礦井提升機(jī)畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、摘 要礦井提升機(jī)是沿井筒提升煤炭、矸石、升降人員、下放材料的大型機(jī)械設(shè)備。它是礦山井下生產(chǎn)系統(tǒng)和地面工業(yè)廣場(chǎng)相連接的樞紐,故要求具有很高的安全性,其成本和耗電量也比較高。因此本次在礦井提升機(jī)選型設(shè)計(jì)中, 主要是根據(jù)所給參數(shù)確定礦井提升設(shè)備，包括選擇提升容器、鋼絲繩、提升機(jī)、卷筒及校核提升能力,并經(jīng)過多方面的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較,結(jié)合礦井的具體條件,做到設(shè)計(jì)切合實(shí)際。保證提升機(jī)的選型及其運(yùn)轉(zhuǎn)兩個(gè)方面都是合理的, 最終確定具有經(jīng)濟(jì)安全合適的提升系統(tǒng)。本次在對(duì)主要部件主軸裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算中,采用計(jì)算主軸上的正常載荷,根據(jù)其分別求出軸上的彎矩、扭矩及其相應(yīng)的力，校核軸危險(xiǎn)斷面的安全系數(shù)及剛度。并對(duì)零部件軸、切向

2、鍵、齒輪進(jìn)行校核，充分保證了各部件設(shè)計(jì)的合理性，盡可能地確定經(jīng)濟(jì)合理的最優(yōu)設(shè)計(jì)方案。關(guān)鍵詞：礦井提升機(jī) 選型設(shè)計(jì) 主軸裝置設(shè)計(jì)AbstractKey words: Mine Hoist Spindle in Design strength of Calculation第1章 緒 論1.1多繩摩擦式礦井提升機(jī)在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)多繩摩擦式礦井提升機(jī)隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，其增長(zhǎng)速度很快，使用范圍也日益增多，不僅立井使用，國(guó)外在斜井或露天斜坡也在使用，例如，聯(lián)邦德國(guó)米爾斯露天礦，1954年在斜坡上使用了單箕斗四繩提升機(jī)，采用封閉式鋼絲繩，直徑為32mm。又如，奧地利Wodzyki礦井是斜井，1960年以前

3、就使用了雙繩摩擦式礦井提升機(jī)，井筒傾角是24度，斜長(zhǎng)1138m，串車提升，繩速8m/s，提升6輛煤車和2輛矸石車，有效負(fù)荷13.56t，為了防止鋼絲繩在主導(dǎo)輪上產(chǎn)生滑動(dòng)，在井底尾繩環(huán)處安裝種錘拉緊的導(dǎo)向輪。國(guó)內(nèi)是使用的多繩摩擦式提升機(jī)也日益增多，1960年第一臺(tái)多繩摩擦式提升機(jī)投入運(yùn)行以來，大量的這種提升機(jī)在我國(guó)安裝運(yùn)行。目前，國(guó)外多繩摩擦式礦井提升機(jī)的發(fā)展方向是：發(fā)展落地式和斜井多繩摩擦式提升機(jī)，研究其用于特淺井、盲井的可能性，以擴(kuò)大起使用范圍；采用新結(jié)構(gòu)，以減小機(jī)器的外形尺寸和重量；實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和遙控，以提高工作的可靠性和生產(chǎn)效率，以適應(yīng)深礦井和大生產(chǎn)量的需求多年來；大量采用先進(jìn)的拖動(dòng)、控制

4、系統(tǒng)，甚至是全液壓型等。 隨著礦井開采深度不斷加深和采用集中提升方式，多繩摩擦式礦井提升機(jī)有較大的發(fā)展前途。并為此探索具有耐磨性好、摩擦系數(shù)高的摩擦襯墊材料。新結(jié)構(gòu)的多繩纏繞式礦井提升機(jī)開始在一些國(guó)家使用，它對(duì)提升高度大的深井開采有重要意義；采用液壓馬達(dá)代替電動(dòng)機(jī)的防爆提升機(jī)受到重視；氣力提升也正在研究和發(fā)展中?，F(xiàn)在，各國(guó)為爭(zhēng)奪用戶市場(chǎng)，開發(fā)了各種形式、規(guī)格的礦井提升機(jī)，以適應(yīng)各國(guó)礦井的開采深度，達(dá)到高效、低能耗、低成倍的目的。礦井提升機(jī)的發(fā)展總趨勢(shì)可歸結(jié)為：在總體上向大負(fù)荷、高速、大型化方向發(fā)展。實(shí)用、經(jīng)濟(jì)、高效、可靠的提升機(jī)產(chǎn)品是使用者和制造者共同的追求。1.2 多繩摩擦式礦井提升機(jī)在我國(guó)

5、的應(yīng)用情況我國(guó)多繩摩擦式礦井提升機(jī)的系列參數(shù)從1960年開始制訂，目前的品種有塔式和落地式；繩數(shù)上有二繩、四繩、六繩；直徑結(jié)構(gòu)已達(dá)5.5m；主傳動(dòng)形式有電動(dòng)機(jī)通過減速器拖動(dòng)和低速電動(dòng)機(jī)直聯(lián)兩種。我國(guó)1958年設(shè)計(jì)生產(chǎn)了第一臺(tái)2m四繩塔式摩擦式礦井提升機(jī)，應(yīng)用在阜新五龍礦。1960年又設(shè)計(jì)生產(chǎn)了3m四繩摩擦式礦井提升機(jī)，在寧夏石嘴山二礦使用。從此我國(guó)也開始應(yīng)用塔式多繩摩擦式礦井提升機(jī)。由于防震的需要，各礦山用戶紛紛要求有落地式多繩摩擦式礦井提升機(jī)供貨，所以在1977年利用河南大峪溝因地面面積限制，原設(shè)計(jì)的雙筒單繩提升機(jī)無法安裝的情況下，在無任何落地式多繩摩擦提升機(jī)參考資料的情況下，完全依靠自己力

6、量，經(jīng)5個(gè)月的努力和攻關(guān)，于1977年10月，使我國(guó)第一臺(tái)2m雙繩落地式礦井提升機(jī)在我國(guó)大峪溝誕生。隨后在1982年洛陽(yáng)礦山機(jī)械研究所設(shè)計(jì)試制的一臺(tái)四繩落地式摩擦礦井提升機(jī)在廣東紅工礦運(yùn)行，1983年由上海冶金礦山機(jī)械廠設(shè)計(jì)生產(chǎn)了3m四繩直流低速的落地式摩擦提升機(jī)在我國(guó)浙江長(zhǎng)廣煤礦應(yīng)用和鑒定。從此，我國(guó)的塔式和落地式多繩摩擦礦井提升機(jī)被礦山廣泛采用。1.3 多繩摩擦式礦井提升機(jī)的種類及其結(jié)構(gòu)分析多繩摩擦式礦井提升機(jī)的控制方式有手動(dòng)、半自動(dòng)和全自動(dòng)等幾種。一般將布置在井 筒頂部塔架上的這種提升機(jī)稱為塔式多繩摩擦式礦井提升機(jī)，塔架高出地面幾十米，在地震區(qū)和地表土層特厚的礦區(qū)建造井塔耗資較大，但塔式

7、的優(yōu)點(diǎn)有： 1）緊湊省地； 2）不需天輪； 3）全部載荷垂直向下，井架穩(wěn)定性良好； 4）可獲得較大圍包角； 5）鋼絲繩不致因無保護(hù)地裸露在雨雪之中而影響摩擦系數(shù)及使用壽命。 其缺點(diǎn)是：設(shè)備費(fèi)用比落地式高，因?yàn)樘嵘绕胀ň芨鼮辇嫶髲?fù)雜，需要更多的鋼 材。塔式多繩摩擦式礦井提升機(jī)又可分為無導(dǎo)向輪系統(tǒng)和有導(dǎo)向輪系統(tǒng)兩種，前者簡(jiǎn)單，后者的優(yōu)點(diǎn)是可使提升容器在井筒中的中心距不受摩擦輪直徑的限制，可以減少井筒的斷面，同時(shí)可以加大鋼絲繩在摩擦輪上的圍包角，其缺點(diǎn)是使鋼絲繩產(chǎn)生了反向彎曲，直接影響鋼絲繩的使用壽命。因此設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量不采用導(dǎo)向輪系統(tǒng)。提升機(jī)布置在地面的稱為落地摩擦式礦井提升機(jī)，這種提升機(jī)的提

8、升繩通過井架天輪引入井筒，與容器相連。因落地式可以同時(shí)安裝提升井架和提升機(jī)，井架高度也低，故這種型式的多繩摩擦式提升機(jī)在我國(guó)受到重視。 多繩摩擦式礦井提升機(jī)主要由電動(dòng)機(jī)、減速器、摩擦輪、制動(dòng)系統(tǒng)、深度指示系統(tǒng)、測(cè)速限速系統(tǒng)和操縱系統(tǒng)組成，采用交流或直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)。采用低速電動(dòng)機(jī)時(shí)可不用減速器，電動(dòng)機(jī)直接與卷筒主軸相連，或?qū)㈦妱?dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子裝在卷筒主軸的末端。傳動(dòng)功率大時(shí)，可采用2臺(tái)或4臺(tái)電動(dòng)機(jī)同時(shí)驅(qū)動(dòng)。一臺(tái)提升機(jī)的總功率已達(dá)到11600千瓦。制動(dòng)系統(tǒng)是保證提升機(jī)安全運(yùn)行的重要裝置。遇緊急情況時(shí)，制動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)通過可調(diào)節(jié)制動(dòng)力矩的液壓系統(tǒng)產(chǎn)生兩級(jí)安全制動(dòng)，以保證提升機(jī)及時(shí)停車又不產(chǎn)生制動(dòng)過猛現(xiàn)象。交流電動(dòng)機(jī)

9、驅(qū)動(dòng)的提升機(jī)，其制動(dòng)系統(tǒng)還要具有靈敏的制動(dòng)力矩可調(diào)性能，以準(zhǔn)確控制提升機(jī)在臨近停車點(diǎn)時(shí)的運(yùn)行速度。1.4多繩摩擦式礦井提升機(jī)的優(yōu)點(diǎn)及其局限性 在國(guó)內(nèi)外，多繩摩擦式提升機(jī)得到飛躍發(fā)展，同單繩纏繞式提升機(jī)相比，它具備以 下優(yōu)點(diǎn) 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，更適用于深井提升，這是多繩提升機(jī)較突出的優(yōu)點(diǎn)。例如瑞典某礦井使用50t箕斗的8繩提升機(jī)，提升高度為1300m主導(dǎo)輪的直徑僅為4m，若用單繩纏繞式提升機(jī)，則滾筒直徑將達(dá)7.2到8m，纏繞寬度將達(dá)5到4.5m，鋼絲繩直徑將為80mm，不僅設(shè)備重量大，而且設(shè)備和鋼絲繩直徑過大，制造和安裝使用維修都較困難。 2）由于

10、提升容器是由數(shù)根鋼絲繩所承擔(dān)，提升鋼絲繩直徑就比相同載荷下單繩提升的小，并導(dǎo)致主導(dǎo)輪直徑小，因而在同樣提升載荷下，多繩提升機(jī)具有體積小，重量輕，節(jié)省材料，制造容易，安裝和運(yùn)輸方便等特點(diǎn)。 3）由于多繩摩擦式提升機(jī)運(yùn)動(dòng)質(zhì)量小，拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)的容量與耗電量都相應(yīng)減少。 4）由于多根鋼絲繩提升，幾根鋼絲繩被同時(shí)拉斷的可能性極小，因此提高了提升設(shè)備的安全性，可不設(shè)斷繩保險(xiǎn)器（防墜器），這就給使用鋼絲繩罐道礦井提供了有利條件。 5）在卡罐和過卷的情況下，有打滑的可能性，可避免斷繩事故發(fā)生。 6）由于多繩提升機(jī)的提升鋼絲繩一般都是偶數(shù)，因而可以用相同數(shù)量的左捻和右捻鋼絲繩，這樣，提升鋼絲繩在運(yùn)行中產(chǎn)生的阻力就

11、可以相互抵消，從而減輕了提升容器因鋼絲繩扭力而產(chǎn)生對(duì)罐道的側(cè)向壓力，既降低了運(yùn)行中的摩擦阻力，又可以減輕罐耳和罐道的單向摩擦，從而延長(zhǎng)了罐耳和罐道的使用壽命。 7）由于主導(dǎo)輪寬度較小，軸的跨度也小，改善了主軸的負(fù)載性能。 8）主導(dǎo)輪上不纏繩，提升鋼絲繩沒有在纏繩時(shí)沿軸中心方向上的擠壓力（單繩纏繞式礦井提升機(jī)上會(huì)受這種力的影響，通常稱之為“咬繩”），而且，由于鋼絲繩承受的動(dòng)應(yīng)力和靜應(yīng)力都低，因而有利于鋼絲繩使用壽命的提高。但多繩摩擦式礦井提升機(jī)也有它的局限性1）數(shù)根鋼絲繩的懸掛、更換時(shí)工作量大，維護(hù)檢修、調(diào)整工作較復(fù)雜。2）當(dāng)有一根鋼絲繩損壞而需要更換時(shí)，為了保持各鋼絲繩具有相同的工作條件，則需

12、要更換所有的鋼絲繩。3）因不能調(diào)解繩長(zhǎng)，故雙鉤提升不能用于幾個(gè)中段提升，也不適用于鑿井提升。4）當(dāng)?shù)V井很深時(shí)（例如超過1200到1500m），鋼絲繩故障較多，故不適用于特別深的礦井提升。5）由于使用數(shù)根直徑較細(xì)的鋼絲繩提升，鋼絲繩的外露總面積增加了，在井筒中受礦井腐蝕氣體侵蝕的面積就相應(yīng)增加，加之由于鋼絲繩直徑較細(xì)，鋼絲繩的繩股中鋼絲直徑也較細(xì)，耐磨性也明顯降低，諸因素對(duì)鋼絲繩的使用壽命產(chǎn)生了不利的影響。尤其是對(duì)于某些礦井的淋水呈酸性，腐蝕性則是影響鋼絲繩使用壽命的重要原因之一。綜上所述，多繩摩擦式礦井提升機(jī)的優(yōu)越性是顯著的，特別是對(duì)提升量大的深井，單繩纏繞式提升機(jī)是無法比擬的。通過對(duì)多繩摩擦

13、式礦井提升機(jī)的缺點(diǎn)進(jìn)行分析，可以發(fā)現(xiàn)，這些缺點(diǎn)是可以克服和減輕的。例如，對(duì)于井筒中涌水較大的礦井，除了采取堵水的措施，以減輕對(duì)鋼絲繩的銹蝕外，還可以采用鍍鋅鋼絲繩，以提高抗腐蝕性能。另外在運(yùn)行中還可以定期對(duì)鋼絲繩涂以防腐防滑的戈培油，以改善鋼絲繩的工作條件，總之，多繩摩擦式礦井提升機(jī)已成為現(xiàn)代提升的發(fā)展方向之一。1.5多繩摩擦式礦井提升機(jī)提升工作原理 摩擦式提升機(jī)其特點(diǎn)是靠摩擦輪與鋼絲繩之間的摩擦力傳動(dòng)。它又可以分為單繩和多繩兩種。近年來多采用多繩摩擦式提升機(jī)。摩擦式礦井提升機(jī)適用于鑿井以外的各種豎井提升。提升繩搭掛在摩擦輪上，利用與摩擦輪襯墊的摩擦力使容器上升。提升繩的兩端各連接一個(gè)容器，或

14、一端連接容器，另一端連接平衡重。為提高經(jīng)濟(jì)效益和安全性，摩擦式礦井提升機(jī)采用尾繩平衡提升方式，即配有與提升繩重量相等的尾繩。尾繩兩端分別與兩個(gè)容器（或容器和平衡重）的底部連接，形成提升繩-容器-尾繩-容器(或平衡重)-提升繩的封閉環(huán)路。容器處于井筒中的任何位置時(shí)，摩擦輪兩側(cè)的提升繩和尾繩的重量之和總是相等的。第2章 選型設(shè)計(jì)2.1選型計(jì)算依據(jù)選型設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容A 設(shè)計(jì)依據(jù)（1）礦井年產(chǎn)量An，50萬t/年。（2）工作制度：即年工作日br，日工作小時(shí)數(shù)t。設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定: br=300天, t=14h.（3）礦井開采水平數(shù)1,各水平井深Hs=390m,以及各水平的服務(wù)年限;（4）卸載水平與井口的高

15、差：16m；（5）裝載水平與井下運(yùn)輸水平的高差：18m；（6）煤的散集密度：0.97t/;（7）提升方式:箕斗；（8）富裕系數(shù)：=1.2;（9）不均勻系數(shù)：C=1.15;B 設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容1) 計(jì)算并選擇提升容器;2) 計(jì)算并選擇提升鋼絲繩;3) 計(jì)算滾筒直徑并選擇提升機(jī);4) 計(jì)算天輪直徑并選擇天輪;5) 提升機(jī)與井筒相對(duì)位置的計(jì)算;6) 運(yùn)動(dòng)學(xué)及動(dòng)力學(xué)計(jì)算;7) 電動(dòng)機(jī)功率的驗(yàn)算;8） 計(jì)算噸煤電耗及效率 提升方式的確定A 單容器提升與雙容器提升的確定原則（1） 礦井為多水平時(shí)，因多繩提升機(jī)無活滾筒，不能用做雙容器多水平提升。因此，當(dāng)?shù)V井為多水平時(shí)，應(yīng)采用單容器平衡錘提升。單容器平衡錘提升

16、具有使用靈活，兩繩的最大靜張力差較小，改善了防滑條件等優(yōu)點(diǎn)。但提升能力比雙容器提升減少一半，提升電耗比雙容器提升大5%-10%。（2） 礦井為單水平時(shí)，為充分利用設(shè)備能力，一般選用雙容器提升，如防滑條件不能滿足時(shí)，可加大容器配重，改善防滑條件。（3） 對(duì)單水平窯籠提升，除上述條件外，尚應(yīng)考慮準(zhǔn)確停車問題，單容器提升是以窯籠到達(dá)井上下出車水平作為停車標(biāo)志，故停車準(zhǔn)確度高，雙容器提升是以井下出車水平作為停車標(biāo)準(zhǔn)，而井上窯籠則因鋼絲繩的彈性與結(jié)構(gòu)不同，變形較大，加之不可避免的鋼絲繩蠕動(dòng)，其停車準(zhǔn)確度較差。B 確定提升方式由于本礦是一個(gè)年產(chǎn)量50萬噸的中型礦井，提升煤炭及輔助提升工作量均較大，一般均設(shè)

17、主副井兩套設(shè)備，主井采用箕斗提升煤炭，采用雙箕斗提升方式，副井采用罐籠完成輔助提升。一般情況下，主井均采用箕斗提升方式，因?yàn)?，箕斗提升方式能力大，運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用較低，在控制上易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。 提升容器的選擇（1）提升高度H（2）先確定經(jīng)濟(jì)提升速度為：=(0.30.5) m/s=0.4=8.237m/s（3）根據(jù)經(jīng)濟(jì)提升速度，估算一次提升循環(huán)時(shí)間=79.771s（4）根據(jù)礦井年產(chǎn)量及估算出的一次提升循環(huán)時(shí)間，求出一次合理經(jīng)濟(jì)提升量為：=3.64t/次（5）根據(jù)條件選礦車為：MG1.16A 1t固定車廂式礦車（注該礦軌道軌距為：600mm）容積：1.1 自重: 5950N名義載貨量：10000N 最大載

18、重量：18000N軌距：600mm 軸距：550mm（6）選擇提升容器由于該井要求年產(chǎn)量50萬噸，屬于中型礦井，提升煤炭及輔助提升工作量均較大，故主井采用箕斗提升。JDS4/55*4J-提煤箕斗 D-立井多繩 S-鋼絲繩罐道 Y異側(cè)進(jìn)出車 4名義載重量 55每根鋼絲繩懸掛裝置的載荷為55t 4提升鋼絲繩根數(shù)具體參數(shù)為：名義載重：40KN 有效容積：4.4 提升鋼絲繩直徑22mm 箕斗自重65KN 箕斗總高:10900mm 繩間距:200mm2.2提升鋼絲繩選擇計(jì)算 選擇鋼絲繩類型根據(jù)國(guó)內(nèi)外經(jīng)驗(yàn)，由于井筒淋水大，腐蝕嚴(yán)重，所以選用鍍鋅鋼絲繩。至于尾繩可選扁繩和多層股不旋轉(zhuǎn)鋼絲繩，由于扁繩生產(chǎn)率低

19、，價(jià)格高，應(yīng)盡量選用多層股不旋轉(zhuǎn)鋼絲繩。但其與提升容器的連接裝置應(yīng)為轉(zhuǎn)環(huán)式。為了減少提升時(shí)容器的扭動(dòng)，左右捻鋼絲繩數(shù)目應(yīng)該相等，并相互交錯(cuò)排列。 主提升鋼絲繩選擇計(jì)算箕斗提升系統(tǒng)：由于箕斗自重小，為了改善防滑條件，有意加大鋼絲繩直徑，一般可按下面方法計(jì)算：圖2-1為豎井多繩提升鋼絲繩計(jì)算示意圖： 圖2-1由圖可知，鋼絲繩終端荷重:G=Q+=4000+6500=105000N鋼絲繩懸垂長(zhǎng)度: Hc=Hj+Hs+Hz=32+390+23=445mA 選擇并校核首繩（1）計(jì)算首繩單位繩重力=14.96N(注鋼絲繩安全系數(shù)m=7.0提升煤炭)根據(jù)值，選用6三角股股鋼絲繩，其有關(guān)數(shù)據(jù)為：d=22mm =

20、140kg/mm p=19.37N（2）驗(yàn)算安全系數(shù)MaMa=7.847 所選鋼絲繩合格。B 尾繩選擇計(jì)算尾繩單位長(zhǎng)度重量：=根據(jù)計(jì)算的，自鋼絲繩規(guī)格表中選擇尾繩，因尾繩負(fù)荷?。ㄖ回?fù)擔(dān)本身自重），其抗拉強(qiáng)度可選用，而且不必校驗(yàn)其安全系數(shù)。根據(jù)計(jì)算數(shù)據(jù)可以選擇尾繩：6股(6+12+12)繩維纖芯，參考重量40.57N，=140Kg/mm,鋼絲繩直徑：32.5mm2.3多繩摩擦式提升機(jī)選擇計(jì)算計(jì)算主導(dǎo)輪直徑并選擇提升機(jī)根據(jù)<規(guī)程規(guī)定：對(duì)有導(dǎo)向輪提升系統(tǒng)：D100d=100×22=2200mm根據(jù)計(jì)算值選取滾筒直徑為：2250mm計(jì)算提升系統(tǒng)最大靜拉力最大靜拉力 =Q+Qc+nHc=

21、4000+6500+4×1.937×445=139.4786KN210KN最小靜拉力:= F1-Q=13947.86-4000=99.4786KN最大靜拉力差：S=40KN根據(jù)以上各項(xiàng)計(jì)算提升機(jī)：JKM2.25/4多繩摩擦輪提升機(jī)可以使用 確定減速器速比i和電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)i=10.5電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)=734.51r/min選擇最大轉(zhuǎn)速為750r/min的電機(jī)計(jì)算=8.41m/s根據(jù)以上幾個(gè)方面條件選提升機(jī)為：JKM2.25/4/10.5多繩摩擦輪提升機(jī)卷筒：個(gè)數(shù)：1，直徑2.25m 鋼繩最大靜張力：210KN兩根鋼繩最大靜張力差：60KN 最大鋼絲繩直徑：22.5 mm導(dǎo)向輪變位質(zhì)量：

22、13.6KN 減速器速比：10.5電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速（不大于）：750r/min 最大提升速度：11.8 m/s 選擇天輪天輪直徑為D 取=2m根據(jù)條件選擇天輪為：TSGT天輪 S井上 G滾動(dòng)軸承2000名義直徑 12.5繩槽半徑 驗(yàn)算主導(dǎo)輪襯墊比壓： = = =12.39kg/其中，=16m，:井塔高度暫取44m=-=44-16=28m計(jì)算的主導(dǎo)輪襯墊比壓，應(yīng)小于摩擦襯墊的許用值。即。見表41表41襯墊材料橡膠皮帶皮革聚氯乙烯塑料聚氨基甲酸酯橡膠摩擦系數(shù) 0.20.20.250.25許用比壓（）151520-2520 選擇摩擦襯墊材料為聚氯乙烯（）:=0.2,=15 kg/2.4 提升機(jī)與井筒相對(duì)位

23、置 井塔高度如圖51所示，為塔式多繩摩擦式提升機(jī)井塔高度示意圖。圖51 井塔高度示意圖 1防撞梁；2鍥形罐道=+ + =13.29+10.9+10.01+0.75=44.2 m 式中：容器卸載高度m；容器高度m； 過卷高度m； 導(dǎo)向輪半徑m； 主導(dǎo)輪與導(dǎo)向輪中心高差m； 容器最上繩卡接觸導(dǎo)向輪處至導(dǎo)向輪中心高差m。 = 確定主導(dǎo)輪與導(dǎo)向輪中心線水平距離如圖52所示，為摩擦輪與導(dǎo)向輪相對(duì)位置示意圖。圖52 摩擦輪與導(dǎo)向輪相對(duì)位置=1.85+1-1.125=1.725m 確定圍包角+=sintg=sina0.441tg0.383 =5.212.5 提升系統(tǒng)變位質(zhì)量 預(yù)選電動(dòng)機(jī)A 估算電動(dòng)機(jī)功率：K

24、W式中：K礦井阻力系數(shù)，取1.15； 減速器傳動(dòng)效率，單級(jí)傳動(dòng)0.92，雙級(jí)傳動(dòng)0.85； 動(dòng)力系數(shù)，取1.2。 B 估算電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速：n=734.51r/minC 初選電動(dòng)機(jī)：初步選擇YR8008/1180型異步電動(dòng)機(jī)具體參數(shù)如下：額定功率800KW，額定電壓：562V， 額定轉(zhuǎn)速：740r/min效率：0.92,功率因數(shù)：0.82,飛輪轉(zhuǎn)矩：5760Nm2額定力矩：2.3D 確定提升機(jī)的實(shí)際最大提升速度mm= 提升系統(tǒng)變位質(zhì)量mA 提升系統(tǒng)變位重量：(1)有效載荷變位重量Q=40000N(2)提升容器變位重量:雙箕斗提升=2=26.5t=130KN(3)主提升鋼絲繩變位重np(H+2)=4=

25、37190.4N(4)尾繩變位重量：(5)導(dǎo)向輪（或天輪）變位重量：=1.36104N(6)提升機(jī)變位重量=54000N(7)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子變位重量GG=576=125440N式中為電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的飛輪力矩，由電動(dòng)機(jī)規(guī)格表中查到。D提升機(jī)滾筒直徑，為減速器傳動(dòng)比。(8)提升機(jī)總變位重量：G=Q+np(H+2)+G+ =4000+13000+41.937×(424+2×28)+2×4.057×(424+2×23)1254413605400 =438366.2NB 提升系統(tǒng)變位質(zhì)量m=2.6 運(yùn)動(dòng)學(xué)計(jì)算 提升速度階段的確定對(duì)于底卸式箕斗，為了保證箕斗脫離卸

26、載曲軌速度不大于1.5m/s。需要有初加速階段，在停車之前為了補(bǔ)償減速行程之誤差，提高停車準(zhǔn)確度，應(yīng)有一低速爬行階段，故應(yīng)采用六階段速度圖。 提升加速度的確定A 規(guī)程規(guī)定：立井升降人員時(shí)，0.75m/s；對(duì)升降物料無限制，一般1.2 m/sB 按減速器允許的最大輸出轉(zhuǎn)矩來確定減速器型號(hào)：ZG70II（彈簧基礎(chǔ)）總中心距：2700mm，=11.5104Nm塔式多繩提升機(jī)均采用彈簧基礎(chǔ)中心驅(qū)動(dòng)共軸式減速器。優(yōu)點(diǎn)：緩沖性好，對(duì)提升井塔和齒輪壽命有一定好處；缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本高，安裝，調(diào)整，檢修不方便。高速級(jí)采用斜齒輪傳動(dòng)，低速級(jí)采用人字齒輪傳動(dòng)。am/s =m/s =1.68 m/ sC 按電

27、動(dòng)機(jī)的過負(fù)荷能力來確定a= =2.42m/s其中： D 按防滑條件計(jì)算允許的加速度（按提升開始考慮）(1)計(jì)算上升側(cè)鋼絲繩靜張力 = =145887.18N(2)計(jì)算下放側(cè)鋼絲繩靜張力 = =6500+41.93728+24.057（424+23）-0.14000 =99439.02N(3)計(jì)算上升側(cè)運(yùn)動(dòng)部分變位質(zhì)量： = = =1447.83kg(4)計(jì)算下放側(cè)運(yùn)動(dòng)部分變位質(zhì)量= =1194.28kg（5）按防滑條件計(jì)算加速度： a = =0.73m/s從滿足防滑條件出發(fā)，且滿足減速器扭矩和電動(dòng)機(jī)過負(fù)荷能力的要求，經(jīng)計(jì)算后，取a=0.73m/s,引值符合設(shè)計(jì)規(guī)范要求。 確定減速度aA<

28、規(guī)程規(guī)定對(duì)升降物料無限制，一般a1.2m/sB根據(jù)減速方式進(jìn)行計(jì)算（1）自由滑行減速： a=1.06m/s（2）機(jī)械制動(dòng)方式減速： a=1.33m/s（3）電動(dòng)機(jī)方式減速： a=0.36m/sC 按防滑條件計(jì)算允許的減速度（按提升終了考慮）（1）計(jì)算上升側(cè)鋼絲繩靜張力 =4000+6500+41.93728+24.057(424+23)+0.14000 =147439.02N（2）計(jì)算下放側(cè)鋼絲繩靜張力： = =6500+41.937(424+28)+24.05723-0.14000 =97887.18N(3)計(jì)算上升側(cè)運(yùn)動(dòng)部分變位質(zhì)量： = = =1602.44kg(4)計(jì)算下放側(cè)運(yùn)動(dòng)部分變

29、位質(zhì)量：= =1039.67kg（5）按防滑條件計(jì)算減速度 =4.12m/s取最小減速度為0.36m/s 速度圖參數(shù)的計(jì)算A 初加速階段初速度=1.5 m/s，卸載曲軌長(zhǎng)度：=2.35m初加速度：= m/s初加速時(shí)間：=sB 主加速階段主加速度：a=0.73m/s主加速時(shí)間：=主加速階段的行程=C 減速階段減速度a=0.36m/s主減速時(shí)間=主減速階段的行程=D 爬行階段取v=0.5m/s h=3.0m爬行時(shí)間=E 等速階段的行程H2=H-h1-h3-h4=(424-45.67-95.348-2.35-3)m=277.63m等速階段的時(shí)間 =時(shí)間/S行程/m速度/()加速度=9.32=45.6

30、7=0.73=33.45=277.63=8.3=21.67=95.348=0.36=6=3m=0.5F 一次提升循環(huán)時(shí)間抱閘停車的時(shí)間t5,定為1s，減速度a5取1 m/s =9.32+33.45+21.67+6+1+8=79.44s2.7 防滑驗(yàn)算 提升載荷的靜防滑驗(yàn)算靜防滑安全系數(shù)最小點(diǎn)為：等重尾繩提升系統(tǒng)，提升中之任意點(diǎn)；重尾繩提升系統(tǒng)，提升之終點(diǎn)；輕尾繩提升系統(tǒng)，提升之始點(diǎn)。輕尾繩使用較少，本設(shè)計(jì)選用等重尾繩雙容器提升以一側(cè)提升重物，另一側(cè)下放空容器時(shí)防滑最差，單容器提升以提升平衡錘下放空容器時(shí)防滑最差。這時(shí)易發(fā)生滯后滑動(dòng)。=1.791.75式中：提升終了時(shí)，下放側(cè)鋼絲繩靜張力； 提升

31、終了時(shí)，上升側(cè)鋼絲繩靜張力。 正常提升的動(dòng)防滑驗(yàn)算提升貨載時(shí)，容易發(fā)生滯后滑動(dòng)，并以正常提升加速階段的動(dòng)防滑安全系數(shù)最小，要求動(dòng)防滑安全系數(shù)加速段動(dòng)防滑安全系數(shù)最小點(diǎn)：對(duì)等重尾繩提升系統(tǒng)為加速段之任意點(diǎn)；對(duì)重尾繩提升系統(tǒng)為加速段之終點(diǎn)；對(duì)輕尾繩提升系統(tǒng)為加速段之始點(diǎn)。雙容器提升，以提升重物下放空容器之加速度，且導(dǎo)向輪在下降側(cè)防滑最差。本設(shè)計(jì)為雙容器提升。A 計(jì)算加速終了時(shí)，上升側(cè)鋼絲繩的靜張力 =4000+6500+41.937（28+424-45.67）+24.057 (45.67+23)+0.14000 =146054.3NB 計(jì)算加速終了時(shí)，下放側(cè)鋼絲繩的靜張力= =6500+41.93

32、7 (28+45.67)+24.057 (23+424-45.67)-0.14000 =99271.9NC 計(jì)算上升側(cè)運(yùn)動(dòng)部分變位質(zhì)量= = =1449.53kgD計(jì)算下放側(cè)運(yùn)動(dòng)部分變位質(zhì)量= = = 1192.57kgE驗(yàn)算動(dòng)防滑安全系數(shù) =1.26 提升載荷安全制動(dòng)的動(dòng)防滑驗(yàn)算<規(guī)程>規(guī)定：提升機(jī)進(jìn)行安全制動(dòng)時(shí)，必須滿足： 第一： ：提升機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)產(chǎn)生的最大制動(dòng)力矩（kg.m）MJ：提升機(jī)系統(tǒng)的最大靜力矩（kg.m）第二：安全制動(dòng)時(shí)，全部機(jī)械的減速度在提升重載時(shí)不得大于5m/s2,下放重載時(shí)不小于1.5 m/s2第三：安全制動(dòng)時(shí)，全部機(jī)械的減速度不得超過鋼絲繩的滑動(dòng)極限減速度。

33、A根據(jù)<規(guī)程>規(guī)定，計(jì)算安全制動(dòng)時(shí)所需要的制動(dòng)力矩進(jìn)行安全制動(dòng)時(shí)，為了既安全平穩(wěn)的閘住提升機(jī)，又不致使提升機(jī)減速過大，防止鋼絲繩打滑，一般應(yīng)采用二級(jí)制動(dòng)。制動(dòng)時(shí)，首先施加第一級(jí)制動(dòng)力矩，使得制動(dòng)減速度大于1.5，待速度降為零時(shí)，再施加第二級(jí)制動(dòng)力矩，第二級(jí)制動(dòng)力矩應(yīng)大于三倍靜阻力矩，以保證安全可靠的將提升機(jī)閘住。第一級(jí)制動(dòng)力矩為kg.m =1.54473.12+（1.154000+0.366424） =128979.7 第二級(jí)制動(dòng)力矩為=3（4000+0.366×424）=140237.5B 驗(yàn)算提升載荷實(shí)際安全制動(dòng)減速度aa= =3.56m/s2C 驗(yàn)算提升載荷的滑動(dòng)極

34、限速度= =4.38m/s2滿足：a式中空載側(cè)鋼絲繩的靜張力箕斗提升：=Q+np(H+)+q =6500+4×1.937×（424+28）+2×4.057×23 =101887.18N 下放載荷的防滑驗(yàn)算A靜防滑驗(yàn)算下放載荷時(shí)，一般不會(huì)發(fā)生滯后滑動(dòng)，但容易發(fā)生超前滑動(dòng)。下放載荷靜防滑安全系數(shù)的最小點(diǎn)：等重尾繩提升系統(tǒng)為下放中之任意點(diǎn)；重尾繩提升系統(tǒng)為下放之始點(diǎn)。因此，應(yīng)該驗(yàn)算下放開始的時(shí)候的靜防滑安全系數(shù)。雙容器提升按一側(cè)下放重物，一側(cè)提升空容器計(jì)算，單容器提升應(yīng)按下放平衡錘，提升容器計(jì)算。（1）計(jì)算下放開始時(shí)，下放側(cè)鋼絲繩靜張力=Q+ =4000+65

35、00+595+4×1.937×44.2+2×4.057×（424+23）0.1×4000 =146644.2N(2) 計(jì)算下放開始時(shí)，上升側(cè)鋼絲繩靜張力(3) 驗(yàn)算靜防滑安全系數(shù)= = =2.471.75B 正常下放的動(dòng)防滑驗(yàn)算下放載荷時(shí)，容易發(fā)生超前滑動(dòng)，對(duì)于等重尾繩及重尾繩提升系統(tǒng)，以減速開始點(diǎn)的動(dòng)防滑系數(shù)最小。因此，應(yīng)驗(yàn)算減速開始時(shí)的動(dòng)防滑安全習(xí)系數(shù)，要求。（1） 計(jì)算減速開始時(shí)，下放側(cè)鋼絲繩的靜張力 （2） 計(jì)算減速度開始時(shí)，上升側(cè)鋼絲繩的靜張力（3） 計(jì)算下放側(cè)運(yùn)動(dòng)部分變位質(zhì)量（4） 計(jì)算上升側(cè)運(yùn)動(dòng)部分變位質(zhì)量（5） 驗(yàn)算動(dòng)防滑安全系

36、數(shù) 按防滑條件計(jì)算容器自重（1） 按靜防滑條件計(jì)算容器自重（2） 按動(dòng)防滑條件計(jì)算容器自重防滑需要的容器自重，應(yīng)取靜防滑條件及動(dòng)防滑條件計(jì)算結(jié)果之較大者。如果設(shè)計(jì)時(shí)所選用的容器自重小于按防滑條件計(jì)算的容器自重，就應(yīng)采用防滑容器自重，或者在容器上加配重。配重重新校驗(yàn)提升鋼絲繩：7原來的鋼絲繩合格2.8 動(dòng)力學(xué)計(jì)算 初加速階段拖動(dòng)力提升開始： 初加速終了： 主加速階段拖動(dòng)力主加速開始：主加速終了： 等速階段拖動(dòng)力等速開始：等速終了： 減速階段拖動(dòng)力減速開始：減速終了：-2×0.366×95.348=28366.9N 爬行階段拖動(dòng)力爬行開始：提升終了：校核：各階段拖動(dòng)力計(jì)算結(jié)果如

37、表91所示表91始點(diǎn)拖動(dòng)力/N終點(diǎn)拖動(dòng)力/N=80188.4=79854.1F=47200.3F=45168.0F=-29064.8F=-28366.9F=44470.1F=44448.2由上表可以看出=80188.4N?；诽嵘俣葓D力圖如圖91所示 圖912.9 校核提升電動(dòng)機(jī)容量及核算提升能力 計(jì)算等效力 =1756.6×10 等效功率計(jì)算 校驗(yàn)（1） 按等效容量校驗(yàn)：（滿足要求）（2） 按工作過負(fù)荷校驗(yàn) （滿足要求）提升設(shè)備噸煤電耗及效率（1） = =9.26度/次（2） 計(jì)算噸煤電耗 度/噸（3） 計(jì)算設(shè)備效率 核算提升能力（1） 年實(shí)際提升能力 （2） 富裕系數(shù) 第3章

38、軸的設(shè)計(jì)3.1 計(jì)算軸的最小直徑 軸采用鋼鍛造， ; 取 ; -輸出軸的功率； -轉(zhuǎn)速電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速：740r/min 減速比：10.5 取260mm用軸套定位卷筒校核：鋼：式中3.2 計(jì)算安裝滾筒處的軸長(zhǎng)主導(dǎo)輪直徑D=2.25m（輪殼直徑）筒長(zhǎng)取L=0.8D=0.8×2.25m=1.8m3.3 軸的設(shè)計(jì)與分析（1） 設(shè)計(jì)的軸如圖111所示：12段：安裝軸承，直徑：280mm，長(zhǎng)度：132mm；23段：直徑：300mm，長(zhǎng)度：50mm；45段：安裝滾筒，直徑：360mm，長(zhǎng)度：1800mm；56段：用于定位滾筒，直徑：400mm，長(zhǎng)度：20mm；78段：安裝軸承，直徑：280mm，長(zhǎng)度1

39、32mm；89段：與聯(lián)軸器相連，直徑：260mm，長(zhǎng)度：550mm。 圖 111（2） 受力情況：主軸裝置重：18噸=180kN提升系統(tǒng)： =4000+2×6500+4×1.937×424+2×4.057×424+2×2×4.057×23 =24.1t=241KN軸的受力情況如圖112所示： 圖112由受力圖可算出 軸的受力情況如圖113所示：圖1133.4 校核危險(xiǎn)C處截面 合格3.5 軸承的選擇與校核 選擇軸承的要求（1）安裝軸承處軸的直徑為280毫米；（2）要求軸承承受較大的徑向力和較小的軸向力；（3）要求該軸承具有一定的調(diào)心的能力鑒于以上要求，選擇調(diào)心滾子軸承：型號(hào)為22356。具體參數(shù)為：