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河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） I 摘要 JT 系列提升絞車可供煤礦、金屬礦、非金屬礦在傾斜巷道作升降物料和人員之用， 也可作為小型豎井的提升設(shè)備。據(jù)制造工藝的不同，可把提升機(jī)的滾筒結(jié)構(gòu)分為鑄造一焊 接混合型( 支輪為鑄造，滾筒為焊接 )和焊接型。 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)包括減速器和聯(lián)軸器,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(guò)減速器。因而減速器的作用是減速印傳遞動(dòng)力。聯(lián)軸器由半聯(lián)軸器、柱銷等零 件組成。由于柱銷具有緩沖和減震作用，因而具有傳動(dòng)平穩(wěn)、噪音小、安全可靠、易于維 護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。主軸與減速器輸出軸的連接采用齒式聯(lián)軸器。 潤(rùn)滑系統(tǒng)是一切機(jī)械系統(tǒng)中很重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。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、減邊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)和主電動(dòng)機(jī)聯(lián)鎖 電動(dòng)機(jī)通過(guò)主軸驅(qū)動(dòng)滾筒主軸也是傳動(dòng)的主要部件。提升絞車主軸應(yīng)能承受工作過(guò) 程中的外負(fù)荷而不發(fā)生殘余變形和過(guò)量的彈性變形，同時(shí)要保證一定的使用壽命。主軸往 往是提升機(jī)中重量最大的一個(gè)零件，其尺寸和傳遞的力矩也較大。 關(guān)鍵詞：提升絞車 減速器 聯(lián)軸器 主軸 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 Abstract JT Series hoist for coal, metal mining, non-metallic mineral movements in the tilt of roadway materials and personnel for use in small shaft can also be used as the upgrading of equipment. According to the different manufacturing process which could take the drum hoist structure casting a hybrid welding (support wheel for the casting, roller for welding) and the welding-type. Reducer and the mechanical transmission system including the coupling, the main axis of mine hoist to raise the speed of a few because of the restrictions, generally 60 to 1 l0 / | between points, and the motor used to drag a few, generally 480 a 960 r / min between. In this way, in addition to the use of low-speed DC motor drag outside, under normal circumstances can not be directly connected to the motor spindle with the middle through reducer. Reducer thus slow down Indias role is to transfer power. Coupling by the semi-coupling and column component parts inventory. Sales as a result of column buffer and shock-absorbing role, so they have a smooth drive, the noise of small, safe, reliable, easy to maintain and so on. Spindle and the reducer output shaft gear coupling used to connect. Lubrication of all mechanical systems is a very important aspect. Lubrication system is: in the elevator work, uninterrupted to the main bearings, bearings and browser side by tooth meshing Pressure lubricants, bearings and gears in order to ensure the work can be a good lubrication system with automatic protection systems and the main electrical interlock Drum through the spindle drive motor. Spindle drive is also the main components. Spindle hoist should be able to work outside the course of the load without the 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 occurrence of excessive residual deformation and elastic deformation, at the same time to ensure that a certain life. Spindle is often the weight of hoisting machine in one of the biggest parts of their size and the torque delivery as well. Key words: spindle hoist reducer coupling 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 前言 我國(guó)是個(gè)采礦大國(guó)，也是礦山機(jī)電設(shè)備制造和使用大國(guó)。從 20 世紀(jì) 50 年代造第一 臺(tái)礦井提升機(jī)以來(lái)，至今已設(shè)計(jì)制造、使用了近 10000 多臺(tái)(含從前蘇聯(lián)購(gòu)置的 200 余臺(tái))。 隨著社會(huì)需求和現(xiàn)代技術(shù)的高速發(fā)展，礦山工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)設(shè)備及設(shè)施的機(jī)械化、電氣化、 現(xiàn)代化。而礦山工業(yè)的提升機(jī)是關(guān)鍵設(shè)備，產(chǎn)品不斷更新?lián)Q代，老產(chǎn)品運(yùn)行年深日久，原 本落后的結(jié)構(gòu)問(wèn)題暴露突出，故障增多，嚴(yán)重影響礦山的安全運(yùn)轉(zhuǎn)，抑制了礦山工業(yè)的高 速發(fā)展，給國(guó)民經(jīng)濟(jì)帶來(lái)了不良的影響。隨著國(guó)內(nèi)礦井生產(chǎn)量的日新月異的提高，對(duì)提高 提升機(jī)的安全性、可靠性、生產(chǎn)效率以及整機(jī)自動(dòng)化運(yùn)行水平，降低操作者及維護(hù)人員的 勞動(dòng)強(qiáng)度、處理設(shè)備事故的速度與對(duì)策等，成了迫切要求。為此本人利用本科四年來(lái)所學(xué) 習(xí)的書本知識(shí)以及現(xiàn)場(chǎng)學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)，并結(jié)合有關(guān)資料進(jìn)行設(shè)計(jì)。本人設(shè)計(jì)內(nèi)容： JT- 1.00.8 型礦用提升絞車設(shè)計(jì)。以下是本次設(shè)計(jì)的詳細(xì)步驟： 電動(dòng)機(jī)的選型設(shè)計(jì)-鋼絲繩設(shè)計(jì)計(jì)算- 滾筒部件的設(shè)計(jì)計(jì)算- 主軸的設(shè)計(jì)計(jì)算及校 荷-其他零部件的選用與設(shè)計(jì)。 設(shè)計(jì)內(nèi)容： 1、 用 AutoCAD 設(shè)計(jì)絞車各部分結(jié)構(gòu)，并繪制圖紙； 2、 選用鋼絲繩、電動(dòng)機(jī)，主軸強(qiáng)度、滾筒強(qiáng)度、切向鍵連接強(qiáng)度、軸承壽命校核計(jì) 算； 3、 繪制總裝圖、主軸圖、固定滾筒部件圖等； 4、 設(shè)計(jì)主軸、滾筒。 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 前言 .4 第一章 緒論 .7 （1）安全性 .7 1.2 礦井提升絞車的用途和發(fā)展概況 .7 1.3 礦井提升絞車的工作原理 .8 1.4 礦井提升設(shè)備的分類 .10 第二章 JT-1.0 礦井提升絞車主要組成部分和各部分的用途 .12 2.1 提升機(jī)械性能參數(shù) .12 2.2 制動(dòng)系統(tǒng) .13 2.3 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng) .14 2.4 潤(rùn)滑系統(tǒng) .15 2.5 觀察與操縱系統(tǒng) .16 2.6 拖動(dòng)、控制與自動(dòng)保護(hù)系統(tǒng) .16 第三章 電動(dòng)機(jī)的選擇 .18 第四章 JT-1.0 提升絞車鋼絲繩的選擇 .19 4.1 提升鋼絲繩計(jì)算 .19 4.2 驗(yàn)算鋼絲繩的強(qiáng)度 .20 4.3 驗(yàn)算電動(dòng)機(jī)的容量 .20 第五章 JT-1.0 提升絞車卷筒的結(jié)構(gòu)及其計(jì)算 .22 5.1 卷筒結(jié)構(gòu) .22 5.2 支輪 .24 5.3 木襯 .25 5.4 繩槽 .26 5.5 卷筒的失效形式及原因 .29 5.6 筒殼許用應(yīng)力的確應(yīng) .30 5.7 提升機(jī)滾筒強(qiáng)度的驗(yàn)算 .31 第六章 JT-1.0 提升絞車主軸的設(shè)計(jì) .35 6.1 主軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .35 6.2 主軸尺寸的確定及軸承的選擇 .36 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 6.3 主軸裝置零部件變位質(zhì)量計(jì)算 .38 6.3.1 確定滾殼變位質(zhì)量 .38 6.3.2 確定支輪變位質(zhì)量 .39 6.3-3 確定輪轂的變位質(zhì)量 .41 6.4 主軸強(qiáng)度和剛度計(jì)算及校核 .41 6.4.1 固定靜載荷分配于主軸各輪轂作用點(diǎn)上的力 .42 6.4.2 鋼絲繩拉力分配于主軸各輪轂作用點(diǎn)上的力 .44 6.4.3 作用于軸上水平方向及垂直方向的合力 .46 6.4.4 計(jì)算彎矩 .46 6.4.5 扭矩計(jì)算 .47 6.4.6 危險(xiǎn)斷面的安全系數(shù)計(jì)算 .48 6.4.7 按彎扭組合校核強(qiáng)度 .49 6.4.8 撓度計(jì)算 .50 6.5 主軸承強(qiáng)度校核 .53 6.6 滾筒制動(dòng)輪與主軸的過(guò)盈配合聯(lián)接計(jì)算 .54 6.6.1 計(jì)算最小過(guò)盈量 .54 6.6.2 計(jì)算最大過(guò)盈量 .56 6.6.3 選擇過(guò)盈配合的種類 .56 致 謝 .58 參考文獻(xiàn)： .59 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 第一章 緒論 （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)備的安全性提出了極嚴(yán)格的要求。在我國(guó)這些規(guī)定包括在煤礦安 全規(guī)程之中。 （2）可靠性 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 要完成其它輔助工作。罐籠或箕斗必須在不長(zhǎng)的距離內(nèi)數(shù)百米到上千米，以很高的速 度往返運(yùn)行，因此必然要頻繁地起動(dòng)和停車，可見(jiàn)提升機(jī)的工作條件是十分苛刻的。一個(gè) 年產(chǎn) 150 萬(wàn) t 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(guò) 1000kW。因此提升設(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。 因此提升機(jī)的設(shè)計(jì)水平會(huì)直接影響到煤礦業(yè)的發(fā)展水平。 1.2 礦井提升絞車的用途和發(fā)展概況 礦井提升絞車是礦山的重要設(shè)備之一，是聯(lián)系井下與地面的主要運(yùn)輸工具。 我國(guó)對(duì) 滾筒直徑在 2m 和 2m 以上的提升設(shè)備稱之為提升機(jī)( 防爆液壓絞車除外) ，對(duì)滾筒直徑在 2m 以下的俗稱為絞車。 礦井提升絞車主要用于煤礦、金屬礦、和非金屬礦中提升煤炭、礦石和矸石、升降人 員、下放材料、工具和設(shè)備。 礦井提升機(jī)與壓氣、通風(fēng)和排水設(shè)備組成礦井四大固定設(shè)備，是一套復(fù)雜的機(jī)械 電氣組。所以合理的選用礦井提升機(jī)具有很大的意義。 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 礦井提升機(jī)的工作特點(diǎn)是在一定的距離內(nèi)，以較高的速度往復(fù)運(yùn)行。為保證提升工作 高效率和安全可靠，礦井提升機(jī)應(yīng)具有良好的控制設(shè)備和完善的保護(hù)裝置。礦井提升機(jī)在 工作中一旦發(fā)生機(jī)械和電氣故障，就會(huì)嚴(yán)重地影響到礦井的生產(chǎn)，甚至造成人身傷亡。 熟悉礦井提升絞車的性能、結(jié)構(gòu)及工作原理，提高安裝質(zhì)量，合理使用設(shè)備，加強(qiáng) 設(shè)備維護(hù)，對(duì)于確保提升工作效率和安全可靠，防止和杜絕故障及事故發(fā)生，具有重大意 義。 礦井提升絞車已有很長(zhǎng)的發(fā)展歷史。早在八百多年以箭我國(guó)古代勞動(dòng)人民就發(fā)明了 轆轤，用手搖轆轤從地下提升煤炭和礦石，以后發(fā)展成畜力絞車。十九世紀(jì)，西方資本主 義國(guó)家制造出蒸汽提升機(jī)，并用于生產(chǎn)。到二十世紀(jì)，由于電力的發(fā)展，電力拖動(dòng)的提升 機(jī)逐漸代替蒸汽提升機(jī)。近幾十年來(lái)，礦井提升機(jī)有了更大的發(fā)展，出現(xiàn)了多繩摩擦式提 升機(jī)以及先進(jìn)的拖動(dòng)和控制系統(tǒng)。目前，國(guó)外的礦井提升機(jī)正向體積小、重量輕和自動(dòng)化 的方向發(fā)展，以適應(yīng)深井和大產(chǎn)量的需要。隨著生產(chǎn)技術(shù)不斷的進(jìn)步，礦井提升設(shè)備正在 朝著大型化、高效化、自動(dòng)化方向發(fā)展。 礦井提升絞車是提升系統(tǒng)中最主要的組成部分，礦井提升機(jī)有多種結(jié)構(gòu)形式，大致可 按下列方式對(duì)其進(jìn)行分類： 日前我國(guó)生產(chǎn)的主要結(jié)構(gòu)形式有：?jiǎn)卫K纏繞式的單筒和雙筒礦井提升機(jī)；摩擦式的多 繩落地式和塔式多繩摩擦式提升機(jī)；拖動(dòng)方式則技需要設(shè)計(jì)，另外用于井下的有液壓傳動(dòng) 礦井提升機(jī)等。 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 我國(guó)常用的礦井提升機(jī)形式主要是單繩纏繞式和多繩摩擦式。我國(guó)的礦井與世界上礦 業(yè)較發(fā)達(dá)的國(guó)家相比，開(kāi)采的井型較小、礦井提升高度較高，煤礦用的較多，其他礦(如 金屬礦、非金屬礦)則較少，另外斜井提升占的比重不少。因此在 20 世紀(jì) 60 年代開(kāi)始單 繩纏繞式礦井提升機(jī)采用較多，因?yàn)閱渭兝p繞式較適合用于這種礦井。 1.3 礦井提升絞車的工作原理 按工作原理的不同，礦井提升機(jī)可分為兩類，如圖 1-1 所示。 圖 11 礦井提升機(jī)按工作原理的分類 單繩纏繞式提升機(jī)的工作原地如圖 l2 所示，簡(jiǎn)單地說(shuō)，就是用一根較粗的鋼絲線 在眷筒上纏上和纏下來(lái)實(shí)現(xiàn)容器的提升和下放運(yùn)動(dòng)。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(guò)天輪后懸掛提升容器。圖 12 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(guò)減速器帶動(dòng)卷簡(jiǎn)旋轉(zhuǎn)時(shí)，兩根鋼絲繩便經(jīng)過(guò)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，這就要求卷簡(jiǎn)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。單純纏繞式提升機(jī)的規(guī)格性能、應(yīng)用范 圍相機(jī)械結(jié)構(gòu)等，都是由這一特點(diǎn)來(lái)確定的。 單繩纏繞式雙卷筒提升機(jī)具有兩個(gè)卷簡(jiǎn)，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)的工作原理與單純纏繞式提升機(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 l3 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(guò)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 根大的摩擦力，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 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 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，都是由這特點(diǎn)來(lái)確定的。 多純摩擦式提升機(jī)特別適應(yīng)于深井和大產(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)效果等方面都優(yōu)越得多，就深 5 井和大產(chǎn)量來(lái)說(shuō)，是豎井提升的發(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)。 圖 12 單繩纏繞式提升機(jī)工作 圖 13 多繩摩擦式提升機(jī) 原理示意圖 工作原理圖 1卷筒；2鋼絲繩；3 天輪； 1主導(dǎo)輪；2 導(dǎo)向輪；3鋼絲繩； 4容器；5平衡尾繩 4容器； 5平衡尾繩 1.4 礦井提升設(shè)備的分類 礦井提升設(shè)備按照不同情況可分成如下類別： (一)按用途分： 主井提升設(shè)備一專門提升煤炭或矸石的設(shè)備； 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 副井提升設(shè)備完成提升矸石，升降人員，運(yùn)送材料，設(shè)備等輔助工作的設(shè)備。 (二)按井筒傾角分： 豎井提升設(shè)備； 斜井提升設(shè)備。 （三)按提升機(jī)絞筒的構(gòu)造分 等直徑絞筒提升設(shè)備； 變直徑絞筒提升設(shè)備； 摩擦輪提升設(shè)備。 (四)按拖動(dòng)裝置分： 電動(dòng)機(jī)提升設(shè)備交流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)的提升設(shè)備，支流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)的提升設(shè)備； 蒸氣提升設(shè)備。 (五)按容器分： 罐籠提升段備； 箕斗提升設(shè)備。 (六)按提升系統(tǒng)的平衡分： 不平衡提升設(shè)備； 平衡提升設(shè)備靜力平衡提升段備， 動(dòng)力平衡提升設(shè)備 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 第二章 JT-1.0 礦井提升絞車主要組成部分和各部分的用途 2.1 提升機(jī)械性能參數(shù) 設(shè)計(jì)提升機(jī)械系列參數(shù)的出發(fā)點(diǎn)是用較少規(guī)格的提升機(jī)去滿足最廣泛的使用需要，當(dāng) 然，也可以不設(shè)參數(shù)系列，而完全根據(jù)用戶的需要。 反映提升機(jī)械性能的參數(shù)很多，如卷筒直徑、寬度、最大提升速度、容繩量和電動(dòng)機(jī) 功率等等。根據(jù)這些參數(shù)間的相互關(guān)系，可把它們分為： 1)條件參數(shù) 它是作為限制條件而預(yù)先給出的參數(shù)，是提升機(jī)參數(shù)所應(yīng)滿足的先決條件。 包括其他標(biāo)準(zhǔn)已作了規(guī)定的數(shù)據(jù)，如優(yōu)先數(shù)系，電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)數(shù)和額定轉(zhuǎn)數(shù)等； 2)主參數(shù) 在提升機(jī)的性能參數(shù)中，有一個(gè)(或最多兩個(gè)) 參數(shù)是主要的。它代表了 提升機(jī)械的主要性能特征，稱為主參數(shù)。它是提升機(jī)械設(shè)計(jì)的主要依據(jù)，其他參數(shù)均從屬 于主參數(shù)； 3)次要參數(shù) 它是由主參數(shù)決定的，與主參數(shù)有某種依賴關(guān)系。有的可表示為某種確定 的因數(shù)關(guān)系，如卷簡(jiǎn)直徑與最大靜張力之間的關(guān)系。有的則有一定的相關(guān)關(guān)系。 當(dāng)然，主參數(shù)并不能完全代替其他參數(shù)，但只要選擇得當(dāng)，就可以最大限度地代表該提升 機(jī)械的性能。 主參數(shù)的基本特征是： 1)能反映產(chǎn)品的基本特性， 2)最穩(wěn)定的參數(shù)。 此外，主參數(shù)要便于使用。 確定主參數(shù)的步驟是： 1)選擇主參； 2)確定主參數(shù)的上下限； 3)確定主參數(shù)系列。 提升機(jī)械的主參數(shù)選擇方法，可采用主成分分析法，即分析所有性能參數(shù)間的關(guān)系， 只要它們不相互獨(dú)立，總有可能從中找出一個(gè)或兩個(gè)作為主要性能的特征參數(shù)。 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 現(xiàn)以纏繞式提升機(jī)械為例，說(shuō)明主參數(shù)與次要參數(shù)的關(guān)系。提升機(jī)械的容繩量與卷筒 直徑、寬度及纏繞層數(shù)有關(guān)。根據(jù)安全規(guī)程，纏繞層數(shù)因不同的提升條件而有具體規(guī)定。 因而，容繩量這一參數(shù)就有著固定的、可以計(jì)算的關(guān)系。 卷筒直徑與鋼繩最大靜張力之間也有著大致固定的關(guān)系。因?yàn)楦鶕?jù)安全規(guī)程規(guī)定，卷 簡(jiǎn)直徑與鋼繩直徑之比為 6080，只要鋼絲繩的型式、規(guī)格和使用條件一旦確定，卷簡(jiǎn) 直徑和鋼絲繩最大靜張力這兩個(gè)參數(shù)間的關(guān)系就可以確定。 提升最大速度這一參數(shù)與提升工作的經(jīng)濟(jì)性及安全性有關(guān)。當(dāng)卷筒直徑確定后，最大 提升速度就確定了卷筒的轉(zhuǎn)數(shù)，或者說(shuō)，當(dāng)卷簡(jiǎn)轉(zhuǎn)數(shù)在某一范圍時(shí)，最大提升速度為卷簡(jiǎn) 直徑的函數(shù)。 至于卷筒的寬度，看來(lái)似乎與卷筒直徑?jīng)]有什么關(guān)系。但是，考慮到實(shí)際情況，例如 卷筒過(guò)寬時(shí)容易造成鋼絲繩偏角超限，也容易造成主軸撓度超限等問(wèn)題，而這些問(wèn)題又都 與卷簡(jiǎn)直徑及鋼絲繩直徑有關(guān)，因而卷簡(jiǎn)寬度與卷簡(jiǎn)直徑兩參數(shù)間也就有了一定的關(guān)系， 而并不相互獨(dú)立。 從以上分析可以看出，卷筒(主導(dǎo)輪) 直徑或鋼絲繩最大靜張力是提升機(jī)械的主要參數(shù)， 其他參數(shù)都可以根據(jù)這參數(shù)去制定。 滾筒 載荷 提升高度 鋼絲繩 電機(jī) 速 比 重量 參 數(shù) 型號(hào) 個(gè) 數(shù) 直徑 mm 寬 度 m m 最 大 靜 張 力 KN 最大 靜張 力差 KN 容繩量 （米） 層 數(shù) 繩速 ms 繩 徑 m m 功 率 KW 型 號(hào) 單位 kg JT- 1 1000 80 20 20 365 3 1.68 / 45 / / 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 JT1.00.8 提升絞車技術(shù)參數(shù)表：表 2-1 2.2 制動(dòng)系統(tǒng) 現(xiàn)代礦井提升機(jī)的制動(dòng)系統(tǒng)是所有提升設(shè)備中最重要、最復(fù)雜的裝置。它由制動(dòng)器和 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)組成。制動(dòng)器是直接作用于制動(dòng)輪或者制動(dòng)盤上產(chǎn)生制動(dòng)力矩的部分，按其結(jié)構(gòu) 可分為盤式制動(dòng)器和塊式制動(dòng)器等。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是控制并調(diào)節(jié)制動(dòng)力矩的部分，新型號(hào)提升 機(jī)采用油壓盤式閘制動(dòng)系統(tǒng)，舊型號(hào)提升機(jī)采用油壓或氣壓塊閘式制動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)。 1)、制動(dòng)系統(tǒng)的作用 (1)保證提升容器按給定狀態(tài)運(yùn)動(dòng)，并在需要的位置制動(dòng) 工作制動(dòng)。 (2)在可能造成事故的不正常工作狀態(tài)下，緊急制動(dòng)以保障人員和設(shè)備的安全緊急制 動(dòng)。 (3)更換水平調(diào)節(jié)繩長(zhǎng)時(shí)，制動(dòng)活卷筒。工作制動(dòng)、緊急制動(dòng)都可用手動(dòng)或自動(dòng)。手動(dòng)操 作時(shí)，由司機(jī)進(jìn)行；急制動(dòng)由提升設(shè)備的保護(hù)裝置進(jìn)行，工作制動(dòng)由行程調(diào)節(jié)器進(jìn)行。 2) 制動(dòng)系統(tǒng)的要求 (1)提升機(jī)除有制動(dòng)裝置外，還裝有定車裝置，以使在調(diào)整卷筒位置時(shí)使用。 (2)全部制動(dòng)力矩 Mz 不得小于提升機(jī)最大設(shè)計(jì)靜載荷所需要紐矩的 3 倍。即： max3ZJM (3)一副制動(dòng)器的制動(dòng)力矩 應(yīng)大于調(diào)繩力矩 的 1.2 倍，即： 1.2nJzM 3) JT-1.00.8 型提升絞車有兩套制動(dòng)系統(tǒng)，一為手動(dòng)帶閘工作制動(dòng)器，由操縱手把、制 動(dòng)杠桿、拐臂、制動(dòng)鋼帶等零件組成，用于控制絞車的速度。另一為 YWZ 系列液壓推桿 安全制動(dòng)器，在出現(xiàn)緊急情況是，使絞車緊急制動(dòng)。 2）JT-1.00.8 型礦用提升絞車制動(dòng)器的作用是； (1)在提升機(jī)停止工作時(shí)，能可靠的閘住機(jī)器； 1.00 .8 0 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 (2)在減速階段及下放重物時(shí)參與提升機(jī)的控制； (3)緊急事故情況時(shí)，能使提升機(jī)安全制動(dòng)，迅速停車，以免事故的擴(kuò)大； 液壓傳動(dòng)裝置的作用是作為制動(dòng)力的能源，并控制制動(dòng)器動(dòng)作，即根據(jù)需要來(lái)分別實(shí) 現(xiàn)工作制動(dòng)和安全制動(dòng)。 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(guò)減速器。因而減速器的 作用是減速印傳遞動(dòng)力。 本絞車采用的是一級(jí)斜齒輪減速器，主要由齒輪軸、輸出軸、傳動(dòng)齒輪、軸承、箱體 等組成。其公稱傳動(dòng)比為 1：4.83。在減速器的箱體上有視孔窗，用以檢查齒輪嚙合情況 和加注潤(rùn)滑油。下部設(shè)有油尺用以檢查減速箱中的油位。 2)聯(lián)軸器是用來(lái)聯(lián)接提升機(jī)的旋轉(zhuǎn)部分，并傳遞動(dòng)力 JT-1.00.8 型礦用提升絞車電動(dòng)機(jī)與減速器的聯(lián)接采用彈性柱銷聯(lián)軸器。它由半聯(lián)軸 器、柱銷等零件組成。由于柱銷具有緩沖和減震作用，因而具有傳動(dòng)平穩(wěn)、噪音小、安全 可靠、易于維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。主軸與減速器輸出軸的連接采用齒式聯(lián)軸器。它主要由半聯(lián)軸器、 內(nèi)齒圈、外齒套、擋板等組成。具有承載能力大、易維護(hù)、對(duì)誤差不敏感等優(yōu)點(diǎn)。 2.4 潤(rùn)滑系統(tǒng) 潤(rùn)滑系統(tǒng)是一切機(jī)械系統(tǒng)中很重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。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、減邊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)和主電動(dòng)機(jī)聯(lián)鎖：即潤(rùn)滑系統(tǒng)失靈時(shí)(如潤(rùn)滑油壓力過(guò) 高或過(guò)低、軸承溫升過(guò)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(kāi)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。 提升機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)或滑動(dòng)部位之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)就會(huì)產(chǎn)生摩擦，若潤(rùn)滑不好或潤(rùn)滑方式不妥， 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 都會(huì)使其性能惡化，加速零部件的磨損。因而，潤(rùn)滑是與磨擦、磨損密切相關(guān)的，正確地 選擇潤(rùn)滑材料，采用合理的潤(rùn)滑方式，可以減少零部件的磨損，延長(zhǎng)使用壽命，防止事故 的發(fā)生，有很重要的作用。 1、手工加潤(rùn)滑劑 即人工用油壺、油槍、脂槍、脂杯或用手抹的方法，將潤(rùn)滑劑(油或脂) 送到潤(rùn)滑部位。 2油環(huán)潤(rùn)滑 利用套在軸頸上的油環(huán)，轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)油帶起供給潤(rùn)滑部位，稱之為油環(huán)潤(rùn)滑。一般用于滑 動(dòng)軸承加油。 3飛濺潤(rùn)滑 依靠旋轉(zhuǎn)的齒輪將油池中的潤(rùn)滑油甩起，使油濺落到齒輪的嚙合面上，稱之為飛濺潤(rùn) 滑，也叫作油池潤(rùn)滑式油浴潤(rùn)滑。這種潤(rùn)滑方式在齒輪及蝸輪傳動(dòng)中應(yīng)用較多。 4壓力循環(huán)潤(rùn)滑 油泵工作產(chǎn)生壓力將潤(rùn)滑油送到各潤(rùn)滑點(diǎn)后流回油箱，經(jīng)冷卻、過(guò)濾后又循環(huán)使用的 方法叫壓力循環(huán)潤(rùn)滑，它多用于高速、重載、精密的機(jī)械潤(rùn)滑中。如 JK 型提升機(jī)的主軸 承、減速器的軸承和齒輪，以及 JKM 型多繩摩擦式提升機(jī)的減速器齒輪等均采用壓力循 環(huán)潤(rùn)滑方法進(jìn)行潤(rùn)滑。 由于零件的潤(rùn)油方式不同，造成零件設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮到是否開(kāi)有加油孔等結(jié)構(gòu)。 2.5 觀察與操縱系統(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)裝置。這里只介紹一下深 度指示器。 本絞車采用的是龍門式深度指示器，單繩牌坊式深度指示器由兩部分組成，一部分是 與提升機(jī)主軸軸端成直角連接的傳遞運(yùn)動(dòng)的裝置，即牌坊式深度指示器傳動(dòng)裝置。另一部 分是深度指示器，兩者通過(guò)聯(lián)軸器相連。 深度指示器的工作原理：提升機(jī)主軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)由傳動(dòng)裝置傳給深度指示器，經(jīng)過(guò)齒 輪對(duì)傳給絲杠，使兩根垂直絲杠以互為相反的方向旋轉(zhuǎn)。當(dāng)絲杠旋轉(zhuǎn)時(shí)，帶有指針的兩個(gè) 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 梯形螺母也以互為相反的方向移動(dòng)，即一個(gè)向上，另一個(gè)向下。絲扛的轉(zhuǎn)數(shù)與主軸的轉(zhuǎn)數(shù) 成正比，因而也與容器在井筒中位置相對(duì)應(yīng)，因此螺母上指針在絲杠上的位置也與之相對(duì) 應(yīng)，通過(guò)指針便能準(zhǔn)確地指出容器在井筒中的位置。 深度指示器主要由箱體、螺旋齒輪、絲杠、螺母、鏈輪、機(jī)架、限位開(kāi)關(guān)等組成。它 能提示提升容器在井筒中的位置，其上的行程開(kāi)關(guān)參與絞車過(guò)卷或過(guò)放保護(hù)等功能。當(dāng)絲 杠上的螺母桿碰壓相應(yīng)的形成開(kāi)關(guān)時(shí)，控制線路將產(chǎn)生相應(yīng)的動(dòng)作進(jìn)行相應(yīng)的保護(hù)，從而 保證礦井的安全生產(chǎn)。深度指示器配有 76 齒，50 齒，25 齒三種鏈輪與主軸上的鏈輪分 別構(gòu)成 1：1、1 ：1.5、1 ：3 的傳動(dòng)比，分別用于井深 600400 米、400 200 米、200 米以下三種情況。根據(jù)提升機(jī)使用場(chǎng)合的不同可選用不同的齒數(shù)鏈輪。 深度指示器的作用是： (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(guò)卷時(shí)進(jìn)行限速和過(guò)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)、控制與自動(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)，如圖 27 所示。 圖 27 礦井提升機(jī)主拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)的分類 礦井提升機(jī)的電氣控制系統(tǒng)，分交流和直流兩大類，如圖 28 所示 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 SJKA 型金屬水冷電阻控制系統(tǒng)和 TKD 型金屬電阻控制系統(tǒng)，目前尚未定型。 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 電動(dòng)機(jī)斷開(kāi)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)(包括等速印減速階段的超速)自動(dòng)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)； (2) 提升容器過(guò)卷時(shí)自動(dòng)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)； (3) 創(chuàng)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)對(duì)動(dòng)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)； (5) 軸承溫升過(guò)高和制動(dòng)油溫升過(guò)高時(shí)自動(dòng)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)； (6) 閘瓦磨損超過(guò)規(guī)定值對(duì)自動(dòng)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)； (7) 電動(dòng)機(jī)過(guò)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(guò)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)。 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 第三章 電動(dòng)機(jī)的選擇 電動(dòng)機(jī)是專業(yè)工廠批量生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)部件。電動(dòng)機(jī)分交流電動(dòng)機(jī)和直流電動(dòng)機(jī)兩種。由 于直流電動(dòng)機(jī)需要直流電源，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格較高，因此，無(wú)特殊要求時(shí)不宜采用。電動(dòng) 機(jī)工作環(huán)境較差，防塵、防爆等性能要求較高，絞車工作在經(jīng)常啟動(dòng)、制動(dòng)的場(chǎng)合，要求 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，過(guò)載能力大，故生產(chǎn)中采用三相交流電動(dòng)機(jī)。 由已知條件知電動(dòng)機(jī)的額定功率為45KW，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) （5 ）可選YR250S- 6型 45KW、380V三相異步電動(dòng)機(jī)。其具體的參數(shù)如下所示： 表4-1 額定 功率 額定 電壓 額定 電流 額定 轉(zhuǎn)速 功率因數(shù) 功率因數(shù) 電機(jī)外型尺寸 45KW 380V 118.4A 966r/m 0.85 0.87 1260510710 電機(jī) 質(zhì)量 同步 轉(zhuǎn)速 轉(zhuǎn)子電 壓 轉(zhuǎn)子電流 最大轉(zhuǎn)矩 額定轉(zhuǎn)矩 頻率 450kg 1000r/m 307V 93A 2.2n/m 50Hz 以上數(shù)據(jù)來(lái)自 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè).第五卷/ 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)編委會(huì)編著。 -3版.-北京: 機(jī)械工業(yè)出 版社，2004.8 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 第四章 JT-1.0 提升絞車鋼絲繩的選擇 提升鋼絲繩的用途是懸吊提升容器并傳遞動(dòng)力。當(dāng)提升絞車運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)通過(guò)鋼絲繩帶動(dòng)容 器沿井筒作上下直線運(yùn)動(dòng)。它直接關(guān)系到礦井的正常生產(chǎn)、人員的生命安全和運(yùn)轉(zhuǎn)的經(jīng)濟(jì) 性，所以鋼絲繩是礦山提升設(shè)備的一個(gè)重要組成部分。 4.1 提升鋼絲繩計(jì)算 按礦井提升設(shè)備 煤炭工業(yè)出版社，由公式2-1 = + 得maxQPH P=1.208 式中 鋼絲繩最大計(jì)算靜載荷（公斤） ， =2041；maxQax 一次提升量（公斤） ， 可取為1600； 鋼絲繩每米重量；P 鋼絲繩最大懸垂長(zhǎng)度（米） ， =365。HH 鋼絲繩在工作時(shí)受多種應(yīng)力的作用，如靜應(yīng)力、動(dòng)應(yīng)力、彎曲應(yīng)力、扭曲應(yīng)力、扭轉(zhuǎn) 應(yīng)力等，這些應(yīng)力的反復(fù)作用將導(dǎo)致鋼絲繩的疲勞斷裂，這是鋼絲繩破壞的主要原因；另 外鋼絲繩的磨損及銹蝕也將導(dǎo)致鋼絲繩的破壞。因此，綜合反映上述應(yīng)力的疲勞計(jì)算是一 個(gè)比較復(fù)雜的問(wèn)題，雖然國(guó)內(nèi)外在這方面作了大量的研究工作，取得了一些成績(jī)，但是由 于鋼絲繩的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，影響因素較多，鋼絲繩強(qiáng)度計(jì)算理論尚未完善地應(yīng)用于工程計(jì)算。 因此，鋼絲繩的強(qiáng)度計(jì)算仍按煤礦安全規(guī)程的規(guī)定：鋼絲繩應(yīng)按最大靜載荷并考慮一 定的安全系數(shù)的方法進(jìn)行計(jì)算。按礦井提升設(shè)備 煤炭工業(yè)出版社 表2-1（1）選取安 全系數(shù) 由于本絞車主要用于煤礦、金屬礦、非金屬礦的傾斜巷道和豎井作升降物料，提升中 一般選用6股7絲鋼絲繩，因?yàn)檫@樣的鋼絲較粗，比較耐磨。又根據(jù)選取的和計(jì)算的 p=1.208kg/m，按表2-1選取鋼絲繩的的參考重量p=125.9kg/100米 即p=1.259kg/m。 選擇的67鋼絲繩表示的意思為：6個(gè)圓股，每股外層絲可達(dá)到7根，中心絲（或無(wú)） 外捻制1 2層鋼絲，鋼絲等捻距。 （a）圖的芯部用的是尼龍纖維， （b）圖中的芯部是鋼繩， （b）圖的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要高于（a）圖，但后者的價(jià)格高于前者，考慮到實(shí)際情況，在這里優(yōu) 先選用（b） 。其鋼絲繩如4-1 簡(jiǎn)圖（a） 、 （b）所示： 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 （a） （b） 圖 4-1 鋼絲繩的結(jié)構(gòu) 該鋼絲繩的具體參數(shù)： 表 3-1 公稱抗拉強(qiáng)度 鋼絲繩直徑 鋼絲直徑 鋼絲總斷面積 破斷拉力總和 1.259kg/m 18.5mm 2.0mm 131.88mm2 243500N 4.2 驗(yàn)算鋼絲繩的強(qiáng)度 選擇標(biāo)準(zhǔn)鋼絲繩后，按下式驗(yàn)算安全系數(shù) 5.612043 maxQd 式中 Qd鋼絲繩的破壞拉力總和 其他的參數(shù)在前面的計(jì)算已給出，此處不再贅述。 符合煤炭安全規(guī)程規(guī)定。 4.3 驗(yàn)算電動(dòng)機(jī)的容量 由公式 z cmbVFKP10ax 由已知，最大靜張力為最大靜張力差，則 Njc20max V滾筒的轉(zhuǎn)速，取 。s/68. 則 347.012.P 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 式中： P絞車需要的工作功率； Kb考慮附加阻力的備用系數(shù)，一般取 Kb=1.11.2； Km滿載工作系數(shù)，一般取 Km=0.70.85； z液壓絞車的總傳動(dòng)效率，一般取 z=0.750.78 符合要求 JT-1.0 絞車傳動(dòng)系統(tǒng)圖見(jiàn)下圖 1.電動(dòng)機(jī) 2.聯(lián)軸器 3.正齒輪 4.液壓推桿制動(dòng)器 5.軸承 6.齒輪軸 7.軸承 8.斜齒 輪. 9.軸承 10.大齒輪 11.滾筒 12.工作制動(dòng)器 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 第五章 JT-1.0 提升絞車卷筒的結(jié)構(gòu)及其計(jì)算 JT1.0 提升絞車的滾筒是纏繞鋼絲繩的。并承受鋼絲繩拉力所造成的各種載荷， 滾 筒一般由三部分組成，即筒殼、法蘭盤(支輪) 及支環(huán)。筒殼是滾筒的主要承載部件，支輪 是支撐筒殼和傳遞力的部件，支環(huán)是增加筒殼穩(wěn)定性的。 過(guò)去生產(chǎn)和使用的 kJ 系列提升機(jī)筒殼開(kāi)裂的現(xiàn)象較為普遍。分據(jù)其原因，主要是因 為筒殼處于變載荷作用下，應(yīng)力狀態(tài)復(fù)雜，其理論計(jì)算還不夠完善結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不盡合理，加 工裝配和使用維護(hù)上存在一定缺陷。 但是，歸根結(jié)底，解決簡(jiǎn)殼開(kāi)裂現(xiàn)象的主要對(duì)策是正確分析筒殼的應(yīng)力狀態(tài)，計(jì)算其 強(qiáng)度。因?yàn)?，只有正確分析了解筒殼的應(yīng)力狀態(tài)，才能提出適應(yīng)于這種應(yīng)力狀態(tài)的合理的 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在加工工藝上使用維護(hù)上保證這種設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)。同時(shí)，從提高煤炭產(chǎn)量，挖掘 設(shè)備潛力的角度看，筒的承載狀態(tài)和強(qiáng)度計(jì)算，也是十分必要的。 5.1 卷筒結(jié)構(gòu) JT-1.00.8 礦井提升機(jī)卷筒結(jié)構(gòu)部分如圖 51 所示： 圖 5-1 卷筒結(jié)構(gòu) 1-主軸 2-軸承 3-軸承支座 4-大齒輪 5-木襯 6-制動(dòng)支輪 根據(jù)制造工藝的不同，可把提升機(jī)的卷筒結(jié)構(gòu)分為鑄造、焊接混合型的(支輪為鑄造， 卷筒為焊接)和焊接型的。焊接型卷筒的結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖 52 及圖 53。 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 圖 5-2 焊接型卷筒 1- 支輪（焊接型） 2-筒殼 3-支環(huán) 4 木襯 圖 5-3 搭板連接 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 1-筒殼 2- 支環(huán) 3、4-搭板 圖 51 所示的支輪為鑄鋼(小型提升機(jī)也有用鑄鐵的)。它用螺釘與簡(jiǎn)殼相連。簡(jiǎn)殼 可以是整體的；也可以是分辨的，互相間以螺釘連接，如圖 53 和圖 54 所示。 圖 54 角鋼連接 1筒殼；2支環(huán)； 3搭板；4角鋼；5 墊片 5.2 支輪 在圖 5-3 之中，其卷筒與支輪全部為焊接結(jié)構(gòu)，在筒殼內(nèi)還有圓環(huán)形的加強(qiáng)筋(稱為 支環(huán)) ，在支輪與筒殼連接處和輪輻上都加有剛性較大的加強(qiáng)筋板。從側(cè)面來(lái)看，這些卷 筒的支輪大多呈輻條形或在整板上開(kāi)有較大的孔。當(dāng)支輪的變形與筒殼的變形相比可以忽 略時(shí)，稱它為剛性支輪，圖 51 和圖 52 所示均為剛性支輪。如支輪的變形與筒殼變 形相比不可忽略時(shí)，稱它為彈性支輪。它的特點(diǎn)是筒殼與支輪的應(yīng)力分布較均勻。 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 圖 55 圓環(huán)結(jié)構(gòu)彈性支輪 1輪轂；2圓板支輪（a 0） ；3筒殼；4木襯 圖 56 圓板結(jié)構(gòu)彈性支輪 1輪轂；2圓板支輪；3 筒殼；4木襯 經(jīng)驗(yàn)表明，圖 51 所示的結(jié)構(gòu)在制造工藝上較復(fù)雜，而目往往容易出現(xiàn)早期失效。 因此現(xiàn)代大小型提升機(jī)卷筒常采用圖 55 和圖 56 所示的卷筒結(jié)構(gòu)，它們的支輪是彈 性的。 這兩種結(jié)構(gòu)共同的特點(diǎn)是取消了支環(huán)，用較厚的筒殼來(lái)承擔(dān)裁 荷，并且支輪改為輻板式(即在支輪上開(kāi)有兩個(gè)人孔 )或圓環(huán)式。這做工藝上較簡(jiǎn)單，同時(shí) 也可以避免由于焊接工藝不當(dāng)造成加強(qiáng)筋附近的局部應(yīng)力過(guò)高。經(jīng)驗(yàn)表明，這種改進(jìn)是成 功的。 圖 54 與圖 55 所示，卷筒結(jié)構(gòu)的不同之處還在于前者的輻板與軸線垂直，而后 者的支輪與軸線成某一角度(約 36。)，初看起來(lái)，這種傾斜式輻板似乎可以減少筒殼與 支輪連接點(diǎn)的剛度，從而減小其彎應(yīng)力。但由于增加了壓縮應(yīng)力，故對(duì)減小合或應(yīng)力水平 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 并不有效加上它的制造工藝較為復(fù)雜，所以不再傾向于使用它了。 5.3 木襯 卷筒外一般設(shè)有木襯，并在其上車有繩槽，目的是減少鋼繩與筒殼直接接觸而造成 的磨損，并使鋼繩排列整齊。但木襯使用壽命不長(zhǎng)，更換費(fèi)時(shí)、費(fèi)科，故有人不設(shè)木襯而 直接在卷筒完上車出繩槽，但這樣則要求增加筒殼厚度(一般約需增加 l3)，從而也增加 了機(jī)重。圖 57 為其結(jié)構(gòu)之一，值得注意的是，該結(jié)構(gòu)中閘盤和支輪是用螺栓連接的。 圖 57 無(wú)木襯卷筒 1輪輻 2筒殼；3 擋繩板； 4閘盤 根據(jù) JT-1.00.8 型礦用提升絞車的結(jié)構(gòu)及參數(shù)要求，筒殼上的木襯結(jié)構(gòu)及尺寸設(shè)計(jì) 結(jié)果如圖 58 所示： 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 28 圖 5-8 木襯結(jié)構(gòu) 材料為硬雜木。其技術(shù)要求：（1）表面粗糙度不超過(guò) ；（2）木襯水分不得超過(guò) 20 。（3）允許有木節(jié)，但面積不得超過(guò) 20；（4）木材不允許有裂紋和夾層。 5.4 繩槽 繩槽有螺旋形及環(huán)形兩種，在單層纏繞時(shí)采用螺旋形繩掐就足以使排繩整齊。當(dāng)上 層鋼繩纏繞在下層上面時(shí)，滾筒每轉(zhuǎn)過(guò)一周，上層鋼繩就會(huì)有兩次“橫跨” 下層繩圈的現(xiàn)象， 如圖 59，并在擋繩板處形成楔形區(qū)而造成咬繩現(xiàn)象。圖 59 中 II 及分別為上層繩圈 第一次和第二次橫跨下層繩圈 處。為解決這一問(wèn)題，可采 用圖 510 中所示的四種平行 式的繩槽。 圖 59 雙層纏繞時(shí)鋼絲繩的兩次過(guò)渡 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 29 圖 510 四種平行繩槽展開(kāi)圖 (a)平面單過(guò)渡平行繩槽；(b)斜繩槽過(guò)渡平行繩槽； (c)斜繩槽雙過(guò)渡平行繩槽； (d)斜繩槽雙過(guò)渡不等平行繩槽 這幾種形式的繩槽均可不同程度地改善上層繩槽圈橫跨下層繩圈時(shí)的刮繩與咬繩現(xiàn)象， 使排繩整齊，可以提高鋼絲繩的使用壽命。目前圖 5-10a 形式的使用效果為好，可以延長(zhǎng) 鋼絲繩壽命 50%左右，圖 5-10d 可以減少鋼絲繩的動(dòng)應(yīng)力。 鋼絲繩使用情況還表明，剛繩磨損最嚴(yán)重的部分是相鄰兩層的過(guò)渡處。因?yàn)檫@時(shí)鋼繩 與擋板間形成一楔行段，其寬度隨著纏繞過(guò)程由寬到窄。后一層鋼繩在較寬的楔行段中 （寬度大于或等于鋼繩直徑）可以順利地纏入此楔行段之中，如圖 5-10b 所示。 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 30 第一層最后一圈 （a） （b） （c） 圖 5-11 鋼絲繩的層間過(guò)渡 當(dāng)楔行段的寬度小于鋼繩直徑且其差值在某一段范圍內(nèi)時(shí)，鋼繩在力作用下擠入楔行段 便形成咬繩現(xiàn)象（它們的長(zhǎng)度大約為半圈） 。當(dāng)楔行段寬度不能擠入鋼繩時(shí)，由于相鄰兩 層鋼繩的纏繞方向相反，故鋼繩開(kāi)始向上爬，并騎在下層鋼繩之上形成一過(guò)渡繩圈，它的 位置由 A 到 B，如圖 5-11c 所示。當(dāng)下放時(shí)，原來(lái)被擠入和拉出是造成鋼繩在此處早期過(guò) 渡磨損的原因之一，這一過(guò)程也會(huì)增加鋼繩的動(dòng)載荷。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，多層纏繞時(shí)鋼繩的使用 壽命僅為單層纏繞時(shí)的一半左右。 下 層 鋼 絲 繩 過(guò) 渡 塊過(guò) 渡 塊圖 3-1過(guò) 渡 塊 （ 雙 層 纏 繞 ） 圖 512 過(guò)渡塊（雙層纏繞） 改進(jìn)方法是在鋼繩纏繞的層間過(guò)渡處設(shè)置一過(guò)渡塊。它的作用是當(dāng)楔行段的寬度小于鋼 繩直徑是，不讓鋼繩擠入而引導(dǎo)它爬過(guò)相鄰的繩圈，進(jìn)行順利的層間過(guò)渡。如圖 5-12 所 示。 當(dāng)然，過(guò)渡塊的尺寸大小是決定其能否順利引導(dǎo)繩過(guò)渡的關(guān)鍵。不過(guò)有的滾筒不加過(guò) 渡塊，而把層間過(guò)渡處的繩槽形狀加以改造，使之符合過(guò)渡的要求，這在本質(zhì)上與加過(guò)渡 塊相同。 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 31 筒殼、閘盤、擋繩板的結(jié)構(gòu)及尺寸設(shè)計(jì)在圖紙中詳細(xì)列出，在此不再做具體分析。 5.5 卷筒的失效形式及原因 卷筒的失效形式主要有： (1)裂紋 出現(xiàn)于筒殼、支輪及支環(huán)上。筒殼上的裂紋多出現(xiàn)于圓周方向和螺釘孔處。如 圖 513 所示。支輪的裂紋多出現(xiàn)于人孔周邊，呈放射狀。支環(huán)的裂紋多出現(xiàn)于焊縫處， 或支環(huán)斷裂。 圖 513 筒殼的裂紋形式示意圖 (a)沿筒殼圓周方向局部開(kāi)裂； (b)沿焊縫和支輪處局部開(kāi)裂 1筒殼；2支環(huán) (2)局部變形過(guò)大 多數(shù)是筒殼中部塌陷。 (3)連接螺拴被剪斷或彎曲變形過(guò)大，造成這些失效的原因是復(fù)雜的，具體分析，一般來(lái) 說(shuō)可能有： 1)理論計(jì)算有誤 例如某礦使用的 241.7 仿蘇型提升機(jī)，根據(jù)正確計(jì)算應(yīng)有 3 4 個(gè)支環(huán)，而實(shí)際只有兩個(gè)，故造成卷筒強(qiáng)度不足； 2)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不良 造成卷筒各部分剛度相差過(guò)大。例如所加支輪和支環(huán)的結(jié)構(gòu)不合理形成 局部剛性過(guò)高從而導(dǎo)致局部應(yīng)力過(guò)高，不符合彈性均勾化設(shè)計(jì)原則； 3)加工安裝不當(dāng) 例如卷筒不圓，或支環(huán)與筒殼貼合不好等； 4)使用維修不當(dāng) 僅如過(guò)載，以及加速度過(guò)大等； 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 32 5)原材料有缺陷 例如內(nèi)部裂紋等； 6)焊接工藝不當(dāng) 例如焊條或焊接參數(shù)選用不當(dāng)，焊接處清洗不凈，以及焊后不進(jìn)；行熱 處理或熱處理不當(dāng)造成焊接殘余應(yīng)力過(guò)高等； 7)原設(shè)計(jì)許用應(yīng)力選取過(guò)大 例如蘇制或仿蘇的 241.7 和 241.8 提升機(jī)， 標(biāo)準(zhǔn)中可以采用 8t 底卸式箕斗，鋼繩直徑可達(dá) 475mm，鋼繩最大靜拉力可分別達(dá)到 17.5t 和 18t，而筒殼厚度僅有 16mm，其應(yīng)力可達(dá) 180200MPa ，因此就很容易出現(xiàn) 裂紋。 5.6 筒殼許用應(yīng)力的確應(yīng) 筒殼和支環(huán)的材料通常是 A3(Q235)和 16Mn，鑄造支輪多用 ZG350。A3(Q235)的厚 度在 2040mm 時(shí)。 230MPa， 400MPa。16Mn 的厚度在 2040mm 時(shí)，sb 290 330 MPa 500MPa。sb 盡管從理論上分析得知筒殼和支輪所受的應(yīng)力是變化的，實(shí)踐也證明多數(shù)卷筒的失效 都在沒(méi)有顯著變形的情況下形成裂紋。但在設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，都是按照靜強(qiáng)度的方法來(lái)計(jì)算， 或按照與疲勞強(qiáng)度等效的靜強(qiáng)度計(jì)算。 安全系數(shù)的確定是一個(gè)比較復(fù)雜的問(wèn)題。它主要取決于下列幾種因素： 1)原材料的穩(wěn)定情況，包括材料性質(zhì)，原材料尺寸變化，制造工藝的穩(wěn)定性等； 2)計(jì)算的精確度，包括外載荷，以及應(yīng)力等計(jì)算的精確程度； 3)零件的重要程度。 根據(jù)卷筒的具體情況，它的原材料和制造工藝都比較穩(wěn)定，計(jì)算精度為中等，又是屬于比 較重要的零件，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)可把其安全系數(shù)定為 1.51.8 。目前我國(guó)各廠家常取 A3 的許用 應(yīng)力（ ）=140MPa ，l6Mn 的許用應(yīng)力（ )180MPa。它們也都在 1518 之間。 或這樣計(jì)算，即取材料的脈動(dòng)疲勞極限為(052056)，安全系數(shù)為 15。達(dá)樣計(jì)算 出的許用應(yīng)力亦與上述相近。但考慮到卷筒在成形或安裝時(shí)，會(huì)有局部凹陷的現(xiàn)象，故有 人建議在按上述許用應(yīng)力計(jì)算出卷筒厚度之后再加上 23mm。 卷筒的焊接和連接螺栓的許用應(yīng)力至今尚無(wú)統(tǒng)一認(rèn)識(shí)，設(shè)計(jì)中可以參照卷筒的母材的 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 33 許用應(yīng)力或參照結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范選取，見(jiàn)表 51。 在滾筒上的螺孔及焊縫截面的變化處均有應(yīng)力集中，焊接處如不經(jīng)退火也會(huì)有殘余應(yīng) 力存在。未經(jīng)處理的焊縫中心的殘余應(yīng)力是拉應(yīng)力，其值可達(dá)到屈服極限，當(dāng)它與工作應(yīng) 力疊加時(shí)，造成平均應(yīng)力增加。這樣就大大降低許用疲勞強(qiáng)度，使壽命降低。消除的方法 可以用退火、振動(dòng)與錘擊，以及火焰烘烤等，另外也可以用熱法。 表 51 焊縫和連接螺栓的許用應(yīng)力 單位 aMP 5.7 提升機(jī)滾筒強(qiáng)度的驗(yàn)算 具體計(jì)算及校核 JT-1.00.8 型的筒殼強(qiáng)度 (1).已知條件（JT-1.00.8 型絞車） 鋼繩最大靜張力 F=20KN，鋼繩直徑 d=18.5mm 鋼繩彈性模量 Mpa51.0sE 鋼繩金屬斷面積 284sA2cm 卷筒殼半徑 r=38cm 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 34 纏繞層數(shù) n=3；輪轂半徑 06.25rcm 纏繞節(jié)距 t=18.5+2=20.5mm 卷筒殼厚度 mm；圓盤厚 =22mm21 鋼的彈性模量 MPa5.0E 筒殼及圓盤材料 16Mn, =182MPa (2).計(jì)算： 1.83.38215.9yxrcm 取 i=75.97.20it cm1.8.0.1443r 的計(jì)算如下：1()iFx 查表 6-1礦山提升運(yùn)輸機(jī)械 （冶金工業(yè)出版社） 距第一圈 的距離 x(mm) 2.05 4.1 6.15 8.2 10.2 5 12.3 14.35 16.4ix 0.30 0.60 0.91 1.21 1.51 1.81 2.12 2.421()iF 0.92 67 0.76 28 0.56 48 0.28 42 0.23 39 0.12 02 0.0397 01ix 2.932 自由筒殼區(qū)鋼繩張力降低系數(shù)： 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 35 1310.64()siCEAFxr30.86742.8.9 (3).計(jì)算三層纏繞時(shí)的纏繞系數(shù)： 22.0518.Atdcm437.sE312a12.00.7.37 (4).計(jì)算筒殼強(qiáng)度 1）自由筒殼區(qū) 筒殼均布載荷 3 2345102.47.5/86FaqNcmrt7.8yc2165/1.512NmMPa 2） 在支撐處：如認(rèn)為此處鋼繩張力降低系數(shù) 滾筒支輪輪緣直徑 根據(jù)煤炭安全規(guī)程第 385 條規(guī)定：絞車滾筒上纏繞兩層或兩層以上鋼絲繩時(shí)， 滾筒邊緣應(yīng)高出最外一層鋼絲繩的高度至少為鋼絲繩直徑的 2.5 倍。 mdD1075.10.2310 D1滾筒支輪輪緣直徑； d 鋼絲繩的直徑，d=18.5mm。 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 36 10.8674.932C210().(25)6.8Ar cm23201)bIr322.86.5()1.328101386.52200)()rrG 222(1.3)(86.5(386.5)0.91.1220.968547bQGA312()bMbIr30.72(1).280.1478 彎曲應(yīng)力 .()bbQMwqCr11.82047.5938(0.2.37).Pa 壓縮應(yīng)力 (0)(1)2by QxqCrEr 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 37 1047.5938(10.2)26.MPa 各應(yīng)力值均在極限應(yīng)力值內(nèi)，滿足強(qiáng)度要求 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 38 第六章 JT-1.0 提升絞車主軸的設(shè)計(jì) 主軸是液壓絞車承載的主要部件，提升絞車的主要工作構(gòu)件如滾筒、軸承、離合器以 及聯(lián)軸器等均安裝在主軸上。有些小型提升機(jī)的主軸還裝有減速的末級(jí)大齒輪。電動(dòng)機(jī)通 過(guò)主軸驅(qū)動(dòng)滾筒主軸也是傳動(dòng)的主要部件。提升絞車主軸應(yīng)能承受工作過(guò)程中的外負(fù)荷 而不發(fā)生殘余變形和過(guò)量的彈性變形，同時(shí)要保證一定的使用壽命。主軸往往是提升機(jī)中 重量最大的一個(gè)零件，其尺寸和傳遞的力矩也較大。 6.1 主軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 主軸裝置是一個(gè)完整的結(jié)構(gòu)，包括軸承、端蓋、離合器、聯(lián)軸器、支輪等多個(gè)部件， 而有根據(jù)主軸的應(yīng)用場(chǎng)合不同，具體軸上需用的部件和結(jié)構(gòu)也不盡相同，例如本絞車上用 到的部件有滾筒、支輪、軸承、液壓馬達(dá)、端蓋、制動(dòng)輪轂等部件，本例中主軸的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn) 圖如 6-1 圖所示： 圖 6-1 主軸結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 結(jié)構(gòu)上除應(yīng)滿足強(qiáng)度和剛度要求外，還應(yīng)重視工藝和安裝方面的問(wèn)題。主軸的結(jié)構(gòu)設(shè) 計(jì)應(yīng)考慮如下幾點(diǎn)： （1）要便于起吊、拆裝和加工。零件在軸上要求定位準(zhǔn)確，工作中不發(fā)生移動(dòng)。例 如，為了便于安裝、找正，提升機(jī)主軸目前一般做成兩支點(diǎn)。為了便于加工，主軸軸向尺 寸不宜過(guò)長(zhǎng)以免需要大型工裝及需要大型爐進(jìn)行熱處理等?，F(xiàn)代提升機(jī)上已普遍采用滾 動(dòng)軸承代替原來(lái)的滑動(dòng)軸承，這樣可減小主軸軸向尺寸：為便于安裝，主軸結(jié)構(gòu)應(yīng)作相應(yīng) 考慮。如圖 6-1 所示滾筒主軸，考慮到安裝上的方便，安裝調(diào)整環(huán)，以便在裝配時(shí)修正。 （2）滾筒在軸上的固定方法可用切向鍵也可用靜配合，JT-1.00.8 型礦用提升絞車 的滾筒采用切向鍵固定，但不論用何種方法都應(yīng)使連接可靠，不允許在運(yùn)轉(zhuǎn)中出現(xiàn)松動(dòng)現(xiàn) 象。對(duì)鍵連接應(yīng)有防墜裝置。 （3）軸的結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量使軸受力合理，避免或減輕應(yīng)力集中，以保證軸的疲勞強(qiáng)度。軸 徑變化處過(guò)渡圓角半徑不宜過(guò)小。根據(jù)需要和可能對(duì)主軸進(jìn)行表面強(qiáng)化處理（如噴丸、滾 壓等）以提高其疲勞強(qiáng)度。 （4）主軸是主要承載部件且受交變應(yīng)力，故對(duì)其工藝要求較高。主軸鍛造后必須進(jìn)行 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 39 探傷試驗(yàn)及機(jī)械性能試驗(yàn)，當(dāng)有裂紋及其他缺陷存在時(shí)，此軸的壽命會(huì)受到影響。主軸鍛 造、加工后要進(jìn)行熱處