【正文】 主軸故障 （ 1）主軸軸頭鍵槽根部裂紋 主軸軸頭齒輪聯(lián)軸器端切向鍵鍵槽根部產(chǎn)生裂紋，其原因之一是設(shè)備使用年久或長期超載運(yùn)行，導(dǎo)致鍵槽根部產(chǎn)生疲勞裂紋；之二是裝配不當(dāng)，熱裝溫度偏高及配鍵時的猛力沖打，造成鍵槽根部存在較大的內(nèi)應(yīng)力致疲勞開裂；之三是加工時鍵槽根部圓角偏小，造成根部圓角處應(yīng)力集中過大而疲勞開裂，因該部位日常難以觀察，應(yīng)采取超聲波探傷方法進(jìn)行探測性檢查，當(dāng)發(fā)現(xiàn)有裂紋存在時必須卸掉聯(lián)軸器，清除裂紋。 表 71 KJ 型（БМ 型）筒卷壓縮應(yīng)力表 ① 1kgf=10N。 單繩纏繞式礦井提升機(jī)主軸裝置常見故障原因分析 卷筒筒殼開裂 由于該產(chǎn)品卷筒結(jié)構(gòu)系薄壁強(qiáng)支結(jié)構(gòu)，筒殼厚度很薄，其材料又為普通低碳鋼鋼板（ Q235），強(qiáng)度較低。 S 形信號給定比斜坡信號給定產(chǎn)生的下墜現(xiàn)象嚴(yán)重。簡化后的電流環(huán)動態(tài)結(jié)構(gòu)圖如圖 3 所示。 對于晶閘管變流器供電的直流提升機(jī)電控系統(tǒng) ,有兩種解決方案 ,即電樞換向拖動方案和磁場換向拖動方案 ,現(xiàn)在以電樞換向系統(tǒng)加以論述。因?yàn)椴煌呢?fù)載要求松閘的速度是不同的 ,司機(jī)很難知道每一次提升量的大小。此時 ,會出現(xiàn)提升容器下墜現(xiàn)象。深受現(xiàn)場工程技術(shù)人員、絞車司機(jī)和 管理維護(hù)人員的歡迎。 礦井提升機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計 第 36 頁 共 43 頁 圖樣不清，打印效果不好 圖 61 PLC 礦井提升機(jī)綜合保護(hù)裝置結(jié)構(gòu)框圖 軟件系統(tǒng)程序設(shè)計 軟件系統(tǒng)程序根據(jù)所完成的功能不同，主要有自檢與初始化程序、數(shù)據(jù)檢測、采集與處理程序、控制系統(tǒng)程序、安全保護(hù)系統(tǒng)程序、顯示與報警程序、鍵盤控制程序等子程序系統(tǒng)組成。 （ 4）該裝置可同時進(jìn)行運(yùn)行和事故記錄，自動記錄并儲存 10000 次提升工況信息。將上述數(shù)值以及公式代入，得 ? ??? 2)(2* DHPQDmM kz ，若有通式 jzz MKM ? 表示時，可以得到： 2)(2)(2*DHPQDHPQDmKkkz ???? ? 華北科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文 第 35 頁 共 43 頁 即 ???? HPQ mKKz 上提貨載緊急制動時制動力矩倍數(shù) Ks 的確定 上提貨載緊急制動時制動減速度 as 2/5 sm? ，上提貨載力矩的平衡方程為：z sd jM M M?? 式中： ??2* DmaM ssd，而 2/5 smas ? ，由此可得： 15 ??? ? HPQ mKks 對于提升系統(tǒng)，制動力矩倍數(shù) K必須同時滿足上述討論的幾種工況下對 K值的要求，因此只要具體計算出 zK 、 xK 、 sK 后，即可得出 K值范圍，若實(shí)際制動力矩的倍數(shù)在確定的 K值范圍內(nèi)，則實(shí)際所產(chǎn)生的制動力矩一定滿足《煤礦安全規(guī)程》對提升系統(tǒng)制動性能的要求。 制動力矩的診斷準(zhǔn)則 目前我國煤礦由于提升機(jī)制動系統(tǒng)故障而發(fā)生重大事故的例子很多，而制動系統(tǒng)故障大部分是由于制動力矩的故障而引起的。 過卷保護(hù) 過卷保護(hù)是礦井提升機(jī)所有保護(hù)中的最后一道安全保護(hù)，在礦井提升機(jī)前面的安全保護(hù)失靈后，過卷保護(hù)發(fā)揮作用，實(shí)施安全保護(hù)。同時，安全繼電器動作，切斷提 升機(jī)安全控制電路。 速度保護(hù) 礦井提升機(jī)運(yùn)行時， PLC 根據(jù)其行程 S，確定其所處的保護(hù)區(qū)域。 行程檢測與顯示 由速度 — 行程傳感器輸出的 A 、 B相高速脈沖數(shù) a ，被送到高速計數(shù)器進(jìn)行相位比較后，確定加、減法計數(shù)運(yùn)算，由高速計數(shù)器的累加寄存器進(jìn)行累計。 速度 — 行程數(shù)據(jù)的采集與處理 礦井提升機(jī)運(yùn)行時，與主驅(qū)動電機(jī)軸相聯(lián)的速度 — 行程傳感器與電機(jī)同步轉(zhuǎn)動。但是 ,任何一種拖動方式的 采用 ,均有其自身的實(shí)際情況和條件 ,因此 ,應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況 ,認(rèn)真研究 ,正確選用 ,真正做到技術(shù)上先進(jìn) ,經(jīng)濟(jì)上合理。 (4) 調(diào)速范圍寬 ,動態(tài)品質(zhì)好 ,絲毫不亞于直流調(diào)速系統(tǒng)。與直流拖動系統(tǒng)相比 ,采用交 交變頻器供電的交流拖動系統(tǒng)具有如下優(yōu)點(diǎn) : (1) 功率因數(shù)可以顯著提高。像晶閘管整流裝置一樣 ,交 交變頻器也是靠電源電壓自然換流 ,不需設(shè)置強(qiáng)迫換流裝置 ,從而簡化了設(shè)備 ,提高了可靠性。 1982 年 ,世界上第一臺交 交變頻器供電的同步電動機(jī)拖動的礦井提升機(jī)在西德問世并投入使用 ,一舉獲得了巨大成功 ,從此 ,礦井提升機(jī)的電力拖動進(jìn)入了第三個發(fā)展階段 ,即交流變頻拖動階段。盡管采用了順序控制技術(shù) ,但功率因數(shù)仍然較低 ,需要由電網(wǎng)吸收大量的無功功率 ,對電網(wǎng)品質(zhì)因數(shù)產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。 (6) 設(shè)備費(fèi)用低。晶閘管整流裝置供電的直流拖動系統(tǒng)則無此限制。 (3) 功耗小 ,效率高。晶閘管整流裝置供電的直流拖動系統(tǒng)可高達(dá) 104 ,高出三個數(shù)量級。應(yīng)當(dāng)指出 ,磁場可逆系統(tǒng)在電動機(jī)反轉(zhuǎn)過程中 ,當(dāng)勵磁電流改變方向時 ,應(yīng)使電動機(jī)的電樞電壓為零 ,以防止電動機(jī)在切換過程中由于失勵磁而“飛車” ,這不僅增大了反向過程的死區(qū) ,也增加了控制系統(tǒng)的復(fù)雜性。但是 ,這種方案主回路需要兩套容量較大的晶閘管變流裝置 ,一次性投資較大 ,提升機(jī)容量越大 ,這個問題就越突出。 為獲得可逆運(yùn)行特性以實(shí)現(xiàn)四象限調(diào)速 ,這種系統(tǒng)通常有兩種電氣控制方案 :一種是電樞可逆自動調(diào)速方案 ,通過改變直流電動機(jī)的電樞電壓的極性 ,改變提升機(jī)運(yùn)行方向 。調(diào)速范圍由于剩磁影響不能過大 。 在較小容量的提升機(jī)中 ,只有電機(jī)放大機(jī)環(huán)節(jié)而沒有磁放大器 。 一般情況下 ,這種系統(tǒng)采用磁放大器和電機(jī)放大機(jī)兩級放大的速度閉環(huán)調(diào)速方式。 發(fā)電機(jī) 電動機(jī)直流拖動 發(fā)電機(jī) 電動機(jī)直流拖動與繞線型異步電動機(jī)交流拖動同屬第一發(fā)展階段。 (2) 利用 2 臺電動機(jī)轉(zhuǎn)子電阻的交替切除 ,可使平均啟動轉(zhuǎn)矩大為增加。如果選用了動力制動、低頻制動、可調(diào)機(jī)械閘、負(fù)荷測量、計量裝載等輔助裝置后 ,運(yùn)行性能將會大有改進(jìn)。繞線型異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子回路串電阻后能限制起動電流和提高起動轉(zhuǎn)矩 ,并能在一定范圍內(nèi)調(diào)速。仰角有兩個，即上出繩仰角 1? 和下出繩仰角 2? 。限制偏角主要是為了防止鋼絲繩與天輪輪緣相互磨損，當(dāng)鋼絲繩多層纏繞時，宜取 0110? 左右，以改善鋼絲繩纏繞狀況。此距離的大小主要應(yīng)使提升機(jī)房的基礎(chǔ)不與井架斜撐的基礎(chǔ)相接觸，若兩者接觸時，由于井架斜撐的振動，可能引起提升機(jī)房以及提升機(jī)基礎(chǔ)損壞，為避免這種現(xiàn)象的發(fā)生，其最小距離應(yīng)滿足下式要求： m in h D? ? ?=? 32++3= 取 b=30m 鋼絲繩弦長 鋼絲繩弦長 L 為鋼絲繩離開天輪的接觸 點(diǎn)到鋼絲繩與卷筒的接觸點(diǎn)間的距離如圖 42所示。 井架高度 井架的作用是：（ 1）支撐天輪并承受外力；（ 2）固定伸出井筒的罐道及箕斗的卸載曲軌；；（ 3）支撐罐座或搖臺的橫梁。同側(cè)式和斜角式的優(yōu)點(diǎn)是提升機(jī)房占地較緊湊 . 無論在井筒中布置一套還是兩套提升設(shè)備 ,在選擇提升機(jī)安裝地點(diǎn)時 ,都要根據(jù)具體條件 ,因地制宜地加以考慮 . 提升機(jī)與井筒相對位置的計算 華北科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文 第 25 頁 共 43 頁 在提升機(jī)安裝地點(diǎn)選好后 ,就要具體確定提升機(jī)軸線與井筒的距離 ,以便安裝提升機(jī)和修建提升機(jī)房 .同時要計算井架高度 .但在計算這些數(shù)值時 ,必須考慮到鋼絲繩弦長 ,鋼絲繩偏角以及卷筒出繩角等安全運(yùn)轉(zhuǎn)條件 .所以 ,井架高度、提升機(jī)軸線與井筒中心線的距離、鋼絲繩弦長、偏角和傾角等是影響提升機(jī)與井筒相對位置的主要因素 .它們彼此相互影響 ,相互制約。 根據(jù)礦井具體生產(chǎn)條件 ,若雙容器在井筒中的布置方式如圖 41 中的 A 處 圖 41 提升機(jī)安裝位置示意圖 這種布置方式 ,井架高度偏小 ,且提升機(jī)房離井筒位置也最近 .我國目前多采用這種布置方式 .有的礦井只有一個開采水平 ,這是 ,可以選用單卷筒提升機(jī)作雙鉤提升 ,如提升容器在井筒中的布置方式仍如圖 41 所示 ,這時通常將提升機(jī)安裝在 B 處 .這種布置方式，兩個天輪 不在同一水平 ,而在一個垂直平面內(nèi) . 在一個礦井的井筒裝備有兩套提升設(shè)備 ,此時提升機(jī)與井筒的相對布置不外乎有如下方案 :對側(cè)式 。 礦井提升機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計 第 24 頁 共 43 頁 提升機(jī)與井筒相對位置的計算 單繩纏繞式提升機(jī)安裝地點(diǎn)的選擇原則 在井筒位置確定后 ,應(yīng)研究與提升機(jī)安裝的地點(diǎn)。 使用維護(hù)注意事項 （ 1） 油箱內(nèi)應(yīng)保證足夠的潤滑油，使蝸桿、圓柱齒輪、圓錐齒輪浸于油內(nèi)。 1— 支 承蓋 2— 大錐齒輪 3— 小錐齒輪 4— 角接觸球軸承 5— 軸 6— 左半聯(lián)軸器 7— 右半聯(lián)軸器 8— 傳動軸 9— 左壓蓋 10— 軸承 11— 右壓蓋 12— 聯(lián)軸器 13— 軸承座 圖 38 牌坊式深度指示器傳動裝置 深度指示器安裝、調(diào)試要求和使用維護(hù)注意事項 牌坊式深度指示器安裝調(diào)試要求 （ 1） 指示標(biāo)尺應(yīng)在提升機(jī)安裝時進(jìn)行刻度，即在標(biāo)尺上用白漆畫出與井筒深度或坑道長度相適應(yīng)的分格。絲杠的轉(zhuǎn)數(shù)與主軸的轉(zhuǎn)數(shù)成正比，因而也與容器在井筒中的位置相對應(yīng)，因此螺母上的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。另一部分是深度指示器，兩者通過聯(lián)軸器相連。 單入軸平行軸齒輪減速器主要用于單繩纏繞式礦井提升機(jī)，一般為二級平行軸齒輪傳動，單電動機(jī)驅(qū)動。使用系數(shù) KA 可以通過精密實(shí)測或?qū)鲃酉到y(tǒng)作全面的力學(xué)分析得到，也可以從大量的現(xiàn)場經(jīng)驗(yàn)確定。 礦井提升機(jī)負(fù)荷圖礦井提升機(jī)的工作特性是載荷波動，在計算齒輪強(qiáng)度時，可以將這種波動的載荷簡化為名義載荷，而用使用系 數(shù) KA 來修正名義載荷。它不僅將電動機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)化為提升卷筒所需的工作轉(zhuǎn)速，而且將電動機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)化為提升卷筒所需的工作轉(zhuǎn)矩。其結(jié)構(gòu)如圖 35 所示，由傳動輪轂 4，外套 2，彈性棒銷 3 組成。并能華北科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文 第 19 頁 共 43 頁 補(bǔ)償兩軸安裝時的微量偏斜和不同心。主軸與減速器連接一般均采用齒輪聯(lián)軸器。需調(diào)繩時，充油到三個液壓缸的前腔，齒輪外移與內(nèi)齒輪脫開，游筒卷筒閘住。 華北科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文 第 17 頁 共 43 頁 1— 密封頭 2— 主軸承 3— 游動卷筒左輪轂 4— 齒輪式調(diào)繩離合 器 5— 游動卷筒 14— 潤滑油杯 7— 尼龍?zhí)? 8— 擋繩板 9— 筒殼 10— 木襯 11— 銅制軸套 12— 游動卷筒右輪轂 13— 固定卷筒左輪轂 15— 固定卷筒 16— 制動盤 17— 精制螺栓 18— 固定卷筒右輪轂 19— 切向鍵 20— 主軸 21—切向鍵 22— 外齒輪 23— 內(nèi)齒輪 24— 輻板 25— 角鋼 26— 聯(lián)鎖閥 27— 調(diào)繩液壓缸 28— 油管 圖 32 JK 型雙筒提升機(jī)主軸裝置 調(diào)繩離合器 離合器的作用是使活卷筒與主軸連接或脫開，以便在調(diào)節(jié)繩長或更換水平時，能調(diào)節(jié)兩個容器的位置。 雙筒主軸裝置由主軸、主軸承、兩個卷筒、四個輪轂、調(diào)繩離合器等主要零部件組成（見圖 32）。 單筒主軸裝置由卷筒、主軸、主軸承、左右輪轂等組成（見圖 31）。 根據(jù)表 210 選天輪直徑為 3m 提升機(jī)的主要結(jié)構(gòu)及其作用 單繩纏繞式礦井提升機(jī)主軸裝置 礦井提升機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計 第 16 頁 共 43 頁 單筒主軸裝置由左右兩個與制動輪制成一體的鑄鐵支輪用切向鍵與主軸聯(lián)接。 鋼絲繩最大靜拉力： 華北科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文 第 15 頁 共 43 頁 ? ?m a xj z cF Q Q P H g? ? ? =? ?5 9 4 0 3 8 0 0 4 .1 3 4 5 1 0? ? ? ? =111545kN 130000kN 鋼絲繩最大靜拉力差： ? ?m a xjcF Q PH g? ? ? =? ?5 9 4 0 4 .1 3 4 5 1 0? ? ? =7906kN 8000kN 故選 2 3 ? 型提升機(jī)作單纏層纏繞即可滿足要求。 同時，為了避免鋼絲繩 纏繞時擠壓與摩擦，線圈間應(yīng)保持 2~3mm 間隙 ? 。卷筒的名義直徑是指木襯的外徑。理論與實(shí)踐證明，繞經(jīng)卷筒和天輪的鋼絲繩，其彎曲應(yīng)力 m? 與比值 Dd 之間的關(guān)系如圖 23 所示。由于這種提升機(jī)只有一個卷筒，容繩量小，適用于提升能力較小的場合。提升運(yùn)行時，一根鋼絲繩向 卷筒上纏繞，同時，令一根鋼絲繩自卷筒上松放。 雙卷筒提升機(jī)的兩個卷筒在與軸的連 接方式上有所不同：其中一個卷筒通過楔鍵或熱裝與主軸固接在一起，稱為固定卷筒，又稱為死卷筒；另一個卷筒滑裝在主軸上，通過離合器與主軸連接，故稱之為游動卷筒，又稱為活卷筒。即 ? ? 0100z c BQ Q P H g m S??? ? ? 式中： Q — 一次提升有效質(zhì)量， kg ； zQ — 容器質(zhì)量， kg ； P? — 鋼絲繩每米長的質(zhì)量， kgm ； CH — 鋼絲繩最大懸垂高