JK型单绳摩擦缠绕式矿井提升机总体结构设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 I 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 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 of is of is by by In we of of to or so to to up or is of 1) of (2) a of ;(3) of is of It us to be in we of or is is on of by as in a of of as of to of of It to at of 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 录 前 言 . 1 第 1 章 课题设计简介 . 2 计课题 . 2 计步骤 . 2 计思路 . 2 第 2 章 3 提升机 (系列 )主轴装置的原始资料 . 3 产品的型号、名称 . 3 产品的性能指标和设计参数 . 3 第 3 章 3 提升机（ E 系列）的选择和设计 . 4 K 3 矿井提升机的工作原理和主要结构 . 4 轴 . 4 筒 . 4 轴承 . 5 形制动器装置 . 5 度指示 系统 . 6 速器 . 6 轴器 . 6 轴装置的设计依据 . 7 丝绳 . 7 筒宽度 B . 7 丝绳最大静张力 . 7 丝绳最大静张力差 F . 7 大提升速度 . 7 动机功率 . 8 轴的选择 . 8 轴的设计 . 8 第 4 章 主要通用部件的选型计算 . 10 形制动器 . 10 速器 . 10 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 轮联轴器 . 10 性棒销联轴器 . 11 第 5 章 主轴的校核 . 12 轴强度校核 . 12 况一 :提升开始 ,a=1m/s2,h=450m. . 12 况二 :提升终了 ,a=0, h=0. . 16 轴挠度校核 . 19 况一 :提升开始 . 20 况二 :提升终了 . 21 第 6 章 轴承寿命计算 . 22 轴承 . 22 轴承 . 22 第 7 章 螺栓联接的计算和校核 . 24 栓选用型号 . 24 强度螺栓平面摩擦联接校核 . 24 扭转力矩铰制孔螺栓强度计算 . 24 第 8 章 机器的安装调试和维护 . 25 器的安装要求 . 25 轴装置 . 25 筒 . 25 形制动器 . 26 动机 . 26 速器 . 26 器的调整 . 27 品空运转试验要求 . 27 器的负荷试车 . 27 器的加载试车 . 27 器的维护和保养 . 28 器的维护和安全使用 . 28 动器的保养 . 28 器故障的排除 . 28 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 V 第 9 章 结论 . 30 参考文献 . 31 附录一 单绳缠绕式提升机设计规范 (摘录 ) . 33 附录二 光电测速传感器 . 40 致 谢 . 43 买文档就送您 纸全套 ， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 前 言 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， 2010 年前国内火力发电总装机容量为 9 10 亿千瓦，每年消耗的煤炭总量为 3 亿多吨，按年产量 200 万吨煤炭生产能力的大型提升机来计算，国内煤炭市场每年需递增大型提升机 700 750 台。因此，研制开发大型矿井提升机不 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 3 矿井提升机主轴装置设计，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。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 第 1章 课题设计简介 计课题 我所设计的课题题目是： 3 提升机 (E 系列 )主轴装置设计。 3 提升 机（ E 系列）主轴装置设计的主要技术指标： ； 50m 。 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。 计思路 在总的设计过程当中，我尽量选用通用部件，同时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。在具体的设计过程中，我则以可靠性、安全性、经济性、方便性为原则，以认真、求实、虚心求教、改革创新为信念，完成每一项任务。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 第 2章 原始资料 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 79单绳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 75矿山机械产品型号编制方法的规定。 型号示例： 2 J K 2. 5 / E 矿井提升机 双筒 *_| | | | | |_E 系列 卷扬机类 _| | | |_减速器速比 井提升机组 _| |_卷筒直径 注： *单筒无此代号 产品的性能指标和设计参数 卷筒直径 D=3m 最大提升速度 6 矿井深度 H=450m 容器自重 000重量 Q=6000文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 第 3章 3 提升机（ E 系列）的选择和设计 K 3 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。 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。 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弦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： 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。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 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”。 轴承 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。 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买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 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。 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。 3. 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。 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。 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惯性冲击，并能确保两轴联接的安全可靠。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 轴装置的设计依据 丝绳 s 由以上参数决定选用三角股钢芯钢丝绳，结构型号为： 6V37S+术性能见表 3 1： 表 3 1 钢丝绳性能参数 钢丝绳公称直径 钢丝绳近似重量 钢丝绳公称抗拉强度， 670 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 00m 6 +7/0 ：最小钢丝破拉力总和 =钢丝绳最小破断拉力 纤维芯）或 芯） 最小钢丝破拉力总和 =868052筒宽度 B 0 8 5450 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B= 丝绳最大静张力 r容器自重， 设计选用为 4000 Q 载重量， 设计选用为 6000 P 钢丝绳每米重量， Kg/m。本设计选用为 m。 j m a x 钢丝绳安全系数 n 的验算： n=1052/设计满足升降物料的要求。 丝绳最大静张力差 F F=大提升速度 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8 j / a x 动机功率 PN 选用的电动机型号为： 320 直流电动机。性能参数如下： 额定电压（ 660V）转速 745r/大转速 1200r/率 1250率 轴的选 择 主轴材料一般采用优质中碳钢，最常用的是 45#碳素结构钢，这种材料价格便宜，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 3 米提升机采用光轴，固定卷筒的左右支轮热装在主轴上，而 双筒提升机的主轴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 45#，其主要机械性能如表 3 2： 表 3 2 45 钢 的主要 性能参数 热处理 正火 回火 毛坯直径 100 300 300 500 500 750 硬度 62 217 162 217 156 217 抗拉强度 b 80 560 540 屈服强度 s 90 280 270 弯曲疲劳极限 35 225 215 扭转疲劳极限 35 130 125 许用静应力 + 38 224 216 许用疲劳应力 56 180 150 173 143 165 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，主轴直径可根据传递扭矩进行初算，也可根据结构估计，通常取 d (1/8买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9 1/10)D，式中 D 为卷筒直径，然后进行验算。 图 3 1 主轴设计草图 图 3 1 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和轴连接。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。支轮和轴的连接采用热装方式；减速器和轴的连接则采用两个切向键来连接。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 10 - 第 4章 主要通用部件的选型计算 形制动器 估算摩擦半径 mR m 所需制动力矩 所需总摩擦力 3 单个制动器的正压力 2 5 选用制动器型号为： 能参数为：一个制动器所产生的最大压力为 63动器装置数量为 2 个。制动器对数为 4 对。 速器 求所需额定扭矩及最大输出扭矩 a x 额定扭矩 23 选用的减速器型号为： 20. 高速级转速为： 750r/低速级转速为： 38 r/ 轮联轴器 长期作用于联轴器上的最大扭矩 g 联轴器所需的最小允许扭矩 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 11 - i n 选用的齿轮联轴器型号为： 称转矩 560000Nm。许用转速380r/ 性棒销联轴器 所需额定力矩 选用的弹性棒销联轴器型号为 : 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 12 第 5章 主轴的校核 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。 况一 :提升开始 ,a=1m/s2,h=450m. (1)主轴上作用力大小 转矩 T=m 圆周力 向力 (2)轴承上的支反力 水平面上的支反力 8851 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 13 681 图 5 1 工况一 垂直面上的支反力 (3)求弯矩 C 处 水平面 88 6 811垂直面 水平面 711垂直面 19 5 722(4)合成弯矩 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 14 C 处 8 222221D 处 22221(5)计算弯矩 轴为双向回转 ,视转矩为对称循环 , 1,则截面 C、 D 两处的当量弯矩分别为： 2222 2222(6)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。 M P 5 5 03 6 363 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。 M P 5 5 363 所以主轴强度足够。 图 5 2 危险截面 由图 5 1 及图 5 2 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买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 15 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 S= 校核计算如下： (7)C 截面处疲劳强度安全系数计算 抗弯截面系数 333 抗扭截面系数 333 合成弯矩 弯曲应力幅 M P 7 1 弯曲