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机械毕业设计论文
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机械毕业设计178JK-2%30提升机,机械毕业设计论文
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I 目 录 一 绪论 . 1 二 JK-2/30 缠绕式提升机 . 2 2.1选型设计依据及提升方式的确定 . 2 2.1.1选型设计依据 . 2 2.1.2 提升方式的确定 . 2 2.2 提升容器的选择设计 . 3 2.2.1 选择原则 . 3 2.2.2 选择计算 . 3 2.3 提升钢丝绳的选择设计 . 4 2.3.1 提升 钢丝绳的结构 . 4 2.3.2 提升钢丝绳的类型及特点 . 5 2.3.3 提升钢丝绳的选择计算 . 6 2.4 提升机的选择设计 . 9 2.4.1 提升机的类型 . 9 2.4.2 单绳缠绕式提升机的分类和结构 . 9 2.4.3 提升机的选择计算 . 11 2.5 天轮的选择 . 12 2.6预选电动机 . 12 三 提升机与井筒相对位置 . 14 3.1井架高度 . 15 3.2提升机滚筒中心至井筒中钢丝绳间水平距离 . 15 3.3 钢丝绳弦长 . 15 3.4 钢丝绳的偏角 . 16 3.5 提升机滚筒的下出绳角 . 17 四 提升系统运动学、动力学参数计算 . 17 4.1 提升系统的动力方程式 . 17 4.1.1 提升系统的静阻力 . 17 4.1.2 提升系统的变位质量 . 18 4.1.3主加减速度1a、3a的选择和计算 . 19 4.2提升系统速度图和力图的计算 . 20 4.2.1提升速度图参数计算 . 20 4.2.2提升系统力图参数计算 . 21 五 矿井提升机的拖动和控制 . 23 nts II 5.1 提升电动机容量的计算 . 24 5.2 电动机容量 的验算 . 25 5.2.1按发热条件验算 . 25 5.2.3电动机特殊过负荷能力验算 . 25 5.3 交流拖动提升设备的电耗及效率计算 . 26 5.3.1 一次提升电耗 . 26 5.3.2 吨煤电耗 . 错误 !未定义书签。 5.3.3 一次提升有益电耗 . 错误 !未定义书签。 5.3.4 提升设备的效率 . 26 六 年产量验算 . 27 6.1 实际提升量 . 27 6.2 提升能力的富裕系数 . 27 结论 . 28 致谢 . 29 参考文献 . 错误 !未定义书签。 nts 1 一 绪论 矿井提升设备的任务是沿井筒提升煤炭、矿石、矸石、下放材料，升降人员和设备，所以矿井提升设备是联系井下与地面的重要的生产设备，它在整个综合机械化生产中占有了重要位置。 近几十年来，为提高劳动生产率和各项经济技术指标，在全世界范围内进行着对矿井的根本性技术改造，这一种改造的趋向是向着更集中，更大型发展。 随着矿井技术改造的进程，提升设备在高效、大型、自动化方面都有飞速进步。现代化提升设备已发展成为大型机械 电气机组或机组群。箕斗有效载荷在国外已经超过 50吨；提升速度接近 20m/s；拖动功率达到 10000kw以上；在拖动控制方面已经广泛采用了集中控制及自动控制设备。 我国提升设备的设计制造，是在解放之后才开始的。建国初期在党的领导下，改建和新建了许多矿山机械制造厂。 1953 年抚顺重型机器厂制造出我国第一台缠绕式双筒提升机。 1958 年洛阳矿山机器厂设计制造成了我国第一台 2 4 多生摩擦式提升机，并且在1961 年开始运转，这种类型的提升机与缠绕式提升机比较，具有重量轻、体积小、安全可靠、适合较深的矿井的特点，它是现代化提升机的发 展方向。 1971 年该厂又新设计制造出 JK 型新系列单绳缠绕式提升机，新系列提升机采用一些新结构，与老型比较，提升能力平均提高了 25%，而且机器重量也有所减少，现在已经作为国家定型产品成批生产。 多绳提升设备在我国改建和新建的矿井中已经广泛采用。在矿井的技术改造中，将缠绕式提升机改为单、双绳落地式摩擦提升机的试验在进行中，新落地多绳提升设备的设计和试制的工作已开始，几种可控硅控制系统以及自动化提升设备已经在矿山生产实践中适用。 其它提升设备，比如说矿用提升钢丝绳，提升容器近几年也有了很大发展。使用寿命并且结构稳 定的线接触、面接触、多层股钢丝绳已经在一些钢丝绳厂成批生产。而且适合我国矿山生产特点的单绳及多绳提升容器系列也正在制定，今后将不断向自重轻、结构合理以及大型化发展。 根据提升设备的特点可将提升设备分类为： 按用途来分：主井提升设备；副井提升设备。 按提升机类型来分：缠绕式提升设备；摩擦式提升设备。 按拖动类型来分：交流拖动提升设备；直流拖动提升设备。 提升设备主要组成部分是：提升容器、提升钢丝绳、提升机、矿井井架、天轮及装卸载附属设备等。 nts 2 二 JK-2/30 缠绕式提升机 2.1选型设计依 据及提升方式的确定 2.1.1设计参数 2.1.2 提升方式的确定 提升设备选型设计必须在提升方式确定后进行。 当矿井年产量、水平井深及开采水平确定之后，就需要决定合理的提升方式。提升方式与井筒 开拓、井上下运输等环节都有密切关系。所以在做新井初步设计时，对提升方式要全面综合地考虑。在决定合理提升方式时，要考虑如下的几个因素： （ 1）对于年产量大于 60万吨的大中型矿井，因为提升煤炭及辅助提升工作量均较大，所以一般均设主副井两套提升设备。主井用箕斗提升煤炭，副井则用罐笼完成辅助提升任务：如升降人员、提升矸石和下放材料设备等。对于年产量小于 30 万吨小型矿井，如只用一套罐笼提升设备就能完成全部主副井任务时，用一套提升设备是经济的。而对于年产量大于 180万吨的大型矿井，主井一般需要两套箕斗提升设备，副井除了 配备一套罐笼设备以外，多数还需要设置一套单容器平衡锤系统来专门提升矸石。 （ 2）一般情况下，主井都用箕斗提升方式。是因为箕斗提升方式能力大、运转费用也比较低。另外，在控制上易于自动化。但是在特殊的条件下，比如矿井生产的煤质品种多，而且需要分别运送，或者是保证煤炭有足够的块度，这时只能采用罐笼做主井提升设备。 机 器 型 号 滚 筒 钢丝绳最大静张 力 （吨） 两钢丝绳最大静张力 （吨） 缠绕层 数 提升速度(不大于） ( 米 /秒） 个 数 直径 （米） 宽度 （米） JK-2/30 1 2 1.7 6 6 2 4 nts 3 （ 3）为提高生产率，中等以上矿井，原则上都是需要用双钩提升。若矿井同时开采水平数过多，则用平衡锤单容器提升方式是比骄傲方便的。 （ 4）从我国目前实际实际情况来看，对于小型矿井，采用单绳缠绕式提升系统较好 。对于年产量 90 万吨以上的大型矿井，采用多绳摩擦提升系统较好。对于中型矿井，如果井较浅，可以采用单绳缠绕系统，井较深时则可采用多绳摩擦系统，或者是主井采用单绳箕斗，副井则采用罐笼。 由于煤矿矿井的深度中等，年产量 中等 ，全面综合考虑后，决定主井采用单绳缠绕式罐笼 提升。 2.2 提升容器的选择设计 2.2.1 选择原则 提升容器规格是提升设备选型计算的主要技术参数，它直接影响了提升设备的初期投资和运转费用。 提升容器是直接装运煤炭，石料，人员，材料及设备的工具。按其结构可分为罐笼，箕斗，矿车，人车及吊桶五种。本次 设计主要用于提升煤炭，所以选用罐笼作为提升容器。 2.2.2 选择计算 2.2.2.1确定 提升高度 根据 煤矿安全规程 规定：竖井中用于升降物料的最大速度不得超过下式求出的值： vm 0.6 H 根据设计参数得： vm=4m/s 所以 4 0.6 H H 44.44m 取 H = 50 m 2.2.2.2一次循环提升时间 当最大速度 Vm已经确定，但尚未进行运转参数计算时，可暂用下式估算每次提升实际循环时间XT。 tvavT mmX H 11= 1054508.04 nts 4 =32.5 s 式中 a 提升加速度， m/2s ，箕斗提升时， a 0.8 m/2s ，取 a=0.8 m/2s ； t 箕斗在卸载曲轨内减速与爬行的估算附加时间，暂取 t =5 s； 箕斗装卸载时间， s ，取 =10 s ； XT 一次提升循环时间， s。 2.2.2.4一小时提升量 TbAcam Xrnf t3 6 0 01 =143003600 5.321 0 0 0 01002.115.1 XX XXXX=2.96吨 式中 C 提升不均衡系数，对于主井提升设备，有井底煤仓时，取 c=1.15 ； fa 提升能力富裕系数，主井提升设备对第一水平应留有 1.2的富裕系数； An 矿井年产量， t/年 ； rb 提升设备年工作日数，一般取 rb =300 d ； t 升设备日工作小时数，一般取 t=14 h ； 选用罐笼名义装载量为 1.5吨的罐笼。 其主要技术规格参数如下： 罐笼型号 GLG-1.5X1/1 名义载重 Q =1.5t 罐笼 自重 QZ=3.45t 罐笼 总高 Hr=4850mm 2.3 提升钢丝绳的选择设计 2.3.1 提升钢丝绳的结构 提升钢丝绳是把一定数量的细钢丝捻成股，再把若干个股围绕绳芯捻成绳。提升钢丝绳各部分名称如图 2 1所示。 nts 5 图 2-1 提升钢丝绳的结构 1-股芯 2-内层钢丝 3-外层钢丝 4-绳 5-绳股 6-绳芯 矿用钢丝绳的钢丝是优质碳素结构钢，直径为 0.4: 4mm,更细的钢丝容易磨损和腐蚀，在生产中直径超过 4毫米的钢丝难以保证理想的抗拉强度和疲劳性能。钢丝是用圆钢条冷拔而成的，其抗拉强度为 140: 200kg/ 2mm 。在受到相同终端载荷的情况下，抗拉强度大的钢丝绳的绳径可以选择小的。然而，抗拉强度过高的钢丝绳弯曲疲劳性能差。 一般情况下，矿井提升钢丝绳选用 155: 170 kg/ 2mm 为宜。为了提高钢丝绳的抗腐蚀能力，钢丝表面可通过镀锌加以保护。钢丝韧性号可以分为特号、 I号、 II号。升降人员用绳一定要用特号钢丝绳，提煤的主提升钢丝绳可以用特号或者 I号钢丝绳。 在把钢丝捻成股时有一个股芯，在把股捻成绳时有一个绳芯。股芯一般是钢丝，绳芯一般有金属绳芯和纤维绳芯两种，前者是由钢丝组成的，后者可以用剑麻、黄麻或有机纤维制成。绳芯的作用就是支 持绳股，使绳富有弹性，并且可以贮存润滑油，从而防止内部钢丝腐蚀生锈，减少钢丝之间的摩擦。 2.3.2 提升钢丝绳的类型及特点 提升钢丝绳的类型有以下几种： （ 1） 点接触、线接触及面接触钢丝绳； （ 2） 右捻、左捻、同向捻及交互捻钢丝绳； （ 3） 圆形股和异形股钢丝绳； （ 4） 不旋转钢丝绳； （ 5） 密封钢丝绳； （ 6） 扁钢丝绳； （ 7） 不松散钢丝绳。 此外，选择钢丝绳时需考虑以下因素： （ 1）在矿井淋水大，酸碱度较高且作为出风井中的提升钢丝绳，由于腐蚀严重而影响了钢丝绳的适用寿命，应选用镀锌钢丝绳； （ 2）以磨损为主要损坏原因时，应选用外 层钢丝绳直径比内层粗的钢丝绳，如 6 7，6 (19)或三角股等； （ 3）以弯曲疲劳断丝为主要损坏原因时，可选用内外层钢丝直径差值小的线接触式或异形钢丝绳，如 6T(25)， 6W(19)等； （ 4）用于高温和有明火的煤矿歼石山等处的提升钢丝绳，可选用带金属绳芯的钢丝绳。 （ 5）实践认为，煤矿提升用绳用同向捻钢丝绳为好。 表 2-1为各种钢丝绳的主要特点。 nts 6 表 2 1 各种钢丝绳的主要特点 钢丝绳结构 优点 缺点 主要用途 圆形股钢丝绳 76 ；196 ； ）（ 19X6 ；）（ 19W6 ； 25T6 ）（ 等 易于用眼检查断丝情况，挠性大，易制造，价位低 随载荷变化有旋转趋势，外部钢丝易磨损 提升钢丝绳， 尾绳，罐道绳 ， 制动绳，缓冲绳 三角股钢丝绳 ）（ 216 ；）（ 246 ； ）（ 306 ；）（ 366 等 易于用眼检查断丝情况；相同条件下，比圆形绳强度大，寿命长，抗挤压性能好，外层钢丝比圆形股绳耐磨损 随载荷变化有旋转趋势，挠性比圆 形股差 提升钢丝绳， 罐道绳 多层股不旋转钢丝绳1718 ； 734 等 旋转性小，有相当大的挠性 内部钢丝不易检查 尾绳， 凿井提升钢丝绳 密封、半密封钢丝绳 不旋转，抗磨、抗腐蚀性能好，相同条件强度最大，弹性变形小 内部钢丝不易检查；直径大时断面易变形，挠性小，制造复杂，价格高 罐道绳， 提升钢丝绳 扁绳 不旋转，易于检查，某一 方向上有很大的挠性 易磨损，手工生产效率 低、价格高 尾绳， 凿井提升钢丝绳 2.3.3 提升钢丝绳的选择计算 2.3.3.1选择原则 钢丝绳在工作时受到种应力作用，如静应力、动应力、扭转应力、弯曲应力、接触应力、捻制应力及挤压应力等，这些应力反复作用将导致钢丝的疲劳破断，这就是钢丝绳破损的主要原因；另外钢丝绳破损及锈蚀将影响钢丝绳的性能和破损。因此，全面综合反映上述应力的疲劳计算是一个较复杂的问题，虽然国内外学者在这方面作了大量的研究工作，并取得了一些成就，但由于钢丝绳的结构复杂，影响因素较多，钢丝绳强度计算理论还没有完善 ，一些计算公式还不能够确切地反映真实的应力情况。我国矿用钢丝绳是按照煤矿安全规程的规定：钢丝绳应按照最大静载荷并且考虑一定安全系数的方法进行计算。 安全系数指钢丝绳钢丝拉断力总和与钢丝绳计算静拉力之比。但应当注意，安全系数并不是代表钢丝绳真正具有的强度储备，只是表示在此条件下经过实践证明钢丝绳可以安全运行。我国煤矿安全规程对提升钢丝绳的安全系数规定如表 2 2所示。 nts 7 表 2 2 提升钢丝绳安全系数表 用途分类 安全系数最低值 备注 单绳缠绕式提升装置 专为升降人员 9 升降人员和物料 升降人员 时 9 混合提升时 9 多层罐笼同一次升降人员和物料 升降物料时 7.5 专为提升物料 6.5 2.3.3.2 选择计算 （ 1）计算钢丝绳每米重量 图 2 2为单绳提升钢丝绳计算示意图。 图 2-2 单绳提升钢丝绳计算示意图 由图可知，钢丝绳最大静载荷maxQ在 A点，其值为： m a xQ Q + Q P HZC式（ 2.9） 式中 maxQ 钢丝绳最大计算静载荷， kg； Q 容器一次提升量， kg; QZ 容器自重， kg； nts 8 P 钢丝绳每米重量， kg/m; HC 钢丝 绳最大悬垂长度， m。 HHHHZSJC = 20 + 50 = 70m 式中 Hj 井架高度 m,罐笼 提升： mHJ 2515 ，取 其为 20； HS-矿井深度； Hz-由井底车场水平到容器装载的距离，罐笼提升 Hz=0m； 计算钢丝绳每米绳重： HmQCaBZXQP11.0 = 705.61 7 0 0 0 011.03 4 5 01 5 0 0X=1.76 /m 式中 B 钢丝绳的抗拉强度， kg/ 2cm ,取 2B 1 7 0 0 0 k g / c m ma 钢丝绳安全系数，煤矿安全规程规定，主井箕斗提升， m 6.5a ，取m 6.5a 。 根据上述 P值，选用 619 普通圆股钢丝绳，其有关数据： 选取 P=1.903 /m,其对应的 钢丝绳直径 d=23mm,钢丝直径 =1.5mm,钢丝绳抗拉强度2B 1 7 0 0 0 k g / c m ，全部钢丝断裂力之和 Qq =34200kg， （ 2） 钢丝绳选出后，要按照实际所选钢丝绳的数据校核其安全系数，求得： 实际安全系数 HQQCZqPQm =709 0 3.13 4 5 01 5 0 0 3 4 2 0 0 Xnts 9 =6.69 6.5 故所选钢丝绳可用。 2.4 提升机的选择设计 2.4.1 提升机的类型 我国目前生产和使用的提升机可分为两大类：单绳缠绕式提升机和多绳摩擦式提升机。单绳缠绕式提升机是较早出现的一种提升机，它的工作原理较简单，就是把钢丝绳一段固定住并且缠绕在提升机滚筒上，另一端则绕过井架天轮悬挂提升容器。然后利用滚筒转动方向的不同，将钢丝绳缠上或放松，来完成提升或下放容器的工作。单绳缠绕式提升机结构简单，工作可靠，但只适用于浅井及中等深度的矿井，而且终 端载荷不能太大。对深井且终端裁荷较大时，提升钢丝绳和提升机卷筒直径很大，造成体积庞大，重力猛增，使提升钢丝绳和提升机在运输、制造和使用上都有诸多不便。所以在一定程度上限制了单绳缠绕式提升机在深井中的使用。多绳摩擦式提升机的工作原理是通过利用摩擦传递动力，就和皮带传输机的传动原理是一样的，这类提升机的特点是体积小、重量轻，且适用于中等深度和比较深的矿井。 2.4.2 单绳缠绕式提升机的分类和结构 按滚筒数目的不同，单绳缠绕式提升机可以分为双滚筒和单滚筒提升机两种：双滚筒提升机在主轴上装有两个滚筒，其中一个用键 固定在主轴之上，称为固定滚筒死滚筒或固定滚筒；另一个滚筒滑装在主轴上，用调绳离合器与主轴连接，称为活滚筒或游动滚筒。将两个滚筒做成这种结构的目的，是为了在需要时两个滚筒可以有相对运动，这样可以更方便地调节绳长或更换水平。单滚筒提升机只有一个滚筒，一般情况下用于单钩提升。 矿井提升机是矿井提升设备中的动力部分，主要由主轴装置、调绳离合器、减速器、深度指示器、电动机、制动系统、电控系统和操纵台等组成。 2.4.2.1 主轴装置 提升机主轴装置包括滚筒、主轴、主轴承，在双筒提升机中还包含有调绳离合器。 滚筒的筒壳 通过轮辐、轮毂用键固定在轴上（固定滚筒），筒壳外边通常都设有木衬，木衬上车有螺旋导槽，目的是使钢丝绳在滚筒上作规则排列，并减少钢丝绳的磨损。在多层缠绕情况下，煤矿安全规程规定：滚筒必须要设有带绳槽的衬垫。 2.4.2.2 调绳离合器 双滚筒提升机一般都装有调绳离合器，它的作用是使活滚筒与主轴连接或脱开，从而方便在调节绳长或更换提升水平时，使死滚筒与活滚筒有相对运动。调绳离合器基本上可以分为三种类型：齿轮离合器、摩擦离合器、蜗轮蜗杆离合器。一般应用比较多的是齿轮nts 10 离合器。 2.4.2.3 减速器 根据提升速 度的要求提升机主铀转速一般为 40 60 r min，然而拖动提升机的电动机转速一般为 290 980 r min，所以，除采用低速直流电机拖动外，不能够把电动机与主铀直联，必须通过减速器。 我国提升机减速器曾经用过的速比有： 30； 20； 15.5； 12.5； 11.5； 10.5； 9.5； 7.35。JK 型提升机的减速器是属于二级圆弧齿轮减速器，其减速比是 30； 20； 11.5； 10.5。减速器低速轴采用齿轮联轴器与主轴相连，而高速轴则采用弹性联轴器与电机轴相连 2.4.2.4深度指示器 深度指示器的作用是： （ 1） 容器接近井口停车位置的时候发出减速信号； （ 2）向司机指示提升容器在矿井中的位置； （ 3）当提升容器过卷时，终点开关切断安全保护回路，然后进行安全制动； （ 4）减速阶段用限速装置进行过速保护。 深度指示器类型较多，按其动作原理可以分为机械式，机械电气混合式和数字式等。 KJ 系列提升机采用了机械牌坊式深度指示器，这种深度指示器在我国矿山应用比较多，它的优点是指示清楚，工作可靠；缺点就是体积较大，指示精度不高，不方便实现提升机的远程控制。所以， JK新系列提升机采用结构紧凑的同步联系式圆盘深度指示器。它由两部分组 成：深度指示器传动装置（发送部分）以及深度指示盘（接受部分）。数字式深度指示器在我国使用不多，还处于研究阶段。 2.4.2.5 制动系统 制动系统的组成是制动器 (也称闸 )和传动机构。制动器是直接作用在制动盘或制动轮上产生制动力矩的部分，它按照结构形式分为盘式闸及块式闸等。传动机构则是控制并调节制动力矩的部分。它按传动能源可分为油压、气压或弹簧。制动器的作用有以下几个： （ 1）在提升机的正常操作中，对提升机进行速度控制，在提升结束时可靠地闸住提升机，即通常所说的正常停车。； （ 2）如果发生紧急事故，能迅速地并 按要求减速，闸住提升机，即安全制动。 （ 3）在减速阶和下方重物的时候，对提升机进行控制，即工作制动。 （ 4）对于双滚筒提升机，在调节绳长、更换钢丝绳及更换水平时，应该能够闸住提升机活滚筒，松开死滚筒。 我国生产的矿井提升机主要采用盘闸制动系统，它包括了盘闸制动器和液压站两部分。盘闸制动系统与块闸制动系统相比较，它的优点是重量小，结构紧凑，安全性好，动作灵敏。 nts 11 2.4.3 提升机的选择计算 2.4.3.1 提升机滚筒直径 提升机滚筒直径是选择计算提升机的基本参数之一。选择滚筒直径主要的原则是钢丝绳在滚筒上缠绕 时不会产生过大弯曲应力，以方便保持其具有一定的承载能力和使用寿命。理论与实践都已证明， 绕经卷筒及天轮的钢丝绳，它的弯曲应力的大小和疲劳寿命，取决于滚筒与钢丝绳直径之比。在同一钢丝绳直径这一条件下，滚筒的直径越大，弯曲应力则越低；而钢丝绳直径不同，滚筒直径相同的条件下，绳径越小，即 D/d越大，弯曲应力越低。在承受相同试验荷载的情况下， D/d 值越大，钢丝绳可以承受的反复弯曲次数越高，寿命愈长。根据以上的两点，煤矿安全规程 规定： 对于安装在地面上的提升机： D 80d = 80x23 = 1840mm 2000mm D 1200 =1200x1.5 = 1800 2000mm 式中 D 滚筒直径， mm ； d 钢丝绳直径， mm ； 钢丝绳中最粗的钢丝直径， mm 。 2.4.3.2选择标准提升机 根据计算结果，选用滚筒直径为 2米的提升机是适合的，对 JK-2/30型提升机需检验滚筒宽度 B及提升机强度。 双滚筒提升机 ，每个滚筒实际容绳宽度为： 3330 dDHB = 3233214.3 3050 X=409.2mm 1700mm 式中 B 提升机所需的滚筒缠绳宽度， mm； 缠绕在滚筒圆周表面上相邻两绳圈间隙宽度，取 =3mm ； k 缠绕层数，煤矿安全规程规定：专为升降物料的，准许缠 2层。故取 k=2 。 所以滚筒宽度满足要求。 2.4.3.3提升机强度验算 j m a x j m a xF Q Q P H F nts 12 c m a x c m a xF Q + P H F计算得： kgkgXPHQ QFZJ 6000503850903.134501500m a x kgkgXPHQFC 6000159250903.11500 式中 jmaxF 钢丝绳实际最大静张力， kg； cmaxF 钢丝绳实际最大静张力差， kg。 强度校核合格。 其相关数据： D=2000mm,B=1700mm,i=30, jmaxF=6000kg, cmaxF=6000kg. 2.5 天轮的选择 天轮安装在井架上，它的作用是引导、支撑钢丝绳转向，根据煤炭工业部的标准，天轮分为以下三种：（ 1）井上的固定天轮；（ 2）凿并及井下的固定天轮；（ 3）游动天轮。 天轮的结构形式也 可分为三种类型：直径小于 3000 mm时，采用整体铸钢结构；直径为 3500mm时，采用模压焊接结构；直径为 4000mm 时，采用模压铆接结构。 根据煤矿安全规程规定，对于安装在井上的天轮且钢丝绳与天轮的围抱角小于 o90 时， 用下式计算选择天轮直径： Dt 60d = 60x23 = 1380mm Dt 1200 =900x1.5 =1350mm 式中 tD 天伦直径， mm 。 综合考虑选用 Dt=2000mm 整体铸钢结构的天轮，天轮型号为5.132000TSG，主要参数如下： 名义直 径： 2000mm 绳槽半径： 13.5mm 适用钢丝绳直径范围： 23-24.5mm 允许的钢丝绳全部钢丝破断力总和： 458500kg 两轴承中心距： 700mm 轴承中心高： 180mm 变位重量： 3070kg 总重： 9100N 2.6预选电动机 计算最大经济速度： nts 13 煤矿安全规程 规定：竖井中用罐笼升降物料时的最大速度不得超过下列公式求出的数值 vm 0.6 H 此外还要考虑经济的因素，因为若用较大的提升速度时，一次提升量 Q 和提升机都可以小一些。总的投资费用减少一些。但是这时运转费用要比提升速度较小，一次提升量 Q 较大的方案多一些。到底选用多大的提升速度 vm比较合适，要经过技术经济的方案 比较。我国设计部门目前常用的估算经济公式是： vm=（ 0.4 0.5） H 取 vm=0.4 H =0.4x 50 =2.83m/s 根据提升机的规格和最大提升速度，所选电动机的转速为： Din Vm60 =214.3 3083.260 =811r/min 式中 n 电动机的估算转数， r/min; i 减速器传动比； 则电动机的额定转数为 ne=750r/min. 由电动机的额定转速计算最大经济速度： iDnv em 60=3060 750214.3 =2.62m/s 取 vm=3m/s vm=3m/s 15 由于实际下出绳角大于 15 ，因此是符合要求的。 4 提升系统运动学、动力学参数计算 为了保证空、重 罐笼 在卸载曲轨内运行的稳定性和停车的准确性，采用 五 阶段速度图。 4.1 提升系统的动力方程式 4.1.1 提升系统的静阻力 nts 18 提升系统的静阻力包括有益载荷、容器自重、钢丝绳的重量和矿井阻力等形成。矿井阻力指的是井筒中气流和罐道对容器的阻力，钢丝绳在天轮和滚筒上的弯曲阻力及天轮轴承的阻力等。图 4-1是提升系统示意图，研究空、重容器均已 运行了 X米时的静阻力，这时静阻力可用下式表示： jF K Q + P H - 2 X式（ 4.1） 图 4-1提升系统示意图 4.1.2 提升系统的变位质量 为了方便计算总的惯性力，可以把各运动部分的质量都变位到滚筒表面缠绕的圆周上，这个地方的线加速度就是提升容器的加速度1a。条件是变位前后的动能相等，系统变位质量的总和就是提升系统的总变位 质量。 提升系统运动部分可以分成直线运动和旋转运动两个部分，作直线运动的部分是提升容器、有益载荷和提升钢丝绳。它们的速度和加速度就等于提升机滚筒表面速度、加速度，所以它们的变位质量与实际质量相同；作旋转运动的部件为是：提升机的旋转部件（包括减速器）、天轮以及电动机转子。提升机和天轮的变位质量可以在其技术规格表中查出。所以只有电动机转子变位重量需要计算。 电动机转子的变位质量 kgXXXg iDGDm dd 1 9 1 2 58.98502 3022222 提升系统运动部分总变位质量 nts 19 mGGLHQ dtJXCZ DPQgm 2303221 1912530702680030214.331.1970903.123450215008.9 1 =21356 式中 iG 提升系统的总变为重量， KN； jG 提升机的变位重量， KN； dG 电动机转子的变位重量， KN。 4.1.3主加减速度1a、3a的选择和计算 提升系统动力方程式的常用形式为： F = K Q + P ( H - 2 X ) + m a 式（ 4.5） 上式表示加速度 a 与托动力的关系，已知加速度就可求出需要的拖动力，反之，已知托动力也可求出加速度。 在确定加（减）速度时，缠绕式提升设备受到煤矿安全规程、减速器能力及电动机能力的限制。 4.1.3.1主加速度1a的选择和计算 （ 1）减速器能力对加速度1a的限制必须满足下式： m a x1d22M( K Q - P H )Dam - m2 3 0 0 0 0 01 . 1 5 6 0 0 0 0 4 8 . 7 1 4 1 83 . 56 0 9 4 9 . 7 7 7 1 8 9 . 9 51 . 5 3 m / s 式中 maxM 减速器的最大扭矩，可从提升机的技术规格表中查出。 （ 2）电动机能力对加速度1a的限制必须满足下式： e120 . 7 5 F K Q - P Ham0 . 7 5 2 . 1 5 8 2 8 8 7 . 2 1 . 1 5 6 0 0 0 0 4 8 . 7 1 4 1 86 0 9 4 9 . 7 70 . 7 3 m / s 式中 eF 电动机的额定拖动力， N ； nts 20 1000 1 0 0 0 1 0 0 0 0 . 8 5F 8 2 8 8 7 . 21 0 . 4 6eje mP Nv （ 3） 煤矿安全规程对升降物料的加、减速度规程的限制是，一般在竖井，加、减速度最大不超过 2/2.1 sm 。 加速度受上述三个条件限制，取其中的最小值，所以取 21 0 .7 3 m /as。 4.1.3.2主减速度 3a 的选择和计算 综合考虑后，按自由滑行方式确定减速度 3a 。在自由滑行整个减速阶段，拖动力为零。不带尾绳的静力不平衡提升系统的静阻力不断变化，使得减速阶段的实际减速度是变量。此时，与之相应的速度变化、时间和形成等计算方法也需要改变。不过减速时间3t很短，静力不平衡程度不是太大，可近似 地认为减速度阶段减速度是常量。减速终了时的减速度为 : m pHKQga 3=21356 50903.110150015.1 = sm 2/62.0 减速终了时的减速度是减速整个过 程中最小的，所以取 sm 2/62.0 。 4.2提升系统速度图和力图的计算 4.2.1提升速度图参数计算 罐笼 提升 因无卸载曲轨，故无初加速阶段，一开始就以较大的加速度 a1加速运行。但为了停车准确，仍有爬行阶段 t4，故为五阶段速度图。 4.2.1.2 主加速阶段 加速时间： sa vvt m 473.0 31 01 主加速阶段的行程为： mtvvh m 64232 101 4.2.1.3 爬行阶段 nts 21 爬行时间为： svht 25.64.0 5.2444 箕斗在爬行阶段自动控制时，爬行距离取 mh 5.24 ，爬行速度 取 smv /4.04
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