【導(dǎo)讀】的根本性技術(shù)改造，這種改造的趨向是向著更集中，更大型發(fā)展。機械化生產(chǎn)中占有重要地位。在高效、大型、自動化方面都有著飛速的進步?；酚行лd重在國外已超過50噸，提升速度接近20米每秒；拖帶功率達。10000千瓦以上；在拖動控制方面已廣泛采用了集中控制及自動控制設(shè)備。本文的主要內(nèi)容是對單繩纏繞式礦井提升機的選型設(shè)計。相對位置；第五部分是礦井提升運動學(xué)及動力學(xué)；第六部分是礦井提升機的拖動與控制。

　　

【正文】 mv?? 提升機的標(biāo)準(zhǔn)速度， m/s； k礦井阻力系數(shù)，箕斗提升 k=； m一次提升貨載質(zhì)量， kg； Q一次提升貨載重力， N； ? 考慮到提升系統(tǒng)運轉(zhuǎn)時，有加、減速度及鋼絲繩重力等因素影響的系數(shù)， 箕斗提升 ? = ； j? 減速器 傳動效率，單級傳動 j? =，雙級傳動 j? =。 所以 N = kmg1000mjv ???? = 31 . 1 5 3 . 1 4 1 0 1 0 5 . 5 1 . 21 0 0 0 0 . 8 5? ? ? ? ?? = 電動機的估算轉(zhuǎn)數(shù) n = 60mviD??? 式中 i 減速器的傳動比； D 滾筒直徑， m。 23 所以 n = 60mviD??? = 60 ???? = /minr 根據(jù)上邊計算出的電動機功率和轉(zhuǎn)數(shù)，在電動機技術(shù)數(shù)據(jù)表中選用合適的電動機。經(jīng)查表應(yīng)選電動機型號為 JR1512— 12，其 基本參數(shù)如下：額定功率 330KW，額定電壓 6KV，轉(zhuǎn)數(shù) 489 /minr 。 確定提升機的實際最大提升速度 提升機實際最大提升速度為 mv? 60eDni? 式中 en 已選出電動機的額定轉(zhuǎn)數(shù)， /minr 。 因為《煤礦安全規(guī) 程》規(guī)定 ? 所以 mv? 48960 ???? = 提升設(shè)備的運動學(xué)計算 提升 初加速度的確定 為了保證提升開始時，空箕斗對卸載曲軌及井架的沖擊不致過大，箕斗離開卸載曲軌時的速度被限制在 0v ? ,如果箕斗在卸載曲軌內(nèi)的行程為 0h ，則箕斗的初始加速度 200 02va h? 目前大量通用的箕斗卸載曲軌行程為 0h =，所以初加速度為 20 ? ? = 2/ms 24 故箕斗提升初加速度 0a 一般采用 2/ms。 提升 主加速度的確定 《煤礦安全規(guī)程》對提升加、減速度的限制為：一般豎井，加、減速度最大不超過 2/ms。 又有電動機的最大平均出力應(yīng)大于或等于加速階段實際所需的最大出力，即 1eF kQ PH m a? ? ? ? ? 1 0 .7 5 eF kQ P Ha m? ??? ? 式中 eF 電動機額定出力， N； 1000 ejemNF v ?? eN 電動機額定功率， KW； j? 傳動效率； ? 電動機過負荷系數(shù) ，其值取 2； m? 提升系統(tǒng)變位質(zhì)量， kg。 所以 1 0 .7 5 eF kQ P Ha m? ??? ? ? 0. 75 2 14 41 89 .1 0 1. 15 31 35 0 3. 38 35 ? ? ? ? ? ? ? 2/ms 而且，電動機通過減速器作用到滾筒主軸上的拖動力矩，必須小于減速器所允許的轉(zhuǎn)矩，即 ? ? ? ?1 m a xkQ 2d DP H m m a M??? ? ? ???? ? ? ? ?m a x12dM kQ P HDa mm??? ?? 25 ? ? ? ?12 1 8 0 0 0 0 1 . 1 5 3 1 3 5 0 3 . 3 8 3 5 02 . 5 9 4 9 3 2 . 6 9 3 9 1 9 8 . 9 8a ? ? ? ?? ? 1 ? 2/ms 式中 ? ?maxM 減 速器輸出軸最大允許輸出轉(zhuǎn)矩， Nm? ； D滾筒直徑， m。 綜合考慮上述三個條件，取其中最小者，確定 1 ? 2/ms。 提升減速度的確定 提升減速度目前常見的減速方式有三種：自由滑行減速方式、電動機減速方式和制動狀態(tài)減速方式。 為了能較好的控制電動機， 減速時出力應(yīng)不小于 35%的額定值，即 ? ?332 0 . 3 5 eF k Q P H x m a F? ? ? ? ?? 所以，采用電動機減速的減速度為 ? ?33 2 0 .3 5 ek Q P H h Fa m? ? ?? ? 3 ? 2/ms 提升設(shè)備動力學(xué)計算 提升設(shè)備的 基本動力方程 為 ? ?2F kQ P H x m a? ? ? ? ? 提升開始時， 00, ,x a a??故拖動力為 00F kQ PH m a? ? ? ? 出曲軌， 00,x h a a??故拖動力為 ? ?0 0 0 0022F k Q P H h m a F P h? ? ? ? ? ? ?? 主加速階段開始， 01,x h a a??故拖動力為 26 ? ? ? ?1 0 0 1 012F k Q P H h m a F m a a?? ? ? ? ? ? ??? 主加速階段終了， 0 1 1h , ,x h a a? ? ?故拖動力為 ? ?1 0 1 1 112 2 2F k Q P H h h m a F P h? ? ? ? ? ? ? ?? 等速階段開始， 01h , 0,x h a? ? ?故拖動力為 ? ?2 0 1 1 122F k Q P H h h F m a?? ? ? ? ? ? ? 等速階段終了， 0 1 2h h , 0 ,x h a? ? ? ?故拖動力為 ? ?2 0 1 2 2 22 2 2 2F k Q P H h h h F P h? ? ? ? ? ? ? ? 減速階段開始， 0 1 2 3h h , ,x h a a? ? ? ? ?故拖動力為 ? ?3 0 1 2 3 2 32 2 2F k Q P H h h h m a F m a?? ? ? ? ? ? ? ??? 減速階段終了， 0 1 2 3 3h h h , ,x h a a? ? ? ? ? ?故拖動力為 ? ?3 0 1 2 3 3 3 32 2 2 2 2F k Q P H h h h h m a F P h? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? 爬行階段開始， 0 1 2 3h h h , 0 ,x h a? ? ? ? ?故拖動力為 ? ?4 0 1 2 3 3 32 2 2 2F k Q P H h h h h F m a?? ? ? ? ? ? ? ? ? 表 21 爬行距離及速度選擇表 爬行階段終了， , 0,x H a??故拖動力為 4 4 42F kQ P H F P h? ? ? ? ? 根據(jù)計算，將速度圖和力圖繪制在一起，如下圖所示。 27 圖 22 箕斗提升速度圖和力圖 第 3 章提升機主軸設(shè)計 主軸結(jié)構(gòu) 提升機的主軸是用于固定卷筒，調(diào)繩裝置，聯(lián)軸器等的軸。 它是承受所有外載荷，并將此載荷經(jīng)主軸傳遞給地基的主要承力部件。對于它的設(shè)計和使用，必須給予的重視。 軸的結(jié) 構(gòu)設(shè)計是根據(jù)軸上零件的安裝、定位以及軸的制造工藝等方面的要求，合理的確定軸的結(jié)構(gòu)形式和尺寸。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理，會影響軸的工作能力和軸上零件的工作可靠性，還會增加軸的制造成本和軸上零件的裝配困難等問題。因此，軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計是軸設(shè)計的主要內(nèi)容。 主軸裝置包括軸承、端蓋、離合器、聯(lián)軸器、支輪等多個部件，而有根據(jù)主軸的應(yīng)用場合不同，具體軸上需用的部件和結(jié)構(gòu)也不盡相同，例如本提升機主軸上用到的部件有滾筒、 端蓋、 支輪、軸承、制動輪轂等部件，主軸的結(jié)構(gòu)簡圖如 31 圖所示： 圖 3— 1 主軸結(jié)構(gòu)簡圖 28 結(jié)構(gòu)上除應(yīng) 滿足強度和剛度要求外，還應(yīng)重視工藝和安裝方面的問題。主軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計還應(yīng)考慮如下幾點： (1)便于起吊、安裝和加工； (2)卷筒在軸上的固定方式，不論用健或熱裝固定，或用高強度 (或絞孔 )螺栓固定在軸的法蘭凸緣上，都應(yīng)力求可靠，不允許在轉(zhuǎn)動中松動。雙卷筒提升機每個卷筒僅在一個支輪輪轂處固定就可以了； (3)軸的加工和熱處理都應(yīng)嚴(yán)格遵守規(guī)程，并與機械加工前在軸頭切樣檢驗，此外，還應(yīng)進行探傷檢驗； (4)軸的斷面變化不應(yīng)太劇烈，并要防止其他類型的、過大的應(yīng)力集中； (5)主軸的材質(zhì)一般采用優(yōu)質(zhì)中碳鋼，最常用的是 45 號結(jié)構(gòu)鋼。這種材料價廉、對應(yīng)力集中敏感性小、加工性能好，通過調(diào)質(zhì)處理，可獲得強度、耐磨性和沖擊韌性都比較好的綜合機械性能。一般采用合金鋼，因為碳鋼與合金鋼的彈性模量相差很小，用合金鋼雖可提高主軸強度，但對提高主軸強度意義不大。 選擇聯(lián)軸器 聯(lián)軸器是聯(lián)接兩軸或軸和回轉(zhuǎn)件，并傳遞扭矩。由于兩軸的相對位置可能是同一軸線的，也可能成一定角度；即使同軸線的兩根軸，因為制造和安裝的不精確以及工作時的變形等，也會使兩軸之間產(chǎn)生軸向、徑向、角度或綜合性的位移。為此，通常將聯(lián)軸器設(shè)計成可移式動聯(lián)接，或在聯(lián)軸器中裝上彈性 較大的元件如橡皮及彈簧等，利用聯(lián)軸器的可移動性或彈性元件的變形來補償兩軸間的各種偏位誤差。 剛性聯(lián)軸器 這類聯(lián)軸器沒有彈性元件，按能否補償位移分為固定式和可移式兩種。 固定 式要求兩軸嚴(yán)格對中，并在工作時不允許發(fā)生任何相對位移。由于安裝困難，又不能補償位移及消除沖擊，故應(yīng)用較少。可移式允許兩軸有某種限度的位移如齒輪聯(lián)軸器，十字滑塊聯(lián)軸器及萬向聯(lián)軸器等，都是可移式剛性聯(lián)軸器，在煤礦機械和機床中均有應(yīng)用。 彈性聯(lián)軸器 這類聯(lián)軸器裝有彈性元件，具有緩沖減振的功能，同時可補償一定的偏位誤差，如彈性柱 銷聯(lián)軸器，尼龍柱銷聯(lián)軸器及液力聯(lián)軸器等，在各種機械中更為常用。 聯(lián)軸器的類型應(yīng)根據(jù)使用要求和工作條件來確定。具體的選擇時可考慮以下的幾點： （ 1）所需傳遞的扭矩的大小和性質(zhì)以及對緩沖和減振方面的要求。 （ 2）聯(lián)軸器的可靠性和工作環(huán)境，通常由金屬元件制成不需潤滑的聯(lián)軸器比較可靠，需要潤滑的聯(lián)軸器，其性能易受到潤滑完善程度的影響，且可能污染環(huán)境。 29 （ 3）兩軸相對位移的大小和方向，當(dāng)安裝調(diào)整后，難以保證兩軸嚴(yán)格精確對中，或工作過程兩軸將產(chǎn)生較大的附加相對位移時，應(yīng)選用撓性聯(lián)軸器，例如，當(dāng) 徑向位移較大時，可選用滑塊聯(lián)軸器，角位移較大或相交兩軸的聯(lián)接可選用萬向聯(lián)軸器等。 （ 4）聯(lián)軸器的工作轉(zhuǎn)速高低和引起的離心力大小，對于高速傳動軸，應(yīng)選擇平衡精度高的聯(lián)軸器，例如膜片聯(lián)軸器 .彈簧聯(lián)軸器 .齒式聯(lián)軸器等，而不適宜選用存在偏心的滑塊聯(lián)軸器等。 （ 5）聯(lián)軸器的制造 安裝 維護和成本，在滿足使用性能的前提下，應(yīng)選用裝拆方便，維護簡單和成本低的聯(lián)軸器。 根據(jù)以上條件并結(jié)合軸的直徑，傳遞的轉(zhuǎn)矩及轉(zhuǎn)速，就可選定聯(lián)軸器的型號以及尺寸。聯(lián)軸器兩端的聯(lián)接軸直徑可不相同，所選聯(lián)軸器的孔徑應(yīng)分別與兩端軸徑相配 。 在設(shè)計軸的開始估算軸的最小直徑 mind 。所選軸的材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理 。 由公式 mind ? 3pAn 式中 A由材料的許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力所確定的系數(shù)，其值為 A=103~126， 取 A=115； P主軸的功率，其值為 p=330 =； n主軸的轉(zhuǎn)速，其值為 n=489/i=489/=。 所以 mind ? 3 ? 220mm? 對于外伸軸，由上式求出的直徑，為外伸軸段的最小直徑；對于非外伸軸，計算時應(yīng)取較大的 A0 值。計算軸徑處有鍵槽時，應(yīng)適當(dāng)增大軸徑以補償鍵槽對軸強度的削弱作用。外伸軸段裝有聯(lián)軸器時，外伸段的軸徑應(yīng)與聯(lián)軸器轂孔直徑相適應(yīng) 外 伸軸段用聯(lián)軸器與電動機軸相連時，應(yīng)注意外伸段的直徑與電動機軸的直徑不能相差太大 。