礦井提升設(shè)備的選型設(shè)計(jì)
礦井提升設(shè)備的選型設(shè)計(jì),礦井提升設(shè)備的選型設(shè)計(jì),礦井,提升,晉升,設(shè)備,裝備,選型,設(shè)計(jì)
中國(guó)礦業(yè)大學(xué)成教學(xué)院2007屆畢業(yè)設(shè)計(jì)論文
摘 要
為了防止提升機(jī)過卷事故的發(fā)生，人們?cè)陔娍匕踩芈分性O(shè)置了大、小過卷雙重保護(hù)開關(guān)，但是由于人為的操作失誤以及設(shè)備故障等原因，仍然會(huì)發(fā)生過卷事故，給企業(yè)造成了重大的損失。本設(shè)計(jì)就是為了防止礦井提升機(jī)重大事故之一 —箕斗過卷后斷繩下墜的發(fā)生而進(jìn)行的。在設(shè)計(jì)中充分 分析了事故發(fā)生的原因,應(yīng)用物理學(xué)、力學(xué)等理論知識(shí)，經(jīng)過分析，方案比較、校核驗(yàn)算等步驟，設(shè)計(jì)出有效防止這一事故發(fā)生的裝置——箕斗逆止器。
箕斗逆止器就是為了防止箕斗斷繩下墜的裝置。將其安裝于正常的卸載位置以上處，當(dāng)箕斗過卷時(shí)，逆止器快速動(dòng)作，伸出承接裝置，將下落的箕斗托于井架上，避免更大的事故的發(fā)生，等待事故處理完畢后，又可恢復(fù)正常工作。
所以本設(shè)計(jì)是本著安全、可靠、靈活、簡(jiǎn)單的原則來進(jìn)行設(shè)計(jì)的。
關(guān)鍵詞：提升機(jī)； 安全系數(shù)； 強(qiáng)度
目 錄
緒論………………………………………………………………………………1
1 礦井提升設(shè)備的選型設(shè)計(jì)………………………………………………2
1.1副井提升機(jī)的選型設(shè)計(jì)……………………………………………………2
1.1.1 設(shè)計(jì)依據(jù)………………………………………………………………2
1.1.2設(shè)備類型的確定………………………………………………………2
1.1.3 提升鋼絲繩的選型 ………………………………………………… 3
1.1.4 提升機(jī)的選型…………………………………………………………5
1.1.5 校驗(yàn)提升機(jī)強(qiáng)度………………………………………………………5
1.1.6 井塔高度的確定………………………………………………………6
1.1.7預(yù)選電動(dòng)機(jī)……………………………………………………………6
1.1.8天輪的選型計(jì)算………………………………………………………7
1.1.9提升機(jī)與井筒相對(duì)位置的計(jì)算………………………………………7
1.1.10運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)計(jì)算…………………………………………………… 9
1.2主井提升機(jī)的選型設(shè)計(jì)……………………………………………………10
1.2.1設(shè)計(jì)依據(jù)………………………………………………………………11
1.2.2設(shè)備類型型的確定……………………………………………………11
1.2.3箕斗的選型……………………………………………………………12
1.2.4提升鋼絲繩的選型……………………………………………………13
1.2.5選擇電動(dòng)機(jī)……………………………………………………………14
1.2.6井塔高度的確定………………………………………………………14 1.2.7 預(yù)選電動(dòng)機(jī)………………………………………………………… 15
1.2.8 提升系統(tǒng)總變位質(zhì)量……………………………………………… 15
1.2.9 提升機(jī)加減速度的確定…………………………………………… 16
1.2.10 運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)的計(jì)算……………………………………………… 16
1.2.11 動(dòng)力學(xué)參數(shù)計(jì)算………………………………………………… 18 1.2.12 電動(dòng)機(jī)功率校驗(yàn)…………………………………………………… 19
1.2.13 防滑校驗(yàn) …………………………………………………………19
1.2.14提升電耗及效率……………………………………………………21
2 罐籠逆止器的設(shè)計(jì)………………………………………………………22
2.1 方案的確定…………………………………………………………… 23
2.2 托爪設(shè)計(jì)……………………………………………………………… 27
2.3 復(fù)位彈簧的設(shè)計(jì)算…………………………………………………… 32
2.4 收爪油缸的設(shè)計(jì)……………………………………………………… 33
2.5 緩沖油缸的設(shè)計(jì)……………………………………………………… 38
2.6 底坐設(shè)計(jì)及計(jì)算……………………………………………………… 41
2.7 托梁強(qiáng)度校核………………………………………………………… 43 3 提升機(jī)信號(hào)聯(lián)鎖系統(tǒng)的改造………………………………………… 45
3.1原信號(hào)聯(lián)鎖系統(tǒng)的缺陷…………………………………………………45
3.2改造后的電路及工作原理………………………………………………46
3.3主要元器件的選擇………………………………………………………47
后記……………………………………………………………………………… 48
參考文獻(xiàn)………………………………………………………………………… 50
中國(guó)礦業(yè)大學(xué)成人教育學(xué)院2007屆畢業(yè)設(shè)計(jì)論文
緒 論
礦山提升機(jī)是礦山大型固定機(jī)械之一，礦山提升機(jī)從最初的蒸汽機(jī)拖動(dòng)的單繩纏繞式提升機(jī)發(fā)展到今天的交——交變頻直接拖動(dòng)的多繩摩擦式提升機(jī)和雙繩纏繞式提升機(jī)已經(jīng)歷了170多年的發(fā)展歷史，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，被喻為礦山運(yùn)輸?shù)难屎怼Ｒ虼说V山提升設(shè)備在礦山生產(chǎn)的全過程占有重要的地位。
一個(gè)現(xiàn)代化的礦井在提升設(shè)備的選型上尤為重要。因?yàn)樘嵘O(shè)備選型的合理與否，直接關(guān)系到礦井的安全和經(jīng)濟(jì)性，因此確定合理的提升系統(tǒng)時(shí)，必須經(jīng)過多方面的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，結(jié)合礦井的具體條件選擇合適的設(shè)備。
根據(jù)礦井提升機(jī)工作原理和結(jié)構(gòu)的不同，可分為纏繞式提升機(jī)和摩擦式提升機(jī)。單繩纏繞式提升機(jī)是較早出現(xiàn)的一種，它工作可靠，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但是僅適用于淺井及中等深度的礦井，而對(duì)于井深超過300米的礦井，宜選用多繩摩擦式絞車。在國(guó)內(nèi)外，多繩摩擦式絞車飛躍發(fā)展，其發(fā)展速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過單繩纏繞式提升機(jī)，這是因?yàn)樗兄S多單繩纏繞式提升機(jī)無法比擬的優(yōu)點(diǎn)，如提升鋼絲繩直徑較小，主導(dǎo)輪直徑及整個(gè)機(jī)器的尺寸都相應(yīng)縮小了，設(shè)備重量也減輕了，不需要設(shè)置防墜器等。下面是我針對(duì)不同的礦井的地質(zhì)、煤層等情況，進(jìn)行綜合計(jì)算分析后，本著安全、經(jīng)濟(jì)等原則對(duì)這兩種提升設(shè)備系統(tǒng)進(jìn)行的選型設(shè)計(jì)。
本設(shè)計(jì)充分貫徹以下設(shè)計(jì)原則：根據(jù)國(guó)家現(xiàn)有的設(shè)備生產(chǎn)狀況，結(jié)合某些使用中的具體情況，以及經(jīng)濟(jì)角度出發(fā)盡量選用國(guó)產(chǎn)設(shè)備并力求在條件基本相當(dāng)?shù)那闆r下進(jìn)行技術(shù)的方案比較，選擇即經(jīng)濟(jì)又合理的設(shè)備。
由于本人水平有限，設(shè)計(jì)中難免出現(xiàn)錯(cuò)誤和不足之處，敬請(qǐng)各位老師指正。
1 礦井提升設(shè)備的選型設(shè)計(jì)
1. 1副井提升機(jī)的選型設(shè)計(jì)
1.1.1設(shè)計(jì)依據(jù)
臥牛山煤礦位于徐州市西郊九里山大彭鎮(zhèn)境內(nèi)，東郊與九里山煤田比鄰，礦層界限下石盒子組和山西組以F23斷層分割，太原組以F27斷層為界。西與新河煤礦相連。礦層開采上限為-40m水平，開采下限為-550水平。井下采煤方法主要為單一長(zhǎng)壁采煤，以傾斜煤層為主，開拓方式為立井石門開拓，是央對(duì)角式通風(fēng)。全礦區(qū)共劃分為二個(gè)水平，-150水平，-310水平。，其具體的數(shù)據(jù)為:
1)原煤的密度: =0.9 噸/米
2)矸石的密度: 矸 =1.35 噸/米
3)含矸率: 10%
4)一水平井深: -190米
5)二水平井深：-350米
6)最大班下井人數(shù): 260人
7)坑木消耗: 9 米/千噸煤
根據(jù)以上情況,假如先進(jìn)行第一水平的開采年產(chǎn)量定為40萬t,現(xiàn)對(duì)其進(jìn)行副井提升設(shè)備的選型設(shè)計(jì)。
1.1.2設(shè)備類型的確定
由于第一水平井不深,且年產(chǎn)量不大,決定采用單繩纏繞式提升系統(tǒng)。
罐籠的選定
（1）噸位的確定：
罐籠的噸位按井下運(yùn)輸使用的礦井名義載重量確定。臥牛礦擬選定礦車的名義載重量為1t。因而選用罐籠的噸位為1t。
(2)層數(shù)的選擇：
層數(shù)的選擇應(yīng)根據(jù)運(yùn)送最大班下井工人時(shí)間不超過40min或總作業(yè)時(shí)間是否超過5小時(shí)來確定。臥牛山煤礦最大班下井人數(shù)為260，顯然選擇一層罐籠不能夠滿足工作的要求。故選用二層罐籠。其具體的技術(shù)參數(shù)如下：
型號(hào)：GLSY—1×2/2
G—罐籠 L---立井單繩 S---鋼絲繩罐道
Y—異側(cè)進(jìn)出車 1—煤車噸位 2—煤車數(shù) 2—層數(shù)
自重：3000 Kg
允許乘人數(shù)：24
每層底有效面積: 2.3m3
罐籠總高度 4550 ㎜
罐籠寬度: 1246 ㎜
罐籠長(zhǎng)度: 2550 ㎜
罐籠質(zhì)量：3667Kg
罐籠裝載量：3235Kg
最小井筒允許直徑 3800㎜
采用1 t 標(biāo)準(zhǔn)礦車，型號(hào)為 MG1.1—6
自重 qc=6000N
名義載煤量 1 t
有效容積 1.1m3
1.1.3提升剛絲繩的選型
選擇原則：
鋼絲繩在運(yùn)轉(zhuǎn)中受到許多應(yīng)力的作用和各種因素的影響，如靜應(yīng)力、動(dòng)應(yīng)力、彎曲應(yīng)力、扭轉(zhuǎn)應(yīng)力和擠壓應(yīng)力等。磨損和銹蝕也將損害鋼絲繩的性能，綜合考慮以上應(yīng)力因素的計(jì)算是困難的，目前國(guó)內(nèi)外都是按靜載荷近似計(jì)算的。我國(guó)是按《煤礦安全規(guī)程》的規(guī)定來設(shè)計(jì)的，其原則是：鋼絲繩應(yīng)按最大靜載荷考慮一定的安全系數(shù)來進(jìn)行計(jì)算的。在經(jīng)常性作業(yè)中，以提升作業(yè)載荷最重，故以此條件選擇鋼絲繩。
（1）次提矸量Q:
Q=2rqv=2×1350×1.1＝2970 (kg)
Rq ——— 矸石容量1350kg/m3
V ——— 礦車有效容積 V=1.1m3
（2）計(jì)算鋼絲繩每米重P
P≥
圖1-1 鋼絲繩計(jì)算示意圖
其中 Hc=Hj+Hs+Hz=14.13+190.14=204.27 m Qx 一次提升的QXg 一次提升的最大載荷,N;
Qz 容器的重量，N
鋼絲繩的抗拉強(qiáng)度
QXg=2×r矸×V=2×1350×1.1=2970 (kg)
代入數(shù)字計(jì)算得：
P′== N/m
根據(jù)上述計(jì)算值，從鋼絲繩規(guī)格表中選取每米鋼絲繩重量等于或大于P值的鋼絲繩，選型號(hào)為：D—6×19+1直徑為31mm的鋼絲繩。
有關(guān)數(shù)據(jù)為：d=31㎜ , ㎜, 33.83 N/m ,KN/cm2,Qq=690 KN
由于實(shí)際所選鋼絲繩的r0(鋼絲繩的比重)不一定是0.09N/cm3，因而對(duì)所選鋼絲繩是否滿足安全系數(shù)的要求必須按實(shí)際所選每米繩重按下式進(jìn)行驗(yàn)算，即所選鋼絲繩的實(shí)際安全系數(shù)為：
ma= (N/m)
式中: Qq為所選鋼絲繩所有鋼絲拉斷力之和N
P 為所選鋼絲繩的每米重力，N/m.。
經(jīng)計(jì)算：
ma==>9
所以所選鋼絲繩可用。
1.1.4選擇提升機(jī)
提升機(jī)的主要參數(shù)有：卷筒直徑D,卷筒寬度B，提升機(jī)最大靜張力Fjmax及最大靜張力差Fjc.。這里依據(jù)卷筒直徑D為依據(jù)選擇提升機(jī)的型號(hào)，其它三個(gè)參數(shù)為校核參數(shù)。
為了保證提升鋼絲繩具有一定的承載能力和使用壽命，鋼絲繩在卷筒上纏繞時(shí)所產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力不要過大，根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定，安裝在地面的提升機(jī)，其直徑與鋼絲繩的直徑的關(guān)系應(yīng)滿足：
D≥80d
D′≥1200δ
D′為提升機(jī)卷筒直徑 mm
小d 為提升鋼絲繩直徑 mm
δ為提升鋼絲繩中最粗鋼絲的直徑
經(jīng)計(jì)算D=80×31=2480㎜
因而選擇提升機(jī)的型號(hào)為：XKT2—2.5×1.2B—11.5
其技術(shù)特征如下：
（1）卷筒直徑：2.5 m
（2）設(shè)計(jì)鋼絲繩最大靜張力 Fjm=70 KN
（3）設(shè)計(jì)鋼絲繩最大靜張力差 Fjc=40 KN
（4）減速器傳動(dòng)比I=9.5
（5）傳動(dòng)效率 η=0.85
1.1.5校驗(yàn)提升機(jī)強(qiáng)度：
以提矸作業(yè)為準(zhǔn)校驗(yàn)，鋼絲繩懸掛長(zhǎng)度He=190米。
最大靜張力:
Fjm=Qg+Qzg+qc+PHc
=29.7+30+0.03383×190=66.12<70KN
最大靜張力差Fjc=Qg+△H
=29.7+0.3383×190=36.12<40KN
Fjm、Fjc的實(shí)際值均小于設(shè)計(jì)值，強(qiáng)度校驗(yàn)合格。
1.1.6井塔高度Hj確定：
Hj=Hr+Hg+0.75=4550+8643.5+937.5=14131mm=14.131m
因而確定井塔的高度為14.13米.
1.1.7預(yù)選電動(dòng)機(jī)
電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速：
ne=60ivm/πD=r/min
D——提升機(jī)卷筒直徑 m
I——為減速器傳動(dòng)比
Vm:——最大速度
由下表查得：
表1-1
比
動(dòng)
傳
Vm
速
轉(zhuǎn)
500
600
750
11．5
5．688
6．826
8．530
20
—
3．925
4．906
30
——
2．618
3．270
電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速數(shù)為：
nt=500r/min
則額定轉(zhuǎn)速
ne=480r/min
此時(shí)相應(yīng)最大提升速度為
Vm=πDne/60i=
預(yù)選電動(dòng)機(jī)的功率（按提矸作業(yè)選定）
Pe=P
K——阻力系數(shù) K=1.15
P——?jiǎng)迂?fù)荷影響系數(shù)取 P=1.3
則：
Pe=(KW)
由Pe、ne選電動(dòng)機(jī)為JRQ1512-12三相交流繞組異步電動(dòng)機(jī)，其技術(shù)特征參數(shù)如下：
額定功率： Pe=330 KW
額定電壓： 6000 KV
額定電流： 44.2 A
頻率： 50 HZ
轉(zhuǎn)子電流： 355A
轉(zhuǎn)子電壓： 595V
額定轉(zhuǎn)數(shù)： 490轉(zhuǎn)/分
轉(zhuǎn)子飛輪轉(zhuǎn)距 [GD2]=29430Nm2
電動(dòng)機(jī)的效率： nd=93%
電動(dòng)機(jī)作用于滾筒上額定拖動(dòng)力
Fe=1000Pe*ηi/Vm= N
1.1.8天輪的選型計(jì)算：
天輪的分類：
（1）井上固定天輪 （2）鑿井及井下固定天輪 （3） 游動(dòng)天輪
結(jié)構(gòu)形式的分類：
（1）直徑為3500mm，采用模壓焊接結(jié)構(gòu)
（2）直徑小于3000mm時(shí)，采用整體鑄鋼結(jié)構(gòu)
（3）直徑為4000mm，采用模壓鉚接結(jié)構(gòu)
根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》的規(guī)定，當(dāng)鋼絲繩對(duì)天輪的圍抱角大于90時(shí)。
Dt≥80d
Dt≥1200
式中 Dt— 天輪直徑，㎜；
— 鋼絲繩中最粗鋼絲繩直徑，㎜
根據(jù)以上計(jì)算，選擇天輪為：
Dt≥80×30=2400㎜
取 Dt=2500 ㎜整體鑄鋼結(jié)構(gòu)的天輪
1.1.9提升機(jī)與井筒相對(duì)位置的計(jì)算
1）鋼絲繩弦長(zhǎng)Lx及偏角的確定。
《煤礦安全規(guī)程》對(duì)偏角，弦長(zhǎng)等有嚴(yán)格的限制，Lx過大時(shí)，繩的振動(dòng)也會(huì)加大，因此將弦長(zhǎng)Lx限制在60m以內(nèi)。一些提升機(jī)對(duì)仰角也有一定的要求，其原因（1）偏角過大將加劇鋼絲繩與天輪的磨損，因此《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定，內(nèi)外偏角均應(yīng)小于1030’。（2）某些情況下，當(dāng)鋼絲繩纏向卷筒時(shí)，若內(nèi)偏角過大會(huì)發(fā)生“咬繩”現(xiàn)象。咬繩現(xiàn)象加劇了鋼絲繩的磨損。
先按《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定的最大外偏角允許值1030’代入下式計(jì)算最小弦長(zhǎng)。
最小弦長(zhǎng)Lx·min′≥
式中— 卷筒寬度，m;
S— 兩天輪中心距，m;
— 兩卷筒之間的距離，m;
— 兩卷筒上繩圈的間隙；
d— 鋼絲繩直徑。
代入?yún)?shù)計(jì)算得：
Lx·min′≥
再根據(jù)內(nèi)偏角的允許角度曲線圖查得D=2.5m,d=0.002m的不“咬繩”允許內(nèi)偏角為10
求出內(nèi)偏角符合要求的最小弦長(zhǎng)Lx.max〃
最小弦長(zhǎng)Lx.max″≥
=
=13.5m
Lx.max″< Lx·min’,應(yīng)該取弦長(zhǎng)為20m.
2)計(jì)算井筒提升中心線至卷筒中心線的距離Ls·min
Ls·min=
式中C0為卷筒中心線至井中水平的高度m,一般C0=1.5～2m.。Rt為天輪半徑。代入?yún)?shù)計(jì)算得：
Ls·min=
=16.86 m
3)仰角
=arctan
式中Hj— 井架高度;
C0 — 提升機(jī)主軸高出井口水平的高C0=1.5m;
代入?yún)?shù) =arctan
=34.50+7.180=41.680 >150
符合要求。
1.1.10運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)計(jì)算:
1) 罐籠提升通常采用五階段速度圖,其速度圖如下:
v
O
t1 t2 t3 t4 t5 t
a
a1
t a3
圖1-2 罐籠提升五階段速度圖
在豎井中采用罐籠升降人員其最大速度不得超過下式值,且最大不得超過16m/s.
Vm≤0.5=0.5=6.9m/s
2)提升加速度期a1和減速度a3的確定
（1） 根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》的現(xiàn)定，豎井長(zhǎng)降人員的加減速度不得大于0.75m/s2,最大加速度按下式計(jì)算:
a1≤
式中： ——電動(dòng)機(jī)過負(fù)荷系數(shù)；
Fe ——電動(dòng)機(jī)額定拖動(dòng)力；
Pe ——電動(dòng)機(jī)額定功率；
0.75 —— 最大拖動(dòng)的系數(shù)。
代入?yún)?shù)計(jì)算得：
a≤
=0.742m/s2
為了留有余地，可確定提矸與升降人員加速度相同，取a1=0.7m/s2。
（2）減速度a3確定
由于付井作業(yè)種類繁多載荷變動(dòng)大，為了便于控制取a3=0.7m/s2。不同作業(yè)時(shí)減速方式不同，提矸時(shí)需電動(dòng)方式，提升人時(shí)需用機(jī)械制動(dòng)方式。
在下放重載時(shí)，為了確保a1、a3仍為0.7m/s2需采用電氣制動(dòng)方式，為此付井提升設(shè)備設(shè)有動(dòng)力制動(dòng)裝置。
參數(shù)計(jì)算如下:
加速階段: a1=0.7m/s2 t1=s
h1==22.4 m
減速階段: a3=－0.7m/s2 t3= s
h3=22.23m
等速階段: Vm=5.6m/s
h2=H－h(huán)1－h(huán)2－h(huán)3=190－22.4－22.23－3=142.37m
t2=s
爬行階段: V4=0.5m/s t4=6s h4=3m
抱閘停車階段: t5一般取t5=1s
h5=
h5可忽略不計(jì)。
一次提升時(shí)間T?為： T=t1+t2+t3+t4+t5=8+25.42+7.29+6+1=47.71s
1. 2主井提升機(jī)的選型設(shè)計(jì)
1.2.1設(shè)計(jì)依據(jù)
臥牛礦擬開采第二水平,假如產(chǎn)量大幅提升年產(chǎn)量為180萬t, 其具體數(shù)據(jù)如下:
1．礦井年產(chǎn)量 An=180萬噸
2．原煤密度 =0.9t/m3
3.矸石密度 =1.5t/m3
4.含矸率 10%
5.二水平井深 -350米
現(xiàn)根據(jù)以上情況對(duì)主井提升設(shè)備進(jìn)行選型設(shè)計(jì)。
1.2.2設(shè)備類型的確定
提升容器主要是底卸式箕斗和普通卸籠?；返膬?yōu)點(diǎn)是：質(zhì)量輕，所需井筒斷面小，裝卸可自動(dòng)化，且時(shí)間短，提升能力大。它的缺點(diǎn)是：井底及井口需要設(shè)置煤倉(cāng)和裝載設(shè)備，只能提煤炭，不能升降人員、設(shè)備和材料，井架較高，需要另設(shè)一套輔助提升設(shè)備。
罐籠的優(yōu)點(diǎn)是：井底及井口不需要設(shè)置煤倉(cāng)，可以提升煤炭、矸石，下放材料，升降人員和設(shè)備，井架較矮，有利于煤炭分類運(yùn)輸。罐籠的缺點(diǎn)是：質(zhì)量大，所需井筒斷面積大，裝卸不能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，而且時(shí)間較長(zhǎng)，生產(chǎn)效率較低。由于現(xiàn)在井的深度比較深，年產(chǎn)量大，綜合考慮后，決定采用多繩、塔式布置的箕斗提升系統(tǒng)。
1.2.3箕斗的選型
1)提升高度:
H=Hs+Hz+Hx
式中 Hs——井筒水平深度
Hz——裝載高度 18～25m 取 Hz=20m
Hx——卸煤高度 取Hx=13.5m
H=350+2013.5=383.5 m
2) 經(jīng)濟(jì)提升速度:
Vm=0.4=0.4×19.583=7.833m/s
3)一次循環(huán)提升時(shí)間初加速度估計(jì)為 a=1m/s
Tx=
式中 : 20為裝卸載時(shí)間
Tx=7.833+=76.79 s
4) 一小時(shí)提升量:
As=
式中: C——不均衡系數(shù)，《煤炭工業(yè)設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，有井底煤倉(cāng)時(shí)為1.10～1.15,取C=1.15
Cf——提升能力富裕系數(shù)，《煤炭工業(yè)設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，主井提升設(shè)備一般對(duì)于第一水平留有20%的富裕系數(shù)，取Cf=1.2
br——年工作日，取br=300天
t—— 是工作小時(shí)數(shù)，取t=14 小時(shí)
AN—— 年產(chǎn)量，噸
A==591.428 t/h
5)一小時(shí)提升次數(shù):
ns==次
6）一次合理提升量：
Q= 噸/次
由主井多繩箕斗規(guī)格表選擇名義裝載重量為16t的箕斗，其主要技術(shù)規(guī)格參數(shù)如下：
自重 Qz=17.8t
全高 Hr=15600㎜
有效容積 V=17.6m3
提升鋼絲繩數(shù) n1=4
繩間距 =300㎜
尾繩數(shù) n2=2
實(shí)際載重量 Q=·V=0.9×17.6=15.6 t
1.2.4提升鋼絲繩的選擇
1) 鋼絲繩的最大懸垂長(zhǎng)度Hc
預(yù)估計(jì)井架Hj=40m. 由于Vi=7.833m/s,取Hg=13m，箕斗間距S=2050㎜
Hh=Hg+1.5S=13+1.5×2.05=16.08 m 取Hn=20 m
Hc=Hj+Hc+Hz+Hn=40+350+20+20=430 m
2) 估算鋼絲繩每米重力P’
取鋼絲繩抗拉強(qiáng)度=1520n/mm2
安全系數(shù) ma≥7.2-0.0005Hc=7.2-0.0005×430=6.895
P′===41.06 N/m
據(jù)此選鋼絲繩6（36）股（13×2+31+12+1.5）繩纖維芯,左右捻各二根,其每米重量=66.84N/m.直徑d=39.5㎜.繩中最粗鋼絲直徑=2.4㎜.全部鋼絲破斷力總和為Qd=1064385N.尾繩數(shù) ?n2=2根.
q==133.68 N/m
據(jù)此選擇(192×31)8×4×10扁鋼絲繩.其單位每米重為132.44N/m.考慮到=4-2q=4×66.84-2×132.44=2.48N/m.而且=0.9%<3%
因而可以認(rèn)為是等重尾繩.
3) 主繩安全系數(shù)校驗(yàn)
ma==9.618>6.895
所以所選鋼絲繩合格可用.
1.2.5 選擇提升機(jī)
1)考慮塔式井塔,設(shè)導(dǎo)向輪,滾筒直徑D:
D≥100d=100×39.5=3950㎜
由此選擇 JKM—4/4(I)型多繩摩擦式提升機(jī),其技術(shù)參數(shù)如下:
摩擦輪直徑 D=4m
設(shè)計(jì)最大鋼絲繩靜張力 588KN (60t)
設(shè)計(jì)最大鋼絲繩靜張力差 177 kN (18t)
減速器傳動(dòng)比 I=10.5
傳動(dòng)效率 =0.85
減速器最大輸出扭距 57t·m(559KN·m)
提升機(jī)(包括減速器,導(dǎo)向輪)變位重力 192.4KN(19.6t)
2) 驗(yàn)算提升機(jī)強(qiáng)度
最大靜張力 Fjm = Q+Qz+4Hc
= (15.6+17.8)×9810+4×66.84×680
= 509.458 KN <588 KN
最大靜張力差Fjc=Q+H=15.6×9810+2.48×680
= 154.72 KN<177 KN
Fjm \Fjcr 的實(shí)際值均小于設(shè)計(jì)值,強(qiáng)度校驗(yàn)合格.
3) 摩擦襯墊比壓Pb的校驗(yàn)
上升側(cè)靜張力 Fs=Ffm=509.458 KN
下降側(cè)靜張力 Fx=Fjm-Q=509.458-15.6×9810=356.422 KN
Pb===137N/cm2
襯墊比壓Pb小于設(shè)計(jì)值,強(qiáng)度校驗(yàn)合格.
由以上校驗(yàn)說明,所選JKM—4/4型摩擦式提升機(jī)合格可用。
1.2.6井塔高度Hj確定
HJ=Hr+Hg+0.75=15600+13000+0.75×=30.1 m
由以上確定HJ=35 m 可取。
1.2.7預(yù)選電動(dòng)機(jī)
1）電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)
n=392.892 r/min
取電動(dòng)機(jī)同步轉(zhuǎn)數(shù) nt=500r/min，則額定轉(zhuǎn)數(shù)ne=492 r/min 此時(shí)相應(yīng)最大提升速度
Vm=
2）預(yù)選電動(dòng)機(jī)功率
Pe=
式中 K——阻力系數(shù)，取K=1.15
——?jiǎng)迂?fù)荷影響系數(shù) 取=1.2
因而 Pe=×1.2=2435.867 KW
根據(jù)ne,Pe選電動(dòng)機(jī)YR2500—121215 三相繞線式異步電動(dòng)機(jī).其技術(shù)特征參數(shù)如下:
額定功率 Pe=2500 KW
額定轉(zhuǎn)數(shù) ne=495 r/min
過負(fù)荷系數(shù) =2.38
轉(zhuǎn)子飛輪轉(zhuǎn)距 [GD2]=97860 N/m2
電動(dòng)機(jī)效率 =92%
電動(dòng)機(jī)作用于滾筒上的額定拖動(dòng)力
Fe=
=216615.7 N
1.2.8提升系統(tǒng)總變位質(zhì)量
其中 GD=GD2·()2=97860×()2=674316.6 N
因而 =[8×66.84×430+192400+674316.6]+15600+2×17800
=162988.6 kg =162.9886 t
1.2.9提升機(jī)加減速度的確定
1)(a)按電機(jī)過負(fù)荷能力
a1=
=1.2949 m/s2
(b)按減速器允許最大輸出扭矩
a1≤ m/s2
根據(jù)以上結(jié)論,因而本設(shè)計(jì)加速度a=0.9 m/s2 可取.
2) 減速度a3確定
首先考慮自由滑行方式減速
a3= m/s2
由此a3可采用自由滑行方式減速.
1.2.10運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)計(jì)算
1)初加速度
a0 =
式中 V0——箕斗脫離卸載軌時(shí)速度 取 V0=1.5m/s
hx——卸載曲軌長(zhǎng)度 取 hx=3 m
a0==0.375 m/s2
初加速時(shí)間
t0=
主加速時(shí)間
t1=
主加速行程
h1==52 m
減速時(shí)間
t3=
式中V4—爬行速度 取 V4=0.5m/s
t3=s
減速行程 h3=
爬行時(shí)間
t4=
式中 h4—爬行距離 取h4=4 m
t4=
等速行程
h2=H－h(huán)x－h(huán)1－h(huán)3－h(huán)4
=390－3－52－44.436－4=286.564 m
等速時(shí)間
t2=29.21 s
2)箕斗卸載休止時(shí)間由《礦井提升設(shè)備》表5—1查得16 t箕斗Q=16 s
所以一次提升循環(huán)時(shí)間為:
Tx=t0+t1+t2+t3+t4+Q
=4+9.2+8.62+8+29.21+16
=75.03 (s)
3)提升能力校核
實(shí)際年提升能力 An==
=273.36 萬噸/年
4)箕斗提升速度圖
圖1-3 箕斗提升六階段圖
1.2.11動(dòng)力學(xué)參數(shù)計(jì)算
初加速階段 F0 = KQ+ma0
=1.15×15600×9.81+162988.6×0.375
=237.112 KN
主加速階段 F1 = F0+m(a1－a0)
=237.112+162988.6×(0.9－0.375)/1000
=322.681 KN
等速階段 F2=KQ=1.15×15600×9.81=175.991 KN
減速階段 F3=0
爬行階段 F4=KQ=175.991 KN
1.2.12電動(dòng)機(jī)功率校驗(yàn)
1)等效時(shí)間
Td = a(t0+t1+t3+t4)+t2+
=4+9.2+8.62+8)+29.21+×16
= 49.45 S
2) 等效力
=237.1122××4＋322.6812×9.2＋175.9912(29.21+8)
=2.335319×1012 N2/S
Fd = N
3) 等效功率
Pd = =2455.45 KW< 2500 KW
因而電機(jī)富裕系數(shù)為1.02可用.
4）過負(fù)荷校驗(yàn)
最大拖動(dòng)力為
Fm=322.681 KN
電動(dòng)機(jī)額定拖動(dòng)力
Fe= 216.615 KN
0.75=0.75×2.38=1.785
因而 校驗(yàn)合格。
1.2.13防滑校驗(yàn).
1)靜防滑校驗(yàn)
要求靜防滑系數(shù)數(shù)為≥1.75 e=1.87
式中,—— 摩擦襯墊摩擦系數(shù) 取m=0.2
—— 摩擦圍包角
當(dāng)提升時(shí),上升側(cè)靜張力 Fs=509.458 KN
下降側(cè)靜張力 Fx=356.422 KN
==2.026 >1.75
靜防滑校驗(yàn)合格.
2) 動(dòng)防滑校驗(yàn)
要求動(dòng)防滑系數(shù) ≥1.25
提升時(shí), 上升側(cè)靜張力 Fs=509.458 KN
上升側(cè)變位質(zhì)量 Ms=53 t
下降側(cè)靜張力 Fx =356.422 KN
下降側(cè)變位質(zhì)量 Mx=37.4 t
=
=1.24
<1.25 動(dòng)防滑系數(shù)不合格,可采用增大圍包角a到1900,則e=1.94
=
=1.34
>1.25
動(dòng)防滑系數(shù)合格.
3)緊急制動(dòng)防滑校
Mz≥ NM
az==2.0588 m/s2
=
==0.846 <1
緊急制動(dòng)不合格,考慮加配重,據(jù)鋼絲繩安全系數(shù),經(jīng)計(jì)算配重,m<17.825t.選配重.m=15t
則
Fx′=356.422+15×9.81=503.572 KN
mx′=15+37.4=52.4 t
Fs′=509.458+15×9.81=656.608 KN
Ms′= 15+53=68 t
m′=162988.6+2×15×1000=192988.6 kg
根據(jù)以上數(shù)據(jù)算出:
az′=
=1.744 m/s2
′=
=
增加配重后,動(dòng)靜防滑系數(shù)更大,所以不需要再校驗(yàn).
1.2.14提升機(jī)電耗及計(jì)算
1)一次提升電耗
237.112×4+322.681×9.2+175.991×3721
=104.6573 KN·S
W =
=
=37.1989 KW·h/次
2) 噸煤電耗Wt
Wt= W/Q=37.11089/15.6 =2.385 KW·h/ t
3)一次提升有益電耗 Wy
Wy= KW·h
4)提升效率
= =
至此提升機(jī)的選型結(jié)束。
2 提升容器逆止器的設(shè)計(jì)
在立井提升中，為了防止提升容器發(fā)生過卷事故造成對(duì)設(shè)備或井筒設(shè)施的破壞，在提升系統(tǒng)中設(shè)置了各種減速、限速及過卷電氣開關(guān)等，然而由于絞車司機(jī)操作失誤或電氣元件失靈仍會(huì)發(fā)生過卷事故，造成了人員傷亡和重大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，立井提升系統(tǒng)中需增設(shè)過卷保護(hù)裝置，以確保設(shè)備和人身的安全。
通常采取的保護(hù)措施是在提升系統(tǒng)的上部設(shè)置楔形罐道和防撞梁。下部設(shè)置楔形罐道進(jìn)行過卷保護(hù)，但是這種保護(hù)措施只能保護(hù)上部設(shè)備不受破壞，提升容器過卷時(shí)，受到楔形罐道的保護(hù)不能繼續(xù)過卷，若提升容器以10M/S的速度上升時(shí)，在要0.1秒鐘停止過卷,此時(shí)提升容器的減速度為100m/s.提升容器在極短的時(shí)間停住,提升鋼絲繩受到極大的沖擊而發(fā)生斷繩,斷繩后的提升容器將以極大的速度墜落入井筒.從而會(huì)使井筒內(nèi)的設(shè)施受到極大的破壞.
簽于以上的原因《煤礦安定規(guī)程》1992年版明確規(guī)定：在提升速度大于3m/s,的提升機(jī)構(gòu)內(nèi)，必須設(shè)置防撞梁和托罐裝置------。規(guī)定不但要求保護(hù)井塔部分，也要求保護(hù)井筒部分，要求過卷保護(hù)措施更完善。
提升容器逆止器的設(shè)計(jì)思想就是在這種要求下而產(chǎn)生的。就是在斷繩后在有效地托住容器，防止容器墜落，造成事故的進(jìn)一步擴(kuò)大。
箕斗逆止器一般裝于卸載位置以上0.5米處.當(dāng)箕斗過卷時(shí)箕斗通過逆止器住置,逆止器動(dòng)作,阻斷箕斗下墜通路,將箕斗托于罐道上,避免其因斷繩下落,將事故損失減小了最小.
逆止器的設(shè)計(jì)應(yīng)充分滿足礦山安全生產(chǎn)的需要,并達(dá)到安全,可靠.而且設(shè)計(jì)控制上盡量簡(jiǎn)單,靈活。
2.1方案的確定
設(shè)計(jì)所提供的原始數(shù)據(jù):
立井12t的箕斗
本設(shè)計(jì)以JDS-12/110-4立井提升繩12噸為標(biāo)準(zhǔn)提煤箕斗，以及相應(yīng)的罐道尺寸為對(duì)象進(jìn)行設(shè)計(jì)的。當(dāng)安裝位置不同時(shí)，可相應(yīng)改變托爪以及底座的尺寸。
JDS-12/110-4技術(shù)數(shù)據(jù)：
自重 12 t
有效面積 13.2 m3
名義載重 12 t
斗箱斷面 2300×1300 mm
相應(yīng)剛性罐道斷面 180×180 mm
井筒尺寸 ￠5500 mm
將箕斗逆止器的主要支撐部件---托爪裝在卸載高度500mm以上處.當(dāng)箕斗裝載容器的底部超過托爪位置時(shí),箕斗逆止器動(dòng)作,伸出托爪,阻斷箕斗下落通路.將箕斗托于罐道上.當(dāng)箕斗斷繩故障排除后,上提箕斗.采用手動(dòng)油泵,給收爪油缸供油,使托爪上揚(yáng),箕斗恢復(fù)正常工作狀態(tài),然后排出收爪油缸中的油液,托爪恢復(fù)到工作位置.
箕斗逆止器工作簡(jiǎn)圖如圖示:
逆止器工作過程:
圖Ⅰ：
此時(shí)逆止器處于靜止?fàn)顟B(tài)，托爪在水平位置，支撐在減震油缸上，彈簧處于預(yù)拉緊狀態(tài)，收復(fù)爪與托爪不接觸。
圖Ⅱ：
此時(shí)箕斗處于卸載位置，托爪沿斗箱邊緣被托起，彈簧伸長(zhǎng)，使托爪緊貼于箕斗壁。
圖Ⅲ：
當(dāng)箕斗過卷時(shí)，托爪受自身的重力和復(fù)位彈簧的作用而恢復(fù)到水平位置?；窋嗬K下落將被托于托爪之上，減震油缸減緩沖擊，從而托住箕斗，不使箕斗下落，防止了事故的進(jìn)一步擴(kuò)大。
圖Ⅳ：
當(dāng)箕斗提升鋼絲繩修好后，上提箕斗，用油泵約收爪油缸沖油，抬起托爪，下放箕斗，恢復(fù)正常工作。把油排到油箱，復(fù)位彈簧使托爪復(fù)位，重新進(jìn)入工作準(zhǔn)備狀態(tài)。
箕斗逆止器在罐道中的布置位置如圖所示：
圖中為井筒剖視圖，逆止器一共八個(gè)，分布在箕斗兩側(cè)，使之受力均勻，每個(gè)逆止器受到1/4沖擊載荷。
托梁穿入井筒壁固定，托爪，減震油缸、底座均固定于托梁上，托梁中間部分都與罐道接觸部分采用焊接。
圖2-2 井筒剖視圖
2.2 托爪的設(shè)計(jì)
2.2.1托爪的結(jié)構(gòu)
初步根據(jù)井筒布置尺寸，確定托爪長(zhǎng)度為500㎜。其中支撐箕斗部分長(zhǎng)度為100㎜。減震油缸支撐點(diǎn)在距轉(zhuǎn)軸中心190㎜處，如圖示托爪受力圖。
圖2-3 托爪受力圖
F
RB
RA
初步確定托爪轉(zhuǎn)軸中心位置為距端部50㎜處。為A點(diǎn)。減震油缸支撐處為B點(diǎn)，箕斗用力處為C點(diǎn)。
2.2.2托爪的受力
據(jù)井筒布置知，每個(gè)箕斗共安裝有4個(gè)托爪，則
F= G
式中 G—— 箕斗自重及其負(fù)載總重。
因而 F=6 t=6×104 N
由托爪受力圖知：
∵
∴ RB×190 = F(190+160+50)
RB=
因?yàn)椤芛=0
因而 RA+F-RB=0
RA=RB-F=12.63×104-6×104
=6.63×104 N
畫剪力圖
6×104
Q圖
6.63×104
圖2-4 剪力圖
畫彎矩圖
M圖
圖2-5 彎矩圖
其中Mmax=(12.63×104×0.19×0.21)÷0.4=1.2588×104Nm
2.2.3托爪截面面積
由于τmax=N/A<=[δ]
式中
A--------材料橫截面積
[δ]----材料許用應(yīng)力,托爪選材為45#鋼, δs=353---460mPa
[δ]= δs/ma。
ma------材料安全系數(shù)，由于托爪受到很大的沖擊載荷，因此取用較大的安全系數(shù)。取ma=18
所以：
[δ]=353/18=19.6 Mpa
A>=6.63×1042/19.6×106=6.75×10-3m3
2.2.4彎曲應(yīng)力
由 δ=My/Iz
式中
Ymax=h/2
Zz=bH3/12
h—托爪矩形斷面高度
b—托爪矩形斷面寬度
根據(jù)材料力學(xué)性能,受彎梁力學(xué)分布,截面寬和高最佳比例為:
b:h=2:3
所以
δ=(M×h/2)/(bh3/12)=9M/h3=9×1.26104/h3< [δ]=19.6Mpa
∴ h>=179.5 mm
在剪切應(yīng)力計(jì)算中,A=bh=h2>=6.6765×10-3m2
∴ h≥100.73mm
2.2.5確定托爪截面尺寸
據(jù)以上結(jié)果,查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》確定：
h=200 mm
b=135 mm
2.2.6驗(yàn)算安全系數(shù)
抗壓安全系數(shù)：
ma=δs/δ=δs/(my/Iz)
=×0.135×0.22=25.21
抗剪安全系數(shù):
ma==
=×0.135×0.8=71.87
托爪強(qiáng)度校驗(yàn)合格
2.2.7托爪尺寸圖
注： 為防止箕斗正常工作時(shí)，托爪卡在箕斗上，所以托爪支撐端底部設(shè)計(jì)為以R180為半徑的圓弧。為連接安裝復(fù)位彈簧，在圖弧中心處焊接掛鉤。
具體尺寸如下圖所示：
圖2-6 托爪尺寸圖
2.2.8確定轉(zhuǎn)軸尺寸
轉(zhuǎn)軸主要受到剪切應(yīng)力
N==6.63×104/2=3.315×104N
選擇材料為45#鋼，安全系數(shù)取MA=15
[]===23.53 Mpa
[]===11.76 Mpa
由
=≤ []
∴A≥==2.81887×10-3 m2
∴D≥59.9 mm
查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》，取D=63 ㎜
2.3 復(fù)位彈簧的設(shè)計(jì)計(jì)算
由于本設(shè)計(jì)的復(fù)位彈簧只起復(fù)位作用，無具體的要求，只要在初位置有一個(gè)預(yù)緊力，在終端位置不會(huì)因受力太大而發(fā)生永久形變即可，取預(yù)拉伸長(zhǎng)度△L=10㎜。而初位置時(shí)L1=252㎜.所以彈簧自由長(zhǎng)度為242㎜。當(dāng)彈簧處于終端位置時(shí)L2=305㎜。
彈簧d=4,D2=20,c=5
L0=nd+1.5D2=4n+30
∴ n=(242-30)/4=53
L1=L0+ =252-242=10㎜
=
式中---彈簧受載后軸形變形量
G-----彈簧材料剪切彈性模量
查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》取G=80000
∴ F0==60.3773 N
λmax=
式中Fmax------彈簧受到最大拉力
λmax----彈簧終端位置時(shí)變形量
λmax=L2-L1305-252=53㎜
∴Fmax=+60.3773=380.375 N
因而彈簧的幾何尺寸確定為:
中徑 D2=20
外徑 D=D2+d=20+4=24
內(nèi)徑 D1=D2-d=20-4=16
節(jié)距 t=d=4㎜
自由長(zhǎng)度 L0=242㎜
彈簧剛度 Kf===6.0377 N/㎜
∴ L1=252㎜ 時(shí) F1=Kf(L1-L0)=60.377 N
L2=305㎜ 時(shí) F2=Kf(L2-L0)=380.375 N
2.4 收爪油缸的設(shè)計(jì)
2.4.1油缸位置的確定
收爪油缸在本設(shè)計(jì)中無太多的要求,只要它能支撐起托爪重力和彈簧的拉力的合力即可.由于結(jié)構(gòu)關(guān)系,托爪油箱放置位置如圖,它的活塞桿長(zhǎng)度應(yīng)使托爪不致于阻礙箕斗下放.
圖2-7 托爪結(jié)構(gòu)圖
2.4.2收爪油缸受力分析
當(dāng)托爪處于正常工作位置(水平位置)不受力,當(dāng)手動(dòng)油泵給油缸注油時(shí),看需力為:
Nc=
式中
F2----彈簧在終極位置時(shí)接力
Y-----F2到轉(zhuǎn)軸中心力臂
G-----托爪重力,估算為G=ρgv
V=()×135
=12.399×103kg/m3
因而 G=944.2 N
Z----油缸到轉(zhuǎn)軸中心力臂
注: X,Y,Z 由比例圖上大致量為60,175,59
所以 Nc==3187.3 N
2.4.3收爪油缸尺寸確定
1)根據(jù)實(shí)際需要,查《液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)手冊(cè)》選擇內(nèi)徑
D=30㎜
2)計(jì)算壁厚：
≥
式中 ---- 液壓缸壁厚
Py ---- 實(shí)驗(yàn)壓力取工作壓力1.3倍
D ---- 液壓缸內(nèi)徑內(nèi)徑
[δ] ---- 材料許用應(yīng)力 選擇鑄鋼材料 [δ]=105 MP
工作壓力P===4.511 Mpa
∴ ≥1.3×4.511×0.03/105=0.00167m=1.67㎜
取 =3㎜
3)缸蓋厚度確定
前端蓋:
t≥0.433D
式中 ： t-----缸蓋有效厚度
d0-------缸蓋孔直徑
t≥=6.36㎜
查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》取t=6.5㎜
4)最小導(dǎo)向長(zhǎng)度確定
H≥㎜
取 H=30㎜
式中： L---液壓缸最大行程 L=140㎜
D----液壓缸內(nèi)徑
5)活塞寬度
B=（0.6—1.0）D=(0.6---1.0)×30=18---30㎜ 取出B=20㎜
缸蓋滑動(dòng)支撐面寬度L1
L1=(0.6---1.0)D=18---30㎜ 取出L1=20㎜
隔套長(zhǎng)度C
C=H-10㎜
6)收爪油缸結(jié)構(gòu)圖:
圖示如下:
2.5 緩沖油缸設(shè)計(jì)
2.5.1估取油缸的內(nèi)徑
D=140㎜
2.5.2活塞桿直徑確定
工作壓力 P==8.21 Mpa>7 MPa
查《液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)手冊(cè)》則
d/D=0.7
∴ d=0.7×140=98㎜ 取 d=100㎜
校驗(yàn)其強(qiáng)度
Mpa
選擇45#鋼 =325 Mpa
∴Ma=
所以活塞桿滿足強(qiáng)度要求。
2.5.3液壓缸壁厚和外徑計(jì)算
壁厚 ≥
=15×8.21×0.14×106/2×105×106=8.21
取 =14㎜
查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》得液壓缸外徑
D1=D+2=140+2×14=168㎜
2.5.4缸蓋厚度確定
t≥0.433D16.95㎜
取t=20㎜
2.5.5 最小導(dǎo)向長(zhǎng)度確定
H≥=75㎜
取H=80㎜
2.5.6活塞寬度B確定
由于 D>80㎜
所以 B=(0.6～1.0)d=(0.61.～0)×100=(60～100)㎜
取 B=80㎜
2.5.7油量壓縮值
液壓缸初油壓為0.5MPa
終油壓為:: 8.21MPa
油缸連接皮囊式貯能器NXQ—0.6型,技求指標(biāo):
容積: 0.6L
壓力: 10MPa
重量: 4.5 Kg
油缸充油量為0.1L,此終油壓為:8.21Mpa 由Pv為常數(shù)
1.1×0.6=(1.1+0.5)×V′ V′=0.425L
1.1×0.6=(1.1+8.21)×V″V″=0.07089L
所以四個(gè)油缸中的油流到貯能器中為:
V=0.425-0.07089=0.35411
每個(gè)油缸去油量
V=0.08852 L
所以下降高度為:
x=8.852㎜
減震油缸剖視圖
2.6底座設(shè)計(jì)及計(jì)算
2.6.1底座設(shè)計(jì)方案
底座設(shè)計(jì)是根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行的。底座上需要固定減震油缸,收爪油缸,復(fù)位彈簧及托爪.底座是焊接在托梁上所以只需校核軸孔強(qiáng)度即可。
底部凹槽為固定減震油缸用,由于緩沖油缸只受徑向力,所以油缸只需放入槽中即可,收爪油缸焊在底座上。
2.6.2軸孔校核
軸孔受拉面積為:
(108-63)×45=2025 ㎜2
兩軸孔總受拉面積為:
A=2×2025=4050㎜2
由以前計(jì)算知轉(zhuǎn)軸處受力為:
Ra=6.63×104 N
所以 F/A
=6.63×104/4050×10-6=16.37 Mpa
底座選擇鑄鋼 45# 鋼
則: []=320 Mpa
安全系數(shù)
Ma=[]/==19.5479>15
因此底座軸孔強(qiáng)度符合安全要求.
2.6.3 底座示意尺寸圖如下
圖2-10 底座示意尺寸圖
2.7托梁強(qiáng)度校核
2.7.1托梁受力分析
N1
N2
F1
N1”
F2
圖2-11 托梁受力分析圖
由于托梁兩邊受力為對(duì)稱,因而可簡(jiǎn)化為:
N2’
N1
275
275
圖2-12 受力簡(jiǎn)化圖
已知力F1=F2=6×104 N
由m=0 F1×(2750-575)=N2×2750
得 N2′==4.7×104 N
由Y=0 N1+N2′-F1=0
N1=6×104-4.7×104=1.25×104 N
所以N1=N1′=1.25×104 N
F1=F2=6×104N
N2=2N2′=9.49×104 N
2.7.2托梁的Q圖及M圖
Q圖:
M圖：
2.728×104N·m
2.728×104Nm
Mmax=2.728×104N·m
圖2-13 Q圖和M圖
托梁和罐道相交處采用焊縫厚度的方法焊接。
2.7.3托梁強(qiáng)度校核
1)剪應(yīng)力校核
中部截面為受前力最大截面，而截面面積小受力N2=9.5×104N 面積為 A=210×h 式中h—托梁高。
選擇鑄鋼材料。 []=320Mpa
[]=[]/2=160 Mpa
由于受到巨大的沖擊載荷，而緩沖油缸抵消大部分沖擊，所以安全系數(shù)
M≥10
F/A=9.4909×104N/210·h
∵ ma=≥10
∴ 9.4908×104/210·h≤16 MPa
∴ h≥ 0.0282m=28.2㎜
2)彎曲應(yīng)力校核
W=
M=2.728×104 Nm
=
ma=≥10
∴ 32 MPa≥
∴ h≥715.5㎜
根椐以上計(jì)算結(jié)果,查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》取h=126㎜.
3 提升機(jī)信號(hào)聯(lián)鎖系統(tǒng)的改造
3．1原信號(hào)聯(lián)鎖系統(tǒng)的缺陷
在礦井提升系統(tǒng)中,提升信號(hào)可與各種提升電控系統(tǒng)進(jìn)行接口配套.完成各種礦井的主副井單水平及多水平的提升信號(hào)系統(tǒng)的任務(wù)。信號(hào)閉鎖的保護(hù)、安全保護(hù)要符合《煤礦安全規(guī)程》的要求。使用罐籠提升的立井，井口、井底和中間運(yùn)輸巷的安全門必須與罐籠和提升信號(hào)連鎖，在信號(hào)系統(tǒng)中，采用了由一個(gè)按鈕打多種信號(hào)的方式，既安全又可靠。
臥牛礦原先使用的信號(hào)聯(lián)鎖系統(tǒng)，是早期天津電器設(shè)備廠生產(chǎn)的，距今已有三十多年，設(shè)備陳舊老化嚴(yán)重。它是利用JZ7-44繼電器和JS7-2A空氣式時(shí)間繼電器工作的?？諝馐綍r(shí)間繼電器是利用空氣阻尼作用而達(dá)到延時(shí)的目的。由于該繼電器在正常的運(yùn)行中容易出現(xiàn)很多的問題，其觸點(diǎn)開關(guān)存在著一些固有的缺點(diǎn)，如機(jī)械磨損，觸點(diǎn)的電蝕損耗，易
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