JK-2×1.5型矿井提升机的主轴装置设计【5张图/20000字】【优秀机械毕业设计论文】

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JK-2×1.5型矿井提升机的主轴装置设计【】【优秀机械毕业设计论文】.rar

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A0-总装图.dwg

A1-制动盘.dwg

A2-副板.dwg

A2-右支轮.dwg

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关键词：: jk 矿井提升晋升主轴装置设计优秀优良机械毕业设计论文

资源描述：

文档包括:
说明书一份。64页。20000字左右。
实习报告一份。
开题报告一份。
外文翻译一份。

图纸共5张，如下所示
A0-总装图.dwg
A1-制动盘.dwg
A2-副板.dwg
A2-右支轮.dwg
A2-左支轮.dwg

摘要

矿山生产的全过程离不开矿山提升和运输工作。因此，运输和提升工作的好坏直接影响到矿山生产能否正常高效进行。如果说运输线路是矿山生产的动脉，那提升设备则是其咽喉，可见其重要性和必要性。提升机是联系井下和地面的重要运输工具，矿井提升工作是整个采矿工程中的重要环节。
矿井提升机的主轴装置是其主要的工作机构，它不仅要承受各种正常载荷（包括固定载荷和工作载荷），还要承受各种紧急事故情况下所造成的非正常载荷。为了使提升机高效、安全、可靠地为国内外矿山机械用户服务，实现广大用户和企业的经济双赢，实现矿山机械用户的高效、安全、低耗的良性经济发展态势。设计者要综合运用机械设计等知识，通过设计计算、绘图以及运用技术标准、规范、设计手册等有关资料，完成预期设计任务，并使机械设计的基本技能得到训练。
本文针对矿山机械的特殊要求，重点设计卷筒部件和主轴部件，两个部件是矿井提升机的关键部分，卷筒强度不够会导致筒壳被压溃、焊缝开裂等；主轴是传递力的装置，在设计时要考虑其承受的玩扭力矩，键对主轴强度的削弱及其改进和装配问题，轴的工艺等要求。

关键词：矿井提升机滚筒主轴设计

Abstract
The whole process of production in mines from mining ascension and transport work. Therefore, transportation and ascension direct influence work on mine production can be normal efficient. If the transport line is the artery, the mine production lifting equipment is its throat, It is obvious that its importance and necessity.Hoist is an important transport machine that contacting underground and surface, And it is the important link in the whole mining engineering.
The spindle device of mine hoist is the primary operating mechanism, it not only to bear a variety of normal load (including the fixed load and working load), but also bear abnormal load that caused by a variety of emergency situlations. In order to improve machine efficiency, safety, reliable customer service for domestic and foreign mining machinery to achieve the majority of users and the enterprise's economic win-win situation, mining machinery users to achieve efficient, safe, low consumption of good economic development trend. Designers to design the integrated use of mechanical knowledge, through the design calculations, drawing and the use of technical standards, specifications, design manuals and other information, is expected to complete the design tasks, and mechanical design of the basic skills of training.
In this paper, the special requirements of mining machinery, components and key design reel spindle components, two components are a key part of mine hoist, roll shell of strength is not enough cause to be crushing, cracking and other weld; spindle force is passed Device to be considered in the design of torque to play the bear, the weakening of bond strength of the spindle and the improvement and assembly problems, the axis of the process requirements.

Key words: Hoist Drum Spindle Design

前言 1
1 概述 2
1.1 矿井提升机的简介 2
1.2 矿井提升机的用途和发展概况 3
1.3 矿井提升机的工作原理 5
2 矿井提升机的主要组成部分及用途 8
2.1 工作机构 10
2.2 制动系统 11
2.2.1制动装置的功用 11
2.2.2 制动装置的类型 12
2.3.3 制动系统的要求 12
2.3 机械传动系统 13
2.4润滑系统 13
2.5观察和操纵系统 13
2.6拖动，控制和自动保护系统 14
2.7辅助部分 15
3 单绳缠绕式提升机滚筒的设计与计算 16
3.1 滚筒的结构 16
3.2滚筒失效的形式及原因 23
3.2.1 滚筒失效的形式 23
3.2.2 滚筒失效的原因 23
3.3筒壳许用应力的确定 24
3.4正常工作时作用于筒壳上的外载荷 26
3.5筒壳强度的计算 32
3.6多层缠绕时筒壳的计算特点 33
3.7JK-2×1.5型提升机筒壳强度计算 34
3.7.1 已知条件 34
3.7.2 筒壳强度的计算及校核 35
4 单绳缠绕式提升机主轴的设计与计算 38
4.1 主轴的结构与强度计算 38
4.2 主轴的力学模型和受力分析 40
4.3 主轴及附属部件的设计计算 43
4.4 主轴的校核 44
4.4.1 综合所有JK-2×1.5型提升机已知条件为： 44
4.4.2 固定载荷分配于主轴各轮毂作用点上的力 45
4.4.3 钢绳张力分配于主轴上各轮毂作用点上的力 46
4.4.4 作用于轴上水平方向及垂直方向的合力 47
4.4.5 计算支点反力 47
4.4.6 计算弯矩 48
4.4.7 计算扭矩及扭转强度 49
4.4.8 计算危险断面的安全系数 49
致谢 51
参考文献 52
附录： 53
外文资料与中文翻译 53

JK-2×1.5型矿井提升机的主轴装置设计[KT]

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：李新华职称：讲师所在院（系）：机械与动力工程学院教研室（研究室）：机设题目矿井提升机的主轴装置设计学生姓名史烨飞专业班级 07 机设 1 班学号 0720150054 一、选题质量： 1、本题目符合机械设计专业的培养目标，能够充分锻炼和培养分析问题和实际操作能力，能够体现综合训练的要求。 2、设计任务难易程度和工作量适中，符合本科毕业设计要求，能在规定的时间内完成。 3、所选题目矿井提升设备的选型设计与实际贴合比较紧密，在实际的应用中比较广泛。在设计过程中，对机器的零件的设计和计算对我来说是以往所学知识的总结和应用，所以能够满足综合训练的要求。矿井提升机在设计过程中，对于我来说还是具有很大的难度，对于这方面的了解不是很多，且这方面的资料也是比较少，所以这对我来说是一个挑战。二、开题报告完成情况：根据自己在各方面资料的收集和整理，通过对可行性的分析，结合老师给的题目的选择，我完成了这次设计的选题。在选题结束之后，通过自己认真查阅相关的资料，最后结合本身的实际情况和设计的时间任务完成了开题报告。 2 三、阶段性成果：现阶段主要成果有以下几点：完成毕业实习并完成实习报告完成英文文献翻译完成开题报告完成总体设计，并完成各部件的详细计算并且绘制草图。已收集整理各种资料四、存在主要问题：现阶段存在的主要问题有：一是资料的查找比较困难，关于提升机的资料非常复杂和繁琐其中许多都是与设计无关的，需要耗费大量的时间寻找。二是其中牵扯到许多专业知识，许多地方都是在课堂上没有接触过的，还有一些牵扯到实际中的情况，一些设计细节也是以前在课本上没见过的解决方法： 1 静下心来认真查找并整理相关资料 2 查找相关书籍资料学习专业知识 3 请教老师和专业相关人员 4 上网寻求帮助五、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 3 外文资料与中文翻译外文资料： F A to of of an it on of to in in to be to of of a a of or in of of 1. In a is so it a of a in in or of of of of of a In a an of it of 1. at or of to as on to as in it to if on (1) in 2) or in 2. of 1). of a as or be to of of of in a of in a 1. of a is a of is a is a of is of a It be of a a or an be in a or a to a or to of to of in of in A in in to in a in in be a , or a A as a is a of of of to of in as of of of (1) of of an as a or of on a is (2) a or 3) a or of of at of as is as a on of 2(a). as as 2(b). A of or a on at of by is or 2(c). of in a 3(a), 3(b), in to of 2. 3. 0 ft in in of no on 4). of as as of of of by to ), as 5. in In to as a a it a of no be A of of of It of as an as a is 6. a no a at a a a an a in by to of of on of by in is to a of of in of a a on (1) of in 2)of of to be to of of do as is no to 3. 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(3) do to be a In it of in of of of to be is is of As be , of in A of no of of as a is to of It an of in , of No It be it is of or of be to be in PI specification 毕业设计实习报告姓名：史烨飞专业班级： 07 机设 1 班学号： 0720150054 毕业实习目的：机械设计制造及其自动化专业是一门实践性很强的专业，毕业实习是本科教学计划中非常重要的一个教育环节，是学生在校学习期间理论联系实际、增长实践知识、培养自身各方面能力的重要手段和方法。通过实习，了解煤矿企业生产流程、矿井提升机工艺流程、煤矿的企业管理和矿井提升设备机械等相关知识。开阔学生的视野，培养学生的分析问题，解决实际问题的能力，并了解本专业发展前沿，涉猎相关学科知识，使机械设计制造及其自动化专业的学生初步具有科学研究与解决工程实际问题的能力、较强的实践动手能力和创新意识的高级应用型人才。毕业实习是大学本科专业学习中不可缺少的重要部分，通过一段时间的生产实习后，使自己具备足够的技能，应付将来市场的挑战并保持强劲的竞争力，并为下一步的毕业设计打下坚实的基础。毕业实习要求： 1、明确实习任务，认真学习实习大纲，提高对实习的认识，做好思想准备； 2、认真完成实习内容，按规定记实习笔记，撰写实习报告，收集相关资料； 3、虚心向工人和技术人员学习，尊重知识，敬重他人，甘当小学生。及时整理实习笔记、报告等。不断提高分析问题、解决问题的能力； 4、自觉遵守学校、实习单位的有关规章制度，服从指导教师的领导，培养良好的风气； 5、实习结束后，应在规定时间内交齐实习笔记，实习报告等。毕业实习内容：毕业实习地点是在焦作煤业集团九里山矿。九里山矿九里山矿位于焦作矿区东部，西距市区 18 公里，太行山南麓，井田面积方公顷。九里山矿于 1970 年 7 月开始建井， 1983 年 4 月 30 日简易投产，设计生产能力 90 万吨 /年， 2005 年核定通风能力 178 万吨 /年、生产能力 100 万吨 /年， 2005 年实际生产原煤 105 万吨；截止 2005 年底，矿井剩余可采储量吨，剩余服务年限 46年。矿井开拓方式为立井双水平上下山联合开拓，一水平标高 450m，其首采区（ 24 采区）开拓工程正在施工，尚未形成生产能力。该矿为煤与瓦斯突出矿井，实测我矿二 1 煤最大瓦斯含量30m3/t（ 15011 运输巷揭煤点，标高 300m）， 24 辅助回揭煤点、标高 244m），为煤与瓦斯突出危险煤层。矿井采用中央边界与对角混合式通风，通风方法为抽出式；主、副井风，东、西风井回风；地面共安装四台主要通风机，其中东风井两台 24轴流式通风机，一台工作一台备用，风机工作风量 6363m3/压叶角度 350，电机容量 625风井两台 11 8对旋式通风机，一台工作一台备用，风机工作风量 7043m3/压风叶角度、电机容量 2450矿井等积孔井总进风量 12681m3/排风量 12983m3/井瓦斯绝对涌出量对瓦斯涌出量 t。矿井有完善的通风系统，所有采区均实现了分区通风，采区主要上（下）山三条，其中两条进风、一条专用回风，并贯穿了整个采区；所有采掘工作面回风流由专用回风巷引入采区回风上（下）山，并按规程规定安装了可靠的安全监测监控系统，达到了装备系列化标准要求。目前，该矿有 4 个采煤队、 2 个煤巷掘进队、 1 个岩巷掘进队和 1 个巷道修理队。正在回采的工作面为 14091、 14052、 15011 和 13112 煤柱工作面，其中 14091、 15011 为顶层工作面， 14052、 13112 煤柱为中层工作面，各工作面基本情况如下：（ 1） 14091 工作面可采长度 310m， 3 月底工作面参数为： 165m90m走向倾向采高），实际最高日产量 772 吨，核定日产量 1280 吨；（ 2） 15011工作面设计走向长度 840m， 3 月底工作面参数为：519m125m2.5 m（走向倾向采高）， 3 月份实际最高日产量 688 吨，核定日产量 751 吨；（ 3） 14052 工作面设计走向长度390m， 3 月底工作面参数为： 50m120m走向倾向采高 )，工作面在回采期间， 3 月份实际最高日产量 717 吨，核定日产量 2522 吨；（ 4） 13112 煤柱面工作面设计走向长度 160m， 3 月底工作面参数为： 65m32m走向倾向采高）， 3月份实际最高日产量 415 吨。所有采煤工作面没有超能力生产。正在掘进的煤巷工作面有： 13 上山煤柱工作面进、回风巷；14061 里段运输巷； 15041 进、回风巷； 11 煤柱工作面进、回风巷共计七个掘进工作面，其中， 14061 里段运输巷为顶层掘进面，13 上山煤柱工作面进、回风巷和 15041 进、回风巷均为沿空送巷顶层掘进工作面， 11 煤柱工作面进、回风巷为底层工作面。岩巷掘进面主要有： 15 专用回风巷、 24 轨道上山、马坊泉断层探巷、马坊泉断层探巷车场等岩掘进工作面。毕业设计内容： 1、矿井提升机的应用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。 2、矿井提升机的分类矿井提升机是联系矿井井下和地面的工作机械。用钢丝绳带动容器在井筒中升降，完成运输任务。按工作方式分类如下：缠绕式提升机单绳缠绕式提升机根据卷筒数目可分为单卷筒和双卷筒两种：单卷筒提升机，一般作单钩提升。钢丝绳的一端固定在卷筒上，另一端绕过天轮与提升容器相连；卷筒转动时，钢丝绳向卷筒上缠绕或放出，带动提升容器升降。双卷筒提升机，作双钩提升（图 1）。两根钢丝绳各固定在一个卷筒上 ,分别从卷筒上、下方引出 ,卷筒转动时，一个提升容器上升，另一个容器下降。缠绕式提升机按卷筒的外形又分为等直径提升机和变直径提升机两种。等直径卷筒的结构简单，制造容易，价格低，得到普遍应用。深井提升时，由于两侧钢丝绳长度变化大，力矩很不平衡。早期采用变直径提升机（圆柱圆锥形卷筒），现多采用尾绳平衡。缠绕式提升机的主要部件有主轴、卷筒、主轴承、调绳离合器、减速器、深度指示器和制动器等。双卷筒提升机的卷筒与主轴固接者称固定卷筒，经调绳离合器与主轴相连者称活动卷筒。中国制造的卷筒直径为 2 5m。随着矿井深度和产量的加大，钢丝绳的长度和直径相应增加。因而卷筒的直径和宽度也要增大，故不适用于深井提升。多绳缠绕式提升机提升机在超深井运行中，尾绳悬垂长度变化大，提升钢丝绳承受很大交变应力，影响钢丝绳寿命；尾绳在井筒中还易扭转，妨碍工作。 20 世纪 50 年代末，英国人布雷尔（计了一台直径绳多层缠绕式提升机 (又称布雷尔式提升机 )，提升高度 1580 2349m，一次提升量 10 20t。摩擦式提升机 1938 年，瑞典的司在拉维尔（安装了一台直径绳摩擦式提升机。 1947 年德国安装了一台四绳摩擦式提升机。多绳摩擦式提升机具有安全性高、钢丝绳直径细、主导轮直径小、设备重量轻、耗电少、价格便宜等优点，发展很快。除用于深立井提升外，还可用于浅立井和斜井提升。钢丝绳搭放在提升机的主导轮（摩擦轮）上，两端悬挂提升容器或一端挂平衡重 (锤 )。运转时，借主导轮的摩擦衬垫与钢丝绳间的摩擦力 ,带动钢丝绳完成容器的升降。钢丝绳一般为 2 10 根。井塔式提升机机房设在井塔顶层，与井塔合成一体，节省场地；钢丝绳不暴露在露天，不受雨雪的侵蚀，但井塔的重量大，基建时间长，造价高，并不宜用于地震区。落地式提升机机房直接设在地面上，井架低，投资小，抗震性能好；缺点是钢丝绳暴露在露天，弯曲次数多 ,影响钢丝绳的工作条件及使用寿命。多绳摩擦式提升机的主要部件有主轴、主导轮、主轴承、车槽装置、减速器、深度指示器、制动装置及导向轮等。主导轮表面装有带绳槽的摩擦衬垫。衬垫应具有较高的摩擦系数和耐磨、耐压性能 ,其材质的优劣直接影响提升机的生产能力、工作安全性及应用范围。目前使用较多的衬垫材料有聚氯乙烯或聚氨基甲酸乙酯橡胶等。由于钢丝绳与主导轮衬垫间不可避免的蠕动和滑动，停车时深度指示器偏离零位，故应设自动调零装置，在每次停车期间使指针自动指向零位。车槽装置用于车削绳槽，保持直径一致，有利于每根钢丝绳张力均匀。为了减少震动，可采用弹簧机座减速器。 3、矿井提升机的主要组成机各部分介绍提升系统的主要组成及各部分介绍矿井主提升系统主要组成矿井提升机的系统并非只是上面所示的提升机部分，它还包括润滑系统、机械传动系统、观测与操纵系统、拖动控制和自动保护系统以及制动系统等。提升机主轴装置减速器电机液压制深度动系统指示器电控系统滚筒部件调绳离合器盘形液压站制动器深度指示器电机控制柜主轴装置减速器液压站制动器一、主轴装置作用 1 2 缠绕或下放提升钢丝绳承受各种正常载荷，并将载荷经轴承传给基础承受在各种紧急事故下所造成的非常载荷当更换提升水平时，调节钢丝绳的长度 (仅限双滚筒提升机 ) 3 4 结构主轴装置包括滚筒、主轴、主轴轴承及调绳离合器（双滚筒特有）等。滚筒的筒壳通过轮辐、轮毂用键和轴固定（固定滚筒）。筒壳外边一般均设有木衬，木衬上车有螺旋导槽，以便使钢丝绳在滚筒上作规则排列，并减少钢丝绳的磨损。两米单滚筒只有一个制动盘。当单滚筒作双钩提升，左侧钢丝绳为下边出绳，右侧钢丝绳为上边出绳。单滚筒由于调绳不方便，为此做成双滚筒。双滚筒的左滚筒通过调绳离合器与主轴连接。调绳离合器种类作用调绳离合器可分三种即齿轮离合器、摩擦离合器、蜗轮蜗杆离合器。我矿提升机采用的是齿轮离合器使游动滚筒与主轴连接或脱开，以便在调节绳长或更换提升水平时，使游动滚筒与固定滚筒有相对运动。二、减速器提升机减速器的作用： 1）把电机的输出转速降低到滚筒所需要的工作转速。 2）把电机的输出力或扭矩增加到滚筒所需要的力或扭矩。常见结构形式：平行轴齿轮减速器渐开线行星齿轮减速器。三、电机的作用：为整个工作系统提供动力。数电机中心高绕线转子三相异步电机四、深度指示器是矿井提升机的一个重要附属装置。目前我国提升机应用较多的是圆盘式深度指示器和牌坊式深度指示器。我矿使用的均是牌坊式深度指示器，机械式和电子式两种。作用： 1）向绞车司机指示提升容器在井筒的位置； 2）当容器接近井口停车位置时，发出减速信号； 3）当提升容器过卷时，打开装在深度指示器上的终端行程开关，切断保护回路，进行安全制动，防止过卷或过放事故的发生； 4）减速阶段通过限速装置进行限速保护等。五、制动系统矿井提升机制动系统由制动器和液压站组成。作用：作用： 1）正常工作制动：即在减速阶段参与提升机的速度控制； 2）正常工作制动：即在提升终了或停车时闸住提升机； 3）安全制动：即当提升机工作不正常或发生紧急事故时，迅速而及时的闸住提升机； 4）双滚筒提升机在更换水平、调节绳长或更换钢丝绳时，能闸住游动滚筒，松开死卷筒。五、制动系统液压站的主要功用： 1）为盘形制动器提供可以无级调节的压力油，以获得不同的制动力矩，实现工作制动。 2）可根据需要迅速将系统油压降至预先设定的某一值，保持一定时间后再迅速降到零，实现有二级制动的安全制动。 3）可据需要解除二级制动，实施只有一级制动的安全制动 4）液压站可为调绳离合器提供所需要的压力油。五、制动系统井口一级安全制动：当发生故障的地点距离停车点非常近即井口时，制动系统应立即投入一级紧急制动，盘形制动器的全部油压值迅速回到零，使提升系统处于全制动状态，确保提升机能可靠地制动，避免发生过卷或者过放事故。井中二级安全制动：当电液比例溢流阀出现故障，不能正常工作，或出现其他不可控事故导致恒减速制动失效时，需要立即投入二级制动。盘形制动器的油压迅速降到预先调定的某一值，经延时后，盘形制动器的全部油压值迅速回到零，使提升系统处于全制动状态。盘形制动器制动器是直接作用于制动轮或制动盘上产生制动力矩的部分，分为盘式和块式； (1)结构 1、盘形制动器 2、闸瓦磨损和弹簧疲劳开关 3、高压油管 4、制动器支架 5、渗漏油管 6、油管开关 7、集油瓶 8、高强度螺柱及螺母 (2)工作原理盘形制动器由闸瓦、碟型弹簧、液压组件、带筒体的衬板和制动器体等组成，由碟型弹簧提供制动力，用液压站提供的高压油实现松闸。制动装置的有关规定制动闸瓦同制动轮或制动盘接触面积：盘形制动器制动时，接触面积不小于 60。制动闸松闸时，闸瓦同闸轮或闸盘间隙：盘形制动器不大于 2 类制动器安全制动空行程时间：盘形制动器不能超过 0.3 s 。保险闸或保险闸第一级由保护回路断电时起至闸瓦接触到闸轮上的空动时间。六、电控系统电控系统组成：电控系统组成：系统由电动机正反转回路、转子电阻控制回路、手动可调闸回路、信号指示回路、故障开车回路、安全联锁保护回路等环节组成。根据信号的轻重级别不同，把故障细分成三种，思路清晰，便于实际故障查找与排除。安全回路：安全回路：故障发生后，提升机立即抱闸实施机械制动，提升机不能再启动，直至故障被复位。电气停车回路：电气停车回路：故障发生后，系统将立即实行电气停车。之后，提升机将不能启动，直至故障被复位。闭锁回路：闭锁回路：故障发生后，仍允许提升机继续完成本次提升。但在本周期完成之后，提升机将被闭锁，不能启动，直至故障被复位。作用：电控设备用以对矿用提升绞车进行启动、加速、匀速、减速进行控制，且具有必要的电气保护和联锁装置。 1、普通电控主要配置：定子屏、转子屏、继电器屏、动力制动屏、控制屏、金属电阻器工作原理：串电阻调速方法是在绕线式异步电动机的转子回路内接入金属电阻，用控制器逐步切除电阻的方法进行调速。异步电机 +转子串电阻加速 +高压接触器换向 +动力制动减速。优点：一次性投入成本小，设备简单维修方便。缺点：设备运营后资源浪费，调速性能差。 2、频电控主要配置：电源柜、操作台、制柜、变频柜、测速发电机、轴编码器等工作原理：采用双制，满足煤矿安全规程保护双线制要求，除完成绞车手动、半自动运行过程的逻辑操作外，还通过高速计数器模块接收编码器发出的脉冲信号，精密计算并显示罐笼（或矿车）所处位置及速度，并据此提供可靠的软减速点及过速、软过卷保护。优点：系统安全可靠，调速、节能、电机性能好、工作稳定。 4、提升机工作原理和布置形式提升机工作原理及运行曲线 1 缠绕式提升机工作原理缠绕式提升机是利用钢丝绳在滚筒上的缠绕和放出，实现容器的提升和下放。钢丝绳的一端固定在滚筒上，另一端绕过天轮与提升容器连接，当滚筒由电动机拖动以不同的方向转动时，钢丝绳或在滚筒上缠绕或放出，以带动提升容器。单线缠绕式提升机提升系统工作原理示意图 1、卷筒 2、钢丝绳 3、天轮 4、提升容器 5、平衡尾绳缠绕式双卷筒提升机具有两个卷筒，每个卷筒上固定一根钢丝绳，钢丝绳在两卷筒上的缠绕方向相反。缠绕式提升机提升系统示意图如下：缠绕式提升机的主要部件有主轴、卷筒、主轴承、调绳离合器、减速器、深度指示器和制动器。示意图如下 2 摩擦式提升机的工作原理摩擦式提升机的工作原理是利用摩擦传递动力。钢丝绳搭放在摩擦轮的摩擦衬垫上，提升容器悬挂在钢丝绳的两端，在容器底部还悬挂平衡钢丝绳。提升机工作时拉紧的钢丝绳以一定的正压力紧压在摩擦衬垫之间便产生摩擦力。在这种摩擦力的作用下，钢丝绳便跟随摩擦轮一起运动，从而实现容器的提升或下放。 3 多绳摩擦式提升机与单绳缠绕式提升机对比优点 1）摩擦式提升机一般采用多根钢丝绳。在相同条件下，每根钢丝绳直径较细，摩擦轮直径也相应较小，宽度也较窄，整个提升机尺寸减小，质量减轻。 2）由于摩擦轮直径小，在相同提升速度时，可以使用较高转速的电机和较轻的减速器。 3）多根钢丝绳同时提升，安全性能好。 4）偶数根钢丝绳，钢丝绳捻向是左右各半，消除了提升容器在提升过程中的转动，减轻了容器罐耳对罐道的摩擦。 4 多绳摩擦式提升机与单绳缠绕式提升机对比缺点 1）对多根提升钢丝绳与平衡钢丝绳的悬挂、调整、更换、检查和维护工作都比较复杂和困难。 2）由于摩擦式提升机钢丝绳不能做试验，故使用期限不得超过两年，当一根更换时，为了保持每根钢丝绳的工作条件相同，不得不更换全部钢丝绳。 3）钢丝绳外部不允许涂油太多，应用特殊的增磨脂。 5 提升机速度图矿井提升机的工作过程是提升容器在井筒中往返运动的过程，通常以提升容器的运动速度与时间的关系来表示其运动规律，称为速度图。 (1)加速阶段个提升容器离开卸载曲轨，以较大的加速度行，直至最大提升速度 V。 (2)等速阶段阶段中两个提升容器以不变的速度 V 在井筒中运行。 (3)减速阶段时上升的提升容器已接近井口，下降的提升容器接近装载点，应减速，减速度为至速度降至 (4)爬行阶段时提升容器进入卸载曲轨，为减少冲击，容器以低速行 “爬行0”。 (5)停车休止阶段时提升机刹车，停止运行。 5 提升速度要求立井中用罐笼升降人员时的加速度和减速度，最大速度不得超过 v = 0 . 5 H 所求得的数值，且最大不得超过 12m/s。斜井提升容器升降人员或者物料时的速度，都不得超过 5m/s，并不得超过人车设计的最大允许速度。升降人员时的加速度和减速度不得超过图 3 多绳摩擦式矿井提升机多深摩擦提升设备的布置方式可分为塔式和落地式两种。其提升系统示意图如下：图 4 井塔式多绳摩擦提升系统示意图图 5 落地式多绳摩擦提升系统示意图 5、实习感想毕业实习是学生在校其间的最后一次实践性教学环节，主要结合毕业设计课题熟悉毕业设计相关内容，培养学生查阅、收集资料的能力，熟悉各种工程设计规范，锻炼学生走向社会的综合技术技能和社交能力。通过实习应达到以下目的： 1、了解机械制造技术的现状及其发展方向； 2、熟悉机械制造技术、机械制造工艺、机械制造系统自动化及计算机辅助制造； 3、理论联系实际，扩大学生的知识面，培养学生将新理论、新知识应用于机械制造工艺设计的能力。总的说来我们这次的生产实习是十分圆满的，从中我们不仅对我们曾经学习的理论知识有了更加深刻的理解，对接下来的学习起到了很大的帮助，而且也对我们在实际操作各种车床，对产品的设计，实验和加工带来很多新的思路，我们是带着渴望的心情而来，带着满意的笑容而归的，这样的生产实习对于我们这些在校的大学生来说是一次难得而宝贵的实践机会，这给我们以后的学习带来了很大的动力，也给我们以后的工作带来了很大的启发，使我们对未来能从事这样的工作而感到了自豪。首先是各个工厂对安全的重视。俗话说得好： “安全第一 ” ，每当我们参观每一个工厂的时候，进入工厂之前，首先映入我们眼帘的 “安全第一 ” “安全生产 ” “安全责任重于泰山 ”等大字或者横幅。工厂的实习负责人和老师也都再三强调这个问题，让安全警钟时刻在我们心中敲响。而在工厂的每一个车间和每一个工人对待安全的态度也让我们十分钦佩。从大的方面来看，整个工厂就像是一部运转的庞大机器，每个工序，每个岗位，每位职工都有条不紊的做着自己的工作，没有一丝一毫的偏差。因为每一个要求都不变的，所以每个职工和岗位都看不到慌乱，只能感到一切都在按照程序来运行。这次对九里山矿的参观学习给我印象最深的不是先进的设备，和复杂的工艺程序，而是对于制度的严肃性和工人们一丝不苟的执行力。生产是非常辛苦的，在车间的工作现场里没有什么监督工，也没有领导在现场盯着看，可是这里的职工在工作时都是认真的完成自己的工作，没有因为其它别的原因而减少要求和降低标准。真正的做到了生产以产品质量和安全为主。在实习过程中，我深感知识之浩瀚无穷，我们所知的只不过一点基础的皮毛理论，仅仅在工程机械这个行业就有如此众多的项目，每到一个单位我们都能感受到一种浓烈的生产气息氛围，而更重要的是它的先进技术水平和管理模式。这次实习我了解许多平时难以接触到的东西，是对我们所学知识的一种检验，也是对我社会实践的一次体验。有许许多多的宝贵经验和先进技术，这对我们开拓思维、激励自我学习从而领先科技潮流都是一个很大的精神动力。这次实习时间有限，我们对各种生产也只是有了个认识和了解，但开拓了我们的视野，对本学校即将开的课程做了很好的实际铺垫，对以前所学过课程也是一个很好的巩固。同时也使我看到了一些现实中的不足，对我们以后的学习工作上都要有所创新和改进。我在这仅代表个人对老师表示深深的感谢。结语：在此也要感谢老师和车间的技术员给了我这么多的指导和好的学习机会，这对于我的设计来说也是非常重要的，是一笔宝贵的财富。河南理工大学万方科技学院本科毕业设计（论文）开题报告题目名称矿井提升机的主轴装置设计学生姓名专业班级 07 机设 1 班学号一、选题的目的和意义：矿井提升设备的选型是否合理，直接影响到矿井的安全生产、基建资金、生产能力、生产效率和吨煤成本，所以在选型设计之前，必须进行技术方案比较，使其达到技术先进，经济合理。矿井提升设备的合理设计，主要取决于确定合理的提升系统，既矿井提升设备的套数、类型及提升方式。二、国内外研究综述：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 90 120 万 t 的矿为大型矿。目前，就世界范围而言，年产 200 300 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 r a。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弋提升机；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，井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，铸造结构井限制减速器和控制继电器的使用。三、毕业设计（论文）所用的主要技术与方法： 1 毕业设计所用的方法是：类比设计、优化设计、经验设计以及数据计算法等方法。在资料和信息获取过程中进行了实地考察和调研。 2在绘图过程中运用计算机绘图（包括图）。 3在外型设计中运用了人机工程学方法，以使人机环系统协调，相互适应。四、主要参考文献与资料获得情况： 1 周乃荣等北京 :煤炭工业出版社 ,1986 2 马新民徐州 :中国矿业大学出版社 ,1999 3 于忠升 ,宋伟刚沈阳东北大学出版社 ,1992 4 孙玉蓉 ,周法礼北京 :煤炭工业出版社 ,1995 5 葛成远煤炭工业出版社 ,2002 6 葛世荣术中国矿业大学出版社 ,2001 7 马建民等徐州 :中国矿业大学出版社 ,2002 8 容观海北京 :煤炭工业出版社 ,1980 9 章宏甲等北京 :机械工业出版社 ,2000,9 10 张景松徐州 :中国矿业大学出版社 ,2001 11 洪晓华徐州 :中国矿业大学出版社 ,2005 12 潘英中国矿业大学出版社 ,1989 13 顾惠琳 ,徐烈煊 ,王斌耀同济大学出版社 ,2002 14 范家骏北京 :煤炭工业出版社 ,1981 15 徐灏北京 :机械工业出版社 ,1992 16 程居山徐州 :中国矿业大学出版社 ,1997 17 能源部编北京 :煤炭工业出版社 ,1992 五、毕业设计（论文）进度安排（按周说明）第 5 7 周毕业实习，收集资料，完成开题报告。第 8 10 周完成实习报告，总体方案设计，初步完成设计计算，外文翻译。第 11 13 周完成总装图和零件图的绘制和设计说明书。第 14 15 周修改和完善，准备毕业答辩。六、指导教师审批意见：指导教师：（签名）年月日本科毕业设计（论文）题目矿井提升机主轴装置的设计院（系部）机械系专业名称年级班级学生姓名指导教师年月日河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 I 摘要矿山生产的全过程离不开矿山提升和运输工作。因此，运输和提升工作的好坏直接影响到矿山生产能否正常高效进行。如果说运输线路是矿山生产的动脉，那提升设备则是其咽喉，可见其重要性和必要性。提升机是联系井下和地面的重要运输工具，矿井提升工作是整个采矿工程中的重要环节。矿井提升机的主轴装置是其主要的工作机构，它不仅要承受各种正常载荷（包括固定载荷和工作载荷），还要承受各种紧急事故情况下所造成的非正常载荷。为了使提升机高效、安全、可靠地为国内外矿山机械用户服务，实现广大用户和企业的经济双赢，实现矿山机械用户的高效、安全、低耗的良性经济发展态势。设计者要综合运用机械设计等知识，通过设计计算、绘图以及运用技术标准、规范、设计手册等有关资料，完成预期设计任务，并使机械设计的基本技能得到训练。本文针对矿山机械的特殊要求，重点设计卷筒部件和主轴部件，两个部件是矿井提升机的关键部分，卷筒强度不够会导致筒壳被压溃、焊缝开裂等；主轴是传递力的装置，在设计时要考虑其承受的玩扭力矩，键对主轴强度的削弱及其改进和装配问题，轴的工艺等要求。关键词：矿井提升机滚筒主轴设计河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 he of in on be If is is It is is an it is in of is it to a of by a of In to to of s to of to of of is to of of In of a of of is to be is to be in of to of of of 南理工大学万方科技学院本科毕业论文 i 目录前言 . 1 1 概述 . 2 井提升机的简介 . 2 井提升机的用途和发展概况 . 3 井提升机的工作原理 . 5 2 矿井提升机的主要组成部分及用途 . 8 作机构 . 9 动系统 . 10 . 10 动装置的类型 . 11 动系统的要求 . 11 械传动系统 . 12 . 12 . 12 制和自动保护系统 . 13 . 14 3 单绳缠绕式提升机滚筒的设计与计算 . 15 筒的结构 . 15 . 22 筒失效的形式 . 22 筒失效的原因 . 22 . 23 . 25 . 31 . 32 提升机筒壳强度计算 . 33 知条件 . 33 壳强度的计算及校核 . 34 4 单绳缠绕式提升机主轴的设计与计算 . 37 轴的结构与强度计算 . 37 轴的力学模型和受力分析 . 39 轴及附属部件的设计计算 . 42 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文轴的校核 . 43 合所有提升机已知条件为： . 43 定载荷分配于主轴各轮毂作用点上的力 . 45 绳张力分配于主轴上各轮毂作用点上的力 . 45 用于轴上水平方向及垂直方向的合力 . 46 算支点反力 . 46 算弯矩 . 47 算扭矩及扭转强度 . 48 算危险断面的安全系数 . 49 致谢 . 51 参考文献 . 52 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 1 前言矿井提升机是煤炭、冶金化工和建材矿井中的四大关键之一，作为竖井提升矿物和升降人员、材料设备之用。矿井提升运输不仅关系到矿山的正常生产，而且关系到矿工的生命安全。从 20世纪 50年代生产第一台矿井提升机以来，至今已经设计制造、使用了近 10000多台。随着社会需求和现代技术的高速发展，矿井提升设备正在走向机械化、电气化、现代化。然而矿井行业的提升机是关键，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以及设计缺陷日益严重的暴漏出来，故障不断的增多，严重的影响了矿山的安全生产工作，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。随着国内矿井的生产量日益增加，对矿井提升机的安全性、可靠性、生产效率以及整机的自动化运行水平，降低操作者及维修人员的劳动强度、处理设备事故的速度和对策等，成为迫切的要求。为此本人利用本科四年所学的书本知识已经实习现场的学习经验，应且结合相关的资料进行设计。设计内容为：虚拟工作条件，对 1. 设计完成主要零部件的工作图设计； 2. 设计完成装配图设计； 3. 完成主轴强度、滚筒强度等校核计算； 4. 编写完成设计计算说明书。在设计过程中老师给给予我们很大的帮助，我们在老师的指导和帮助下了解认识了矿井提升机得工作原理和基本构造，在毕业实习的过程中进一步深入了解了滚筒的生产过程，为我们能够圆满完成设计任务奠定了良好的基础。河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 2 1 概述井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。河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 3 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 1000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。井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河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 4 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。 1产 90 120万前，就世界范围而言，年产 200 300万仅算中、小型矿瑞典最大地下矿将达 1000 2500万 r a。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%。河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 5 (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。井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 l 2所示，简单地说，就是用一根较粗的钢丝绳在卷筒上缠上和缠下来实现容器的提升和下放运动。河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 6 图 1绳缠绕式提升机图 2绳缠绕式提升机 123 123 45 45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 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钢丝绳在卷筒上不断的缠上和缠下，这就要求卷筒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。单绳缠绕式提升机的规格性能、应用范围、机械结构等都是由这一特点来确定的。河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 7 单绳缠绕式双卷筒提升机具有两个卷筒，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绳缠绕式提升机不同，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 l 2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很大的摩擦力，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，都是由这一特点来确定的。多绳摩擦式提升机特别适应于深并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而都优越得多，就深井和大产量来说，是坚井提升的发展方向。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。河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 8 2 矿井提升机的主要组成部分及用途矿井提升机作为一个完整的机械电气机组，它的组成部分如图 1 2所示。河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 9 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）缠绕或搭放提升钢丝绳；（ 2）承受各种正常载荷 (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载荷，在非常载荷作用下，主轴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 )。因此，主轴装置应保证主轴、卷筒和其它部分有足够的强度和刚度。保安规程规定，主轴装置的卷筒或主导轮直径与钢丝绳和钢丝直径的比值应符合下列要求我：对地面提升设备 80 1200对于井下提升设备 60 900式中 D 提升机卷筒或主导轮名义直径（毫米）；钢丝绳直径（毫米）；钢丝直径（毫米）；单绳缠绕式提升机主铀装置的卷筒外面没有木衬。木衬的作用是作为钢丝绳的软垫，在其上钢丝绳不会发生过度变形。木衬应用柞木，水曲柳或榆木等制作。松木不适于作木衬，因为它在横过纤维的压力作用河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 10 下，经常开裂，使用寿命仅为几个星期。木衬每块的年度与滚筒宽度相等，每块的厚度应不少于钢丝绳直径的两倍，一般为 100毫米左右（对于直径大于 50毫米的钢丝绳，以采用 150毫米为宜 )，每块的宽度在 150一 200毫米之间，断面成扇形。固定卷筒木衬的螺钉头，应沉入木衬厚度三分之一以上；当全部木衬固定完以后，应用木塞沾胶水将螺钉孔塞死，并须用木胶将木衬夹缝填满。使用中的木衬，当因磨损使螺钉头的沉入深度尚存 10豪米时，即应重新更换。卷筒木衬必须刻制绳槽，其尺寸关系如下式所示：（毫米）（ 2 式中 A 沟槽的深度（毫米）。两相邻沟槽的中心距 )32( （毫米）（ 2 单绳缠绕式提升机的主轴装置分单卷筒（以下简称单筒 )和双卷筒(以下简称双筒 )两种。双筒提升机有两个卷筒，即固定卷筒和游动卷筒，在游动卷筒里面没有调绳装置。调绳装置的作用是：当更换提升水平需要调节钢丝组的长度时，利用调绳装置使游动卷筒与主轴脱开，从而可以转动固定卷筒 (此时游动卷筒应用制动器闸住 )调节钢丝绳长度。调绳结束时，利用调绳装置使游动卷筒与主轴合上 (即连接上 )，以便恢复正常的提升工作。动系统 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，并在提升终了时使之正常停车，即工作制动； 2）当提升机工作异常时使之迅速停车，以免事故扩大，即安全制河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 11 动； 3）当提升机检修时，使之保持不动； 4）双筒提升机在进行调绳操作时，是卷筒保持不动。动装置的类型制动装置中的制动器按结构分为块闸和盘闸；传动装置按传动能源分为油压、气压及弹簧等。和和、用提升绞车使用手动角移式制动器作为工作制动，重锤电力液压推杆操纵的平移式制动器作为安全制动，担新系列提升绞车则使用液压盘式制动装置。动系统的要求（ 1）全部制动力矩（ 2）一副制动器的制动力矩大于调绳力矩的（ 3）安全制动时，对于提升重物，减速度必须小于 5米 /秒 2 ；对于下方重物，减速度应大于秒 2 ；（ 4）对于摩擦式提升，安全制动时的减速度不应使钢丝绳滑动。河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 12 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提升速度的限制，一般在 0转分之间，而用作拖动的电动机的转数，一般在 480一 960转分之间。这样，除采用低速直流电动机拖动外，一般情况下不能将主轴与电动机直接联接，中间必须经过减速器。因而减速器的作用是减速印传递动力。（ 2）联轴器是用来联接提升机的旋转部分，并传递动力。主要有两种：蛇形弹簧联轴器 (用于联接电动机和减速器高速轴 ) 齿轮联轴器 (用于联接提升机主轴和减速器低速轴 ) 滑系统润滑系统的作用是：在提升机工作时，不间断地向主轴承、减速器轴承和啮合齿面压送润滑油，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字电功机联锁：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。察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奖置。深度指示器的作用： (1)指示提升容器的运行位置； (2)容器接近井口卸载位置和井底停车场时，发出减速信号； (3)当提升机超速和过卷时进行限速和过卷保护；河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 13 (4)对于多绳摩擦式提升机，深度指示器还应能自动调零，以消除由于钢丝绳在主导轮摩擦衬垫上的滑动、蛹动和自然伸长等所造成的指示误差。动，控制和自动保护系统拖动、控制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。矿井提升机根据交直流拖动系统的不同可分别采用三相绕线式感应电动机或直流电动机。矿井提升机自动保护系统的作用是：在司机不参与的情况下，发生故障时能自动将主电功机断开并同时进行安全制动而实现对系统的保护。自动保护系统应具有如下性能： (1)提升机超速时 (包括等速和减速阶段的超速 )自动对系统进行保护； (2)提升容器过卷时自动对系统进行保护； (3)制动油欠压或超压时自动对系统进行保护； (4)润滑油欠压或超压时自动对系统进行保护； (5)轴承温升过高和制动油温升过高时自动对系统进行保护； (6)闸瓦磨损超过规定值时自动对系统进行保护； (7)电功机过电流或失压 (断电 )时自动对系统进行保护。根据上述各项自动保护作用的要求，自动保护可分为提升机运行过程中的自动保护和一次提升结束时的自动保护。河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 14 助部分包括司机座、机座、护栏、挡板、护罩等辅助用品及材料。对于多绳摩擦式提升机还包括导向轮装置及摩擦轮衬垫的车槽装置。河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 15 3 单绳缠绕式提升机滚筒的设计与计算矿井提升机的卷筒是缠绕钢丝绳的，并且承受钢丝绳的拉力所造成的各种载荷的主要部件。卷筒一般由三部分组成，即筒壳、法兰盘 (支轮 )和支环。筒壳是卷筒最基本和最薄弱的元件，是卷筒的主要承载部分。法兰盘 (支轮 )是支撑筒壳和传递力的元件。支环的作用是增加卷筒的稳定性。由于筒壳是一个处于负荷不断变化和复杂应力状态下的壳体，这就要求卷筒必须具有合适的结构，以便使筒壳能足以适应外力和内应力的变化，而不致产生变形。因此卷筒的结构设计，是一个非常重要的问题。加工、装配和安装质量对筒壳能否良好的工作也有很大的影响。例如筒壳与法兰盘的结合处沿圆周方向接触不严密，局部地方间隙过大 (超过；两半卷筒的对口处间隙过大，连接不牢。卷筒的结构设计应保证卷筒的各个部分有足够的强度和刚度，并应尽量使各部分的强度和刚度均匀。根据使用资料，卷筒突然失稳或整体损坏的情况很少发生，这说明卷筒作为一个整体，它的总强度和总刚度是足够的。但卷筒筒壳的局部变形和开裂又是非常普遍的现象这说明卷筒整体的局部地方强度和刚度不够 (也即是卷筒各部分的强度和刚度不均匀 )，或者是卷筒在负荷工作过程中，筒壳的局部地方在工作的不同瞬间将要承担较其它地方大的负荷。筒的结构根据制造工艺的不同，可把提升机的滚筒结构分为铸造一焊接混合型 (支轮为铸造，滚筒为焊接 )和焊接型。它们的结构分别见图 3 1及图 3 2。河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 16 图 3焊混合型滚筒 1造）； 234图 3接性滚筒 1接结构）； 2 34图 3 1所示的支轮为铸钢 (小型提升机也有用铸铁的 )，它用螺钉与筒壳相连。筒壳可以是整体的也可以是分瓣的，互相间以螺钉连接，如图 3 3、图 3 4所示。河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 17 图 3 图 3123、 4 12345在图 3 2中，其滚筒与支轮全部为焊接结构，在筒壳内还有圆环形的加强筋 (称为支环 )，在支轮与筒壳连接处和轮辐上都加有刚性较大的加强筋板。从侧面来看，这些滚筒的支轮大多呈辐条形或在整板上开有较大的孔。当支轮的变形与筒壳的变形相比可以忽略时，称它为刚性支轮，图 3 1和图 3 2所示均为刚性支轮。如支轮的变形与筒壳变形相比不可忽略时，称它为弹性支轮。它的特点是筒壳与支轮的应力分布较均匀。图 3 5 圆环结构弹性支轮 1一轮毂； 2一园板支轮； 3一筒壳； 4一木衬河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 18 图 3 6圆板结构弹性文轮 2一圆板支轮； 3一筒壳； 4一木衬经验表明，图 3 2所示的结构在制造工艺上较复杂，而且往往容易出现早期失效。因此，现代大中型提升机滚筒常采用图 3 5和图 3 6所示的滚筒结构，它们的支轮是弹性的。这两种结构共同的持点是取消了支环，用较厚的筒壳来承担载荷，并且支轮改为辐板式 (即在支轮上开有两个人孔 )或圆环式。这样做工艺上较简单，同时也可以避免由于焊接工艺不当造成加强筋附近的局部应力过高。经验表明，这种改进是成功的。如图 3 5与图 3 6所示，滚筒结构的不同之处还在于前者的辐板与轴线垂直，而后者的支轮与轴线成某一角度 (约 3一 6 )，初看起来，这种倾斜式辐板似乎可以减少筒壳与支轮连接点的刚度从而减小其弯应力。但由于增加了压缩应力，故对减小合成应力水平并不有效，加上它的制造工艺较为复杂，故不再倾向于使用它了。滚筒外一般没有木衬，并在其上车出绳槽，目的是减少钢绳与筒壳直接接触面造成的磨损，并使钢绳排列整齐。但木衬使用寿命不长，更换费时、费料，故也有不设木衬而直接在滚筒壳上车出绳槽的，但此需要增加筒壳厚度 (一般约需增加 l/3)，从而也增加了机重。图 3 7为其结构之一，值得注意的是，该结构中间盘和支轮是用螺栓连接的。河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 19 图 3 7 无木衬滚筒 1一轮辐； 2一筒壳； 3一挡绳板； 4一闸盘绳槽有螺旋形及环形两种，在单层缠绕时采用螺旋形绳槽就足以使排绳整齐。当上层钢绳缠绕在下层上面时，滚筒每转过一周，上层钢绳就会有两次“横跨”下层绳圈的现象，如图 3 8，并在挡绳板处形成楔形区而造成咬绳现象，如图 3 图 3 8双层缠绕时钢绳的两次过渡图 3 8中 I I 解决这一问题，可采用图 3 9中所示的四种平行式的绳槽。河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 20 这几种形式的绳槽均可不同程度地改善上层绳圈横跨下层绳圈时的刮绳与咬绳现象，使排绳整齐，可以提高钢绳的使用寿命。目前以图 3 9以延长钢绳寿命 50左右，图 3 9d 可以减少钢绳的动应力。图 3 9 四种平行绳槽展开图（ a)平面单过渡平行绳槽； (b)斜绳槽过渡平行绳槽； (c)斜绳揩双过渡平行绳槽； (d)斜绳槽过渡不等段平行绳槽钢绳使用情况还表明，钢绳磨损最严重的部分是相邻两层的过渡处。因为这时钢绳与挡板间形成一楔形段，其宽度随着缠绕过程由宽到窄。后一层钢绳在较宽的楔形段中 (宽度大于或等于钢绳直径 )可以顺利地缠人此楔形之中，如图 3 10 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 21 图 3 钢绳的层间过渡当楔形段的宽度小于钢绳直径且其差值在某一范围内时，钢绳在拉力作用下挤入楔形段便形成咬绳现象 (它们的长度大约为半圈 )。当楔形段宽度不能挤入钢绳时，由于相邻两层钢绳的缠绕方向相反，故钢绳开始向上爬，并骑在下层钢绳之上形成一过渡绳圈，它的位置由如图 3 10下放时，原来被挤而嵌人楔形段的钢绳又被强行拉出，如此挤入和拉出是造成钢绳在此处早期过渡磨损的原因之一，这一过程也会增加钢绳的功载荷。根据统计，多层缠绕时钢绳的使用寿命仅为单层缠绕时的一半左右。改进方法是在钢绳缠绕的层间过渡处设置一过渡块。它的作用是当楔形段的宽度小于钢绳直径时，不让钢绳挤入而引导它爬过相邻的绳圈，进行较顺利的层间过渡。如图 3 11所示。图 3 11 过渡块 (双层缠绕 ) 当然，过渡块的尺寸大小是决定其能否顺利引导绳过渡的关键。不过有的滚筒不加过渡块，而把层间过渡处的绳槽形状加以改造，使之符合过渡的要求，这在本质上与加过渡块相同。河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 22 筒失效的形式及原因筒失效的形式 (1)裂纹：裂纹出现于筒壳、支轮及支环上。筒壳上的裂纹多出现干圆周方向和螺钉孔处，如图 3 12所示。支轮的裂纹多出现于人孔周边，呈放射状；支环的裂纹多出现干焊缝处，或支环断裂。图 3 12筒壳的裂纹形式示意图 (a)沿筒壳圆周方向局部开裂； (b)沿焊缝和支环处局部开裂 1一筒壳； 2一支环 (2)局部变形过大多。此种情况多数是筒壳中部塌陷。 (3)连接螺栓被剪断或弯曲变形过大。筒失效的原因造成上述失效的原因是复杂的，需要具体分析，一般来说可能有以下几种：河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 23 (1)理论计算有误。如某矿使用的据正确计算应有 3 4个支环，而实际只有两个，故造成滚筒强度不足。 (2)结构设计不良，造成该筒各部分刚度相差过大。如所加支轮和支环的结构不合理，形成局部刚性过高，从而导致局部应力过高，不符合弹性均匀化设计原则。 (3)加工安装不当。如滚筒不圆或支环与筒壳贴合不好等。 (4)使用维修不当。如过载以及加速度过大等。

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