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河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（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。 機械傳動系統(tǒng)包括減速器和聯(lián)軸器,礦井提升機主軸的轉(zhuǎn)數(shù)由于受提升速度的限制， 一般在 l0 一 60 轉(zhuǎn)／| 分之間，而用作拖動的電動機的轉(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機拖動外，一般情況下不能將主軸與電動機直接聯(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(lián)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(lián)鎖 電動機通過主軸驅(qū)動滾筒．主軸也是傳動的主要部件。提升絞車主軸應(yīng)能承受工作過 程中的外負(fù)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(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（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 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 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（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（論文） 4 前言 我國是個采礦大國，也是礦山機電設(shè)備制造和使用大國。從 20 世紀(jì) 50 年代造第一 臺礦井提升機以來，至今已設(shè)計制造、使用了近 10000 多臺(含從前蘇聯(lián)購置的 200 余臺)。 隨著社會需求和現(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)施的機械化、電氣化、 現(xiàn)代化。而礦山工業(yè)的提升機是關(guān)鍵設(shè)備，產(chǎn)品不斷更新?lián)Q代，老產(chǎn)品運行年深日久，原 本落后的結(jié)構(gòu)問題暴露突出，故障增多，嚴(yán)重影響礦山的安全運轉(zhuǎn)，抑制了礦山工業(yè)的高 速發(fā)展，給國民經(jīng)濟帶來了不良的影響。隨著國內(nèi)礦井生產(chǎn)量的日新月異的提高，對提高 提升機的安全性、可靠性、生產(chǎn)效率以及整機自動化運行水平，降低操作者及維護人員的 勞動強度、處理設(shè)備事故的速度與對策等，成了迫切要求。為此本人利用本科四年來所學(xué) 習(xí)的書本知識以及現(xiàn)場學(xué)習(xí)經(jīng)驗，并結(jié)合有關(guān)資料進行設(shè)計。本人設(shè)計內(nèi)容： JT- 1.0×0.8 型礦用提升絞車設(shè)計。以下是本次設(shè)計的詳細(xì)步驟： 電動機的選型設(shè)計----鋼絲繩設(shè)計計算---- 滾筒部件的設(shè)計計算---- 主軸的設(shè)計計算及校 荷----其他零部件的選用與設(shè)計。 設(shè)計內(nèi)容： 1、 用 AutoCAD 設(shè)計絞車各部分結(jié)構(gòu)，并繪制圖紙； 2、 選用鋼絲繩、電動機，主軸強度、滾筒強度、切向鍵連接強度、軸承壽命校核計 算； 3、 繪制總裝圖、主軸圖、固定滾筒部件圖等； 4、 設(shè)計主軸、滾筒。 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（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 提升機械性能參數(shù) ...............................................................................................................12 2.2 制動系統(tǒng) ...............................................................................................................................13 2.3 機械傳動系統(tǒng) .......................................................................................................................14 2.4 潤滑系統(tǒng) ...............................................................................................................................15 2.5 觀察與操縱系統(tǒng) ...................................................................................................................16 2.6 拖動、控制與自動保護系統(tǒng) ...............................................................................................16 第三章 電動機的選擇 ................................................................................................................18 第四章 JT-1.0 提升絞車鋼絲繩的選擇 ....................................................................................19 4.1 提升鋼絲繩計算 ...............................................................................................................19 4.2 驗算鋼絲繩的強度 ...........................................................................................................20 4.3 驗算電動機的容量 ...........................................................................................................20 第五章 JT-1.0 提升絞車卷筒的結(jié)構(gòu)及其計算 ...........................................................................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 提升機滾筒強度的驗算 .......................................................................................................31 第六章 JT-1.0 提升絞車主軸的設(shè)計 ...........................................................................................35 6.1 主軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 ...................................................................................................................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（論文） 6 6.3 主軸裝置零部件變位質(zhì)量計算 ..........................................................................................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 主軸強度和剛度計算及校核 ..........................................................................................41 6.4.1 固定靜載荷分配于主軸各輪轂作用點上的力 ...........................................................42 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 6.4.4 計算彎矩 .......................................................................................................................46 6.4.5 扭矩計算 .......................................................................................................................47 6.4.6 危險斷面的安全系數(shù)計算 ...........................................................................................48 6.4.7 按彎扭組合校核強度 ....................................................................................................49 6.4.8 撓度計算 .......................................................................................................................50 6.5 主軸承強度校核 ..................................................................................................................53 6.6 滾筒制動輪與主軸的過盈配合聯(lián)接計算 ..........................................................................54 6.6.1 計算最小過盈量 ............................................................................................................54 6.6.2 計算最大過盈量 .........................................................................................................56 6.6.3 選擇過盈配合的種類 ....................................................................................................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（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，其運轉(zhuǎn)的安全性，不僅直接影響整個礦井的生產(chǎn)，而且還涉及人員的生命安全。因 此各國都對礦井提升設(shè)備的安全性提出了極嚴(yán)格的要求。在我國這些規(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)長期運轉(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)十萬噸到數(shù)百萬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的距離內(nèi)——數(shù)百米到上千米，以很高的速 度往返運行，因此必然要頻繁地起動和停車，可見提升機的工作條件是十分苛刻的。一個 年產(chǎn) 150 萬 t 的礦井，停產(chǎn)一天就要損失大約 20 萬元。因此礦井提升機至少要服務(wù)二十 年以上而不需大修。 （3）經(jīng)濟性 礦井提升設(shè)備是礦山大型設(shè)備之一，功率大，耗電多，大型礦井提升機的功率超過 1000kW。因此提升設(shè)備的造價以及運轉(zhuǎn)費用，也就成為影響礦井生產(chǎn)技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)的重 要因素之一。 因此提升機的設(shè)計水平會直接影響到煤礦業(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輸工具。 我國對 滾筒直徑在 2m 和 2m 以上的提升設(shè)備稱之為提升機( 防爆液壓絞車除外) ，對滾筒直徑在 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)雜的機械—— 電氣組。所以合理的選用礦井提升機具有很大的意義。 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 8 礦井提升機的工作特點是在一定的距離內(nèi)，以較高的速度往復(fù)運行。為保證提升工作 高效率和安全可靠，礦井提升機應(yīng)具有良好的控制設(shè)備和完善的保護裝置。礦井提升機在 工作中一旦發(fā)生機械和電氣故障，就會嚴(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 設(shè)備維護，對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的發(fā)展歷史。早在八百多年以箭．我國古代勞動人民就發(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 義國家制造出蒸汽提升機，并用于生產(chǎn)。到二十世紀(jì)，由于電力的發(fā)展，電力拖動的提升 機逐漸代替蒸汽提升機。近幾十年來，礦井提升機有了更大的發(fā)展，出現(xiàn)了多繩摩擦式提 升機以及先進的拖動和控制系統(tǒng)。目前，國外的礦井提升機正向體積小、重量輕和自動化 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)不斷的進步，礦井提升設(shè)備正在 朝著大型化、高效化、自動化方向發(fā)展。 礦井提升絞車是提升系統(tǒng)中最主要的組成部分，礦井提升機有多種結(jié)構(gòu)形式，大致可 按下列方式對其進行分類： 日前我國生產(chǎn)的主要結(jié)構(gòu)形式有：單繩纏繞式的單筒和雙筒礦井提升機；摩擦式的多 繩落地式和塔式多繩摩擦式提升機；拖動方式則技需要設(shè)計，另外用于井下的有液壓傳動 礦井提升機等。 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 我國常用的礦井提升機形式主要是單繩纏繞式和多繩摩擦式。我國的礦井與世界上礦 業(yè)較發(fā)達(dá)的國家相比，開采的井型較小、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 年代開始單 繩纏繞式礦井提升機采用較多，因為單純纏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，礦井提升機可分為兩類，如圖 1-1 所示。 圖 1—1 礦井提升機按工作原理的分類 單繩纏繞式提升機的工作原地如圖 l—2 所示，簡單地說，就是用一根較粗的鋼絲線 在眷筒上纏上和纏下來實現(xiàn)容器的提升和下放運動。提升機安裝在地面提升機房里，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—2 所承為單繩纏繞式單卷 筒提升機，卷筒上固定兩根鋼絲繩，并應(yīng)使每根鋼絲繩在卷簡上的纏繞方向相反。這樣， 當(dāng)電動機經(jīng)過減速器帶動卷簡旋轉(zhuǎn)時，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，這就要求卷簡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度。單純纏繞式提升機的規(guī)格性能、應(yīng)用范 圍相機械結(jié)構(gòu)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簡，每個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，其工作原理和特點與單卷筒提升機完全相同。多繩摩擦式提 升機的工作原理與單純纏繞式提升機不同，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 l—3 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。提升機工作時，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)輪由電動機通過減速器帶動向某一個方向轉(zhuǎn)動時，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)輪一起運動，從而實現(xiàn)容器的 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 提升和下放。不難看出，多繩摩擦式提升機的一個根本特點和優(yōu)點是鋼絲繩不在主導(dǎo)輪上 纏繞，而是搭放在主導(dǎo)輪的摩擦襯墊上，靠摩擦力進行工作。同樣，多繩摩擦式提升機的 規(guī)格性能、應(yīng)用范圍和機械結(jié)構(gòu)等，都是由這—特點來確定的。 多純摩擦式提升機特別適應(yīng)于深井和大產(chǎn)量的提升工作。多繩摩擦式提升機與單繩纏 繞式提升機比較，在規(guī)格性能、應(yīng)用范圍、機械結(jié)構(gòu)和經(jīng)濟效果等方面都優(yōu)越得多，就深 5 井和大產(chǎn)量來說，是豎井提升的發(fā)展方向。 但是，根據(jù)我國目前淺井多、斜并多的特點，單繩纏繞式提升機仍然是目前制造和 使用的重點。對于部分深井和大產(chǎn)量的礦井，則應(yīng)該合理的選用多繩摩擦式提升機，而不 宜選用大型的單繩纏繞式提升機。 圖 1—2 單繩纏繞式提升機工作 圖 1—3 多繩摩擦式提升機 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（論文） 11 副井提升設(shè)備—完成提升矸石，升降人員，運送材料，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)按拖動裝置分： 電動機提升設(shè)備—交流電動機拖動的提升設(shè)備，支流電動機拖動的提升設(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， 動力平衡提升設(shè)備 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（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 提升機械性能參數(shù) 設(shè)計提升機械系列參數(shù)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(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、容繩量和電動機 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，電動機的同步轉(zhuǎn)數(shù)和額定轉(zhuǎn)數(shù)等； 2)主參數(shù) 在提升機的性能參數(shù)中，有一個(或最多兩個) 參數(shù)是主要的。它代表了 提升機械的主要性能特征，稱為主參數(shù)。它是提升機械設(shè)計的主要依據(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(shù)。 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 13 現(xiàn)以纏繞式提升機械為例，說明主參數(shù)與次要參數(shù)的關(guān)系。提升機械的容繩量與卷筒 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。因為根據(jù)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(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，當(dāng)卷簡轉(zhuǎn)數(shù)在某一范圍時，最大提升速度為卷簡 直徑的函數(shù)。 至于卷筒的寬度，看來似乎與卷筒直徑?jīng)]有什么關(guān)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(guān)，因而卷簡寬度與卷簡直徑兩參數(shù)間也就有了一定的關(guān)系， 而并不相互獨立。 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 速 比 重量 參 數(shù) 型號 個 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 m∕s 繩 徑 m m 功 率 KW 型 號 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（論文） 14 JT－1.0×0.8 提升絞車技術(shù)參數(shù)表：表 2-1 2.2 制動系統(tǒng) 現(xiàn)代礦井提升機的制動系統(tǒng)是所有提升設(shè)備中最重要、最復(fù)雜的裝置。它由制動器和 傳動機構(gòu)組成。制動器是直接作用于制動輪或者制動盤上產(chǎn)生制動力矩的部分，按其結(jié)構(gòu) 可分為盤式制動器和塊式制動器等。傳動機構(gòu)是控制并調(diào)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(shè)備的安全——緊急制 動。 (3)更換水平調(diào)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(shè)備的保護裝置進行，工作制動由行程調(diào)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(diào)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(shè)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(yīng)大于調(diào)繩力矩 的 1.2 倍，即： '1.2nJzM? 3) JT-1.0×0.8 型提升絞車有兩套制動系統(tǒng)，一為手動帶閘工作制動器，由操縱手把、制 動杠桿、拐臂、制動鋼帶等零件組成，用于控制絞車的速度。另一為 YWZ 系列液壓推桿 安全制動器，在出現(xiàn)緊急情況是，使絞車緊急制動。 2）JT-1.0×0.8 型礦用提升絞車制動器的作用是； (1)在提升機停止工作時，能可靠的閘住機器； 1.0×0 .8 0 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 15 (2)在減速階段及下放重物時參與提升機的控制； (3)緊急事故情況時，能使提升機安全制動，迅速停車，以免事故的擴大； 液壓傳動裝置的作用是作為制動力的能源，并控制制動器動作，即根據(jù)需要來分別實 現(xiàn)工作制動和安全制動。 2.3 機械傳動系統(tǒng) 機械傳動系統(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 作拖動的電動機的轉(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機 拖動外，一般情況下不能將主軸與電動機直接聯(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、軸承、箱體 等組成。其公稱傳動比為 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)軸器是用來聯(lián)接提升機的旋轉(zhuǎn)部分，并傳遞動力． JT-1.0×0.8 型礦用提升絞車電動機與減速器的聯(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(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、對誤差不敏感等優(yōu)點。 2.4 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(lián)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(zhuǎn)動或滑動部位之間的相對運動就會產(chǎn)生摩擦，若潤滑不好或潤滑方式不妥， 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 16 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(guān)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。 2．油環(huán)潤滑 利用套在軸頸上的油環(huán)，轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(yīng)用較多。 4．壓力循環(huán)潤滑 油泵工作產(chǎn)生壓力將潤滑油送到各潤滑點后流回油箱，經(jīng)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(shè)計時必須考慮到是否開有加油孔等結(jié)構(gòu)。 2.5 觀察與操縱系統(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(lián)軸器相連。 深度指示器的工作原理：提升機主軸的旋轉(zhuǎn)運動由傳動裝置傳給深度指示器，經(jīng)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(zhuǎn)。當(dāng)絲杠旋轉(zhuǎn)時，帶有指針的兩個 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 17 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(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應(yīng)，因此螺母上指針在絲杠上的位置也與之相對 應(yīng)，通過指針便能準(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、機架、限位開關(guān)等組成。它 能提示提升容器在井筒中的位置，其上的行程開關(guān)參與絞車過卷或過放保護等功能。當(dāng)絲 杠上的螺母桿碰壓相應(yīng)的形成開關(guān)時，控制線路將產(chǎn)生相應(yīng)的動作進行相應(yīng)的保護，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 的傳動比，分別用于井深 600—400 米、400 —200 米、200 米以下三種情況。根據(jù)提升機使用場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(dāng)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(yīng)能自動調(diào)零，以消除由于鋼絲繩在主導(dǎo)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。 2.6 拖動、控制與自動保護系統(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(jù)交直流拖動系統(tǒng)的不同可分別采用三相繞線式感應(yīng)電動機或直流電 動機，如圖 2—7 所示。 圖 2—7 礦井提升機主拖動電動機的分類 礦井提升機的電氣控制系統(tǒng)，分交流和直流兩大類，如圖 2—8 所示 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 18 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(xiàn)對系統(tǒng)的保護。 自動保護系統(tǒng)應(yīng)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(jù)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(jié)束時的自動保護。 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 19 第三章 電動機的選擇 電動機是專業(yè)工廠批量生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)部件。電動機分交流電動機和直流電動機兩種。由 于直流電動機需要直流電源，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價格較高，因此，無特殊要求時不宜采用。電動 機工作環(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、制動的場合，要求 電動機轉(zhuǎn)動慣量小，過載能力大，故生產(chǎn)中采用三相交流電動機。 由已知條件知電動機的額定功率為45KW，根據(jù)《機械設(shè)計手冊 》 （5 ）可選YR250S- 6型 45KW、380V三相異步電動機。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) 電機外型尺寸 45KW 380V 118.4A 966r/m 0.85 0.87 1260×510×710 電機 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)來自 機械設(shè)計手冊.第五卷/ 機械設(shè)計手冊編委會編著。 -3版.-北京: 機械工業(yè)出 版社，2004.8 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（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力。當(dāng)提升絞車運轉(zhuǎn)時通過鋼絲繩帶動容 器沿井筒作上下直線運動。它直接關(guān)系到礦井的正常生產(chǎn)、人員的生命安全和運轉(zhuǎn)的經(jīng)濟 性，所以鋼絲繩是礦山提升設(shè)備的一個重要組成部分。 4.1 提升鋼絲繩計算 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 ——鋼絲繩最大懸垂長度（米） ， =365。HH 鋼絲繩在工作時受多種應(yīng)力的作用，如靜應(yīng)力、動應(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)力的疲勞計算是一 個比較復(fù)雜的問題，雖然國內(nèi)外在這方面作了大量的研究工作，取得了一些成績，但是由 于鋼絲繩的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，影響因素較多，鋼絲繩強度計算理論尚未完善地應(yīng)用于工程計算。 因此，鋼絲繩的強度計算仍按《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)的方法進行計算。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，因為這樣的鋼絲較粗，比較耐磨。又根據(jù)選取的和計算的 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6×7鋼絲繩表示的意思為：6個圓股，每股外層絲可達(dá)到7根，中心絲（或無） 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)強度要高于（a）圖，但后者的價格高于前者，考慮到實際情況，在這里優(yōu) 先選用（b） 。其鋼絲繩如4-1 簡圖（a） 、 （b）所示： 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（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 驗算鋼絲繩的強度 選擇標(biāo)準(zhǔn)鋼絲繩后，按下式驗算安全系數(shù) 5.612043 max??Qd 式中 Qd——鋼絲繩的破壞拉力總和 其他的參數(shù)在前面的計算已給出，此處不再贅述。 符合《煤炭安全規(guī)程》規(guī)定。 4.3 驗算電動機的容量 由公式 z cmbVFKP?10ax?? 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（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=1.1~1.2； Km——滿載工作系數(shù)，一般取 Km=0.7~0.85； ηz——液壓絞車的總傳動效率，一般取 ηz=0.75~0.78 符合要求 JT-1.0 絞車傳動系統(tǒng)圖見下圖 1.電動機 2.聯(lián)軸器 3.正齒輪 4.液壓推桿制動器 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.工作制動器 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 23 第五章 JT-1.0 提升絞車卷筒的結(jié)構(gòu)及其計算 JT——1.0 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。 過去生產(chǎn)和使用的 kJ 系列提升機筒殼開裂的現(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，其理論計算還不夠完善結(jié)構(gòu)設(shè)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(jié)底，解決簡殼開裂現(xiàn)象的主要對策是正確分析筒殼的應(yīng)力狀態(tài)，計算其 強度。因為，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，在加工工藝上使用維護上保證這種設(shè)計的實現(xiàn)。同時，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)和強度計算，也是十分必要的。 5.1 卷筒結(jié)構(gòu) JT-1.0×0.8 礦井提升機卷筒結(jié)構(gòu)部分如圖 5—1 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-制動支輪 根據(jù)制造工藝的不同，可把提升機的卷筒結(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)見圖 5—2 及圖 5—3。 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（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（論文） 25 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(jié)構(gòu)，在筒殼內(nèi)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(cè)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(dāng)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(yīng)力分布較均勻。 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 26 圖 5—5 圓環(huán)結(jié)