缠绕式双卷筒提升机【8张图/17900字】【优秀机械毕业设计论文】
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说明书一份。59页。17900字左右。
实习报告一份。
开题报告一份。
外文翻译一份。
图纸共8张，如下所示
A0-总装图.dwg
A0-主轴装配图.dwg
A1-油缸.dwg
A1-滚筒.dwg
A1-盘式制动器.dwg
A2-制动器筒体.dwg
A2-离合器.dwg
A2-制动器体.dwg
摘 要
单绳缠绕式矿井提升机的工作原理：钢丝绳的一端用钢丝绳夹持固定在卷筒幅板上，另一端经卷筒的缠绕后，通过井架天轮悬挂提升容器。这样，利用主轴旋转方式的不同，将钢丝绳缠绕上或放松，以完成提升或下降容器的工作。
主轴装置是单绳缠绕式矿井提升机的主要工作机构，它的作用是： ①缠绕提升机钢丝绳；②承受各种正常载荷(包括固定载荷和工作载荷)；③承受各种积极情况所造成的非常载荷。在非常载荷作用下，主轴装置部分不应有残余变形。单绳缠绕式矿井提升机的主轴装置是其核心部件，要求我们应认真设计，精心制造，这对于确保矿井提升机安全可靠运行，预防和杜绝故障及事故的发生，也具有十分重要的意义。
本设计根据生产实际和预选的数据，以提升机的配套设备为核心，经过科学的计算和分析，设计、选择了一套矿井提升机的传动系统设备，并采用了光电测速传感器作为深度指示系统的数据采集装置，实现了从机械控制到数电控制的转变，同时为提升机控制系统的技术改造奠定了基础。
关键词：提升机，主轴，制动器，光电测速传感器
ABSTRACT
What the principle of the single rope twines mine pit elevator is that: One end of the steel wire rope is fixed to Winding by the steel wire rope nip, another end after twined hangs and promotes the vessel by derrick wheel. In this way, we make use of the differences of the revolve way to twine or relax the steel wire rope so that to complete the vessel to step up or drop down.
Main axle is the core part of the mine elevator. Its functions are: ① the steel wire rope of twines the type mine pit elevator ; ② endure a kind of normal load( including fixed load and work load ); ③ endure the kinds of unusual load which is result from positive situation. Under the unusual load function, the part of the main axle equipment should not remain remaining distortion. It required us to be careful designing and manufacture when designing and manufacturing. Only in this way, we can prevent the occurrence of failures or accidents .Obviously, the possesses is very significance.
This design is on the basis of the data which are chosen by advance and actually, take the elevator supplementary equipment as the core, after the analysis and computation in science, has designed and chosen a set of the transmission system of the mine pits elevators, and used the electrical-light sensor as the equipment of the indicating system which to measure the amount of the depth of the tank. It enforced the change from the mechanically control to the numerical control, at the same time, has laid the foundation for improve the control system of the elevator.
KEY WORDS: elevator, main axle, brake, electrical-light measurement velocity sensor
目 录
1 前 言 1
1.1提升机的用途和发展概况 1
1.2提升机的结构和用途 2
2 课题设计简介 5
2.1设计课题 5
2.2设计步骤 5
2.3设计思路 5
3 JK—3提升机 (Ｅ系列)主轴装置的原始资料 6
3.1本产品的型号、名称 6
3.2本产品的性能指标和设计参数 6
4 JK—3提升机（E系列）的选择和设计 7
4.1 JK—3矿井提升机的工作原理和主要结构 7
4.1.1主轴 7
4.1.2卷筒 7
4.1.3主轴承 8
4.1.4盘形制动器装置 9
4.1.5深度指示系统 9
4.1.6减速器 10
4.1.7联轴器 10
4.2主轴装置的设计依据 11
4.2.1钢丝绳 11
4.2.2卷筒宽度 11
4.2.3钢丝绳最大静张力 11
4.2.4钢丝绳最大静张力差△F 12
4.2.5最大提升速度Vmax 12
4.2.6电动机功率PN 12
4.3主轴的选择 13
4.4主轴的设计 13
5 主要通用部件的选型计算 15
5.1盘形制动器 15
5.2减速器 15
5.3齿轮联轴器 16
5.4弹性棒销联轴器 16
6 主轴的校核 17
6.1主轴强度校核 17
6.1.1工况一:提升开始, 。 18
6.1.2工况二:提升终了, ， 。 21
6.2主轴挠度校核 26
6.2.1工况一:提升开始 27
6.2.2工况二:提升终了 27
7 轴承寿命计算 29
7.1左轴承 29
7.2右轴承 30
8 螺栓联接的计算和校核 31
8.1螺栓选用型号 31
8.2高强度螺栓平面摩擦联接校核 31
8.3受扭转力矩铰制孔螺栓强度计算 31
9 机器的安装调试和维护 33
9.1机器的安装要求 33
9.1.1主轴装置 33
9.1.2卷筒 34
9.1.3盘形制动器 34
9.1.4电动机 34
9.1.5减速器 35
9.2机器的调整 35
9.2.1产品空运转试验要求 35
9.2.2机器的负荷试车 36
9.2.3机器的加载试车 36
9.3机器的维护和保养 37
9.3.1机器的维护和安全使用 37
9.3.4制动器的保养 37
9.4机器故障的排除 38
结 论 40
致 谢 41
参考文献 42
附录① 单绳缠绕式提升机设计规范(摘录) 44
附录② 光电测速传感器 52
![缠绕式双卷筒提升机[KT][3A0]](/images/A51806/A0-%E6%80%BB%E8%A3%85%E5%9B%BE.gif)
- 内容简介：
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河南理工大学万方科技学院 第 1 页 共 36 页 毕 业 实 习 报 告 姓 名： 孙建坤 专业班级： 07机制 2 班 学 号： 0720150117 指导老师： 向道辉 河南理工大学万方科技学院 第 2 页 共 36 页 2 前言 本周五，在任老师的带领下我们到神华重型机械厂进行了我们大学里的最后一次实习：毕业实习。毕业实习是我们机自专业知识结构中不可缺少的组成部分，并作为一个独立的项目列入专业教学计划中的。其目的在于通过实习使学生获得基本生产的感性知识，理论联系实际，扩大知识面；同时专业实习又是锻炼和培养学生业务能力及素质的重要渠道，培养当代大学生具有吃苦耐劳的精神，也是学生接触社会、了解产 业状况、了解国情的一个重要途径，逐步实现由学生到社会的转变，培养我们初步担任技术工作的能力、初步了解企业管理的基本方法和技能；体验企业工作的内容和方法。这些实际知识，对我们学习后面的课程乃至以后的工作，都是十分必要的基础。 （一） 焦作神华重型机械制造有限公司（原焦作重型机械制造有限责任公司）是集科技开发、生产经营、技术服务于一体，具有百年历史的国家二级企业，国家二级计量单位，省级文明单位，中国煤矿机械装备公司及河南省煤矿机械制造公司成员厂。公司现有职工二千多人，其中各类专业技术人员 300余人 ，中、高级专业技术职称人员 50余人。拥有固定资产 5000万元，年产值 7000万元，各种机加工设备 300台（套），其中 55 第 3 页 共 36 页 3 齿机、大型数显落地镗铣床等精良设备 50台（套）。公司技术力量雄厚，下设机械加工、铆焊、铸造、热处理、检测及安装等分厂，有先进的理化实验、计量检测、产品检测、信息中心等。本公司面向煤矿、建材、化工、冶金、电力、环保等行业，可承揽年产 120万吨煤炭设备、 30万吨水泥成套设备、 15万千瓦电煤磨设备及 20万吨纯碱成套设备、 30万千瓦燃煤电厂环保设备制造及安装，产品远销全国二十六 个省、市、自治区，曾多次为国家重点工程配套。 2000年 12 月获得中国方圆认证委员会质量认证中心 际质量体系认证。我们的质量方针是：满足顾客的需要是我们永恒的追求。质量目标是：质量体系按 准保持稳定有效运行，产品一次交验合格率 95%。以高质量、低成本、优质服务、达到顾客满意为宗旨。本公司面向煤矿、建材、化工、冶金、电力、环保等行业。多次为国家重点工程配套带式输送机，在用户中享有较高声誉。 （二） 由于毕业后我要到煤矿去工作，所以对于这次实习，我主要参观了带式 矿井提升机， 输送机和离心泵 的工艺和流程 。 矿井提升机 说明 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河南理工大学万方科技学院 第 4 页 共 36 页 4 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。 河南理工大学万方科技学院 第 5 页 共 36 页 5 组成 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。 分类 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： 河南理工大学万方科技学院 第 6 页 共 36 页 6 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（图 2）。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。 河南理工大学万方科技学院 第 7 页 共 36 页 7 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（ 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。 河南理工大学万方科技学院 第 8 页 共 36 页 8 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（图 3）。 矿井提升机 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（图 4）。 矿井提升机 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（图 5）。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，故应设自河南理工大学万方科技学院 第 9 页 共 36 页 9 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。 矿井提升机 矿 井提升机制动装置 提升机中确保人、物安全的重要组成部分，其工作制动和安全制动性能应符合安全规程规定。 矿井提升机 按制动器的结构分为块式和盘式两种。盘式制动器外形尺寸小，动作灵敏可靠，维修安装方便，应用广泛。 矿井提升机是矿山运输系统中的一个主要设备，它承担矿石的提升、人员的升降及材料和设备的运输，是矿山“四大”固定设备 (压气、排水、提升、通风 )之一，矿井提升设备也是联系井上、井下的进出口主要设备，因此又被称为矿山的“咽喉设备”，所以 矿井提升设备的性能优势，质量好坏不仅直接影响矿井生产，而且也与矿山人员的生命安危息息相关。矿井提升设备重量大，可达几十吨至上百吨；价值高，有些甚至几十万元至河南理工大学万方科技学院 第 10 页 共 36 页 10 几百万元；耗电大，几乎占整个矿山总耗电的 10 所以矿井提升设备在矿井中占十分重要的地位，是矿山要害设备，为此在设计、制造提升设备时就要精心设计与制造，对矿山而言，提高安装质量，合理使用，确保矿井提升设备运行准确，安全可靠，同时配备性能良好的控制设备和保护装置。提升机按原理分为两大类，缠绕式提升机和摩擦式提升机，提升机系列主要以滚筒直径划分，缠绕 式提升机分单筒与双筒两种结构型式，单筒系列直径有 0 8、 1 2、 1 6、 2、 2 5、 3米提升机；双筒系列有 1 6、2、 2 5、 3、 4、 5、 6米提升机，对于直径小于 2米的提升机广泛应用于大、中型矿山，型号为 地下矿不可缺少的设备窿 1。现在正在向研制大型、可靠、高效的提升机方向发展，我国多年来一直以生产单绳缠绕式提升机为主，已经成了一整套设计与制造的完整体系，技术已比较成熟，但是，随着大型矿井的不断出现和井筒的延伸，单绳缠绕式提升机己越来 越显示出它的不足，因为这种提升机的提升高度受滚筒容绳量的限制， 提升能力又受到单根钢丝绳强度的限制。例如，我国制造的 25型单绳缠绕式提升机，由计算知，提升机的最大提升高度约为 1150米，但这时容许的终端载荷却只有 8 7吨，若终端载荷量增到 15吨时，则提升高度必须降到 450米左右。随着矿井开采深度的增加和一次提升量的增大，如仍采用单绳缠绕式提升机，就必须制造和采用更大的提升机和直径更大的钢丝绳，这样一来，不但会过多的增加基建费用，并带来制造和使用维护上的一系列缺点。而多绳摩擦式提升机也就充分发挥了它的优点，在提升能 力相同时，它具有安全可靠性能高，提升能力 大，提升深度较深，生产效率高，重量轻，易于制造，电能消耗少等优点。并且井筒延伸时，提升能河南理工大学万方科技学院 第 11 页 共 36 页 11 力不受太大影响，弥补了单绳缠绕式提升机容绳量和一次提升负荷受到限制的缺陷。但是，多绳摩擦式提升机不适合应用于浅井，特别是浅井提升，因为其张力难以控制和调整，且成本高。 近十几年来，矿井提升机研究水平得到了迅速的提高，突出表现在追求体积小、缠绕式提升机主轴装置的结构分析及优化设计重量轻、提升能力大、运行准确性和高可靠性。矿山机械的发展趋势可归结为五个方面：产品品种多样化、模块化、大型化与小型化、成套化、机电液一体化。大型化 首先是指能力大型化，尺寸和装机功率的大型化只有在充分发掘和优化已有设备能力基础上才是有意义的。小型化是指露天设备地下化和为满足薄窄矿脉开采需要而使外形尺寸尽可能小的设备开发，小型化要追求尺寸尽可能小，能力尽可能大。无论大型化还是小型化，都需要一定的技术等实力做基础。成套化是各矿山机械厂商注重首先研究各种用户工艺流程的需要和发展趋势，然后就自己的矿山机械产品现状和企业发展目标，通过自主开发、技术转让或兼并重组的方式向工艺流程两头延伸嘲。 一 提升机设计现状分析 随着现代工业的发展、生产规模的扩大以及自动化程度 的提高，作为物料搬运重要设备的矿山机械在现代化生产过程中的作用越来越大、应用越来越广，世界销售市场对矿山机械的需求量不断增加的同时，对提升机的要求也越来越高，科学技术的飞速发展推动了现代设计和制造能力的提高，激烈的国际市场竞争也越来越依赖于技术的竞争，这些都促使国内外各种提升机制造企业在生产中更多地采用各种先进技术去提高劳动生产率，增强市场竞争力。 河南理工大学万方科技学院 第 12 页 共 36 页 12 二 国外提升机研究现状 国外矿井提升机的发展已有 150多年的历史，其中几个有代表性的时期是：1827年出现第一台蒸汽提升机； 1877年制造了第一台单绳摩擦提升机 ： 1905年使用了第一台电动提升机， 1938年制造了第一台多绳摩擦提升机； 1957年发明了多绳缠绕式提升机 (外，提升设备的各项具体技术也都有飞速的发展，诸如新型制动器，提升钢丝绳，电力拖动和自动化控制等。事实证明，生产需求是推动技术发展的最大动力，现在国外的提升机一次提升量最大已达 50吨，提升速度接近 20米秒，最大拖动功率达 10000千瓦，井深百米到 2000米以上。随着科学技术的发展，直流拖动正在广泛使用，计算机的应用也在逐渐推广，所有这些，都说明矿井提升设备正在日新月异，向大型 化，高效率和自动控制方向发展。 近年来，随着世界销售市场对矿山机械需求量的不断增加，国外各种提升机制造企业在生产中不断的采用优化设计、机械自动化和自动化设备以提高劳动生产率。机械产品的现代化设计方法研究及应用在美国、日本、德国等国均有较高的技术水平和经济效益 1，就提升机领域而言，采用 节约成本 20左右，而且其使 用寿命可长达 15年左右。 S U 过减小钢丝绳动载荷来减小钢丝绳安全系数，并对缠绕式提升机 8 5了有限元分析，用有限元分析研究提升机的正常频率，该研究能在满足要求的前提下节约成本，有定的使用价值阳 1。在加拿大、美国和南非的许多矿都已经达到提升最高限度，德洛姆也提出用更深的矿井来减小提升钢丝绳的安全系数，斯波坎研究实验室的河南理工大学万方科技学院 第 13 页 共 36 页 13 研究人员已经开发新技术通过虚拟分析来提高提升的安全性和生产力口 1。得了实际的 成就。 国卡特皮勒公司、日本小松公司和南韩现代公司 等的合作、合资，加速了产品的更新换代口 1，矿山机械行业有了长足的进步，产品的结构、性能和外观有了提高和改进，制造工艺技术水平有了提升。近年来，各种技术方法的运用推动了国外矿山机械的发展。国外提升机发展到今天，己经到了比较成熟的地步，其结构形式基本上都是经过反复优化设计，并经过实践检验的。随着计算机技术的广泛应用，许多国外提升机制造商应用计算机辅助设计系统 (及模块化设计方法，尽量使用标准件设备迅速组合和安装，减少标准件外组合部分的加工制造。组合构件的使用对生产非标准件提升机来讲，有助于减少成本。 三 国内提升机研究现状 我国早在公元 1100年左右就发明和使用了辘轳提水和提升重物，这也就是现代提升机的始祖，但由于我国长期处于封建社会，工业技术得不到发展，直到解放后，我国才建立了自己的提升机制造业，并且不断发展， 1953年抚顺重型机器厂制造了第一台单绳缠绕式提升机； 1958年洛阳矿山机器厂制造了第一台 2，并于 1961年开始运转。这种提升机与缠绕式提升机相比，具有重量轻，体积小，安全可靠，适合较深矿井的特点。在我国，提升机的发展不容忽视。中国矿业大学可靠性工程研究所葛世荣阳将可靠性设计应 用于矿井提升机滚筒的设计，并取得了显著的效果。华中科技大学刁柏青阳 3等人开展对矿井提升钢丝绳安全系数可靠性的评河南理工大学万方科技学院 第 14 页 共 36 页 14 估研究，建立了钢丝绳可靠性设计的理论方法。益阳第一技工学校机械系郭燕华 n在多绳摩擦提升机的设计中科学地运用了 4多绳摩擦提升机轮壳结构进行应力和变形规律的研究，设计一种刚度、强度更趋于合理的轮壳结构型式，大大提高了有效提升能力。辽宁工程技术大学机械工程学院郭宏 n等人运用大型有限元分析软件 缠绕式提升机主轴装置的结构分析及优化设计绕式提升机滚筒结构进行有限 元分析，通过分析得出了滚筒支轮位置和支轮厚度对滚筒产生的影响，从而为滚筒的结构设计提供参考。黑龙江科技学院何凤梅 算了滚筒在采用木衬和不用木衬时滚筒的变形和应力，分析了木衬对滚筒强度的影响，证明木衬能够改变滚筒应力分布规律，减小筒壁应力，为提升机滚筒的设计提供有价值的理论依据。随着各种现代设计方法在提升机研究中的应用，改善提升机的设计手段，克服以往靠经验和模仿的设计状态，避免简化计算带来的设计误差，提高设计效率和设计精度。而现代设计方法在计算机方面 的广泛应用，也预示着提升机研究的特点：采用专家系统技术、用于复杂机械系统设计、按设计进程综合而成、完全自主开发。 带式输送机 述 带式输送机是煤矿最理想的高效连续运输设备，与其他运输设备 (如机车类 )相比，具有输送距离长、运量大、连续输送等优点，而且运行可靠，易于实现自动化和集中化控制，尤其对高产高效矿井，带式输送机已成为河南理工大学万方科技学院 第 15 页 共 36 页 15 煤炭开采机电一体化技术与装备的关键设备。随着我国高产高效矿井的出现，原有的带式输送机无论是主参数还是运行性能都已不能满足要求，必须向长距离、高带速、大运量、大功率的大型化 方向发展，并要改善和提高运行性能，确保安全可靠。 中国古代的高转筒车和提水的翻车，是现代斗式提升机和刮板输送机的雏形； 17世纪中，开始应用架空索道输送散状物料； 19世纪中叶，各种现代结构的输送机相继出现。 1868 年，在英国出现了带式输送机； 1887年，在美国出现了螺旋输送机； 1905 年，在瑞士出现了钢带式输送机； 1906 年，在英国和德国出现了惯性输送机。此后，输送机受到机械制造、电机、化工和冶金工业技术进步的影响，不断完善，逐步由完成车间内部的输送，发展到完成在企业内部、企业之间甚至城市之间的物料搬运 ，成为物料搬运系统机械化和自动化不可缺少的组成部分。 2 矿用带式输送机各机型介绍 （ 1） 固定高强度带式输送机 这是目前煤矿井下用量最多的一种机型，主要用于水平或倾角小于 18的场合。由于受到输送带强度及零部件的限制，单机长度不宜过长，国内现在钢绳芯带最高为 芯带为 强度机械接头要靠进口，为了降低胶带强度，减小驱动装置尺寸，国内外通常采用中间直线摩擦驱动和中间卸载式驱动，并采用软起动技术。国内现有近 10种软起动方式，较好地解决了大型输送机的起动问题。目前国内井下使用的输送机的最大主参数为：运量 Q=1000 3000t/h，运距 L=1000 5000m，带速 V=南理工大学万方科技学院 第 16 页 共 36 页 16 s，驱动总功率 N=750 2000角已达 30。国外带式输送机的主参数为：运距 L=30.4 量 Q=37500 t/h，带速 V=6 15m/s，带宽B=4m。 （ 2） 可伸缩带式输送机 该机型主要用于煤矿采煤工作面顺槽输送原煤，当输送能力和运距较大时，可配中间驱动装置来满足要求。美国、德国、英国等国家的一些厂商公司都可为各种生产规模的高产高效工作面提供配 套的顺槽用可伸缩带式输送机，其主 参数为：运量 Q=2 000t h，运距 L=5 000m，带速 v= m/s，驱动总功率 N=2400 1998 年的 “九五”行业重点攻关课题高产高效工作面顺槽配套可伸缩带式输送机，可满足国内年产 200万吨级高产高效工作面配套，其主参数为：运量 Q=1600 2000 t/h，运距 L=2500m，带速 B=4 m/s，装机总功率 N=1200宽 B=1.2 m，输送倾角 1。在 2001年完成了工业性试验，同年 10月份通过了中国煤炭工业协会的技术鉴定。最近又有一条年产 800万吨的高产 高效工作面用可伸缩带式输送机研制成功，其主参数为：运量 Q=2500 t/h，运距 L=3 000 m，带速V=3.5 m/s, 带宽 B=送倾角 3，功率 N=3 375 芯带 有储带仓，机尾可随采煤工作面的推进伸长或缩短，结构紧凑，可不设基础，直接在巷道底板上铺设，也可悬吊在巷道的顶板上，机架轻巧，拆装十分方便。输送带一般采用整芯带，用机械接头联结，与山西晋城矿务局从 （ 3） 大倾角上、下运带式输送机 河南理工大学万方科技学院 第 17 页 共 36 页 17 该机型是 国家“七五”攻关项目，其关键技术“双排交错深槽 V 型托辊组”已申请专利。到目前为止，已投入使用 50多台，其中倾角为 25的有 11台， 26 28的有 5 台， 30的有 2 台，基本上形成了定型产品，在国内处于领先水平。近年来，根据国内煤矿带式输送机现状，许多煤矿纷纷要求推广使用大倾角上运带式输送机。在大倾角上运带式输送机研制成功的基础上，进行大倾角上运带式输送机系列化设计，扩大使用范围，以满足不同带宽、功率、运量、运距的需要，改进和研制不同带宽的双排 大限度地提高导来摩擦系数，从而扩大了输送机输送 倾角范围，使输送倾角提高到了 30，下运输送机倾角也可达 并使大倾角上运带式输送机系列既能实现软起动和均载，又能改善逆止性能。 在原有基础上，又对大倾角上运带式输送机进行系列化设计，使输送机带宽由 800加到 1 200率从 160 加到 1 500 距达到 1 500速从 2 m/m/s，运量从 300t/30t/h，原煤允许含水量从 10放宽到 20。 （ 4） 水平转弯输送机 法国、前苏联、奥地利、德国、美国等国家都很重视水平转弯带式输送机的理 论研究和试验，并已在各行各业得到了广泛应用。 1963 年法国在地铁工程中首次设计安装了一台水平转弯带式输送机，其主参数为：运距L=700m，带速 V=1.7 m/s，带宽 B=800 弯半径 R=700m，提升高度 H=3 m，运量 Q=300 t/h。 1980 年法国为某矿铺设了一条水平转弯带式输送机，其主参数为：机长 L=差 H=大坡度为 30，运量 Q=560 t/h，用以运送镍矿石。据统计，法国制造使用的水平转弯带式输送机长度河南理工大学万方科技学院 第 18 页 共 36 页 18 占全世界总长度的 20。 我国对水平转弯带式输送机的 研究较早，但发展并不快，主要原因是用户对该机型认识不够，当时国内也没有成熟的应用实例。到了 20世纪 90年代，国内试制成功了水平转弯的转角装置，输送机通过转角装置的转载来改变运行方向，该机型在煤矿井下已成功应用。我国的陶庄、协庄和良庄等煤矿，也都先后使用了多台水平转弯带式输送机，并取得了良好的经济效益。 2001 年，水平转弯带式输送机被应用在地铁工程施工中，隧道长度 2 000m，多处转弯，最小水平弯曲半径为 360 m。其主参数为：机长 L=2000m，运量 B=180 200 t/h，带速 V=1.6 m/s，带宽 B=650处转弯，目前该机运行正常。 （ 5） 下运带式输送机 长距离、大运量、较大倾角的下运带式输送机的使用，可较大幅度地减少开采区的巷道工程量，降低基建费用和缩短施工周期，发电运行时还可向电网输电，具有较大的经济效益，是一种极具发展前途的节能设备。但由于带速高，移动部分和转动部分的惯性很大，其下滑的惯性力矩也很大，生产中经常出现打滑、滚料、飞车等事故，因此制动是关键问题。目前国内外煤矿常用的制动方式有液力制动装置、液压制动装置和盘式制动装置等 3 种。带液力制动系统的下运机是国家“六五”重点科技攻关项 目，主要是通过在输送机的驱动装置中安装液力制动系统，分 2 步实现制动，即先由该系统将输送机运行速度减慢 (加速度保持在 0.3 m/范围内 )，降至额定速度的 1 3，然后由机械抱闸最终制动，当井下发生突然停河南理工大学万方科技学院 第 19 页 共 36 页 19 电事故时，仍可实现二级制动。目前能够达到的主参数为：倾角 =,运量 Q=1 500 t/h，带速 V=m/s，运距 L=2000m。 阻尼式下运带式输送机也具有较为广阔的应用前景，它在输送带底面施加阻尼力来抵消载荷下运时产生的下滑力，其驱动装置可以布置在输送机的下端，使电动机在驱动中始终保持电动状态，改善了输送带受力情况，同时可解决下运可伸缩带式输送机不易伸缩的难题。在倾角不大于 16的下运工况均可应用，其防下滑的阻尼力可随时任意调整，十分灵活方便。这种带式输送机不仅具有胶带张力小，结构简单，可实现长距离运输等优点，而且具有软起动和功率平衡功能，安全保护设施完善，微机控制、传感器监测，能满足煤矿防爆要求。目前该机已有多台在井下使用，运行情况良好。 （ 6） 垂直提升输送机 国外从 20世纪 60年代末开始发展垂直提升技术，德国 司一直从事这种机型的研制，其产品已有 5 万余台，分布于90多个国家和地区，应用于各行各业。 1996年 5 月，该公司成功地将料袋式垂直提升技术应用于美国纽约北部一个水库开发的隧道竖井开采中，该料袋式输送机的连续垂直提升高度为 208m，带速 m/s。 我国由于垂直提升技术起步晚，该技术在煤矿井下应用尚属空白。根据我国大型煤矿的情况，若要满足主井提升需要，主参数必须满足运量 Q 1200 t/h，高度 H 400m。垂直提升输送机目前存在输送带的阻燃性、安全性、冷粘技术、国产化、清扫以及整机凸弧段的抛料等问题。 2001 年在上海地铁施工设计了一条垂直提升输送机，其主参数为：额河南理工大学万方科技学院 第 20 页 共 36 页 20 定连续输送量 Q=180 200t/h，输送水平距离 L=m，垂直提升高度 H 25 m，带速 V=m/s，带宽 B=1 000 动功率 N=45 前该机正在使用中。 （ 7） 管状带式输送机 20世纪 70年代末，日本管状带式输送机进入实际应用阶段，并逐步形成了一套设计理论和系列产品，在 32个国家获得专利 ，向 12个国家和地区转让了此项技术，形成了国际性的管状带式输送机学术团体，每年由司主办一次管状带式输送机技术研讨会。 据不完全统计，自 20世纪 70年代以来，日本国内共生产带式输送机 1 000多台，最大运量 Q=3 000 t/h，最大机长 L=3 414 m，最大输送倾角=35 42。 90 年代初，我国首台管状带式输送机在淮南矿务局新庄孜矿地面使用，用于输送原煤，运量 Q=600 t/h，运输长度 L=m，总提升高度 H=m，带速 V=175 m/过了精煤仓 ，有一个圆心角为 曲率半径 R=115 m 的垂直弯曲段。该机的优点是：封闭输送物料；可弯曲和大倾角输送；可分别利用胶带的上、下分支同时输送物料；断面积小；整机移动方便，重量轻，环保；可以减少转载环节，便于实现控制等。其缺点为：对输送物料的块度有一定要求；不适于多点受、卸料；不适于给料不均匀的场合。这 3 点，正是井下带式输送机的特点，因此，管状带式输送机不适于井下输送。 在经济性方面，如果采用进口胶带，就输送机本身而言：当机长 ，为普通带的 2 倍。 胶带国产化后，费用会有所下降。目前沈阳胶带股份有限公司可生产配套的胶带。河南理工大学万方科技学院 第 21 页 共 36 页 21 如果将含走廊及转载点的整个运输系统进行比较，则费用基本相同。 （ 8） 压带式输送机 压带式输送机也是为增大输送倾角而设计的， 1979 年美国大陆输送机设备公司开始研制压带式输送机，并于 1983年研制出压带式大倾角带式输送机 台样机的输送倾角为 30 60，最大输送能力为 2 900 t/h，其压带是通过旋转的托辊组加载的。此后，大陆公司已生产 40多台 991 1994 年德国的 司 研制了 3 台用于卸船机的压带式输送机。前苏联和日本等国也研制了这种带式输送机。国内生产的压带式输送机倾角可达 90，物料最大块度可达 300 种输送机由于本身结构的缺陷和经济上的原因，目前还没有在煤矿井下应用。 国外带式输送机技术的发展很快，其主要表现在 2 个方面：一方面是带式输送机的功能多元化、应用范围扩大化，如高倾角带输送机、管状带式输送机、空间转弯带式输送机等各种机型；另一方面是带式输送机本身的技术与装备有了巨大的发展，尤其是长距离、大运量、高带速等大型带式输送机已成为发展 的主要方向，其核心技术是开发应用于了带式输送机动态分析与监控技术，提高了带式输送机的运行性能和可靠性。目前，在煤矿井下使用的带式输送机已达到表 1 所示的主要技术指标，其关键技术与装备有以下几个特点： （ 1） 设备大型化。其主要技术参数与装备均向着大型化发展，以满足年产 300500万 t 以上高产高效集约化生产的需要。 （ 2） 应用动态分析技术和机电一体化、计算机监控等高新技术，采河南理工大学万方科技学院 第 22 页 共 36 页 22 用大功率软起动与自动张紧技术，对输送机进行动态监测与监控，大大地降低了输送带的动张力，设备运行性能好，运输效率高。 （ 3） 采用多机驱 动与中间驱动及其功率平衡、输送机变向运行等技术，使输送机单机运行长度在理论上已有受限制，并确保了输送系统设备的通用性、互换性及其单元驱动的可靠性。 （ 4） 新型、高可靠性关键元部件技术。如包含 寿命高速托辊、自清式滚筒装置、高效贮带装置、快速自移机尾等。如英国 2 3） 400（ 600）工作面顺槽带式输送机就采用了液粘差速或变频调速装置，运输能力达 3000 t/的机尾与新型转载机（如美国久益公司生产的 套，可 随工作面推移而自动快速自移、人工作业少、生产效率高。 表 1国外带式输送机的主要技术指标 主参数 顺槽可伸缩带式输送机 大巷与斜井固定式强力带式输送机 运距 /m 2000 3000 3000 带速 /4 4 5，最高达 8 输送量 /500 3000 3000 4000 驱动总功率 /200 2000 1500 3000，最大达 10100 我国生产制造的带式输送机的品种、类型较多。在“八五”期间，通过国家一条龙“日产万吨综采设 备”项目的实施，带式输送机的技术水平有了很大提高，煤矿井下用大功率、长距离带式输送机的关键技术研究和新产河南理工大学万方科技学院 第 23 页 共 36 页 23 品开发都取得了很大的进步。如大倾角长距离带式输送机成套设备、高产高效工作面顺槽可伸缩带式输送机等均填补了国内空白，并对带式输送机的减低关键技术及其主要元部件进行了理论研究和产品开发，研制成功了多种软起动和制动装置以及以 核心的可编程电控装置，驱动系统采用调速型液力偶合器和行星齿轮减速器。 （一） 大型带式输送机的关键核心技术上的差距 （ 1） 带式输送机动态分析与监测技 术 长距离、大功率带式输送机的技术关键是动态设计与监测，它是制约大型带式输送机发展的核心技术。目前我国用刚性理论来分析研究带式输送机并制订计算方法和设计规范，设计中对输送带使用了很高的安全系统（一般取 n=10左右），与实际情况相差很远。实际上输送带是粘弹性体，长距离带式输送机其输送带对驱动装置的起、制动力的动态响应是一个非常复杂的过程，而不能简单地用刚体力学来解释和计算。已开发了带式输送机动态设计方法和应用软件，在大型输送机上对输送机的动张力进行动态分析与动态监测，降低输送带的安全系统，大大延长使用寿命，确 保了输送机运行的可靠性，从而使大型带式输送机的设计达到了最高水平（输送带安全系数 n=5 6），并使输送机的设备成本尤其是输送带成本大为降低。 （ 2） 可靠的可控软起动技术与功率均衡技术 长距离大运量带式输送机由于功率大、距离长且多机驱动，必须采用软起动方式来降低输送机制动张力，特别是多电机驱动时。为了减少对电河南理工大学万方科技学院 第 24 页 共 36 页 24 网的冲击，软起动时应有分时慢速起动；还要控制输送机起动加速度 .1 m/决承载带与驱动带的带速同步问题及输送带涌浪现象，减少对元部件的冲击。由于制造误差及电机特性误差，各驱动点的功率 会出现不均衡，一旦某个电机功率过大将会引起烧电机事故，因此，各电机之间的功率平衡应加以控制，并提高平衡精度。国内已大量应用调速型液力偶合器来实现输送机的软起动与功率平衡，解决了长距离带式输送机的起动与功率平衡及同步性问题。但其调节精度及可靠性与国外相比还有一定差距。此外，长距离大功率带式输送机除了要求一个运煤带速外，还需要一个验带的带速，调速型液力偶合器虽然实现软启动与功率平衡，但还需研制适合长距离的无级液力调速装置。当单机功率 500 ，可控 于可控软起动是将行星齿轮减速器 的内齿圈与湿式磨擦离合器组合而成（即粘性传动）。通过比例阀及控制系统来实现软起动与功率平衡，其调节精度可达 98% 以上。但价格昂贵，急需国产化。 （二） 技术性能上差距 我国带式输送机的主要性能与参数已不能满足高产高效矿井的需要，尤其是顺槽可伸缩带式输送机的关键元部件及其功能如自移机尾、高效储带与张紧装置等与国外有着很大差距。 （ 1） 装机功率 我国工作面顺槽可伸缩带式输送机最大装机功率为 4 250 外产品可达 4 970 产带式输送机的装机功率约为国外产品的 30% 40%，固定带式输送机 的装机功率相差更大。 （ 2） 运输能力 河南理工大学万方科技学院 第 25 页 共 36 页 25 我国带式输送机最大运量为 3000 t/h，国外已达 5500 t/h。 （ 3） 最大输送带宽度 我国带式输送机为 1400 外最大为 1830 （ 4） 带速 由于受托辊转速的限制，我国带式输送机带速为 4m/s，国外为 5m/ （ 5） 工作面顺槽运输长度 我国为 3000 m，国外为 7300m。 （ 6） 自移机尾 随着高产高效工作面的不断出现，要求顺槽可伸缩带式输送机机尾随着工作面的快速推进而快速自移。国内自移机尾主要依赖进口，主要有 2种：（ a） 随转载机一起移动的由英国 司生产的自移机尾装置。（ b）德国 者只有一个推进油缸，后者则有 2 个推进油缸。 司生产的自称机尾用于在国内带宽 1.2 点是自移机尾输送带的跑偏量太小，纠偏能力弱，刚性差。德国生产的自移机尾在国内使用效果优于前者，水平、垂直 2 个方向均有调偏油缸，纠偏能力强。因此，前者还需完善，后者则需研制。但对自移机尾的要求是共同的，既要满足输送机正常工作时防滑的要求，又要满足在输送机不停机的情况下实现快速自移。 （ 7） 高 效储带与张紧装置 我国采用封闭式储带结构和绞车红紧为主，张紧小车易脱轨，输送带易跑偏，输送带伸缩时，托辊小车不自移，需人工推移，检修麻烦。国外河南理工大学万方科技学院 第 26 页 共 36 页 26 采用结构先进的开放式储带装置和高精度的大扭矩、大行程自动张紧设备，托辊小车能自动随输送带伸缩到位。输送带有易跑偏，不会出现脱轨现象。 （ 8） 输送机品种 机型品种少，功能单一，使用范围受限，不能充分发挥其效能，如拓展运人、运料或双向运输等功能，做到一机多用；另外，我国煤矿的地质条件差异很大，在运输系统的布置上经常会出现一些特殊要求，如弯曲、大倾角（ +25）直至垂直 提升等，应开发特殊型专用机种带式输送机。 （三） 可靠性、寿命上的差距 （ 1） 输送带抗拉强度 我国生产的织物整芯阻燃输送带最高为 2500 N/外为 3150 N/丝绳芯阻燃输送带最高为 4000 N/外为 7000 N/ （ 2）输送带接头强度 我国输送带接头强度为母带的 50% 65%，国外达母带的 70% 75%。 （ 3） 托辊寿命 我国现有的托辊技术与国外比较，寿命短、速度低、阻力大，而美国等使用的新型注油托辊，其运行阻力小，轴承采用稀油润滑，大大地提高了托辊的使用寿命，并可作为高 速托辊应用于带式输送机上，使用面广，经济效益显著。我国输送机托辊寿命为 2 万 h，国外托辊寿命 5 9 万 h，国产托辊寿命仅为国外产品的 30% 40%。 （ 4） 输送机减速器寿命 我国输送机减速器寿命 2 万 h，国外减速器寿命 7 万 h。 （ 5） 带式输送机上下运行时可靠性差 河南理工大学万方科技学院 第 27 页 共 36 页 27 （四） 控制系统上差距 （ 1） 驱动方式 我国为调速型液力偶合器和硬齿面减速器，国外传动方式多样，如 制精度较高。 （ 2） 监控装置 国外输送机已采用高档可编程序控制器 发了先进的程序软伯与综合电源继电器控 制技术以及数据采信、处理、存储、传输、故障诊断与查询等完整自动监控系统。我国输送机仅采用了中档可编程序控制器来控制输送机的启动、正常运行、停机等工作过程。虽然能与可控启（制）支装置配合使用，达到可控启（制）动、带速同步、功率平衡等功能，但没有自动临近装置，没有故障诊断与查询等。 （ 3） 输送机保护装置 国外带式输送机除安装防止输送带跑偏、打滑、撕裂、过满堵塞、自动洒水降尘等保护装置外，近年又开发了很多新型监测装置：传动滚筒、变向滚筒及托辊组的温度监测系统；烟雾报警及自动消防灭火装置；纤维织输送带纵撕裂及接头 监测系统；防爆电子输送带秤自动计量系统。这些新型保护系统我国基本处于空白。而我国现有的打滑、堆煤、溜煤眼满仓保护，防跑偏、超温洒水，烟雾报警装置的可靠性、灵敏性、寿命都较低。 离心泵 离心泵的基本构造 离心泵的基本构造是由六部分组成的分别是叶轮，泵体，泵轴，轴承，密封环，填料函。 河南理工大学万方科技学院 第 28 页 共 36 页 28 轮是离心泵的核心部分，它转速高出力大，叶轮上的叶片又起到主要作用，叶轮在装配前要通过静平衡实验。叶轮上的内
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