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提升
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前 言矿井提升设备是沿井筒提升煤炭、矸石，升降人员和设备，下放材料的大型设备，它是井下生产系统和地面工业广场相连接的枢纽，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。在提升过程中，矿井提升机能否安全高效的运行以及在紧急情况下及时制动，直接影响煤矿生产的安全运行和矿工的生命。因此，矿山安全已成为矿山生产亟待解决的问题，矿井提升机的可靠性运行是安全生产的关键，而提升机制动系统则是保证提升机安全运行以及实现提升机正常减速停车或者在各种障情况下执行紧急制动安全停车的最终手段，以避免紧急情况下出现重大事故。 盘式制动器是机电液一体化设备，有制动装置、液压站以及配套的电控系统。它主要有制动盘和制动闸组成。从而进行盘式制动器的设计、液压系统及液压站的设计。通过本次设计，培养了自己综合运用本专业基础理论,基本知识和基本技能以及分析解决实际问题能力，使自己所学的专业知识更好地应用于实践中，以达到在大学期间对所学专业的深入了解和认识，锻炼自己的独立思考研究能力，初步掌握设计的基本要领，为今后的工作打下良好的基础。由于自己能力有限，在设计中难免会出现这样或那样地错误和不妥之处，恳请各位老师能够批评指正。i目 录前 言 .i摘 要 .ivABSTRACT.v第一章 提升机的概述 .1第一节 提升机的简介 .1第二节 提升机的用途和发展概况 .2第三节 提升机的工作原理 .4第二章 提升机的组成 .6第一节 工作机构 .6第二节 制动系统 .7一、制动装置的功用 .7二、 制动装置的类型 .7三、 机械传动系统 .8四、润滑系统 .8五、观察和操纵系统 .8六、拖动、控制和自动保护系统 .8七、辅助部分 .9第三章 提升机的选型计算 .10第一节 选择提升容器 .10第二节 选择提升钢丝绳 .11第三节 所选提升机和天轮 .12第四节 计算提升机与井筒的相对位置 .14第五节 初选提升电动机 .17第六节 计算提升系统的变位质量 .18第七节 提升运动学与动力学计算 .20第八节 电动机功率验算 .25第九节 电耗及效率计算 .26第四章 提升机盘式制动器的设计与计算 .28第一节 盘式制动器的计算条件 .28第二节 盘式制动器制动力矩的确定 .29第三节 盘形制动器额定正压力计算 .31第四节 碟形弹簧的计算 .34第五节 制动盘厚度的选取 .38第五章 制动油缸的设计 .39第一节 液压缸主要尺寸的确定 .39第二节 液压缸的其它结构设计 .44第六章 液压系统的设计 .47第一节 液压系统原理图的设计 .47第二节 液压泵的计算与选择 .50第三节 电动机的计算与选型 .53第四节 联轴器的选型 .54ii第五节 管路的计算 .54第六节 液压阀的选型 .57第八节 蓄能器的选择与安装 .58第九节 过滤器的选择 .60第十节 液压油的选择 .61第十一节 加热器的选择与计算 .63第七章 压力系统性能验算 .65第一节 计算沿程损失 .65第二节 对于安全制动系统 .65第三节 对于正常制动 .66第八章 液压泵站的设计 .67第一节 液压泵站的工作要求及组成部分 .67第二节 油箱及其设计 .67一、 液压油箱有效容积的确定 .68二、 液压油箱的外形尺寸 .70三、 液压油箱的结构设计 .70第三节 液压阀组的块式集成设计 .74第四节 液压泵组结构设计 .75一、 液压泵组的安装方式 .75二、 电动机与液压泵的连接方式 .76第五节 液压站的总成 .77外文翻译 .81中文翻译 .87致 谢 .91参考文献 .92iii摘 要提升机作为煤矿生产中的关键设备，在矿井机械化生产中占有重要的地位。针对 JK 型（2JK-3/11.5）提升机，对其制动系统中的盘式制动器进行设计分析。液压盘式制动器作为最新一种制动器，具有制动力矩易调整、结构紧凑、通用性好、安全可靠性高等优点，对提升安全有重要意义。 本文对矿井提升机发展及应用、种类及结构进行了综合阐述，对矿井提升的优缺点进行了分类和研究；在制动工作原理进行说明的基础上，对制动器进行了设计。结合特定的矿井的采煤及地质情况，对单绳摩擦式矿井提升机进行设备选型，形成一整套完备的矿井提升系统。然后设计液压系统原理图选择出油箱、管道、阀体、其他附件等的型号从而完成液压系统及液压站的设计。从而液压系统和液压站对制动器进行液压控制，从而达到制动的目的。关键词：提升机、制动系统、盘式制动器、液压系统、液压站ivABSTRACTCoal mineupgrading equipment as the key equipment holds an important position in mechanized production of the time. The disc brake of the braking system for JK type (2JK-3/11.5) hoist have been designed. As the latest development of a brake, hydraulic disc brakes have many advantages such as with easy to adjust the Braking torque, compact structure, common good, safe and high reliability,is important in enhancing security.This article of mine lifting machine development and application, type and structure are discussed in this thesis, the classification and Research on the advantages and disadvantages of mine hoisting; on basis of the braking principle, the brake is designed. Combined with the coal mining and geological conditions of a specific coal mine, the equipment selection of the single rope friction coal mine hoist is formed, and a complete set of mine hoisting system is formed. Then design hydraulic system schematic diagram of the oil tank, pipe, valve, other accessories and other models to complete the design of hydraulic systems and hydraulic station. So the hydraulic system and hydraulic station to brake hydraulic control, so as to achieve the purpose of braking.Key words： hoist；braking system；disc brake；Hydraulic system ；hydraulic station0第一章 提升机的概述第一节 提升机的简介矿井提升机是一种大型提升机械设备。由电机带动机械设备，以带动钢丝绳从而带动容器在井筒中升降，完成输送任务。矿井提升机是由原始的提水工具逐步发展演变而来。现代的矿井提升机提升量大，速度高，安全性高，已发展成为电子计算机控制的全自动重型矿山机械。矿井提升机主要由电动机、减速器、卷筒（或摩擦轮）、制动系统、深度指示系统、测速限速系统和操纵系统等组成，采用交流或直流电机驱动。按提升钢丝绳的工作原理分缠绕式矿井提升机和摩擦式矿井提升机。缠绕式矿井提升机有单卷筒和双卷筒两种，钢丝绳在卷筒上的缠绕方式与一般绞车类似。单筒大多只有一根钢丝绳，连接一个容器。双筒的每个卷筒各配一根钢丝绳，连接两个容器，运转时一个容器上升，另一个容器下降。缠绕式矿井提升机大多用于年产量在120万吨以下、井深小于400米的矿井中。摩擦式矿井提升机的提升绳搭挂在摩擦轮上，利用与摩擦轮衬垫的摩擦力使容器上升。提升绳的两端各连接一个容器，或一端连接容器，另一端连接平衡重。摩擦式矿井提升机根据布置方式分为塔式摩擦式矿井提升机（机房设在井筒顶部塔架上）和落地摩擦式矿井提升机（机房直接设在地面上）两种。按提升绳的数量又分为单绳摩擦式矿井提升机和多绳摩擦式矿井提升机。后者的优点是：可采用较细的钢丝绳和直径较小的摩擦轮，从而机组尺寸小，便于制造；速度高、提升能力大、安全性好。年产120万吨以上、井深小于2100米的竖井大多采用这种提升机矿井提升机具有以下特点：（1）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。在我国这些规定包括在煤矿安全规程只中。（2）可靠性1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。一个年产 150 万吨的矿井，停产一天就要损失大约 20 万元。因此矿井提升机至少要服务二十年以上而不需大修。（3）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。第二节 提升机的用途和发展概况矿井提升设备是矿山运输中的咽喉设备,又是矿山最大的耗电设备。西德、瑞典等国是当今世界上制造矿井提升机较先进的国家,特别是多绳摩擦式提升机更为突出。在这些国家的竖井中几乎全部采用较先进的多绳摩擦式提升机,不仅广泛采用庞大井塔的塔式多绳摩擦提升机,而且越来越多地使用较低的井架的落地式多绳提升机。它们的发展特点是体积小,重量轻,终端提升量大,提升速度高,衬垫材料摩擦系数大又耐磨,液压制动,运转安全可靠,自动化程度高,多机集中控制等。生产的产品供世界上二十多个国家使用。我国矿井提升设备在上述技术方面与发达国家相比有一定的差距，自动化和多机集中控制技术方面差距大，产品在国际市场上缺乏竞争能力。内装式提升机在我国已有多台运行，作为高度机电一体化的，节能新产品应重点发展。同时开展斜井提摩擦提升和布雷尔提升机的研制。目前国外矿井提升机总的发展趋向是：(1)向大型化发展 矿井大型化和要求提升机大型化之目的主要在于获得更大的矿产量。1O年前，年产90120万t的矿为大型矿。目前，就世界范围而言， 年产200300万t的矿山也不算大，仅仅算中、小型矿 瑞典最大地下矿将达1000 2500万ra。大型化主要体现在大容量的提升容器。目前世界上一次提升最大重量已达63t。国外大型提升机都采用多绳摩擦式提升机。 (2)向自动化、遥控方向发展 自动化不仅仅是为了节省人力，更重要的是适应大生产、集中控制、集中管理、系统联动的需要也是保证产量和提高劳动生产率的有效手段 同时也包含减轻劳动强度、节省人力、电力和提高运行安全性。国外大2型矿井提升机都广泛采用以多种保护为基础的自动化运行并能记录和处理各种生产数据、运行等资料。英国完善了包括有全功能维护设计的可控硅供电，直接连接直流电动机驱动系统和在井简中的提升机控制系统 目前国外主井几乎都是自动化运行，副井由于机动性大一般都是采用按钮控制和在罐笼内遥控。(3)继续发展多绳提升机 一般浅井、提升重量不大时可采用常规缠绕式提升机；但当深井、提升重量大时，须采用多绳摩擦式提升机。有相当一部分提升任务既可采用缠绕式提升机也可采用多绳提升机，如果现场条件允许则多绳摩擦式提升机更为经济。目前多绳缠绕式提升机继续向更先进方向投展。有些国家生产的多绳提升机，塔式和落地式多绳提升机大致各占5O%。(4)发展各种新型和专用提升设备除目前已出现的落地式提升机、布雷尔提升机和采用钢芯胶带牵引的摩擦式提升机外； 国外还研制了起重式提升机、各种不同包围角的多绳摩擦式提升机(用于浅井)另外，还研制了不同形式的无绳提升设备，现已知的有机械式、电磁式、水力式和风动式。 (5)采用“四新”(新技术、新结构、新材料和新工艺)采用“四新” 后，提升机主轴装置、制动系统、液压系统、操纵系统和驱动系统等各部分不断改进提高，使整个多绳摩擦式提升机结构朝着体积小、重量轻、效率高的方向发展。国内矿井提升机的发展趋向是：(1)发展多绳摩擦轮提升机，特别是大型落地式多绳提升机 以及斜井、斜坡道用的多绳提升机；(2)不断改进井研制新型单绳及多绳缠绕式矿井提升机(3)可控硅供电及徽电子技术在提升机上应用，以及可编程序控制器，遥控技术交交变频调速等先进技术；(4)研制应用高性能摩擦衬垫高比压闸瓦等新技术、新材料；(5)不断引进、消化、吸收国外先进技术，并用于制造国产矿井提升机。淘汰落后技术，如块式闸及角移式闸气动制动器，铸造结构并限制减速器和控制继电器的使用。3第三节 提升机的工作原理按工作原理不同，矿井提升机可分为两类：单绳缠绕式和多绳缠绕式提升机。单绳缠绕式又可分为单卷筒提升机和双卷筒提升机。单绳缠绕式提升机的工作原地如图所示，简单地说，就是用一根较粗的钢绳在卷筒上缠上和缠下来实现容器的提升和下放运动。单绳缠绕式提升机 多绳缠绕式提升机1-滚筒；2-钢丝绳；3-容器； 1-主导轮；2-钢丝绳；3-平衡尾绳；4-平衡尾绳；5-天轮 4-容器；5-导向轮提升机安装在地面提升机房里，钢丝绳一端固定在卷筒上，另一端绕过天轮后悬挂提升容器。图1所承为单绳缠绕式单卷筒提升机，卷筒上固定两根钢丝绳，并应使每根钢丝绳在卷简上的缠绕方向相反。这样，当电动机经过减速器带动卷筒旋转时，两根钢丝绳便经过天轮在卷筒上缠上和缠下，从而使提升容器在井筒里上下运动。不难看出，单绳缠绕式提升机的一个根本特点和缺点是
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