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河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院
本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中期檢查表
指導(dǎo)教師： 李延鋒 職稱： 教授
所在院（系） 機(jī)械與動(dòng)力工程系 教研室（研究室）： 機(jī)械教研室
題 目
多繩摩擦式提升機(jī)（滾筒、制動(dòng)器）
學(xué)生姓名
魏靖軒
專業(yè)班級(jí)
08機(jī)設(shè)2班
學(xué)號(hào)
0828070015
選題質(zhì)量：（主要從以下四個(gè)方面填寫：1、選題是否符合專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)，能否體現(xiàn)綜合訓(xùn)練要求；2、題目難易程度；3、題目工作量；4、題目與生產(chǎn)、科研、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、文化及實(shí)驗(yàn)室建設(shè)等實(shí)際的結(jié)合程度）
1、本課題偏向于礦山機(jī)械，再加上曾有去礦山實(shí)習(xí)的經(jīng)歷，這次我選的礦井提升機(jī)的設(shè)計(jì)題目非常符合我專業(yè)要求，同時(shí)也體現(xiàn)了畢業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)理論知識(shí)和實(shí)際工程相結(jié)合的宗旨。
2、題目的難易程度適中，對(duì)我們既是一個(gè)挑戰(zhàn)也是一個(gè)很好的鍛煉提高過程。
3、題目的工作量：要求完成總和不少于3張A0圖紙，有一張中等難度的手工繪圖，不少于50頁(yè)的設(shè)計(jì)說明書。
4、多繩摩擦式提升機(jī)設(shè)計(jì)（滾筒和制動(dòng)器）在各種機(jī)械加工過程中經(jīng)常用到，如何提高其加工精度也是各個(gè)廠家研究的重點(diǎn)，它對(duì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展也做出了重要的貢獻(xiàn)。因此多繩摩擦式提升機(jī)設(shè)計(jì)（滾筒和制動(dòng)器）的設(shè)計(jì)與生產(chǎn)、科研、經(jīng)濟(jì)等是緊密相連的。
二、開題報(bào)告完成情況：
在老師指導(dǎo)和同學(xué)們的幫助之下，我順利的開始本次畢業(yè)設(shè)計(jì)。開題報(bào)告已經(jīng)圓滿完成,
并通過了指導(dǎo)老師的檢查，查閱過一些相關(guān)研究資料的后，我慢慢地理出頭緒,摸索出了
設(shè)計(jì)思路，。
三、階段性成果：
1、對(duì)所選課題已經(jīng)有了比較深刻的認(rèn)識(shí)，查閱了礦井提升機(jī)的相關(guān)資料,對(duì)礦井提升機(jī)的現(xiàn)狀、結(jié)構(gòu)、作用等有了較深入的了解。
2、完成了提升機(jī)的選型，制動(dòng)器和滾筒的分析計(jì)算。
3、完成了設(shè)計(jì)說明書的絕大部分。
四、存在主要問題：
1、在設(shè)計(jì)的過程中，有些數(shù)據(jù)的很難查詢給設(shè)計(jì)和校核帶來了不便。
2、對(duì)制動(dòng)裝置中的制動(dòng)器設(shè)計(jì)相對(duì)較少，還有一些問題需要查閱相關(guān)書籍解決。
3 、CAD運(yùn)用不熟練，對(duì)畫裝配圖和零件圖有較大影響，導(dǎo)致畫圖工作進(jìn)展緩慢。
五、指導(dǎo)教師對(duì)學(xué)生在畢業(yè)實(shí)習(xí)中，勞動(dòng)、學(xué)習(xí)紀(jì)律及畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）進(jìn)展等方面的評(píng)語(yǔ)
指導(dǎo)教師： （簽名）
年 月 日
多繩摩擦式提升機(jī)設(shè)計(jì)
摘要
目前我國(guó)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(jī)械化生產(chǎn)中占有重要地位。制動(dòng)器是提升的重要組成部分之一，直接關(guān)系著提升機(jī)設(shè)備的安全運(yùn)行。
多繩摩擦提升機(jī)具有體積小、質(zhì)量輕、安全可靠、提升能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，適用于較深的礦井提升。本文利用大學(xué)期間所學(xué)課程針對(duì)多繩摩擦輪提升機(jī)，對(duì)其滾筒和制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。
在對(duì)提升機(jī)的制動(dòng)器選型過程中，因盤式制動(dòng)器是近年來應(yīng)用較多的一種新型制動(dòng)器，它以其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)及良好的安全性能被廣大用戶認(rèn)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(qiáng)的控制性能為盤式制動(dòng)器的應(yīng)用提供了巨大的工作平臺(tái)。制動(dòng)盤的制動(dòng)力，靠油缸內(nèi)充入油液而推動(dòng)活塞來壓縮盤式彈簧來實(shí)現(xiàn)。
液壓盤式制動(dòng)器作為最新一種制動(dòng)器，具有許多優(yōu)點(diǎn)，所以它在現(xiàn)代多種類型提升機(jī)中獲得廣泛的應(yīng)用。它具有制動(dòng)力大、工作靈活性穩(wěn)定、敏感度高等特點(diǎn)，對(duì)生產(chǎn)安全具有重要意義。
關(guān)鍵詞：提升機(jī)；多繩摩擦；制動(dòng)器；設(shè)計(jì)；液壓傳動(dòng)。
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.
Keywords: Hoist; Multi-rope friction; Brake; Design; Hydraulic drive.
目錄
摘要 i
Abstract ii
前言 1
第一章 提升機(jī)的概述 3
1.1提升機(jī)的簡(jiǎn)介 3
1.2提升機(jī)的用途和發(fā)展概況 4
1.3提升機(jī)的工作原理 7
第二章 提升機(jī)的組成 9
2.1 工作機(jī)構(gòu) 9
2.2 制動(dòng)系統(tǒng) 11
2.3 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng) 11
2.4潤(rùn)滑系統(tǒng) 12
2.5觀察和操縱系統(tǒng) 12
2.6拖動(dòng)，控制和自動(dòng)保護(hù)系統(tǒng) 13
2.7輔助部分 14
第三章 提升機(jī)的選型計(jì)算 15
3．1設(shè)計(jì)依據(jù) 15
3.2提升容器選擇 15
3.3鋼絲繩及提升機(jī)選擇 16
3.4．提升機(jī)的選擇 18
3.5．電機(jī)的選擇 19
3.6．提升機(jī)的校核 19
3.7 提升系統(tǒng)計(jì)算 20
第四章 提升機(jī)卷筒的設(shè)計(jì) 23
4.1卷筒的分類 23
4.2 卷筒繩槽的確定 23
4.3卷筒的確定 24
4.4 卷筒強(qiáng)度計(jì)算 26
第五章 卷筒主軸的設(shè)計(jì) 28
5.1 卷筒軸的受力分析與工作應(yīng)力分析 28
5.2 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 29
5.3.確定各段軸的直徑和長(zhǎng)度 30
5.4軸的校核 30
第六章 提升機(jī)的制動(dòng)系統(tǒng) 32
6.1 盤式制動(dòng)器 32
6.2盤式制動(dòng)器的設(shè)計(jì)計(jì)算 35
6.3 盤式制動(dòng)器的調(diào)整和維護(hù) 43
第七章 提升機(jī)的液壓站 45
7.1 液壓站的功用 45
7.2 提升機(jī)液壓站的工作要求 45
7.3 液壓站的組成部分 45
7.4液壓站的維護(hù)及注意事項(xiàng) 46
結(jié)論 48
致謝 49
參考文獻(xiàn) 50
前言
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。
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。
通過本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，進(jìn)一步熟悉多繩摩擦式礦井提升機(jī)各部分的工作原理，完成礦井多繩摩擦式提升機(jī)總體機(jī)構(gòu)之中的各個(gè)部件的設(shè)計(jì)和校核計(jì)算，使之能夠在合適的礦井下進(jìn)行運(yùn)作，而且使提升機(jī)的生產(chǎn)效率大大的提高，保證礦井工作的順利進(jìn)行。
第一章 提升機(jī)的概述
1.1提升機(jī)的簡(jiǎn)介
礦井提升機(jī)是一種大型提升機(jī)械設(shè)備。由電機(jī)帶動(dòng)機(jī)械設(shè)備，以帶動(dòng)鋼絲繩從而帶動(dòng)容器在井筒中升降，完成輸送任務(wù)。礦井提升機(jī)是由原始的提水工具逐步發(fā)展演變而來?，F(xiàn)代的礦井提升機(jī)提升量大，速度高，安全性高，已發(fā)展成為電子計(jì)算機(jī)控制的全自動(dòng)重型礦山機(jī)械。
礦井提升機(jī)主要由電動(dòng)機(jī)、減速器、卷筒（或摩擦輪）、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)等組成，采用交流或直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)。按提升鋼絲繩的工作原理分纏繞式礦井提升機(jī)和摩擦式礦井提升機(jī)。纏繞式礦井提升機(jī)有單卷筒和雙卷筒兩種，鋼絲繩在卷筒上的纏繞方式與一般絞車類似。單筒大多只有一根鋼絲繩，連接一個(gè)容器。雙筒的每個(gè)卷筒各配一根鋼絲繩，連接兩個(gè)容器，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)一個(gè)容器上升，另一個(gè)容器下降。纏繞式礦井提升機(jī)大多用于年產(chǎn)量在120萬(wàn)噸以下、井深小于400米的礦井中。摩擦式礦井提升機(jī)的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，或一端連接容器，另一端連接平衡重。摩擦式礦井提升機(jī)根據(jù)布置方式分為塔式摩擦式礦井提升機(jī)（機(jī)房設(shè)在井筒頂部塔架上）和落地摩擦式礦井提升機(jī)（機(jī)房直接設(shè)在地面上）兩種。按提升繩的數(shù)量又分為單繩摩擦式礦井提升機(jī)和多繩摩擦式礦井提升機(jī)。后者的優(yōu)點(diǎn)是：可采用較細(xì)的鋼絲繩和直徑較小的摩擦輪，從而機(jī)組尺寸小，便于制造；速度高、提升能力大、安全性好。年產(chǎn)120萬(wàn)噸以上、井深小于2100米的豎井大多采用這種提升機(jī)
礦井提升機(jī)具有以下特點(diǎn)：
（1）安全性
所謂安全性，就是不能發(fā)生突然事故。由于礦井提升設(shè)備在礦山生產(chǎn)中所占的地位十分重要，其運(yùn)轉(zhuǎn)的安全性．不僅直接影響整個(gè)礦井的生產(chǎn)，而且還涉及人員的生命安全。因此各國(guó)都對(duì)礦井提升設(shè)備提出了極嚴(yán)格的要求。在我國(guó)這些規(guī)定包括在《煤礦安全規(guī)程》只中。
（2）可靠性
所謂可靠性，是指能夠可靠地連續(xù)長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)而不需在短期內(nèi)檢修。礦井提升設(shè)備所擔(dān)負(fù)的任務(wù)十分艱巨，不僅每年要把數(shù)十萬(wàn)噸到數(shù)百萬(wàn)噸的煤炭和礦石從井下提升到地面，而且還要完成其他輔助工作。一個(gè)年產(chǎn)150萬(wàn)噸的礦井，停產(chǎn)一天就要損失大約20萬(wàn)元。因此礦井提升機(jī)至少要服務(wù)二十年以上而不需大修。
（3）經(jīng)濟(jì)性
礦井提升設(shè)備是礦山大型設(shè)備之一，功率大，耗電多，大型礦井提升機(jī)的功率超過1000KW。因此礦井提升設(shè)備的造價(jià)以及運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用，也就成為影響礦井生產(chǎn)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的重要因素之一。
1.2提升機(jī)的用途和發(fā)展概況
礦井提升設(shè)備是礦山運(yùn)輸中的咽喉設(shè)備,又是礦山最大的耗電設(shè)備。西德、瑞典等國(guó)是當(dāng)今世界上制造礦井提升機(jī)較先進(jìn)的國(guó)家,特別是多繩摩擦式提升機(jī)更為突出。在這些國(guó)家的豎井中幾乎全部采用較先進(jìn)的多繩摩擦式提升機(jī),不僅廣泛采用龐大井塔的塔式多繩摩擦提升機(jī),而且越來越多地使用較低的井架的落地式多繩提升機(jī)。它們的發(fā)展特點(diǎn)是體積小,重量輕,終端提升量大,提升速度高,襯墊材料摩擦系數(shù)大又耐磨,液壓制動(dòng),運(yùn)轉(zhuǎn)安全可靠,自動(dòng)化程度高,多機(jī)集中控制等。生產(chǎn)的產(chǎn)品供世界上二十多個(gè)國(guó)家使用。我國(guó)礦井提升設(shè)備在上述技術(shù)方面與發(fā)達(dá)國(guó)家相比有一定的差距，自動(dòng)化和多機(jī)集中控制技術(shù)方面差距大，產(chǎn)品在國(guó)際市場(chǎng)上缺乏競(jìng)爭(zhēng)能力。
內(nèi)裝式提升機(jī)在我國(guó)已有多臺(tái)運(yùn)行，作為高度機(jī)電一體化的，節(jié)能新產(chǎn)品應(yīng)重點(diǎn)發(fā)展。同時(shí)開展斜井提摩擦提升和布雷爾提升機(jī)的研制。
目前國(guó)外礦井提升機(jī)總的發(fā)展趨向是：
(1)向大型化發(fā)展 礦井大型化和要求提升機(jī)大型化之目的主要在于獲得更大的礦產(chǎn)量。1O年前，年產(chǎn)90～120萬(wàn)t的礦為大型礦。目前，就世界范圍而言， 年產(chǎn)200～300萬(wàn)t的礦山也不算大，僅僅算中、小型礦 瑞典最大地下礦將達(dá)1000 ～2500萬(wàn)r／a。大型化主要體現(xiàn)在大容量的提升容器。目前．世界上一次提升最大重量已達(dá)63t。國(guó)外大型提升機(jī)都采用多繩摩擦式提升機(jī)。
(2)向自動(dòng)化、遙控方向發(fā)展 自動(dòng)化不僅僅是為了節(jié)省人力，更重要的是適應(yīng)大生產(chǎn)、集中控制、集中管理、系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)的需要．也是保證產(chǎn)量和提高勞動(dòng)生產(chǎn)率的有效手段 同時(shí)也包含減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、節(jié)省人力、電力和提高運(yùn)行安全性。國(guó)外大型礦井提升機(jī)都廣泛采用以多種保護(hù)為基礎(chǔ)的自動(dòng)化運(yùn)行．并能記錄和處理各種生產(chǎn)數(shù)據(jù)、運(yùn)行等資料。英國(guó)完善了包括有全功能維護(hù)設(shè)計(jì)的可控硅供電，直接連接直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和在井簡(jiǎn)中的提升機(jī)控制系統(tǒng) 目前國(guó)外主井幾乎都是自動(dòng)化運(yùn)行，副井由于機(jī)動(dòng)性大．一般都是采用按鈕控制和在罐籠內(nèi)遙控。
(3)繼續(xù)發(fā)展多繩提升機(jī) 一般淺井、提升重量不大時(shí)．可采用常規(guī)纏繞式提升機(jī)；但當(dāng)深井、提升重量大時(shí)，須采用多繩摩擦式提升機(jī)。有相當(dāng)一部分提升任務(wù)既可采用纏繞式提升機(jī)也可采用多繩提升機(jī)，如果現(xiàn)場(chǎng)條件允許．則多繩摩擦式提升機(jī)更為經(jīng)濟(jì)。目前多繩纏繞式提升機(jī)繼續(xù)向更先進(jìn)方向投展。有些國(guó)家生產(chǎn)的多繩提升機(jī)，塔式和落地式多繩提升機(jī)大致各占5O%。
(4)發(fā)展各種新型和專用提升設(shè)備除目前已出現(xiàn)的落地式提升機(jī)、布雷爾提升機(jī)和采用鋼芯膠帶牽引的摩擦式提升機(jī)外； 國(guó)外還研制了起重式提升機(jī)、各種不同包圍角的多繩摩擦式提升機(jī)(用于淺井)．另外，還研制了不同形式的無(wú)繩提升設(shè)備，現(xiàn)已知的有機(jī)械式、電磁式、水力式和風(fēng)動(dòng)式。
(5)采用“四新”(新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)、新材料和新工藝)采用“四新” 后，提升機(jī)主軸裝置、制動(dòng)系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、操縱系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)等各部分不斷改進(jìn)提高，使整個(gè)多繩摩擦式提升機(jī)結(jié)構(gòu)朝著體積小、重量輕、效率高的方向發(fā)展。
國(guó)內(nèi)礦井提升機(jī)的發(fā)展趨向是：
(1)發(fā)展多繩摩擦輪提升機(jī)，特別是大型落地式多繩提升機(jī)． 以及斜井、斜坡道用的多繩提升機(jī)；
(2)不斷改進(jìn)井研制新型單繩及多繩纏繞式礦井提升機(jī)}
(3)可控硅供電及徽電子技術(shù)在提升機(jī)上應(yīng)用，以及可編程序控制器，遙控技術(shù)．交交變頻調(diào)速等先進(jìn)技術(shù)；
(4)研制應(yīng)用高性能摩擦襯墊．高比壓閘瓦等新技術(shù)、新材料；
(5)不斷引進(jìn)、消化、吸收國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，并用于制造國(guó)產(chǎn)礦井提升機(jī)。淘汰落后技術(shù)，如塊式閘及角移式閘．氣動(dòng)制動(dòng)器，鑄造結(jié)構(gòu)并限制減速器和控制繼電器的使用。
1.3提升機(jī)的工作原理
按工作原理不同，礦井提升機(jī)可分為兩類：?jiǎn)卫K纏繞式和多繩纏繞式提升機(jī)。單繩纏繞式又可分為單卷筒提升機(jī)和雙卷筒提升機(jī)。
單繩纏繞式提升機(jī)的工作原地如圖l—1所示，簡(jiǎn)單地說，就是用一根較粗的鋼絲繩在卷筒上纏上和纏下來實(shí)現(xiàn)容器的提升和下放運(yùn)動(dòng)。
圖1-1.1 單繩纏繞式提升機(jī) 圖1-1.2 多繩纏繞式提升機(jī)
1-滾筒；2-鋼絲繩；3-容器； 1-主導(dǎo)輪；2-鋼絲繩；3-平衡尾繩；
4-平衡尾繩；5-天輪 4-容器；5-導(dǎo)向輪
圖l—1
提升機(jī)安裝在地面提升機(jī)房里，鋼絲繩一端固定在卷筒上，另一端繞過天輪后懸掛提升容器。圖1—1所承為單繩纏繞式單卷筒提升機(jī)，卷筒上固定兩根鋼絲繩，并應(yīng)使每根鋼絲繩在卷簡(jiǎn)上的纏繞方向相反。這樣，當(dāng)電動(dòng)機(jī)經(jīng)過減速器帶動(dòng)卷筒旋轉(zhuǎn)時(shí)，兩根鋼絲繩便經(jīng)過天輪在卷筒上纏上和纏下，從而使提升容器在井筒里上下運(yùn)動(dòng)。不難看出，單繩纏繞式提升機(jī)的一個(gè)根本特點(diǎn)和缺點(diǎn)是鋼絲繩在卷筒上不斷的纏上和纏下，這就要求卷筒必須具備一定的纏繞表面積，以便能容納下根據(jù)井深或提升高度所確定的鋼絲繩懸垂長(zhǎng)度。單繩纏繞式提升機(jī)的規(guī)格性能、應(yīng)用范圍、機(jī)械結(jié)構(gòu)等都是由這一特點(diǎn)來確定的。
單繩纏繞式雙卷筒提升機(jī)具有兩個(gè)卷筒，每個(gè)卷筒上固定一根鋼絲繩，并應(yīng)使鋼絲繩在兩卷筒上的纏繞方向相反，其工作原理和特點(diǎn)與單卷筒提升機(jī)完全相同。多繩摩擦式提升機(jī)的工作原理與單繩纏繞式提升機(jī)不同，鋼絲繩不是固定和纏繞在主導(dǎo)輪上，而是搭放在主導(dǎo)輪的摩擦襯墊上，如圖所示，提升容器懸掛在鋼絲繩的兩端，在容器的底部還懸掛有平衡尾繩。提升機(jī)工作時(shí)，拉緊的鋼絲繩必須以一定的正壓力緊壓在摩擦襯墊上。當(dāng)主導(dǎo)輪由電動(dòng)機(jī)通過減速器帶動(dòng)向某一個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，在鋼絲繩和摩擦襯墊之間使發(fā)生很大的摩擦力，使鋼絲繩在這種摩擦力的作用下，跟隨主導(dǎo)輪一起運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)容器的提升和下放。不難看出，多繩摩擦式提升機(jī)的一個(gè)根本特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)是鋼絲繩不在主導(dǎo)輪輪上纏繞，而是搭放在主導(dǎo)輪的摩擦襯墊上，靠摩擦力進(jìn)行工作。同樣，多繩摩擦式提升機(jī)的規(guī)格性能、應(yīng)用范圍和機(jī)械結(jié)構(gòu)等，都是由這一特點(diǎn)來確定的。
多繩摩擦式提升機(jī)特別適應(yīng)于深并和大產(chǎn)量的提升工作。 多繩摩擦式提升機(jī)與單繩纏繞式提升機(jī)比較，在規(guī)格性能、應(yīng)用范圍、機(jī)械結(jié)構(gòu)和經(jīng)濟(jì)效果等方而都優(yōu)越得多，就深井和大產(chǎn)量來說，是堅(jiān)井提升的發(fā)展方向。
但是，根據(jù)我國(guó)目前淺井多、斜并多的特點(diǎn)，單繩纏繞式提升機(jī)仍然是目前制造和使用的重點(diǎn)。對(duì)于部分深井和大產(chǎn)量的礦井，則應(yīng)該合理的選用多繩摩擦式提升機(jī)，而不宜選用大型的單繩纏繞式提升機(jī)。
第二章 提升機(jī)的組成
礦井提升機(jī)作為一個(gè)完整的機(jī)械——電氣機(jī)組，它的組成部分如圖2—1所示。
圖2—1所示
2.1 工作機(jī)構(gòu)
工作機(jī)構(gòu)的作用是：
（1）纏繞或搭放提升鋼絲繩；
（2）承受各種正常載荷(包括固定靜載荷和工作載荷)，并將此載荷經(jīng)過軸承傳給基礎(chǔ)；
（3）承受在各種緊急事故情況下所造成的非常載荷，在非常載荷作用下，主軸裝置的各部分不應(yīng)有殘余變形；
（4）當(dāng)更換提升水平時(shí)，能調(diào)節(jié)鋼絲繩的長(zhǎng)度(僅限于單繩纏繞式雙卷筒提升機(jī))。
因此，主軸裝置應(yīng)保證主軸、卷筒和其它部分有足夠的強(qiáng)度和剛度。
保安規(guī)程規(guī)定，主軸裝置的卷筒或主導(dǎo)輪直徑與鋼絲繩和鋼絲直徑的比值應(yīng)符合下列要求我：
對(duì)地面提升設(shè)備
, (2-1)
對(duì)于井下提升設(shè)備
， (2-2)
式中 ——提升機(jī)卷筒或主導(dǎo)輪名義直徑（毫米）；
——鋼絲繩直徑（毫米）；
——鋼絲直徑（毫米）；
調(diào)繩裝置的作用是：當(dāng)更換提升水平需要調(diào)節(jié)鋼絲組的長(zhǎng)度時(shí)，利用調(diào)繩裝置使游動(dòng)卷筒與主軸脫開，從而可以轉(zhuǎn)動(dòng)固定卷筒(此時(shí)游動(dòng)卷筒應(yīng)用制動(dòng)器閘住)調(diào)節(jié)鋼絲繩長(zhǎng)度。調(diào)繩結(jié)束時(shí)，利用調(diào)繩裝置使游動(dòng)卷筒與主軸合上(即連接上)，以便恢復(fù)正常的提升工作。
2.2 制動(dòng)系統(tǒng)
2.2.1制動(dòng)裝置的功用
1)在提升機(jī)正常工作的減速階段或下放重物時(shí)，參與調(diào)整提升機(jī)的運(yùn)行速度，并在提升終了時(shí)使之正常停車，即工作制動(dòng)；
2）當(dāng)提升機(jī)工作異常時(shí)使之迅速停車，以免事故擴(kuò)大，即安全制動(dòng)；
3）當(dāng)提升機(jī)檢修時(shí)，使之保持不動(dòng)；
4）雙筒提升機(jī)在進(jìn)行調(diào)繩操作時(shí)，是卷筒保持不動(dòng)。
2.2.2 制動(dòng)裝置的類型
制動(dòng)裝置中的制動(dòng)器按結(jié)構(gòu)分為塊閘和盤閘；傳動(dòng)裝置按傳動(dòng)能源分為油壓、氣壓及彈簧等。
JK型和BM型提升機(jī)使用油壓角移式制動(dòng)裝置。JK型和HKM3型提升機(jī)使用壓氣平移制動(dòng)裝置。JKA型提升機(jī)使用液壓綜合式制動(dòng)裝置。XKT型、JK型、GKT型、JKD型、JKM型、JKMD型提升機(jī)使用液壓盤式制動(dòng)裝置。礦用提升絞車使用手動(dòng)角移式制動(dòng)器作為工作制動(dòng)，重錘-電磁鐵絲杠螺母操縱的角移式制動(dòng)器或重錘-電力液壓推桿操縱的平移式制動(dòng)器作為安全制動(dòng)，擔(dān)新系列JT型提升絞車則使用液壓盤式制動(dòng)裝置。
2.3 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)
機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)包括減速器和聯(lián)軸器。
（1）減速器的作用：
礦井提升機(jī)主軸的轉(zhuǎn)數(shù)由于受提升速度的限制，一般在l0一60轉(zhuǎn)／分之間，而用作拖動(dòng)的電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)，一般在480一960轉(zhuǎn)／分之間。這樣，除采用低速直流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)外，一般情況下不能將主軸與電動(dòng)機(jī)直接聯(lián)接，中間必須經(jīng)過減速器。因而減速器的作用是減速印傳遞動(dòng)力。
（2）聯(lián)軸器是用來聯(lián)接提升機(jī)的旋轉(zhuǎn)部分，并傳遞動(dòng)力。主要有兩種：
蛇形彈簧聯(lián)軸器(用于聯(lián)接電動(dòng)機(jī)和減速器高速軸)
齒輪聯(lián)軸器(用于聯(lián)接提升機(jī)主軸和減速器低速軸)
2.4潤(rùn)滑系統(tǒng)
潤(rùn)滑系統(tǒng)的作用是：在提升機(jī)工作時(shí)，不間斷地向主軸承、減速器軸承和嚙合齒面壓送潤(rùn)滑油，以保證軸承和齒輪能良好的工作。潤(rùn)滑系統(tǒng)必須與自動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)和字電功機(jī)聯(lián)鎖：即潤(rùn)滑系統(tǒng)失靈時(shí)(如潤(rùn)滑油壓力過高或過低、軸承溫升過高等)，主電動(dòng)機(jī)斷電，提升機(jī)進(jìn)行安全制動(dòng)。啟動(dòng)主電動(dòng)機(jī)之前，必須先開動(dòng)潤(rùn)滑油泵，以確保機(jī)器在充分潤(rùn)滑的條件下工作。
2.5觀察和操縱系統(tǒng)
觀測(cè)和操縱系統(tǒng)包括斜面操縱臺(tái)、深度指示器和測(cè)速發(fā)電機(jī)獎(jiǎng)置。
深度指示器的作用：
(1)指示提升容器的運(yùn)行位置；
(2)容器接近井口卸載位置和井底停車場(chǎng)時(shí)， 發(fā)出減速信號(hào)；
(3)當(dāng)提升機(jī)超速和過卷時(shí)進(jìn)行限速和過卷保護(hù)；
(4)對(duì)于多繩摩擦式提升機(jī)，深度指示器還應(yīng)能自動(dòng)調(diào)零，以消除由于鋼絲繩在主導(dǎo)輪摩擦襯墊上的滑動(dòng)、蛹動(dòng)和自然伸長(zhǎng)等所造成的指示誤差。
2.6拖動(dòng)，控制和自動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)
拖動(dòng)、控制和自動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)包括主拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)和微拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)、電氣控制系統(tǒng)和自動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)。
礦井提升機(jī)根據(jù)交直流拖動(dòng)系統(tǒng)的不同可分別采用三相繞線式感應(yīng)電動(dòng)機(jī)或直流電動(dòng)機(jī)。
礦井提升機(jī)自動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)的作用是：在司機(jī)不參與的情況下，發(fā)生故障時(shí)能自動(dòng)將主電功機(jī)斷開并同時(shí)進(jìn)行安全制動(dòng)而實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的保護(hù)。
自動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)應(yīng)具有如下性能：
(1)提升機(jī)超速時(shí)(包括等速和減速階段的超速)自動(dòng)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)；
(2)提升容器過卷時(shí)自動(dòng)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)；
(3)制動(dòng)油欠壓或超壓時(shí)自動(dòng)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)；
(4)潤(rùn)滑油欠壓或超壓時(shí)自動(dòng)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)；
(5)軸承溫升過高和制動(dòng)油溫升過高時(shí)自動(dòng)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)；
(6)閘瓦磨損超過規(guī)定值時(shí)自動(dòng)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)；
(7)電功機(jī)過電流或失壓(斷電)時(shí)自動(dòng)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)。
根據(jù)上述各項(xiàng)自動(dòng)保護(hù)作用的要求，自動(dòng)保護(hù)可分為提升機(jī)運(yùn)行過程中的自動(dòng)保護(hù)和一次提升結(jié)束時(shí)的自動(dòng)保護(hù)。
2.7輔助部分
包括司機(jī)座、機(jī)座、護(hù)欄、擋板、護(hù)罩等輔助用品及材料。對(duì)于多繩摩擦式提升機(jī)還包括導(dǎo)向輪裝置及摩擦輪襯墊的車槽裝置。
第三章 提升機(jī)的選型計(jì)算
3．1設(shè)計(jì)依據(jù)
煤礦主井主要為了煤炭的運(yùn)輸提升，而副井只作為下放材料，設(shè)備，以及排矸（立井還作為人員上下的通道），副井一般采用罐籠提升。本次設(shè)計(jì)的就是副井所使用的提升機(jī)。
1、年提升矸石量：108000t
2、工作制度：年工作日330d，每天凈提升時(shí)間16h。
3、井口軌面標(biāo)高 +546.4m
大巷軌面標(biāo)高(一水平) +75m
大巷軌面標(biāo)高(二水平) -15m
井筒垂深 561.4m
提升高度（一水平） 471.4m
提升高度（二水平） 561.4m
4、最大班下井人數(shù)： 250人。
5、最大件重量：10700kg(主排水泵電機(jī),不可拆卸件)
3.2提升容器選擇
根據(jù)礦井的年產(chǎn)量及輔助提升量，經(jīng)計(jì)算，副井提升容器選用600軌距1.0t標(biāo)準(zhǔn)礦車雙層4車多繩標(biāo)準(zhǔn)罐籠（寬窄各一個(gè)），鋼絲繩罐道，寬灌籠質(zhì)量為Q=18500kg，每次載人數(shù)76人，窄罐籠質(zhì)量為Q=10000kg,每次載人數(shù)46人。
提升矸石時(shí)選用1t標(biāo)準(zhǔn)礦車，礦車型號(hào)為MGC1.1-6A，礦車自重QZ=610kg，載矸量為Qm=1800kg。
3.3鋼絲繩及提升機(jī)選擇
3.3.1、繩端荷載計(jì)算
提升物料（按提矸計(jì)算）：
Q矸=Q+Qm+QZ=18500+1800+610=20910kg
提升人員：
Q人=Q+Qr=18500+5700=24200kg
提升最大件設(shè)備：
Q大件=18500+10700=29200kg
式中:Qr—每次乘載人員重量,按最多76人計(jì)算。
10700—卸載最大件水泵電機(jī)重量。
3.3.2首繩單位長(zhǎng)度重量
P`K大件==292004×（110×1679-571.4）=5.92kg/m
P`K人==242004×（110×1679-571.4）=5.68kg/m
式中:Hc—鋼絲繩懸垂長(zhǎng)度Hc=H+Hj+Hh=546.4+15+10=571.4m
n —首繩鋼絲繩根數(shù)
Hh—尾繩環(huán)高度
根據(jù)以上計(jì)算，首繩選用38zbb6v×37S+FC型鋼絲繩左右捻各兩根。其技術(shù)參數(shù)如下：鋼絲繩直徑dk=38mm，鋼絲破斷拉力總和Qq=1136KN，鋼絲繩單位長(zhǎng)度質(zhì)量為Pk=6.14kg/m。
3.3.3尾繩單位長(zhǎng)度重量
qk′=Pk=2×6.14=12.28kg/m
式中:n1—尾繩鋼絲繩根數(shù)
所以 提升鋼絲繩和平衡鋼絲繩參數(shù)如圖3-1所示
內(nèi)容
提升鋼絲繩
平衡鋼絲繩
型號(hào)
38zbb6v×37S+FC
170×28ZBBP8×4×9+FC
直徑
38mm
170mm×28mm
數(shù)量/根
4
2
質(zhì)量/(kg/m)
6.14
12.3
抗拉強(qiáng)度/MPa
1770
1370
破斷拉力/kN
1136
1490
長(zhǎng)度/(m/根)
710
620
圖3-1
3.4．提升機(jī)的選擇
3.4.1摩擦輪的最小直徑
D≥90dk=90×38mm=3420mm
3.4.2最大靜張力和最大靜張力差
最大靜張力(按提升最大設(shè)備計(jì)算)Fj=Q+Q大件+nPkHj+n1qk(H+Hh)
=18500+29200+4×6.14×15+2×12.3×(546.4+10)=61755kg
最大靜張力差Fc=Qr+（18500-10000）=14200kg
據(jù)此副井提升裝置選用JKMD-3.5×4型落地式多繩摩擦提升機(jī)。
其主要技術(shù)參數(shù)為：
摩擦輪直徑D=3500mm，
天輪直徑DT=3500mm，
最大靜張力570kN，
最大靜張力差180kN，
鋼絲繩根數(shù)4根，
摩擦輪鋼絲繩間距300mm，
提升速度V=6 m/s，
變位質(zhì)量10940kg，
效率為0.98，
襯墊摩擦系數(shù)μ=0.25。
3.5．電機(jī)的選擇
電動(dòng)機(jī)功率
P=×Φ=1.2×18000×9.8×61000×0.92×1×1.2=1185KW
式中：K——礦井阻力系數(shù)，取K=1.2；
Q——一次提升人員質(zhì)量（按寬罐籠計(jì)算）；計(jì)入罐籠質(zhì)量差；
Φ——提升系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，加減速度及鋼絲繩重力因素影響系數(shù)；
ηj——減速器傳動(dòng)效率，ηj=0.92；
根據(jù)計(jì)算的電動(dòng)機(jī)的功率，選取型號(hào)為ZKTD-215/56的電機(jī)，功率為1250KW，轉(zhuǎn)速n=55r/min，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量md=20000kg?m2。
3.6．提升機(jī)的校核
3.6.1提升機(jī)直徑驗(yàn)算
D0=90Dk=90×38=3420mm<3500mm
允許的鋼絲繩安全系數(shù)
提升人員8.91 提升物料7.91
3.6.2鋼絲繩校驗(yàn)（提升矸石）
3.6.2.1.載重側(cè)最大靜張力為
F1=（T1+Qmax+Qz+NkQk)g=423.88KN<570KN
3.6.2.2.空載側(cè)最小靜張力為
F2=T2+Qx+NkQkg=353.05KN
3.6.2.3.最大靜張力差
Fj=F1-F2=423.88-353.05=70.83KN<180KN
3.6.2.4.繩襯比壓計(jì)算
p=F1+F2N1DkDg=423.88+353.054×38×3.6=1.42<2MP
3.6.2.5首繩安全系數(shù)
提升矸石時(shí)
m==9.12>7.91
3.7 提升系統(tǒng)計(jì)算
3.7.1井架高度計(jì)算
過卷高度 Hg=13.90m
防撞梁距導(dǎo)向論中心的垂高 Hf=6.3m
兩天論中心垂高 Ha=5.5m
本體高度 Hr=6.1m
井架高度計(jì)算式為
Hj=Hx+Hr+Hg+Hf+Ha-Hr2=31.8m
3.7.2 上繩弦長(zhǎng)計(jì)算
上繩弦長(zhǎng)計(jì)算式為
La=（Hj-Eo）2+Lo+S-Dt22-Dg-Dt22=36.41m
3.7.3 上繩仰角計(jì)算
上繩仰角計(jì)算式為
βa=tan-1（Hj-EoLo+S-Dt2）-tan-1Dg-Dt2La
=53.05°
3.7.4 下繩弦長(zhǎng)計(jì)算
下繩弦長(zhǎng)計(jì)算式為
Lx=(Hj-Hs-Eo)2+(Lo-Dt2)2-Dt+Dg22=30.77m
3.7.5 下繩仰角計(jì)算
下繩仰角計(jì)算式為
βx=tan-1（Hj-Ha-EoLo-Dt2）-tan-1Dg+Dt2Lx=56.14°
3.7.6 圍包角計(jì)算
圍包角計(jì)算式為
α=180°+βx-βa=180°+56.14°-53.05°=183.09°
3.7.7 上弦距下弦最小距離計(jì)算
上弦距下弦最小距離計(jì)算式為
Hm=Ha2+S2sintan-1HsS-βa=1.84m
第四章 提升機(jī)卷筒的設(shè)計(jì)
4.1卷筒的分類
按照鋼絲繩在卷筒上的卷繞層數(shù)分，卷筒分單層繞和多層繞兩種。一般起重機(jī)大多采用單層繞卷筒。只有在繞繩量特別大或特別要求機(jī)構(gòu)緊湊的情況下，為了縮小卷筒的外形尺寸，才采用多層繞的方式。本設(shè)計(jì)采用單層繞。
按照卷筒的表面分，有光卷筒和帶螺旋槽卷筒兩種。光卷筒用于多層卷繞，其結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，鋼絲繩按螺旋形緊密地排列在卷筒表面上，繩圈的節(jié)矩等于鋼絲繩的直徑。由于鋼絲繩和卷筒表面之間接觸應(yīng)力較高，相鄰繩圈在工作時(shí)又有摩擦，鋼絲繩使用壽命就要降低。為了使鋼絲繩在卷筒表面上排列整齊，單層繞卷筒一般都有螺旋槽，有了繩槽后，使鋼絲繩與卷筒的接觸面積增加，因而減小了它們之間的接觸應(yīng)力，也消除了在卷筒卷繞過程中繩圈間可能產(chǎn)生的摩擦，因此提高了鋼絲繩的使用壽命，目前，多層繞卷筒也制成帶繩槽的，更為合理。繩槽在卷筒上的卷繞方向可以制成左旋或右旋。單聯(lián)滑輪組的卷筒只有一條螺旋繩槽；雙聯(lián)滑輪的卷筒，兩側(cè)應(yīng)分別右一條左旋和右旋的繩槽。繩槽的形狀分別為標(biāo)準(zhǔn)繩槽和深槽兩種，如圖（4—1）。
4.2 卷筒繩槽的確定
查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)知，卷筒繩槽槽底半徑R，槽深c 槽的節(jié)矩t 其尺寸關(guān)系為：
R=（0.54~0.6）d（ d 為鋼絲繩直徑 ）
繩槽深度：標(biāo)準(zhǔn)槽：=（0.25~0.4）d （mm）
深槽： =（0.6~0.9） d （mm）
繩槽節(jié)距：標(biāo)準(zhǔn)槽：＝d＋（2～4） （mm）
深槽： ＝d＋（6～8） （mm）
卷筒槽多數(shù)采用標(biāo)準(zhǔn)槽，只有在使用過程中鋼絲繩有可能脫槽的情況才使用深槽，本設(shè)計(jì)選用標(biāo)準(zhǔn)槽，鋼絲繩直徑選用35mm，
R=（0.54～0.6）d mm=18.9～21mm
取R=20mm
c=（0.25~0.4）d mm =8.75~14mm
取c=12mm
t＝d＋（2～4）mm=38mm
4.3卷筒的確定
卷筒按照轉(zhuǎn)矩的傳遞方式來分．有端側(cè)板周邊大齒輪外嚙合式和筒端或筒內(nèi)齒輪內(nèi)嚙合式，其共同特點(diǎn)是卷筒軸只承受彎矩，不承受轉(zhuǎn)矩。本設(shè)計(jì)卷筒采用內(nèi)齒輪嚙合式。如圖（4—2）。
圖 4—2 內(nèi)齒嚙合式卷筒
卷筒的設(shè)計(jì)主要尺寸有節(jié)徑 、卷筒長(zhǎng)度 L 、卷筒壁厚 δ。
4.3.1 卷筒節(jié)徑D0設(shè)計(jì)
查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，選取標(biāo)準(zhǔn)卷筒節(jié)徑=3500mm
4.3.2 卷筒的長(zhǎng)度設(shè)計(jì)
查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，選取標(biāo)準(zhǔn)卷筒長(zhǎng)度為1500mm
4.3.3 卷筒壁厚設(shè)計(jì)
本設(shè)計(jì)為了延長(zhǎng)鋼絲繩的壽命，用鑄鐵卷筒，對(duì)于鑄鐵卷筒可按經(jīng)驗(yàn)公式初步確定，然后進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算。
對(duì)于鑄鐵筒壁厚 mm
根據(jù)鑄造工藝的要求，鑄鐵卷筒的壁厚不應(yīng)小于12 mm，
mm
＝0.02×3500＋（6～10）
＝70+8
＝78 mm
所以卷筒的參數(shù)選擇為：繩槽節(jié)距t＝38mm、槽底半徑＝12mm、卷筒直徑＝3500mm、卷筒長(zhǎng)度L=1500mm、卷筒壁厚δ=78mm
4.4 卷筒強(qiáng)度計(jì)算
查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第二冊(cè)可知，卷筒材料一般采用不低于HT200的鑄鐵，特殊需要時(shí)可采用ZG230-450、ZG270-500鑄鋼或Q235-A焊接制造。本設(shè)計(jì)的卷筒五特殊需要，額定起重重量不是很大，所以選擇HT200的鑄鐵制造。
一般卷筒壁厚相對(duì)于卷筒直徑較小，所以卷筒壁厚可以忽略不計(jì)，在鋼絲繩的最大拉力作用下，使卷筒產(chǎn)生壓應(yīng)力、彎曲應(yīng)力和扭曲應(yīng)力。其中壓應(yīng)力最大。當(dāng)3時(shí)彎曲應(yīng)力和扭曲應(yīng)力的合成力不超過壓應(yīng)力10%,所以當(dāng)3時(shí)只計(jì)算壓應(yīng)力即可。
本設(shè)計(jì)中L=1500mm D=3500 mm，符合3的要求，所以只計(jì)算壓應(yīng)力即可。
當(dāng)鋼絲繩單層卷繞時(shí)，卷筒所受壓應(yīng)力按下式來計(jì)算：
=A （3—10）
其中 為鋼絲繩單層卷繞時(shí)卷筒所受壓應(yīng)力（）
為鋼絲繩最大拉力（N）
為卷筒壁厚
A 為應(yīng)力減小系數(shù)，一般取A=0.75
為許用壓力，對(duì)于鑄鐵=
為鑄鐵抗壓強(qiáng)度極限
所以=A
=0.7542388078×38=107.26MPa
查教材機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知195，所以107.26。
所以
經(jīng)檢驗(yàn)計(jì)算，卷筒抗壓強(qiáng)度符合要求。
第五章 卷筒主軸的設(shè)計(jì)
5.1 卷筒軸的受力分析與工作應(yīng)力分析
常用的卷筒軸分軸固定式和軸轉(zhuǎn)動(dòng)式（圖5—1）兩種情況。卷?yè)P(yáng)機(jī)卷筒工作時(shí)，鋼絲繩在卷簡(jiǎn)上的位置是變化的。鋼絲繩拉力經(jīng)卷筒及支承作用到軸上產(chǎn)生的力矩，其大小隨鋼絲繩在卷簡(jiǎn)上位置的變化而不同。強(qiáng)度計(jì)算時(shí)應(yīng)按鋼絲繩在卷筒上兩個(gè)極限位旨分別計(jì)算。由卷?yè)P(yáng)機(jī)工作情況和軸的受力分析可知，a、b因卷筒軸主要承受彎矩，可簡(jiǎn)化為簡(jiǎn)單的心軸。a圖為固定心軸，b圖為轉(zhuǎn)動(dòng)心軸。對(duì)于轉(zhuǎn)動(dòng)心軸，其彎曲應(yīng)力一般為對(duì)稱循環(huán)變化；對(duì)固定心軸，其應(yīng)力循環(huán)特征為，視具體的載荷性質(zhì)而定。對(duì)固定心軸的疲勞失效而言，最危險(xiǎn)的應(yīng)力情況是脈動(dòng)循環(huán)變化，為安全起見，卷筒的固定心軸應(yīng)力以按脈動(dòng)循環(huán)處理為宜。c圖卷筒軸既受彎又受扭，為轉(zhuǎn)軸。其彎曲應(yīng)力的應(yīng)力性質(zhì)為對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力，而扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力的應(yīng)力性質(zhì)可視為脈動(dòng)循環(huán)變化。由此可知，卷筒軸在正常使用條件下，最終將發(fā)生疲勞破壞。但也不排除在超載或意外情況下發(fā)生靜強(qiáng)度破壞。
圖 5—1 卷筒軸的類型
a: 軸固定式 b、c: 軸轉(zhuǎn)動(dòng)式
5.2 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算
已知條件：
鋼絲繩直徑 d=38mm
摩擦輪直徑 Dm=3.5m
繩槽半徑 R=20mm
繩槽深度標(biāo)準(zhǔn)槽 C=12mm
鋼絲繩間距 L=300mm
卷筒厚度 δ=78mm
卷筒寬度 B=1500mm
從減速器出來的軸的輸出功率P3=1152KW，
聯(lián)軸器效率：η=0.99，
則作用在主軸上的功率
P=P3η=1152×0.99=1140KW，
軸上轉(zhuǎn)速n=55.3r/min
軸上轉(zhuǎn)矩 T=9.55×106Pn3=9.55×106×114055.3=196871609N.mm
選取45號(hào)鋼作為軸的材料，調(diào)至處理。
由d≥A3pn3 計(jì)算軸的最小值徑，考慮鍵槽對(duì)軸的影響，去系數(shù)為1.06，查表取A=110，則
dmin≥1.06×110×3pn3=319.7mm
結(jié)合聯(lián)軸器的內(nèi)徑取d=360mm。
5.3.確定各段軸的直徑和長(zhǎng)度
由T3和N3選擇聯(lián)軸器的型號(hào)為L(zhǎng)H10型彈性柱銷聯(lián)軸器
① 各軸段直徑的確定
：最小直徑，d1=360mm。
d2d3：密封處軸段，根據(jù)大帶輪的定位要求，以及密封圈的標(biāo)準(zhǔn)（擬采用氈圈密封），d2=380mm，d3=400mm,
d4：錐套處軸段，根據(jù)錐套和軸承的定位要求，d4=420mm。
d5：滾動(dòng)軸承處軸段，d5=440mm。選擇調(diào)雙列圓錐滾子軸承(GB/T299-1995) 351980
② 各軸段長(zhǎng)度的確定
開始段長(zhǎng)度比輪轂略短，所以L1=350mm,L2=60mm,
L3=310mm, L4=200mm, L5=1100mm,L6=200mm,L7=310mm
5.4軸的校核
因?yàn)槭菃蜗蚧剞D(zhuǎn)圖，所以扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力視為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，折算系數(shù)。
(5)校核軸的強(qiáng)度
進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核偏心軸上承受最大彎矩和轉(zhuǎn)矩的截面(即動(dòng)顎軸承處C、D)的強(qiáng)度。
根據(jù)選定的軸的材料45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由所表查得σ-1=800MPa。因，故強(qiáng)度足夠。
第六章 提升機(jī)的制動(dòng)系統(tǒng)
制動(dòng)系統(tǒng)是提升機(jī)的重要組成部分，它直接關(guān)系到提升設(shè)備的安全運(yùn)行。制動(dòng)系統(tǒng)由執(zhí)行機(jī)構(gòu)(制動(dòng)器，通常稱閘)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)組成。制動(dòng)器是直接作用于制動(dòng)輪殺不過產(chǎn)生制動(dòng)力矩的機(jī)構(gòu)。制動(dòng)器按其結(jié)構(gòu)可分為盤閘和塊閘，塊閘又分為角移式和平移式，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是控制并調(diào)節(jié)制動(dòng)力矩的部分，按動(dòng)力源分為液壓、氣壓和彈簧等。KJ2~3m、KJ4~6m提升機(jī)分別采用油壓和氣壓塊閘制動(dòng)系統(tǒng)，JK系列提升機(jī)及多繩摩擦式提升機(jī)采用液壓盤閘制動(dòng)系統(tǒng)
6.1 盤式制動(dòng)器
盤式制動(dòng)器是為了克服塊式制動(dòng)器的可靠性不高的缺點(diǎn)而發(fā)展的新型制動(dòng)裝置，目前國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)的提升機(jī)或提升絞車都使用了盤式制動(dòng)器.盤式制動(dòng)器具有以下：①制動(dòng)力矩可在較大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，而且容易調(diào)整；②制動(dòng)系統(tǒng)空行程小、動(dòng)作快、響應(yīng)速度快、靈敏度高；③重量輕，外形尺寸小，結(jié)構(gòu)緊湊；④通用性好，可通過改變盤形閘的數(shù)量來滿足不同絞車的制動(dòng)要求；⑤安全可靠性高，多副盤形閘同時(shí)工作，其中少數(shù)部分盤形閘失靈或故障，其余完好盤閘一般仍可剎住絞車；而且傳動(dòng)環(huán)節(jié)(如管路破裂失、壓斷電等)均可自動(dòng)施閘。
盤式制動(dòng)器都是依靠碟形的預(yù)壓縮恢復(fù)張力使閘塊壓向制動(dòng)盤，從而產(chǎn)生制動(dòng)力矩；當(dāng)松閘時(shí)，向活塞腔內(nèi)注入壓力油，壓力油推動(dòng)活塞后移并壓縮碟形彈簧，帶動(dòng)閘瓦離開制動(dòng)盤，從而實(shí)現(xiàn)松閘。
目前國(guó)內(nèi)外提升機(jī)使用的盤式制動(dòng)器形式多樣，主要有前腔式盤形閘，后腔式盤形閘單缸雙作用盤形閘，以及鉗式盤形閘。
盤式制動(dòng)器原理如圖6-1所示：
圖6-1
6.1.1 盤式制動(dòng)器的布置方式
盤式制動(dòng)器又稱盤型閘，它與閘塊不同，其制動(dòng)力矩是靠盤瓦沿軸向兩側(cè)壓向滾筒上的制動(dòng)盤而產(chǎn)生的。為了使制動(dòng)盤不產(chǎn)生附加變形，主軸不承受附加軸向力，因而盤式制動(dòng)器都成對(duì)地裝設(shè)使用，每一對(duì)盤式制動(dòng)器叫做一副，如圖所示。根據(jù)所需制動(dòng)力矩的大小，一臺(tái)提升機(jī)可以同時(shí)布置兩副四副或更多副盤式制動(dòng)器。
盤式制動(dòng)器的布置方式如圖6-2所示：
圖6-2 盤式制動(dòng)器的布置圖
6.1.2 盤式制動(dòng)器的工作原理
盤式制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)如圖所示。兩個(gè)制動(dòng)油缸3位于滾筒制動(dòng)盤的兩側(cè)，均裝在支座2上。支座2為整體鑄鋼件，一副盤式制動(dòng)器通過支座及墊板1用地腳螺栓固定在基座上。制動(dòng)油缸3內(nèi)裝有活塞5柱塞13調(diào)整螺栓6螺釘7盤式彈簧4及彈簧套筒8等。筒體9襯板11和渣瓦15一齊可沿支座的內(nèi)孔往復(fù)移動(dòng)。閘瓦與襯板的連接，可用銅螺釘連接或用黏結(jié)劑粘貼，但大多數(shù)是以燕尾槽的形式將閘瓦固定在襯板上。在使用中當(dāng)閘瓦磨損或閘瓦與制動(dòng)盤的間隙過大時(shí)，可用調(diào)整螺栓6調(diào)節(jié)筒體9的位置，使閘瓦間隙保持在1~1.5mm 。柱塞13與銷子14的連接采用榫槽結(jié)構(gòu)，在擰動(dòng)螺釘7時(shí)不致使柱塞13轉(zhuǎn)動(dòng)，以便調(diào)整閘瓦間隙。壓向制動(dòng)盤的制動(dòng)力，由盤式彈簧產(chǎn)生。解除制動(dòng)力，靠線油缸內(nèi)充入油液而向右推動(dòng)活塞5，壓縮盤式彈簧來實(shí)現(xiàn)。螺釘12是放空氣用的。在第一次向制動(dòng)油缸3充油，或在使用中發(fā)現(xiàn)送閘的時(shí)間教長(zhǎng)時(shí)，可將放氣螺釘12旋松，把制動(dòng)油缸中的空氣排出，以免影響制動(dòng)油缸的正常工作。塞頭20是排油用的。在使用中制動(dòng)油缸可能有微量的滲油，因而要定期將塞頭20旋開排油。在排油時(shí)，應(yīng)避免滲出的油玷污閘瓦及制動(dòng)盤。
盤式制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)如圖6-3所示：
圖6-3盤式制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)圖
6.2盤式制動(dòng)器的設(shè)計(jì)計(jì)算
6.2.1 盤式制動(dòng)器工作時(shí)所需制動(dòng)力
如圖所示，活塞同時(shí)受彈簧的作用力，壓力油產(chǎn)生的力，綜合阻力包括空行程壓縮彈簧的力)作用，制動(dòng)狀態(tài)時(shí)的作用力方向與相反。故壓向制動(dòng)盤的正壓力為：。當(dāng)改變油壓力時(shí)，正壓力N相應(yīng)變化，油壓值P=0時(shí)，即=0，正壓力達(dá)最大值＝，此時(shí)為全制動(dòng)狀態(tài)。在松閘過程中，作用方向與
相反，此時(shí)力平衡方程為：.在P＝時(shí)，，活塞壓縮蝶形彈簧，是全松閘狀態(tài)，N=0，即
圖6-4 盤型工作原理示意圖
1)正壓力隨油壓 P的增加而減少，其變化過程可以近似地看成線性關(guān)系。
2)松閘過程和制動(dòng)過程所得曲線不重合，這是因?yàn)樵谒砷l和制動(dòng)過程活塞所需克服的摩擦力方向不同所致．松閘時(shí)，液壓缸壁及密封圈對(duì)活塞的阻力與蝶形彈簧力的方向一致。所以在相同油壓情況下(與制動(dòng)過程相比)制動(dòng)盤正壓力較大，反之，在制動(dòng)過程中．活塞所受摩擦阻力與蝶形彈簧的作用力方向不一致，所以制動(dòng)盤的正壓力較低：
3)松閘和制動(dòng)的不可控區(qū)，(兩條曲線不重合度)較小，說明有較高的控制靈敏性。
正壓力N與P的關(guān)系如圖6-5
制動(dòng)器在制動(dòng)盤上產(chǎn)生的制動(dòng)力矩，取決于正壓力N的數(shù)值
式中：
n--------提升機(jī)制動(dòng)器付數(shù)
同時(shí)制動(dòng)力矩應(yīng)滿足三倍靜力矩
式中：D-------滾筒名義直徑（m)
N=3×3.5×1800004×0.35×4×1.035=285326N
6.2.2 每副閘應(yīng)有的制動(dòng)力矩
（1）根據(jù)總制動(dòng)力矩應(yīng)大于3倍最大靜力矩即：
每副閘應(yīng)有的制動(dòng)力矩為：
6.2.3實(shí)際正壓力的計(jì)算
N=3D?Fjmax4Rμn=3×3.5×1800004×1.035×0.4×8=142663N
6.2.4制動(dòng)器液壓缸的結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)計(jì)算
盤式制動(dòng)器的閘瓦在制動(dòng)盤上產(chǎn)生的
制動(dòng)力等于：
式中 —閘瓦壓向制動(dòng)盤上的正壓力，N；
—閘瓦對(duì)制動(dòng)盤的摩擦系數(shù)，=0.35~0.5。
由圖可知，閘瓦壓向制動(dòng)盤的正壓力等于： （1）
式中 —壓力油產(chǎn)生的推力；
—盤式彈簧推力，N；
—活塞移動(dòng)阻力；N。
液壓盤式制動(dòng)器結(jié)構(gòu)示意圖如圖6-6所示：
1— 制動(dòng)盤；2—閘瓦；3—活塞；4—彈簧
圖6-6
式中 —作用在活塞上的油壓，；
—油缸直徑，；
—柱塞直徑，。
將式帶入，則得：
活塞移動(dòng)阻力大會(huì)降低制動(dòng)器對(duì)閘盤的正壓力，使制動(dòng)力矩降低，活塞移動(dòng)阻力的太小可以通過測(cè)試信號(hào)分析，當(dāng)閘瓦問隙剛好為零時(shí)，橙閘過程的閘瓦剛剛開閘盤時(shí)的油壓 稱為橙閘油壓；合閘過程的閘瓦與閘盤剛剛貼上的油壓稱為貼閘油壓。根據(jù)油缸內(nèi)活塞運(yùn)動(dòng)方向的不同，和的表達(dá)式：
（2）
（3）
式中 —油缸有效作用面積；
，—松阿和貼閘阻力。
由式(2)、式(3)得合阻力：
（4）
顯然，按式，當(dāng)P=0時(shí)：，則為最大值（按=），提升機(jī)制動(dòng)盤在盤式彈簧的正壓力的作用下，獲得最大制動(dòng)力；
當(dāng)，且時(shí)：，；或，，則閘瓦向右移動(dòng)，提升機(jī)解除制動(dòng)；
當(dāng)時(shí)：，則在零至最大值之間變化。
由上述可以得出：調(diào)節(jié)制動(dòng)油缸內(nèi)的油液壓力，則可調(diào)節(jié)制動(dòng)力。在制動(dòng)或松閘過程中，制動(dòng)力的可調(diào)級(jí)數(shù)在30級(jí)以上，這樣可以保證提升機(jī)制動(dòng)時(shí)的平穩(wěn)和調(diào)速性能要求。通常制動(dòng)油缸內(nèi)的油壓的最小值不等于零，而為全制動(dòng)時(shí)油缸內(nèi)的殘壓，其殘壓值最大達(dá)。解除制動(dòng)時(shí)需要的最大油壓，應(yīng)根據(jù)提升機(jī)實(shí)際靜張力差來計(jì)算。
活塞工作需要的最小壓力（效率）
安全制動(dòng)閘的最小調(diào)整釋放壓力
已知液壓缸：工作油壓—P=21.9；
活塞直徑—D=8.5cm
活塞面積—A=56.7
制動(dòng)器液壓缸如圖6-7所示：
圖6-7
計(jì)算下列數(shù)值：
= P， ——總阻力損失率，=0.7~0.8
當(dāng)活塞<0.2 m/s時(shí)，取=0.8；當(dāng)活塞>0.2 m/s時(shí)，取=0.7，所以=21.90.7，得=87KN。
由于0.5m/s，查表〈〈液壓與氣壓傳動(dòng)〉〉 得0.3，取=0.3，得=，所以==2.61KN即移動(dòng)負(fù)載為m=261Kg。
在一般工況下=0.2~0.3，取d=0.2D，得d=1.7cm ，壁厚與內(nèi)徑之比往往為，所以取=8cm
(8) 盤式制動(dòng)器所需的最大工作油壓的確定；
盤式閘制動(dòng)系統(tǒng)液壓站的工作油壓為5．2MPa，一級(jí)制動(dòng)油壓為1．7MPa，殘壓為0．3MPa，10副制動(dòng)器；
盤式制動(dòng)器實(shí)際需要的最大工作油壓，應(yīng)當(dāng)根據(jù)礦井實(shí)際最大靜張力差按下式計(jì)算和調(diào)整；
式中 —實(shí)際需要的最大工作油壓；
—提升機(jī)設(shè)計(jì)最大靜張力差時(shí)的油壓值（查表得《提升機(jī)司機(jī)》）；
—提升機(jī)實(shí)際最大靜張力差，N；
—提升機(jī)設(shè)計(jì)最大靜張力差，N；
—克服盤式制動(dòng)器各阻力之和所需要油壓，C值為：；
—提升機(jī)全松閘時(shí)，為了保證閘瓦的必要的間隙而壓縮盤式彈簧之力，折算成油壓值；
—油缸、密封圈、拉緊彈簧等阻力，折算成油壓值；
—液壓站在提升機(jī)制動(dòng)狀態(tài)時(shí)的殘壓，按最大殘值計(jì)算，；
查表得： ；；
求得
6.3 盤式制動(dòng)器的調(diào)整和維護(hù)
6.3.1 閘瓦間隙的調(diào)整
盤式制動(dòng)器閘瓦間隙不得大于2毫米，當(dāng)閘瓦間隙超過規(guī)定值時(shí)，需要進(jìn)行閘瓦間隙的調(diào)整。調(diào)整間隙前，應(yīng)先將容器放在井筒中交鋒位置并將滾筒用地鎖鎖住，向制動(dòng)缸充入壓力油，使閘松開，測(cè)量閘瓦間隙。然后擰掉螺釘，轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)整螺栓，推動(dòng)柱塞使向前移動(dòng)，同時(shí)測(cè)量閘瓦間隙，一般閘瓦間隙調(diào)整在1--1.5毫米范圍內(nèi)。調(diào)整時(shí)，一副閘瓦的兩個(gè)閘應(yīng)同時(shí)調(diào)整。調(diào)整好后，應(yīng)進(jìn)行閘的試運(yùn)轉(zhuǎn)，并重新測(cè)量其間隙，如有變化應(yīng)進(jìn)一步調(diào)整。
6.3.2 蝶形彈簧的檢查
盤閘制動(dòng)力是由蝶形彈簧產(chǎn)生的，因此，蝶形彈簧的實(shí)效或疲勞毀壞都會(huì)對(duì)制動(dòng)工作產(chǎn)生影響，因此必須加強(qiáng)對(duì)碟形彈簧檢查的檢查和維護(hù)。蝶形彈簧可按下述方法檢查：首先使閘瓦合上，機(jī)器處于全制動(dòng)狀態(tài)。再逐步向油缸沖入壓力油使制動(dòng)油缸內(nèi)壓力慢慢升高，各閘瓦就在不同壓力下逐個(gè)分開。記錄下不同閘瓦的放開壓力，如果閘瓦的放開壓力有明顯差別時(shí)，應(yīng)檢查在低壓下放開閘，并檢查其蝶形彈簧。
據(jù)一些資料介紹，同一副閘瓦，放開壓力差超過時(shí)，應(yīng)拆開在低壓放開的那半個(gè)閘進(jìn)行檢查；各副閘之間，最高放開壓力與最低放開壓力差不應(yīng)超過。
第七章 提升機(jī)的液壓站
7.1 液壓站的功用
盤式制動(dòng)器液壓站的控制系統(tǒng)同提升機(jī)的類型、自動(dòng)化程度相適應(yīng)的。在直流拖動(dòng)系統(tǒng)的提升系統(tǒng)中，由于提升機(jī)的調(diào)速性能較好，液壓站控制的制動(dòng)器一般只用于提升終了時(shí)停車和安全制動(dòng)。而在交流拖動(dòng)的提升系統(tǒng)中，液壓系統(tǒng)除上述功用外，因制動(dòng)器還要參與提升機(jī)速度的控制，所以液壓站還有調(diào)節(jié)制動(dòng)力矩的作