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矿井提升机总体结构设计（减速器和制动装置）【6张CAD图纸+毕业论文】【答辩优秀】

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矿井提升机总体结构设计（减速器和制动装置）【全套CAD图纸+毕业论文】【答辩优秀】.rar

矿井提升机总体结构设计（减速器和制动装置）

1制动盘2007A2.dwg

TH203制动装置+支架图.dwg

减速器中间轴大齿轮A2.dwg

减速器低速轴A2.dwg

减速器装配图A0.dwg

矿井提升机总装图A0.dwg

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关键词：: 矿井提升晋升总体整体结构设计减速器以及制动装置全套 cad 图纸毕业论文答辩优秀优良

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摘要

目前我国许多煤矿矿井已经转向中、深部开采，矿井提升设备作为煤矿的关键设备，在矿井机械化生产中占有重要地位。制动器是提升机(提升绞车)的重要组成部分之一，直接关系着提升机设备的安全运行。多绳摩擦提升机具有体积小、质量轻、安全可靠、提升能力强等优点，适用于较深的矿井提升。本文针对JK型提升机，对其制动系统进行设计。在对提升机的制动器选型过程中，因盘式制动器是近年来应用较多的一种新型制动器，它以其独特的优点及良好的安全性能被广大用户认可，特别是在结合了液压系统和PLC 控制之后，液压系统和PLC 超强的控制性能为盘式制动器的应用提供了巨大的工作平台。制动盘的制动力，靠油缸内充入油液而推动活塞来压缩盘式弹簧来实现。

液压盘式制动器作为最新一种制动器，具有许多优点，所以它在现代多种类型提升机中获得广泛的应用。它具有制动力大、工作灵活性稳定、敏感度高等特点，对生产安全具有重要意义。

关键词：提升机；单绳摩擦；制动器；设计；液压传动。

Abstract

Currently many of our coal mine has turned to deep mining. Mine coal upgrading equipment as the key equipment holds an important position in mechanized production of the mine. The brakes are one of the important components of a direct bearing on hoistthe safe operation of equipment. Multi-rope friction hoist with small size, light weight, safe, reliable, and strong ability to upgrade apply to the deeper mine hoist. In this paper, the braking system for JK type hoist have been designed. In the hoist brake selection process, because in recent years disc brake is used in the new brakes It's unique strengths and good safety performance recognized by the majority of use。Especially in the light of the hydraulic control system and the PLC, Hydraulic System and PLC super performance of the disc brake provide tremendous platform for the work. Brake disc braking force and rely on the fuel tank filled with oil that drives the piston to compress spring to achieve Disc.

Hydraulic disc brakes as the latest development of a brake, which has many advantages. Therefore it in a modern aircraft types to upgrade gain wider application. It is the braking force, flexibility stability, high sensitivity; on production safety is of great significance.

Keywords: Hoist; Multi-rope friction; Brake; Design; Hydraulic drive.

前言4

1、绪论5

1.1 矿井提升机的任务及其地位5

1.2 矿井提升机的发展历程6

1.2.1 缠绕式提升机的发展状况6

1.2.2 各个系列提升机的主要特点6

1.3 矿井提升机的类型和工作原理8

1.3.1 矿井提升机的类型及其组成部分的特点8

1.3.2 矿井提升机的工作原理10

2提升机的选型和计算18

2.1.1 罐笼选择18

2.1.2 钢丝绳设计及选择18

2.1.3提升机的选用19

2.2 提升机的运动学计算20

2.2.1 选择加减速度20

2.2.2 速度各参数的计算20

2.3 提升动力学计算21

2.3.1 预选电动机21

2.3.2 提升系统的变位质量21

2.3.3 力图的计算22

3 提升机减速器的设计25

3.1 减速器的作用25

3.2 减速器的国内外现状25

3.3 减速器的总体设计26

3.3.1 拟定传动方案26

3.3.2 电机选型27

3.3.3传动装置的总传动比及其分配27

3.3.4 计算传动装置的运动和动力参数28

3.4 齿轮设计29

3.4.1 高速级齿轮设计29

3.4.2 低速级齿轮设计37

3.5 轴的设计44

3.5.1减速器高速轴1的设计44

3.5.2 中间轴2的设计49

3.5.3 低速级轴3的设计51

4提升机制动装置的结构设计54

4.1 矿井提升机制动装置的功用及类型54

4.1.1 制动装置的功用54

4.1.2 制动装置的类型54

4.1.3 制动系统的要求55

4.2 制动装置的有关规定和要求55

4.3 制动器的主要类型56

4.3.1 块闸制动器56

4.3.2 综合式制动器59

4.3.3 盘式制动器60

4.4 液压盘式制动器的结构和工作原理61

4.4.1 液压盘式制动器的结构61

4.4.2 液压盘式制动器的工作原理62

4.5盘式制动器的设计计算63

4.5.1 盘式制动器工作时所需制动力63

4.5.2 每副闸应有的制动力矩66

4.6 盘式制动器的调整和维护66

4.6.1 闸瓦间隙的调整66

4.6.2 蝶形弹簧的检查67

4.7 提升机液压工作站的设计67

4.7.1 液压站的功用67

4.7.2 对交流拖动提升机液压站的工作要求68

4.7.3 液压站的组成部分68

4.7.4 液压站类型及其结构原理69

4.7.5 制动力的调节72

4.7.6 液压站的维护及注意事项76

总结78

致谢79

参考文献80

附录81

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前言

我国是个能源大国，也是矿山机电设备制造和使用大国。从20世纪50年代仿造第一台矿井提升机以来，至今已设计制造、使用了近600多台。随着社会需求和现代技术的高速发展，矿山工业企业亟待生产设备及设施的机械化、电气化、现代化。而矿山工业的提升机是咽喉设备，产品不断更新换代，老产品运行年深日久，原本落后的结构问题暴露突出，故障增多，严重影响矿山的安全运转，抑制了矿山工业的高速发展，给国民经济带来了不良的影响。

随着国内矿井生产量的日新月异的提高，对提高提升机的安全性、可靠性、生产效率以及整机自动化运行水平，降低操作者及维护人员的劳动强度、处理设备事故的速度与对策等，成了迫切要求。

本次设计是关于2JK-2.0/20单绳缠绕式矿井提升机的设计，在本次设计中将大学四年所学习的材料力学，理论力学，机械制造，机械设计，机械制图等知识进行了一次综合的运用。本次设计不仅是对大学所学知识的总结和巩固而且为以后进入社会参见工作积累了一定的经验，本次设计是个难得的学习机会。

在毕业设计过程中，通过上网查资料，图书馆借书，我逐步认识了矿井提升机的工作原理和基本构造，为我能够圆满完成设计任务奠定了良好的基础。另外我要特别感谢这次毕业设计的指导老师，刘建慧老师不仅给我提供了矿井提升机的相关资料而且给了我不少有用的建议，给我带来莫大的帮助。由于本人理论水平有限，实践经验较少，本次设计就难免有错误和考虑不足之处，敬请各位老师以及阅读者提出宝贵的意见和建议。

全部文件.gif

矿井提升机总装图A0.gif

减速器装配图A0.gif

TH203制动装置.gif

1制动盘2007A2.gif

减速器低速轴A2.gif

减速器中间轴大齿轮A2.gif

支架图.gif

内容简介：: 河南理工大学万方科技学院本科毕业设计（论文）中期检查表指导教师：刘建慧职称：副教授所在院（系）：机械与动力工程系教研室（研究室）：机械楼 202 题目矿井提升机总体结构设计（减速器和制动装置）学生姓名赵宝光专业班级机制 07 2 班学号 0720150098 一、选题质量： 1）矿井提升机总体结构设计较为复杂，用到了大学四年所学知识的绝大部分，符合培养目标，能体现综合要求。 2）本次设计的重点是提升机的减速器和制动装置，难易程度适中。 3）本次设计需要通过计算设计确定提升机的类型，对制动装置中的制动器进行受力分析计算，设计减速器的两队啮合齿轮，三根传动轴，然后写三万字左右的说明书，画三张 A0 的装配图和零件图，工作量较大。 4) 煤炭在我国的能源消费的结构中占有极大的比重，是工业发展的原材料及能源来源，而矿井提升机是煤炭开采中的咽喉设备，它是地面和井下的唯一通道，重要性不言而喻。矿井提升机不仅输送开采出来的煤炭和生产设备，而且担负人员上下井运送的重任，一旦此处出现故障就会影响生产的正常进行，造成经济损失，甚至造成人员伤亡的严重后果。当前我国的一些老旧产品仍在使用，其运行年久日深，结构落后，容易发生故障，抑制了煤炭业的高速发展，对国民经济发展非常不利，安全可靠的新型提升机已成为社会有志之士的关注焦点之一。故研究矿井提升机不仅具有极大的社会意义而且对实验室的建设也有重大的意义。二、开题报告完成情况：开题报告已经圆满完成 ,并通过了指导老师的检查。 nts 2 三、阶段性成果： 1) 本人查阅了矿井提升机的相关资料 ,对矿井提升机的现状、结构、作用有了深入的了解。 2）完成了提升机的选型，制动器的受力分析。 3）通过计算，确定了减速器的主要部分的设计，包括两对啮合齿轮组和三根传动轴。 4) 完成了设计说明书的绝大部分。四、存在主要问题： 1) 矿井提升机的电机功率很大，造成减速器零件的尺寸较大，设计有一定的难度。 2) 对制动装置中的制动器设计相对较少，还有一些问题需要查阅相关书籍解决。 3） CAD 运用不熟练，对画装配图和零件图有较大影响，导致画图工作进展缓慢。五、指导教师对学生在毕业实习中，劳动、学习纪律及毕业设计（论文）进展等方面的评语指导教师：（签名）年月日 nts河南理工大学本科毕业设计（论文）开题报告题目名称矿井提升机总体结构设计学生姓名赵宝光专业班级机制 07-2 班学号 0720150098 一、选题的目的和意义：随着国民经济对燃料和各种矿物需要量的不断增长，矿井生产机械化、自动化和集中化程度的不断提高，各种矿物的产量亦不断扩大；我国煤矿和各类矿山每年都要生产大量的煤和矿石。为了使矿井生产能够正常地进行和充分发挥设备的效能，目前在矿井井下主要运输环节之间普遍设置了各类的煤仓，以调节和缓和各运输环节的能力，使之连成一个有机的整体，以保证煤和矿石源源不断地运到地面上来。因此，提升机矿井生产中的一个十分重要的环节，而煤仓的设计也成为矿井设计中重要的内容。二、国内外研究综述：提升机中最主要的故障是在仓内发生堵塞事故，漏口的反复堵塞使煤的流动呈间歇状况，影响放出口的生产率，仓内的严重堵塞往往还会形成跑仓事故，威胁着工人的生命安全。要使提升机堵塞事故不是一件容易的事，国内外在这方面进行了大量的研究工作。根据对贮仓堵塞事故的观察和分析可以发现，堵塞事故多数发生在仓体的下部和漏斗口附近，并有一定的规律性。常见的堵塞现象主要有以下几种：卡塞现象、结拱现象、黏附现象、棚盖现象。煤从仓内流出受许多因素的综合影响，主要包括内因和外因两个方面。内因主要是指煤的物理机械性质，如贮料的品种、粒度组成、含水量等，但其中起决定性的因素使贮料的粒度组成。外因主要是指仓体功能设计中的一些因素，如仓体、斗仓及漏口的断面形状与尺寸、漏口的数目和倾角、仓体贮料的高度等。防止堵塞事故可以从以下几个方面入手：选择合理的仓体结构形式、改进斗仓和漏口的结构、加强和改进仓体的防护、在仓体下部设置破拱帽、采用弹性卸料口等。 nts 2 三、毕业设计（论文）所用的主要技术与方法： 1. 图书馆查阅相关资料。 2. 在工厂的实践毕业实习。 3. 老师和工程师的指导。 4. 查阅网上的相关资料。四、主要参考文献与资料获得情况： 1 张国辅主编 . 矿山井下煤仓与矿仓 . 煤炭工业出版社 1983. 2 辛一行主编 . 现代机械设备设计手册 . 机械工业出版社 2000 3 徐灏主编 . 机械设计手册 . 机械工业出版社 1991 4 何庆主编 . 机械制造专业毕业设计指导与范例 . 化学工业出版社 2008 5 杜文丰主编 . Auto CAD2004 中文版机械制图 . 北京大学出版社 2003 6 顾崇衔主编 . 机械制造工艺学 . 陕西科学技术出版社 1999 7孔庆华刘传绍主编 . 极限配合与测量技术基础 . 同济大学出版社， 2002 8 孙桓陈作模葛文杰主编 . 机械原理 . 高等教育出版社 2006 9 濮良贵纪名刚编著 . 机械设计 . 高等教育出版社 2007 五、毕业设计（论文）进度安排（按周说明）第 56 周：熟悉设计题目，掌握所设计的系统的工作原理，通过网络、图书馆寻找相关的资料，并认真阅读，逐步形成设计思路，完成毕业设计开题报告；第 710 周：着手开始设计，通过查阅相关资料和设计手册，设计各个零件的形状、尺寸，统筹兼顾，并不断完善各种尺寸；第 1113 周：在老师的指导下，修改设计的零件，使整个系统更加完善、合理。然后用 Auto CAD 软件，绘制各零件图和装配图图；第 1416 周：整理设计资料，完成毕业设计论文。六、指导教师审批意见：指导教师：（签名）年月日 nts 3 nts河南理工大学万方科技学院本科毕业设计论文摘要目前我国许多煤矿矿井已经转向中、深部开采，矿井提升设备作为煤矿的关键设备，在矿井机械化生产中占有重要地位。制动器是提升机 (提升绞车 )的重要组成部分之一，直接关系着提升机设备的安全运行。多绳摩擦提升机具有体积小、质量轻、安全可靠、提升能力强等优点，适用于较深的矿井提升。本文针对 JK 型提升机，对其制动系统进行设计。在对提升机的制动器选型过程中，因盘式制动器是近年来应用较多的一种新型制动器，它以其独特的优点及良好的安全性能被广大用户认可，特别是在结合了液压系统和 PLC 控制之后，液压系统和 PLC 超强的控制性能为盘式制动器的应用提供了巨大的工作平台。制动盘的制动力，靠油缸内充入油液而推动活塞来压缩盘式弹簧来实现。液压盘式制动器作为最新一种制动器，具有许多优点，所以它在现代多种类型提升机中获得广泛的应用。它具有制动力大、工作灵活性稳定、敏感度高等特点，对生产安全具有重要意义。关键词：提升机；单绳摩擦；制动器；设计；液压传动。 nts河南理工大学万方科技学院本科毕业设计论文 Abstract Currently many of our coal mine has turned to deep mining. Mine coal upgrading equipment as the key equipment holds an important position in mechanized production of the mine. The brakes are one of the important components of a direct bearing on hoistthe safe operation of equipment. Multi-rope friction hoist with small size, light weight, safe, reliable, and strong ability to upgrade apply to the deeper mine hoist. In this paper, the braking system for JK type hoist have been designed. In the hoist brake selection process, because in recent years disc brake is used in the new brakes Its unique strengths and good safety performance recognized by the majority of use。 Especially in the light of the hydraulic control system and the PLC, Hydraulic System and PLC super performance of the disc brake provide tremendous platform for the work. Brake disc braking force and rely on the fuel tank filled with oil that drives the piston to compress spring to achieve Disc. Hydraulic disc brakes as the latest development of a brake, which has many advantages. Therefore it in a modern aircraft types to upgrade gain wider application. It is the braking force, flexibility stability, high sensitivity; on production safety is of great significance. nts河南理工大学万方科技学院本科毕业设计论文 Keywords: Hoist; Multi-rope friction; Brake; Design; Hydraulic drive. nts河南理工大学万方科技学院本科毕业设计论文 1 目录前言 .4 1、绪论 .5 1.1 矿井提升机的任务及其地位 .5 1.2 矿井提升机的发展历程 .6 1.2.1 缠绕式提升机的发展状况 .6 1.2.2 各个系列提升机的主要特点 .6 1.3 矿井提升机的类型和工作原理 .8 1.3.1 矿井提升机的类型及其组成部分的特点 .8 1.3.2 矿井提升机的工作原理 . 10 2 提升机的选型和计算 . 18 2.1.1 罐笼选择 . 18 2.1.2 钢丝绳设计及选择 . 18 2.1.3 提升机的选用 . 19 2.2 提升机的运动学计算 . 20 2.2.1 选择加减速度 . 20 2.2.2 速度各参数的计算 . 20 2.3 提升动力学计算 . 21 2.3.1 预选电动机 . 21 2.3.2 提升系统的变位质量 . 21 2.3.3 力图的计算 . 22 3 提升机减速器的设计 . 25 3.1 减速器的作用 . 25 3.2 减速器的国内外现状 . 25 nts河南理工大学万方科技学院本科毕业设计论文 2 3.3 减速器的总体设计 . 26 3.3.1 拟定传动方案 . 26 3.3.2 电机选型 . 27 3.3.3 传动装置的总传动比及其分配 . 27 3.3.4 计算传动装置的运动和动力参数 . 28 3.4 齿轮设计 . 29 3.4.1 高速级齿轮设计 . 29 3.4.2 低速级齿轮设计 . 37 3.5 轴的设计 . 44 3.5.1 减速器高速轴 1 的设计 . 44 3.5.2 中间轴 2 的设计 . 49 3.5.3 低速级轴 3 的设计 . 51 4 提升机制动装置的结构设计 . 54 4.1 矿井提升机制动装置的功用及类型 . 54 4.1.1 制动装置的功用 . 54 4.1.2 制动装置的类型 . 54 4.1.3 制动系统的要求 . 55 4.2 制动装置的有关规定和要求 . 55 4.3 制动器的主要类型 . 56 4.3.1 块闸制动器 . 56 4.3.2 综合式制动器 . 59 4.3.3 盘式制动器 . 60 4.4 液压盘式制动器的结构和工作原理 . 61 4.4.1 液压盘式制动器的结构 . 61 4.4.2 液压盘式制动器的工作原理 . 62 nts河南理工大学万方科技学院本科毕业设计论文 3 4.5 盘式制动器的设计计算 . 63 4.5.1 盘式制动器工作时所需制动力 . 63 4.5.2 每副闸应有的制动力矩 . 66 4.6 盘式制动器的调整和维护 . 66 4.6.1 闸瓦间隙的调整 . 66 4.6.2 蝶形弹簧的检查 . 67 4.7 提升机液压工作站的设计 . 67 4.7.1 液压站的功用 . 67 4.7.2 对交流拖动提升机液压站的工作要求 . 68 4.7.3 液压站的组成部分 . 68 4.7.4 液压站类型及其结构原理 . 69 4.7.5 制动力的调节 . 72 4.7.6 液压站的维护及注意事项 . 76 总结 . 78 致谢 . 79 参考文献 . 80 附录 . 81 nts河南理工大学万方科技学院本科毕业设计论文 4 前言我国是个能源大国，也是矿山机电设备制造和使用大国。从 20世纪 50年代仿造第一台矿井提升机以来，至今已设计制造、使用了近600多台。随着社会需求和现代技术的高速发展，矿山工业企业亟待生产设备及设施的机械化、电气化、现代化。而矿山工业的提升机是咽喉设备，产品不断更新换代，老产品运行年深日久，原本落后的结构问题暴露突出，故障增多，严重影响矿山的安全运转，抑制了矿山工业的高速发展，给国民经济带来了不良的影响。随着国内矿井生产量的日新月异的提高，对提高提升机的安全性、可靠性、生产效率以及整机自动化运行水平，降低操作者及维护人员的劳动强度、处理设备事故的速度与对策等，成了迫切要求。本次设计是关于 2JK-2.0/20单绳缠绕式矿井提升机的设计，在本次设计中将大学四年所学习的材料力学，理论力学，机械制造，机械设计，机械制图等知识进行了一次综合的运用。本次设计不仅是对大学所学知识的总结和巩固而且为以后进入社会参见工作积累了一定的经验，本次设计是个难得的学习机会。在毕业设计过程中，通过上网查资料，图书馆借书，我逐步认识了矿井提升机的工作原理和基本构造，为我能够圆满完成设计任务奠定了良好的基础。另外我要特别感谢这次毕业设计的指导老师，刘建慧老师不仅给我提供了矿井提升机的相关资料而且给了我不少有用的建议，给我带来莫大的帮助。由于本人理论水平有限，实践经验较少，nts河南理工大学万方科技学院本科毕业设计论文 5 本次设计就难免有错误和考虑不足之处，敬请各位老师以及阅读者提出宝贵的意见和建议。 1、绪论 1.1 矿井提升机的任务及其地位煤炭是我国的主要能源，又是重要的化工原料。煤炭被誉为黑色金子，工业的食粮，它是十八世纪以来人类世界使用的的主要能源之一。虽然它的重要位置已被石油所代替，但在今后相当长的一段时间内，由于石油的日渐枯竭，必然走向衰败，而煤炭因为储量巨大，加之科学技术的飞速发展，煤炭气化等新技术日趋成熟，并得到广泛应用，煤炭必将成为人类生活中的无法代替的能源之一。我国既是煤炭生产大国又是消费大国，而根据我国的国情，在我国一次性能源结构中，煤炭所占的比重一直是 70以上，在今后相当长的时期内，煤炭仍然是我国的主要能源，故煤炭对我国的重要性不言而喻。随着我国经济的不断改革开放，煤炭工业必将高速持续地向前发展。矿井提升是煤炭生产过程中必不可少的重要生产环节。从井下采煤工作面采出的煤炭，只有通过矿井提升设备运到地面，才能加以利用。可以说，矿井提升是矿井生产的“咽喉”，其设备在工作中一旦发生故障，将直接影响生产，甚至造成人身伤亡。此外，矿井提升系统的耗电量很大，一般占矿井生产总耗电量的 50 -70。因此，合理选择维护使用这些设备，使之安全可靠、经济高效地运转，对保证矿井安全高效的生产，对提高煤炭企业的经济效益都具有重要的现实意义。由于矿井提升设备是在并下巷道内和井简内工作，空间受到限nts河南理工大学万方科技学院本科毕业设计论文 6 制，故要求它们结构紧凑，外部尺寸尽量小；又因工作地经常变化，因而要求其中的许多设备应便于移置；因为井下有瓦斯、煤尘、淋水、潮湿等特殊工作条件，还要求设备应防爆、耐腐蚀等。此外，矿井提升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，结合矿井的具体条件，在保证提升设备在选型和运转两个方面都合理的前提下，要求提升设备具有良好的经济性。 1.2 矿井提升机的发展历程 1.2.1 缠绕式提升机的发展状况缠绕式提升机的发展是为适应我国矿山建设的需要，国产提升机大致可分为仿苏、改进及自行设计等三个阶段。 19531958 年期间生产仿苏产品 BM系列提升机； KJ系列提升机是 19581966年期间生产的仿苏改进产品； JKA系列是在 KJ型基础上的改进产品； XKT系列提升机是 1971年 7月开始生产的自行设计产品，后又改为 XKT-B系列，是已成批生产的新型矿井提升机。时至今日，中信公司生产的产品最齐全， JK/E， JKM，JTP， 2JTP， JT 等等。 1.2.2 各个系列提升机的主要特点 A. KJ型矿井提升机 1.)主轴装置采用铸铁法兰盘； 2.)调绳装置为手动蜗轮蜗杆式； nts河南理工大学万方科技学院本科毕业设计论文 7 3.)制动器为角移式； 4.)液压传动装置为手动杠杆控制的三通阀和电磁铁控制的四通阀； 5.)深度指示器为机械牌坊式； 6.)减速器为渐开线人字齿轮减速器。 B.JK（ A）型矿井提升机 1.)调绳装置为电动蜗轮蜗杆式； 2.)制动器为综合式，改善了闸瓦的磨损情况； 3.)液压传动装置为手动控制的低压电液调节阀和电磁铁控制的安全三通阀，操纵省力，易于实现自动化和半自动化控制； 4.)减速器采用圆弧人字形齿轮减速器；提高了承载能力并减轻了重量。 C. XKT型矿井提升机 1)滚筒为焊接结构，重量轻； 2.)采用液压齿轮式快速调绳装置，调绳省力省时； 3.)采用圆盘制动系统（包括圆盘式制动器和液压站两部分），此种系列具有以下的优点：（ 1）安全性较高；（ 2）制动力矩可调性好；（ 3）惯性小、动作快、灵敏性强；（ 4）结构紧凑、外形尺寸小、重量轻；（ 5）通用性好；（ 6）安装、使用及维护比较简单； 4.)采用圆弧齿轮减速器，提高了承载能力，减轻了重量； 5.)采用了圆盘深度指示器。 XKT系列矿井提升机与 KJ和 JK（ A）系列比较，有以下的优点： nts河南理工大学万方科技学院本科毕业设计论文 8 1）提升能力平均提高 25%，重量平均减轻 25%， 2）采用了一些新技术、新结构，如：盘式制动器、液压站、快速调绳装置、微拖动装置等 3）通用化程度高。 D. GKT系列矿井提升机采用 JSZ-2 500型双力线中心驱动减速器，结构紧凑，传动平稳，噪音小。并采用双列向心滚动轴承，传动效率高，在实际工作中厂家建议传动效率取 0.850.9；滚筒为整体焊接结构（ 2m提升机可根据用户要求，供应分割的焊接滚筒和制动盘），采用滚动轴承支座。双滚筒提升机的主轴装置，具有液压操纵的、在结构上作了改进的齿轮离合器，调绳操作时间仅司机一人即可完成，节省了时间和人力；配有自整角机传动的圆盘深度指示器（ 2m提升机若用户要求时，可以改供给牌坊式深度指示器）；制动器为综合式的液压开启的盘式制动器；采用集中控制的操纵台。 1.3 矿井提升机的类型和工作原理 1.3.1 矿井提升机的类型及其组成部分的特点提升机是矿井提升设备的主要组成部分，目前我国生产及使用的矿井提升机，按其滚筒的构造特点可分为三大类，即单绳缠绕式、多绳摩擦式及内装式提升机。单绳缠绕式提升机在我国矿井提升中占有很大的比重，目前在竖井、nts河南理工大学万方科技学院本科毕业设计论文 9 斜井、浅井、中小型矿井大量使用。其工作原理是把钢丝绳的一线固定缠绕在提升机的滚筒上，另一端绕过井架上的天轮悬挂提升容器，利用滚筒转动方向的不同，将钢丝绳缠上或放松，完成提升或下放重物的任务。多绳摩擦式提升机其特点是靠钢丝绳与摩擦轮之间的摩擦力传动，这种提升机由于具有安全可靠、体积小、质量小，适用于深井提升等优点，在我国矿井提升中也已得到较广泛的应用。内装式提升机是世界上近年来研制成功的一种全新的新型提升机，从提升机的工作原理来看，它亦属于摩擦提升范畴，但它实现了“内装”。所谓内装，就是格拖动电机直接装在摩擦轮内部，使电机转子与摩擦轮成为一体。内装式提升机摩擦轮的外观与一般的摩擦式提升机毫无区别，但它却把由电动机、减速器和摩擦轮组成的常规式，发展成为省去减速器，而使摩擦轮相当于电动机的转子，主轴相当于电动机定子的高度，结构新颖的提升机。同时为了使内部电动机冷却，主轴可以做成空心轴作为冷却风道，这样减少了设备结构重量又减少了提升系统的转动惯量。世界上第 1 台内装式提升机于 1988 年在德国豪斯阿登矿投入运行，我国的开滦矿业集团东欢坨煤矿也于 1992 年从德国引进了 1 台内装式提升机，迄今设备运行良好。内装式提升机是提升机的机械与电气高度一体的完美结合，由于它体积小重量轻、基础设施简单、设备造价低、运行费用低，与传统的提升机相比，其各项技术、经济指标都显示出了很高的优越性，引起了国际提升界极大的关注。内装式提升机的问世，是提升机领域里的一个新的里程碑，它不但对提升机制造业产生巨大影响，还对矿井提升机的使用、维修也将引起变革，迫使人们用全新的概念去评价提升机性能的优劣。内装式提升机的研制，在我国尚属空白，应给予足够重视，以促进国内提升机的发展，赶超世界先进水平。 nts河南理工大学万方科技学院本科毕业设计论文 10 1.3.2 矿井提升机的工作原理按工作原理的不同，矿井提升机可分为两类，如图 1-1所示。图 1-1 矿井提升机按工作原理的分类单绳缠绕式提升机的工作原地如图 1-2所示，简单地说，就是用一根较粗的钢丝线在卷筒上缠上和缠下来实现容器的提升和下放运动。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 1-2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简旋转时，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钢丝绳在卷筒上不断的缠上和缠下，这就要求卷简必须具备一定的缠绕表面积，以便能容纳下根据井深或提升高度所确定的钢丝绳悬垂长度。单纯缠绕式提升机的规格性能、应用范围及机械结构等，都是由这一特点来确定的。单绳缠绕式双卷筒提升机具有两个卷简，每个卷筒上固定一根钢丝绳，并应使钢丝绳在两卷筒上的缠绕方向相反，其工作原理和特点与单卷筒提升机完全相同。多绳摩擦式提升机的工作原理与单纯缠绕式提升机不同，钢丝绳不是固定和缠绕在主导轮上，而是搭放在主导轮的摩擦衬垫上，如图 1-3所示，提升容器悬挂在钢丝绳的两端，在nts河南理工大学万方科技学院本科毕业设计论文 11 容器的底部还悬挂有平衡尾绳。提升机工作时，拉紧的钢丝绳必须以一定的正压力紧压在摩擦衬垫上。当主导轮由电动机通过减速器带动向某一个方向转动时，在钢丝绳和摩擦衬垫之间使发生根大的摩擦力，使钢丝绳在这种摩擦力的作用下，跟随主导轮一起运动，从而实现容器的提升和下放。不难看出，多绳摩擦式提升机的一个根本特点和优点是钢丝绳不在主导轮上缠绕，而是搭放在主导轮的摩擦衬垫上，靠摩擦力进行工作。同样，多绳摩擦式提升机的规格性能、应用范围和机械结构等，都是由这特点来确定的。多绳摩擦式提升机特别适应于深井和大产量的提升工作。多绳摩擦式提升机与单绳缠绕式提升机比较，在规格性能、应用范围、机械结构和经济效果等方面都优越得多，就深井和大产量来说，是竖井提升的发展方向。但是，根据我国目前浅井多、斜并多的特点，单绳缠绕式提升机仍然是目前制造和使用的重点。对于部分深井和大产量的矿井，则应该合理的选用多绳摩擦式提升机，而不宜选用大型的单绳缠绕式提升机。 nts河南理工大学万方科技学院本科毕业设计论文 12 图 1-2 单绳缠绕式提升机工作图 1-3多绳摩擦式提升机原理示意图工作原理图 1 卷筒； 2 钢丝绳； 3 天轮； 1 主导轮； 2 导向轮； 3 钢丝绳； 4 容器； 5 平衡尾绳 4 容器； 5 平衡尾绳此外，还有一种新的提升机类型：布雷尔式提升机。 1957 年南非工程师 Robert Blair 发明了多绳缠绕式提升机（我国称为布雷尔式提升机）。他是基于深井提升的实践，总结了单绳缠绕式和多绳摩擦式提升机存在的问题而产生的。众所周知，单绳缠绕式提升机在井深超过 1500m 时，其主、尾绳和摩擦衬垫的寿命都几乎下降，而且还会出现主绳震动和尾绳难以管理等问题。为了保证钢丝绳的使用寿命，规定钢丝绳的任意断面处的应力不应过大（一般不应大于 2165N mm ) ,而摩擦提升机采用尾绳，在容器与钢丝连接处的nts河南理工大学万方科技学院本科毕业设计论文 13 钢丝绳断面上，静力随容器位置的不同而改变的幅度很大，约为210n qHnA 。如果以应力波动值不大于 2165N mm 计算，则提升高度的极限约为 1700m。布雷尔提升机不用尾绳，克服了这些弱点。又无防滑问题。出现的问题是体积大功耗大。布雷尔提升机实际上是在较宽的卷筒上安装一个中间挡板，把一个卷筒分隔成两段，每段缠绕一根钢丝绳，每个卷筒上的两根钢丝绳，绕过天轮以后共同连接到一个提升容器上，可见提升原理与单绳缠绕式无异，只是用两根钢丝绳代替一根钢丝绳，因此绳径和卷筒直径相对减小了。布雷尔提升机有三种不同的布置方式。如图 1所示，其中（ a）为前后排列齿轮传动方式；（ b）为直线布置式；（ c）为电机直联分别拖动式。布雷尔提升机在结构上有如下特点： 1）卷筒上的两个缠绕间隔，必须设计成缠绕相同圈数和相同层数的钢丝绳，以保证两根绳中拉力平衡。 2）应进肯呢个缠绕多层以减少卷筒的宽度，实际证明，缠四层甚至是五层是无困难的，为了减少多层缠绕带来的绳弦震动和钢丝绳排列不齐的挤压喝磨损，一般多采用平行绳槽（ Le Bus绳槽），并很好地设计间层过渡楔。 3）以为两根钢丝绳连在一个提升容器上，就存在如多绳摩擦提升的钢丝绳拉力平衡问题，布雷尔提升机使用两种平衡方法。一种是平衡轮法，如图 2 所示，两根钢丝绳以相反方向在平衡轮上缠绕数圈并固定在平衡轮上，拉力不平衡时，平衡轮可以转动。另一种方法是利用天伦来平衡钢丝绳拉力，天轮装在联通的液压缸上，借天伦的升降来平衡钢丝绳拉力。 nts河南理工大学万方科技学院本科毕业设计论文 14 4）保证整齐的多层缠绕对布雷尔提升机是十分重要的，为了见识缠绳情况，设有缠绳检测装置，如图 3 所示。在卷筒的每个缠绳间隔的整个宽度上，设有弧形板 A，它距所缠绕的一层钢丝绳有 12绳径的间隙，弧形板由线圈 2 来控制。可随层数的不同而移动（图上为缠绕四层），另有闭锁线圈 3，缠绳过程中，它使插销总是定位于轴上的凹槽中（凹槽与缠绕层数相对应）。一层缠满时，线圈 3 通电拔起闭锁插销，同时线圈 B 通电使轴 4 移动，带动弧形板 1 后移或者前移，弧形板移到新的位置后，线圈 2 的 3 断电闭锁。如果在莫一层没有一根绳提前缠到下层上，稀释由于轴 4 被闭锁，弧形板不能移动，便在绳的压力下绕轴 6 转动，使串与安全回路中的接点 5 打开，提升机以正常减速度停车。此外也可以用液压控制检测缠绳。 5）对制动器的设计必须特别重视，特备是直联电机分别拖动时，由于不平衡静力矩大，每个卷筒要设两个制动轮（盘）。 nts河南理工大学万方科技学院本科毕业设计论文 15 （ a）前后排列齿轮传动布置（ b）直线式布置（ c）电器联系直联电机拖动式布置 nts河南理工大学万方科技学院本科毕业设计论文 16 钢丝绳拉力平衡轮根据对单绳缠绕式、多绳摩擦式的布雷尔式提升机进行一次提升量的井深，以及对功率和初期投资的比较结果，可以得出结论，每种提升机都一个临界提升高度。考虑绳中应力波动值不过大，多绳摩擦式提升机这个临界高度约为 1400m，布雷尔提升机约为 2000m。小于临界高度，布雷尔提升的一次提升量不变，而多绳摩擦提升则可大大增加。如果一次提升量相同，多绳摩擦提升机的均方根功率高，明显优于布雷尔提升机，这是由于布雷尔提升机的不平衡力矩大的缘故。影响初期投资的因素很多，但无疑多绳摩擦提升机要便宜的多，但是在那些不得不使用布雷尔提升机的矿井，这个问题就要退居次要了，以为如果由于提升机的缘故，不得不改变矿井设计，或者采用分段提升，那nts河南理工大学万方科技学院本科毕业设计论文 17 么费用就会超过布雷尔提升机的初期投资。由上述理由可见， 1400m以内的深井，使用多绳摩擦提升机合理；超过 1400m 的井深，两者都可以使用，但布雷尔提升机较合理些；深井超过 1700m 以上时，采用布雷尔提升机最为合理 . nts河南理工大学万方科技学院本科毕业设计论文 18 2 提升机的选型和计算煤矿主井主要为了煤炭的运输提升，而副井只作为下放材料，设备，以及排矸（立井还作为人员上下的通道），副井一般采用罐笼提升。本次设计的就是副井所使用的提升机。 2.1.1 罐笼选择根据矿车类型按表选择 #2 单层罐笼（ YJGS-1.8-1)其技术规格为：装载 37.0 m 矿车一辆，最大载重 2.2 吨、自重 2吨、乘人数 10人、断面尺寸 1800X1150 矿石一次提升重量： kgQ 14001 废石一次提升重量： kgQ 1300 一次提升矿车总重： kgq 500 2.1.2 钢丝绳设计及选择选择钢丝绳时，应根据使用条件和钢丝绳的特点来考虑。我国单绳缠绕式提升机多为右螺旋缠绕，故应选右捻绳，目的是防止钢丝绳松捻。 1）最大悬垂长度： mHhHjja 3 6 53 5 0150 井架高度jah 矿井最大深度jH mH j 35033515 nts河南理工大学万方科技学院本科毕业设计论文 19 2）钢丝绳的选择考虑井不太深，根据货源情况，选用 6x19右捻镀锌钢丝绳。 mkgHmNqQQpm/564.13655.71 7 0 0 0 011.05002000140001 m-安全系数，罐笼类取 7.5 按表选择 6x19 钢丝绳，其技术规格如下：绳径 d=24.5mm 每米绳重 p=1.98kg/m 钢丝破断力总和 38900dQN 钢丝绳公称抗拉强度 2/170 mmkgm 2.1.3 提升机的选用 1卷筒直径 D=1000mm 2卷筒宽度 B=1000mm 3钢丝绳的最大静张力 kgphqQr gQTj4 5 9335098.15002 0 001 4 00 0m a x4钢丝绳的最大静张力差 kgP HoQTj19 3335 098.113 00 nts河南理工大学万方科技学院本科毕业设计论文 20 5合理的提升速度 /s61.53503.03.0米 HV按照矿井运输提升附表 12选择 2JK-2/20型提升机，其技术规格如下：卷筒直径 D=1000mm 宽度 = B=1000mm 钢丝绳最大静张力 kgTj 6000max 最大静张力差： kgTj 4000 .配套的二级减速器比 i=11.5 机器旋转部分变位重量 kgGjcGjj 6080 （不包括天轮和电动机） 2.2 提升机的运动学计算 2.2.1 选择加减速度根据煤矿安全规程规定，升降人员时加、减速度应不大于 0.75米 /秒选取加速度 2/7.01 sma 减速度 2/7.03 sma 2.2.2 速度各参数的计算提升中段由 -305到 -245 由 -245到地面由 -305到地面提升高度 H 60m 260m 320m 加速时间 1t 7s 7s 7s 加速距离 1h 17.5m 17.5m 17.5m 减速时间3t7s 7s 7s nts河南理工大学万方科技学院本科毕业设计论文 21 减速距离3h17.5m 17.5m 17.5m 等速距离 2h 25m 225m 285m 等速时间 2t 5s 45s 57s 一次提升时间 1T 19s 59s 71s 2.3 提升动力学计算 2.3.1 预选电动机电动机的近似容量千瓦1854.192.0102 52 0 7 02.1102 T jV mKN 选择 JRQ-147-8型电动机其技术规格 N=200千瓦额定转速 735转 /分额定电压 =6000 伏转子飞轮力矩 125kg. 2m 2.3.2 提升系统的变位质量 (1)矿石重量： Q=1400kg (2)罐笼重量：rgQ=2000kg (3)矿车重量： q=500kg (4)钢丝绳重量： nts河南理工大学万方科技学院本科毕业设计论文 22 kgDlldHppl stp1 6 8 9)132020.3222365(98.12)321(22 0（ 5)机器旋转部位变位质量 kgGjcGjj 6080 (6)天轮的变位质量： kgGit72049022 （ 7）电动机转子变位质量： kgiD dGDGi di900204180)( 222 （ 8）总变位质量： kgG i dG i cG i zG i tplQcqQ r gQgMq pni2186)360060807201739288050045001400(8.91)22(112.3.3 力图的计算 a.在加速阶段 1aa 2121 tax 动力方程式 1211 )( mataHpKQF(1)提升开始时， t=0,拖动力为 nts河南理工大学万方科技学院本科毕业设计论文 23 11 MaPHKQF=1.2X1400+1.98X350+2736X0.7 =4288.2kg （ 2)加速阶段阶段终了时， .21, 211 htaxtt 拖动力 kgMahHPKQF5.37747.02186)5.172350(98.114002.1)2( 11 b.在等速阶段，动力方程为 )22(12 tVhHPKQF m(1)在等速开始时， t=0 拖动力方程为 kghHPKQF 2 3 3 8)5.1723 5 098.11 4 0 02.1)2( 12 （ 2）等速终了时， .2tt211 hhtVhx m 拖动力为 kghhHPKQF1.1175)28525.172350(98.114002.1)22( 21 C.减速阶段 3aa2321 tatVhhx m 拖动力方程式为： 323213 )222( MatatVhhHpKQF m（ 1）减速阶段开始时， t=0, 拖动力为： kgMatatVhhHPKQF m2837.02186)28525.172350(98.114002.1)222( 323213 nts河南理工大学万方科技学院本科毕业设计论文 24 （ 2）减速终了时 t=3tHx ,拖动力为： kgMaPHKQF5.4837.02 1 8 635098.11 4 0 02.133 nts河南理工大学万方科技学院本科毕业设计论文 25 3 提升机减速器的设计 3.1 减速器的作用 1）降速同时提高输出扭矩，扭矩输出比例按电机输出乘减速比，但要注意不能超出减速器额定扭矩。 2）降速同時降低了负载的惯量，惯量的减少为减速比的平方。 3.2 减速器的国内外现状 1）国外减速器现状：齿轮减速器在各行各业中十分广泛地使用着，是一种不可缺少的机械传动装置。当前减速器普遍存在着体积大、重量大，或者传动比大而机械效率过低的问题。国外的减速器，以德国、丹麦和日本处于领先地位，特别在材料和制造工艺方面占据优势，减速器工作可靠性好，使用寿命长。但其传动形式仍以定轴齿轮传动为主，体积和重量问题，也未解决好。最近报导，日本住友重工研制的 FA 型高精度减速器，美国 Alan-Newton 公司研制的 X-Y 式减速器，在传动原理和结构上与本项目类似或相近，都为目前先进的齿轮减速器。当今的减速器是向着大功率、大传动比、小体积、高机械效率以及使用寿命长的方向发展。因此，除了不断改进材料品质、提高工艺水平外，还在传动原理和传动结构上深入探讨和创新，平动齿轮传动原理的出现就是一例。减速器与电动机的连体结构，也是大力开拓的形式，并已生产多种结构形式和多种功率型号的产品。 2）国内减速器现状：国内的减速器多以齿轮传动、蜗杆传动为主，但普遍存在着功率与重量比小，或者传动比大而机械效率过低的问题。nts河南理工大学万方科技学院本科毕业设计论文 26 另外，材料品质和工艺水平上还有许多弱点，特别是大型的减速器问题更突出，使用寿命不长。国内使用的大型减速器（ 500kw 以上），多从国外（如丹麦、德国等）进口，花去不少的外汇。 60 年代开始生产的少齿差传动、摆线针轮传动、谐波传动等减速器具有传动比大，体积小、机械效率高等优点 ?。但受其传动的理论的限制，不能传递过大的功率，功率一般都要小于 40kw。由于在传动的理论上、工艺水平和材料品质方面没有突破，因此，没能从根本上解决传递功率大、传动比大、体积小、重量轻、机械效率高等这些基本要求。 90 年代初期，国内出现的三环（齿轮）减速器，是一种外平动齿轮传动的减速器，它可实现较大的传动比，传递载荷的能力也大。它的体积和重量都比定轴齿轮减速器轻，结构简单，效率亦高。由于该减速器的三轴平行结构，故使功率 /体积（或重量）比值仍小。且其输入轴与输出轴不在同一轴线上，这在使用上有许多不便。我国超大型减速器（如水泥生产行业，冶金，矿山行业都需要超大型减速器）大多依靠进口，而本减速器的一个巨大优势就是可以做超大型的减速器，完全可以填补国内市场的空白，并将具有较大的经济效益和社会效益。 3.3 减速器的总体设计 3.3.1 拟定传动方案矿井提升机机是低速重载机械，工作条件较差，载荷有一定的冲击，且有粉尘等。与其它传动方式相比，齿轮传动有效率高，尺寸小，适应性强等优点，所以设计矿井提升机机采用齿轮传动。设计球磨机工作二nts河南理工大学万方科技学院本科毕业设计论文 27 十年，每年工作 340 天，每天连续工作 13h。根据齿轮传动的特点，拟定采用两级传动，均采用闭式斜齿轮传动，如下图所示： 3.3.2 电机选型工业上一般用三相交流电源，无特殊要求，一般采用三相异步交流电机。由上章所知，选择的是 JRQ-147-8 型电动机，其技术规格 N=200 千瓦，额定转速 735 转 /分，额定电压为 6000伏。 3.3.3 传动装置的总传动比及其分配由上章所知，选择的是 2JK-2/20 型矿井提升机，其相配套的减速器的传动比为 11.5,20,30 三种，本次设计采用传动比为 11.5 的二级斜齿圆柱减速器。分配传动比 12i iints河南理工大学万方科技学院本科毕业设计论文 28 选1 3.4i ，则 i10.2 m/s时，取 min=0.7，所以F推 =4 285 21.9 aMP 0.7，得 F推 =87KN。由于 0.5m/s，查表液压与气压传动得 0.3，取 =0.3，得 F推=F，所以 F =F推 =2.61KN 即移动负载为 m=261Kg。在一般工况下 dD=0.20.3，取 d=0.2D，得 d=1.7cm ，壁厚与内径之比往往为 /D 1/10 ，所以取 =8cm (8) 盘式制动器所需的最大工作油压的确定；盘式闸制动系统液压站的工作油压为 5 2MPa，一级制动油压为1 7MPa，残压为 0 3MPa， 10副制动器；盘式制动器实际需要的最大工作油压，应当根据矿井实际最大静张力差按下式计算和调整0()x FP P CF xc；式中 xP 实际需要的最大工作油压； 0P 提升机设计最大静张力差时的油压值（查表得提升机司机）； Fx 提升机实际最大静张力差， N； Fc 提升机设计最大静张力差， N； C 克服盘式制动器各阻力之和所需要油压， C 值为：nts河南理工大学万方科技学院本科毕业设计论文 76 1 2 3C P P P ； 1P 提升机全松闸时，为了保证闸瓦的必要的间隙而压缩盘式弹簧之力，折算成油压值 21 90 /P cm； 2P 油缸、密封圈、拉紧弹簧等阻力，折算成油压值 22 70 /P cm； 3P 液压站在提升机制动状态时的残压，按最大残值计算，23 5 0 /P cm ；查表得： Np 3260 ； F =930NC ； F =890NX 求得 2890( 4 2 1 ) 9 0 7 0 5 0 4 1 1 /930xP N c m 4.7.6 液压站的维护及注意事项 1) 要注意排除系统油液内的空气。液压系统中油液的可缩性很小，在一般情况下它的影响可忽略不计。但是，低压空气的可缩性很大，约为油液的 1000 倍，所以，即使液压系统中含有少量空气，其影响也是很大的。溶解在油液中的空气，会使系统在工作时产生噪声，在提升机制动过程中会使制动器发生颤动，在盘式制动器工作时将会延长松闸时间。因此，在使用中应经常注意排除油液中的空气。 2) 油泵的吸油管不宜太短，所有回油管的出油口均需在油箱的油面一下。吸油管与回油管不能靠的太近，以免回油飞溅成泡沫，容易将空气吸入油泵； 3) 平时要及时更换实效的密封元件和摩损超限的液压元件； 4) 工作中要保证油液的清洁，防止杂质或污物混入油液，否则就会使nts河南理工大学万方科技学院本科毕业设计论文 77 液压系统产生各种障

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