【正文】 機(jī)的應(yīng)用 、維護(hù)、保養(yǎng)、 檢測等方面系統(tǒng)進(jìn)行，有效提高提升機(jī)的工作效率。此次設(shè)計(jì)的單繩纏繞式提升機(jī)的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、受力均勻、運(yùn)行平穩(wěn)、摩擦阻力小、成本低、效率高、易于維護(hù)等特點(diǎn)，具有很強(qiáng)的適應(yīng)性。 中原工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 5 2 提升機(jī)的發(fā)展及主要結(jié)構(gòu) 概述 提升機(jī)在煤礦提升中的類型很多，有纏繞式提升機(jī)和摩擦式提升機(jī)兩大類。而 纏繞式提升機(jī)又分為單繩、多繩和絞輪式。目前世界各國廣泛采用單繩纏繞式圓柱 形卷筒提升機(jī)和多繩摩擦提升機(jī)。 纏繞式提升機(jī)與摩擦式提升機(jī)特點(diǎn)分別是： （ 1）纏繞式 纏繞式提升機(jī)利用鋼絲繩 在卷筒上纏繞和放出，實(shí)現(xiàn)提升容器的 提升和下放。鋼絲繩一端固定在提升機(jī)的卷筒上，另一端繞過井架天輪與提升容器 相連接，當(dāng)卷筒由電機(jī)拖動以不同方向轉(zhuǎn)動時，鋼絲繩在卷筒上纏繞或放出，以帶 動提升容器。 ① 單繩纏繞式適用于淺井及中等深度礦井，結(jié)構(gòu)簡單。而當(dāng)深井及大終端 載荷時候鋼絲繩直徑和卷筒容繩面積要求很大，這也使提升機(jī)體積龐大，給制造和 使用帶來很大不方便，限制了單繩纏繞式提升機(jī)在深井條件下的使用。 ② 多繩纏繞式 多繩纏繞式提升機(jī)不用尾繩，減少了主繩與容器連接處的應(yīng) 力波動值，可以克服深井提升時尾繩帶來的問 題。而多繩纏繞式提升機(jī)的缺點(diǎn)很明 顯，體積較大，功耗大，一般只用于提升高度超過 1400m 的深井及大載荷條件。 （ 2）摩擦式 隨著礦井開采深度和產(chǎn)量的增加，摩擦式提升機(jī)優(yōu)點(diǎn)就顯現(xiàn)出來 ，它的摩擦輪寬度很小，不存在隨提升高度的增加而增大的問題，同時它的主軸跨度較小，主軸的長度和直徑均有所降低，從而使電動機(jī)容量和能耗都相應(yīng)減小。但是摩擦式提升機(jī)主軸結(jié)構(gòu)較纏繞式提升機(jī)復(fù)雜，總體能量消耗過大且很少用于小型煤礦，對中小型煤礦來說不能物盡所用，造成浪費(fèi)。同時摩擦式提升機(jī)的摩擦安全性能并不完全可靠。單繩摩擦式提升機(jī)解 決了卷筒寬度過大的問題，但不能解決卷筒直徑和鋼絲繩直徑過大的問題。而多繩摩擦式提升機(jī)摩擦輪采用全焊接結(jié)構(gòu)，不便于拆卸和維護(hù)。 從以上情況來看，單繩纏繞式提升機(jī)的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單 ,事故少 ,受力均勻 ,運(yùn)行 平穩(wěn) ,摩擦阻力小 ,可靠性高和能耗相比之下很小，且完全能實(shí)現(xiàn)工作情況及工作條 件的要求 ,在中小煤礦提升中有不可比擬的優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)對鋼絲繩直徑和卷筒容繩面積 要求很大，這會導(dǎo)致提升機(jī)體積龐大，給制造、運(yùn)輸和使用以及硬件設(shè)備的建設(shè)帶 來一些問題。但考慮到本次設(shè)計(jì)的應(yīng)用范圍，以及礦井生產(chǎn)的實(shí)際情況，單繩纏繞 式提升機(jī)是最 合適可行的方案。 目前，礦井提升機(jī)最容易出現(xiàn)問題的部分主要是主軸和制動系統(tǒng)不穩(wěn)定等缺點(diǎn)。 主軸裝置是提升機(jī)的重要部件 ,它們的性能好壞直接關(guān)系到提升機(jī)的生產(chǎn)效率以及 中原工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 6 安全性和可靠性。主軸容易出現(xiàn)的故障包括卷筒開裂、主軸疲勞損害、連接螺栓孔 出現(xiàn)裂紋。制動系統(tǒng)容易出現(xiàn)的問題是制動不迅速，沒有適當(dāng)緩沖。針對以上缺點(diǎn)， 在設(shè)計(jì)過程中，選用加厚卷筒，在卷筒轂上鑄加強(qiáng)筋來提高卷筒部分的抗破壞能力， 防止卷筒開裂。為了防止主軸過早疲勞損傷，選用強(qiáng)度較高的 40Cr 鋼，同時將左卷筒轂與主軸端采用過盈配合來提高主軸強(qiáng)度，將 右卷筒轂與主軸采用壓入式鍵連接，便于主軸部分的拆裝、維護(hù)和清理。筒殼在與支輪聯(lián)接螺栓孔處產(chǎn)生裂紋 ,其原因是筒殼與支輪圓周配合處存在局部較大縫隙 ,在長期載荷作用下產(chǎn)生疲勞開裂 ,處理方法除將開裂進(jìn)行重焊外 ,在圓周縫隙處緊塞鋼制墊片 ,消除已存在的縫隙。為了解決制動系統(tǒng)存在，采用制動性能較好的液壓盤式制動器，很大程度上提高了制動系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。 單繩纏繞式提升機(jī)的主要結(jié)構(gòu)與工作原理 主軸裝置 本產(chǎn)品采用主軸裝置為雙卷筒形式，主要由主軸、卷筒、輪轂等部件組成。其 特點(diǎn)如下： （ 1）主軸與左輪 轂的連接采用過盈配合結(jié)構(gòu)，提高了主軸的強(qiáng)度。 （ 2）主軸與左右輪轂的連接采用鍵連接過渡配合，便于卷筒拆卸、維修。 （ 3）采用焊接式卷筒，提高了卷筒的強(qiáng)度。 （ 4）制動盤與卷筒的連接采用裝配式結(jié)構(gòu)，制動盤已經(jīng)進(jìn)行了精加工，因此減 少了用戶在安裝時加工制動盤工作量，并便于運(yùn)輸和裝拆，減少了制動盤的變形從 而延長了制動盤的使用壽命。 （ 5）主軸軸承采用滾動軸承結(jié)構(gòu)，軸承選用圓錐滾子軸承，結(jié)構(gòu)簡單，安裝維 護(hù)方便，并提高設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)效率，降低了電耗。 （ 6）鋼絲繩出繩方法：雙卷筒提升機(jī)一般在卷筒上邊出繩。 盤形制動器裝置 盤形制動器是礦井提升機(jī)制動系統(tǒng)的重要部件，作為工作制動和安全制動，因 此該部件不僅要求結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕而且要求安全可靠，動作靈敏。盤行制動器用液壓站是結(jié)合國內(nèi)最先進(jìn)的液壓站： （ 1）液壓閥采用 25MPa 以上壓力等級的高壓液壓閥，確保液壓站的運(yùn)行可靠性 ； （ 2）調(diào)壓閥采用電磁式比例溢流閥加比例放大器調(diào)節(jié)系統(tǒng)壓力，使系統(tǒng)壓力調(diào) 中原工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 7 節(jié)穩(wěn)定性更強(qiáng)，控制精度更高，調(diào)節(jié)更方便； （ 3）液壓站的設(shè)計(jì)及出廠試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)完全滿足最新 JB/T32772020《礦井提升機(jī) 和礦用提升絞車液壓站》標(biāo)準(zhǔn)； （ 4）主要技術(shù)參數(shù)： ① 額定工作油壓： ； ② 油泵最大流量： 9L/min ③ 油箱容積： 500L； ④ 正常工作油溫： 15 到 60攝氏度； ⑤ 液壓油牌號：夏季 N64 抗磨液壓油；冬季 N32 抗磨液壓油； ⑥ 油泵驅(qū)動電機(jī)： Y90L4B5； ⑦ 液壓站油液清潔度： NAS163811 級。 其工作原理是液壓控制彈簧力制動，當(dāng)油壓增大，作用力施加于彈簧，從而作 用于制動盤對卷筒制動。松開液壓閥，油壓降低，彈簧作用撤回，制動消除。 減速器 該產(chǎn)品為與提升機(jī)配套使用，為專用產(chǎn)品，是二級齒輪減速器， 結(jié)構(gòu)有兩級齒 輪、機(jī)體、機(jī)蓋組成。齒輪潤滑是由單獨(dú)的潤滑油站進(jìn)行稀油強(qiáng)制潤滑，潤滑油采 用 GB59031995 中規(guī)定的， LCKC100（冬季）或 LCKC150（夏季）工業(yè)齒輪油，供應(yīng)困難時可用 90 號機(jī)械油代替。根據(jù)各軸的直徑選用滾動軸承與滾針軸承，結(jié)構(gòu)簡單，安裝維護(hù)方便，提高了設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)效率。 減速器在制造出廠前已經(jīng)跑合，安裝好的減速器必須經(jīng)過逐級加負(fù)荷試車。不 準(zhǔn)不經(jīng)過試車投入全負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，負(fù)荷試車有十分重要的意義，它不僅在一定程度上 糾正制造和安裝誤差，提高接觸精度，而且也是齒面金屬材料鍛 煉體質(zhì)的過程，這 對于抗疲勞十分有利，試運(yùn)轉(zhuǎn)可與機(jī)器的負(fù)荷試車一起進(jìn)行。 減速器在使用過程中應(yīng)防止齒面的破壞，齒面破壞的形式主要有兩種：一種是 點(diǎn)蝕破壞，點(diǎn)蝕破壞又分為疲勞點(diǎn)蝕和早期點(diǎn)蝕。另一種是磨損破壞，齒面擦傷及 斷齒，這種現(xiàn)象較少。早期點(diǎn)蝕主要原因是由于齒面接觸不良及超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)引起的 齒面接觸應(yīng)力增大，所以在負(fù)荷試車的時候不應(yīng)該進(jìn)行超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，待齒面接觸情 況達(dá)到規(guī)定要求時，再滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。對于后期點(diǎn)蝕（疲勞點(diǎn)蝕）主要由幾個原因造 成的，接觸精度不好；大小齒輪表面硬度差偏小，配合性能及抗疲勞性能差；潤滑 油太稀等，因此應(yīng)針對以上情況采用對應(yīng)措施，如采用黏度較大的潤滑油為宜。 聯(lián)軸器 本系列產(chǎn)品采用兩種結(jié)構(gòu)相同的聯(lián)軸器，設(shè)計(jì)原則是在滿足使用要求的前提下， 以結(jié)構(gòu)簡單、易于維護(hù)檢查、更換為目標(biāo)。此聯(lián)軸器采用柱銷聯(lián)軸器和整體式外套 結(jié)構(gòu)，因此可以減少機(jī)器啟動和停車前的慣性沖擊，并且確保兩軸連接的可靠性， 主要結(jié)構(gòu)是有擋板、聯(lián)接螺釘、兩個半聯(lián)軸器和柱銷組成。兩個聯(lián)軸器中，由于主 中原工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 8 軸部分載荷較大，容易受沖擊，故采用比電機(jī)聯(lián)軸器較少的擋板螺釘。 中原工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 9 3 單 繩纏繞式提升機(jī)的設(shè)計(jì)計(jì)算 設(shè)計(jì)依據(jù) 【 1】 礦井提升設(shè)備的設(shè)計(jì)制造是否合理，直接影響礦井的基建投資、生產(chǎn)能力和噸煤生產(chǎn)成本等多項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。在設(shè)計(jì)開始前，主要應(yīng)考慮以下因素。 （ 1）生產(chǎn)能力 對于年產(chǎn)量小于 30 萬噸的小型礦井，首先采用一套提升設(shè)備完成提升煤以及其它輔助作業(yè)，若提升能力不足，再考慮加大提升設(shè)備的數(shù)量和其他提升方式。 （ 2）同時提升的水平數(shù) （ 3）最終開采深度 它直接關(guān)系提升設(shè)備的設(shè)計(jì)，重要是對電動機(jī)的選擇有很大的影響。 （ 4）提升機(jī)形式 一般中小礦井多采用單繩纏繞式提升機(jī)，而 大型礦井則采用多繩摩擦式提升機(jī)。 在確定了提升方式之后，除考慮以上因素外，還應(yīng)按國家的技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策，考慮技術(shù)發(fā)展趨勢，按經(jīng)濟(jì)合理性及技術(shù)先進(jìn)性兩方面進(jìn)行綜合分析和比較，從而最終確定設(shè)計(jì)的具體內(nèi)容。 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)針對礦井 年礦生產(chǎn)量為 120 萬噸，進(jìn)行提升設(shè)備的設(shè)計(jì)，以達(dá)到 正常工作為目標(biāo)，已知數(shù)據(jù)如下： （ 1）礦井年生產(chǎn)量 120 萬噸； （ 2）提升機(jī)工作制度為年工作日 300 天，每天工作 14 小時； （ 3）單水平提升，井筒深度 H1=320m； （ 4）箕斗卸載高度為 Hx=20m； （ 5）箕斗裝載深度 為 Hz=20m； （ 6）松散煤的密度為 ； （ 7） 采用雙筒單繩纏繞式提升； （ 8）兩套箕斗提升設(shè)備； 設(shè)計(jì)過程 箕斗的選定 【 1】 箕斗是單一用途的提升容器，僅用于提升煤炭或礦石。其結(jié)構(gòu)和工作示意圖如圖 31 所示。我國煤礦廣泛采用固定斗箱底部卸載式箕斗，其優(yōu)點(diǎn)是閘門結(jié)構(gòu)簡單、嚴(yán)密，閘門向上關(guān)閉沖擊小，當(dāng)煤倉已滿，煤為卸載完畢時，箕斗產(chǎn)生斷繩的可能 中原工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 10 性很小?；烽l門開啟主要借助煤的壓力，因而卸載時傳遞到卸載曲軌上的力較小，改善了井架受力狀態(tài)該閘門的缺點(diǎn)是：如果閉鎖裝置一旦失靈 ，閘門可能由于震動、沖擊而在井筒中自行開啟 ，不但會把煤卸載在井筒里，還會撞壞井筒設(shè)備，因此必須認(rèn)真檢查閉鎖 。 箕斗設(shè)計(jì)和選用主要應(yīng)考慮其結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，有足夠的剛度，裝卸載快，閘門工可靠。 圖 31 單繩纏繞式提升機(jī)箕斗提升系統(tǒng) 1提升機(jī)； 2天輪； 3井架； 4箕斗； 5卸載曲軌； 6煤倉； 7鋼絲繩； 8翻籠 9煤倉； 10給煤機(jī)； 11裝載設(shè)備 根據(jù)以上選擇原則，進(jìn)行箕斗基本參數(shù)的計(jì)算： （ 1）提升高度 H： H=Hz+Hs+Hx=20+320+20=360m () 中原工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 11 stVHaVTmmX101036039。1????????? ?（ 2）經(jīng)濟(jì)提升速度 Vm: Vm= H = 360 =() 式中 : H—— 為提升高度（ m）； Hs—— 為礦井深度； Hx—— 卸載高度，箕斗提升可取 1525m；罐籠提升可取為 20m； HZ—— 裝載高度，箕斗提升可取 1825m；罐籠提升可取為 20m； （ 3) 一次提升循環(huán)估算時間 Tx: 初估加速度 2/ sa? 。將式 ()代入式 ()求得 Tx： () 式中 : a1—— 提升加、減速度 (開始可假定加、減速度相等 )，對罐籠可暫取為 ～；對箕斗可暫取為 ； t’ —— 容器爬行階段附加時間，對罐籠可暫取為 5s；對箕斗可暫取為 10s； θ —— 容器裝卸載休止時間，可暫取為 10s （ 4）按式 ()估算一次提升質(zhì)量 （ ） 式中 : An —— 礦井年產(chǎn)量（噸 /年 ）； af—— 提升能力 富裕系數(shù)，對第一水平要求 ≥ ； c —— 提升工作不均衡系數(shù)；提升不均勻系數(shù)，有井底煤倉時， c=～ ，無井底煤倉時， c=，當(dāng)?shù)V井有兩套提升設(shè)備時， c=，只有一套提升設(shè)備時，c=； t—— 日工作小時數(shù)，取 14 小時； br—— 年工作日，取 300 天； 根據(jù)計(jì)算所得 ，從表 31 立井單繩箕斗規(guī)格表中選取一次提升質(zhì)量與之相近的標(biāo)準(zhǔn)箕斗；寫出所選箕斗的型號，容