主井提升机驱动系统设计（滚筒和制动器

欢迎下载本文档参考使用，如果有疑问或者需要CAD图纸的请联系q1484406321 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 摘要本文主要介绍了煤矿主井提升设备的设计以及各配件的选用和零部件的设计和装配等内容。通过对给定煤矿的年产量和矿井深度的计算，设计合适的箕斗，钢丝绳，提升机，并对设计的钢丝绳，提升机进行校验。通过对主井提升设备多绳摩擦式提升机的滚筒和制动器的计算来对其进行设计，设计出的提升设备最适合于此煤矿的安全，也更合理，经济。关键词 主井提升设备；多绳摩擦式提升机；箕斗；滚筒；制动器 AbstractThis paper mainly introduces the design of main shaft lifting equipment for coal and the selection of parts fittings content and the design and check of it. Based on the calculation of annual output and coal mine deep given of the coal, design the appropriate skip, wire rope, hoist . By checkout the hoist rope,hoist and analysis the kinematics and dynamics and consumption calculation of the selected hoist . Through the design calculations and link checking lifting equipment named multi-rope friction hoist, layouting the most suitable and safety, reasonable, economic lifting devices for this mine.Key words: Main shaft lifting equipment multi-rope friction hoist skip expansion cylinder brake 73 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 目 录前 言11 绪论21.1 矿井提升机的任务、发展历程及其地位21.2 矿井提升机的类型和工作原理31.2.1 矿井提升机的类型及其组成部分的特点31.2.2 矿井提升机的工作原理42 箕斗与钢丝绳的设计计算122.1 计算原始数据122.2 箕斗概述与计算122.3 提升钢丝绳的计算182.3.1钢丝绳的最大悬垂长度192.3.2 估算钢丝绳每米重力202.3.3 提升钢丝绳的维护223 提升机主轴装置253.1主轴装置的结构253.2各种主轴结构图示253.3 两种调绳离合器的简介303.4提升机运动学的计算364 矿井提升机的制动装置394.1 概述394.2 制动装置的主要类型424.3 盘式制动器的设计454.3.1盘式制动器的结构464.4盘式制动器的设计计算484.4.1盘式制动器工作时所需制动力484.4.2提升机盘闸制动器的主要参数505 提升机滚筒的设计与计算525.1 缠绕式提升机卷筒的结构525.2 正常工作时作用于筒壳上的外载荷575.3 筒壳强度的计算645.4 多层缠绕时筒壳的计算特点655.5 具体计算及校核提升机的筒壳强度66总 结71致 谢72参考文献73 前 言从20世纪50年代仿造第一台矿井提升机以来，我国作为一个采矿大国和矿山机电设备制造和使用的大国至今已设计制造、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-2.0/11.5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，机械设计，画法几何及机械制图等知识进行了一次综合的运用，为以后进入工作岗位奠定了一定的实践基础，积累了一定的经验。在毕业设计过程中，我们在吕鲲老师的指导和帮助下了解并认识了矿井提升机的工作原理和基本构造，为我们能够圆满完成设计任务奠定了良好的基础。由于理论水平，实践经验所限，本次设计难免有错误和考虑不足之处，敬请各位导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、发展历程及其地位煤炭是我国的主要能源，又是重要的化工原料。煤炭工业作为我国的重要能源工业，建国50多年来，为推动和保证国民经济的发展，取得了举世瞩目的伟大成就。我国煤炭储量居世界前列，原煤年产量从1949年32亿吨到1992年已突破11亿吨，跃居世界产煤大国之行列。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，而在今后相当长的时期内，煤炭仍然是我国的主要能源。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。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。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。这就要求矿山机电技术人员应该很好地掌握矿井提升设备的各种类型、结构、工作原理、工作性能、维护、运转等方面的知识。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。1.2 矿井提升机的类型和工作原理 1.2.1 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、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至今已达20年迄今设备使用良好。内装式提升机是提升机的机械与电气高度一体化的完美结合，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。 1.2.2 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3-2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、应用范围相机械结构等，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。 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，我们还要介绍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发明了多生缠绕式提升机（我国称为布雷尔式提升机）。他是基于深井喝超深井提升的实践，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句下降，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),而摩擦提升机采用尾声，在容器与钢丝连接处的钢丝绳断面上，静力随容器位置的不同而改变的幅度很大，约为。如果以应力波动值不大于计算，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。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）。（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 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. 2 箕斗与钢丝绳的设计计算2.1 计算原始数据1）矿井年产量：=150（万吨）；2）矿井深度：=400（m）；3）提升设备工作制度：年工作日按每年工作300天计算，日工作小时数按日工作14小时计算；4）原煤的密度=900（)。2.2 箕斗概述与计算 箕斗是单一用途的体横容器，仅用于提升煤炭或矿石。立井单绳箕斗是我国煤矿广泛采用的固定斗箱底部卸载式箕斗，采用曲轨连杆下开折页平板闸门结构，其优点是闸门结构简单，严密，闸门向上关闭冲击小，当煤仓已满，煤未卸完时，卡箕斗产生断绳的可能性小。箕斗闸门开启主要借助煤的压力，因而卸载时传递到卸载曲轨上的力较小，改善了井架受力状态。该闸门的缺点是：如果闭锁装置一旦失灵，闸门可能由于震动，冲击而在井筒中自行开启，不但会把煤卸在井筒里，还会撞坏井筒装备(如罐道，罐道梁等)，因此必须经常认真检查闭锁装置。立井多绳箕斗结构基本与单绳箕斗相同，不同点是连接装置有所区别，多绳箕斗下部还有尾绳装置和安装配重的地方。为了克服上述箕斗闸门的缺点，国内外还研制了插板式闸门和圆板式闸门箕斗。 箕斗的导向装置可以采用刚性罐道或钢丝绳罐道。在采用钢丝绳罐道时，除应考虑箕斗本身平衡外还要求装煤后仍能保持平衡，所以在斗箱内上部应安装可调节的溜煤板。国外普遍使用大容量箕斗，一般有效载荷在30t以上，使用寿命一般在1020年。闸门型式多为底卸式扇形闸门，外动力开启式。斗箱结构大体有两种型式，一是由外层面板和内层衬板组成；另一种是整个斗箱采用耐磨合金钢或不锈钢，无衬板，质量可减少10%15%。 箕斗设计主要应考虑其机构轻而坚固，有足够的刚度，装卸载快，闸门工作可靠。 箕斗装载设备是指从井下煤仓向箕斗装载原煤的中间贮装与计量装置。对装载设备的要求是定量，定时，准确，快速的装载；其体积要小；并适合井下煤尘，水分较大的特点。目前立井箕斗装载设备主要有两种型式。计量仓式箕斗装载设备 计量仓式箕斗装载设备由斗箱，溜槽，闸门，控制缸和压磁测重装置组成。当箕斗到达井底装载位置时，通过控制元件开动控制缸，将闸门打开，斗箱中的煤便沿溜槽全部装入箕斗。利用压磁测重装置来控制斗箱中的装煤量。由于工作条件恶劣，目前的压磁测重装置使用效果不好，很难准确定量装载，有待改进。计量仓式装载设备结构简单，环节少，装载不用其它机械，在我国已定为标准装载设备。 （1）计量输送机式箕斗装载设备 计量输送机式箕斗装载设备中，板式或带式输送机安放在称重装置负荷传感器上，输送机先用0.150.3的速度装煤，当装煤量达到规定值时，由负荷传感器发出信号，控制煤仓闸门关闭，输送机也停止运行。待空箕斗到达装煤位置时，输送机以0.91.2的速度将煤快速装入箕斗。其优点是不需开凿较大的洞室，减少煤的装倒次数，向箕斗装载均匀减少了提升钢丝绳的冲击荷载，利于实现提升自动化。1）提升高度,见式(2.1) 式(2.1) =400+25+13 =438（m）式中 矿井深度；装载高度：由井下煤仓及装载设备尺寸确定，可估取=1825（m），取Hz=25（m）； 卸载高度：由地面生产系统要求而定，可取=13（m）。2）经济提升速度,见式(2.2)=(0.30.5) 式(2.2) = =10.46（m/s）式中，取=0.53）估算一次循环提升时间,见式(2.3) 式(2.3) = =75（s）式中：提升加速度，估取=0.8（）； u箕斗在卸载曲轨内爬行时间，取u=10（s）； 箕斗装卸载时间（休止时间），一次提升量约为10t，所以取=10（s）。4）确定一次合理提升量，见式(2.4) 式(2.4) = =10.268（t） 式中: C提升不均衡系数，煤炭工业设计规范规定，有井底煤仓时为1.101.15,取C=1.15； 提升能力富裕系数，煤炭工业设计规范规定，主井提升设备一般对于第一水平留有20%的富裕系数，取C=1.2； 年工作日，取=300天； 是每天工作小时数，取=14 小时； 年产量，吨； 估算一次循环提升时间，秒。（5）选择标准箕斗：为提升容器在井筒中运行导向的装置称为罐道。罐道分为刚性罐道和柔性罐道两种。刚性罐道有木罐道，钢轨罐道和组合罐道；柔性罐道有钢丝绳罐道。刚性罐道固定在罐道梁上，罐道梁为型钢制作间隔数米架设一条，其两端固定在井筒壁上。钢丝绳罐道以钢丝绳作为提升容器的导向装置，其一端固定在井架上，另一端悬垂至井底并用重锤拉紧。 木罐道由矩形截面，长6m左右的方木制成，其机构简单但变形大，磨损快，易腐烂。加之材料来源紧张，目前已很少采用。钢轨罐道采用普通重型钢轨做成，缺点是侧向刚度小，容器运行产生横向摆动，罐耳磨损较大，通常用于提升速度不大，提升量较小的场合。（6）组合钢罐道 组合钢罐道采用槽钢及钢板焊成，罐道的截面为空心矩形；也有用整体轧制的型钢做成。其优点是侧向抗弯和抗扭刚度大，与胶轮罐耳相配合运行阻力小，容器运行平稳，罐耳磨损小，寿命延长。这种罐道广泛使用于提升速度高，一次提升量大的场合。（1）钢丝绳罐道 钢丝绳罐道与刚性罐道相比，具有安装工作量小，建设时间短，维护简便，容器运行平稳，因无罐道梁而可适当减少井筒壁厚及通风阻力小等优点；但绳罐道要求容器之间及容器与井壁之间的间隙较大，使井筒净断面增加，罐道绳需一定的张紧力而使井架或井塔荷重增加，这是绳罐道的不足之处。当地压较大，井筒中轴线发生错动致使井筒不直时，不能采用绳罐道。一个井筒中布置两套提升设备时也不宜采用绳罐道。大型矿井每个容器一般采用46根罐道绳，小型矿井也可采用23根罐道绳。罐道绳的布置可以是四角布置也可以布置在一侧。罐道绳应采用刚性大，耐磨损和防锈性强的密封钢丝绳或半密封钢丝绳。罐道绳上端用双楔块固紧式固定装置固定在井架上，下端用重锤拉紧。当每个提升容器设有四根罐道绳时，每根罐道绳的最小刚性系数不得小于500N/m，各罐道绳张紧力之差不得小于平均张紧力的5%，内侧张紧力大，外侧张紧力小。当一个提升容器只有两根罐道绳时，每根罐道绳的刚性系数不得小于1000N/m，各绳的张紧力应相等。(1) 稳罐装置 对使用钢丝绳罐道且用摇台作承接装置的罐笼，为防止进出车冲击引起罐笼摆动过大，在停罐位置应设一段刚性罐道进行稳罐。在井筒中间水平，因不便设刚性罐道，需另设稳罐装置。这种稳罐装置可采用气动或液压专用设备，当罐笼停稳后，稳罐装置自动伸出凸块将罐笼抱紧，进行稳罐。根据本文的要求，箕斗应选择钢丝绳罐道。 根据计算的值，查箕斗规格表，选择标准箕斗。在不加大提升机规格条件下可优先考虑选用较大容量的箕斗。 由主井多绳箕斗规格表可以选择JDS-12/1104标准底卸式四绳12t箕斗，其主要技术规格参数见表2-1。表2-1 箕斗技术规格参数自重=12.4t全高=14450mm有效容积=13.2提升钢丝绳数=4绳间距=300mm尾绳数=2实际载重量Q=0.913.2=11.98t6）核算箕斗一次实际提升量：根据箕斗容积和原煤的密度计算箕斗的实际装载量Q，见式(2.5) 式(2.5) =11.98（t）式中：箕斗有效容积，。7）核定实际的一次提升循环时间，见式(2.6) 式(2.6) = =87.506（s）8）所需的提升速度，见式(2.7) = 式(2.7) = =7.869（m/s）式中：箕斗装卸载时间（休止时间），由于箕斗为12吨，所以取=12（s）。2.3 提升钢丝绳的计算 2.3.1钢丝绳的最大悬垂长度预估计井塔高度=45（m），由于=10.46m/s,取=10（m）,箕斗间距S=2100mm。尾绳环高度见式(2.8) 式(2.8) = =14.7（m） 取=15（m）。式中：尾绳环高度，m； 过卷高度，m； S两提升容器中心距离，m。钢丝绳的最大悬垂长度见式(2.9) 式(2.9) = =438+14.45+10+1.8+5+15 =484.25（m）式中：箕斗全高 过卷高度 导向轮中心距楼层底板面的高度，取=1.8（m） 导向轮与摩擦轮的中心距 2.3.2 估算钢丝绳每米重力1）绳端荷重，见式(2.10) 式(2.10) =11980+12400 =24380(kg)2）取钢丝绳抗拉强度=1665N/安全系数7.2-0.0005=6.958多绳提升具有如下特点：(1)根提升钢丝绳，每根承受的终端荷载为；(2)根尾绳，设每根尾绳每米重力为q，。根据主绳和尾绳每米重力，有等重尾绳，轻尾绳，和重尾绳三种情况。一般多采用等重尾绳，重尾绳也有应用，应避免使用轻尾绳。对等重尾绳，钢丝绳选择计算公式为式(2.11) 式(2.11) = =27.81（N/m）式中：Q一次提升量，kg 容器质量，kg据此选择绳619股（1+6+12）圆股钢丝绳，左右捻各二根，其每米重量p=33.83N/m，即首绳单位长度重量=3.452kg/m。直径d=31.0mm，绳中最粗钢丝直径=2.0mm，全部钢丝破断拉力总和为=608500N。尾绳数=2根。尾绳每米重力q见式(2.12)=67.63（N/m） 式(2.12)据此选择绳(11820)847扁钢丝绳，其单位每米重为675kg/100m，即尾绳单位长度重量为=6.75kg/m，考虑到=433.83-2=3.02N/m。而且100%=100%=2.23%6.958所以钢丝绳合格可用。 2.3.3 提升钢丝绳的维护提升钢丝绳除合理选择外，还应正确的使用，精心维护，定期试验，保证钢丝绳始终处于良好的工作状态，延长其使用寿命，保证提升工作的安全。一.钢丝绳的使用与维护使用中的钢丝绳润滑是非常重要的，它关系到钢丝绳的使用寿命及安全运行。润滑的作用归纳有三：（1） 保护钢丝不锈蚀；（2） 其润滑作用，减少钢丝绳的磨损；（3） 防止湿气.水分浸入绳内，并补充绳芯油量。在使用中要正确的选用润滑油。对润滑油提出如下要求;（1） 粘稠性好，能使油脂紧密粘附在绳上，振动.淋水也甩冲不掉；（2） 要有较好的粘温特性，低温时不硬化（龟裂），高温时不流失；（3） 防锈和润滑性能要好，不含酸碱性，应有一定的透明度，以便发现磨损及断丝。我国有专门生产的钢丝绳油可供选用。对摩擦提升钢丝绳应涂以专用钢丝绳油（戈培油）。对使用中的钢丝绳要求每月至少涂油1次；对淋水较大的井筒中使用的钢丝绳每月涂油35次。钢丝绳涂油后经过一段时间，由于落上煤尘或杂质而在绳表面形成油垢，这时若继续涂上新油也起不到润滑和防锈的作用。为此应先清除油垢再涂新油。清垢可使用专门的除垢装置。提升钢丝绳在有淋水的井筒中工作，将使钢丝绳寿命减少，对摩擦提升，由于水和煤尘掺混而产生石墨混合物，使钢丝绳于摩擦轮衬垫间的摩擦力显著降低，将严重影响提升机工作的可靠性。因此对淋水的影响不容忽视。严禁使用布条之类的物品捆在绳上作提升标记。因为这将使该处钢丝绳锈蚀而断丝。钢丝绳的使用.保管与运输应严格执行煤矿安全规程的要求。二.钢丝绳的检查与试验提升钢丝绳每天必须以0.3m/s的速度进行详细检查并记录断丝情况。有关断丝和钢丝绳断面缩小的极限要求和换绳要求见煤矿安全规程有关规定。钢丝绳如遭受卡罐或突然停车等猛烈拉伸时必须立即停车检查，遭受冲击拉伸的一段如果长度增长0.5%以上或有明显损伤，应更换新绳。多层缠绕时由下层转到上层的一段绳，由于磨损严重，必须加强检查并且每季度移绳四分之一圈。钢丝绳的检查方法目前大量采用眼睛观察和用手捋绳检查，这不仅劳动条件差而且不能检查绳内部断丝情况，为此国内外已研制出了多种钢丝绳探伤仪器。例如“GXT-1型钢丝绳在线无损探伤仪”，采用漏磁交联放大原理检查钢丝绳内外断丝.磨损.锈蚀；对钢丝绳接头焊点及断面等具有一定的定性.定量精度。新绳在使用前均应进行试验。试验合格的备用钢丝绳必须妥善保管。使用中的钢丝绳必须定期试验，煤矿安全规程规定除摩擦式提升机用钢丝绳和平衡尾绳以及以下斜井专为升降物料用的钢丝绳外，提升钢丝绳在使用过程中要定期做剁绳头试验。升降人员或升降人员和物料的钢丝绳自悬挂之日起每隔6个月试验1次，升降物料用的钢丝绳，自悬挂时起经过1年后进行第1次试验，以后每隔6个月试验1次。钢丝绳的实验严格遵守煤矿安全规程。 3 提升机主轴装置3.1主轴装置的结构主轴装置是提升机的工作机构，也是提升机的主要承载部件，它承担了提升机的全部转矩，同时也承受着摩擦轮上两侧钢丝绳的拉力。主轴装置主要由主轴、摩擦轮、滚动轴承、轴承座、轴承盖、轴承梁、摩擦衬垫、固定块、压块、夹板、高强度螺栓组件等零部件组成。对于小型多绳提升机，如无特殊要求，制动盘是焊接在筒壳上的，项常称之为固定闸盘或死闸盘，根据使用盘形制功器副数的多少，可以焊有一个或两个制功盘；大型提升机多采用双制功盘形式，制动盘与摩擦轮之间采用可拆组合式联接，即制动盘做成两半，用高强度螺栓与摩擦轮联接，成对装在摩擦轮上，采用大平面摩擦副来传递转矩，制动盘与摩擦轮之间有配合止口作径向定位，两半制动盘合口面之间用键作轴向定位，并没有少量精制螺栓提高定位精度，增强局部刚件，刃拆式制动盘优点主要是便于运输并可以更换，尤其适用于大型或特大型多绳提升机。3.2各种主轴结构图示（1） KJ型(BM型)矿井提升机主轴装置结构单筒主轴装置由左右两个与制动轮制成一体的铸铁支轮用切向键与主轴联接。卷简支承在两端支轮上，并通过螺栓与支轮联接，如图（3-1）所示：图3-1 KJ型（BM型）提升机主轴装置1-切向键 2-制动轮 3-筒壳 4-木衬 5-锥齿轮 6-手轮7-主轴 8-小绞轮 9-蜗轮 10-蜗杆 11-支架双筒主轴装置由固定卷筒和游动卷筒及调绳离合器等组成，调绳离合器采用手动蜗轮蜗杆结构，调绳操作费时费力。卷筒为两半薄壳结构，强度较低(见图32)。（2） JKA型矿井提升机主轴装置结构 单筒主轴装置与KJ型基本相同。 双筒主铀装置与脚型摹本相同主要有下列两点区别： 1)KJ型的两制动轮在两个卷筒中间而J以型的两制动轮在两卷简的两外侧(见图33)。 2)对于调绳离合器，脚型全靠人力操作，而JKA型装了一套电动蜗轮蜗杆机构靠电力实现游动卷筒与主轴的朋开与接合。（3） XKT型、JK型矿井提升机主轴装置结构这两种系列主轴装置的卷筒全部采用Q345(16Mn)钢板焊接而成，卷筒内部设有支环于厚完弹性支撑结构。单筒主轴装置由卷筒、主轴、主轴承、左右轮毂等组成(见图3-4)。主轴承为滑动轴承。左轮毂与主铀为滑动配合，右轮毂是压配在主轴上，并用强力切向键与主轴固定。卷筒与右轮毂的联接全部采用精制配合螺栓，卷简与左轮毂的联接采用数量各为一半的精制配合螺栓和普通螺栓。双筒主轴装置由主轴、主轴承、两个卷筒、四个轮毅、调绳离合器等主要零部件组成(见图35)。固定卷筒装在主轴的传动侧，其与轮毂的联接与单筒主动装置相同。游动卷简在主轴的非传动侧，游动卷筒与游筒右支轮的联接采用数量各一半的精制配合螺栓和普通螺栓。图3-2 KJ型（BM型）双筒提升机主轴装置1-切向键 2-筒壳 3-主轴 4-制动轮 5-蜗轮 6-切向键 7-铜轴套 8-螺杆 9-调整环 10-轴 11-蜗杆 12-心轴 13-压紧螺母 14-手轮 15螺母游筒右支轮为两半结构，通过两半铜瓦滑装在主轴上，左辐板上用精制配合螺栓固定调绳离合器内齿圈，内齿圈右端装有尼龙瓦，支承在游筒左支轮上，游筒左支轮压配在主轴上，并通过强力切向键与主轴联接。图3-3 JKA型提升机主轴装置1-传动螺杆 2-摩擦片式离合器 3-小蜗轮对 4-木衬 5-筒壳 6-制动轮 7-切向键 8-主轴 9-轴 10-蜗杆 11-切向键 12-心轴 13-蜗轮 14-小电动机 15-传动螺母图3-4 XKT型、JK型单筒提升机主轴装置 1-主轴承 2-润滑油杯 3-左轮毂 4-主轴 5-辐板 6-挡绳板7-木衬 8-筒壳 9-制动盘 10-精制螺栓 11-右轮毂 12-切向键图3-5 XKT型，JK型双筒提升机主轴装置1-密封头 2-主轴承 3-游动卷筒左轮毂 4-齿轮式调绳离合器 5-游动滚筒 6、14-润滑油杯 7-尼龙套 8-挡绳板 9-筒壳 10-木衬 11-铜制轴套 12-游动卷筒右轮毂 13-固定卷筒左轮毂 15-固定卷筒16-制动盘 17-精制螺栓 18-固定卷筒右轮毂 19-切向键 20-主轴 21-切向键 22-外齿轮 23-内齿轮 24-辐板 25-角钢 26-联锁阀 27-调绳液压缸28-油管3.3 两种调绳离合器的简介本系列提升机采用轴向齿轮式调绳离分器(见图36)。在游筒支轮上沿圆周装有三个调绳液压缸4，调绳液压缸的另一端插在齿轮6的孔中。这样当齿轮6与固定在卷筒9辐板上的内齿轮8相啮合时调绳液压缸便相当于三个传动销，将游筒左支轮3与齿轮6连接在一起，经齿轮传递转矩。需调绳时，充油到三个液压缸的前腔齿轮6外移与内齿轮脱开，游筒卷筒闸住。转动固定卷筒，内齿轮8与游动左支轮3通过尼龙瓦7作相对运转，以达到调绳的目的。图3-6 轴向齿轮式调绳离合器1-主轴 2-键 3-游筒左支轮 4-液压缸 5-橡胶缓冲垫 6-齿轮7-尼龙瓦 8-内齿轮 9-卷筒辐板 10-油管 11-轴承座 12-密封头 13-联锁阀本系列主轴装置朽有以下A、B两种不同的结构形式，分别为卷筒上带木衬、筒壳上方直接加工出绳槽两种结构(见图37、图38)。A种形式固定卷筒两支轮与主轴为过盈配合，卷筒辐板与支轮为高强度螺栓联接；B种形式为主轴上直接锻制出两个法兰盘，用高强度螺栓与卷筒辐板联接。卷筒和制动盘为两半装配式结构，安装时现场不再焊接和加工制动盘。主轴承采用调心滚子轴承。调绳离合器均采用径向齿块离合器结构，该装置由齿块、齿圈等工作机构，液压缸、移功毂等驱动机构，操作闭锁等控制机构三部分组成(见图39)。该新结构可满足调绳过程中安全、精确、快速、可靠的使用要求。调绳工作原理如下：(1)机器正常工作阶段 此时齿块和内齿圈处于啮合状态，液压缸的合上腔和离开腔通过液压站上的电磁阀(34D2-10BY)处于回油状态，联锁阀的柱销锁入游动左支轮凹槽中，机器正常运行。(2)调绳准备阶段(即离合器离开) 拨动操纵台上调绳转换开关到调绳位置，安全电磁阀断电，使机器处于安全制动状态。再拨动电磁铁G2通电，高压油即可通过联锁阀进入调绳液压缸的离开腔，联锁阀的柱销从凹槽中移出推动液压缸活塞外移，使齿块与内齿轮脱离啮合，游筒卷筒与主轴联接脱开。(3)调绳操作阶段 拨动另一个安全电磁阀，解除固定卷筒的安全制动，游筒卷筒仍为安全制动。起动机器使固定卷筒慢速运转，调节钢绳长度或更换提升水平，实现调绳的日的。 (4)恢复工作阶段(离合器合上) 钢绳调绳完毕后，恢复固定卷筒的安全制功，然后将电磁阀G2断电，液压缸离开腔的高压油即回油箱。再接通电滋阀G1，高压油即可进入液压缸的合上腔，驱功液压缸活塞向里.图3-7 2JKA型双筒提升机主轴装置1-滚动轴承 2-调绳离合器 3-连接螺栓 4-制动盘 5-铜套 6-绳槽结构（在筒壳上直接加工出） 7-游动卷筒 8-固定卷筒 9-高强度螺栓 10-木衬绳槽 11-支轮 12-圆锥齿轮图3-8双筒提升机主轴装置1-滚动轴承 2-调绳离合器 3-连接螺栓 4-制动盘 5-铜套 6-游动卷筒 7-绳槽结构（筒壳上加工） 8-固定卷筒 9-高强度螺栓 10-圆锥齿轮 11-木衬结构 12-调绳对齿标记图3-9 径向齿块式调绳离合器结构及工作原理图 1-内齿圈 2-齿块 3-拔叉 4-移动毂 5-调绳液压缸 6-联锁阀3.4提升机运动学的计算A.加速度 取 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 减速度B.各阶段速度参数的计算时间（s）行程(m)加速度大小初加速阶段32.3 0.5主加速阶段8.341.60.85等速阶段42.4374.20减速阶段8.338.91爬行阶段62.30停车阶段800 C.提升系统的变位质量(1) 货载重量： Q=4000kg(2) 容器重量：=2337kg(3) 钢丝绳重量： （4）电动机转子部位变位质量 (5)天轮的变位质量： (6)提升机变位质量：（7） 总变位质量： D.力图的计算a.在加速阶段 动力方程式 (1) 提升开始时，t=0,拖动力为 =1.15 =73677N（2) 加速阶段阶段终了时， 拖动力 b.在等速阶段，动力方程为 (1)在等速开始时，t=0 拖动力方程为 （2） 等速终了时， 拖动力为 c.减速阶段 拖动力方程式为： 减速阶段开始时，t=0, 拖动力为： 其他时段同理可求。 4 矿井提升机的制动装置4.1 概述 制动装置是矿井提升机的重要组成部分，它由制动器（执行机构，也称为闸）和传动机构组成。制动器是直接作用于制动盘（轮）上产生制动力矩的部分，按结构可分为盘式和块式制动器等；传动机构是产生或消除并调节制动力矩的部分，按传动能源分为液压、气压或弹簧传动系统等。国产新系列JK型矿井提升机采用液压盘式制动装置（包括盘式制动器和液压站）；而旧系列KJ型矿井提升机则分别采用油压或气压块式制动装置。盘式制动装置与块式制动装置比较有以下优点：（1）多副制动器同时工作。即使有一副制动器失灵，只丧失部分制动力矩，因而一般情况下仍可闸住提升机，故安全可靠程度高。（2）盘式制动装置制动力矩的调节是用液压站的电液调压装置来实现的，操纵省力，制动力矩可以在较大范围内调节，故制动力矩可调性好；（3）盘式制动装置去掉了块式制动装置的杠杆铰链部分，制动力矩产生不是靠重锤，而是靠碟形弹簧，因而整个制动装置的惯量、摩擦损失小、动作快、灵敏度高，故适用于自动化或半自动化操纵；（4）质量轻、结构紧凑、外形尺寸小；（5）通用性好。制动装置的作用是：（1）在提升机正常工作的减速阶段或下放重物时，参与调整提升机的运行速度，并在提升终了是使之正常停车，完成这一任务者称为工作制动；（2）当发生紧急事故时，能迅速而合乎要