【文章內(nèi)容簡介】 鑄鐵，特殊需要時可采用ZG230450、ZG270500鑄鋼或Q235A焊接制造。本設計的卷筒五特殊需要，額定起重重量不是很大，所以選擇HT200的鑄鐵制造。一般卷筒壁厚相對于卷筒直徑較小，所以卷筒壁厚可以忽略不計，在鋼絲繩的最大拉力作用下，使卷筒產(chǎn)生壓應力、彎曲應力和扭曲應力。其中壓應力最大。當3時彎曲應力和扭曲應力的合成力不超過壓應力10%,所以當3時只計算壓應力即可。本設計中L=1500mm D=3500 mm，符合3的要求，所以只計算壓應力即可。當鋼絲繩單層卷繞時，卷筒所受壓應力按下式來計算：=A （3—10）其中 為鋼絲繩單層卷繞時卷筒所受壓應力（） 為鋼絲繩最大拉力（N） 為卷筒壁厚 A 為應力減小系數(shù)，一般取A= 為許用壓力，對于鑄鐵= 為鑄鐵抗壓強度極限所以=A查教材機械設計基礎知195。所以 經(jīng)檢驗計算，卷筒抗壓強度符合要求。5 卷筒主軸的設計 卷筒軸的受力分析與工作應力分析 常用的卷筒軸分軸固定式和軸轉動式（圖5—1）兩種情況。卷揚機卷筒工作時，鋼絲繩在卷簡上的位置是變化的。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上位置的變化而不同。強度計算時應按鋼絲繩在卷筒上兩個極限位置分別計算。由卷揚機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，可簡化為簡單的心軸。a圖為固定心軸，b圖為轉動心軸。對于轉動心軸，其彎曲應力一般為對稱循環(huán)變化；對固定心軸，其應力循環(huán)特征為，視具體的載荷性質而定。對固定心軸的疲勞失效而言，最危險的應力情況是脈動循環(huán)變化，為安全起見，卷筒的固定心軸應力以按脈動循環(huán)處理為宜。c圖卷筒軸既受彎又受扭，為轉軸。其彎曲應力的應力性質為對稱循環(huán)變應力，而扭轉剪應力的應力性質可視為脈動循環(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)生靜強度破壞。 圖 5—1 卷筒軸的類型 a: 軸固定式 b、c: 軸轉動式 軸的設計計算已知條件：鋼絲繩直徑 d=38mm摩擦輪直徑 Dm=繩槽半徑 R=20mm繩槽深度標準槽 C=12mm鋼絲繩間距 L=300mm卷筒厚度 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：則作用在主軸上的功率軸上轉速n=軸上轉矩 選取45號鋼作為軸的材料，調至處理。由 計算軸的最小值徑，考慮鍵槽對軸的影響，查表取A=110，則結合聯(lián)軸器的內(nèi)徑取d=360mm。 由T3和N3選擇聯(lián)軸器的型號為LH10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，以及密封圈的標準（擬采用氈圈密封）， d4：錐套處軸段，根據(jù)錐套和軸承的定位要求， d5：滾動軸承處軸段。選擇調雙列圓錐滾子軸承 ② 各軸段長度的確定開始段長度比輪轂略短，所以L1=350mm,L2=60mm, 軸的校核因為是單向回轉圖，所以扭轉切應力視為脈動循環(huán)變應力，折算系數(shù)。(5)校核軸的強度進行校核時，通常只校核偏心軸上承受最大彎矩和轉矩的截面(即動顎軸承處C、D)的強度。根據(jù)選定的軸的材料45鋼，調質處理，由所表查得因，故強度足夠。6 提升機的制動系統(tǒng) 制動系統(tǒng)是提升機的重要組成部分，它直接關系到提升設備的安全運行。制動系統(tǒng)由執(zhí)行機構(制動器，通常稱閘)和傳動機構組成。制動器是直接作用于制動輪殺不過產(chǎn)生制動力矩的機構。制動器按其結構可分為盤閘和塊閘，塊閘又分為角移式和平移式，傳動機構是控制并調節(jié)制動力矩的部分，按動力源分為液壓、氣壓和彈簧等。KJ2~3m、KJ4~6m提升機分別采用油壓和氣壓塊閘制動系統(tǒng)，JK系列提升機及多繩摩擦式提升機采用液壓盤閘制動系統(tǒng) 盤式制動器 盤式制動器是為了克服塊式制動器的可靠性不高的缺點而發(fā)展的新型制動裝置，：①制動力矩可在較大范圍內(nèi)調節(jié)，而且容易調整；②制動系統(tǒng)空行程小、動作快、響應速度快、靈敏度高；③重量輕，外形尺寸小，結構緊湊；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要求；⑤安全可靠性高，多副盤形閘同時工作，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；而且傳動環(huán)節(jié)(如管路破裂失、壓斷電等)均可自動施閘。盤式制動器都是依靠碟形的預壓縮恢復張力使閘塊壓向制動盤，從而產(chǎn)生制動力矩；當松閘時，向活塞腔內(nèi)注入壓力油，壓力油推動活塞后移并壓縮碟形彈簧，帶動閘瓦離開制動盤，從而實現(xiàn)松閘。目前國內(nèi)外提升機使用的盤式制動器形式多樣，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。盤式制動器原理如圖61所示：圖61 盤式制動器的布置方式盤式制動器又稱盤型閘，它與閘塊不同，其制動力矩是靠盤瓦沿軸向兩側壓向滾筒上的制動盤而產(chǎn)生的。為了使制動盤不產(chǎn)生附加變形，主軸不承受附加軸向力，因而盤式制動器都成對地裝設使用，每一對盤式制動器叫做一副，如圖所示。根據(jù)所需制動力矩的大小，一臺提升機可以同時布置兩副四副或更多副盤式制動器。盤式制動器的布置方式如圖62所示： 圖62 盤式制動器的布置圖 盤式制動器的工作原理盤式制動器的結構如圖所示。兩個制動油缸3位于滾筒制動盤的兩側，均裝在支座2上。支座2為整體鑄鋼件，一副盤式制動器通過支座及墊板1用地腳螺栓固定在基座上。制動油缸3內(nèi)裝有活塞5柱塞13調整螺栓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)孔往復移動。閘瓦與襯板的連接，可用銅螺釘連接或用黏結劑粘貼，但大多數(shù)是以燕尾槽的形式將閘瓦固定在襯板上。在使用中當閘瓦磨損或閘瓦與制動盤的間隙過大時，可用調整螺栓6調節(jié)筒體9的位置，使閘瓦間隙保持在1~ 。柱塞13與銷子14的連接采用榫槽結構，在擰動螺釘7時不致使柱塞13轉動，以便調整閘瓦間隙。壓向制動盤的制動力，由盤式彈簧產(chǎn)生。解除制動力，靠線油缸內(nèi)充入油液而向右推動活塞5，壓縮盤式彈簧來實現(xiàn)。螺釘12是放空氣用的。在第一次向制動油缸3充油，或在使用中發(fā)現(xiàn)送閘的時間教長時，可將放氣螺釘12旋松，把制動油缸中的空氣排出，以免影響制動油缸的正常工作。塞頭20是排油用的。在使用中制動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，應避免滲出的油玷污閘瓦及制動盤。盤式制動器的結構如圖63所示：圖63盤式制動器的結構圖 盤式制動器工作時所需制動力 如圖所示，活塞同時受彈簧的作用力，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，制動狀態(tài)時的作用力方向與相反。故壓向制動盤的正壓力為：。當改變油壓力時，正壓力N相應變化，油壓值P=0時，即=0，正壓力達最大值＝，此時為全制動狀態(tài)。在松閘過程中，作用方向與相反，此時力平衡方程為：.在P＝時，活塞壓縮蝶形彈簧，是全松閘狀態(tài)，N=0，即圖64 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系。 2)松閘過程和制動過程所得曲線不重合，這是因為在松閘和制動過程活塞所需克服的摩擦力方向不同所致．松閘時，液壓缸壁及密封圈對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(與制動過程相比)制動盤正壓力較大，反之，在制動過程中．活塞所受摩擦阻力與蝶形彈簧的作用力方向不一致，所以制動盤的正壓力較低： 3)松閘和制動的不可控區(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的關系如圖65制動器在制動盤上產(chǎn)生的制動力矩，取決于正壓力N的數(shù)值 式中： n提升機制動器付數(shù)同時制動力矩應滿足三倍靜力矩 式中：D滾筒名義直徑（m) 每副閘應有的制動力矩 （1）根據(jù)總制動力矩應大于3倍最大靜力矩即： 每副閘應有的制動力矩為： 盤式制動器的閘瓦在制動盤上產(chǎn)生的制動力等于：F=N 式中 —閘瓦壓向制動盤上的正壓力，N； —閘瓦對制動盤的摩擦系數(shù)，=~。由圖可知，閘瓦壓向制動盤的正壓力等于： （1）式中 —壓力油產(chǎn)生的推力；—盤式彈簧推力，N；—活塞移動阻力；N。液壓盤式制動器結構示意圖如圖66所示：1— 制動盤；2—閘瓦；3—活塞；4—彈簧圖66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：活塞移動阻力大會降低制動器對閘盤的正壓力，使制動力矩降低，活塞移動阻力的太小可以通過測試信號分析，當閘瓦間隙剛好為零時，橙閘過程的閘瓦剛剛開閘盤時的油壓 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)活塞運動方向的不同，和的表達式： （2） （3）式中 —油缸有效作用面積；，—松閘和貼閘阻力。由式(2)、式(3)得合阻力： （4）顯然，按式，當P=0時：，則為最大值（按=），提升機制動盤在盤式彈簧的正壓力的作用下，獲得最大制動力；當，且時：，；或，則閘瓦向右移動，提升機解除制動；當時：，則在零至最大值之間變化。由上述可以得出：調節(jié)制動油缸內(nèi)的油液壓力，則可調節(jié)制動力。在制動或松閘過程中，制動力的可調級數(shù)在30級以上，這樣可以保證提升機制動時的平穩(wěn)和調速性能要求。通常制動油缸內(nèi)的油壓的最小值不等于零，而為全制動時油缸內(nèi)的殘壓，其殘壓值最大達。解除制動時需要的最大油壓，應根據(jù)提升機實際靜張力差來計算。活塞工作需要的最小壓力（效率） 安全制動閘的最小調整釋放壓力 已知液壓缸：工作油壓—P=； 活塞直徑—D= 活塞面積—A=制動器液壓缸如圖67所示：圖67計算下列數(shù)值：= P， ——總阻力損失率，=~ 當活塞 m/s時，取=；當活塞 m/s時，取=，所以=，得=87KN。 ，查表〈〈液壓與氣壓傳動〉〉 ，取=，得=，所以===261Kg。在一般工況下=~，取d=，得d= ，壁厚與內(nèi)徑之比往往為，所以取=(8) 盤式制動器所需的最大工作油壓的確定；盤式閘制動系統(tǒng)液壓站的工作油壓為5．2MPa，一級制動油壓為1．7MPa，殘壓為0．3MPa，10副制動器；盤式制動器實際需要的最大工作油壓，應當根據(jù)礦井實際最大靜張力差按下式計算和調整；式中 —實際需要的最大工作油壓； —提升機設計最大靜張力差時的油壓值（查表得《提升機司機》）； —提升機實際最大靜張力差，N； —提升機設計最大靜張力差，N； —克服盤式制動器各阻力之和所需要油壓，C值為：； —提升機全松閘時，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； —液壓站在提升機制動狀態(tài)時的殘壓，按最大殘值計算，；查表得： ；； 求得 盤式制動器的調整和維護 閘瓦間隙的調整盤式制動器閘瓦間隙不得大于2毫米，當閘瓦間隙超過規(guī)定值時，需要進行閘瓦間隙的調整。調整間隙前，應先將容器放在井筒中交鋒位置并將滾筒用地鎖鎖住，向制動缸充入壓力油，使閘松開，測量閘瓦間隙。然后擰掉螺釘，轉動調整螺栓，推動柱塞使向前移動，同時測量閘瓦間隙。調整時，一副閘瓦的兩個閘應同時調整。調整好后，應進行閘的試運轉，并重新測量其間隙，如有變化應進一步調整。 蝶形彈簧的檢查盤閘制動力是由蝶形彈簧產(chǎn)生的，因此，蝶形彈簧的實效或疲勞毀壞都會對制動工作產(chǎn)生影響，因此必須加強對碟形彈簧檢查的檢查和維護。蝶形彈簧可按下述方法檢查：首先使閘瓦合上，機器處于全制動狀態(tài)。再逐步向油缸沖入壓力油使制動油缸內(nèi)壓力慢慢升高，各閘瓦就在不同壓力下逐個分開。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，應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5%時，應拆開在低壓放開的那半個閘進行檢查；各副閘之間，最高放開壓力與最低放開壓力差不應超過10%。7 提升機的液壓站 液壓站的功用 盤式制動器液壓站的控制系統(tǒng)同提升機的類型、自動化程度相適應的。在直流拖動系統(tǒng)的提升系統(tǒng)中，由于提升機的調速性能較好，液壓站控制的制動器一般只用于提升終了時停車和安全制動。而在交流拖動的提升系統(tǒng)中，液壓系統(tǒng)除上述功用外，因制動器還要參與提升機速度的控制，所以液壓站還有調節(jié)制動力矩的作用。 提升機液壓站的工作要求（1） 按礦井提升實際需要，產(chǎn)生不同的工作油壓，控制制動器的工作制動力矩，從而實現(xiàn)提升機的工作制動。（2） 在安全制動時能迅速回油，并實現(xiàn)提升機二級制動。（3） 根據(jù)礦井多水平生產(chǎn)、或因提升鋼絲繩伸長而需要調繩時，能控制雙滾筒提升機的游動滾筒的調繩裝置。（4） 根據(jù)多水平生產(chǎn)、或鋼絲繩伸長時間時調繩的需要，控制雙筒提升機滾筒的調繩裝。 液壓站的組成部分 2JK型雙滾筒提升機的液壓站液壓系統(tǒng)，液壓站配置有兩套液壓裝置，每套裝置由電動機，葉片油泵（高壓油泵）溢流閥、電液調節(jié)閥、壓力繼電器、網(wǎng)式濾油器等組成。二套裝置雖然裝在一臺油箱上，但油箱內(nèi)中間用隔板分為兩半，分別裝入各自油泵的吸油部分。兩半油箱之間用旋塞