JKMD-3.5X4多繩摩擦式提升機的設(shè)計含開題及3張CAD圖,jkmd,x4,摩擦,磨擦,提升,晉升,設(shè)計,開題,cad
附件6
中期報告
（學生用表）
系（部）： 專業(yè)： 班級：
學生姓名
學號
指導教師
課題名稱
JKMD-3.5×4多繩摩擦式提升機
簡述開題以來所做的具體工作和取得的進展或成果：
1. 對多繩摩擦式提升機的工作裝置以及對各部分的功能進行了充分的了解。
2. 根據(jù)多繩摩擦式提升機的參數(shù)進行了系統(tǒng)的設(shè)計，并對各零件進行強度分析，初步完成了說明書的撰寫。
3. 部分零件已經(jīng)設(shè)計完畢。
存在的具體問題與解決方法：
1. 主要是多繩摩擦式提升機的設(shè)計計算，一些數(shù)據(jù)計算不準確，導致后面無法選擇所需零件。需要進行驗算和對比，改正錯誤。
2. 一些細小結(jié)構(gòu)的設(shè)計存在問題，可能會影響整個多繩摩擦式提升機的工作。應(yīng)該通過仔細的排查和計算，使得多繩摩擦式提升機順利工作，必要時替換部分零件。
3. 尚未進行圖紙的繪制，通過查閱資料，以及指導老師的幫助，加快二維圖紙的繪制。
下一步工作的主要研究任務(wù)、具體設(shè)想與安排：
1. 完善多繩摩擦式提升機設(shè)計，加快二維圖紙的繪制。
2. 完善多繩摩擦式提升機設(shè)計說明書。
3. 對之前的設(shè)計進行驗算，防止失誤。
指導教師對前期工作的評價：
指導教師簽名：
年 月 日
注：1、本表可根據(jù)內(nèi)容續(xù)頁；2、指導教師評價及簽名手寫，其他內(nèi)容電子版填寫。
附件7
工作中期檢查記錄
系（部）： 專業(yè)： 班級：
姓名
學號
指導教師
檢
查
主
要
內(nèi)
容
畢業(yè)論文（設(shè)計）的進度：
1. 熟悉了多繩摩擦式提升機的工作裝置以及各部分的功能。
2. 根據(jù)多繩摩擦式提升機的型號對所需零件進行了分析和設(shè)計，初步完成了設(shè)計說明書的編寫。
3. 對圖紙的繪制有了初步的構(gòu)思，但是尚未完成制圖。
指導教師的指導情況：
1. 每個星期指導教師都會檢查本組學生的畢業(yè)設(shè)計進度和完成情況，指出設(shè)計中存在的不足之處并且對學生的疑問進行解答。
2. 指導教師每次都詳細的進行檢查，保證本組學生的畢業(yè)設(shè)計進度。
存在的具體問題與解決方法：
1. 主要是多繩摩擦式提升機的設(shè)計計算，一些數(shù)據(jù)計算不準確，導致后面無法選擇所需零件。需要進行驗算和對比，改正錯誤。
2. 一些細小結(jié)構(gòu)的設(shè)計存在問題，可能會影響整個多繩摩擦式提升機的工作。應(yīng)該通過仔細的排查和計算，使得多繩摩擦式提升機順利工作，必要時替換部分零件。
3. 尚未進行圖紙的繪制，通過查閱資料，以及指導老師的幫助，加快二維圖紙的繪制。
畢業(yè)論文（設(shè)計）工作領(lǐng)導小組意見
組長簽名：
年 月 日
注：1、本表可根據(jù)內(nèi)容續(xù)頁；2、領(lǐng)導小組意見手寫，其他內(nèi)容電子版填寫。
附件3
任務(wù)書
（指導教師用表）
系（部）： 專業(yè)： 班級：
學生姓名
指導教師姓名
論文（設(shè)計）題目
JKMD-3.5×4多繩摩擦式提升機
下達任務(wù)日期
任務(wù)起止日期
主要研究內(nèi)容及方法
本次畢業(yè)設(shè)計研究的是汽車兩軸五擋變速器，主要研究內(nèi)容如下：
(1) 了解多繩摩擦式提升機的工作原理和特點；
(2) 分析多繩摩擦式提升機的工作條件和狀況；
(3) 分析多繩摩擦式提升機所需的輔助部件；
(4) 卷筒、主軸、天輪的設(shè)計；
(5) 設(shè)計符合要求的提升機，能夠滿足設(shè)計題目的要求。
設(shè)計方法：
閱讀相關(guān)期刊雜志，初步了解設(shè)計內(nèi)容，上網(wǎng)查看相關(guān)設(shè)計資料，確定框架，利用相關(guān)繪圖軟件進行輔助設(shè)計。
主要任務(wù)及目標
本次畢業(yè)設(shè)計的任務(wù)是：
(1) 多繩摩擦式提升機的結(jié)構(gòu)設(shè)計和主要構(gòu)件的強度校合計算。
(2) 編制設(shè)計計算說明書一份。
(3) 繪制提升機裝配圖一張（A0）。
(4) 繪制卷筒裝置圖一張（A0）。
(5) 繪制主軸裝置圖一張（A1）。
目標是：
(1) 編制計算說明書1份（40-50頁），內(nèi)容包括（任務(wù)設(shè)計要求的選型、校核和設(shè)計、計算等）。
(2) 多繩摩擦式提升機所需的設(shè)計圖紙共3張。
(3) 通過本次畢業(yè)設(shè)計，運用所學的理論知識，鍛煉獨立完成設(shè)計的能力，具有和指導老師、同學的合作的意識。
主要參考文獻
[1]濮良貴、紀名剛主編.機械設(shè)計(第七版)[M].北京：高等教育出版社，2001.
[2]機械設(shè)計手冊編委會.機械設(shè)計手冊. 北京：機械工業(yè)出版社,2008.6
[3]孔慶華、劉傳紹主編.極限配合與測量技術(shù)基礎(chǔ)[M].上海：同濟大學出版社，2002.2.
[4]王昆等.機械設(shè)計、機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計[M].北京：高等教育出版社，1996.
[5]中南礦業(yè)學院.礦井提升設(shè)備[M].北京：煤炭工業(yè)出版社,1985.136～169.
[6]機械設(shè)計手冊/上冊[S].化學工業(yè)出版社，1979.
[7]張復(fù)德.礦井提升設(shè)備[M]. 北京：煤炭工業(yè)出版社,2004.
[8]機械零件設(shè)計手冊(第二版)/中冊[S].冶金工業(yè)出版社，1982.1.
[9]礦井提升機故障處理和技術(shù)改造委員會.《礦井提升機故障處理和技術(shù)改造》[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，2005.
[10]趙麗萍.機械工程材料（第一版）.北京：北京航空航天大學出版社,2012.12
[11]機械設(shè)計標準應(yīng)用手冊/第二卷[S].北京：機械工業(yè)出版社,1997.8.
[12]潘英編.礦山提升機械設(shè)計[M].徐州：中國礦業(yè)大學出版社，2000.12.
[13]符春生.機械制圖（第一版）.北京：北京航空航天大學出版社,2013.08
[14]謝忠東.機械原理（第一版）.北京：北京航天航空大學出版社,2011.9
[15]吳爽、李健.公差配合與技術(shù)測量（第一版）.上海：同濟大學出版社,2016.06．
進度安排
各階段工作任務(wù)
起止日期
查閱相關(guān)資料
第1~2周
進行工作機構(gòu)計算
第3~6周
進行機械制圖的繪制
第7~9周
完成畢業(yè)設(shè)計說明書
第10~11周
整理資料，進行答辯
第12周
任務(wù)下達人簽名
任務(wù)接收人
簽名
教研室指導小組組長簽名
系部領(lǐng)導小組組長簽名
注：1、本表可根據(jù)內(nèi)容續(xù)頁； 2、本表一式兩份，學生、系部存檔各一份；3、簽名需手寫，其他內(nèi)容電子版填寫。
附件5
開題報告
（學生用表）
系（部）： 專業(yè)： 班級：
課題名稱
JKMD-3.5×4多繩摩擦式提升機
指導教師
學生
學號
一、課題的來源及研究意義
1. 課題的來源
多繩摩擦式提升機是一種在礦井井下和地面的工作機械，它是由原始的提水工具逐步發(fā)展演變而來?，F(xiàn)在的多繩摩擦式提升機在提升量、提升速度、安全性和操作便利程度上都有了很大的改善。
多繩摩擦式提升機是在單繩摩擦式提升機基礎(chǔ)上發(fā)展而來的，為了適應(yīng)現(xiàn)代礦井工作的需求，就需要我們研制出更有效率，更安全的礦用提升機。
2. 研究意義
摩擦提升與纏繞提升一樣，剛開始使用的是單繩摩擦式提升機，后來隨著礦井深度和產(chǎn)量的增加，提升鋼絲繩的直徑越來越大，不但制造困難，懸掛不方便，而且使提升機的有關(guān)尺寸亦隨之增大。為了解決這個矛盾，在單繩摩擦提升機的基礎(chǔ)上創(chuàng)造出了以幾根鋼絲繩代替一根鋼絲繩的新型多繩摩擦式提升機。
二、國內(nèi)外發(fā)展狀況及研究背景
1. 國內(nèi)發(fā)展狀況
我國在1958年試制成功了第一態(tài)多繩摩擦提升機。洛陽礦山機器廠和上海冶金礦山機器廠于1971年分別制訂了JKM型和JKD型多繩摩擦式提升機的系列型譜，經(jīng)過修改補充于1973年起作為該兩廠的定型產(chǎn)品成批生產(chǎn)。當前國內(nèi)提升機電控絕大多數(shù)采用轉(zhuǎn)子回路串電阻分段控制的交流繞線式電機繼電器接觸器系統(tǒng)，
2. 國外發(fā)展狀況
部分發(fā)達國家原有的交流提升機已基本上被晶閘管一電動機（以下簡稱SCR—D)系統(tǒng)所取代。如德國、瑞典等國家已有90％以上采用直流提升機，傳動系統(tǒng)大都采用低速直聯(lián)式(省去減速機)，使系統(tǒng)大為簡化。如AEG公司采用低速直聯(lián)的SCI—D系統(tǒng)，電機功率3000kW，額定轉(zhuǎn)速55．8r/min，滾筒直徑6.5m，提人速度17m/s，提物速度20m/s，提升高度1200m，具有完善的保護系統(tǒng)；采用磁場反并聯(lián)，有平波電抗器及臥式深度發(fā)送裝置：采用積分給定與行程給定相結(jié)合的雙重給定信號；主回路采用兩組三相橋組成12脈動順抗整流，大大提高了功率因數(shù)。SIEMENS(西門子)公司、ABB公司、CEGELEC公司以及ASEA公司等都有相同類型的產(chǎn)品，其性能大同小異。此類系統(tǒng)的優(yōu)點在于：體積小，重量輕，占地面積小，安裝方便，建筑費用低；無減速器，總效率高，電能消耗少；維護工作量小，備件少，處理事故快；單機容量大，適用范圍廣；調(diào)速平滑，精度高；易于實現(xiàn)最佳控制和自動化，安全可靠；節(jié)電顯著，5—8年可回收設(shè)備投資，是礦井節(jié)電的有效途徑。其缺點在于：功率因數(shù)低，如三相橋平均功率因數(shù)只有0.45左右；無功沖擊大，高次諧波對電網(wǎng)影響大。這些缺點可采用順序控制和多脈沖整流的方法以及在電網(wǎng)上加諧波濾波器等措施使其抑制在一定的允許范圍內(nèi)。
三、研究目標和內(nèi)容
1. 研究目標
設(shè)計符合題目要求的多繩摩擦式提升機，提高學生的知識應(yīng)用能力。
2.課題內(nèi)容
(1) 多繩摩擦式提升機的結(jié)構(gòu)設(shè)計和主要構(gòu)件的強度校合計算。
(2) 編制設(shè)計計算說明書一份。
(3) 繪制提升機裝配圖一張（A0）。
(4) 繪制卷筒裝置圖一張（A0）。
(5) 繪制主軸裝置圖一張（A1）。
3. 要求
(1) 根據(jù)所給設(shè)計參數(shù)，合理設(shè)計提升機結(jié)構(gòu)并進性相關(guān)設(shè)計計算。
(2) 根據(jù)設(shè)計規(guī)范繪制圖紙。
(3) 圖紙全部采用CAD繪制，設(shè)計計算說明書電子排版并打印。
(4) 按指導教師指定的設(shè)計參數(shù)獨立完成設(shè)計工作，按時交出全部設(shè)計資料。
四、本課題研究方法及進度安排
1. 研究方法
(1) 閱讀相關(guān)期刊雜志，初步了解設(shè)計內(nèi)容。
(2) 上網(wǎng)查看相關(guān)設(shè)計資料，確定框架。
(3) 利用相關(guān)繪圖軟件進行輔助設(shè)計。
2. 進度安排
第1~2周：查閱相關(guān)資料
第3~6周：進行工作機構(gòu)計算。
第7~9周：進行機械制圖的繪制。
第10~11周：完成畢業(yè)設(shè)計說明書。
第12周：整理資料，進行答辯。
五、研究方案的可行性分析和已具備的研究條件
1. 研究方案的可行性分析
標志裝載機的主要技術(shù)性能參數(shù)有主導輪直徑、鋼絲繩最大靜拉力、鋼絲繩最大靜拉力差、鋼絲繩間距和最大提升速度。
2. 已具備的研究條件
落地式多繩摩擦式提升機的容器及靜載荷由多根鋼絲繩共同承擔，提升鋼絲繩的材料也越發(fā)的耐用，主導輪直徑及整個機器尺寸都縮小了，性能也有了很大的提升，能夠滿足現(xiàn)代礦井開采的需求。我國在落地式多繩摩擦式提升機的研究上不斷取得進展，并且配合各種新材料的研制，為落地式多繩摩擦式提升機的研究帶來了許多便利。
六、參考文獻
[1]濮良貴、紀名剛主編.機械設(shè)計(第七版)[M].北京：高等教育出版社，2001.
[2]機械設(shè)計手冊編委會.機械設(shè)計手冊. 北京：機械工業(yè)出版社,2008.6
[3]孔慶華、劉傳紹主編.極限配合與測量技術(shù)基礎(chǔ)[M].上海：同濟大學出版社，2002.2.
[4]王昆等.機械設(shè)計、機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計[M].北京：高等教育出版社，1996.
[5]中南礦業(yè)學院.礦井提升設(shè)備[M].北京：煤炭工業(yè)出版社,1985.136～169.
[6]機械設(shè)計手冊/上冊[S].化學工業(yè)出版社，1979.
[7]張復(fù)德.礦井提升設(shè)備[M]. 北京：煤炭工業(yè)出版社,2004.
[8]機械零件設(shè)計手冊(第二版)/中冊[S].冶金工業(yè)出版社，1982.1.
[9]礦井提升機故障處理和技術(shù)改造委員會.《礦井提升機故障處理和技術(shù)改造》[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，2005.
[10]趙麗萍.機械工程材料（第一版）.北京：北京航空航天大學出版社,2012.12
[11]機械設(shè)計標準應(yīng)用手冊/第二卷[S].北京：機械工業(yè)出版社,1997.8.
[12]潘英編.礦山提升機械設(shè)計[M].徐州：中國礦業(yè)大學出版社，2000.12.
[13]符春生.機械制圖（第一版）.北京：北京航空航天大學出版社,2013.08
[14]謝忠東.機械原理（第一版）.北京：北京航天航空大學出版社,2011.9
[15]吳爽、李健.公差配合與技術(shù)測量（第一版）.上海：同濟大學出版社,2016.06
指導教師意見：
指導教師簽名：
年 月 日
注：1、本表可根據(jù)內(nèi)容續(xù)頁；2、指導教師意見及簽名手寫，其他內(nèi)容電子版填寫。
附件13
成績評定表
系（部）： 專業(yè)： 班級：
姓 名
學號
論文（設(shè)計）題目
JKMD-3.5×4多繩摩擦式提升機
指導教師評語
成績： 分 指導教師（簽名）： 年 月 日
評閱教師評語
成績： 分 評閱教師（簽名）： 年 月 日
論文答辯小組意見
成績： 分 組長（簽名）： 年 月 日
系答辯委員會審核意見
總評成績： 分 主任（簽名）： 年 月 日
注：1、本表中成績應(yīng)按照《呂梁學院畢業(yè)論文（設(shè)計）評分細則》（附件11）要求進行評定；
2、總評成績由指導教師評閱成績、評閱教師成績和答辯成績按4:2:4的比例計算得出；
3、該表中評語及意見需手寫。
附件4
指導記錄
（指導教師用表）
系（部）： 專業(yè)： 班級：
姓名
學號
指導教師
職稱/學位
畢業(yè)論文
（設(shè)計）題目
JKMD-3.5×4多繩摩擦式提升機
日 期
指導內(nèi)容
存在問題
指導
學時數(shù)
2018.03.05
下達設(shè)計任務(wù)書，綜述礦井提升機的結(jié)構(gòu)原理以及本次設(shè)計的要求及內(nèi)容。
缺乏對礦井提升機的了解
3學時
2018.03.12
細致講解提升機主軸裝置的結(jié)構(gòu)特點，設(shè)計注意事項。
需對主軸裝置的各種結(jié)構(gòu)形式了解
4學時
2018.03.19
講解主軸裝置設(shè)計的步驟。
需要更加仔細的了解提升機的結(jié)構(gòu)。
4學時
2018.03.26
檢查主軸的設(shè)計是否滿足要求。
結(jié)構(gòu)設(shè)計仍需改進。
4學時
2018.04.02
對提升容器的選擇進行指導。
提升容器選擇不合理。
2學時
2018.04.09
檢驗所選提升容器能否滿足年產(chǎn)量的需求。
部分學生不能滿足需求。
4學時
2018.04.16
卷筒以及其他零部件總的設(shè)計指導
不了解各種零部件的作用和選擇方式。
3學時
2018.04.23
對圖紙的繪制內(nèi)容、要求等進行綜述。
缺乏繪圖技巧，圖紙不夠規(guī)范。
4學時
2018.05.02
檢查圖紙繪制情況。
公差及配合的選取存在問題。
3學時
2018.05.07
對主軸強度和剛度校核的指導，完善結(jié)構(gòu)設(shè)計。
主軸的設(shè)計任然存在細小的問題。
3學時
2018.05.14
指導設(shè)計說明書的編制，完善說明書的內(nèi)容。
缺少外文翻譯，參考文獻的格式有較大錯誤。
4學時
2018.05.18
對已完成的內(nèi)容進行檢查。
圖紙的繪制進度稍慢。
3學時
2018.05.22
說明書的內(nèi)容篩查。
格式不符合要求，尤其是表格的格式問題。
4學時
2018.05.25
所有圖紙的檢查。
標注存在問題較多。
8學時
2018.05.28
對設(shè)計資料全面檢查、指導。
圖紙不夠規(guī)范，說明書格式存在問題。
8學時
注：本表可續(xù)頁，由指導教師根據(jù)畢業(yè)論文（設(shè)計）指導工作方案和實際指導情況填寫（可電子版填寫）。
JKMD-3.5X4多繩摩擦式提升機的設(shè)計
摘 要
目前我國許多煤礦礦井已經(jīng)轉(zhuǎn)向中、深部開采，礦井提升設(shè)備作為 煤礦的關(guān)鍵設(shè)備，在礦井機械化生產(chǎn)中占有重要地位。制動器是提升的 重要組成部分之一，直接關(guān)系著提升機設(shè)備的安全運行。
多繩摩擦提升機具有體積小、質(zhì)量輕、安全可靠、提升能力強等優(yōu) 點，適用于較深的礦井提升。本文利用大學期間所學課程針對多繩摩擦輪提升機，對其滾筒和制動系統(tǒng)進行設(shè)計。
在對提升機的制動器選型過程中，因盤式制動器是近年來應(yīng)用較多 的一種新型制動器，它以其獨特的優(yōu)點及良好的安全性能被廣大用戶認可，特別是在結(jié)合了液壓系統(tǒng)和 PLC 控制之后，液壓系統(tǒng)和 PLC 超強的控制性能為盤式制動器的應(yīng)用提供了巨大的工作平臺。制動盤的制動力， 靠油缸內(nèi)充入油液而推動活塞來壓縮盤式彈簧來實現(xiàn)。
液壓盤式制動器作為最新一種制動器，具有許多優(yōu)點，所以它在現(xiàn) 代多種類型提升機中獲得廣泛的應(yīng)用。它具有制動力大、工作靈活性穩(wěn) 定、敏感度高等特點，對生產(chǎn)安全具有重要意義。
多繩摩擦提升機是利用鋼絲繩與主導輪上的摩擦襯墊之間的摩擦力帶動鋼絲繩隨著主導輪一起轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)容器的提升和下放。本次設(shè)計為JKMD—3.5×4多繩摩擦提升機的設(shè)計，設(shè)計內(nèi)容主要有：主軸裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計和強度及剛度較核計算；鋼絲繩的選擇計算；傳動系統(tǒng)參數(shù)確定及主電動機的選擇計算；提升高度的計算及校核；防滑條件等驗算。
關(guān)鍵詞：提升機；多繩摩擦；制動器；防滑條件；液壓傳動
Abstract
Currently many of our coal mine has turned to deep mining. Mine coal upgrading equipment as the key equipment holds an important position in mechanized production of the mine. The brakes are one of the important components of a direct bearing on Hoist the safe operation of equipment.
Multi-rope friction hoist with small size, light weight, safe, reliable, and strong ability to upgrade apply to the deeper mine hoist. In this paper, the braking system for four-rope friction round hoist have been designed.
In the hoist brake selection process, because in recent years disc brake is used in the new brakes It's unique strengths and good safety performance recognized by the majority of users. Especially in the light of the hydraulic control system and the PLC, Hydraulic System and PLC super performance of the disc brake provides a tremendous platform for the work. Brake disc braking force and rely on the fuel tank filled with oil that drives the piston to compress spring to achieve Disc.
Hydraulic disc brakes as the latest development of a brake, which has many advantages. Therefore it in a modern aircraft types to upgrade gain wider application. It is the braking force,flexibility stability,high sensitivity; on production safety is of great significance.Multi-rope friction hoist take use of friction to bring wire-rope along with leading-wheel turning, which is caused by the effect of wire-rope and the friction liner in the leading-wheel, so as to achieve containers to upgrade and descending. The design is the JKMD-3.5 ×4 friction hoist, and the features are: spindle device structure design ,strength and rigidity verification& calculation; calculation of wire Rope choice; decision of transmission parameters and the main motor choice& calculation; raising height calculation and verification; checking of anti-skid conditions.
Key Words：Hoist; Multi-rope friction; Brake; Anti-skid conditions; Hydraulic drive
目 錄
第1章 緒 論 1
1.1 提升機概況 1
1.2 多繩摩擦提升機的分類和特點 2
第2章 設(shè)計任務(wù)及主要參數(shù) 3
2.1 設(shè)計題目 3
2.2 設(shè)計目的 3
2.3 設(shè)計參數(shù) 3
2.4 內(nèi)容與要求 3
2.4.1 設(shè)計內(nèi)容 3
2.4.2 設(shè)計要求 3
2.4.3 進度安排 4
第3章 設(shè)計步驟及計算 5
3.1 提升容器的選擇計算 5
3.2 提升鋼絲繩的選擇計算 6
3.3 驗算提升機強度 7
3.3.1 鋼絲繩最大靜張力和鋼絲繩最大靜張力差的計算 7
3.3.2 驗算主導輪襯墊比壓 8
3.4 天輪的選擇 8
3.5 提升機與鋼絲繩相對位置 8
3.5.1 確定提升機與鋼絲繩相對位置的原則 8
3.5.2 提升機與鋼絲繩相對位置各參數(shù)的計算 9
3.6 運動學與動力學計算 11
3.6.1 計算最大經(jīng)濟速度 11
3.6.2 預(yù)選電動機 12
3.6.3 計算提升系統(tǒng)變位質(zhì)量 12
3.6.4 確定提升時的加減速度 13
3.6.5 提升系統(tǒng)運動學計算 15
3.6.6 提升動力學計算 16
3.6.7 提升系統(tǒng)工作圖 17
3.7 多繩摩擦提升機防滑驗算 18
3.7.1 靜防滑安全系數(shù)的驗算 19
3.7.2 動防滑安全系數(shù)的驗算 19
3.8 摩擦輪計算 21
3.8.1 確定滾筒寬度的確定 21
3.8.2 主導輪輪殼強度校核 21
第4章 主軸的設(shè)計 23
4.1 主軸的設(shè)計要求 23
4.2 主軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 23
第5章 主軸的校核 27
5.1 提升機主軸的計算步驟及項目 27
5.2 軸的強度校核 28
5.3 軸的剛度校核 33
附 錄 37
參考文獻 41
致 謝 43
第1章 緒 論
1.1 提升機概況
提升機是用于礦井提升的重要機械，它能夠輕松完成物料下降和提升，是現(xiàn)代礦井必備的重要機械之一。
就我國目前現(xiàn)有的提升機按照大致種類分可以分為兩類，即單繩纏繞式和多繩摩擦式。其中單繩纏繞式提升機是早期出現(xiàn)的一種提升機，它的工作原理較簡單，就是把鋼絲繩的一端固定并纏繞在提升機的滾筒上，另一端繞過井架天輪并且懸掛提升容器，然后利用滾筒轉(zhuǎn)動方向的不同，將鋼絲繩纏上或松放，以完成提升或下放容器的工作。由于出現(xiàn)較早并且操作方便，因此單繩纏繞式提升機在礦井提升作業(yè)中使用比較廣泛?？墒沁@種提升機受到礦井深度的限制。隨著現(xiàn)代礦井不斷的發(fā)展，對于提升機的要求也越來越嚴格。尤其是更大提升量的需要。這就導致提升機的質(zhì)量越做越大，并且需要投入更多的錢用于設(shè)備的建設(shè)和維護，增加了采礦成本。因此才有了多繩摩擦式提升機這個概念的提出。
多繩摩擦式提升機的原理十分簡單，是利用了鋼絲繩與摩擦襯墊的摩擦力來實現(xiàn)設(shè)備的升降，也就是我們后來稱之為摩擦提升。這樣做的最大好處就是減小了摩擦輪的尺寸，使摩擦輪不會隨著井深的增加迅速變大。其次，這樣做可以減小主軸的跨度，使得相同的井深條件下可以采用較小的直徑和長度，大大節(jié)約成本的投入。同時主軸尺寸減小的話我們可以使用功率小一些的電機就可以滿足提升機的要求。
摩擦式提升機和纏繞式提升機在工作原理上有很大區(qū)別。首先是鋼絲繩不是纏繞在卷筒上，而是套在主導輪上，再把提升容器分別掛在兩端，借助于安裝在主導輪的襯墊與鋼絲繩之間的摩擦力來傳動鋼絲繩。這樣就可以順利的完成箕斗后者罐籠的升降。完成整個提升過程。
摩擦式提升機和纏繞式提升機也有許多共同點，最開始使用的也是單繩摩擦式提升機，隨著對產(chǎn)量的需求和采掘難度的不斷提升，對鋼絲繩的直徑和強度的要求越來越嚴格，這些因素直接導致所需鋼絲繩的直徑越來越大。但是大直徑的鋼絲繩不但制造困難，懸掛不方便，而且需要較大尺寸的提升機來配合，這無形中增加了采礦成本。為了解決這個問題，在單繩摩擦提升機的基礎(chǔ)上創(chuàng)造出了以幾根鋼絲繩代替一根鋼絲繩的新型多繩摩擦式提升機。我國在1958年試制成功了第一臺多繩摩擦提升機。洛陽礦山機器廠和上海冶金礦山機器廠于1971年分別制訂了JKM型和JKD型多繩摩擦式提升機的系列型譜，經(jīng)過修改補充于1973年起作為該兩廠的定型產(chǎn)品成批生產(chǎn)。
1.2 多繩摩擦提升機的分類和特點
多繩摩擦提升機按布置方式分為塔式與落地式兩大類。塔式的優(yōu)點是：(1) 緊湊省地；(2) 省去天輪；(3) 全部載荷垂直向下，井架穩(wěn)定性好；(4) 可獲得較大的包角；(5)鋼絲繩不會沒有保護的裸露在雨雪之中，而減少摩擦系數(shù)及使用壽命。但塔式較落地式的設(shè)備費用要昂貴的多，因提升塔和普通井架比起要更為龐大和復(fù)雜，需要更多的鋼材。此外，落地式可以同時安裝提升塔和提升機，井架高度低而且符合戰(zhàn)略觀點和有利于地震區(qū)建設(shè)。
多繩摩擦提升機因為其巨大的優(yōu)點而被大量投入在礦井工作中。它的優(yōu)點主要有以下幾點：
(1) 由于載荷是由數(shù)根鋼絲繩承擔，故提升鋼絲繩直徑就比相同載荷下單繩提升的直徑小一些，同時主導輪直徑小。因而在提升相同載荷下，多繩提升機具有體積小、重量輕、節(jié)省材料、安裝和運輸方便等優(yōu)點；
(2) 由于是多根鋼絲繩分擔載荷，采用較小功率的電機就可以滿足需求；
(3) 在卡罐和過卷的情況下，有打滑的可能性，可避免斷繩事故的發(fā)生；
(4) 繩數(shù)多，幾根鋼絲繩分擔了載荷的重量，從而提高了提升設(shè)備的安全性，可以不設(shè)斷繩保險器；
(5) 當采用相同數(shù)量的左捻和右捻鋼絲繩時，可消除由于鋼絲繩松捻而形成的容器罐耳作用與罐道上的壓力。
同樣，多繩摩擦也存在一些需要改進的地方：
(1) 多繩摩擦式提升機的結(jié)構(gòu)相對更加復(fù)雜，需要仔細的維護和檢修；
(2) 為了保護各鋼絲繩具有相同的工作條件，當有一根鋼絲繩磨損而需要更換時，則需要更換全部的鋼絲繩；
(3) 因不能調(diào)節(jié)繩長故雙鉤提升不能同時用于幾個中段提升，也不適用于鑿井提升，使得受到限制；
(4) 在深度很深的井下工作時發(fā)生故障的可能性比較大，仍然受到工作環(huán)境的限制，不能充分發(fā)揮其提升能力。
第2章 設(shè)計任務(wù)及主要參數(shù)
2.1 設(shè)計題目
JKMD-3.5×4多繩摩擦式提升機
2.2 設(shè)計目的
通過設(shè)計，鞏固所學專業(yè)的基本知識，掌握礦井提升機的設(shè)計內(nèi)容和設(shè)計方法，進一步提高專業(yè)設(shè)計能力。
2.3 設(shè)計參數(shù)
此次設(shè)計即采用落地式多繩摩擦提升，設(shè)計參數(shù)如下：
表2-1 JKMD-3.5X4設(shè)計參數(shù)
單位
機器型號
JKMD-3.5×4
鋼絲繩根數(shù)
4根
主導輪直徑
3.5m
鋼絲繩最大靜拉力
54t
鋼絲繩最大靜拉力差
18t
鋼絲繩間距
250mm
最大提升速度
13m/s
2.4 內(nèi)容與要求
2.4.1 設(shè)計內(nèi)容
(1) 主軸裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計和強度及剛度校核計算；鋼絲繩的選擇計算；傳動系統(tǒng)參數(shù)確定及主電動機的選擇計算；提升機運動學及動力學計算；制動器的選擇計算；提升高度的計算及校核；防滑條件等驗算。
(2) 編制設(shè)計計算說明書一份（40頁左右）。
(3) 繪制提升機總體布置圖一張（A0）。
(4) 繪制主軸裝置圖一張（A0）。
(5) 繪制卷筒及主軸圖各一張（A1）。
2.4.2 設(shè)計要求
(1) 根據(jù)所給設(shè)計參數(shù)，合理設(shè)計提升機結(jié)構(gòu)并進性相關(guān)設(shè)計計算。
(2) 根據(jù)設(shè)計規(guī)范繪制圖紙。
(3) 圖紙全部采用CAD繪制，設(shè)計計算說明書電子排版并打印。
(4) 按指導教師指定的設(shè)計參數(shù)獨立完成設(shè)計工作，按時交出全部設(shè)計資料。
2.4.3 進度安排
(1) 第一～二周：準備資料。
(2) 第三～六周：進行相關(guān)計算。
(3) 第七～十一周：繪制施工圖紙。
(4) 第十二～十三周：編制設(shè)計計算說明書，準備答辯。
(5) 第十四周：答辯。
第3章 設(shè)計步驟及計算
3.1 提升容器的選擇計算
參照《定型成套設(shè)備》，主井提升選用雙鉤12t四繩箕斗?！抖ㄐ统商自O(shè)備》中規(guī)定：120萬噸井型第一水平為410m,主井第一水平采用12t箕斗。本礦第一水平為410m，考慮到井上下裝卸載距離，提升高度大于410m，這時是否能用12t箕斗，須經(jīng)過驗算。
(1) 采用12t箕斗時，為保證產(chǎn)量的一次提升循環(huán)時間Tx應(yīng)為：
(3-1)
=3600×300×14×12÷1.15÷120000
=131.48s
式中：為年工作日，=300d；
t為每日提升工作小時數(shù)，t=14h；
Q為一次提升量，Q=12t；
C為提升不均衡系數(shù),C=1.15；
An為年產(chǎn)量，An=1200000t。
(2) 第一水平提升高度
H=HS1+HZ+HX (3-2)
=410+18+18
=446m
(3) 第一水平提升時的最大經(jīng)濟速度為：
=0.4
=0.4
=8.44m/s
參照參數(shù)，選用最大速度為13m/s是合理的，此值小于允許值。
(4) 估算每次提升時間循環(huán)時間:
= (3-3)
=
=80.28s
式中：a為加速度，暫取a=0.6m/s;
為箕斗在卸載曲軌內(nèi)減速與爬行的估算附加時間，暫取=10s;
為箕斗裝卸載時間，因一次提升量Q＞8噸，取=15s
通過上述計算，估算的實際循環(huán)時間小于完成產(chǎn)量的循環(huán)時間，故12t箕斗是能夠完成任務(wù)的。所以本提升系統(tǒng)采用雙鉤12t四繩箕斗，型號為JDS-12/110×4，自重=12t，名義裝載量為12t，繩間距為300㎜，導向裝置為鋼絲繩罐道。
3.2 提升鋼絲繩的選擇計算
(1) 根據(jù)設(shè)計參數(shù)用最大靜載荷計算：
(3-4)
式中：—鋼絲繩最大計算靜載荷，=54000kg；
—容器一次提升量，=12000kg；
—箕斗自重，=12000kg;
—鋼絲繩每米重量（kg/m）；
—鋼絲繩最大懸垂長度（m）；
(3-5)
=30+410+18
=458m
式中：—礦井深度，=410m；
—井架高度，箕斗提升=30～35m，暫取30m；
—由井底車場水平到容器裝載位置的高度，箕斗提升=18～25m，暫取18m；
設(shè)為鋼絲繩鋼絲的極限抗拉強度（kg/cm2），為鋼絲繩所有剛絲斷面積之和（cm2）。如果保證鋼絲繩安全工作，必須滿足下式：
(3-6)
式中：—鋼絲繩安全系數(shù)，《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定，摩擦提升主井鋼絲繩的安全系數(shù)，取=7；
—鋼絲繩鋼絲的極限抗拉強度，=17000kg/cm2；
上式中和是兩個未知數(shù)，為解上式需找出和的關(guān)系。
=100 (3-7)
式中：—鋼絲繩比重（kg/cm3），取=0.009kg/cm3。
將式（3-6）代入（3-5）式并化簡：
(3-8)
即：
由計算可知2.8kg/m
綜上選用型普通圓股鋼絲繩4根，其主要規(guī)格是：鋼絲繩直徑d-31mm；
鋼絲直徑=2mm；鋼絲繩每米重量=3.383kg/m；鋼絲繩鋼絲的極限抗拉強度=17000kg/cm2；全部鋼絲斷裂力之和=60850kg。
至于尾繩選用型普通圓股鋼絲繩4根，其主要規(guī)格是：鋼絲繩直徑d-34mm；鋼絲直徑=2.2mm；鋼絲繩每米重量=4.476kg/m；鋼絲繩鋼絲的極限抗拉強度=17000kg/cm2；全部鋼絲斷裂力之和=81350kg。主繩和尾繩每米差重=1.093kg/m。
此系統(tǒng)為重尾繩系統(tǒng)，箕斗位于井口時鋼絲繩受力最大。
檢驗如下：
m/s2
由于實際安全系數(shù)大于7，上述鋼絲繩可用。
3.3 驗算提升機強度
3.3.1 鋼絲繩最大靜張力和鋼絲繩最大靜張力差的計算
(1) 鋼絲繩最大靜張力
=++4 (3-9)
=12000+12000+4×4.476×（446+18）
=32307.456㎏
(2) 鋼絲繩最大靜張力差
=+ (3-10)
=12000+4.476×464
=14076.864㎏
上述最大靜張力及靜張力差均小于該提升機的允許值(允許的最大靜張力為54000㎏,允許的最大靜張力差為18000㎏最大0 2080+0.100+2