JKMD-2.8X4多繩摩擦式提升機的設計含開題及3張CAD圖

JKMD-2.8X4多繩摩擦式提升機的設計含開題及3張CAD圖,jkmd,x4,摩擦,磨擦,提升,晉升,設計,開題,cad 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-2.8X4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.對提升機的工作裝置以及對各部分的功能進行了簡單的了解，以便之后的設計； 2.根據(jù)提升機的型號對工作裝置各部分進行設計，并對各部分進行強度分析； 3.通過上述分析，對工作裝置進行了二維圖紙繪制。 存在的具體問題與解決方法： 1.主要是提升機工作裝置的設計計算，有時候計算不準確或數(shù)據(jù)不對，需要進行多次的計算和校核。 2.在對二維圖進行繪制時，遇到了困難，通過查閱資料，以及同學的幫助，對二維圖紙的繪制進行更好的完善。 下一步工作的主要研究任務、具體設想與安排： 1.完善工作裝置設計，出二維圖； 2.撰寫工作裝置設計說明書； 3.對之前的設計數(shù)據(jù)、圖紙進行檢查，對不合理的地方加以改進。 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。 任務書 （指導教師用表） 系（部）： 專業(yè)： 班級： 學生姓名 指導教師 論文（設計）題目 JKMD-2.8X4多繩摩擦式提升機 下達任務日期 任務起止日期 主要研究內(nèi)容及方法 研究內(nèi)容： ①總體設計方案的制定：系統(tǒng)整體方案的確定、各模塊實現(xiàn)方法的選擇、各模塊及整個系統(tǒng)的實現(xiàn)框圖；? ②相關硬件電路的設計：礦井提升機主電路的選擇與設計，礦井提升機控制電路和保護電路的設計等；? ③系統(tǒng)中相關參數(shù)的計算：根據(jù)礦井提升機電控系統(tǒng)的要求進行動靜態(tài)相關計算以及相關器件的選擇。? ④靜態(tài)特性分析，畫出靜態(tài)結構方框圖推導靜態(tài)參數(shù)計算公式并畫出靜特性曲線? ⑤動態(tài)特性分析，系統(tǒng)的動態(tài)結構圖，起動過渡過程分析 研究方法：采用相關的計算機軟件CAD進行平面設計，結合本人畢業(yè)設計任務書，完成本課題的擬定傳動方案、結構設計、機械制圖。 主要任務 及目標 本課題主要完成礦井提升機電控系統(tǒng)的初步設計，包括主電路結構選擇計算、控制方案的確定、動靜態(tài)計算等幾個方面進行研究。為優(yōu)化傳動系統(tǒng)結構和改善傳動系統(tǒng)的精度及穩(wěn)定性提供必要的理論依據(jù)。 目標：通過本課題的研究，使得礦機提升機結構更加緊湊、性能更加優(yōu)越、生產(chǎn)更加精密。 主要參 考文獻 [1]徐文尚，陳霞，武超.電氣控制技術與PLC.北京：機械工業(yè)出版社，2011.8? [2]阮毅，陳伯時.電力拖動自動控制系統(tǒng).北京：機械工業(yè)出版社，2010.9 [3]王樹，變頻調(diào)速系統(tǒng)設計與應用.北京：機械工業(yè)出版社，2004.4? [4]陳伯時，吳子岳.交流調(diào)速系統(tǒng).北京：機械工業(yè)出版社，2007.3? [5]周祖德，鄧堅.機電傳動控制.上海：華東理工大學出版社，2001.1? [6]王清靈，現(xiàn)代礦井提升機電控系統(tǒng).北京：機械工業(yè)出版社,1996.3???? [7]顧永輝，范廷瓚.煤礦電工手冊(第三分冊).煤炭工業(yè)出版社，1999.3 [8]成大先，機械設計手冊.北京：化學工業(yè)出版社.2008.5 [9]濮良貴、紀名剛主編.機械設計(第七版)[M].北京：高等教育出版社，2001. [10]潘英編.礦山提升機械設計[M].徐州：中國礦業(yè)大學出版社，2000.12. [11]孔慶華、劉傳紹主編.極限配合與測量技術基礎[M].上海：同濟大學出版社，2002.2. 進度安排 各階段工作任務 起止日期 查閱相關資料 1～2周 進行工作機構計算 3～4周 進行機械制圖的繪制 5～8周 完成畢業(yè)設計說明書 9～10周 整理資料，進行答辯 11周 任務下達人 簽字 任務接收人 簽字 教研室指導小組組長簽字 系部領導小組組長簽字 注：本表一式兩份，學生、系部存檔各一份。 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（設計）的進度： 1.對提升機的工作裝置以及對各部分的功能進行了簡單的了解，以便之后的設計 2.根據(jù)提升機的型號對工作裝置各部分進行設計，并對各部分進行強度分析 3.通過上述分析，對工作裝置進行了二維圖紙繪制。 指導教師的指導情況： 1.每個星期指導老師都會檢查本組學生的畢業(yè)設計進度和完成情況，并且都會指出不足之處，從而進行詳細的講解。 2.通過詳細的記錄每次的檢查問題，并列出下次任務，保證畢設的進度。 存在的具體問題與解決方法： 1.主要是提升機工作裝置的設計計算，有時候計算不準確或數(shù)據(jù)不對，需要進行多次的計算和校核。 2.在對二維圖進行繪制時，遇到了困難，通過查閱資料，以及同學的幫助，對二維圖紙的繪制進行更好的完善。 畢業(yè)論文（設計）工作領導小組意見 組長簽名： 年 月 日 注：1、本表可根據(jù)內(nèi)容續(xù)頁；2、領導小組意見手寫，其他內(nèi)容電子版填寫。 開題報告 （學生用表） 系（部）： 專業(yè)： 班級： 課題名稱 JKMD-2.8X4多繩摩擦式提升機 指導教師 學生 學號 一、論文資料的準備 1.礦井提升機發(fā)展史 近年來，隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展和對礦山資源需求的高速增長，對礦山生產(chǎn)技術提出了越來越高的要求。礦井提升機作為礦山進行生產(chǎn)活動的關鍵設備之一，其電控調(diào)速技術的發(fā)展對促進礦井生產(chǎn)效率的提高和安全作業(yè)，無疑具有極其重大的影響。歷經(jīng)幾十年發(fā)展，我國的礦井提升機電控技術取得了不少的進步，但與美國、德國等世界發(fā)達國家相比，依然存在著很大的差距。目前，發(fā)達國家的礦井提升機電控技術已全面實現(xiàn)了全數(shù)字控制，而國內(nèi)絕大多數(shù)中小煤礦的礦井提升機電控系統(tǒng)還是交流串電阻調(diào)速的繼電器—接觸器控制系統(tǒng)，效率低下，安全隱患多，嚴重制約著我國礦山產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展，急需大規(guī)模的技術改造和更新。礦井提升機直流拖動相對于交流拖動，提升能力強，并且調(diào)速容易。例如，一臺交流提升機功率最大為1000kw，當要求提升功率為2000kw一下時可以采用雙交流電機拖動方式，若要求提升功率大于2000kw時則需要采用直流提升機拖動。礦井直流提升機電控系統(tǒng)可以完成對直流提升機的起動、加速運行、勻速運行、減速運行和回饋制動的控制，并且可以實現(xiàn)平滑運行，調(diào)速精度高和提升機的四象限運行。礦井直流提升機電控系統(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。礦井直流提升機電控系統(tǒng)還可為以后的計算機控制的系統(tǒng)的設計和建設打下了基礎，和實現(xiàn)礦井提升機的全數(shù)字控制。本設計采用磁場換向的晶閘管--直流電動機(SCR-D)系統(tǒng)作為礦井直流提升機的控制系統(tǒng)，可有效的改善礦井提升機的起動、調(diào)速和制動的性能,實現(xiàn)礦井提升機的最佳控制。 2．礦井提升機發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展方向 （1）國內(nèi)提升機發(fā)展現(xiàn)狀 ①交流拖動方式? 目前我國提升機約70%采用串電阻調(diào)速的交流拖動方式。有單繩和多繩兩種系列，大都采用改變轉(zhuǎn)差率S的調(diào)速方法，在調(diào)速中產(chǎn)生大量的轉(zhuǎn)差功率，使大量電能消耗在轉(zhuǎn)子附加電阻上，導致調(diào)速的經(jīng)濟性變差。極少數(shù)提升機采用串級調(diào)速方法，其調(diào)速范圍窄，且投資大。? ②直流拖動方式? 我國提升機采用直流拖動有兩種系統(tǒng)：直流發(fā)電機--電動機機組(F-D)和晶閘管--直流電動機(SCR-D)系統(tǒng)。其生產(chǎn)和使用情況如下：國內(nèi)研制大型直流提升機主要有三大廠家：上海電機廠主要生產(chǎn)配套電機，己生產(chǎn)低速直流電機800多臺，最大容量5775kw，額定轉(zhuǎn)速50r/min，其中長廣煤礦及五村煤礦的提升為1000kW、48r/min，淮南潘三礦采用一臺2600kW低速直聯(lián)電機；上海冶金礦山機械廠主要生產(chǎn)主機及信號系統(tǒng)，已生產(chǎn)80多臺提升機，1979年生產(chǎn)過一臺低速直聯(lián)落地式提升機；北京整流器廠主要生產(chǎn)配套電控系統(tǒng)，己從瑞士BBC公司和瑞典ASEA公司引進了晶閘管電控整機系統(tǒng)及元件生產(chǎn)線，直流電控容量可達到7000kW；還引進了交流變頻調(diào)速(交-直-交)電控生產(chǎn)線，可生產(chǎn)單機420kw變頻調(diào)速電控設備；1986年向甘肅金川礦提供了一套帶微機控制的800kW直流電控設備。從國外引進的晶閘管供電的直流提升機20多套，其中AEG公司21O0kW低速直聯(lián)6套、西門子公司低速直聯(lián)4套、瑞典ASEA公司9套。另外，還正在引進計算機控制的低速直聯(lián)電控系統(tǒng)。 （2）國外提升機發(fā)展現(xiàn)狀 ①晶閘管-電動機(SCR-D)直流低速直聯(lián)拖動系統(tǒng)? 部分發(fā)達國家原有的交流提升機已基本上被晶閘管-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SCR-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1200米，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。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)。? ②交流變頻調(diào)速同步機驅(qū)動提升系統(tǒng)? SCR-D直流拖動系統(tǒng)趨于成熟，且采用了順控技術等措施來提高功率因數(shù)，但其功率因數(shù)仍然較低，從而從電網(wǎng)吸收大量的無功功率，且對電網(wǎng)品質(zhì)因數(shù)產(chǎn)生嚴重的影響，提升容量越大，問題越突出。再則，直流電機制造成本高，電樞回路的整流子限制了提升容量的進一步增加，且整流子，碳刷易磨損，加大了維護工作量，故障率高。因此換相整流子是個薄弱環(huán)節(jié)。由于存在上述兩個問題，迫使人們又重新考慮交流拖動方式。自80年代初以來，交流變頻供電的同步機拖動異軍突起，在大型提升機中發(fā)展成為技術、經(jīng)濟均優(yōu)的拖動方式。如SIEMENS公司1979年投運的2X4200kW、1x2650kw，額定轉(zhuǎn)速55.5r/min；CEGELEC公司1983年投運的1X5480kw，額定轉(zhuǎn)速69.5r/min；AEG公司1985年投運的1x3000kW，額定轉(zhuǎn)速55.8r/min，ABB公司投運的lx4200kw額定轉(zhuǎn)速45.86r/min；SEIMAG公司投運的2x460OkW等變頻調(diào)速同步機拖動的提升機，經(jīng)過多年的運行，均獲得成功。這種拖動系統(tǒng)主要有如下優(yōu)點：①提升容量幾乎不受限制，最大可達10000kW，提升速度可達20m/s以上，提升高度1200米以上，滾筒直徑達6.5m，這是直流系統(tǒng)難以達到的；②沒有整流子和碳刷這一薄弱環(huán)節(jié)，保證了電機的可靠運行和降低了運行消耗；③功率因數(shù)高，可達0.9-1，極大地節(jié)省了電能；④動態(tài)品質(zhì)好(和直流系統(tǒng)相同)，系統(tǒng)可在四象限平滑過渡和無級調(diào)速；⑤由于機械特性好，故起動轉(zhuǎn)矩大。⑥同步機的價格和有色金屬的消耗低于直流機；⑦調(diào)速范圍寬。因此，多數(shù)專家認為，變頻同步機拖動調(diào)速系統(tǒng)是大型提升機拖動的必然發(fā)展方向。這種拖動系統(tǒng)的缺點是：①必須有專用的變頻電源；②在恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速時，低速段電機的過載倍數(shù)有所降低；③高次諧波對電網(wǎng)有影響，需在電網(wǎng)上加濾波器等補償措施加以緩解。 二、本課題的目的 本課題擬解決的關鍵問題是控制策略研究，提升機是礦山生產(chǎn)中的關鍵設備，它屬于大轉(zhuǎn)動慣量機-電-液系統(tǒng)，提升機要按所要求的速度圖運行，否則在系統(tǒng)中容易產(chǎn)生大的慣性力，降低機器的壽命，甚至產(chǎn)生脫軌等惡性事故。控制策略研究就是要通過電液控實時地、準確地使提升機按給定的速度圖運行，使控制系統(tǒng)的精度和穩(wěn)定性滿足提升機運行的要求。因此關鍵是解決提升機控制系統(tǒng)。 三、主要內(nèi)容、研究方法、研究思路 本課題主要完成礦井提升機電控系統(tǒng)的初步設計，包括主電路結構選擇計算、控制方案的確定、動靜態(tài)計算等。 (1)具體的課題內(nèi)容有：? ①總體設計方案的制定：系統(tǒng)整體方案的確定、各模塊實現(xiàn)方法的選擇、各模塊及整個系統(tǒng)的實現(xiàn)框圖；? ②相關硬件電路的設計：礦井提升機主電路的選擇與設計，礦井提升機控制電路和保護電路的設計等；? ③系統(tǒng)中相關參數(shù)的計算：根據(jù)礦井提升機電控系統(tǒng)的要求進行動靜態(tài)相關計算以及相關器件的選擇。? ④靜態(tài)特性分析，畫出靜態(tài)結構方框圖推導靜態(tài)參數(shù)計算公式并畫出靜特性曲線? ⑤動態(tài)特性分析，系統(tǒng)的動態(tài)結構圖，起動過渡過程分析 （2）研究方法與思路 根據(jù)設計題目的要求，本設計主要分三部分： ①總體設計方案的制定； ②相關硬件電路的設計； ③系統(tǒng)中相關參數(shù)的計算。 對現(xiàn)有的提升機電控系統(tǒng)進行改造設計，提高精度，在更安全的范圍內(nèi)保證礦山生產(chǎn)的順利進行。設計中充分考慮到保護系統(tǒng)惡劣的使用環(huán)境，采用控制功能強大的PLC來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的大型交流接觸器，簡化了控制線路。在軟件中采用提升機電控系統(tǒng)中斷模塊及故障處理模塊，使超速報警更加科學合理。為了更直觀的顯示提升機的工作狀態(tài)及故障來源，增加了提升機監(jiān)視控制系統(tǒng)，通過顯示器對整個提升系統(tǒng)進行監(jiān)控。 四、總體安排和進度 進度安排：1至2周查閱相關資料，3至4周完成任務說明書，5至8周進行機械制圖的繪制，9至10周進行糾正與改正，11周進行答辯。 五、研究方案的可行性分析和已具備的實驗條件 1.研究方案的可行性分析 通過上網(wǎng)查閱和參考相關書籍，通過實習參照已設計出的同類型產(chǎn)品參數(shù)尺寸和所學的課本原理，結合我們要求設計機型的具體要求，采用計算法和類比法綜合應用的方法，盡量綜合各不同生產(chǎn)企業(yè)產(chǎn)品的優(yōu)點進行設計。 2. 已具備的實驗條件 （1）個人計算機一臺 （2）個人計算機中預裝WindowsXP、8、10操作系統(tǒng)，AutoCAD工具和office套裝 （3）通過局域網(wǎng)接入互聯(lián)網(wǎng) 六、主要參考文獻 [1]徐文尚，陳霞，武超.電氣控制技術與PLC.北京：機械工業(yè)出版社，2011.8? [2]阮毅，陳伯時.電力拖動自動控制系統(tǒng).北京：機械工業(yè)出版社，2010.9 [3]王樹，變頻調(diào)速系統(tǒng)設計與應用.北京：機械工業(yè)出版社，2004.4? [4]陳伯時，吳子岳.交流調(diào)速系統(tǒng).北京：機械工業(yè)出版社，2007.3? [5]周祖德，鄧堅.機電傳動控制.上海：華東理工大學出版社，2001.1? [6]王清靈，現(xiàn)代礦井提升機電控系統(tǒng).北京：機械工業(yè)出版社,1996.3???? [7]顧永輝，范廷瓚.煤礦電工手冊(第三分冊).煤炭工業(yè)出版社，1999.3 [8]成大先，機械設計手冊.北京：化學工業(yè)出版社.2008.5 [9]濮良貴、紀名剛主編.機械設計(第七版)[M].北京：高等教育出版社，2001. [10]潘英編.礦山提升機械設計[M].徐州：中國礦業(yè)大學出版社，2000.12. [11]孔慶華、劉傳紹主編.極限配合與測量技術基礎[M].上海：同濟大學出版社，2002.2. 指導教師意見： （簽字） 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 （設計）題目 JKMD-2.8×4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 下達設計任務書，介紹礦井提升機的結構原理，本次設計的要求及內(nèi)容。 缺乏對設計的了解 3學時 2018.03.12 交流提升機主軸裝置的結構特點，設計注意事項。 需對主軸裝置的各種結構形式了解 4學時 2018.03.19 主軸裝置設計的步驟進行指導。 設計步驟需進一步了解。 4學時 2018.03.26 檢查主軸裝置設計的合理性。 個別學生結構設計不夠合理，需改進。 4學時 2018.04.02 卷筒結構類型的選擇，選材輔導。 加強了解卷筒結構的合理性選擇。 2學時 2018.04.09 對卷筒的設計進行介紹指導。 合理設計卷筒結構。 4學時 2018.04.16 主軸設計的指導，讓學生了解提機主軸的設計要求。 對提升機主軸設計的特殊性缺乏了解。 3學時 2018.04.23 卷筒強度的校核、計算的指導。 缺乏提升機卷筒強度校核方法的了解。 4學時 2018.05.02 對主軸裝置圖繪制的指導。 了解裝配圖繪制中的相關知識。 3學時 2018.05.07 對主軸強度校核的指導，主軸的選擇原則。 缺乏提升機主軸強度校核的特殊性。 3學時 2018.05.14 指導設計說明書的編制，報告緒論部分的內(nèi)容。 相關資料掌握較少，內(nèi)容不充實。 4學時 2018.05.18 對所完成的圖紙進行檢查、指導。 標注合理性、規(guī)范性存在較多問題。 3學時 2018.05.22 檢查指導裝配圖、部件圖的標注是否符合相關標準規(guī)范。 各類標注存在問題較多。 4學時 2018.05.25 所有零、部件檢查指導。 標注存在問題較多。 8學時 2018.05.28 對設計資料全面檢查、指導。 進一步改進完善。 8學時 注：本表可續(xù)頁，由指導教師根據(jù)畢業(yè)論文（設計）指導工作方案和實際指導情況填寫（可電子版填寫）。 JKMD-2.8X4多繩摩擦式提升機的設計 摘 要 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)進行設計。 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。本次設計為JKMD—2.8×4多繩摩擦提升機的設計，設計內(nèi)容主要有：主軸裝置的結構設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。 關鍵詞：JKMD—2.8×4多繩摩擦提升機；主軸裝置；傳動系統(tǒng)；防滑條件 Abstract The multi-rope friction hoist has the advantages of small size, light quality, safe and reliable, and strong lifting capacity, which is suitable for deep mine lifting. In this paper, the roller and braking system of multi-rope friction wheel hoist are designed by using the courses learned in university. Multi-rope friction hoist take use of friction to bring wirerope along with leading-wheel turning, which is caused by the effect of wirerope and the friction liner in the leading-wheel, so as to achieve containers to upgrade and descending. The design is the JKMD-2.8 ×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：JKMD-2.8 ×4 friction hoist； spindle device； transmission system；anti-skid condtions 目 錄 第1章 緒論 1 1.1 工作原理 1 1.2 多繩摩擦式與單繩纏繞式的比較 2 第2章 提升容器與提升鋼絲繩的選擇與計算 5 2.1 提升容器的選擇 5 2.2 提升鋼絲繩的選擇與計算 5 2.2.1 確定提升高度 5 2.2.2 提升鋼絲繩的選擇計算 5 2.2.3 尾繩的選擇 7 第3章 提升機的驗算與天輪的選擇 9 3.1 直徑的驗算 9 3.2 以提矸作業(yè)驗算提升機強度 9 3.3驗算主導輪襯墊比壓 9 3.4 天輪的選擇 10 第4章 提升機與井筒的相對位置 13 4.1 井架高度Hj的確定 14 4.2 提升機主導輪中心至井筒中心距離Ls 15 4.3 計算鋼絲繩弦長 15 4.4 鋼絲繩出繩角 16 4.5 鋼絲繩繞過主導輪的實際圍抱角 17 第5章 運動學與動力學計算 17 5.1 計算最大經(jīng)濟速度 17 5.2 計算提矸時提升系統(tǒng)的變位質(zhì)量 18 5.2.1 電動機的變位重量Gd 18 5.2.2提升系統(tǒng)運動部分總變位質(zhì)量m 18 5.3 確定提矸時的加減速度 18 5.3.1加速度a1 18 5.3.2減速度a3 21 5.4 提升矸石運動學計算 21 5.5 運送人員動力學 23 5.6 下放貨載，設備等作業(yè)時的運動學 23 5.7 提升矸石動力學計算 23 第6章 防滑條件驗算 27 6.1 提升載荷時 27 6.1.1 靜防滑安全系數(shù)σj的驗算 27 6.1.2 動防滑安全系數(shù)σd的驗算 28 6.2 下放載荷時 29 6.2.1 靜防滑安全系數(shù)σj的驗算 29 6.2.2動防滑安全系數(shù)σd的驗算 30 第7章 提升高度的較核 33 7.1 根據(jù)防滑條件確定最小提升高度 33 7.2 根據(jù)鋼絲繩的安全長度確定最大提升高度 34 第8章 卷筒寬度的確定及強度的驗算 35 8.1 卷筒寬度的確定 35 8.2 卷筒強度的驗算 35 第9章 軸的設計及較核 37 9.1初選軸的直徑 37 9.2 軸的結構設計 38 9.3軸的較核 40 9.3.1 按彎扭合成條件較核 40 9.3.2按扭轉(zhuǎn)強度條件計算應力 45 第10章 軸承及部分螺栓的強度較核 47 10.1軸承的較核 47 10.2軸與支環(huán)連接處的螺栓強度較核 48 10.2.1在橫向載荷作用下 48 10.2.2在彎矩作用下 49 結 語 53 參考文獻 55 致 謝 57  第1章 緒 論 1.1 工作原理 提升機是進行提升工作的主要工作機械，它的任務是傳遞動力完成提升或下放容器的運動。解放以后我國提升機制造業(yè)獲得了迅速的發(fā)展，由仿制發(fā)展到自行制造。1953年撫順重型機器廠制成了我國第一臺單繩纏繞式雙筒提升機，1958年洛陽礦山機器廠設計制造了我國第一臺多繩摩擦提升機，1974年上海冶金礦山機器廠試制成了我國最大的4×6多繩摩擦式提升機。目前，我國已能成批生產(chǎn)各種近代化的大型提升機。并在原有提升機系列型譜的基礎上，開始制定全國統(tǒng)一的單繩纏繞式和多繩摩擦式的新系列，將進一步提高產(chǎn)品的系列化，通用化，標準化程度，這些都標志著我國提升機的設計制造已達到了一個新的水平。 目前我國生產(chǎn)和使用的提升機可分為兩大類：單繩纏繞式和多繩摩擦式。 單繩纏繞式提升機是較早出現(xiàn)的一種提升機，它的工作原理比較簡單，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懸掛提升容器，這樣利用滾筒轉(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。這類提升機在我國礦山中占有很大比重，使用比較廣泛。但這種提升機在深井條件受到一定的限制。隨著礦井深度的增加和一次提升量的增大，如仍采用單繩纏繞式提升機，就必須制造和采用更大的提升機和直徑更大的鋼絲繩。這樣一來，不但會過多的增加基建費用，并帶來制造和使用維護上的一系列缺點。正是在這樣的條件下，提出并研究了摩擦提升原理。 摩擦提升和前述的單繩纏繞式的不同之處在于鋼絲繩不是纏繞在滾筒上而是搭放在主導輪上。提升容器懸掛在鋼絲繩的兩端，當提升機工作時，承受著拉力的鋼絲繩必然以一定的正壓力緊壓在摩擦襯墊上，并產(chǎn)生一定的摩擦力。這樣當電動機帶動主導輪轉(zhuǎn)動時，主導輪上的摩擦襯墊與鋼絲繩之間的摩擦力便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。 - 77 - 1.2 多繩摩擦式與單繩纏繞式的比較 多繩摩擦提升與單繩纏繞式提升相比，其主要優(yōu)點是： 1.由于鋼絲繩不是纏繞在卷筒上所以提升高度不受卷筒容繩量的限制，孤適用于深井提升； 2.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小，并導致主導輪直徑小。因而在同樣提升載荷下，多繩提升機具有體積小，重量輕，節(jié)省材料，制造容易，安裝和運輸方便等特點； 3.由于多繩提升機的運動質(zhì)量小，故拖動電動機的容量和耗電量均相應減??； 4.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； 5.繩數(shù)多，幾根鋼絲繩同時被拉斷的可能性極小，因此提高了提升設備的安全性，可以不設斷繩保險； 6.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于罐道上的壓力。 多繩摩擦的缺點是： 1.數(shù)根鋼絲繩的懸掛，更換，調(diào)整，維護檢修工作復雜； 2.當有一根鋼絲繩損壞而需要更換時，為了保持各鋼絲繩具有相同的工作條件，則需要更換所有的鋼絲繩； 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； 4.當?shù)V井很深時，鋼絲繩故障較多，故不適用于特別深的礦井提升。 1.3 設計參數(shù) 多繩摩擦式提升設備的布置方式可分為塔式與落地式兩類。塔式多繩摩提升設備是把整套提升機安裝在井塔的頂層，它的優(yōu)點是：不受礦井地形的限制，簡化了工業(yè)廣場；鋼絲繩不致受到雨雪的影響。但是井塔造價較高。落地式多繩摩擦提升設備，可以大大降低井塔的造價，減少礦井的初期投資，而且可以提高抵抗地震災害的安全性。 此次設計即采用落地式多繩摩擦提升機，設計參數(shù)如下： 表1.1 設計參數(shù) 機器型號 JKMD2.8×4 鋼絲繩根數(shù) 4 主導輪直徑 2.8m 鋼絲繩最大靜拉力 35t 鋼絲繩最大靜拉力差 10t 鋼絲繩間距 250mm 最大提升速度 11m/s 第2章 提升容器與提升鋼絲繩的選擇與計算 2.1 提升容器的選擇 選用即可用于主井提升又可用于副井提升的豎井多繩罐籠做為提升容器，罐籠型號為：GDS—3×1/110×4。 主要參數(shù)如下： 礦車型號： MG3.3—9B 礦車自重： 1360Kg 礦車容積： 3.3m3 鋼絲繩數(shù)： 4 名義載重量：3t 罐籠自重： 8t 罐籠全高： 11.35m 允許乘人數(shù)： 60 2.2 提升鋼絲繩的選擇與計算 2.2.1 確定提升高度 《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定：豎井中用罐籠升降人員的最大速度不得超過下式求出的值，最大不能超過16m/s。 Vm≤0.5 m/s （2-1） 根據(jù)設計參數(shù)得：Vm=11m/s ∴11≤0.5 H≥484m 由于多繩摩擦提升機主要用于深井或中等深度礦井，故取H=600m。 2.2.2 提升鋼絲繩的選擇計算 呂梁學院本科畢業(yè)論文（設計） 用于副井提升時，提升作業(yè)多種多樣，應以最重終端載荷計算。提矸，運人和下料三種情況相比較提矸時終端載荷最重。 一車矸石重為： Q=rg×V （2-2） =1.6×3.3 =5.3t 式中：rg—矸石比重 rg=1.6t/m3 V—礦車體積 V=3.3 m3 所設計的提升機為四繩摩擦提升機，鋼絲繩每米繩重為： （2-3） 式中：Qz—罐籠自重 Qz=8000Kg； qc—3噸礦車自重 qc=1360Kg； σB—鋼絲繩中鋼絲的極限抗拉強度 σB=17000Kg/cm2； ma —安全系數(shù) ，《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定：摩擦提升副井鋼絲繩安全系數(shù) ma≥8.2-0.0005Hc Hc—鋼絲繩最大懸垂長度 Hc=Hs+Hj+Hz =600+25+0 =625m Hs—礦井深度 Hj—井架高度 暫取Hj=25m Hz—井底車場水平到容器裝載位置的高度，罐籠提升時為零； 所以：ma≥8.2-0.0005×625=7.89 故取ma=8 H—提升高度 H=600m； Hj—井架高度 暫取為25m； Hh—尾繩環(huán)高度 Hh=15m； 呂梁學院本科畢業(yè)設計 所以： =2.16Kg/m 查表得，選直徑d=26.5mm三角股鋼絲繩做為主繩，共四根，每米繩重P=2.76Kg/m，全部鋼絲繩斷裂力總和Qq=47350Kg 2.2.3 尾繩的選擇 暫選用普通圓形股鋼絲繩充當尾繩，通過尾繩懸掛裝置將尾繩連接到罐籠底部。暫選用兩根d=40mm的6×19型普通圓形股鋼絲繩作尾繩。查得這種形式的鋼絲繩每米重q=5.71Kg/m。 由于兩根尾繩的每米重量2q大于四根主繩的每米重量4p，因此本方案為重尾繩系統(tǒng)。尾，主繩每米差重為： Δ=2q-4p =2×5.71-4×2.76 =0.38 查重尾繩系統(tǒng)，以重罐位于井口位置時，主鋼絲繩受力最大此時安全系數(shù)為： （2-4） =8.62＞8 故所選鋼絲繩符合要求。 呂梁學院本科畢業(yè)論文（設計） 呂梁學院本科畢業(yè)設計 第3章 提升機的驗算與天輪的選擇 3.1 直徑的驗算 《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定：對于安裝于地面的提升機，摩擦提升機主導輪直徑D滿足 D≥100d D≥1200δ 查得主提升鋼絲繩的最粗鋼絲直徑δ=1.9mm，所是設計的提升機滾筒直徑為2.8m 2800＞100×26.5 2800＞1200×1.9 故所選鋼絲繩符合要求。 3.2 以提矸作業(yè)驗算提升機強度 鋼絲繩最大靜張力： Fj=Q+Qz+ qc+2q（H+Hh） （3-1） =5300+8000+1360+2×5.72×（600+15） =21695.6Kg 鋼絲繩最大靜張力差： Fc=Q+ΔH （3-2） =5300+0.3×600 =5528Kg 由設計參數(shù)得： 鋼絲繩最大靜張力Fjmax=35000Kg 鋼絲繩最大靜張力差Fcmax=10000Kg Fjmax＞Fj Fcmax＞Fc 說明提升機強度符合要求。 3.3驗算主導輪襯墊比壓 式中：Fs—提矸時上升繩股的靜張力 Fs= Q+Qz+qc+4pH+2qHh =5300+8000+1360+4×2.76×600+2×5.72×15 =21455.6Kg Fx—提矸時下降繩股側的靜張力 Fx= Qz+qc+2q（H+Hh） =8000+1360+2×5.72×（600+15） =16395.6Kg D—提升機滾筒直徑 D=280cm D—主鋼絲繩直徑 d=2.65cm 所以： PB=（21455.6+16395.6）÷4÷280÷2.65 =12.75Kg/cm2 上述實際比壓小于橡膠類襯墊允許比壓值14Kg/cm2；更小于塑料襯墊允許值20 Kg/cm2。無論采用何種襯墊均能滿足要求。副井提升還可能同時提矸下料的作業(yè)，這時實際襯墊比壓最大。 摩擦襯墊是摩擦式提升機的重要部件，其材質(zhì)的優(yōu)劣將直接影響摩擦提升機的生產(chǎn)能力，工作安全，應用范圍等，因此要求摩擦襯墊具有下列性能： 1.與鋼絲繩對偶摩擦時有較高的摩擦系數(shù)，且摩擦系數(shù)對水和油的影較?。? 2.具有較好的耐壓性能； 3.具有較好的耐磨性能，磨損時粉塵對人和機器無害。 襯墊的上述性能中最主要的是摩擦系數(shù)，在耐壓，耐磨性相同的條件下，提高摩擦系數(shù)會帶來更大的經(jīng)濟效果和安全性。但他們有時是相互矛盾的，因此，在研究襯墊材料時應綜合考慮，不能孤立的，片面的強調(diào)一方面。 綜合考慮后，選擇橡膠類摩擦襯墊。 3.4 天輪的選擇 天輪安裝在井架上，作支撐，引導鋼絲繩轉(zhuǎn)向之用，根據(jù)煤炭工業(yè)部標準， 天輪分為以下三種：井上固定天輪，鑿井及井下固定天輪，游動天輪。其結構形式也分為三種：直徑為3500mm時，采用模壓焊接結構；直徑小于3000mm時，采用整體鑄鋼結構；直徑為4000mm時，采用模壓鉚接結構。 天輪直徑的選擇，根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定：對于地面設備，當鋼絲繩對于天輪的圍抱角大于90°時： Dt≥80d Dt≥1200δ 當圍抱角小于90°時： Dt≥60d Dt≥900δ Dt—天輪直徑 D—鋼絲繩直徑 δ—鋼絲繩中最粗鋼絲直徑 綜合考慮選用Dt=2500mm整體鑄鋼結構的天輪，天輪型號為TSG2500/15，主要參數(shù)如下： 名義直徑： 2500mm 繩槽半徑： 15mm 適用鋼絲繩直徑范圍： ＞24.5—27mm 允許的鋼絲繩全部鋼絲破斷拉力總和： 66150Kg 兩軸承中心距： 800mm 軸承中心高： 200mm 變位重量： 550Kg 總 重： 1512Kg 第4章 提升機與井筒的相對位置 當井筒位置已經(jīng)確定后，正確選擇提升機的安裝地點是十分重要的。在決定提升機的安裝地點時，通常要考慮如下問題：礦井地面工業(yè)廣場布置，井筒四周地形條件，井下所留安全煤柱位置及尺寸，以及地面運輸生產(chǎn)系統(tǒng)等。當提升機安裝地點選好后，就要具體確定提升機軸線與井筒中心線的距離，以便安裝提升機和修建提升機房。另外還要算出井架高度，但在計算這些數(shù)值時，必須考慮到鋼絲繩弦長，鋼絲繩偏角以及滾筒出繩角等因素的安全運轉(zhuǎn)條件。 多繩摩擦提升機的布置主要有井塔式和落地式兩種，本次設計采用落地式。 落地式多是繩摩擦系統(tǒng)與單繩纏繞式提升系統(tǒng)基本相同，其區(qū)別主要有下幾點： 1.多繩摩擦提升機的兩組天輪呈上下布置，不在同一水平線上，因此計算井架高度時要了考慮兩組天輪的高差。 2.多繩摩擦提升無偏角問題。 作出落地式多繩摩擦提升機與井筒相對位置示意圖，如圖所示： 圖4.1 提升機與井筒相對位置示意圖 4.1 井架高度Hj的確定 井口水平至下天輪軸心線的距離Hj1： Hj1=Hr+Hg+0.75Rt （4-1） 式中：Hr—罐籠全高； Hr=11.35m Hg—過卷距離； 《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定：Vm＜10m/s時，過卷高度與速度值相等； Vm＞10m/s時，過卷高度不小與10米。 Rt—天輪半徑； Hj1=11.35+10+0.75×2.5÷2 =22.3m 根據(jù)計算值取Hj1=23m 本方案取e=3m Hj= Hj1+e =23+3 =26m 與估計值相近，不再重新驗算鋼絲繩。 4.2 提升機主導輪中心至井筒中心距離Ls 一般來來說，在井筒與提升機之間很難再設置其他建筑物。因此為節(jié)省占地面積，滾筒中心至井筒中鋼絲繩間水平距離Ls越小越緊湊。但根據(jù)井架天輪受力情況可以看出，為了提高井架的穩(wěn)定性，在井筒與提升機房之間，設有井架斜撐。斜撐的基礎與井筒中心的水平距離約為0.6 Hj左右。如果Ls取的過小，以致無法安裝斜撐是不合理的。所以Ls應大于下式計算的值： Ls≥0.6Hj+3.5+D （4-2） ≥0.6×26+3.5+2.8 ≥21.9m 取Ls=22m 4.3 計算鋼絲繩弦長 鋼絲繩弦長是指鋼絲繩離開滾筒處至鋼絲繩與天輪接觸點的一段繩長，上下兩條弦長不完全相等。當井架高度和滾筒中心線至井筒中鋼絲繩間水平距離均以確定時，弦長既為定值。 故，下弦長：Lx1= （4-3） 取C0=1m Lx1= =30m 上弦長：Lx= = =33m 為了防止在運轉(zhuǎn)中鋼絲繩跳出天輪輪緣，鋼絲繩弦不宜過長。一般限制繩弦在60米以內(nèi)。因為弦長過大時，震動也隨之增大。井筒中僅布置一套提升設備時，提升機與井筒相對位置的布置結果，弦長多數(shù)是滿足上述要求的。只有在井筒中布置兩套提升設備，而且兩臺提升機采用同側布置方案時，后臺提升機的弦長就有可能超過60米。這時可在地面適當?shù)牡胤剑釉O支撐導輪，以減少弦長跨度。 4.4 鋼絲繩出繩角 上出繩角： β=arctg （4-4） =arctg =50°18′ 下出繩角： β1=arctg + arcsin （4-5） =arctg + arcsin =54°54′ 下出繩角大于15°，鋼絲繩不會觸及提升機的機架或基礎。 4.5 鋼絲繩繞過主導輪的實際圍抱角 上下出繩角的偏差： Δβ=β1-β =54°54′-50°18′ =4°30′ ≈5° 故： =π+π =3.23rad 第5章 運動學與動力學計算 5.1 計算最大經(jīng)濟速度 《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定：豎井中用罐籠升降人員的最大速度不得超過下述公式求出的數(shù)值，但最大不超過16m/s Vm≤0.5 此外，還要考慮經(jīng)濟的因素。因為若用較大的提升速度時，一次提升量Q，鋼絲繩和提升機都可以小一些。總的投資費用減少一些。但是這時運轉(zhuǎn)費用要比提升速度較小，一次提升量Q較大的方案多一些。到底選用多大的提升速度Vm比較合理，要經(jīng)過技術經(jīng)濟的方案比較。 我國設計部門目前常用的估算經(jīng)濟公式是： Vm =（0.4—0.5） （5-1） 取 Vm=0.4 =0.4× =9.79m/s 根據(jù)提升機的規(guī)格和最大提升速度，所選電動機的轉(zhuǎn)數(shù)為： n= 式中：i—減速器速比； 取i=8 n= =535r/min 則電動機的額定轉(zhuǎn)數(shù)為ne=592r/min。 由電動機的額定轉(zhuǎn)數(shù)計算最大經(jīng)濟速度： Vm= （5-2） = =10.8m/s Vm=10.8＜0.5=12.25 故Vm=10.8是安全且經(jīng)濟的。 5.2 計算提矸時提升系統(tǒng)的變位質(zhì)量 5.2.1 電動機的變位重量Gd Gd= （5-3） 式中：（GD2）d—電動機轉(zhuǎn)子的回轉(zhuǎn)力矩 （GD2）d=1705Kgm2 Gd=17052.82×82 =13918 5.2.2提升系統(tǒng)運動部分總變位質(zhì)量m m （5-4） 式中：Gt—每一組天輪的變位重量，對于Gt=2.5m的天輪取Gt=550Kg； G—JKMD2.8×4型提升機的變位重量 G=11600Kg； G—重力加速度 g=9.8m/s； m=[5300+2×8000+2×1360+4×2.76×（600+26+33+30+23）+2× 5.72×（600+2×15）+2×550+13918+11600] =6704Kgs2/m 5.3 確定提矸時的加減速度 5.3.1加速度a1 按減速器允許的動力矩計算加速度a1 a1≤ （5-5） ≤ ≤ 1.28m/s2 式中：Mmax—減速器允許的動力矩，查得Mmax=19000Kgm 按充分利用預選電動機能力計算加速度： a1≤ 式中：λ—預選電動機過負荷系數(shù)，λ=2.95； Δ—主尾繩每米差重，Δ=0.38； Fe—預選電動機作用在主導輪上的額定力，F(xiàn)e由下式計算得： Fe= = =8847Kg 式中：Pe—電動機額定容量，Pe=1000KW； a1≤ ≤2.04m/s2 按防滑條件計算加速度： 對于重尾繩系統(tǒng)，加速階段終了時動防滑安全系數(shù)最小。但考慮本系統(tǒng)Δ值甚小，故按提升開始時的參數(shù)計算時誤差不大?！睹旱V安全規(guī)程》規(guī)定，摩擦提升動防滑安全系數(shù)σd≥1.25。這時加速度應為： a1≤ 式中：e—自然對數(shù)底，e=2.718； μ—鋼絲繩與主導輪襯墊間的摩擦系數(shù)，取μ=0.2； а—鋼絲繩繞過摩擦筒的圍抱角，а=3.16rad； Fs—提升開始時上升繩股的靜阻力； Fx—提升開始時下放繩股的靜阻力； ms—上升繩股運動部分的靜阻力； mx—下降繩股運動部分的靜阻力； 上式Fs，F(xiàn)x，ms，mx分別由下式求得： Fs=Q+Qz+qc+4pH+2qHh+0.1Q =5300+8000+1360+4×2.76×600+2×5.72×15+0.1×5300 =21986Kg 式中：0.1Q—上升繩股的的阻力。 Fx= Qz+qc+2q（H+Hh）-0.1Q =8000+1360+2×5.72×（600+15）-0.1×5300 =15866Kg ms= = 19.8 [5300+8000+1360+4×2.76×（600+23+30）+2×5.72×15+2850] =2305Kg mx= =[8000+1360+4×2.76×（26+33）+2×5.72×（600+15）+550] =1796Kg 所以a1≤ a1≤ ≤ 0.88m/s2 根據(jù)上述三個條件計算結果，可以采用a1=0.88m/s2的方案，但上由于副井提升運送人員的加減速度限制在0.75 m/s2以內(nèi)。提矸的加減速度可以與運送人員的加減速度不同，但0.88與0.75差別不是太大，為簡化計算，簡化控制取a1=0.75 m/s2。 5.3.2減速度a3 為了與運送人員時數(shù)值一樣，取減速度a3為0.75 m/s2。這對控制是方便的。因為目前速度給定裝置均采用帶凸輪板的以行程為函數(shù)的控制方法。如果提升礦石和運送人員的減速度相同時，則減速行程也一樣。這對于凸輪板外形的設計是十分有利的。 通過計算表明，這時屬于電動機方式減速。這在多繩摩擦提升中是經(jīng)常可以遇到的現(xiàn)象。第一是由于運送人員減速度不能過大；第二是由于靜力平衡系統(tǒng)，減速階段靜阻力與提升開始瞬間靜阻力相同。既或?qū)τ谥骶嵘齺碚f，有時也因自由滑行減速度過大而不得不采用電動機方式減速。 只要加速階段電動機不會產(chǎn)生滯后滑動，正常的減速階段更不會出現(xiàn)滯后滑動。至于超前滑動則有可能產(chǎn)生于安全制動狀態(tài)。對正常的減速階段也是不會產(chǎn)生超前滑動的。因此在確定正常減速度a3時，對防滑問題是不予考慮的。故取減速度a30.75 m/s2。 5.4 提升矸石運動學計算 為準確停車，采用五階段速度圖，取爬行距離h4=2.5m，爬行速度V4=0.5m/s。 加速時間t1： t1= （5-6） = =14.4s 加速階段罐籠所經(jīng)距離h1： h1= （5-7） = =77.8m 減速運行時間t3： t3= （5-8） = =13.7s 減速階段罐籠所經(jīng)距離h3： h3= （5-9） = =77.4m 爬行階段所需時間t4： t4= （5-10） = =5s 等速階段罐籠所經(jīng)行程h2： h2=H-h1-h3-h4 （5-11） =600-77.8-77.4-2.5 =442.3m 等速階段運行時間t2： t2= （5-12） = =41s 近似取停車時間為1s，罐籠提矸時取休止時間θ=15s，則一次提升循環(huán)時間為： Tx= t1+t2+ t3+ t4+1+θ =14.4+41+13.7+5+1+15 =90.1s 5.5 運送人員動力學 為了縮短運送人員的總時間及節(jié)省電能，應盡量使上下罐同時運送人員。但上下罐所乘人數(shù)很難完全相等。甚至也會出現(xiàn)單獨上提或單獨下放的情況。不論何種方式，一律取加減速度相等且為0.75米/秒2。這是符合《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定的。爬行階段運動參數(shù)與提矸說相同。雙層罐籠同時進出人員時，取休止時間θ=45秒。這樣雖一次提矸運動時間與運送人員運動時間相同，因二者休止時間不同，故一次循環(huán)時間不同，經(jīng)計算求出運送人員時，一次循環(huán)時間Tx=124.4秒。 5.6 下放貨載，設備等作業(yè)時的運動學 下放貨載時出現(xiàn)負力。如減速度取的過大，采用電氣制動時，會使主電機溫升過高，有可能使預選電動機過熱。因此在下放材料，矸石時，也取加減速度為0.75米/秒2。因下放材料，設備時的休止時間與運送人員時的休止時間較相近，所以下放貨載時的一次循環(huán)時間可另其與運送人員時的循環(huán)時間相同。運送炸藥或其他特殊設備，應以較低速度運行或根據(jù)具體條件另行決定。檢查井筒及鋼絲繩時，運行速度為0.3米/秒。一般多在維修班進行。 5.7 提升矸石動力學計算 提升開始時拖動力F1′： F1′=KQ-ΔH+ma1 =1.2×5300-0.38×600+6704×0.75 =11077Kg 加速階段終了時拖動力F1′′： F1′′=KQ-Δ（H-2h1）+ ma1 =1.2×5300-0.38×（600-2×77.8）+6704×0.75 =11219Kg 等速階段開始時拖動力F2′： F2′= KQ-Δ（H-2h1） =1.2×5300-0.38×（600-2×77.8） =6191Kg 等速階段終了時拖動力F2′′： F2′′= KQ-Δ（H-2h1-2h2） =1.2×5300-0.38×（600-2×77.8-2×442.3） =6527Kg 減速階段開始時拖動力F3′： F3′= KQ-Δ（H-2h1-2h2）-ma3 =1.2×5300-0.38×（600-2×77.8-2×442.3）-6704×0.75 =1499Kg 減速階段終了時拖動力F3′′： F3′′= KQ+Δ（H-2h4）-ma3 =1.2×5300+0.38×（600-2×2.5）-6704×0.75 =1558Kg 爬行階段開始時拖動力F4′： F4′= KQ+Δ（H-2h4） =1.2×5300+0.38×（600-2×2.5） =6586Kg 爬行階段終了時拖動力F4′′： F4′′= KQ+ΔH =1.2×5300+0.38×600 =6588Kg 提升矸石時的速度圖及力圖如圖所示： 表5.2 提升矸石提升系統(tǒng)工作表 a（m/s2） 0.75 0 0.75 0 h （m） 77.8 442.3 77.4 2.5 t （s） 14.4 41 13.7 0.5 20 提人員時的載荷小于提矸時的載荷。只要提矸時，電動機容量滿足要求，提升人員時肯定滿足要求，因此不在計算提升人員時的動力學。 下放最重的貨載是料石。由于料石比重小于矸石比重；又因下放貨載時加減速度取的不是很大，既負力不會很大，因此下放料石時進行電氣制動電動機容量也會滿足的。如果能夠提矸下料同時進行無論對電動機容量，電能消耗以及縮短副井全部工作時間都是有利的。非經(jīng)常性下放特殊重型設備時，可在空罐側配以平衡重物，必要時也可低速運轉(zhuǎn)。 圖5.1 提升矸石提升系統(tǒng)工作圖 第6章 防滑條件驗算 摩擦式提升機的工作原理是利用提升鋼絲繩與主導輪摩擦襯墊之間的摩擦力傳遞動力。摩擦式提升機在運轉(zhuǎn)時，主導輪靠摩擦力來帶動提升鋼絲繩，使重載側鋼絲繩上升，空載側鋼絲繩下放。由此可知，多繩摩擦提升機的提升能力取決于它的摩擦力，其值決定于鋼絲繩的張力，鋼絲繩在主導輪上的圍包角和鋼絲繩與摩擦襯墊間的摩擦系數(shù)。隨著摩擦力的減小會發(fā)生鋼絲繩沿主導輪滑動的危險，以致可能造成嚴重的后果。因此，為了保證摩擦提升在工作中不發(fā)生打滑現(xiàn)象，必須驗算防滑安全系數(shù)，包括靜防滑驗算，動防滑驗算和安全制動防滑驗算三種。在一般選型設計中，當采用加，減速度不大于1米/秒2時，可以只作靜防滑安全系數(shù)的驗算，而不必驗算動防滑安全系數(shù)。只有在特殊需要的情況下才驗算動防滑安全系數(shù)。設計規(guī)范規(guī)定：落地式多繩摩擦提升機靜防滑安全系數(shù)σj≥1.75，動防滑安全系數(shù)σd≥1.25。 副井提升有多種作業(yè)，但首先可分為提升與下放兩大類來分析防滑驗算。 6.1 提升載荷時 6.1.1 靜防滑安全系數(shù)σj的驗算 重尾繩提升系統(tǒng)，以提升終了時提升系統(tǒng)的靜防滑安全系數(shù)σj最小。這時易發(fā)生滯后滑動。只要提升終了時σj滿足要求，其他運轉(zhuǎn)階段不必驗算。σj的驗算公式為： σj= （6-1） 式中：Fs—提升終了時上升繩股的靜阻力； Fx—提升終了說下放繩股的靜阻力； 因為Δ值較小，為簡化計算Fs，F(xiàn)x可利用提升開始時的數(shù)值，F(xiàn)s=21986Kg Fx=15866Kg。 e— 自然對數(shù)底 e=2.718； μ—鋼絲繩與主導輪襯墊間的摩擦系數(shù) 取μ=0.2； —鋼絲繩繞過摩擦筒的圍包角 =3.23rad； σj= =2.35＞1.75 故此時不發(fā)生滑動。 6.1.2 動防滑安全系數(shù)σd的驗算 有兩種情況需要驗算，一是正常提升工作的加速階段，一是安全制動時。 加速階段動防滑安全系數(shù)σd′： 正常提升時的加速階段動防滑安全系數(shù)σd′最小，這時易發(fā)生滯后滑動，但對于重尾繩系統(tǒng)而言，最小的σd′是發(fā)生于加速階段末，只要這時的σd′大于1.25，其他各正常工作階段運轉(zhuǎn)是安全的。σd′如下計算： σd′= （6-2） = =1.42＞1.25 故此時不發(fā)生滑動。 安全制動時動防滑安全系數(shù)σd′′： 提升機實現(xiàn)安全制動時，制動減速度az均甚大于as。這時提升機不會發(fā)生滯后滑動，但卻有產(chǎn)生超前滑動的危險。因此必須保證安全制動時動防滑安全系數(shù)σd′′大于1.25。對于重尾繩系統(tǒng)，應以提升開始后不久既實現(xiàn)安全制動時的σd′′為最小。應檢驗這種狀態(tài)時的σd′′。 為了檢驗σd′′，必須首先計算出本系統(tǒng)的安全制動減速度az。為求az必須先計算本系統(tǒng)的最大制動力矩Mz。 《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定：提升機實現(xiàn)安全制動時，制動系統(tǒng)產(chǎn)生的最大制動力矩Mz不應小于三倍靜力矩，并且上提貨載形成的制動減速度az′′要小于5米/秒2，下放貨載時的制動減速度az′′要大于1.5米/秒2安全制動最大制動力矩Mz計算如下： Mz=3（Q+ΔH） =3×（5300+0.38×600）× =23218Kg·m 提升貨載時的實際減速度為： az′′= （6-3） = =3.3m/s2 式中： Mj=QR =5300×2.8÷2 =7420 確定安全制動時動防滑安全系數(shù)σd′′ σd′′= （6-4） = =1.8＞1.25 故此時不發(fā)生滑動。 6.2 下放載荷時 6.2.1 靜防滑安全系數(shù)σj的驗算 σj= （6-5） 式中：Fs—下放開始時上升繩股的靜阻力； Fx—下放開始時下放繩股的靜阻力； 因Δ值較小，為簡化計算Fs，F(xiàn)x可利用下放終了時的值。此外還需注意由于料石比重=1.5t/m3，所以一車料石重Q=4950Kg。 Fs=Qz+qc+2qH+Hh-0.1Q =8000+1360+2×5.72×（600+15）-0.1×4950 =15900Kg Fx= =8000+4950+1360+4×2.76×600+2×5.72×15+0.1×4950 =21600Kg σj= =2.51＞1.75 故此時不發(fā)生滑動。 6.2.2動防滑安全系數(shù)σd的驗算 減速階段動防滑安全系數(shù)σd′： σd′= （6-6） 式中：ms—上升繩股運動部分的變位重量； mx—下放繩股運動部分的變位重量； mx= =[4950+8000+1360+4×2.76×（600+23+30）+2 ×5.72×15+550] =2341Kg ms= =[8000+1360+4×2.76×（26+33）+2×5.72×（600+15） +550] =1796Kg σd′= =1.48＞1.25 故此時不發(fā)生滑動。 安全制動時動防滑安全系數(shù)σd′′： 首先計算下放貨載時的制動減速度az′′： az′′= = =1.68m/s2 《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定：下放重載時的安全制動減速度不得小于1.5 m/s2，az′′=1.68＞1.5，符合要求。 下放貨載產(chǎn)生安全制動的σd′′為： σd′′= = =1.06 下放重載正常減速階段的防滑安全系數(shù)也應保證大禹或等于1.25，在所有的工況中，最易產(chǎn)生繼發(fā)性惡性滑動危險的是下放重物緊急制動。在驗算其防滑安全系數(shù)時，即使采用二級制動也難以滿足，因此不得不把它放寬到1。 由此可見，運轉(zhuǎn)是安全可靠的。 呂梁學院本科畢業(yè)設計 第7章 提升高度的較核 多繩摩擦提升機在提升高度方面的應用范圍取決于鋼絲繩的最大靜張力和最大靜張力差，而不象纏繞式提升機那樣受容繩量的限制。其最小提升高度受防滑條件的限制，最大提升高度理論上僅受提升鋼絲繩強度的限制。但使用經(jīng)驗證明，當深井超過1800米時，由于首繩加粗及尾繩加長，鋼絲繩重量也隨之增大，在每個提升循環(huán)中，鋼絲繩重量引起的交變應力也隨之增大，這使鋼絲繩壽命降低，同時使運行不平穩(wěn)，此外還容易使尾繩發(fā)生“8”字形。因此，有的資料認為多繩摩擦提升機的提升高度不應超過1525米，最好在1220米以下。這個數(shù)字遠小于鋼絲繩強度允許的提升高度。 7.1 根據(jù)防滑條件確定最小提升高度 （7-1） 式中： =2174 σB—鋼絲繩的抗拉強度 σB=17000Kg/cm2； —鋼絲繩的安全系數(shù) =8.6； —靜防滑安全系數(shù) ≥1.75 = = =1.5 =328m 7.2 根據(jù)鋼絲繩的安全長度確定最大提升高度 式中：Q0—提升終端載荷； Q0=Q+Qz =5300+8000 =13300 =969m 初取H=600m，符合提升高度的要求，不必重新計算。 呂梁學院本科畢業(yè)設計 第8章 卷筒寬度的確定及強度的驗算 8.1 卷筒寬度的確定 根據(jù)主軸裝置圖上卷筒各部分的結構尺寸及繩間距確定卷筒寬度，各部分的結構尺寸如下： 鋼絲繩間距：250mm； 鋼絲繩最外繩到襯墊外層間距：40mm； 襯墊護板厚度?。?0mm； 制動器寬：300mm； 制動盤厚度：30mm； 滾筒外沿：40mm； 故卷筒寬度為： B=3×250+30×20+20×2+40×2+40×2+300×2 =1610mm 最終確定卷筒寬度為：1610mm 8.2 卷筒強度的驗算 多繩摩擦提升機主導輪輪殼