机械毕业设计（论文）-多绳摩擦提升机的设计【全套图纸】.doc

目 录全套图纸，加1538937061 绪论11.1引言11.2 提升机介绍21.2.1提升机的分类21.2.2矿井提升机的主要结构及其作用42 副井双罐笼多绳摩擦提升的选型设计62.1设计的基本原则62.2选型设计的依据和主要内容72.2.1设计依据72.2.2设计的主要内容72.3副井多绳摩擦提升机设计73 提升机部件设计163.1减速器的设计计算163.1.1传动比的计算及分配163.1.2各级传动转速、功率、转矩的确定173.1.3齿轮设计及强度校核183.1.4轴的设计及强度校核273.1.5其他各轴的计算303.2减速器的润滑和密封形式313.3减速箱的设计323.3.1减速箱设计中应考虑的几个问题323.3.2 箱体的设计333.4附件343.4.1轴承盖343.4.2轴承套杯353.4.3窥视孔353.4.4通气孔353.4.5定位销353.4.6起盖螺钉363.4.7油标363.4.8螺塞和排油孔373.5出厂检验与试验373.6储运、安装、试动转、维护384 提升系统部分装置选型设计404.1防坠系统404.1.1目前矿井提升系统中的防坠系统404.1.2防坠系统的改进设计424.2盘式制动器434.2.1性能与用途434.2.2结构特征与工作原理434.2.3安装与调整454.3联轴器475 矿井提升机的主要故障及维护检修485.1常见故障现象及处理方法485.1.1主轴承485.1.2 制动系统485.1.3 减速系统495.1.4 钢丝绳、天轮、提升容器505.1.5主轴、卷筒515.1.6详细分析主轴承损坏的原因及防范措施525.2提升机的维护与检修53结 论57参考文献58翻译部分：59英文原文59中文译文63致 谢66中国矿业大学2011届本科毕业设计 第61页1 绪论1.1引言煤炭是当前我国能源的主要组成部分之一，是国民经济保持高速增长的重要物质基础和保障。由于资源条件和能源科技发展水平决定，在未来的3050年内，世界范围内新能源、可再生能源及核电的发展尚不能普遍取代矿物燃料。因此，在相当时期内矿物燃料仍将是人类的主要能源。随着现代科学技术的快速发展，尤其是世界经济对能源的旺盛需求，世界煤炭开采技术也得到迅猛地发展。20世纪末期以来，先进采煤国家积极应用机电一体化和自动化技术，实现了采掘机械化和自动化控制，做到了矿井的高产高效生产。机械化是煤炭工业增加产量、提高劳动效率、改善劳动条件、保障安全生产的必要技术手段，也是煤炭生产过程中节约能源、人力和减少原材料消耗的有效技术措施。矿井辅助运输作为矿井运输的重要组成部分之一，在矿山生产中也占有重要地位，尤其是现代化矿井对此更应高度重视。矿井辅助运输的特点是：井下运输设备在巷道中工作，由于受井下巷道空间的限制，因而运输设备结构应紧凑，尺寸应尽量小；运输线路随工作地点的延伸（缩短）或迁移而经常变化；运输线路水平和倾斜互相交错连接；工作地点分散，使得运输线路环节多、分支多；待运物料品种繁多，形状各异；井下巷道受空间限制，有沼气和煤尘，需用防爆设备。辅助运输的上述特点，决定了辅助运输设备的类型具有多样性，除了过去常用的矿用绞车、调度绞车、电机车和一般的矿车、平板车、材料车外，目前许多先进的辅助运输设备，如单轨吊车、卡轨车、粘着齿轨机车、无轨运输车等都已在大量使用。利用这些设备不仅有效地解决了井下辅助运输工作中的难题，而且大大提高了辅助运输的效率。尽管目前已经基本解决了煤矿辅助运输机械化的问题，但是运输环节仍然是构成采煤功耗的最主要因素。为了进一步提高工效、降低成本，还需对整个运输系统进行改革，从技术、安全、经济各方面谋求最合理的解决方案。国外主要产煤国对辅助运输存在的主要问题及其发展途径的看法是一致的，即降低辅助运输的劳动强度和提高辅助运输设备的效率。主要研究和发展方向有以下几个：井下材料、设备和人员的运输设备的研制，特别注意采区辅助运输设备的研制；对于供料地点到井下用户运输线路中转载点最少的运输系统和设备的研制；对辅助材料不经转载直接运到用户的合理组织和最佳运输路线方案的研制；完善运输辅助材料的有轨运输设备，增加专用的辅助运输设备；为扩大自行矿车的使用范围，必须改进它的结构，减小外形尺寸，提高通过能力和研制不污染矿井大气的动力源；进一步完善单轨吊车和卡轨车，使其具有更大的适应性。矿井提升设备是矿井生产的主要设备之一，在矿井生产中占有重要的地位，是沟通井下与地表生产运输的纽带。矿井提升设备是一套复杂的机械-电气机组。所以，矿井提升设备是矿山生产中具有举足轻重作用的重要的大型设备。矿井提升设备的重要是沿井筒提升矿石、矸石、下方材料，升降人员和其他设备等。矿井提升工作的特点是子啊一定的距离内，以比较高的速度上下往复运行。矿井提升设备在生产过程中一旦发生事故，就会影响全矿生产，甚至到时全矿的生产停顿。所以，矿井提升设备要求配有良好的控制设备和保护装置。随着科学技术的发展及生产机械化和集中化，目前，世界上经济比较发达的一些国家，提升机的运行速度已经达到20-25m/s，一次提升量达到50t，电动机容量已超过10000kw，其安全可靠性尤为突出。在矿井生产过程中，如果提升设备出现故障，必然会造成停产。轻者，影响煤炭的产量；重者，则会危及人身安全。此外，矿井提设备是一大型的综合机械-电气设备，其成本和耗电量比较高，所以，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，结合矿区的具体条件，保证提升设备在选型和运转两个方面是合理的，即要求矿井提升设备具有经济性。矿井提升设备的主要组成部分是：提升容器、提升钢丝绳、提升机、井架、天轮及装卸设备等。由于井筒条件（竖井或斜井）及选用的提升容器和提升机类型的不同，可组成个有特点的矿井提升系统。较常见的提升系统有：（1）竖井单绳缠绕式箕斗提升系统；（2）竖井单绳缠绕式罐笼提升系统；（3）竖井多绳摩擦式箕斗提升系统；（4）竖井多绳摩擦式罐笼提升系统；（5）斜井箕斗提升系统；（6）斜井串车提升系统。1.2提升机介绍1.2.1提升机的分类提升机是矿井主要设备，用于升降人员和物料。在煤矿对大型提升机（滚筒直径2m以上）称为提升机，对滚筒直径小于2m的提升机俗称提升绞车。提升机按工作原理分为：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绳缠绕式和多绳缠绕式两种，提升钢丝绳缠绕在卷筒上的方式与一般绞车类似，无论立井或斜井均可以使用，但提升高度和最大载荷等，受现有钢丝绳的制造能力和滚筒容绳量的限制。一般而言，当钢丝绳直径大于60mm时，制造困难，同时会导致提升机及提升设备庞大。所以，一般一次提升载荷重量不得超过20t，一层缠绕时的提升高度不超过600m。缠绕式矿井提升机是较早出现的一种类型，工作原理比较简单，单卷筒大多只有一根钢丝绳，连接一个容器。双卷筒的每个卷筒各配一根钢丝绳，连接两个容器，将钢丝绳的一端固定到提升机的卷筒上，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。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。图1-1 缠绕式矿井提升机摩擦式矿井提升机适用于凿井以外的各种竖井提升。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。为提高经济效益和安全性，摩擦式矿井提升机采用尾绳平衡提升方式，即配有与提升绳重量相等的尾绳。尾绳两端分别与两个容器（或容器和平衡重）的底部连接，形成提升绳-容器-尾绳容器（或平衡重）提升绳的封闭环路。容器处于井筒中的任何位置时，摩擦轮两侧的提升绳和尾绳的重量之和总是相等的。一般将布置在井筒顶部塔架上的这种提升机称为塔式摩擦式矿井提升机。塔架高出地面几十米，在地震区和地表土层特厚的矿区建造井塔耗资较大。提升机布置在地面的称为落地摩擦式矿井提升机，这种提升机的提升绳通过井架天轮引入井筒，与容器相连。落地式多绳摩擦提升机是在塔式多绳提升机的基础上将主机装置由空中搬到地面，其优点如下：（1）井塔（或称井架）、提升机房和井上口设备可以同时进行施工和安装，缩短了施工时间；（2）原井塔可用普通井塔式或井架代替，减少了附属设备（其中设备和电梯等）；（3）提高了抗震性能；（4）经济效益好；（5）检修更换部件方便。按提升绳的数量又可分为单绳摩擦式矿井提升机和多绳摩擦式矿井提升机。单绳摩擦式只用一根提升绳。多绳摩擦式提升机（如图1-2所示）同时使用数根（通常是4根）提升钢丝绳靠与主导轮衬垫间的摩擦力来提升容器和负载，只用于立井中，其提升高度和最大载荷不受容绳量的限制（因为对于摩擦提升机来讲不存在容绳量问题）而且通常为4根绳。所以，它的提升高度和最大载荷都比单绳缠绕式提升机大。多绳摩擦式的优点是：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。年产量120万吨以上的竖井大多采用这种提升机，技术参数已达:有效载荷60吨，提升速度20米秒，提升高度2100米，提升绳10根。但这种提升机的各根提升绳的受力不易均匀，更换钢丝绳也较复杂。当摩擦轮两侧提升绳的张力差超过规定值，或提升绳与衬垫的摩擦系数降低（如接触面上有油或受温度影响）时，可能发生提升绳打滑现象。摩擦提升机的工作原理与缠绕式提升机不同，它的提升钢丝绳 不像缠绕式提升机那样缠绕在卷筒上，而是依靠钢丝绳与主导轮上的衬垫时间的摩擦力，是提升钢丝绳与主导轮一起运动，并带动钢丝绳端部悬挂的提升容器，做上行或下行运动。塔式提升机为了提高运行效果，保持在运动过程中两侧提升钢丝绳的拉力差基本不变，通常都是在提升容器的底部悬挂有平衡尾绳。当提升机运动时，提升钢丝绳的自重和提升容器的重量，以一定的拉力压在摩擦衬垫上，产生的摩擦力使钢丝绳和提升容器随主导轮的转动而上行或下行。摩擦式提升机的机械结构、技术性能和应用范围等都是根据上述特点确定的。摩擦式提升机可以分为塔式和落地式两种，国际上两种都广泛使用，国内目前使用的落地式摩擦轮提升机还不太多，主要是进口设备。有些矿井由于生产的发展、井深的增加或产量的提高，将原来已经使用多年的缠绕式提升机改造为摩擦式提升机。摩擦提升机适用于深井，而多绳摩擦式提升机更适应大型矿井的提升要求。图1-2 多绳摩擦式矿井提升机1.2.2矿井提升机的主要结构及其作用矿井提升机的组成部分如图1-3所示。下面扼要介绍一下各个部分的功能。1.工作机构工作机构主要是指主轴装置和主轴承等，它的作用是:（1）缠绕和搭放提升钢丝绳；（2）承受各种正常负荷（包括固定静载荷和工作载荷）。并将此载荷经过轴承传给基础；（3）承受在各种紧急事故情况下所造成的非常负荷，在非常负荷作用下，主轴承装置的各部分不应有残余变形；（4）当更换提升水平时，能调节钢丝绳的长度（仅限于单绳缠绕式双卷筒提升机）。2.制动系统制动系统包括制动器和液压传动装置两部分。制动器的作用是:（1）在提升机停止工作时，能可靠的闸住机器。（2）在减速阶段及下放重物时，参与提升机的控制。（3）紧急事故情况时，能使提升机安全制动，迅速停车，避免事故的扩大。（4）双筒提升机在调节钢丝绳长度时，应能闸住提升机的游动卷筒。 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）图1-3 矿井提升机系统分类3.机械传动系统机械传动系统包括减速器和联轴器。（1）减速器的作用矿井提升机主轴的转数由于受到提升速度的限制，一般在1060r/min分之间，而拖动提升机的交流电机转速通常在480960r/min的范围内，这样，除采用低速直流电动机拖动之外，一般情况下不能将主轴与电动机直接连接，中间必须经过减速器。因而减速器的作用是减速和传递的动力。JK型提升机采用圆弧齿轮减速器，其速比为11.5，20，30。型号为ZHLR-130，ZHLR-150，ZHfLR-170等。还有采用共轴减速器的，这种减速器如加工制造精度达到要求，装配得当，则齿轮受力较小，布置较为合理。现在已用了行星齿轮减速器，这种减速器体积小，重量轻，传动效率高。（2）联轴器是用来连接提升机的旋转部分，并传递动力。4.润滑系统润滑系统的作用是:在提升机工作的时候，不间断的向主轴、减速器轴承和啮合齿面送润滑油，以保证轴承和齿轮能良好的工作。润滑系统必须与自动保护系统和主电动机联锁：即润滑系统失灵时（如润滑油压力过高或过低、轴承温升过高等），主电动机断电。提升机进行安全制动。启动主电动机之前，必须先开动润滑油泵，以确保机器在充分润滑的条件下工作。5.观测和操纵系统观测和操纵系统包括斜面操纵台、深度指示器和测速发电机装置。（1）操纵台是司机用以操纵提升机的装置，是提升设备的控制中枢。（2）深度指示器是矿井提升机中的一个主要部件，其主要用途是：指示井筒中提升容器的实际位置；容器接近井口时发出减速开始讯号；在全提升过程的各阶段监督提升速度图的完成，起限速保护作用；在制动或半自动化提升中给定加速，减速阶段的速度；在钢丝绳因滑动或蠕动及衬垫磨损等原因而使容器位置与深度指示器位置不一致时，在停车时自动调零。（3）测速发电机测速发电机装置主要用于机器的测速和超速保护。它由减速器高速轴上的大皮带轮（其直径由提升机所配的减速器高速轴轴径而更换），通过三角皮带带动测速发电机轴头上的小皮带轮组成（其直径按提升主电机的转速而更换），为便于张紧三角皮带有螺钉可使发电机在导轨上移动，为保证安全免出人身事故还设有护罩。另外测速发电机在提升运转过程中发出的电压还在斜面操纵台的电流电压表上反映钢丝绳实际速度（电压表上刻度单位是米/秒），供司机了解提升容器在井筒上、下的运行速度。6.拖动、控制和自动保护系统拖动和自动保护系统包括主拖动电动机和微拖动电动机、电气控制系统和自动保护系统。从以上所述可知主拖动电动机、机械传动系统、工作机构是矿井提升机的核心工作部件，其余系统为辅助系统。因此，对机械传动系统中的减速器进行监测对保证矿井提升机正常运行具有重要意义。2 副井双罐笼多绳摩擦提升的选型设计2.1设计的基本原则矿井提升设备的选择，一般是在提升方式确定之后进行的。矿井提升设备的选型设计是否经济合理，对矿山的安全生产、基建投资、生产能力、生产效率及吨煤有着直接的影响。在确定提升方式时，主要应考虑以下几方面因素。1.对矿井年产量大于60万吨的大中型矿井，一般均设主副井两套提升设备。主井采用箕斗提升煤炭，副井采用罐笼完成辅助提升任务，如提升矸石、升降人员和下放料石和下放材料、设备等。对于年生产量小于30万吨的小型矿井，如果仅用一套罐笼提升设备就可以完成全部主副井任务时，采用一套提升设备是经济的。对于年产量大于180万吨的大型矿井，主井往往需要两套箕斗提升设备，副井除配备一套罐笼提升设备外，多数尚需设置一套单容器平衡锤系统以专门提升矸石。2.一般情况下，主井均采用箕斗提升方式。3.为了提高生产率，中型以上矿井，原则上都要采用双钩提升。如果矿井同时开采水平数过多，采用平衡锤单容器提升方式也是比较方便的。4.根据我国目前实际情况，对于小型矿井，以采用单绳缠绕式提升系统为宜，对于年产量90万吨以上的大型矿井，以采用多绳摩擦系统为宜。5.煤矿若有两个水平，且分前后期开采时，提升机、井架或井塔等大型固定设备要接最终水平选择。提升容器、钢丝绳和提升电动机根据实际情况也可按第一水平选择，待井筒延伸至第二水平时，另行更换，但电动机以换装一次为宜。以上所述，只是决定合理提升方式的一般原则。在具体设计中，还应按国家的技术经济政策，考虑技术发展趋势，按经济合理性和技术先进性两方面进行综合分析和方案比较，才能确定最佳提升方式。2.2选型设计的依据和主要内容2.2.1设计依据某煤矿设计年产量60万吨，井筒深度450m。矿井矸石量约为煤炭产量的15；提升工作制度为年工作日300天，每日工作14h；矸石松散容积质量为1.64t/m3；最大班下井人数约为400人；经常下放的最终材料是砌碹料石，其容积质量为1.6 t/m3采用MG1.1-6标准矿车，自重qc=6000N，名义载煤量1t，有效容积1.1m3； 采用标准多绳1t单层二车罐笼，型号为GDGY-12/754罐笼，自重Qz=70000N，罐笼全高Hr=10600mm，最多乘人数为24人。2.2.2设计的主要内容考虑副井提升设备的选择，此矿井深度较大，故采用双罐笼多摩擦提升系统。1）计算并选择提升钢丝绳；2）计算并选择提升机；3）提升电动机的预选；4）提升机与井筒相对位置的计算；5）运动学及动力学计算6）电动机功率的验算；7）制定最大班作业时间平衡表。2.3副井多绳摩擦提升机设计1.选择提升钢丝绳和尾绳副井提升作业复杂多变，通常以提升矸石为准来选择钢丝绳，但在选绳后，应对提人时的安全系数进行验算，以保证安全。在升降大型设备时，需具体情况进行核算，提出安全措施后，方可进行。一次提矸量 t一次人员量 kg提升高度 m尾绳环高度 m初估井塔高 m钢绳最大悬垂长度m主钢丝绳安全系数升降物料时 升降人员时 拟采用四绳摩擦提升机，主绳根数；钢丝抗拉强度对于摩擦提升采用N/mm2为宜。由此估算主绳每米重力据此，选择6（30）-1700-22-特-镀锌-顺捻钢丝绳作主绳，左、右捻各二根。其单绳每米重p19.37N/m，直径d22mm，绳中最粗钢丝直径1.4mm，全部钢丝拉断力之和332500N。尾绳数一般取主数的二分之一，且尽量选配等重尾绳。本设计中层绳数，则尾绳每米重据此，选8478815扁钢绳二根。其单绳每米重q37.90N/m。尾绳稍轻于主绳。考虑到而且3，故可视为等重尾绳，一下即按等重尾绳系统计算。主绳安全系数校验提矸时：提人时所选定钢丝绳合乎安全要求，为了整套设备配置的经济合理性，由于的钢绳提矸时7.96，故改用钢丝抗拉强度高一级的钢绳。2.卷筒考虑塔式井架，不设导向轮，这样按煤矿安全规程有关规定，提升机卷简直径应符合下列条件由此查标准选择摩擦轮直径为D=1.85m，减速器传动比为i=7.35，传动效率=0.92，最大输出动扭矩Mnm=118000Nm。最大静张力最大静张力差3.井塔高度的确定由以上结果可以定为22m。式中 容器全高，10.6m； 过卷高度，根据煤矿安全规程规定，该系统最大提升速度=7.78m/s，按插值计算其过卷高度不得小于8.06m，考虑防撞梁位置，定=10m。4预选电动机计算经济速度 ；电动机转速 ；取电动机同步转数600r/min，则额定转数590r/min；此时相应最大提升速度为；按提矸作业预选电动机功率式中 K矿井阻力系数，对罐笼提升取K1.2， 动力系数，对于罐笼提升取1.4， 传动效率。根据尺和可选JRQ-l512-10型三相交流绕线型异步电动机，其技术特征为：额定功率 480kW额定转速 590r/min过负荷系数 2.3转子飞轮力矩 GD25100电机效率 0.929。电动机作用于卷筒圆周上的额定托动力5提升系统总变位质量电动机转子变位重力 提升矸石时总变位质量 （上提二车矸石，下放二个空矿车）升降人员时 （上提24人，下放侧为空罐）6确定提升加、减速度、1）升降人员：煤矿安全规程规定，立井中升降人员用罐笼的加速度均不得超过0.75m/s2。2）升降物料（以提升矸石为准）时，受三个条件限制按减速器允许最大输出动扭矩Mnm式中 电动机转子变位质量，=8206kg，按充分利用电动机过载负荷能力按动防滑条件（提升开始）式中 钢丝绳与衬垫间摩擦系数，一般取0.2；钢丝绳在摩擦轮上的围包角，无导向轮时。rad；上升侧静阻力，；下降侧静阻力，；上升侧变位质量，下降侧变位质量，一侧矿井阻力。为留有安全余度，可定提矸与升降人员时加速度相同，即0.7m/s2。3）减速度的确定由于副井作业种类多，荷载变动大，为便于控制取0.7m/s2。不同作业时，减速方式也不相同（提矸时需电动方式，而提人时可能需采用机械制动方式）。在下放重载时，为保证、仍为0.7m/s2，需采用电气制动，为此副井交流提升设备通常配有动力制动装置。7运动学参数计算对于提矸、升降人员及下放材料等作业，由于前定、以及均为相同数值，因而运动参数除休止时间值外，都为相同数值。对lt二车异侧进出车标准罐笼，提矸与下放料石时15s；升降人员时规定5人以下20s，每增1人加ls，24人39s；下放材料与升降设备时，其休止时间视具体情况另行规定。副井罐笼提升，通常采用五阶段速度图。取爬行速度物0.5m/s，爬行距离2.5m，则运动学参数计算结果如下：加速阶段：0.7m/s2 11.1s 43.2m；等速阶段：7.78m/s 46.4s 361.2m； 减速阶段：-0.7m/s2 10.4s 43.1m；爬行阶段：0.5m/s2 5s 2.5m；一次提升循环时间提矸 升降人员 。8动力学参数计算对电动机负荷而言，通常副井以提矸作业为大。加速阶段 等速阶段 ；减速阶段 爬行阶段 。9电动机功率校验1）等效时间2）等效力3）等效功率久电动机功率富裕系数为1.146，可用。4）正常过负荷校验提矸时最大拖动力，电动机额定力摩擦提升不允许采用罐座，故不进行特殊过负荷校验。由此可知所选电动机能满足工作要求。10防滑校验1）静防滑验算要求静防滑安全系数，=1.87。提升重载时上升侧钢丝绳静张力：提矸：；提人：下降侧钢丝绳静张力：提矸：；提人：提矸时提人时下放重载时：一次下放料石量Q=21.11.6=3.52t下降侧钢丝绳静张力：下料石；下人；上升侧钢丝绳静张力：下料石；下人。下放料石时下放人员时2）动防滑验算要求动防滑安全系数。提升作业：考虑提矸和提人，加速段防滑最不利上升侧静阻力 提矸；提人；下降侧静阻力 提矸石；提人；上升侧变位质量 提矸；提人；下降侧变位质量 提矸；提人。将相应数据代入上式，结果为：提矸 提人 下放作业：考虑下放料石和人员，减速段防滑最不利下降侧静阻力 下料石；下人；上升侧静阻力 下料石；下人；下降侧变位质量 下料石；下人；上升侧变位质量 下料石；下人。将相应数据代入上式，结果为：下放料石 下放人员 3）紧急制动防滑验算最不利情况是下放重载（料石或人员）时发生紧急制动，煤矿安全规程规定，任何情况都不得超过滑动极限。因此，将动防滑安全系数放宽到1。提升矸石及人员的情况，不会造成危险滑动。这里主要对下放料石及人员进行验算。提升机的制动力矩，副井一般均按提矸作业时来设计及配置。按煤矿安全规程规定，应不小于提矸时最大静力矩的3倍。也即按此值调整好的制动器，在下放料石或人员时产生的紧急制动减速度分别是下放料石 下放人员 由此可知下放料石及人员时，防滑安全系数的数值下放料石 下放人员 从以上三项防滑验算结果可知，正常作业的静、动防滑安全系数均符合规定要求。而下放料石及人员作业时，紧急制动的防滑安全系数虽大于1，但过于逼近滑动极限。因仍应考虑采用二级制动，以确保防滑安全性。11副井作业平衡表1）最大班下井工人时间Tr规定min，下井工人400人每班下放工人次数次，取整为nr=17次下放工人时间一般设计中，min符合规定。不过此处还应考虑50的提升人员和20的其它人员升降次数。提升人员时间：200人，8.33次取整为9次，16.79min；其它人员时间：80人，3.33次取整为4次，7.46min。2）班提升矸石时间已知年出歼量为0.15，年工作300天，每天二班提矸则式中 每班提矸量； 1.2提矸作业不匀衡系数。已知一次提矸量为3.6t，则每班提矸次为次已知每次提矸循环时间，则每班提矸时间 3）其它作业时间其它作业时间可视矿井具体情况来定，但设计规范规定新井设计时，副井提升全部作业时间总计不得超过5h。这条规定与下井工人时间（最大班）不得超过40min的规定一起作为副井提升能力是否合格的校验条件，其中一条不满足，即应重新调整设计（换大容器或改变运动参数），直至完全满足为止。其它作业一般有：运送炸药、雷管、保健车（开水，班中餐）以及各种施工材料，升降设备等，应据矿井情况给以充分考虑。对于运送炸药、雷管，煤矿安全规程中分别限定了作业的速度和加速度。因而，应分别计算其一次提升作业循环时间。一般雷管考虑一次，炸药考虑二次。3 提升机部件设计在整个设计中，由于提升及系统是一个比较复杂的系统，它由许多的零部件组成，在此章节中主要罗列了有关提升系统主要部件减速器和主轴等组件的详细计算过程，其中，部分轴和齿轮并没有作详细的计算，仅仅给出它们的基本参数，原因是同类的部件计算步骤基本相似。3.1减速器的设计计算结合本设计的一些相关数据以及相关的比较，拟定采用同轴分流式二级减速器。这种减速器每对啮合齿轮仅传递全部载荷的一半，输入轴和输出轴只承受扭矩，中间轴只受全部载荷的一半，故与传递同样功率的其他减速器相比，轴颈尺寸可以缩小。其结构简图如图3-1所示。图3-1 减速器结构简图3.1.1传动比的计算及分配已知：卷筒直径：；提升速度：；电动机转速：电动机功率：1.确定卷筒转速2.总传动比的计算极其分配（1）计算总传动比（2）传动比的分配本减速器拟定采用二级直齿圆柱齿轮减速器，采二级同轴分流式，根据该减速器的特点进行传动比的分配，其详细步骤如下。3.1.2各级传动转速、功率、转矩的确定各轴转速计算：如图3-1所示，从电动机出来，各轴依次命名为、（主轴）、轴。轴 （min）轴 轴 轴 各轴功率计算：轴 轴 轴 轴 各轴扭矩计算:轴 轴 轴 轴 将上述计算结果列入下表，供以后设计计算使用表3-1运动和动力参数编号功率（kW）转速（r/min）转矩（Nm）传动比轴475.25907691.82.71轴228.2217.710010.61轴438.3180.3452101.82轴412.5380.3449037.3613.1.3齿轮设计及强度校核（1）齿轮1和齿轮2的设计计算在设计过程，由于采用的是二级分流同轴式减速器机构，根据减速器的特点有，所以可以知道在设计的时候可以直接根据载荷的大小来确定单对齿轮的啮合状态，因为其为对称机构，所以另一对的尺寸其结构采用相同的数值。此外，在设计中，齿轮1和齿轮2啮合的中心距与齿轮3和齿轮4啮合的中心距相等，即。设计中又采用了齿轮2和齿轮3共轴的结构形式，所以为了保证相互的传动比相同，设计中分别取齿轮1和齿轮3、齿轮2和齿轮4的齿数和模数相同，从而来保证传动系统正确运行。需要说明的是，齿轮的齿数和模数相同并不代表齿轮的结构参数都相同，由于在不同传动中收到的载荷是有变化的，所以产生了齿轮齿宽的变化。低速级通常比高速级要大，若不考虑重量和成本时也可将高速级的参数取值与低速级相同。（这里主要参考于机械设计教材）1.选择齿轮材料查 表6.2 齿轮选用20CrMnTi渗碳淬火2.按齿面接触疲劳强度设计计算确定齿轮传动精度等级，按估取圆周速度，参考文献1表814，表815选取小轮分度圆直径，由式（864）得齿宽系数 查表6.9 按齿轮相对轴承为非对称布置，取0.8小轮齿数大齿轮齿数 齿数比 传动比误差误差在范围内小轮转矩载荷系数 使用系数 查表6.3动载荷系数 由推荐值1.05-1.4取初值齿向载荷分布系数 由推荐值1.0-1.2取齿间载荷分配系数 由推荐值1.0-1.2取则载荷系数的初值 弹性系数 查表822189.8节点影响系数 查图6-4 （）重合度系数 由推荐值0.85-0.92 取许用接触应力 由式6-6得接触疲劳极限应力 查图6-4应力循环次数由式得 查图 6-4 得接触强度得寿命系数 接触强度安全系数 按高可靠度查 取故的设计初值为 齿轮模数 为了满足传动条件的要求，圆整取小齿分度圆直径的参数圆整值圆周速度 与估取很相近，对取值影响不大，不必修正1.2， 小轮分度圆直径 大轮分度圆直径 中心距齿宽大轮齿宽 小轮齿宽 3.齿根弯曲疲劳强度效荷计算由式 6-10 齿形系数 查表6.5 小轮 大轮应力修正系数 查表6.5 小轮大轮重合度，重合度系数，许用弯曲应力由式6-12弯曲疲劳极限 弯曲寿命系数 查图873尺寸系数 查图874安全系数 查表827则齿根弯曲强度满足4. 齿轮几何尺寸计算分度圆直径 齿顶高 齿根高齿顶圆直径齿根圆直径HRC 5862公差组6级0.8合适2.50.8971（2）齿轮3和齿轮4设计及强度效核计算过程及说明计算结果1.选择齿轮材料查 表6.2 齿轮选用20CrMnTi渗碳淬火2.按齿面接触疲劳强度设计计算确定齿轮传动精度等级，按估取圆周速度，参考文献1表814，表815选取小轮分度圆直径，由式（864）得齿宽系数 查表6.9 按齿轮相对轴承为非对称布置，取0.8小轮齿数 大齿轮齿数 齿数比 传动比误差误差在范围内小轮转矩载荷系数 使用系数 查表6.3动载荷系数 由推荐值1.05-1.4取初值齿向载荷分布系数 由推荐值1.0-1.2取齿间载荷分配系数 由推荐值1.0-1.2取则载荷系数的初值 弹性系数 查表822189.8节点影响系数 查图6-4 （）重合度系数 由推荐值0.85-0.92 取许用接触应力 由式6-6得接触疲劳极限应力 查图6-4应力循环次数由式得查图 6-4 得接触强度得寿命系数 接触强度安全系数 按高可靠度查 取故的设计初值为 齿轮模数 圆整取 小齿分度圆直径的参数圆整值圆周速度与估取很相近，对取值影响不大，不必修正1.2， 小轮分度圆直径 大轮分度圆直径 中心距齿宽大轮齿宽 小轮齿宽 3.齿根弯曲疲劳强度效荷计算由式 6-10 齿形系数 查表6.5 小轮 大轮应力修正系数 查表6.5 小轮大轮重合度，重合度系数，许用弯曲应力由式6-12 弯曲疲劳极限弯曲寿命系数 查图873尺寸系数 查图874安全系数 查表827则 齿根弯曲强度满足4. 齿轮几何尺寸计算分度圆直径 齿顶高 齿根高齿顶圆直径齿根圆直径HRC 5862公差组6级0.8合适2.50.8971（3）减速器齿轮尺寸总汇由于齿轮2与齿轮5、齿轮3与齿轮6的参数一样，这里只列出其中的一个。具体的参数列成表3-2。表3-2 齿轮尺寸参数表齿轮1齿轮2齿轮3齿轮4齿数21572157分度圆直径（mm）294798294798齿宽（mm）205200220215中心距（mm）546546模数143.1.4轴的设计及强度校核 如图3-2所示，拟定轴 为五段阶梯轴，从左往右分别为、段，其中段和段分别用于齿轮2和3的安装，详细计算过程如下。图3-2轴截面示意图1.选择轴的材料选取轴的材料为45钢，调质处理2.轴径的初步估算查表取A115，得3.求作用在齿轮上的力轴上大齿轮分度圆直径为：圆周力，径向力和轴向力的大小如下小轮分度圆直径为： 4.轴的结构设计1）拟定轴向定位要求确定各轴段直径和长度段安装圆锥滚子轴承。轴承型号33026，尺寸取轴段直径取齿轮距箱体内壁距离轴承距箱体内壁则： 段用键连接齿轮，轴段长度段取齿轮右端轴肩高度由于机构采用的是同轴式，所以在考虑到中间需要轴承支承的情况下，为了充分考虑不受轴承的影响，取轴段长，。段用于装齿轮3，故其长度为，直径为段轴用于安装轴承，取其直径，则选用圆锥滚子轴承，轴承型号33026，尺寸。轴段长度为5.轴的强度效核：1）求支反力水平面：垂直面：2）计算弯矩水平弯矩： 垂直面弯矩： 合成弯矩： 3）扭矩： 4）计算当量弯矩： 显然D处为危险截面，故只对该处进行强度效核轴的材料为45钢，调质处理，查表41得由得 取6.安全系数效核计算：1）确定参数由前述计算可知：抗扭截面模量：2）计算应力参数弯曲应力幅因弯矩为对称循环，故弯曲平均应力扭剪应力幅因转矩为脉动循环，故扭剪平均应力3）确定影响系数轴的材料为45钢，调质处理，由表41查得，轴肩圆角处得有效应力集中系数根据 由表45可查： 尺寸系数、根据轴截面为圆截面查图418得：0.75 =0.85表面质量系数、根据和表面加工方法为精车，查图419，得0.88。材料弯曲扭转的特性系数、 取0.1 0.5=0.05可得： 所以强度足够。3.1.5其他各轴的计算由于各轴的计算过程基本相同，所以本文仅仅对各轴的直径做出初步计算，校核等过程全部省略。由公式得轴的直径为由表42取A115，得轴 轴轴轴 3.2减速器的润滑和密封形式闭式齿轮传动装置的润滑、冷却、润滑油的选择和密封是紧密相关连的技术，十分重要，且不易做好。任何精制的齿轮装置，润滑不良都可能很快会出现胶合、点蚀、磨损等损坏。润滑的作用于是使齿轮的啮合面、轴承的相对运动表面形成润滑油膜，降低局部接触应力集中，减少摩擦磨损和损耗功率，节省动力。此外润滑油可防止腐蚀、缓和冲击、降低噪声以及清洗、冲刷传动表面杂物和磨粒。润滑的同时可带走相对运动接触面的热、降低局部高温、扩散热量。但往往靠润滑油吸热、传热、机体外表面散热不足以使齿轮装置保持在允许在温度下运转，造成润滑失效。因此必须辅以冷却装置。密封是润滑和冷却必然带来的问题，不良的密封渗、漏润滑油，不仅不符合文明生产的要求，而且会使润滑油流失、润滑失效，还可能污染生产场地，造成人身事故。可以说密封是维护生产设备、安全生产的保障措施之一。正确选用润滑油及低温下启动必须预热润滑油也是良好润滑的必要条件。低温下启动齿轮装置无润滑油及预热装置可能造成润滑系统失效，齿轮装置不能启动。闭式减速器齿轮和轴承视为一体，润滑必须两者兼顾。浸油飞溅润滑，机体表面自然散热冷却。浸油飞溅润滑依靠浸油齿轮将油甩点或雾飞向齿轮和轴承。按可能飞溅的要求，齿轮的节圆线速度。由于齿轮浸油会造成搅油损耗功率、温升、同时还会引起噪声，且随节圆线速度的增大而加剧。因此，要求。同样齿轮浸油的深度也有类似的影响，所以对浸油的深度也有限制，一般要求为：（2倍齿高），为齿轮模数，小模数齿轮取上限，并不得小于10mm。多级传动为使低速级浸油深不致不深，可在高速级加搅油齿轮。但要增加齿轮等许多零部件。当速度不太大、搅油损耗功率不太大时，不必加搅油齿轮，以简化结构。减速器需要密封防止渗漏油的部位有两类：其一是无相对运动的结合面；其二是有相对运动的配合面。无相对运动的结合面有机体机盖的结合面、轴承端盖与机体的结合端面和进出油管法兰端面与机体或机盖的结合面。这些部件目前采用精加工结合面，涂抹性能良好的密封胶（如乐泰胶等）再用预紧力足够高的高强度螺栓把合，能够很好的密封。极少有渗漏。有相对运动、需要密封的配合面是输入轴、输出轴或轴端需要外露的轴颈与轴承盖通孔（间隙）配合面。这些部件的密封不容易，需要认真对待。目前各方面的共识是：堵挡和疏导作用。按照这个思路可采取的具体办法有两种。第一种采取接触式油封加回油沟或回没孔。油封挡油外泄，油沟引油流回油池。在油封失效时，这种密封是可靠的。目前油封的种类较多，有骨架式橡胶油封，无骨架橡胶油封等，油封用橡胶有氟橡胶与丁腈橡等。接触式油封虽然结构简单，但有三个缺点：一是摩擦发热并有功率损耗；二是易老化磨损，寿命有限，属易损件；三是更换困难，要卸下不易的轴伸上的联轴器或其他传动件。第二种采用非接触式机械密封、迷宫式密封。这种类型说是密封，其不名副其实。实际上不是靠密封，而是挡油、甩油、回油，让油不能从配合面的间隙中外流。结构较复杂，但能克服接触式油封密封的缺点。润滑油品与选用，圆住、圆锥齿轮常用L-CKC中载荷工业齿轮油、L-CDK重载荷工业齿轮油，黏度等级68-320。低温时采用重载工业齿轮油，或黏度等级为68、100的前两种油。3.3减速箱的设计3.3.1减速箱设计中应考虑的几个问题对于一般减速器，其箱体设计要考虑刚度、密封、润滑以及工艺性等因素。1.刚度箱体必须有足够的刚度，不允许在工作过程中产生过大的变形而影响传