JK—3提升机（E系列）主轴装置设计开题报告

毕业设计（论文）开题报告（学生填表）学院： 机电工程学院 2013 年 3 月 23 日课题名称 JK3 提升机（E 系列）主轴装置设计学生姓名 专业班级 工业 071 课题类型 工程设计指导教师 职称 教授 课题来源 科研1. 设计（或研究）的依据与意义(1)设计的依据矿井提升机是矿山重要和关键的设备之一。主要用于煤矿、 金属矿及非金属矿提升和下放人员、 提升煤炭、 矿石、 矸石及运输材料和设备。单筒提升机主轴装置由卷筒、主轴、左右轮毂等组成。左轮毂与轴为过渡配合，采用键连接。右轮毂与主轴为过盈配合，用温差法将轮毂重压配在主轴上。卷筒与轮毂的联接采用高强度螺栓。主轴是矿井提升机核心部件， 主轴装置是单绳缠绕式矿井提升机的工作部分。缠缠绕式提升机是机械工业和工矿企业等领域广泛应用的矿山机械，在国民生产中占有重要的位置。它具有承载能力大、工作可靠性高、制造工艺相对简单等优点。在正确的主轴强度计算校核和轴承强度寿命计算校核情况下，选择合适恰当的部件型号进行设计。（2）设计的意义矿井提升机是矿山生产的“咽喉设备，它的性能优劣，运行是否正常，工作效率是否高，是否安全可靠，对矿山生产和人员、设备的安全有着重要的影响，根据目前对国内同行业科研单位及生产厂家的充分调查及大量网上文献检索得知，目前在机械行业，各研究机构及生产厂家都在积极采用并建议弹支滚筒结构。JK3 型提升机是矿井提升机中很常用的一种，设计好这种提升机对适应市场化需求，同时采用先进设计方法确保满足提升机各种性能指标。同时也为产品的系列设计和 CAD 设计打下良好的基础，该项研究具有重要意义。另外，为了适应我国国民经济的高速发展，煤炭冶金工业要求建立大量的现代化矿山，提升机的市场前景乐观；同时，由于国内提升机生产厂家多，竞争激烈，对传统提升机的设计方法提出挑战，市场的竞争要求设计者推陈出新，瞄准国际提升机的发展方向，设计出质量过硬性能最优的产品，以满足矿山行业要求。所以，对其进行现代设计研究，对于强化提升机的生产，提高效益具有重要意义。2. 国内外同类设计（或同类研究）的概况综述（1）国外矿井提升机主轴装置的研究概述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(Blair 提升机) 。此外，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。这些同样见证了提升机的核心部件主轴装置的发展。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，就提升机领域而言，采用 CAD 技术，可节约成本 20左右，而且其使用寿命可长达 15 年左右。国外提升机发展到今天，已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（CAD）以及模块化设计方法，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。（2）国内矿井提升机的主轴装置研究概述我国早在公元 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2X4 多绳摩擦提升机，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等人开展对矿井提升钢丝绳安全系数可靠性的评估研究，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在多绳摩擦提升机的设计中科学地运用了 NISA 有限元法，对 JKD44 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等人运用大型有限元分析软件 ANSYS 对缠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。随着我国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，完成自主开发。3. 课题设计（或研究）的内容a 确定总体方案。b 运用机械原理、材料力学等知识，进行技术设计。c 绘制工程图。d 编制设计说明书。4. 设计（或研究）方法a, 利用计算机 CAD 和手工方法绘制相关图。b, 手工计算并校核轴承寿命和主轴强度。c, 编写设计说明书并制成 PPT 形式。5. 实施计划a 第 47 周 （3.144.10 ）收集资料，翻译外文资料，选方案，画草图。b 第 812 周 （4.115.15）轴承寿命计算，主轴强度计算，结构设计。c 第 1314 周 （5.16 5.29）整理资料编写说明书。d 第 15 （5.306.5）准备答辩。6. 参考文献（1）熊艳华.缠绕式提升机主轴装置的结构分析及优化设计. 太原：太原科技大学学报，2009.6（2）毛玺，付卫东，毛黎. JK-型矿井提升机主轴设计及改进的尝试. 煤矿机械，2007.3（3）段雷.王学文.杨兆建. 基于不同工况的提升机主轴受力分析 -起重运输机械，2010.8（4）安道星，栗润萍. 矿井提升机主轴强度计算分析. 水力采煤与管道运输，2007.12（5）王 才. 矿井提升机主轴装置技术改造.山东：山东煤炭科技，2009.9（6）晋民杰，陈鸿章，郭勇义. 缠绕式提升机主轴装置的优化设计. 太原：太原科技大学学报，2007.6（7）王会良,张洛平, 贾现召, 苏春堂. AHP 在矿井提升机电控系统改造中的应用 .洛阳：河南科技大学学报，2009.6（8）矿井提升机（机械部分）M.洛阳矿山机械工程设计研究院提升机研究所.2002.（9）季晔. 大型提升机主轴装置有限元分析与测试研究.洛阳：河南科技大学硕士学位论文，2008.6（10）许学先. 单绳缠绕提升机滚筒咬绳改造. 江苏：煤炭技术，2005.3（11）刘一新.赵海公. 南山煤矿主井提升机主轴装置改造 -陕西煤炭 2010,2（12）王正谊，李自贵. 单筒提升机主轴装置结构的 ARS 优化.太原：机械工程与自动化，2004.4（13）贾现召，潘为民，张步斌，李济顺. 基于虚拟设计制造技术的大型矿井提升设备开发. 中国机械工程，2006.6（14）晋民杰. 矿井提升机的设计理论及 CAD 系统研究. 太原理工大学博士学位论文，2010.3（15）成大先 机械设计手册 2002（16）单辉祖、谢传锋主编. 工程力学. 北京：高等教育出版社 （17）崔贤涛，喻孝琪. kJ 型单绳缠绕式提升机主轴装置故障的处理. 江西煤炭科技，2005.4（18）王会良, 郑兰, 张洛平, 贾现召, 焦磊. 可靠性技