多绳摩擦式提升机设计【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 摘 要 矿井提升 机 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，矿井提升机 在 煤炭运输行业 占有极其重要的地位。 其中多绳摩擦式提升机式现在使用最多的提升设备。 多绳摩擦式提升机是由安装于提升机摩擦轮 (主导轮 )筒壳上的摩擦衬垫来驱动钢丝绳， 它是 提升载荷的一个非常重要的零件，其摩擦性能的好坏，直接影响着提升机的工作能力、工作效率和安全性等。 因此摩擦衬垫的选择 主要 应该有以下 特点：一是摩擦性能要好，即与钢丝绳对偶的摩擦系数要高而稳定；二是不能损伤钢丝绳，即衬垫的硬度应低于钢丝绳。围绕这两个特点 ， 选用 聚氯乙烯 为摩擦衬垫。 摩 擦提升机是靠摩擦衬垫与钢丝绳之间的摩擦力来传递动力 , 由此可能出现滑动事故。 因此必须进行防滑验算。 制动系统是提升机不可缺少的重要组成部分 , 是提升机最后一道也是最关键的安全保障装置 , 制动装置的可靠性直接关系到提升机的安全运行 。本文对制动器进行设计。摩擦轮是多绳摩擦式提升机的主要承载部件，在这次设计中采用经验公式对摩擦轮壳进行验算与校核。制动器是这次设计中的一个重要工作。 关键词 ： 摩擦轮 ；制动器 ；防滑 ；摩擦衬 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 is is of in an is in by to it is to of a on So of a is to 2 it is be of is by to So to is an is to a to of In of is of in in is of an 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 目 录 1 概述 . 1 . 1 . 1 . 1 . 1 . 2 . 3 . 4 . 4 . 4 . 4 . 5 . 5 . 6 . 6 . 7 2 总体设计 . 7 . 7 . 7 . 8 . 9 轴的疲劳强度安全系数校核 . 10 . 11 . 13 . 15 3 圆柱面过盈连接设计计算 . 16 . 16 轴与摩擦轮之间螺栓的设计 . 21 4 螺栓受力分析 . 23 5 提升机的制动装置的功用、类型 . 25 . 27 . 27 . 28 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 . 29 . 33 . 33 6 液压缸主要技术性能参数的计算 . 37 . 38 . 38 . 38 . 38 . 38 . 39 增压器 ) . 39 . 39 . 39 压缸工作压力的确定 . 40 塞杆 . 41 筒 . 42 压缸的校验 . 45 . 45 塞杆强度验算 . 47 . 48 式 . 48 . 48 . 49 . 49 . 49 . 49 . 50 密封圈 . 51 . 51 定回路方式 . 52 7 液压系统各元件概述 . 54 . 54 . 54 . 55 . 56 . 56 8 液压泵的设计选型 . 56 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 . 56 . 57 轮泵分类与工作原理： . 58 啮合齿轮泵结构组成 . 58 9 泵站电机的选型 . 59 . 59 . 59 . 59 . 60 . 60 . 60 . 60 参考文献 . 61 翻译部分 . 62 英文原文 . 62 中文翻译 . 71 致 谢 . 79 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 概述 升机简介 矿山提升机是矿山大型固定机械。矿山提升机从最初的蒸汽机拖动的单绳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。 矿井提升的任务是沿井筒提升煤炭、矸石和矿石，下放材料，升降人员和设备。矿井提升设备是联系井下与地面的主要运输工具，其性能和提升能力是决定矿井生产能力的重要因素。随着科学技术的发展及生产机械化和集中化，目前，提升机的运行速度已达 20s,一次提升量达到 50t，电动机容量已超过 10000此，矿井提升设备在矿山生产全过程中占有极其重要的地位。 矿井提升设备是一个动力消耗很大的设备，其运转的经济技术合理性对节约能源、降低成本具有很大意义。矿井提升设备是一大型的综合机械 电气设备，在新矿井的设计和老矿井的改建设计中，确定合理的提升系统时，必须经过多方面的技术经济比较，结合矿井的具体条件，保证提升设备在选型和运转俩个方面都是合理，即要求矿井提升设备具有经济性。 升机的类型 绕式提升机 缠绕式提升机是将两根提升钢丝绳 的一端以相反的方向分别缠绕并固定在提升机的两个卷筒上；另一端绕过井架上的天轮分别与两个提升容器连接。这样，通过电动机改变卷筒的转动方向，可将提升钢丝绳分别在两个卷筒上缠绕和松放，以达到提升或下放容器，从而完成提升任务的目的。它是较早出现的一种，它工作可靠，结构简单，但仅适用于浅井及中等深度的矿井，且终端载荷不能太大。对于深井且终端载荷较大时，提升钢丝绳和提升机卷筒的直径很大，从而造成体积庞大，重力猛增，使得提升钢丝绳和提升机在制造、运输和使用上都有诸多不便。因此在一定程度上限制了单绳缠绕式提升机在深井条件下 的使用。以前，单绳缠绕式提升机在我国矿山中使用较为普遍。 擦式提升机 摩擦提升就其工作原理来看 ,与缠绕提升是有显著区别的 ,钢丝绳不是缠绕在卷筒上 ,而是套在主导轮 (摩擦轮 )上 ,两端各悬挂一个提升容器 ,借助于安装在主导轮上的衬垫与钢丝绳之间的摩擦力来传动钢绳 ,使提升容器移动 ,进而完成提升或下放重物的任务。多绳摩擦买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 式提升机不论塔式与落地式 ,均可采用低速或高速电动机拖动。选择低速电动机时 ,可采用直联方式 ;而选用高速电动机时 ,则需经过减速器后传动。它在一定程度上解决了单绳缠绕式提升机在深井条件下所出现的问 题。但是，摩擦提升一般均采用尾绳平衡，以减小两端张力差，提高运行的可靠性。因此 ,在容器与提升钢丝绳连接处的钢丝绳断面上，静应力将随容器的位置变化而变化。矿井越深，静应力的波动值越大，因此，摩擦提升在深井的使用亦受到一定的限制，一般限制 选用柱塞泵。在本系统中为了保证整个系统的良好工作，选用叶片泵。 若系统采用节流调速，选用定量泵，若系统要求高效节能，应选用变量泵。本系统属于一泵多缸的系统，而且执行元件不是同时工作，所以本系统中选用变量柱塞泵。 若液压系统有多个执行元件，且各工作循环所需流量相差很大，应选用多台泵供油，实现分级调速。 选择调速方式 中小型液压设备特别是机床，一般选用定量泵节流调速。若设备对速度稳定性要求较高，则选用调速阀的节流调速回路。 设备可采用定量泵 变转速调速，同时用多路换向阀阀口实现微调。 采用变量泵调速，可以是手动变量调速，也可以是压力适应变量调速。在本系统中选用手动变量调速。 确定调压方式 溢流阀旁接在液压泵出口，在进油和回油节流调速系统中为定压阀，保持系统工作压力恒定 ，其他场合为安全阀，限制系统最高工作压力。当液压系统在工作循环不同阶段的工作压力相差很大时，为节省能量消耗，应采用多级调压。 中低压系统为获得低于系统压力的二次压力可选用减压阀，大型高压系统宜选用单独的控制油源。 为了使执行元件不工作时液压泵在很小输出功率下工作，应采用卸载回路。 对垂直性负载应采用平衡回路，对垂直变负载则应采用限速锁，以保证重物平稳下落。 选择换向回路 若液压设备自动化程度较高，应选用电动换向。此时各执行元件的顺序、互锁、联动等要求可由电气控制系统实现。 对行走机械，为工作可靠，一般选用手动换向。若执行元件较多，可选用多路换向阀。 绘制液压系统原理图 液压基本回路确定以后，用一些辅助元件将其组合起来构成完整的液压系统。在组合回路时，尽可能多地去掉相同的多余元件，力求系统简单，元件数量、品种规格少。综合后的系统要能实现主机要求的各项功能，并且操作方便，工作安全可靠， 动作平稳，调整维修方便。对于系统中的压力阀，应设置测压点，以便将压力阀调节到要求的数值，并可由测压点处压力表观察系统是否正常工作。 此方案要在水泵车上加制动装置，制动器的安装可以用的方式，泵车上的制动器成对安装于轨道两侧，制动器所需压力油用在泵车安装的液压站供给，采用液压打开，无压时碟形弹簧制动，采用抱轨制动方式。这种制动方式属于事故安全型，即无论什么原因造成液压系统失压 (断电、电磁不动作等 )，则制动器在碟形弹簧力作用下泵车可以安全制动。因为采用抱轨制动方式，所以要求轨道压板要有足够的预紧力，否则出现断绳时 泵车下滑会把轨道拉起一起滑落。解决的方法是：可以在钢轨上在每个压板处焊接一个防滑的挡板，将制动力转变为地脚螺栓的剪切力。 液压站如图，它的控制包括电机的控制，电磁继电器的控制和电磁换向阀的控制。液压系买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 统大致分为两个工作状态。油路工作状态： 如需进行移动泵房时，令电机，电磁换向阀得电，油泵向液压缸及蓄能器供油，如果压力继电器入口处的压力达到了继电器的调定压力，压力继电器发出信号，使电机断电停止供油。油路卸荷状态 ：如需使泵房静止不动时，使换向阀失电，阀芯回到原始位置，液压缸内的油液卸载。 液压泵站系统图压系统各元件概述 压执行元件的选择 由于该液压系统的液压执行元件是负责对盘式制动器的控制，因此选择双作用、单活塞杆液压缸，由已知给定参数可知该系统中需要两个液压缸。 压控制元件的选定 由于该系统为单泵多缸系统，因此选择两个三位四通电磁换向阀，考虑到缸的进退，为保证其进退速度相同，选择可实现差动连接的滑阀机能，即选用 机能的电磁换向阀。 由于卸载油缸需要倾斜 10 安装，为保证其正常工作，需要考虑背压，故选用背压阀来实现该执行 元件工作时的平衡。 考虑到两个油缸不同时工作，对于泵的卸荷采用带有远程控制的电磁溢流阀。 为了实现在执行元件正常工作时对泵及油箱的检修，因此在泵的出口处装有单向阀。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 的选型 液压泵作为液压系统的动力元件，将原动机（电动机、柴油机）输入的机械能（转矩 T 和角速度 ）转换为压力能（压力 P 和流量 q ）输出，为执行元件提供压力油。液压泵的性能好坏 直接影响到液压系统的工作性能和可靠性，在液压传动中占用及其重要的地位。 由于该系统初定的工作压力为 10了使该系统能够更好的达到这一压力，并有较好的性能，选用柱塞式变量泵。 液压泵的工作原理 : 单柱塞泵由偏心轮、柱塞、弹簧、缸体和单向阀等组成，柱塞与缸体孔之间形成的密闭容积。当原动机带动偏心轮顺时针方向旋转时，柱塞在弹簧力的作用下向下运动，柱塞与缸体孔组成的密闭容积增大，形成真空，油箱中的油液在大气压下的作用下经单向阀进入其内（此时单向阀关闭）。这一过程成为吸油，在偏心轮的几何中心转到最 下点时，容积增大到极限时终止。吸油过程终了，偏心轮继续旋转，柱塞随偏心轮向上运动，柱塞与缸体孔组成的密闭容积减小，油液受挤压经单向阀排出，这一过程成为排油，到偏心轮的几何中心转到最上点时，容积减小至极限终止。偏心轮继续旋转，柱塞上下往复运动，泵在半个周期内吸油，半个周期内压油。 综上所述，液压泵的工作原理可归纳如下： 1）液压泵必须具有一个由（柱塞）和非运动件（缸体）所构成的密闭容积，该容积的大小随运动件的运动发生周期性变化。容积增大时形成真空，油箱的油液在大气压作用下进入密封容积（吸油）；容积减小 时油液受挤压克服管路阻力排出（排油）。 2）液压泵的密闭容积增大到无限大时，先要与吸油腔隔开，然后才转为排油；同理，密闭容积减小到极限时，先要与排油腔隔开，然后才转为吸油。 3）液压泵每转一转吸入或排除的油液体积取决于密闭容积的变化量。 4）液压泵的吸油的实质是油箱的油液在大气压的作用下进入具有一定真空度的吸油腔。为防止气蚀，真空度应小于 因此对吸油管路的液流速度及油液提升高度有一定的限制。 5）液压泵的排油压力 取决于排油管路油液流动所受到的总阻力，即液流的管路损失、元件的压力损失及需要克服的外负载阻力。总阻力越大，排油压力越高。若 排油管路直接接回油箱，则总阻力为零，泵排出的压力为零，泵的这一工况称之为卸载。 6）组成液压泵密闭容积的零件，有的是固定件，有的是运动件。它们之间存在相对运动，因此必然存在间隙。当密闭容积为排油时，压力油将经此间隙向外泄漏，使实际排出的油液体积减小，其减少的油液体积称为泵的容积损失。 7）为了保证液压泵的正常工作，泵内完成吸、压油的密闭容积在吸油与压油之间相互转换时，将瞬间存在一个既不 与吸油腔相通、又不与压油腔相通的闭死的容积。若此闭死的容积在转移的过程中大小发生变化，则容积减小时，因液体受挤压而使压力提高；容积增大时又会因无液体补充而使压力降低。 必须注意的是，如果闭死容积的减小是发生在该容积离开压油腔之后，则压力将高于压油腔的压力，这样会导致周期性的压力冲击，同时高压液体会通过运动副之间的间隙挤出，买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 导致油液发热；如果闭死容积的增大是发生在该容积刚离开吸油腔之后，则会使闭死容积的真空度增大，以致引起气蚀和噪声。这种因存在闭死容积大小发生变化而导致的压力冲击、气蚀、噪声等危害液压泵性能 和寿命的现象，称之为液压泵的困油现象，在设计和制造液压泵时应竭力消除与避免。 统中管路的选定 液压泵的吸油管一般选用硬管，管路尽可能短，过流面积尽可能大，以减少吸油阻力。安装吸油管时注意液压泵有吸油高度的限制。安装非上置式泵组，需在油箱与泵的吸油口之间加闸阀，以便于检修。 在管路安装图上应表示出各液压部件和元件在设备和工作地的位置和固定方式，油管的规格和分布位置，各种管接头的形式和规格等。在绘制装配图时应考虑安装、使用、调试和维修方便，管道尽量短，弯头和管接头尽量少。 机的选用 可供选择的电 动机的安装形式主要有三种：机座带底脚、端盖上无凸缘结构；机座不带底脚，端盖上带大于机座的凸缘结构；机座带底脚，端盖上带大于机座的凸缘结构。一般都选用水平放置。若泵组立式放置则应选用机座不带底脚，端盖上带大于机座的凸缘结构。机座带底脚且端盖上带凸缘的结构用于水平放置的泵组，此时液压泵通过法兰式支架支承在电动机上。 8 液压泵的设计 选型 压泵的分类 液压泵在液压传动中将原动机输出的机械能转换为液体的压力能，为液压系统提供压力油源。液压泵是利用封闭容积的大小变化来工作的。泵内的封闭油腔分为吸油腔和压油腔，当泵轴旋转时，吸油腔的容积增大形成局部真空，油箱中的液体介质在大气压的作用下进入吸油腔，压油腔的容积减小，容腔内的液体介质背挤压排出。 液压泵按主要运动构件的形状和运动方式分为齿轮泵、叶片泵、柱塞泵、螺杆泵。其中：齿轮泵又分为外啮合齿轮泵和内啮合齿轮泵；叶片泵分为双作用叶片泵、单作用叶片泵和凸轮转子叶片泵；柱塞泵分为径向柱塞泵和轴向柱塞泵；螺杆泵分为单螺杆泵、双螺杆泵和三螺杆泵。 液压泵按排量能否改变分为定量泵和变量泵，其中变量泵可以是单作用叶片泵、径向柱塞泵、轴向柱塞泵。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 液压泵按进、出油口的方向是否可变 分为单向泵和双向泵，其中单向定量泵和单向变量泵只能一个方向旋转；双向定量泵可以改变泵的转向，变换进、出油口，双向变量泵不仅可以改变泵的转向，而且还可以操纵变量机构来变换进、出油口。显然，双向泵具有对称的结构，而单向泵是针对某一转向设计的，为非对称结构。 选用液压泵的原则和根据主要有： 是否要求变量 要求变量选用变量泵，其中单作用叶片泵的工作压力较低，仅适用于机床系统。 工作压力 目前各类液压泵的额定压力都有所提高，但相对而言，柱塞泵的额定压力最高。 工作环境 齿轮泵的抗污染能力最好，因此特 别适用于工作环境较差的场合。 噪声指标 属于低噪声的液压泵内有啮合齿轮泵、双作用叶片泵和螺杆泵，后两种泵的瞬时理论流量均匀。 效率 按结构形式分，轴向柱塞泵的总效率最高；而同一种结构的液压泵，排量大的总效率高；同一排量的液压泵，在额定工况（额定压力、额定转速、最大排量）时总效率最高，若工作压力低于额定压力或转速低于额定转速、排量小于最大排量，泵的总效率将下降，甚至下降很多。因此，液压泵应在额定工况（额定压力和额定转速）或接近额定工况的条件下工作。 一般定义液压泵每转一转理论上可排出的液体体积为泵 的理论排量。理论排量取决于液压泵的结构尺寸，与其工作压力无关。按理论排量是否可变，液压泵又分为定量型和变量型两种。 液压泵实现进排的方式称为配流，除齿轮式和螺杆式是进排油口直接与吸油腔和压油腔相通外，叶片式和柱塞式需通过专门的配流机构配流，具体的方式有阀式配流，配流轴式配流和配流盘式配流。在本次设计的系统中有三个执行元件，它们的工作时间和所需要的流量不同，为了节省系统能量的损失，这里选用变量泵，另外为了获得系统较高的总效率及保证系统压力 ,这里选择斜盘式轴向变量柱塞泵。 压泵选择 液压泵是系统 的能量转换装置，向系统提供一定压力和流量的液体，把机械能转换为压力能输出，为执行元件提供压力油。 液压泵主要根据系统工况来选择。泵的主要参数有压力、流量、转数、效率。为了保证系统正常运转和泵的使用寿命，一般在固定设备系统中，正常工作压力为泵的额定压力的 80%左右；要求工作可靠性较高的系统或设备，系统工作压力为泵额定压力的 60%左右。泵的流量要大于系统工作的最大流量。为了延长泵的寿命，泵的最高压力与最高转数不宜同时使用。 各种液压泵的主要特点： （ 1）齿轮泵： （ 2）叶片泵 （ 3）柱塞泵 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 （ 4）螺杆泵 轮泵分类与工作原理： 1、齿轮泵分类：外啮合齿轮泵、内啮合齿轮泵、摆线内啮合齿轮泵。 2、各种齿轮泵的工作原理 ; （ 1）外啮合齿轮泵：两啮合的轮齿将泵体、前后盖板和齿轮包围的密闭容积分成两部分，轮齿进入啮合的一侧密闭容积减小，经压油口排油，退出啮合的一侧密闭容积增大，经吸油口吸油。 （ 2）内啮合齿轮泵：一对相互啮合的小齿轮和内齿轮与侧板所围成的密闭容积被齿啮合线分割成两部分，当传动轴带动小齿轮旋转时，轮齿脱开啮合的一侧密闭容积增大，为吸油腔；轮齿进入啮合的一侧密闭容积减小，为压油腔。 （ 3）摆线内啮合齿 轮泵：相互啮合的螺杆与壳体之间形成多个密闭容积，每个密闭容积为一级。当传动轴带动主螺杆顺时针旋转时，左端密闭容积逐渐形成，容积增大为吸油腔；右端密闭容积逐渐消失，容积减小为压油腔。 啮合齿轮泵结构组成 1、外啮合齿轮泵结构组成： （ 1）一对几何参数完全相同的齿轮，齿宽为 B，齿数为 z； （ 2）泵体； （ 3）前后盖板； （ 4）长短轴； 2、外啮合齿轮泵结构特点： （ 1）泄漏与间隙补偿措施 （ 2）齿轮泵存在端面泄漏、径向泄漏和轮齿啮合处泄漏。 （ 3）端面泄漏占 80%85%。 （ 4）端面间隙补偿采用静压 平衡措施：在齿轮和盖板之间增加一个补偿零件，如浮动轴套或浮动侧板，在浮动零件的背面引入压力油，让作用在背面的液压力稍大于正面的液压力，其差值由一层很薄的油膜承受。 3、困油现象与卸荷措施。 困油现象产生的原因：齿轮重迭系数 1，在两对轮齿同时啮合时，它们之间将形成一个与吸、压油腔均不相通的闭死容积，此闭死容积随齿轮转动其大小发生变化，先由大变小，后由小变大。 困油现象的危害：闭死容积由大变小时油液受挤压， 导致压力冲击和油液发热，闭死容积由小变大时，会引起汽蚀和噪声。 卸荷措施：在前后盖板或浮动轴套上开卸 荷槽 开设卸荷槽的原则：两槽间距 a 为最小闭死容积，而使闭死容积由大变小时与压油腔相通，闭死容积由小变大时与吸油腔相通。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9 泵站电机的 选型 液压泵 电动机装置包括液压泵、电动机、泵用联轴器、传动底座及管路附件等，又称为泵组。 的驱动功率 计算泵的驱动功率，根据公式 310 式中 液压泵的额定压力， 液压泵的额定流量， 3 液压泵的总效率 转换系数 代入公式计算可得： N 3 考虑到电机允许短期超载 25，故实际电机功率可为 d 站电机的 安装 站电机的选型 根据泵的驱动功率和泵的额定 转速对电动机进行选型。选定泵站电机型号为 4，功率为 11 转速为 1460 r/ 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 动机的安装形式 可供选择的电动机的安装形式主要有三种：机座带底脚、端盖上无凸缘结构；机座不带底脚，端盖上带大于机座的凸缘结构；机座带底脚，端盖上带大于机座的凸缘结构。一般都选用水平放置。若泵组立式放置则应选用机座不带底脚，端盖上带大于机座的凸缘结构。机座带底脚且端盖上带凸缘的结构用于水平放置的泵组，此时液 压泵通过法兰式支架支承在电动机上。 在本系统中，为了使整个泵站系统外形美观及结构布局的合理，故选择电机立式安装的型式，通过支架与油箱及油箱底座连接在一块。 轴器 由于液压泵的传动轴不能承受径向载荷和轴向载荷，但又要求泵轴与电动机轴有很高的同轴度，因此一般采用弹性联轴器的的连接形式。联轴器的规格按其传递的转矩最大值选取。 若选用特殊的轴端带内花键连接孔的电动机，则可选用主轴输入端为花键的液压泵，二者直接插入组装。这样既可保持两轴的同心，又可省去联轴器，使泵组的尺寸减小。 考虑到电机泵运行时，可能会 产生轴向的位移，故选择弹性柱销联轴器用以缓冲它们之间的错位。 组底座 小功率泵组可以安装在油箱的上盖（上置式），功率较大时需要单独安装在专用的平台上（非上置式）。泵组的底座应具有足够的强度和刚度，需便于安装和检修，同时在适合的部位设置泄油盘，以防止液压油液污染场地。 为减少噪声和振动，泵组与安装平台之间最好加弹性材料制成的防振垫。 路附件 液压泵的吸油管一般选用硬管，管路尽可能短，过流面积尽