电动机尺寸进行施工，安装用的底架，地脚螺栓由现场自备。2电动机轴上装的半联轴器在安装时按主电机轴的尺寸进行扩孔和35插键槽。扩孔加工时应从联轴器外圆定心，以保证安装时主电机和减速器的同心。3半联轴器是热装到主电机轴上的，加热温度不得超过，加C30热前要检查孔径公差，加热应均匀，一般烧到表面呈浅黄色为宜，并用事先做好的量棒量其孔径，在孔径全长上必须通过，然后擦净孔径表面的油污，最后将半联轴器套在主电机轴上。915减速器1按照规定把调整垫铁组放置在每个地脚螺栓两旁的基础上；然后以提升机主轴回转中心为安装基准，使减速器就位。2用安装在提升机主轴装置上的半联轴器的外圆和端面作为基准，使主轴回转中心线与减速器出轴的回转中心线的标高，歪斜误差找到以内。M303通过调整各调整垫铁组，使减速器的机体上平面或底座的上平面的水平误差小于。复查与减速器相连的设备，确认满足安M10/装规定后，均匀地拧紧各地脚螺栓，其拧紧程度应适当，并可采用通过敲击调整垫铁声音的方法确定各地脚螺栓拧紧程度是否均匀。拧紧地脚螺栓之后，重新检查减速器机体上平面或底座上平面的水平度误差。4清洗各零部件，按减速器装配图中明细栏逐步清点各零部件数量，完成上述各项工作后即可总装减速器，总装减速器时应遵循先内后外，先上后下，以不影响下道装配工序为原则，秩序渐进，精心安装。92机器的调整921产品空运转试验要求361在机器各部件调整结束后，可进行空运转试车，空运转时间为8小时正反向连续运转各4小时。产品空运转试验时不挂钢绳和容器。2主轴装置运转应平稳，主轴承温升不超过。C203减速器杂空运转时，运转应平稳，不得有周期性冲击声，各轴承温升不超过，各密封处不得渗油。C204贴磨各闸瓦，接触面积应达到闸瓦全面积的以上。605试调深度指示器的正确性及减速、二级制动极限和限速过卷讯号的正确作用。光电测速传感器的具体调试方法见附录二。6连续全速运转，正反方向各4小时，全面检查各部件是否有异状并排除之。922机器的负荷试车1机器空负荷试车合格后，可将钢丝绳和提升容器挂上，调整钢丝长度，同时相应的将深度指示器部分做出减速、停车等有关标记，并最终确定深度指示器的减速二级制动极限过卷、限速等正确位置。2确定钢丝绳和卷筒挡绳板上减速停车、过卷点的标记，以便正确操纵和停车。3为了试车安全，负荷试车先在假井口进行，假井口距实际井口停车点和井底停车点各左右，并相应调整深度指示器指示部分和深度M80指示器传动装置，以及钢丝绳、卷筒挡绳板上的减速、停车、过卷点的标记。4空容器试车，时间8小时。923机器的加载试车1加载试车，载荷应逐级增加，一般分三级、和满负F3/1/237荷（产品实际使用的最大静拉力差）。前二级负荷运转时间正F反转各小时。满负荷运转时间共为小时。加载到时，负荷试424F3/2车后，应检查减速器的齿面接触情况，达到要求后才可以进行满负荷试车，在满负荷试车时，应全面检查各不见是否有残余变形或其他缺陷，在进行各级负荷试验时，相应调整工作油压并且在满负荷试验中应着重检查工作制动的可调性和安全制动的减速度以及各机电连锁的情况。通过上述试车确认无问题后，将假井口移至真井口试运转小时。22停车检查，要全面检查各不见有无异样和钢丝绳与容器连接处的紧固情况以及安全保护系统的正确可靠性。最好减速器能揭盖检查一次齿面接触情况，并更新一次新油，只有确认负荷试车后，设备无问题时，才允许进行试生产和正式投产运转。93机器的维护和保养931机器的维护和安全使用在经常做连续下放重物的矿井，必须选用带动力制动的电控，如无动力制动而必须合闸进行重物下放时，必须严格注意制动器的温升。在使用过程中要经常检查闸瓦磨损情况和制动器工作状态。更换闸瓦时要注意不要全部一下换掉，这样会造成由于接触面积小而影响制动力矩，应逐步交替更换。934制动器的保养使用过程中要定期检查安全保护装置的可靠性，以免失效。要经常38检查制动盘和闸瓦的工作表面上是否有油污，如有油污，必须清洗干净。检修制动器和液压站时，除了应该使安全阀电磁铁断电外，还应该利用锁紧装置将卷筒锁住以使安全。每个作业班都必须检查安全阀动作是否可靠。应定期检查减速器的使用情况，安全制动的减速度不能太大。94机器故障的排除本系列提升机与以往的提升机相比，具有提升能力大，技术性能好，使用安全可靠，结构紧凑、重量轻，操纵灵便，能够很好的为我国矿井建设服务，但是在使用的过程中由于种种原因，仍然会出现一些故障。常见的故障及其排除方法见表81。故障原因修理1制动器不释放（不松闸）1没有油压或油压不足2制动器密封破损1检查液压站2更换密封圈2松闸和制动缓慢1液压系统有空气2液压系统不正常，阀不在正常位置或有油污3闸瓦间隙太大4油液很稠或很稀或泄漏太多5密封圈损坏1在制动状态和最高点放气检查、清洗阀和系统2同13重调间隙4更换油，检查和修理液压系统5更换密封圈3制动器不能制动1液压站和管路有问题2制动器损坏带筒体的衬板在制动器体中卡住1检查修理液压站2检查制动器并修理4制动时间或制动滑行距离太长，制动力小1载荷太大或者速度太高2闸瓦间隙太大3制动盘和闸瓦上有油污4所有制动器无动作5碟簧组有毛病6密封圈磨损1检查载荷和速度是否在允许范围之内2调节间隙3用三氯乙烯清洗制动盘，更换沾有油的闸瓦4检查液压站5更换碟簧组6更换密封圈并检查所有密封表面5闸瓦磨损不均匀1制动器校正不均匀2制动盘偏摆太大，串动调整式或主轴倾斜较大1检查安装技术要求2重车制动盘，检查调整主轴倾斜度偏角和轴承39表91常见故障及排除方法6闸瓦意外磨损1增加了制动器的利用2闸瓦间隙太小3制动器不能同步释放1检查电气制动，速度限制器工作是否正常，司机操作是否正确，检查载荷速度和制动频率是否正确2调节闸瓦间隙3检查油路和管路40结论这次毕业设计过程的认真思考、反思，我总结出此次设计过程的得与失1面对主轴装置的设计，我开始设计自己的方案，由于没有经验，走了很多弯路。经过指导老师的提醒，我才认识到研究以往设计资料的重要性，然后根据相似结构设计主轴，最终取得了成功。2在接下来的设计过程中，我吸取了开始的教训，按照矿井提升机械上的要求进行设计和选型，然后对其进行校核，确定其是否满足裁量的强度刚度要求和设计任务书的要求，不满足要求，再重新设计主轴进行校核，直到设计出合适的主轴为止。3主轴与固定卷筒支轮的连接采用无键连接，因为我们选择的主轴的安装方式为热装，这样比键连接更安全；卷筒的安装方式为对半结构，这样一方面便于安装，另一方面运输方便；卷筒与固定支轮的连接采用高强度螺栓连接，装拆方便。这些都是在借鉴以往设计成果的基础上决定的方案。4其次，在设计中没有考虑到整个装置的润滑，比如轴承的润滑、制动器的润滑；液压站也没有涉及，这是本设计的一个缺憾。5在设计中，我在深度指示系统上使用光电测速传感器接收、传递信号，使提升机的整体结构更加紧凑，占地面积大大减少，同时提高了可编程控制器的使用价值，优化了提升机电控系统的结构和功能。通过这次设计，我认识到一名设计人员在设计过程中要具有求实、严谨、负责的态度，要有积极创新的精神，这是我在这次毕业设计中的所感和所得。河南理工大学万方科技学院本科毕业论文41致谢本次毕业设计中，我得到了院系里很多领导和老师们的热心支持和帮助，特别是向道辉老师的帮助，向老师给我提供了很充分的参考资料；同时还要感谢我们班级的同学；最后还要机械学院的其他老师，在他们的认真指导、耐心帮助下我才取得了今天的成果本次设计是我们毕业前的最后一次锻炼自己实际应用所学知识能力的过程。通过这次的毕业设计，我了解和掌握了矿井提升机的设计全过程，并懂得了如何设计一个产品的规范过程，同时锻炼了自己的创新能力，为自己积累了宝贵的经验，这对我以后的学习和工作都有很大的帮助。本次设计的成果是我和老师及同学共同努力的成果，我们之间的团结协作、互相帮助、共同讨论和研究使我的设计得以顺利完成。在这里我要向我的指导老师表示感谢在他的指导、帮助下我终于完成了自己的设计，并取得了新的成果同时我们学校的图书馆，为我的设计提供了大量的参考资料，解决了我设计中的许多困难，在此也非常感谢学校图书馆，为我提供的方便最后，我还要再一次感谢我的指导老师向道辉老师感谢他在我的毕业设计过程中为我提供的大量的帮助河南理工大学万方科技学院本科毕业论文42参考文献1曾志新主编机械制造技术基础武汉武汉理工大学出版社,200442甘水立主编几何量公差与检测上海上海科学技术出版社，200473文九巴主编机械工程材料北京机械工业出版社，200274彭文生等主编机械设计北京高等教育出版社，200285朱冬梅、胥北澜主编画法几何及机械制图北京高等教育出版社，2000126陈康宁主编机械工程控制基础西安西安交通大学出版社，200467丁玉兰编著人机工程学第三版北京北京理工大学出版社，200578邓文英主编金
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