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矿井提升机-主轴装置设计【含CAD图纸】

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矿井 提升 主轴 装置 设计 CAD 图纸
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内容简介:
河南理工大学2010毕业设计论文矿井提升机-主轴装置设计摘要:矿山提升机是矿山大型固定机械之一,矿山提升机从最初的蒸汽机拖动的单绳缠绕式提升机发展到今天的交交变频直接拖动的多声摩擦式提升机和双绳缠绕式提升机,经历了170多年的发展史。目前,国内外经常使用的提升机有但绳缠绕式和多绳摩擦式两种形式。轴是提升机承载的主要部件,提升机的主要工作构件如卷筒、轴承、离合器以及联轴器等均安装在主轴上。有些小型提升机的主轴还装有减速的末级大齿轮。电动机通过主轴驱动卷筒主轴也是传动的主要部件。提升机主轴应能承受工作过程中的外负荷而不发生残余变形和过量的弹性变形,同时要保证一定的使用寿命。主轴往往是提升机中重量最大的一个零件,其尺寸和传递的力矩也较大。主轴装置是一个完整的结构,包括轴承、端盖、离合器、联轴器、支轮等多个部件,而有根据主轴的应用场合不同,具体轴上需用的部件和结构也不尽相同,主轴装置设计是提升机整体设计的一个重要环节。该课题从实际出发,首先对提升机的结构及工作原理进行概述,进而对提升机的总体设计方案进行分析,其中重点对主轴装置进行设计分析,然后进行具体零部件的分析设计;主要包括了电动机的选型,钢丝绳的选择,卷筒筒壳、支轮、主轴装置等部件的设计计算和校核以及制动系统的选择等若干环节。在结构设计完成后,利用CAD进行主轴装配分析和设计,最后完成提升机整体设计。Abstract:Mine hoist is a mine of large fixed machinery,Mine hoister of steam from the initial drag coil type induction-motor-driven hoist to todays directly into the converter - the frictional drag type and double rope winding machine, experienced more than 170 years of history. At present, the hoist is often used more winding and ropes but rope friction two forms. Shaft hoisting machine is the main component, bearing the main machine working component such as drum, bearings, clutch and coupling installed in the spindle etc. Some small machine with the spindle is at the end of the class big gear reducer , Driven by motor shaft transmission rolls. shaft also is the main components. Hoist spindle should be able to withstand in the working process of the load without residual deformation and excessive elastic deformation, and to guarantee the using life. Spindle is often ascend machine weight one of the biggest part, its size and transmission torque bigger also. Spindle unit is a complete structure, including bearings, clutch cover, shaft coupling, and roller and so on several teams, And according to the different applications, spindle on specific needs of components and structure is endless also and same, Shaft hoist device is an important link of the whole design.This topic from the reality, First to hoist the structure and the working principle, And the overall design scheme analysis, The emphases of spindle unit are design analysis, And then the specific components analysis and design, Mainly includes the selection of motor, rope, drum cylinder shell, wheel, spindle component such as device design and calculation of the check and brake system and some links etc. After completion of the structure design, using CAD design and analysis on spindle assembly and finally complete ascension machine design.关键词:矿井提升机 单绳缠绕式 主轴装置Key words: mine hoist single rope winding spindle unit目录前言7第一章 绪论81.1 提升机的用途和发展概况9第二章 提升设备的选型设计162.1 选型设计的基本原则162.2 选择罐笼182.3 提升钢丝绳的选择及计算282.4 选择提升机312.5 选择天轮332.6 确定提升机和井筒相对位置342.7 提升机运动学计算382.8 提升动力学计算392.9 校验电动机412.10 电能消耗432.11 提升设备效率43第三章 卷筒及其支撑结构的计算443.1 设计任务443.2 计算钢丝绳张力降低系数443.3 计算双层缠绕式的缠绕系数453.4 计算筒壳强度453.5 计算支轮的强度493.6 计算筒壳的稳定性50第四章 提升机的主轴及其计算504.1主轴的结构504.2设计任务524.3 固定载荷分配于主轴各轮毂上的力564.4 钢丝绳张力分配于主轴各轮毂作用点上的力584.5 计算弯矩604.6 计算扭矩614.7计算危险断面的安全系数624.8 计算挠度64第五章 矿井提升机的制动装置665.1 概述665.2 盘式制动器675.3 液压站70第六章 矿井提升机的其他装置简介746.1 深度指示器746.2 微拖装置75致 谢78参考书目79前言矿井提升机作为矿山的大型固定设计之一,是联系井下与地面的主要运输工具。矿井提升工作是整个采矿过程中的重要环节。由于矿井提升设备服务年限长、投资大、电耗多(其耗电量一般占矿井总耗电量的3040%),所以为了降低矿石成本,提高生产的安全可靠性,必须经济合理地设计和使用矿井提升设备。随着矿山生产的进一步现代化,提升设备将成为机械化与电气化相结合的先进技术设备。矿井提升机的任务是用于煤矿、金属矿及非金属矿提升和下放人员、煤炭、矿石、矸石及运输材料和设备等。它是联系井上和井下的重要提升运输工具,再整个矿井生产中占有重要的位置,因此被人们称为矿山的“咽喉设备”。提升机司机、维修和管理人员都应当熟知和掌握矿井提升机的性能、结构、各部件的作用和动作原理;做到精心操作、精心维护、加强管理。严格执行各项规章制度,定期检修,及时排除隐患,消除不安全因素,是确保提升机安全运行的重要措施。本设计简述提升机的发展史开始,对提升机的分类,重要型号,工作原理和提升机拖动的分类作了详细的介绍.但是由于时间的仓促,作者的能力和资料的有限,所以在设计中存在着不近人意的地方是在所难免的,而且由于学校的实验设备的缺乏导致很多需要实际论证的地方没有来的及论证。对此作者感到非常的遗憾,希望下次有机会能够把本设计充分在应用于实际生产中为矿山的生产生活带来更大的便利。第一章 绪论 矿井提升装置是采矿业的重要设备,提升机的电力传动特性复杂,电动机频繁正反向,经常处于过负荷运转和电动、制动不断地转换的状态中。对提升机来说,运行的安全、可靠性是至关重要的因此,安全运行就成为提升机设计、制造的首要考虑问题。随着科学技术的进步和矿井生产现代化要求的不断提高,人们对提升机工作特性的认识进一步深化,提升设备及拖动控制系统也逐步趋于完善,各种新技术、新工艺逐步应用于矿井提升设备中。 (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的安全性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之中。(2)可靠性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,而且还要完成其它辅助工作。罐笼或箕斗必须在不长的距离内数百米到上千米,以很高的速度往返运行,因此必然要频繁地起动和停车,可见提升机的工作条件是十分苛刻的。一个年产150万t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1000kW。因此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。 因此提升机的设计水平会直接影响到煤矿业的发展水平。1.1 提升机的用途和发展概况1.1.1矿井提升机的用途 矿井提升机是矿山重要和关键设备之一。其任务是用于煤矿、金属矿及非金属矿提升和下放人员、煤炭、矿石、矸石及运输材料和设备等。它是联系井上和井下的重要提升运输工具,再整个矿井生产中占有重要的位置,因此被人们称为矿山的“咽喉设备”。1.1.2 国内矿井提升机的发展与现状 我国提升机已有很长的发展历史。早在公元前1100年左右,我国古代劳动人民就发明了辘轳,用手摇辘轳的方法提升地下矿物,以后发展成畜力绞车,这就是提升机的始祖。1953年,抚顺重型机器厂为我国制造了第一台单绳缠绕式双筒提升机;1958年,洛阳矿山机器厂开始仿制苏联苏联BM型矿井提升机,并在改进国外产品的基础上,自行设计和制造了我国第一台DJ2*4型多绳摩擦式提升机;1978年,又在XKTB型提升机的基础上设计、制造了JK系列单绳缠绕式提升机;1992年设计制造了JKE系列缠绕式提升机,此系列提升机采用了新的结构形式和先进技术,提升机的性能比老系列提升机平均提高25%,其质量也相应的有所减少,先作为国家定型产品成批生产,并销售到十几个国家。现在,我国能够生产46m各种类型的多绳摩擦式大型提升机,还可根据用户需要生产直径更大的提升机。1.1.3国外矿井提升机的发展与现状国外提升机的发展已有200年左右的历史。其中几个有代表性的时期是:1827年,西方资本主义国家出现第一台蒸汽式提升机;1877年,德国的培戈制造出第一台单绳摩擦式提升机;1905年,由于电力的发展,使用了第一台电气拖动的矿井提升机,逐渐代替了蒸汽提升机;1938年,瑞典制造了第一台多绳摩擦式提升机;1957年,生产出多绳缠绕式提升机(Blair提升机)。随着社会的发展,为提高劳动生产力和各项经济技术指标,人们对现有的提升设备进行技术改造,不断采用新技术、新工艺,如新型制动器、液压站,使用寿命较长且结构稳定的线接触、面接触、三角股、多层股钢丝绳,直流拖动、PLC控制技术、交-交变频拖动等,是设备的能力、自动化程度和安全可靠性得到提高。随着开采技术的发展,开采的深度将会日益增加,矿山生产也将日益走向集中化、大型化,而矿井提升机也随之相应发展,由单绳缠绕式提升机发展到多绳摩擦式提升机,提升速度加快,最高达到20m/s,一次提升量也日益增大。能够反映出当前矿井提升机世界先进技术水平的参数是:提升机直径已达9m;一次提升有效负荷为50t;提升机单台的功率已达14573kW;最多绳数为10;井深达2000m以上。 1.1.4微机控制在提升机上的应用 从70年代开始,随着微机技术的发展,微机控制技术已逐步应用于矿井提升机中。其应用主要体现在提升工艺过程微机控制、提升行程控制、提升过程监视、安全回路、制动系统的控制与监视、全数字化调速控制系统。1.2 提升机的结构和用途 提升设备的主要组成部分是:提升容器、提升钢丝绳、提升机及拖动控制系统、井架(或井塔)、天轮及装卸载设备等。 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11 矿井提升机按工作原理的分类单绳缠绕式提升机只有一根钢丝绳与提升容器相连。钢丝绳的一端固定在提升机卷筒上,另一端绕过天轮与提升机连接,当卷筒由电动机拖动以不同的方向转动时,钢丝绳在卷筒上缠绕或放出,实现容器的提升和下放。单绳缠绕式提升机按其卷筒个数,可分为单卷筒提升机和双卷筒提升机。单卷筒提升机一般用于产量较小的斜井或开凿井筒时作单钩提升,但不便于调节绳长。为此,有的制造厂家将单卷筒制成可分离的两部分:一部分与主轴固结,另一部分通过调绳离合器与主轴相连,两部分可以相对转动,使得调绳方便。双卷筒提升机在我国矿山应用最多,一般用于双钩提升。卷筒之一与主轴固结,称为固定卷筒(死卷筒);另一卷筒滑装在主轴上,通过调绳离合器与主轴连接,称为游动卷筒(活卷筒)。打开调绳离合器时,两卷筒可以相对转动,以便调节绳长或改变提升水平。国产单绳缠绕式提升机有两个系列:JT系列,卷筒直径为0.81.6m,主要用于井下,一般称为矿用绞车,有防爆及不防爆两种;JK系列,卷筒直径为25m,属于大型矿井提升机,主要用于立井提升。卷筒外边一般设有刻制绳槽与木衬,以引导钢丝绳规则排列,渐少绳的磨损,并在一定范围内增加筒壳接触的强度和刚度。木衬厚度不小于2倍钢丝绳直径,宽度在100mm左右。装配木衬时,应使其与筒壳接触良好,接触不均会使应力分布不均。由于更换木衬费时费工费料,因此近年生产的提升机有采用加厚筒壳,直接在筒壳上车槽,称为带绳槽卷筒。单程缠绕时,卷筒表面刻螺旋绳槽;多层缠绕时刻环形绳槽;多层缠绕时若采用螺旋绳槽,在缠偶数时,绳圈螺旋方向改变,卷筒每转一周钢丝绳发生两次跳跃式移动,多层缠绕式采用环形平行绳槽时,卷筒每转一周,跳槽过渡只发生一次冲击,可以相对减少绳的卡咬现象。多层缠绕钢丝绳磨损最严重的部分是相邻两层过渡层,此处绳圈与当绳板间形成一楔形段,钢丝绳在拉力作用下,挤入或挤出楔形段会产生咬绳现象。在层间过渡处设置合理的几何形状过渡楔块,可以引导钢丝绳顺利完成层间过渡,减少咬绳。主轴是承受所有外部载荷,并将此载荷经主轴传给地基的主要承力部件。主轴承支撑主轴,并承受机器旋转部件的轴向及径向负荷,一般采用滑动轴承。提升机采用硬齿面平行轴减速器或行星齿轮减速器。行星齿轮减速器传动体积小、质量轻、效率高,与同等能力平行轴齿轮减速器相比,质量约为后者的3040,效率提高5%。目前广泛用于矿井提升机上。双卷筒提升机都装有调绳离合器,离合器的作用是使活卷筒与主轴连接或脱开,以便于调节绳长时,使两卷筒能相对转动。调绳离合器有三种基本类型;涡轮蜗杆离合器、摩擦离合器和齿轮离合器。应用较多的是齿轮离合器。蜗轮蜗杆离合器调绳操作笨重,劳动强度大,操作时间长,一般需要2030min,曾在旧系列卷筒直径为3m以下的提升机上应用。摩擦离合器的优点是可以无级调绳,但超载时安全可靠性差,结构也较复杂,只在早期的提升机上使用过。国产JK系列提升机层采用过轴向移动齿轮离合器,三个调绳油缸沿圆周布置,相当于三个销子将齿轮与活卷筒左支轮(轮毂)连接在一起,正常运行时外齿轮与固定在活卷筒上的内齿轮啮和,活卷筒随主轴一起转动。跳绳时油缸通入高压油,在油压作用下外齿轮与油缸一起轴向移动(活塞不动)与内齿轮脱开,活卷筒与主轴分开。轴向移动离合器的缺点是对齿销困难,需要反复几次才能对上,一般调绳一次需用1015min。为了提高调绳速度,JK系列提升机已改用径向齿块式调绳离合器。内齿圈固定在活卷筒的幅板上,径向齿块通过滑动榖的带动与内齿圈啮合或脱开,滑动榖由传动油缸的活塞杆推动。当压力油进入合上腔时,推动活塞杆使齿块与齿圈啮合,通过内齿圈与齿块的啮合传递扭矩。径向齿块式调绳离合器对齿方便、调绳时间短、结构简单、能传递较大扭矩,但所能调节绳长的数值受离合器齿数限制,设计时必须满足最小调绳距离的要求。图12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。多绳缠绕式提升机用两根以上的钢丝绳与提升容器相连,卷筒用附加挡板分隔开,每根钢丝绳在各自的分段上作多层缠绕,利用平衡悬挂装置调节钢丝绳间的张力平衡。与单绳缠绕式提升机相比,其绳径、卷筒直径、宽度均相应减小。单绳缠绕式提升机不适于深井、大载荷提升。多绳摩擦式提升在井深超过14001500m时,其主绳的使用寿命急剧下降,尾绳事故率增加。多绳缠绕式提升机不用尾绳,克服了深井提升时尾绳带来的问题,适合于深井及大载荷条件,其缺点是机体较大、消耗功率大。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l3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5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12 单绳缠绕式提升机工作原理1-卷筒;2-钢丝绳;3-天轮; 4-容器;5-平衡尾绳 第二章 提升设备的选型设计2.1 选型设计的基本原则2.1.1选型的一般原则 在选择提升设备之前,首先应确定合理的提升方式,它对提升设备的选型,对矿山的基本建设投资、生产能力、生产效率及吨煤成本都有直接的关系。 矿井的年产量、井深及开采水平确定以后,就要决定合理的提升方式。提升方式与井筒的开拓、井上、井下运输环节有着密切的关系,原则上应考虑下列几个因素: (1)对于年产量大于600kt的大、中型矿井,由于提升煤炭及辅助工作量均较大,一般均设主、副井两套提升设备。主井采用箕斗提升煤炭,副井采用罐笼完成辅助提升任务,如提升矸石、升降人员和下放材料、设备等。对于年产量小于300kt的小型矿井,如果仅用一套罐笼提升设备就可以完成主、副井的提升任务,则采用一套提升设备是经济的。对于年产量大于1800kt的大型矿井,主井往往需要两套箕斗提升设备,副井除配备一套罐笼提升设备外,多数尚需要设置一套单容器平衡锤系统专门提升矸石。 (2)一般情况下,主井均采用箕斗提升方式。但在特殊条件下,例如矿井生产的煤质品种多,且须分别运送,或是保证煤炭有足够的块度,只好采用罐笼作为主井的提升设备。 (3)为了提高生产率,中型以上的矿井原则上都采用双钩提升。如果矿井同时水平数较多,采用平衡锤单容器提升方式也是比较方便的。 (4)根据我国目前的实际情况,对于小型矿井,以采用单绳缠绕式提升系统为宜。对于年产量900kt以上的大型矿井,以采用多绳摩擦提升系统为宜,对于中型矿井,如井较浅,可采用单绳缠绕系统,井较深时,也可采用多绳摩擦提升系统,或主井采用单绳箕斗,副井采用多绳罐笼提升系统。 (5)煤矿若有两个水平,且分前后期开采时,提升机、井架或井塔等大型固定设备要案最终水平选择。提升容器、钢丝绳和提升电动机根据实际情况也可按第一水平选择,待井筒延伸到第二水平时,另行更换,但电动机以换装一次为宜。 (6)对于斜井,目前应采用单绳缠绕式提升机。 (7)地面生产系统靠近井口时,采用箕斗提升可以简化煤的生产流程;若远离井口,地面尚需一段窄轨铁路运输,应采用罐笼提升。 以上所述,仅提出了决定提升的一般原则。在具体的设计工作中,要根据矿井的具体条件,提出若干可行方案,然后对基建投资、运转费用、技术的先进性诸方面进行技术经济比较,同时还要考虑到我国提升设备的生产和供应情况,才能决定合理方案。特别是计算机技术在煤矿的日益广泛应用,为煤矿设计和优化设计提供了更为有利的条件。2.1.2 设计依据 1.矿井地面标高+15,采矿中段标高-245,采准中段标高-305; 2.井下运输设备 (1)YFC-0.7-(6)型矿车 容积V=0.7m3,自重q1=500kg,矿石装载量Q1=1330kg,废石装载量Q/1=1260kg; (2)YLC-1-(6)型材料车 名义载重量1000kg,自重580kg,每车运送木材1m3; (3)0.5t炸药车 载重500kg,自重720kg; 3.井底车场形式 双面; 4.每日提升工作量见下表项目中段每日提升量备注副产矿石废石废石人员木材钢轨及管子炸药保健车设备其他非固定任务由-305至-245-245-305245-245-305-245-24570t20t170t600人11 m310根1200kg7次6次12次晚班晚班早中班早班270人早中班早班三班三班三班三班2.2 选择罐笼 一、罐笼图 21 单绳普通罐笼结构图1-提升钢丝绳;2-双面夹紧楔形环;3-主拉杆;4-防坠器;5-橡胶滚轮罐耳;6-淋水棚;7-横梁;8-立柱;9-钢板;10-罐门;11-轨道;12-阻车器;13-稳罐罐耳;14-罐盖;15-套管罐耳罐笼为多用途的提升容器。它既可以提升煤炭的矸石,也可以升降人员、运送材料和设备。罐笼主要用于副井提升,也可以用于小型矿井的主井提升。1.罐体罐体由骨架、侧板、罐顶、罐底及轨道等组成。罐笼顶部设有半圆弧形的淋水棚和可以打开的罐盖,以便运送长材料时用,罐笼两端设有帘式罐门,以保证提升人员的安全。2.连接装置 连接装置是连接提升钢丝绳和提升容器的装置,包括立拉杆、夹板、楔形环等。3.罐耳与罐道配合,使提升容器在井筒中稳定运行,防止其发生扭转或摆动。4.阻车器防止提升过程中矿车跑出罐笼。5.防坠器图 22 BF152型制动绳防坠器系统布局图1-合金绳头;2-天轮平台;3-圆木;4-缓冲钢丝绳;5-缓冲器;6-连接器;7-制动绳;8-抓捕器;9-罐笼;10-;拉紧装置(1)防坠器作用煤矿安全规程规定:升降人员或升降人员和物料的单绳提升罐笼,必须装设可靠的防坠器。当提升刚丝绳或连接装置万一断裂时,防坠器可以使罐笼平稳地在井筒中的罐道或特设的制动器上,以免罐笼坠入井底。(2)对防坠器的基本要求保证在任何情况下都能平稳可靠地制动住下坠的罐笼;在制动下坠罐笼时,为了保证人身安全,在最小终端载荷时,制动减速度不大于50m/s2, 延续时间不超过0.20.5s;在最大终端载荷时;减速度不小于10m/s2;防坠器动作的空行程时间, 即从钢丝绳断裂到防坠器发生作用的时间不大于0.75s;动作灵活但不能产生误动作;防坠器主要承载零件的安全系数;主拉杆的安全系数不得低于13;其他材料按屈服极限计算不得小于2;无屈服极限的材料按强度极限计算,安全系数不得小于5;制动绳作支撑物时,制动绳的安全系数不得小于3;防坠器的主要受力构件不得用铸钢、铸铁制造;主要锻件应进行超声探伤检查。 立井用防坠器一般有以下四个部分组成:开动机构、传动机构、抓捕机构和缓冲机构。其工作过程是:当发生断绳时,开动机构动作,通过传动机构传动抓捕机构,抓捕机构把罐笼支撑到井筒中的支撑物上(罐道或制动绳);罐笼下坠的动能由缓冲机构来吸收。一般开动机构和传动机构连在一起,抓捕和缓冲有的联合作用,有的设有专门缓冲机构以限制制动力的大小。 图 22 BF152型防坠器抓捕机构示意图 1-弹簧;2-滑楔;3-主拉杆;4-横梁;5-连扳;6-拔杆; 7-制动绳;8-导向套图23 缓冲器1-螺杆;2-螺母;3-缓冲器;4-小轴;5-滑块;6-外壳二、罐笼承接装置 为了便于矿车进出罐笼,必须使用罐笼承接装置。罐笼承接装置有罐座、承接梁、摇台和支罐机四种。 1.承接梁 承接梁由一些木梁组成,是最简单的支撑装置,用于防止操作不当发生蹲罐事故。 2.罐座 罐座是利用可伸缩的抓托拖住罐笼,使矿车能平稳进出。罐笼运行时罐座必须收回。使用罐座司机操作复杂,易发生蹲罐事故。另外,钢丝绳时松时紧易发生疲劳破坏,目前新设计的矿井不再使用。煤矿安全规程规定:升降人员时,严禁使用罐笼。 3.摇台 摇台目前被广泛使用,它由能绕轴转动的两个摇臂组成,其操作过程是:当罐笼进出台时,气缸供气使滑台后退,作用在摇台上的外动力与摇臂脱开,摇臂靠自重搭接在罐笼上进行承接工作。罐笼进出车完毕后,气缸反向供气推动滑台前进,滚轮抬起,带动摆杆转一角度,摇臂抬起相应角度。其特点是动作快,操作时间短,缺点是要求停罐位置准确。摇台适用于井口、井底及各中间水平。图 24 摇台1-钢臂;2-手把;3-动力缸;4-配重;5-轴;6-摆杆;7-销子;8-滑车;9-摆杆套;10-滚子 4.支罐机图 25 支罐机1-液压油缸;2-支托装置;3-固定导轨 支罐机由液压缸带动支托装置,支托装置支撑罐笼的活动底盘使其上升和下降,以补偿提升钢丝绳长度的变化和停罐的误差。支罐机调节距离可达1000mm。 支罐机的优点是能准确地使罐笼内轨道与固定轨道对接,进出矿车和人员方便,由于活动底盘是托在支罐机上,矿车进出平稳,提升钢丝绳不承担进出矿车时产生的附加载荷;另外,车厂布置紧凑。其缺点是罐笼有活动底盘,其结构复杂,还需增设液压动力装置。三、副井罐笼的选择在选择副井罐笼时,应按以下条件:根据井下运输用的矿车名义载重确定罐笼的吨位;按最大作业班井下工人下井时间不超过40min来确定罐笼层数;罐笼提升最大作业班的净作业时间不应超过5h,在统计作业时间时应遵循下列规定:a升降工人时间,按下井工人提升时间的1.5倍计算;b升降其他人员时间,按升降工人时间是20计算;c提升矸石量按井下日出矸石量50考虑,运坑木按日需量的50考虑;d普通罐笼进出材料车和平板车的休止时间为4060s;升降人员的休止时间为:单层罐笼每次升降5人以下时20s,超过5人,每增加1人增加1s;双层罐笼,如两层中的人员同时进出罐笼,休止时间仅比单层罐笼增加2s的信号联系时间;当两层中的人员都由一个平台进出罐笼时,休止时间比单层罐笼增加一倍另加6s;要考虑能运送井下设备的最大和最重部件;对混合提升应满足下列要求:a最大作业班工人下井时间不超过40min;b每班提煤和提矸时间均计入1.25的不均衡系数;c总作业时间不应超过5.5h。 根据矿车类型查表(冶金矿山竖井单绳系列型谱)应选择5单层罐笼(YFGG-4-1),其技术规格如下: 装载0.7 m3矿车两辆,最大载重5t,自重Qrg=4.5t,乘人数30人, 断面尺寸4000mm1450mm,罐笼全高7m。 矿石一次提升量:Q=2 Q1=2660kg, 废石一次提升量:Q/=2 Q/1=2520kg; 一次提升矿车总量:q=2 q1=1000kg。2.3 提升钢丝绳的选择及计算 提升钢丝绳的用途是悬吊提升容器并传递动力,当提升机运转时通过钢丝绳带动容器沿井筒运行,所以钢丝绳是矿井提升设备的一个重要组成部分,它对矿井提升的安全和经济运转起着重要作用。2.3.1 提升钢丝绳的结构 矿用提升钢丝绳都是丝股绳结构,即先由钢丝捻成绳股,再由绳股捻成绳。制造提升钢丝绳的钢丝是由优质碳素结构圆钢冷拔而成的,一般直径为0.44mm,钢丝的抗拉强度为14002000N/mm2 ,我国多用1550 N/mm2和1700 N/mm2 两种。为了增加抗腐蚀性能,钢丝表面可以镀锌,称为镀锌钢丝,未镀锌的称为光面钢丝。此外还可以用钢丝韧性来标识,分为特号、号和号三种,提升矿物用的钢丝绳可以选用特号或号钢丝来制造,提升人员用的钢丝绳只允许用特号钢丝来制造。在由钢丝捻成股时有一个股芯,在由股捻成绳时有一个绳芯。股芯一般为钢丝,绳芯有金属绳芯和纤维绳芯两种,前者有钢丝组成,后者可用剑麻、黄麻或有机纤维制成。绳芯的作用是:减少钢丝之间的挤压变形和接触应力;使钢丝绳富有弹性,抗冲击和缓和弯曲应力;贮存润滑油,防止内部锈蚀和减小丝间摩擦。2.3.2 提升钢丝绳的分类提升钢丝绳有很多种,结构不同性能也不同。根据不同的特点有不同的分类方法。1.按钢丝绳绕制次数分(1)单绕绳由钢丝直接捻制成绳,没有绳股,适宜做静止的拉索。(2)双绕绳先由丝捻成股,再由股捻制成绳,适宜作提升用绳。(3)三绕绳由丝捻成股,由股捻成细绳,多用于做钢索桥梁。2.按捻向分(1)按由股捻成绳的捻向分左螺旋方向捻制的叫左捻钢丝绳(或S捻)。右螺旋方向捻制的叫右捻制钢丝绳(或Z捻)。(2)按捻法分丝在股中的捻向与股在绳中的捻向相同的叫同向捻钢丝绳;两种捻向相反的叫交互捻钢丝绳。同向捻钢丝绳比较柔软,表面光滑,与绳轮接触面积大,弯曲应力小,使用寿命较长,断丝易发现,多用作提升绳。这种绳稳定性差,易打结。交互捻特点与之相反,常用作斜井串车提升绳。选用捻向时应使钢丝绳在滚筒上缠绕时的螺旋方向一致,以使缠绕时钢丝绳不会松动。3.按股中钢丝接触情况分(1)点接触式这是普通钢丝绳,股内钢丝直径相等,内外各层钢丝之间成点接触状态,丝间接触应力很高,易磨损,易断丝,耐疲劳性能差。619、1637普通圆股钢丝绳即为点接触型。(2)线接触式多用不同直径的钢丝捻制,在各层间钢丝呈平行状态且为线接触,这种绳无二次弯曲现象,绳结构紧密,金属断面利用系数高,使用寿命长。67、西鲁绳6(19)、瓦林吞绳6W(26)均为线接触型。(3)面接触式将线接触式的绳股经特殊挤压加工,使钢丝产生塑性变形而呈面接触状态,然后捻制成绳,这种绳结构紧密,表面光滑,与绳轮接触面积大,耐磨损,抗挤压;股内钢丝接触应力小,抗疲劳,寿命长;钢丝绳金属断面系数大同样绳径下有较大强度;钢丝绳伸长变形小,但柔软性能差。4.按绳股断面形状分(1)圆股这种绳易制造,价格低,矿井提升应用最多。(2)异形股绳股断面为三角形或椭圆形,强度比圆形绳股高,承压面积大,外层钢丝,磨损小,抗挤压,寿命长。5.特种钢丝绳(1)多层股不旋转钢丝绳这种钢丝绳具有两层或三层股,各层绳股在绳中以相反方向捻制,因而绳的旋转性小,多用作尾绳和凿井提升绳。(2)密封钢丝绳在中心钢丝周围呈螺旋状缠绕着一层或多层圆钢丝,其外面有一层或多层异形钢丝捻制而成的钢丝绳,多用作罐道绳。 (3)扁钢丝绳其断面形状为扁矩形,手工编织,这种绳柔软,运行平稳,适用于作尾绳,但制造复杂,生产效率低,价格高。2.3.3 提升钢丝绳选择使用选择钢丝绳时,应根据使用条件和钢丝绳的特点来考虑。我国提升钢丝绳多用同向捻绳,至于左捻还是右捻,我国的选择原则是:绳的捻向与绳在卷筒上的缠绕螺旋线方向一致。我国单绳缠绕式提升机多为右螺旋缠绕,故应选右捻绳,目的是防止钢丝绳松捻;多绳摩擦提升为了克服绳的旋转性给容器导向装置造成磨损,一般选左右捻各一半。此外,选择钢丝绳时,还应考虑以下因素:在井筒淋水大、水的酸碱度高及出风井中,应选镀锌绳。在磨损严重条件下使用的钢丝绳,如斜井提升等,应选用外层钢丝绳较粗的钢丝绳,或线接触、面接触钢丝绳。弯曲疲劳为主要破坏原因时,应选用线接触式或三角股绳。一般立井或斜井提升用同向捻较好;多绳摩擦提升用左右捻各半;斜井串车提升用交互捻;单绳缠绕多为右旋,所以多选右捻。罐道绳多用密封、半密封绳或三角股绳,其表面光滑,耐磨损。用于温度高或有明火的地方,应选用石棉绳芯或金属芯钢丝绳。2.3.4 由选型依据知 1.最大悬垂长度 H0=hja+Hj=15+320=335m式中 hja-井架高度,暂取15m; Hj-矿井最大深度,Hj=15+305=320m 2.钢丝绳每米重 P/=3.32kg/m 按表1-7选择619钢丝绳,其技术规格如下: 绳径d=31mm,每米绳重p=3.4 kg/m 钢丝断力总和Fp=66200N, 钢丝绳公称抗拉强度=1850Mpa。 2.4 选择提升机 2.4.1 卷筒直径的确定 卷筒直径D的确定是以保证钢丝绳在卷筒上的缠绕时产生的弯曲应力较小为原则。根据理论和实验计算,钢丝绳弯曲应力与比值D/d的关系如下:当比值D/d80时,再增大比值D/d,弯曲应力无显著下降;相反,当D/d60时,再减小比值D/d,则会引起弯曲应力的急剧增加。据此,安全规程规定,卷筒直径D与钢丝绳直径d之比: 对于地面设备 80 对于井下提升设备 60 按上两式求出的数值,选择提升机的标准卷筒直径。 卷筒的理论直径是指缠绕直径,即钢丝绳缠绕在卷筒上时其中心线间的距离;卷筒的名义尺寸直径是指木衬的外径。当木衬上刻有d/3的绳槽时,则名义直径和理论直径之差就狠小,因此,在计算时可取卷筒名义尺寸作为计算的理论直径。由设计依据可取卷筒直径: D80d=8031=2480mm 初选标准直径D=2.5m。 2.4.2 卷筒宽度的确定 卷筒宽度B根据所需容纳的钢丝绳总长度来确定。钢丝绳总长度包括:1)提升高度(按最深中段计算);2)供实验用的钢丝绳长度;3)为减少绳头在卷筒上固定处的张力而设的三圈摩擦圈。 由设计依据按单层缠绕,故: B=()(d+)=(+3)(31+3)=1575mm 式中 -钢丝绳实验长度,一般取2030m;Hj-矿井最大深度;H-最大提升高度,H=Hj=320m; D-提升机卷筒直径; d-提升钢丝绳直径; -提升机钢丝绳圈间的间隙,一般取23mm; m-摩擦圈,一般取三圈; 根据计算所得的卷筒直径与宽度选择标准提升机。如标准提升机宽度不够时,则可另选直径较大的提升机或在允许情况下做多层缠绕。 2.4.3 钢丝绳最大静张力(提升矿石时) Fjmax=(Q+Qrg+pH)g=(2660+4500+3.4320) 10=82.5KN 2.4.4 钢丝绳最大静张力差(提升废石时) Fj=(Q/+ Qrg + pH)g=(2520+4500+3.4320) 10=81.1KN 2.4.5 合理提升速度 V=0.3=0.3 =5.36m/s 由以上计算,按表JKA25米矿井提升机产品型号及技术规格选取提升机如下: 选择JK-2.5/20A型提升机,其技术规格如下:卷筒直径D=2.5m,宽度B=2m,筒壳和支轮的材料多采用A3或16Mn,它们的许用应力分别为: A3=140MPa;16Mn=180MPa。钢丝绳最大静张力Fjmax=90KN, 最大静张力差Fj=90KN,减速器速比i=20,配套电动机转速730r/min,标准速度为4.6m/s,机器旋转环部分变位质量:2.5 选择天轮 天轮安设在井架上,供引导钢丝绳转向之用。根据结构形式可分为两类: 1.铸造辐条式天轮 一般直径3.5m以下的天轮常采用铸造辐条式。它由铸钢(或铸铁)轮缘1、圆钢轮辐2及铸钢(或铸铁)轮毂3等组成。轮辐呈放射状,其两端铸在轮缘和轮毂内。轮毂用键固定在轴4上。在轴上装有挡环,以防止天轮的轴向移动。直径2m以内的天轮多铸为整体,超过2m时则多铸造为剖分式。 2.型钢装配式天轮 一般直径4m以上的天轮,为了制造、安装和运输的方便,常采用装配式,它由数段冲压钢板轮缘1、型钢轮辐2和铸钢轮毂3等组成。轮辐一端用精致螺栓和轮毂连接,而另一端则用铆钉与轮缘固定。轮缘是天轮的工作结构,它有带衬的和不带衬的两种,目前这两种类型在我国矿山都有采用。衬垫可用木材、旧皮带、软金属或耐磨塑料等制成。由于木衬垫取材和制造容易,故我国矿山采用较多。天轮直径的选择:一般等于卷筒直径,故: 天轮直径Dt=D=2.5m. 又天轮直径小于3000mm,故其结构采用整体铸钢结构,由矿井运输提升表3-3查得井上固定天轮基本参数: 天轮型号为TSG,其名义直径D=2500mm,绳槽半径R=17mm, 允许的钢丝绳全部钢丝破断拉力总和F=661500N, 两轴承中心距L=800mm,轴承中心高H=200mm. 变位重力Gt=5500N,总重G=15120N. 2.6 确定提升机和井筒相对位置 单绳缠绕式提升机安装地点的确定,主要考虑卸载作业的方便和尽可能简化地面运输系统,井架上的天轮,根据提升机的型式、容器在井筒中的布置以及提升机房的设置地点,可以装在同一水平轴线上,也可以装在同一垂直轴线上。 提升机安装地点确定之后,其具体位置有下列因素确定:1)井架高度;2)卷筒中心至井筒提升中心线间的水平距离;3)钢丝绳弦长;4)钢丝绳偏角;5)钢丝绳仰角.图 26 提升机与井筒相对位置之单卷筒提升机 2.6.1井架高度 井架高度hja是指从井口水平到最上面天轮轴线间的垂直距离。即: hja=hr+hgi+Dt+hj=7+6+2.5+4=17.63m式中 hj -两天轮轴线间的垂直距离,hj = Dt +(11.5)mhr-容器高度(容器底部至连接装置最上面绳卡间的距离); hgi-过卷高度(容器由正常卸载位置提到连接装置最上面一个绳卡与天轮轮缘接触时,或者容器本身与井架构件相接触时所走的距离)。 当提升速度VM3m/s时,hgi4m; 当提升速度VM3m/s时,hgi6m;故取hja=20m. 2.6.2卷筒中心至井筒提升中心线间的水平距离 卷筒中心至井筒提升中心线间的水平距离的大小主要应使提升机房的基础不与井架斜撑的基础相接触,若二者接触时,由于井架斜撑的振动,可能引起提升机房以及提升基础的损坏,为了避免上述的产生,其最小距离应满足下述要求: 0.6hja +3.5+D=0.620+3.5+2.5=18m在设计时,一般取b,故取b=30m 2.6.3钢丝绳弦长 钢丝绳弦长L为钢丝绳离开天轮的接触点到钢丝绳与卷筒的接触点的距离。即天轮轴线与卷筒轴线间的距离。钢丝绳弦长有两个:上边出绳的弦长L1和下边出绳的弦长L2。 则钢丝绳弦长分别为: L1=35.13m L2= = =35.04m式中 c-卷筒轴中心线高出井口水平的距离,取c=1. s-两容器轴线间的距离,s=1600mm. 2.6.4钢丝绳偏角 钢丝绳偏角是指钢丝绳弦与天轮平面所成的角度,其值不应大于130。偏角的限制主要是防止钢丝绳与天轮轮缘彼此磨损,当钢丝绳作多声缠绕时,宜取110左右,以改善钢丝绳缠绕状况。偏角有两个:外偏角和内偏角。 对于单卷筒提升机做双钩提升时,应检查最大外偏角,此时,两天轮的垂直面通过卷筒中心线, tan=0.0256 则=127130 2.6.5钢丝绳仰角 钢丝绳弦与水平线所成的仰角应按提升机技术数据中的规定值检验,但一般不应小于30,以适应井架(或斜撑)建筑的要求。仰角有两个:上出绳仰角1,下出绳仰角2。 则钢丝绳仰角分别为: 1=tan-1 tan-1 =3242 2=tan-1 tan-1 = tan-1 tan-1=2812+44=3252 2.7 提升机运动学计算 罐笼提升采用三阶段梯形速度图。 图27罐笼提升速度图 2.7.1 选择加减速度 根据安全规程规定,升降人员时加、减速度应不大于0.75m/s2。 选取加速度a1=0.7,减速度a1=0.7。 2.7.2 速度图各参数的计算 计算结果见下表:提升中段由-305至-245由-245至地面由-305至地面提升高度 H m加速时间 t1=Vm/a1 s加速距离 h1=Vmt1 m减速时间 t3 = Vm/a3 s减速距离 h3=Vmt3 m等速距离 h2=H-h1-h3 m等速时间 t2=h2/Vm s一次提升时间 T1=t1+t2+t3 s60822.4822.415.2319260822.4822.4215.23955320822.4822.4275.24965 2.8 提升动力学计算 2.8.1 预选电动机 电动机近似功率 P/=787KW式中 K-矿井阻力系数,K=1.2; -减速器传动功率,可由产品目录查出,一般取=0.90.95; -考虑钢丝绳及运动部分惯性的影响系数:对于单绳罐笼提升=1.31.4;对于单容器提升值可取小些。考虑到与787KW接近的标准容量为800KW,且由以上提升机合理提升速度V=0.3=0.3 =5.36m/s知:提升机应配以i=20的减速器,电动机的同步转数730r/min.。故预选YR630-10/1180型异步电动机,其技术规格如下: 额定功率=800KW,额定转速n=740r/min,效率d=0.92,最大过负荷系数=2.3,转子飞轮转矩为5760N. 2.8.2 提升系统的变位质量 (1)变位质量 1)一次提升矿石量:Q=2660kg; 2)一次提升废石量:Q/=2520kg;3)罐笼自重:Qrg=4500kg;4)矿车自重:q=1000kg;5)钢丝绳重: 2p=23.4(H0+L+3D) =6.8(335+36.25+32.5) =2711kg;6)机器旋转部分的旋转质量: +=21390kg7)天轮的变位质量: 2=290=290=1126kg8)电动机转子的变位质量: =11520kg(2)总变位质量 1)提升矿石时: =Q+Qrg+q+2p+2+ =2660+4500+1000+2711+21390+1126+11520 =44907kg 2)提升废石时: =-(Q- Q/)=44907-(2660-2520) =44767kg 2.8.3 力图计算 计算结果见下表:项目单位-305中段提升废石至地面-305中段提升矿石至-245中段提升高度 H有效载重 Q总变位质量 MKgKgNNNNNN320252044204129137127614962777756346226447036026604434411979511827286837 8580354368528452.9 校验电动机 2.9.1.校验等值功率(减速阶段采用动力制动) 1)-305中段提升废石至地面时: =468KW800KW式中=()t1+()t2+()t3 =(1291372+127614 2)8+(962772+9627777563+775632)49+(462262+447032) = 53.6556 1010 =91563 (2)-305中段提升矿石至-245中断时 =480KW800KW式中=15.86941010=93895 2.9.2 校验过负荷能力 1)正常过负荷能力 0.75=0.752.11.575式中 -电动机额定功率 = 2.10 电能消耗 1.-305中段提升废石至地面时 =8.32KWh式中 = =528.6-电动机效率,=0.921.02-考虑动力制动时向定子输送直流电所增加的电能消耗系数。 2.11 提升设备效率 -305中段提升废石至地面时的有益电耗: KWh 提升废石时设备效率为: =26.9 第三章 卷筒及其支撑结构的计算 3.1 设计任务单卷筒圆盘支轮;钢丝绳最大静张力F=90KN;钢丝绳直径d=31mm;钢丝绳弹性模量1.0105Mpa;钢丝绳金属断面积3.58cm2;卷筒壳半径r=125cm;轮毂半径r0=32 cm;缠绕节距t=d+=31+3=34mm;缠绕层数n=1; 卷筒壳厚=38mm;圆盘厚1=35mm; 钢的弹性模量E=2.0105Mpa; 筒壳及圆盘材料16Mn,=182105Mpa.3.2 计算钢丝绳张力降低系数集中力的影响区长xY=1.83=1.83=39.88cm在影响区内的钢丝绳圈数:i= 取i=12 =/cm的计算如下表:距第一圈的距离x(cm)3.46.810.213.61720.423.827.230.60.200.400.600.801.001.201.401.601.800.9650.8780.7630.6350.5080.3900.2850.1960.123 4.743自由筒壳区钢丝绳张力降低系数: C=3.3 计算双层缠绕式的缠绕系数 式中 A-筒壳截面积,A=t; =1.878 3.4 计算筒壳强度 3.4.1 简壳的外载荷分类 作用于提升机筒壳上的外载荷有:1.钢丝绳张力和自重,使筒壳像空心轴一样被弯曲;2.钢丝绳张力作用于缠绕半径上,使筒壳像空心轴一样被扭转; 由于卷筒的直径很大,因而惯性矩很大,故由上两种载荷产生的应力都不大,计算时可以略去。3.钢丝绳螺旋缠绕在卷筒上,当钢丝绳有张力时,会产生一个沿圆周分布的力,压缩筒壳,使其半径有缩小的趋势,它是使筒壳产生应力的主要载荷。 3.4.2 自由区筒壳应力的计算 由于不受支撑的影响,故无弯曲应力,仅受压缩应力,其值为: =122.7Mpa式中 q为筒壳均布载荷,q=3.4.3 在支轮处筒壳应力的计算: 由于支轮结构不同,故所造成的支撑条件亦不同,大致有以下三种: 1.接近铰支的; 2.接近固定的; 3.接近弹性制成的; 本题仅以接近固定支撑为例来计算支轮处筒壳应力。 图 32 筒壳与支轮的连接机构xxx1.83yyq图 33 支轮区筒壳应力计算示意图 则 此处的钢丝绳张力降低系数 C/=0.969 弯曲应力 = = =113.05 Mpa式中 A=cm2 G= = =0.47 = =5.1压缩应力 = =1.22 Mpa3.5 计算支轮的强度由引起的支轮外表面径向压缩应力为: 式中=支轮内表面径向压缩应力为: 由引起的支轮在轮毂处的应力:径向应力: 式中=环向应力 在与筒壳连接处的应力径向应力 环向应力 = =1.73Mpa由于计算各应力均较小,故无需进行校核。3.6 计算筒壳的稳定性 当筒壳宽度B小于筒壳的临界长度L时,便满足了稳定性条件;如果筒壳宽度B大于筒壳的临界长度L,应当考虑加支环,但也应考虑支环对筒壳强度的不利影响,特别是当工艺处理不当时,还会在支轮处引起筒壳开裂,所以在筒壳设计时,多采用加厚筒壳的方法,增加壳的稳定些。故由筒壳的临界长度: L=1.5B=2m第四章 提升机的主轴及其计算4.1主轴的结构提升机用于固定卷筒,调绳装置,联轴器等的轴称为主轴。它是承受所有外载荷,将此载荷经主轴传给地基的主要承力部件。对于它的设计和使用,必须给予足够的重视。4.1.1主轴设计原则 主轴的设计也和其他零件的设计相似,包括结构设计和工作能力计算两方面的内容。 轴的结构设计是根据轴上零件的安装、定位以及轴的制造工艺等方面的要求,合理的确定轴的结构形式和尺寸。轴的结构设计不合理,会影响轴的工作能力和轴上零件的工作可靠性,还会增加轴的制造成本和轴上零件的装配困难等问题。因此,轴的结构设计是轴设计的主要内容。 轴的工作能力计算指的是轴的强度、刚度和振动稳定性等方面的设计。多数情况下,轴的工作能力主要取决于轴的强度。这时只需对轴进行强度计算,以防止断裂或塑性变形。而对刚度要求高的轴和受力大的细长轴,还应进行刚度计算,以防止工作时产生过大的弹性变形。对高速运转的轴,还应进行振动稳定性计算,以防止发生共振而破坏。 4.1.2 主轴的结构设计 主轴装置是一个完整的结构,包括轴承、端盖、离合器、联轴器、支轮等多个部件,而有根据主轴的应用场合不同,具体轴上需用的部件和结构也不尽相同,例如本提升机主轴上用到的部件有滚筒、支轮、轴承、端盖、制动轮毂等部件,主轴的结构简图如4-1图所示: 图41 主轴结构简图结构上除应满足强度和刚度要求外,还应重视工艺和安装方面的问题。主轴的结构设计还应考虑如下几点:(1)便于起吊、安装和加工;(2)卷筒在轴上的固定方式,不论用健或热装固定,或用高强度(或绞孔)螺栓固定在轴的法兰凸缘上,都应力求可靠,不允许在转动中松动。双卷筒提升机每个卷筒仅在一个支轮轮毂处固定就可以了;(3)轴的断面变化不应太剧烈,并要防止其他类型的、过大的应力集中;(4)轴的加工和热处理都应严格遵守规程,并与机械加工前在轴头切样检验,此外,还应进行探伤检验;(5)主轴的材质一般采用优质中碳钢,最常用的是45号结构钢。这种材料价廉、对应力集中敏感性小、加工性能好,通过调质处理,可获得强度、耐磨性和冲击韧性都比较好的综合机械性能。一般采用合金钢,因为碳钢与合金钢的弹性模量相差很小,用合金钢虽可提高主轴强度,但对提高主轴强度意义不大。提升机主轴的计算步骤及项目如下:(1)计算主轴的载荷;(2)根据正常载荷,分别求出轴上的弯矩、扭矩及相应的弯应力和扭应力;(3)校核主轴危险断面的安全系数,对于对称循环应力,一般取安全系数n 1.5,对于非对称循环应力,取安全系数n2;(4)校核主轴的刚度,主轴的最大挠度 fmaxl0/3000式中l0-主轴的跨度。 (5)根据事故载荷校核危险截面的应力,此应力应小于材料的屈服极限。4.2设计任务(一)联轴器的选择联轴器是联接两轴或轴和回转件,并传递扭矩。由于两轴的相对位置可能是同一轴线的,也可能成一定角度;即使同轴线的两根轴,因为制造和安装的不精确以及工作时的变形等,也会使两轴之间产生轴向、径向、角度或综合性的位移。为此,通常将联轴器设计成可移式动联接,或在联轴器中装上弹性较大的元件如橡皮及弹簧等,利用联轴器的可移动性或弹性元件的变形来补偿两轴间的各种偏位误差。根据是否是弹性元件,联轴器分为刚性联轴器和弹性联轴器两大类:1. 刚性联轴器这类联轴器没有弹性元件,按能否补偿位移分为固定式和可移式两种。固定式要求两轴严格对中,并在工作时不允许发生任何相对位移。由于安装困难,又不能补偿位移及消除冲击,故应用较少。可移式允许两轴有某种限度的位移如齿轮联轴器,十字滑块联轴器及万向联轴器等,都是可移式刚性联轴器,在煤矿机械和机床中均有应用。2. 弹性联轴器这类联轴器装有弹性元件,具有缓冲减振的功能,同时可补偿一定的偏位误差,如弹性柱销联轴器,尼龙柱销联轴器及液力联轴器等,在各种机械中更为常用。 联轴器的类型应根据使用要求和工作条件来确定。具体的选择时可考虑以下的几点: (1)所需传递的扭矩的大小和性质以及对缓冲和减振方面的要求。 (2)联轴器的工作转速高低和引起的离心力大小,对于高速传动轴,应选择平衡精度高的联轴器,例如膜片联轴器.弹簧联轴器.齿式联轴器等,而不适宜选用存在偏心的滑块联轴器等。 (3)两轴相对位移的大小和方向,当安装调整后,难以保证两轴严格精确对中,或工作过程两轴将产生较大的附加相对位移时,应选用挠性联轴器,例如,当径向位移较大时,可选用滑块联轴器,角位移较大或相交两轴的联接可选用万向联轴器等。 (4)联轴器的可靠性和工作环境,通常由金属元件制成不需润滑的联轴器比较可靠,需要润滑的联轴器,其性能易受到润滑完善程度的影响,且可能污染环境。 (5)联轴器的制造 安装 维护和成本,在满足使用性能的前提下,应选用装拆方便,维护简单和成本低的联轴器。根据以上条件并结合轴的直径,传递的转矩及转速,就可选定联轴器的型号以及尺寸。联轴器两端的联接轴直径可不相同,所选联轴器的孔径应分别与两端轴径相配。 在设计轴的开始估算轴的最小直径dmin。所选轴的材料仍为45钢,调质处理由 DZdmin=A式中 A 由材料的许用扭转应力所确定的系数,其值为A=103126;取A=115. P主主轴的功率,其值为P主=800=1320.92=736kw; n 主轴的转速,其值为740/i=740/20=37r/min。利用上式估算轴径时,应注意以下几点:(1)对于外伸轴,由上式求出的直径,为外伸轴段的最小直径;对于非外伸轴,计算时应取较大的A0值。联轴器的计算转矩,查机械设计141,考虑到转矩变化很小,故取=1.3,则:(2)计算轴径处有键槽时,应适当增大轴径以补偿键槽对轴强度的削弱作用。(3)外伸轴段装有联轴器时,外伸段的轴径应与联轴器毂孔直径相适应;外伸轴段用联轴器与电动机轴相连时,应注意外伸段的直径与电动机轴的直径不能相差太大。输出轴的直径显然是安装联轴器处轴的直径。为了使所选的轴的直径与联轴器的直径相适应,故需同时选取联轴器的型号。式中T=9550000Nmm由机械零件设计手册查得GICL20型弹性联轴器,其额定转矩500000Nm ,许用转速n=790 r/min ,轴孔直径d=320mm,轴孔长L=550mm, 转动惯量J=167.41kg(二)滚动轴承的选择该主轴轴承主要承受径向载荷,结合设计的主轴最小直径,根据手册机械零件设计手册吴宗泽主编 机械工业出版社 2006.3第八章 滚动轴承,选择轴承前首先考虑滚动轴承的失效形式。 滚动轴承的失效形式主要有疲劳剥落,过量的永久变形和磨损疲劳剥落是正常失效形式它决定了轴承的疲劳寿命;过量水久变形使轴承在运转中产生剧烈的振动和噪声;磨损使轴承游隙、噪声、振动增大,降低轴承的运转精度;一些精密机械用的轴承,可用磨损确定轴求寿命。疲劳剥落可根据使用寿命,由基本额定动载荷限定载荷能力;过量永久变形可有基本额定静载荷限定载荷能力;磨损尚无统一的计算方法。此外,还有胶合、企图断裂、滚动体压碎、保持架磨损和断裂、电蚀、锈蚀等失效形式。在正常使用情况下。这些失效是应该避免的因此称之为非正常失效。由机械零件设计手册查得轴承代号23076k型,选用调心滚子轴承,d=370mm, D=560mm, B=135mm, =362mm, =498mm, 基本额定载荷 提升机主轴各部分尺寸如图,采用单层缠绕无尾绳提升;卷筒直径:D=2500mm;卷筒宽度:B=2000mm;钢丝绳最大静张力:Fjmax=82500N;钢丝绳最大静张力差:Fj=81100N;主轴全重:Gz=6157;调绳装置重:Gts =2612;卷筒左轮毂重:GSZ=900;卷筒右轮毂重:Gsy=920;卷筒筒壳重:Gs=8317kg;一个卷筒上木衬重:Gm=1300;整个主轴装置的变位质量:miz=17653;卷筒变位质量(包括筒壳、轮毂等):mis=8589;调绳装置的变位质量:mits=611;天轮直径:Dt=3000mm;天轮变位质量:mit=810;罐笼自重:Qr=3480;一次提升量:Q=5728.8;钢丝绳直径:d=34mm;钢丝绳每米重:P=4.1/m;摩擦圈及实验钢丝绳重:G0=200;钢丝绳缠满一层时的重(不包括G0):G1=1205;卷筒的出绳角:1 =26.10;提升加速度:a=0.8m/s2;略去联轴器重及周边不平衡力。4.3 固定载荷分配于主轴各轮毂上的力 图 42 主轴结构计算简图 作用于主轴上的固定静载荷包括两部分;(1)主轴上各零、部件的自重及主轴本身的重量。滚筒的重量可以认为集中加于轮毂的中心,主轴的自重加于轮毂的中心及支座上,方向始终垂直向下,大小不变。(2)缠绕在滚筒上的钢丝绳重,通过滚筒支轮轮毂中心线作用于主轴上,方向始终垂直向下,它的大小随着缠绕在滚筒上的钢丝绳数量的变化而变化。1.主轴自重作用于轮毂上的力主轴单位长度重q为: q=2565kg/m 主轴自重作为集中力分配于轮毂作用点上,这是因为集中载荷在计算上较为方便,与其他集中力也便于叠加,同时也偏于安全。其计算见下表:载荷名称符号计算公式结果(N)附加于1点上的力附加于2点上的力pz1pz2q()gq()g2473929998 2.卷筒、轮毂、调绳装置等自重亦通过轮毂视为集中力作用于轴上,其计算结果见下表:载荷名称符号计算公式结果(N)附加于1点上的力附加于2点上的力 Pg1 Pg2 (GSZ+ Gs+ Gm)g(GSy+ Gs+ Gm)g4628546485 3.缠绕于卷筒上的钢丝绳重作用于轮毂上的力缠绕于卷筒上的钢丝绳重亦通过轮毂各点作用于轴上,钢丝绳缠绕圈数 圈=58圈因为提升双罐笼,卷筒提升开始、运行中及提升终了时钢丝绳质量不变。故得: 4.合成的固定静载荷 在计算过程中,为方便起见,将上述三项静载荷(方向及作用点)合成,计算公式为:Ph=Pz+Pg+Ps以第一种工况卷筒提升开始为例:作用于1点的力P(1)h1= pz1+ Pg1+ Ps1(1)=24739+46285+602=71626N作用于2点的力P(1)h2= pz2+ Pg2+ Ps2(1)=29998+46485+602=77085N同理亦可计算出其他工况时各点的力。4.4 钢丝绳张力分配于主轴各轮毂作用点上的力 4.4.1 钢丝绳张力及其位置的计算 钢丝绳张力计算包括下列两重意义:一为计算它的大小,一为计算它在卷筒上的位置。亦需按以前所述的几种工况计算。 为了简化计算,略去井口到卷筒间钢丝绳的惯性力,并近似地按三阶段梯形速度图提升时计算。(1)卷筒提升开始钢丝绳最大静张力; F=(Q+Qr+G1)g=(2660+4500+1205)10=83650N卷筒上提升钢丝绳张力: F1=F+Qg+(+Git)a1 =83650+26600+(83650+810)0.7 =92067.5N 它的位置在卷筒位置右侧,距右挡板的距离: b1=(3+)(d+) = (3+)(31+3)=174.1175mm (2)卷筒提升终了 卷筒上提升钢丝绳张力: F2=(F-G1g)+ Qg-(- G1+ Git)a1 =83650-12050+26600-(8365-1205+810)0.7 =68016N 钢丝绳距左挡板的距离: b2=B-()(d+)=2000-1575=425mm 将上述结果列于下表:工 况死卷筒.卷筒提升开始张力(N)位置(mm)92067.5距右挡板b1=175卷筒提升终了.张力(N)位置(mm) 68016距左挡板b2=4254.4.2 钢丝绳张力在各轮毂上的分配 根据钢丝绳在卷筒上的位置及卷筒的结构尺寸,按杠杆比例关系(即简支梁求反力的关系),把钢丝绳张力分配于各点。其计算结果见下表。工况175计算简图计算结果F1F2F1630F2F1988582182F/F2F116304255028217734注:图中所示箭头方向为轮毂反力方向,与钢丝绳张力作用于轴上的力方向相反。 由于绳角的影响,必须先将上表所求的力分为水平的(乘以cos1或cos2)及垂直的(乘以sin1或sin2),其计算结果见下表。工况 卷 筒 Fc1=F1 sin1FP1= F1 cos1Fc2=F2 sin1FP2= F2 cos14349221218877451553615577027380215926 注:(1)表中下脚”c”的力为垂直分力,带“p”的为水平分力。 (2)垂直力中的“-”表示作用于轴上的力方向向上。4.4.3 作用于轴上水平方向及垂直方向的合力 将钢丝绳张力的垂直分力于合成固定静载荷相加,则得作用于轴上垂直方向的合力;而作用于轴上水平方向的合力就等于钢丝绳张力的水平分力。其计算结果见下表。工况作用点垂直合力(N)水平合力(N)12P(1)c1=Ph1=71626P(1)c2=P(1)h2-F(1)c2=77085-36155=40930P(1)p1=8877P(1)p2=73802 4.5 计算弯矩 4.5.1 计算支点反力 以第种工况卷筒提升开始为例。 (1)垂直合力对主轴所造成的支点反力对于左轴承: R(1)cz= =74508N对于右轴承: = P(1)c1+ P(1)c2+ P(1)c3 - R(1)cz =71626+40930-74508 =38048 (2)水平合力对主轴所造成的支点反力 R(1)pz= =27706N= P(1)p1+ P(1)p2 - R(1)pz=8877+73802-27706=54973N 同理亦可计算出其他各种工况时的支点反力.4.5.2 计算垂直弯矩、水平弯矩及合成弯矩 仍以第种工况卷筒提升开始为例。 (1)垂直力对主轴所造成的垂直弯矩 在1、2各点分别为: = =745080.163=12145Nm =()- =380482.339+716260.709= 139777Nm (2)水平力对主轴所造成的弯矩 =277060.163= 4516Nm =(+)-=277062.339-88770.163= 63357Nm (3)合成弯矩 =12957 Nm =153460 Nm 4.6 计算扭矩 在计算扭矩时,由于系统的质量很大,故在加减速运动时的惯性要考虑。 1.卷筒提升开始 在轴12段上,轴的扭矩由活卷筒下放钢丝绳所造成,其值为: =F1-(mih+mits+G0+G1)a1R =92067.5-(8217+611+200+1205)0.71.25104850Nm 轴23段上的扭矩为: =-F2-(mih+mis+mits +G1+2G0)a1R =4500-68016-(8217+8589+611+1205+2200)0.71.25=-96074 Nm式中 卷筒提升开始时钢丝绳的拉力,-卷筒提升结束时钢丝绳的拉力;-下放绳的张力; miS卷筒的变位质量mis=8589kg; mits调绳装置的变位质量,mits611kg。 G0-摩擦圈及实验钢丝绳重;G0=200 kg; G1-钢丝绳缠满一层时的重;G1=1205 kg当卷筒提升终了时的情形正好与提升时相反。综合分析弯矩和扭矩的计算结果可知,最危险的断面是在提升开始时的2断面。4.7计算危险断面的安全系数 轴的材料为45号钢,经热处理正火+回火,HB=162217,=560Mpa,=280Mpa,=250Mpa,=150Mpa。 断面2:4006,粗糙度Ra1.25Ra2.5;有切向键槽。 抗弯断面模数为: =0.1=0.13735065cm3 抗扭断面模数为: =2=10130 cm3 断面2安全系数计算 最大弯曲应力和扭转应力: 最小弯应力和扭应力: 应力幅: 平均应力: 抗弯安全系数:式中 K弯曲时的应力集中系数,取K=2.52;见机械零件手册; 表面粗糙度系数,取=0.94; 尺寸系数,取=0.6。抗扭安全系数:式中 K扭转时的应力集中系数,K1.82, 抗扭等效系数,=0; 尺寸系数,=0.6。见机械零件手册;总安全系数:符合要求。4.8 计算挠度 以第一种工况为例计算主轴中点挠度: 主轴惯性矩: (1)垂直力所产生挠度 =0.028cm =0.011cm 垂直方向产生的总挠度:cm (2)水平方向产生的挠度: =0.0035cm =0.06cm 水平方形产生的总挠度:cm 合成挠度:cm 同理可求其他工况挠度; 主轴许用挠度f=cmf,故刚度符合要求。 第五章 矿井提升机的制动装置 5.1 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。国产新系列JK型矿井提升机采用液压盘式制动器;而旧式系列KJ矿井提升机则采用油压或气压块式制动器。 (一)盘式制动器装置与块式制动器装置比较有以下优点: 1.多副制动器同时工作,即使有一副失灵,也只影响部分制动力矩,故可靠性较高; 2.惯性小,动作较灵敏; 3.通用性好; 4.盘式制动器装置制动力矩的调整是用液压站的电液调压装置来实现的,操纵省力,制动力矩可在较大范围内调节; 5.质量轻,结构紧凑,外形尺寸小。 (二)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,并在提升终了时使之正常停车,完成这一任务称为工作制动; 2.当发生紧急事故时,能迅速而合乎要求地闸住提升机,完成这一任务成为安全制动; 3.当检修提升机时,使之保持静止不动; 4.双卷筒提升机在更换水平、调节钢丝绳长度时,应能闸住提升机的死卷筒,松开活卷筒; 制动装置的作用一般分为上述几项,但在有完善电控设备的提升细同中,往往无需用制动装置来调整运行速度,只有对电控设备不完善的提升系统才需要用制动装置来调整运行速度。从原则上说,用制动装置调速,无论在经济上还是技术上都不合理。 由于制动装置的主要作用是产生制动力矩,因此,对制动力矩的要求,乃是制动器设计时所需考虑的重要问题。安全规程规定:1. 全部制动力矩Mz=不得小于提升机所允许的最大静力矩的三倍,即: Mz3Mjmax2.双卷筒提升机一个卷筒上的制动力矩应大于跳绳力矩的1.2倍,即: 1.23.安全制动时,对于提升重物,减速度必须小于5m/s2,对于下放重物,减速度应大于1.5m/s2。4.对于摩擦提升,安全制度的减速度不应使钢绳产生滑动。简单的制动装置不仅很难同时满足上述条件,而且还可能出现相互矛盾的现象,常用的解决方法是使制动力分段增长,一般分两个阶段,也就是二级制动。二级制动还可以改善制动性能。对安全制动的要求是:制动速度快,但不要有过大的冲击。因此,要求制动器的空行程时间不大于0.5秒,最好是不大于0.3秒。并要求安全制动力源十分可靠,安全规程规定,安全制动力装置的力源必须是重锤,但国产Jk型提升机的盘式制动装置的力源是采用弹簧而不是重锤,进过长期使用证明,也很可靠。对于工作制动的要求则有些不同,因为它是参与运动的手段,故要求制动力矩的大小可以任意的调整,对于小型的提升机,工作制动的能源可以用人力,对于较大的提升机,则可用重锤、弹簧、气压等。 为了使制动装置工作可靠,要求工作制动与安全制动在系统上相互独立,以免失灵后相互影响。但二者的制动力矩不得叠加,以免造成过大的减速度。不过目前不少制动装置的工作制动和安全制动在系统上都不是完全独立的,而是部分或大部分是公用的。 5.2 盘式制动器 5.2.1 盘式制动器及布置盘式制动器与一般常见的块式抱闸不同,它是沿制动盘轴向施力,制动器沿径向布置于制动盘周边上,为使制动盘不产生附加变形,主轴不承受附加轴向力,盘闸都成对使用。根据所要求的制动力矩大小,每台提升机上可以布置多副制动器。盘式制动器的结构及布局如下图示: 图51 盘式制动器结构 1-制动器体;2-碟形弹簧;3-弹簧座;4-挡圈;5,8,22-油衬;6-螺钉;7-渗漏油管接头;9-液压缸盖;10-活塞;11-后盖;12,16,19-密封圈;13-连接螺栓;14-活塞内套;17-压力油管接头;18-油管;20-调整螺母;21-油缸;23-压板;24-螺钉;25-带衬板的筒体;26-闸瓦盘式制动器除满足安全规程对它的要求外,在结构设计上还应考虑如下几点:1.制动时的摩擦力不应传递到活塞和油缸,以免损伤活塞和油缸。在结构上闸瓦和衬板所受的摩擦力应经过筒体直接传递到支座上,这就要求筒体和支座直接接触并有相应的配合精度,筒体和支座要有足够的强度。为保证油缸不发生变形,筒体和油缸不发生接触,而要留有足够的间隙。2.调整扎瓦间隙和更换闸瓦方便,特别要求在调整扎瓦间隙时,不应改变蝶形弹簧的状态。3.各密封处必须密封可靠,并应有渗漏油回路。 国产JKA和JKB盘式制动器是由两个结构上完全相同的制动油缸组件组成,两个制动组件油缸都是由高强度螺栓紧固在支架上,整个制动器经过垫板用地脚螺栓固定在基础上。一个制动油缸组件是由油缸、活塞、缸盖、闸瓦、带衬板的筒体、连接轴、蝶形弹簧、弹簧套、蝶簧垫、连接螺栓、调整螺母、锁紧螺栓、制动器体等组成、衬板两侧开有燕尾槽。闸瓦可沿槽插入并用粘接剂粘牢,为了防止在运行中闸瓦从槽中跑出,在衬板上下两方均装设压板,它是用螺栓紧固在衬板上的。连接轴是用定位销与衬板固定为一体。活塞与连接轴又是用连接螺栓连接为一体的,这样,只要活塞运动就可带动连接轴、筒体、闸瓦一起在制动器体内移动。筒体是用平键与制动器体内壁连接的,此种连接是为了防止筒体转动而影响连接螺栓拧不紧,但它却允许筒体的轴向移动。油缸与活塞间均采用了XY型密封圈进行密封,为了防止渗漏油玷污了闸瓦,又增加一层油封和挡圈。油缸与调整螺母之间是间隙配合,制动器体与调整螺母间是用螺纹连接的,旋转调整螺母即可调整闸瓦间隙。油缸盖是用螺栓栓紧在油缸上的、为了防止粉尘浸入,整个制动器油缸组件用后端盖封紧。为了确保制动装置正常工作,该制动器上还设有闸瓦间隙和碟簧疲劳指示器,当闸瓦磨损超过规定值和当蝶形弹簧疲劳或断裂时,可分别发出故障讯号输入电控保护回路,导致本次提升结束后,下一次提升不能开始,必须经行闸瓦间隙调整或更换蝶形弹簧后,才能恢复工作,正常工作时,闸瓦与制动器的松闸闸瓦间隙一般调到1mm,若闸瓦磨损达到1mm时,最大松闸间隙变成了2mm,这时,闸瓦间隙指示器行程开关动作,发出报警讯号。碟簧疲劳指示器的动作间隙一般可调至1mm。5.2.2 盘式制动器工作原理盘式制动器工作原理是用油压松闸,以弹簧力制动。如下图5-2示:即向油腔中注入压力油后,使活塞带动筒体、衬板和闸瓦一起向左运动,压缩蝶形弹簧,形成松闸;当油压下降时,在弹簧力的作用下,使活塞通过连接轴推动筒体、闸瓦向右移动,达到制动目的。图52盘式制动器工作原理1-闸瓦;2-盘形弹簧;3-油缸;4-活塞;5-后盖;6-缸体;7-制动器;8-制动盘5.3 液压站 液压站是矿井提升机的重要部件,它和盘式制动器组合为一完整的制动装置,它是用来控制盘式制动器的,其具体作用如下:1.在提升机正常工作时,产生工作制动所需不同的油压,使盘式制动器产生所需的工作制动力矩;2.当提升机工作异常时,能迅速回油,产生安全制动;3.控制双筒提升机的调绳装置。液压站是由互相独立的工作制动和安全制动两部分组成。工作制动部分,又分为互相独立的两套,若其中一套损坏,可以方便地转换到另一套进行,同时可以检修另一套,做到互不影响,它的另一特点是:各种液压元件均在油箱外面,维修时不必揭开箱盖就可以处理故障。5.3.1 工作制动力矩的调节工作制动部分由油泵、滤油器及调压部分组成,它的作用是:可以为盘形制动器提供足够的压力油源;可以调节制动系统的油压,从而获得不同的制动力矩;若安全阀发生故障时,盘形制动器仍可以通过电液调压装置中的溢流阀回油。5.3.2 安全制动安全制动部分是由电磁阀和溢流阀、减压阀、延时阀、蓄力器等部分组成。提升机正常工作时,电磁阀处于通电状态,压力油可以任意进出盘式制动器,即制动力矩可以随意调节。于此同时,通过减压阀、延时阀及蓄力器等做好二级制动的准备,一旦提升工作出了故障,此时的安全制动一般来说是容器运行在井中进行的,电磁阀立即断电,切断了去盘式制动器的压力油。盘形制动器的油压与减压阀调定的压力相等。蓄力器的油压是由减压阀调定的。当盘式制动器的油压降到溢流阀调定的压力时,就不再下降了,由蓄力器来维持盘式制动器具有某一油压值。此时,盘式制动器所具有的制动力矩使提升系统能够较好地满足减速要求。经过延时阀的延时结束时,提升系统也就停止工作了。随后蓄力器的油压迅速回到零,而盘式制动器立即产生了大于三倍静力矩的制动力矩,使提升系统处于静止状态。电磁阀是由装在深度指示器传动装置上的开关控制的,它的作用是确保竖井提升时,在井口附近某一位置以上都不产生二级制动。即是在此范围内发生安全制动,则制动力矩不再分成两个阶段施加,而是一次就产生大于三倍静力矩的安全制动力矩,免除因电器失灵造成容器全速冲出井口而导致重大损失。对斜井提升,电磁阀则不起这一作用,二级制动始终参与整个提升过程,同时操纵台上有单独控制电磁阀的开关,司机可以根据实际情况灵活使用。5.4盘式制动器及液压站的设计已知条件 提升及规格型号:JK2.5/20A,单层缠绕; 钢丝绳最大静张力Fjmax=82.5KN, 最大静张力差Fj=81.1KN; 蝶形弹簧导套直径:d=69mm。1.制动力矩的计算根据卷筒上钢丝绳的实际最大静张力差和安全规程的规定,制动力矩为: 2.选择制动器的规格参数 根据所计算的制动力矩机提升及规格型号,查表制动器主要规格得产品:三倍静力矩M=348000Nm,产品摩擦半径R=1.388m;一个油缸所产生的正压力Nmax=40000N;产生最大静压力时所需油压值P=6.3pa;闸瓦允许摩擦系数=0.4;产品最大静张力差时需配油压值P/=5.7pa;制动装置数量n=4;活塞有效面积A=94.3cm2。 3.确定制动器的副数 n=副 因为盘式制动器均为对称布置,故采用四个单头制动装置,取n=7. 4.实际正压力的计算 N= 5.制动油缸直径的计算 参考同类产品设计最大静张力差时所配油压值为:P/=5.7pa;则油压缸直径为: D=式中 -活塞推力,=5920N; d-制动器油缸活塞直径,它等于蝶形弹簧套直径; 6.实际最大油压值的
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