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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備。據制造工藝的不同，可把提升機的滾筒結構分為鑄造一焊 接混合型( 支輪為鑄造，滾筒為焊接 )和焊接型。 機械傳動系統(tǒng)包括減速器和聯軸器,礦井提升機主軸的轉數由于受提升速度的限制， 一般在 l0 一 60 轉／|分之間，而用作拖動的電動機的轉數，一般在 480 一 960 轉／分之間。 這樣，除采用低速直流電動機拖動外，一般情況下不能將主軸與電動機直接聯接，中間必 須經過減速器。因而減速器的作用是減速印傳遞動力。聯軸器由半聯軸器、柱銷等零件組 成。由于柱銷具有緩沖和減震作用，因而具有傳動平穩(wěn)、噪音小、安全可靠、易于維護等 優(yōu)點。主軸與減速器輸出軸的連接采用齒式聯軸器。 潤滑系統(tǒng)是一切機械系統(tǒng)中很重要的一個環(huán)節(jié)。潤滑系統(tǒng)的作用是：在提升機工作時， 不間斷地向主軸承、減邊器軸承和嚙合齒面壓送潤滑油，以保證軸承和齒輪能良好的工作 潤滑系統(tǒng)必須與自動保護系統(tǒng)和主電動機聯鎖 電動機通過主軸驅動滾筒．主軸也是傳動的主要部件。提升絞車主軸應能承受工作過 程中的外負荷而不發(fā)生殘余變形和過量的彈性變形，同時要保證一定的使用壽命。主軸往 往是提升機中重量最大的一個零件，其尺寸和傳遞的力矩也較大。 關鍵詞：提升絞車 減速器 聯軸器 主軸 I 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 India's 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 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 II 目 錄 緒 論 ....................................................................................................................- 1 - 第 1 章 礦井提升的意義及其發(fā)展簡史 ...................................................................- 2 - 第 2 章 JT-0.8 礦井提升絞車的工作原理 .................................................................- 4 - 礦井提升機— （1）單繩纏繞式— A 單卷筒提升機 ..................................................- 4 - 第 3 章 JT-0.8 提升絞車提升設備的分類 ...............................................................- 6 - 第 4 章 JT-0.8 提升絞車主要組成部分和各部分的用途 .........................................- 7 - 4.1 提升機械性能參數 ..........................................................................................- 7 - 4.2 制動系統(tǒng) ........................................................................................................- 8 - 4.3 機械傳動系統(tǒng) ...............................................................................................- 10 - 4.4 潤滑系統(tǒng) ......................................................................................................- 10 - 4.5 觀測和操縱系統(tǒng) ...........................................................................................- 11 - 4.6 拖動、控制和自動保護系統(tǒng) .........................................................................- 12 - 第 5 章 JT-0.8 提升絞車卷筒的結構及其計算 .......................................................- 19 - 5.1 卷筒結構 .......................................................................................................- 19 - 5.2 支輪 ..............................................................................................................- 21 - 5.3 木襯 ..............................................................................................................- 23 - 5.4 繩槽 ..............................................................................................................- 24 - 5.5 卷筒的失效形式及原因 .................................................................................- 27 - 5.6 筒殼許用應力的確應 ....................................................................................- 28 - III 5.7 滾筒強度的驗算 ...........................................................................................- 30 - 第 6 章 JT-0.8 提升絞車的主軸設計 ....................................................................- 32 - 6.1 主軸的結構設計 ............................................................................................- 32 - 6.2 主軸尺寸的確定及軸承的選擇 ......................................................................- 33 - 6.3 主軸裝置零部件變位質量計算 ......................................................................- 36 - 6.3-1 確定滾殼變位質量 .................................................................................- 37 - 6.3-2 確定支輪變位質量 .................................................................................- 38 - 6.3-3 確定輪轂的變位質量 .............................................................................- 39 - 6.4 主軸強度和剛度計算及校核 ..........................................................................- 40 - 6.4-1 固定靜載荷分配于主軸各輪轂作用點上的力 .........................................- 41 - 6.4-2 鋼絲繩拉力分配于主軸各輪轂作用點上的力 .........................................- 44 - 6.4-3 作用于軸上水平方向及垂直方向的合力 ................................................- 46 - 6.4-5 扭矩計算 ...............................................................................................- 48 - 6.4-6 危險斷面的安全系數計算 ......................................................................- 49 - 6.4-7 按彎扭組合校核強度 .............................................................................- 51 - 6.4-8 撓度計算 ...............................................................................................- 52 - 6.5 主軸承強度校核 ............................................................................................- 56 - 6.6 滾筒制動輪與主軸的過盈配合聯接計算 ........................................................- 56 - 6.6-1 計算最小過盈量 ....................................................................................- 57 - 6.6-2 計算最大過盈量 ..................................................................................- 58 - 6.6-3 選擇過盈配合的種類 .............................................................................- 59 - 結 束 語 ................................................................................................................- 32 - IV 參考文獻 ................................................................................................................- 55 - - 1 - 緒 論 礦山提升機是礦山大型固定機械之一。礦山提升機從最初的蒸氣機拖動的單繩纏繞式 提升機發(fā)展到今天的交-交變頻直接拖動的多繩摩擦式提升機和雙繩纏繞式提升機，經歷 了 170 多年的發(fā)展歷史。目前，國內外經常使用的提升機有單繩纏繞式和多圣摩擦式兩種 根據制造工藝的不同，可把提升機的滾筒結構分為鑄造一焊接混合型(支輪為鑄造， 滾筒為焊接)和焊接型。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備。此外，還可以地下或地面作其它運輸及 輔助工作。JT-0.8 型礦用提升絞車主要用于礦井運輸、調車及斜坡提升物料之用 當支輪的變形與簡殼的變形相比可以忽略時，稱它為剛性支輪，均為剛性支輪。如支 輪的變形與筒殼變形相比不可忽略時，稱它為彈性支輪。它的特點是筒殼與支輪的應力分 布較均勻。經驗表明，剛性支輪的結構在制造工藝上較復雜，而且往往容易出現早期失效。 因此，現代大中型提升機滾筒常采用的彈性支輪滾筒結構。 彈性支輪滾筒這種結構共同的持點是取消了支環(huán)，用較厚的簡殼來承擔載荷，并且支 輪改為輻板式 (即在支輪上開有兩個人孔 )或圓環(huán)式。這樣做工藝上較簡單，同時也可以 避免由于焊接工藝不當造成加強筋附近的局部應力過高。經驗表明，這種改進是成功的。 彈性支輪滾筒結構的不同之處還在于剛性支輪的輻板與軸線垂直，而彈性支輪滾筒的 支輪與軸線成某一角度(約 3·一 6。)，初看起來，這種傾斜式輻板似乎可以減少筒殼與支 輪連接點的剛度．從而減小其彎應力，但由于增加了壓縮應力，故對減小合成應力水平并 不有效，加上它的制造工藝較為復雜，故不再傾向于使用它了。 滾筒外一般設有木襯，并在其上車出繩槽，目的是減少鋼繩與簡殼直接接觸面造成的 磨損，并使鋼繩排列整齊。 繩槽有螺旋形及環(huán)形兩種，在單層纏繞時采用螺旋形繩槽就 足以使排繩整齊。 - 2 - 第 1 章 礦井提升的意義及其發(fā)展簡史 礦山運輸在有益礦物探掘的技術過程中起著及其重要的作用，而礦井提升是礦山運輸 的主要環(huán)節(jié)之一。礦井提升設備一方面把有益礦物送至地面，另—方面也用作運送人員、 輔助材料和其他設備等。 礦并提升的安全及無事故的運轉在完成有益破物的探掘計劃和保障人民的健康上具有 頭等重要的意義。 提升的運轉應當不僅是安全，同時還要經濟。經濟這一點現在應十分重視，因為在個 別場合下提升機的用電量達礦井總用電量的 40%。 《礦井提升投備》這一課程是說明各種提升方式的理豌論、有關設計提升機的問題、 如何在一定的礦井條件下選擇最合適的設備以及各種裝置運轉的安全性等問題。 現代礦井提升改備的特點是在運轉上特殊和在裝備上復雜。所以要制造這種設備就須 要在理論和實踐上深入的鉆研。而俄國和蘇聯的學者已經進行了這種研究工作，并且根據 他們研究的結果已在蘇聯創(chuàng)立礦井提升這一學科。 起重機械遠在古代就用建筑時提升重物，提升灌溉田地用水，后來也以最簡單的方法 用于提升探出的有益礦物。 在十五世紀俄羅斯礦山上最初出現的起重設備是用于奧拉饅涅茨的鹽礦。遲至十八世 紀在阿爾泰銀礦中礦山機械工程師佛朗洛羅夫裝配了—整套以水力帶動的提升改備。 解放前，我國采礦工業(yè)十分落后，機械制造工業(yè)的基礎也很薄弱，幾個大型礦山都操 縱在帝國主義和官僚資產階手中，礦工不僅生活相當貧困，同時因為沒有安全設備，生命 也沒有任何保障。解放后，在黨的英明領導下，隨著煤礦工業(yè)的恢復發(fā)展，在礦井提升方 面，制定了安全操作規(guī)程。對舊有的提升段備進行了改造，增添了保安段備，不僅提高了 提升段各的利用率，而且保證了安全生產。與此同時，提升機械的制造也獲得了很大的發(fā) 展。目前我國不僅能夠制造中小型的提升機械，而且成批生產了大型提升機械 日前國內各礦采用的礦井提升段備，主要是非連續(xù)性的提升機械。這種設備的特點是 需要經常的起動和停止，并且要以較高的速度，安全準確地在不太長的距高中往返運行， 這就必須要有復雜的操樅控制設備以及自動保護裝置。因此礦井提升設備是礦井中較為復 - 3 - 雜的大型固定段各之—。 采用連續(xù)提升，可以大為簡化操縱控制系統(tǒng)和進—步提高提升能力。目前許多國家正 在進行這方面的研究試制工作。并且已經取得初步成果。 礦井提升段備是由提升容器、提升鋼絲繩、提升機(又名絞車) 、井架、天輪以及裝卸 載附屬設備組成。提升系統(tǒng)有豎井和斜井提升，井下開采的煤炭和矸石通過位于井底車場 室 I 中的翻車器卸入井下煤倉 (礦倉)2 內，通過裝載設備的閘門 3 可將礦物裝入停于井底 的箕斗 4 中，此時另一箕斗 7 位于地面井架 6 的卸載曲軌 8 中。所卸出之煤炭矸石可通過 地面礦倉 9 運走，兩條提升的鋼絲繩 14，一端與箕斗相連，另—端則繞過井架上的天輪 而引入至提升機房 13，且以相反方向纏繞在提升機 12 上，啟動提升機，可將位于井底且 已經裝載完畢的重載箕斗 4 經井筒提至地面。同時將位于地面卸載曲軌中且已卸載完畢的 空載箕斗經井筒下放至井底，如此箕斗往復進行提升工作。 圖為豎井普通罐籠提升設備的示意圖。一個普通罐籠 2 位于井底車場進行裝載，另一 普通罐籠則正處于地面卸載水平。提升鋼絲繩 5 一端接罐籠；另—端饒過位于井架 6 上的 天輪 4 被固定在提升機 3 上，起動提升機后，位于井底且已裝載完畢的重載罐籠經井筒 1 被提升至地面，同時位于地面卸載水平且巳卸載完畢的空罐籠被下放，如此往復完成提升 工作，團中 7 為并架的支撐。 - 4 - 圖 普通罐籠提升設備示意圖 - 4 - 第 2 章 JT-0.8 礦井提升絞車的工作原理 按工作原理的不同，礦井提升機可分為兩類： 礦井提升機—（1）單繩纏繞式— a 單卷筒提升機 b 雙卷筒提升機 （2）多繩摩擦式提升機 礦井提升機按工作原理的分： 單繩纏繞式提升機的工作原地如圖 l—卷筒上纏上和纏下來實現容器的提升和下運動。 提升機安裝在地面提升機房里，鋼絲繩一端固定在卷簡上，另一端繞過天輪后懸掛提升容 器。圖 2—1 所示為單繩纏繞式單卷筒提升機，卷筒上固定兩根鋼絲繩，并應使每根鋼絲 繩在卷簡上的纏繞方向相反。這樣，當電動機經過減速器帶動卷筒旋轉時，兩根鋼絲繩便 經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動。不難看出，單繩纏繞 式提升機的一個根本特點和缺點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 纏繞發(fā)面積，以便能容納下根據井深或提升高度所確定的鋼絲繩懸垂長度。單繩纏繞 式提升機的規(guī)格性能、應用范圍和機械結構等，都是由這一特點來確定的。 單繩纏繞式雙卷筒提升機具有兩個卷筒，每個卷筒上固定一根鋼絲繩，并應使鋼絲繩 在兩卷筒上的纏繞方向相反，其工作原理和特點與單卷筒提升機完全相同。 - 5 - 圖 2—1 單繩纏繞式提升機工作原理示意圖 1—卷筒 2—鋼絲繩 3—天輪 4—容器 5—平衡尾繩 JT-0.8 絞車傳動系統(tǒng) - 6 - 1.電動機 2.YWZ 液壓推桿制動器 3.正齒輪 4.正齒輪 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.工作制動器 - 6 - 第 3 章 JT-0.8 提升絞車提升設備的分類 礦井提升設備按照不同情況可分成如下類別： (一)按用途分： 主井提升設備一專門提升煤炭或矸石的設備； 副井提升設備—完成提升矸石，升降人員，運送材料，設備等輔助工作的設備。 (二)按井筒傾角分： 豎井提升設備； 斜井提升設備。 （三)按提升機絞筒的構造分 等直徑絞筒提升設備； 變直徑絞筒提升設備； 摩擦輪提升設備。 (四)按拖動裝置分： 電動機提升設備—交流電動機拖動的提升設備，支流電動機拖動的提升設備；蒸 氣提升設備。 (五)按容器分： 罐籠提升段備； 箕斗提升設備。 (六)按提升系統(tǒng)的平衡分： 不平衡提升設備； 平衡提升設備—靜力平衡提升段備，動力平衡提升設備。 - 7 - 第 4 章 JT-0.8 提升絞車主要組成部分和各部分的用途 4.1 提升機械性能參數 設計提升機械系列參數的出發(fā)點是用較少規(guī)格的提升機去滿足最廣泛的使用需要，當 然，也可以不設參數系列，而完全根據用戶的需要。 反映提升機械性能的參數很多，如卷筒直徑、寬度、最大提升速度、容繩量和電動機 功率等等。根據這些參數間的相互關系，可把它們分為： 1)條件參數 它是作為限制條件而預先給出的參數，是提升機參數所應滿足的先決條 件。包括其他標準已作了規(guī)定的數據，如優(yōu)先數系，電動機的同步轉數和額定轉數等； 2)主參數 在提升機的性能參數中，有一個( 或最多兩個)參數是主要的。它代表了提 升機械的主要性能特征，稱為主參數。它是提升機械設計的主要依據，其他參數均從屬于 主參數； 3)次要參數 它是由主參數決定的，與主參數有某種依賴關系。有的可表示為某種 確定的因數關系，如卷簡直徑與最大靜張力之間的關系。有的則有一定的相關關系。 當然，主參數并不能完全代替其他參數，但只要選擇得當，就可以最大限度地代表該 提升機械的性能。 主參數的基本特征是： 1)能反映產品的基本特性， 2)最穩(wěn)定的參數。 此外，主參數要便于使用。 確定主參數的步驟是： 1)選擇主參； 2)確定主參數的上下限； 3)確定主參數系列。 提升機械的主參數選擇方法，可采用主成分分析法，即分析所有性能參數間的關系， 只要它們不相互獨立，總有可能從中找出一個或兩個作為主要性能的特征參數。 現以纏繞式提升機械為例，說明主參數與 - 8 - 次要參數的關系。提升機械的容繩量與卷筒直徑、寬度及纏繞層數有關。根據安全規(guī)程， 纏繞層數因不同的提升條件而有具體規(guī)定。因而，容繩量這一參數就有著固定的、可以計 算的關系。 卷筒直徑與鋼繩最大靜張力之間也有著大致固定的關系。因為根據安全規(guī)程規(guī)定，卷 簡直徑與鋼繩直徑之比為 60～80，只要鋼絲繩的型式、規(guī)格和使用條件一旦確定，卷簡 直徑和鋼絲繩最大靜張力這兩個參數間的關系就可以確定。 提升最大速度這一參數與提升工作的經濟性及安全性有關。當卷筒直徑確定后，最大 提升速度就確定了卷筒的轉數，或者說，當卷簡轉數在某一范圍時，最大提升速度為卷簡 直徑的函數。 至于卷筒的寬度，看來似乎與卷筒直徑沒有什么關系。但是，考慮到實際情況，例如 卷筒過寬時容易造成鋼絲繩偏角超限，也容易造成主軸撓度超限等問題，而這些問題又都 與卷簡直徑及鋼絲繩直徑有關，因而卷簡寬度與卷簡直徑兩參數間也就有了一定的關系， 而并不相互獨立。 從以上分析可以看出，卷筒(主導輪) 直徑或鋼絲繩最大靜張力是提升機械的主要參數， 其他參數都可以根據這參數去制定。 - 7 - JT－0.8×0.6 提升絞車技術參數表： 安全規(guī)程規(guī)定，主軸裝置的卷筒或主導輪直徑與鋼絲繩和鋼絲直徑的比值應符合下列 要求： 對于地面提升設備 80， 1200 （ 2—1）kDd?n 對于井下提升設備 60， 900 （2—2 ）kd?n （對于圍包角 ﹥ 的多繩摩擦式提升?180? 機， 100）kDd? 滾筒 載荷 提升高度 鋼絲繩 電機 速 比 重 量 參 數 型 號 個 數 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 繩速 m∕s 繩徑 mm 功 率 型 號 單位 kg JT - 0.8×0.6 1 800 600 15 15 375 4 1.35 15.5 22 YR 180 -6 30 2100 - 8 - 式中 D——提升機卷筒或主導輪名義直徑（毫米） ； ——鋼絲繩直徑（毫米） ；kd ——鋼絲直徑 （毫米） 。n 單繩纏繞式提升機主軸裝置的卷筒外面沒有木襯。木襯的作用是作為鋼絲繩的軟墊， 在其上鋼絲繩不會發(fā)生過度變形。木襯應用柞木、水曲柳或榆木等制作。松木不適于作木 襯，因為它在橫過纖維的壓力作用下，經常開裂，使用壽命僅為幾個星期。木襯每塊的長 度與避溝寬度相等，每塊的厚度應不少于鋼絲繩直徑的兩倍， 一般為 100 毫米左右(對 于直徑大于 50 毫米的鋼絲繩， （以采用 150 毫米為宜)，每塊的寬度在 150 一 200 毫米之 間， 斷面成扇形。 固定卷筒木襯的螺釘頭，應沉入木襯厚度三分之一以上；當全部木 襯固定完以后，應用木塞沾膠水將螺釘孔定死，并鋇用木楔將木襯夾縫填滿。使用中的木 襯，當因磨損使螺釘頭的沉入深度尚存 10 毫米時，即應重新更換。 卷筒木襯必須刻制繩槽，其尺寸關系如下式所示 A=0.35 =0.35×15.5=5.425 (毫米) 取 A=5mm (2—3)kd 式中 A——溝槽的深度(毫米)。 兩相鄰溝槽的中心距 t 可參照下式計算： t= +(2—3)=15.5+2=17.5(毫米) 取 t=17.5mm (2—4)kd 4.2 制動系統(tǒng) 現代礦井提升機的制動系統(tǒng)是所有提升設備中最重要、最復雜的裝置。它由制動器和 傳動機構組成。制動器是直接作用于制動輪或者制動盤上產生制動力矩的部分，按其結構 可分為盤式制動器和塊式制動器等。傳動機構是控制并調節(jié)制動力矩的部分，新型號提升 機采用油壓盤式閘制動系統(tǒng)，舊型號提升機采用油壓或氣壓塊閘式制動傳動系統(tǒng)。 1)、制動系統(tǒng)的作用 (1)保證提升容器按給定狀態(tài)運動，并在需要的位置制動— —工作制動。 (2)在可能造成事故的不正常工作狀態(tài)下，緊急制動以保障人員和設備的安全——緊 急制動。 - 9 - (3)更換水平調節(jié)繩長時，制動活卷筒。工作制動、緊急制動都可用手動或自動。手 動操作時，由司機進行；急制動由提升設備的保護裝置進行，工作制動由行程調節(jié)器進行。 2)、制動系統(tǒng)的要求 (1)提升機除有制動裝置外，還裝有定車裝置，以使在調整卷筒位置時使用。 (2)全部制動力矩 Mz 不得小于提升機最大設計靜載荷所需要紐矩的 3 倍。即： max3ZJM? （3）一副制動器的制動力矩 應大于調繩力矩 的 1.2 倍，即： (4)緊'1.2nJzM? 急制動時，對于提升重物，減速度必須小于 5m／s ;對于下放重物 ,減速度應大于 1.5 m／s2 。2 (5)對于摩擦輪式提升，緊急制動時的減速度不應使鋼絲繩在摩擦輪上產生滑動。 (6)緊急制動閘必須采用配重式或彈簧式的制動裝置。 (7)當井筒傾角在 30 以下時，制動力矩的倍致必須符合下表的要求。0 制動力矩與井筒傾角 井筒傾角 <20 20 25 30maxZJMh? 》1.8 2.0 2.6 3.0 注：1 為制動力矩； Z 2 為靜力矩；maxJ 3 表內未列出的角度，按比例標準； 4 坡度變化的井筒，按井筒最大坡度確定。 4.3 機械傳動系統(tǒng) 機械傳動系統(tǒng)包括減速器和聯軸器： - 10 - 1)．減速器的作用： 礦井提升機主軸的轉數由于受提升速度的限制，一般在 l0 一 60 轉／| 分之間，而用作 拖動的電動機的轉數，一般在 480 一 960 轉／分之間。這樣，除采用低速直流電動機拖動 外，一般情況下不能將主軸與電動機直接聯接，中間必須經過減速器。因而減速器的作用 是減速印傳遞動力。 本絞車采用的是一級斜齒輪減速器，主要由齒輪軸、輸出軸、傳動齒輪、輸入軸、軸 承、箱體等組成。其公稱傳動比為 1：4.5。在減速器的箱體上有視孔窗，用以檢查齒輪嚙 合情況和加注潤滑油。下部設有油尺用以檢查減速箱中的油位，油堵用以放油。 2)．聯軸器是用來聯接提升機的旋轉部分，并傳遞動力． JTP-0.8×0.6 型礦用提升絞車電動機與減速器的聯接采用彈性柱銷聯軸器。它由半聯 軸器、柱銷等零件組成。由于柱銷具有緩沖和減震作用，因而具有傳動平穩(wěn)、噪音小、安 全可靠、易于維護等優(yōu)點。主軸與減速器輸出軸的連接采用齒式聯軸器。它主要由半聯軸 器、內齒圈、外齒套、擋板等組成。具有承載能力大、易維護、對誤差不敏感等優(yōu)點。 4.4 潤滑系統(tǒng) 潤滑系統(tǒng)是一切機械系統(tǒng)中很重要的一個環(huán)節(jié)。潤滑系統(tǒng)的作用是：在提升機工作時， 不間斷地向主軸承、減邊器軸承和嚙合齒面壓送潤滑油，以保證軸承和齒輪能良好的工作 潤滑系統(tǒng)必須與自動保護系統(tǒng)和主電動機聯鎖：即潤滑系統(tǒng)失靈時(如潤滑油壓力過高或 過低、軸承溫升過高等)，主電動機斷電，提升機進行安全制動。啟動主電動機之前，必 須先開動潤滑油泵，以確保機器在充分潤滑的條件下工作。 提升機的轉動或滑動部位之間的相對運動就會產生摩擦，若潤滑不好或潤滑方式不妥， 都會使其性能惡化，加速零部件的磨損。因而，潤滑是與磨擦、磨損密切相關的，正確地 選擇潤滑材料，采用合理的潤滑方式，可以減少零部件的磨損，延長使用壽命，防止事故 的發(fā)生，有很重要的作用。 1、手工加潤滑劑 即人工用油壺、油槍、脂槍、脂杯或用手抹的方法，將潤滑劑(油或脂) 送到潤滑部位。 - 11 - 2．油環(huán)潤滑 利用套在軸頸上的油環(huán)，轉動時油帶起供給潤滑部位，稱之為油環(huán)潤滑。一般用于滑 動軸承加油。 3．飛濺潤滑 依靠旋轉的齒輪將油池中的潤滑油甩起，使油濺落到齒輪的嚙合面上，稱之為飛濺潤 滑，也叫作油池潤滑式油浴潤滑。這種潤滑方式在齒輪及蝸輪傳動中應用較多。 4．壓力循環(huán)潤滑 油泵工作產生壓力將潤滑油送到各潤滑點后流回油箱，經冷卻、過濾后又循環(huán)使用的 方法叫壓力循環(huán)潤滑，它多用于高速、重載、精密的機械潤滑中。如 JK 型提升機的主軸 承、減速器的軸承和齒輪，以及 JKM 型多繩摩擦式提升機的減速器齒輪等均采用壓力循 環(huán)潤滑方法進行潤滑。 由于零件的潤油方式不同，造成零件設計時必須考慮到是否開有加油孔等結構。 4.5 觀測和操縱系統(tǒng) 觀測和操縱系統(tǒng)包括斜面操縱臺、深度指示器和測速發(fā)電機裝置。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 與提升機主軸軸端成直角連接的傳遞運動的裝置，即牌坊式深度指示器傳動裝置。另一部 分是深度指示器，兩者通過聯軸器相連。 深度指示器的工作原理：提升機主軸的旋轉運動由傳動裝置傳給深度指示器，經過齒 輪對傳給絲杠，使兩根垂直絲杠以互為相反的方向旋轉。當絲杠旋轉時，帶有指針的兩個 梯形螺母也以互為相反的方向移動，即一個向上，另一個向下。絲扛的轉數與主軸的轉數 成正比，因而也與容器在井筒中位置相對應，因此螺母上指針在絲杠上的位置也與之相對 應，通過指針便能準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、機架、限位開關等組成。它 能提示提升容器在井筒中的位置，其上的行程開關參與絞車過卷或過放保護等功能。當絲 杠上的螺母桿碰壓相應的形成開關時，控制線 - 12 - 路將產生相應的動作進行相應的保護，從而保證礦井的安全生產。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成 1：1、1：1.5、1：3 的傳動比，分別用于 井深 600—400 米、400—200 米、200 米以下三種情況。根據提升機使用場合的不同可選 用不同的齒數鏈輪。 深度指示器的作用是： (1) 指示提升容器的運行位置， (2) 容器接近井口卸載位置和井底停車場時，發(fā)出減速信號 (3) 當提升機超速和過卷時進行限速和過卷保護， (4) 對于多繩摩擦式提升機，深度指示器還應能自動調零，以消除由于鋼絲繩在主導 輪摩擦襯墊上的滑動、蛹動和自然伸長等所造成的指示誤差。 4.6 拖動、控制和自動保護系統(tǒng) 拖動、控制和自動保護系統(tǒng)包括主拖動電動機和微拖動電動機、電氣控制系統(tǒng)和自動 保護系統(tǒng)。 礦井提升機根據交直流拖動系統(tǒng)的不同可分為： （1） 交流（三相繞線式感應電動機）： ① 低壓-JR 型 ② 高壓-JR 、 JRQ、JRZ 或 YR 型 （2） 直流（直流電動機）-ZD 或 ZJD 型 礦井提升機的電氣控制系統(tǒng)，分交流和直流兩大類： （1）交流拖動系統(tǒng)： ① KKX 型金屬電阻控制系統(tǒng)（配 KJ 型和 JKA 型礦井提升機） ② SJK-A 型金屬水冷電阻控制系統(tǒng)（配 JKA 型和 XKT 型礦井提升機） ③ TKD 型金屬電阻控制系統(tǒng) （配無水、缺水地區(qū)的 XKT 型礦 - 13 - 井提升機） ④ JKMK/J 型金屬電阻控制系統(tǒng)（配 JKM 型礦井提升機） （2）直流拖動和系統(tǒng)：電機放大機勵磁的發(fā)動機-電動機系統(tǒng)等 SJK—A 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。 礦井提升機自動保護系統(tǒng)的作用是：在司機不參與的情況下，發(fā)生故障時能自動將主 電動機斷開并同時進行安全制動而實現對系統(tǒng)的保護。 自動保護系統(tǒng)應具有如下性能： (1) 提升機超速時(包括等速印減速階段的超速 )自動對系統(tǒng)進行保護； (2) 提升容器過卷時自動對系統(tǒng)進行保護； (3) 創(chuàng)動油欠壓或超壓時自動對系統(tǒng)進行保護； (4) 潤滑油欠壓或超壓時對動對系統(tǒng)進行保護； (5) 軸承溫升過高和制動油溫升過高時自動對系統(tǒng)進行保護； (6) 閘瓦磨損超過規(guī)定值對自動對系統(tǒng)進行保護； (7) 電動機過電流或失壓(斷電 )時自動對系統(tǒng)進行保護。 根據上述各項自動保護作用的要求，自動保護可分為提升機運行過程中的自動保護和 一次提升結束時的自動保護。 - 19 - 第 5 章 JT-0.8 提升絞車卷筒的結構及其計算 JT-0.8 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。 過去生產和使用的 kJ 系列提升機筒殼開裂的現象較為普遍。分據其原因，主要是因 為筒殼處于變載荷作用下，應力狀態(tài)復雜，其理論計算還不夠完善結構設計不盡合理，加 工裝配和使用維護上存在一定缺陷。 但是，歸根結底，解決簡殼開裂現象的主要對策是正確分析筒殼的應力狀態(tài)，計算其 強度。因為，只有正確分析了解筒殼的應力狀態(tài)，才能提出適應于這種應力狀態(tài)的合理的 結構設計，在加工工藝上使用維護上保證這種設計的實現。同時，從提高煤炭產量，挖掘 設備潛力的角度看，筒的承載狀態(tài)和強度計算，也是十分必要的。 5.1 卷筒結構 JT-0.8×0.8 礦井提升機卷筒結構部分如圖 5—1 所示： 圖 5-1 卷筒結構 1-主軸 2-軸承 3-軸承支座 4-大齒輪 5-木襯 6-制動支輪 根據制造工藝的不同，可把提升機的卷筒 - 20 - 結構分為鑄造、焊接混合型的(支輪為鑄造，卷筒為焊接)和焊接型的。焊接型卷筒的結構 見圖 5—2 及圖 5—3。 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 - 21 - 1-筒殼 2- 支環(huán) 3、4- 搭板 圖 5—1 所示的支輪為鑄鋼(小型提升機也有用鑄鐵的 )。它用螺釘與簡殼相連。簡殼 可以是整體的；也可以是分辨的，互相間以螺釘連接，如圖 5—3 和圖 5—4 所示。 圖 5—4 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構，在筒殼內還有圓環(huán)形的加強筋( 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筋板。從側面來看，這些卷 筒的支輪大多呈輻條形或在整板上開有較大的孔。當支輪的變形與筒殼的變形相比可以忽 略時，稱它為剛性支輪，圖 5—1 和圖 5—2 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，稱它為彈性支輪。它的特點是筒殼與支輪的應力分布較均勻。 - 22 - 圖 5—5 圓環(huán)結構彈性支輪 1—輪轂；2—圓板支輪（a 0） ；3—筒殼； 4—木襯? 圖 5—6 圓板結構彈性支輪 1—輪轂；2—圓板支輪；3—筒殼；4—木襯 經驗表明，圖 5—1 所示的結構在制造工藝上較復雜，而目往往容易出現早期失效。 因此現代大小型提升機卷筒常采用圖 5—5 和圖 5—6 所示的卷筒結構，它們的支輪是彈性 的。 這兩種結構共同的特點是取消了支環(huán)，用較厚的筒殼來承擔裁荷，并且支輪改為輻板 式(即在支輪上開有兩個人孔 )或圓環(huán)式。這做工藝上較簡單，同時也可以避免由于焊接工 藝不當造成加強筋附近的局部應力過高。經驗表明，這種改進是成功的。 圖 5—4 與圖 5—5 所示，卷筒結構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 3—6。) ，初看起來，這種傾斜式輻板似乎可以減少筒殼與支 輪連接點的剛度，從而減小其彎應力。但由于 - 23 - 增加了壓縮應力，故對減小合或應力水平并不有效加上它的制造工藝較為復雜，所以不再 傾向于使用它了。 5.3 木襯 卷筒外一般設有木襯，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，更換費時、費科，故有人不設木襯而直 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 l／3)，從而也增加了 機重。圖 5—7 為其結構之一，值得注意的是，該結構中閘盤和支輪是用螺栓連接的。 圖 5—7 無木襯卷筒 1—輪輻 2—筒殼；3—擋繩板；4—閘盤 根據 JT-0.8.0×0.6 型礦用提升絞車的結構及參數要求，筒殼上的木襯結構及尺寸設計 結果如圖 5—8 所示： - 24 - 圖 5-8 木襯結構 材料為硬雜木。其技術要求：（1）表面粗糙度不超過 ；（2）木襯水分不得超過 20﹪。（ 3）允許有木節(jié)，但面積不得超過 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，在單層纏繞時采用螺旋形繩掐就足以使排繩整齊。當上層 鋼繩纏繞在下層上面時，滾筒每轉過一周，上層鋼繩就會有兩次“橫跨”下層繩圈的現象， 如圖 5—9，并在擋繩板處形成楔形區(qū)而造成咬繩現象。圖 5—9 中 I—I 及分別為上層繩圈 第一次和第二次橫跨下層繩圈處。為解決這一問題，可采用圖 5—10 中所示的四種平行式 的繩槽。 圖 5—9 雙層纏繞時鋼絲繩的兩次過渡 - 25 - 圖 5—10 四種平行繩槽展開圖 (a)平面單過渡平行繩槽； (b)斜繩槽過渡平行繩槽； (c)斜繩槽雙過渡平行繩槽； (d)斜繩槽雙過渡不等平行繩槽 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的刮繩與咬繩現象， 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 鋼絲繩壽命 50%左右，圖 5-10d 可以減少鋼絲繩的動應力。 鋼絲繩使用情況還表明，剛繩磨損最嚴重的部分是相鄰兩層的過渡處。因為這時鋼繩 與擋板間形成一楔行段，其寬度隨著纏繞過程由寬到窄。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。 - 26 - 第一層最后一圈 （a） （b） （c） 圖 5-11 鋼絲繩的層間過渡 當楔行段的寬度小于鋼繩直徑且其差值在某一段范圍內時，鋼繩在力作用下擠入楔行 段便形成咬繩現象（它們的長度大約為半圈） 。當楔行段寬度不能擠入鋼繩時，由于相鄰 兩層鋼繩的纏繞方向相反，故鋼繩開始向上爬，并騎在下層鋼繩之上形成一過渡繩圈，它 的位置由 A 到 B，如圖 5-11c 所示。當下放時，原來被擠入和拉出是造成鋼繩在此處早期 過渡磨損的原因之一，這一過程也會增加鋼繩的動載荷。根據統(tǒng)計，多層纏繞時鋼繩的使 用壽命僅為單層纏繞時的一半左右。 下 層 鋼 絲 繩 過 渡 塊過 渡 塊圖 3-1過 渡 塊 （ 雙 層 纏 繞 ） 圖 5—12 過渡塊（雙層纏繞） 改進方法是在鋼繩纏繞的層間過渡處設置一過渡塊。它的作用是當楔行段的寬度小于 鋼繩直徑是，不讓鋼繩擠入而引導它爬過相鄰的繩圈，進行順利的層間過渡。如圖 5-12 所示。 當然，過渡塊的尺寸大小是決定其能否順利引導繩過渡的關鍵。不過有的滾筒不加過 渡塊，而把層間過渡處的繩槽形狀加以改造， - 27 - 使之符合過渡的要求，這在本質上與加過渡塊相同。 筒殼、閘盤、擋繩板的結構及尺寸設計在圖紙中詳細列出，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 出現于筒殼、支輪及支環(huán)上。筒殼上的裂紋多出現于圓周方向和螺釘孔處。 如圖 5—13 所示。支輪的裂紋多出現于人孔周邊，呈放射狀。支環(huán)的裂紋多出現于焊縫處， 或支環(huán)斷裂。 圖 5—13 筒殼的裂紋形式示意圖 (a)沿筒殼圓周方向局部開裂； (b)沿焊縫和支輪處局部開裂 1—筒殼；2—支環(huán) (2)局部變形過大 多數是筒殼中部塌陷。 (3)連接螺拴被剪斷或彎曲變形過大，造成這些失效的原因是復雜的，具體分析，一 般來說可能有： 1)理論計算有誤 例如某礦使用的 2×4×1.7 仿蘇型提升機，根據正確計算應有 3～4 個支環(huán)，而實際只有兩個，故造成卷筒強度不足； 2)結構設計不良 造成卷筒各部分剛度相差過大。例如所加支輪和支環(huán)的結構不合理 形成局部剛性過高從而導致局部應力過高，不 符合彈性均勾化設計原則； - 28 - 3)加工安裝不當 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 僅如過載，以及加速度過大等； 5)原材料有缺陷 例如內部裂紋等； 6)焊接工藝不當 例如焊條或焊接參數選用不當，焊接處清洗不凈，以及焊后不進； 行熱處理或熱處理不當造成焊接殘余應力過高等； 7)原設計許用應力選取過大 例如蘇制或仿蘇的 2×4×1.7 和 2×4×1.8 提升機， 標準中可以采用 8t 底卸式箕斗，鋼繩直徑可達 47．5mm，鋼繩最大靜拉力可分別達 到 17.5t 和 18t，而筒殼厚度僅有 16mm，其應力可達 180～200MPa，因此就很容易出現裂 紋。 5.6 筒殼許用應力的確應 筒殼和支環(huán)的材料通常是 A3（A3 是以前的名稱,Q235-A 是現在的名稱,Q235-A 是保 證物理性能,Q235-B 是保證化學性能）和 16Mn，鑄造支輪多用 ZG350。A3 的厚度在 20～40mm 時。 ＞230MPa， ＝400MPa。16Mn 的厚度在 20～40mm 時，s?b ＞290～330 MPa ＝500MPa。s b 盡管從理論上分析得知筒殼和支輪所受的應力是變化的，實踐也證明多數卷筒的失效 都在沒有顯著變形的情況下形成裂紋。但在設計計算時，都是按照靜強度的方法來計算， 或按照與疲勞強度等效的靜強度計算。 安全系數的確定是一個比較復雜的問題。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，原材料尺寸變化，制造工藝的穩(wěn)定性等； 2)計算的精確度，包括外載荷，以及應力等計算的精確程度； 3)零件的重要程度。 根據卷筒的具體情況，它的原材料和制造工藝都比較穩(wěn)定，計算精度為中等，又是屬 于比較重要的零件，根據經驗可把其安全系數定為 1.5～1.8。目前我國各廠家常取 A3 的 許用應力（ ）=140MPa ，l6Mn 的許用應力（? - 29 - )＝180MPa。它們也都在 1．5～1．8 之間?；蜻@樣計算，即取材料的脈動疲勞極限為? (0．52～0．56)，安全系數為 1．5。達樣計算出的許用應力亦與上述相近。但考慮到卷筒 在成形或安裝時，會有局部凹陷的現象，故有人建議在按上述許用應力計算出卷筒厚度之 后再加上 2～3mm。 卷筒的焊接和連接螺栓的許用應力至今尚無統(tǒng)一認識，設計中可以參照卷筒的母材的 許用應力或參照結構設計規(guī)范選取，見表 5—1。 在滾筒上的螺孔及焊縫截面的變化處均有應力集中，焊接處如