[CAD图纸全套]提升机制动系统(液压盘式制动器)设计

买文档就送全套 纸 询 414951605 最新最全的优秀毕设 资料完整 答辩通过 论文题目： 提升机制动系统设计 专 题： 液压盘式制动器设计 买文档送全套图纸 扣扣 414951605 提升机制动系统 (液压盘式制动器 )设计 摘 要 目前我国许多煤矿矿井已经转向中、深部开采，矿井提升设备作为煤矿的关键设备，在矿井机械化生产中占有重要地位。 制动器是提升机 (提升绞车 )的重要组成部分之一，直接关系着提升机设备的安全运行。 多绳摩擦提升机具有体积小、质量轻、安全可靠、提升能力强等优点，适用于较深的矿井提升。本文针对 ( 4 多绳摩擦轮 )提升机，对其制动系统进行设计。 在对提升机的制动器选型过程中，因盘式制动器是近年来应用较多的一种新型制动器 ， 它以其独特的优点及良好的安全性能被广大用户认可 ， 特别是在结合了液压系统和 制之后 ， 液压系统和 强的控制性能为盘式制动器的应用提供了巨大的工作平台 。 制动盘的制动力，靠油缸内充入油液而推动活塞 来压缩盘式弹簧来实现。 液压盘式制动器作为最新一种制动器， 具有许多优点，所以它在现代多种类型提升机中获得广泛的应用。 它具有制动力大、工作灵活性稳定、敏感度高等特点，对生产安全具有重要意义。 关键词： 提升机；多绳摩擦；制动器；设计；液压传动。 买文档就送全套 纸 询 414951605 最新最全的优秀毕设 资料完整 答辩通过 of to as an in of of of a of to to In 4.5 In in is in ts by of in of LC of a on to to as of a it in a to It is on is of 买文档就送全套 纸 询 414951605 最新最全的优秀毕设 资料完整 答辩通过 目 录 第 1 章 矿井提升设备概述 . 1 升机的定义 . 1 升机的分类 . 1 用途分 . 1 拖动方式分 . 1 提升容器类型分 . 1 井筒的倾角分 . 1 提升机类型分 . 1 升机的制动装置的功用、类型 . 7 动装置的功用 . 8 动装置的类型 . 8 升机型号的选用及制动器的设计类型 . 8 . 8 . 9 第 2 章 提升机的选型计算 ( 4 多绳摩擦轮 ) . 10 作参数 . 11 度图 . 11 位重量 . 13 图 . 13 效力： . 15 动力矩与等效力的比例： . 16 效功率： . 16 机最大轴功率及选型： . 16 压站工作原理 . 17 升机液压站系统 . 17 压站系统原理图 . 17 制电路图 . 18 第 3 章 提升机制动装置的结构设计 . 20 动装置的有关规定和要求 . 20 升机制动器主要类型 . 21 式制动器 . 21 买文档就送全套 纸 询 414951605 最新最全的优秀毕设 资料完整 答辩通过 式制动器 . 22 式制动器的结构及工作原理 . 23 式制动器的布置方式 . 23 式制动器的结构 . 24 动器的设计计算 . 25 定在工作状态下所需要的制动力 . 25 定制动器数量 . 31 型弹簧的选型计算 . 35 动器液压缸的结构与设计计算 . 41 动器的强度校核 . 49 动力整定计算 . 49 压站油压整定计算 . 51 第 4 章 制动器的工作可靠性评定 . 53 式制动器的安装要求及调整 . 53 式制动器的要求（包括零部件） . 53 式制动器闸瓦间隙的调整 . 53 动器的故障模式及可靠性图框 . 55 动器的优化设计及工作可靠性评定 . 56 计变量 . 56 化策略 . 57 动器的维护可靠性评定 . 58 第 5 章 结论 . 60 总 结 . 61 英文原文 . 62 中文翻译 . 71 参考文献 . 77 致 谢 . 错误 !未定义书签。 矿井提升机制动系统 (液压盘式制动器 )设计 第 1 页共 78 页 第 1 章 矿 井提升设备概述 升机的定义 矿井提升机是矿井大型固定设备之一，它的主要任务就是沿井筒提升煤炭、矿石和矸石；升降人员和设备；下放材料和工具等。矿井提升设备是联系井下与地面的纽带，是主要的提升运输工具，因此它整个矿井生产中占有重要的地位。 升机的分类 用途分 (1) 主井提升设备 主井提升设备的任务是专门提升井下生产的煤炭。年产 30 万吨以上的矿井，主井提升容器多采用箕斗；年产 30 万吨以下的矿井，一般采用罐笼 (立井 )或串车 (斜井 )。 (2) 副井提升设备 副井提升设备的任务是提 升矸石、废料，下放材料，升降人员和设备等。副井提升容器采用普通罐笼 (立井 )和串车 (斜井 )。 拖动方式分 按提升机电力拖动方式分为交流拖动提升设备和直流拖动提升设备。 提升容器类型分 分为箕斗、罐笼、串车等提升设备。 井筒的倾角分 提升设备按井筒倾角可分为立井提升设备和斜井提升设备。 立井提升时， 提升容器采用箕斗或罐笼等 升容器一般采用矿车 (串车 )或斜井箕斗。串车提升适用于井筒倾角不大于；斜井箕斗提升适用于井筒倾角在 025 035 范围内。近年来大型斜井提升多采用胶带输送机。 提升机类型分 (1) 单绳缠绕式提升设备 矿井提升机制动系统 (液压盘式制动器 )设计 第 2 页共 78 页 单绳缠绕式提升设备目前大部分为直径圆柱型滚筒，在个别的老矿井，还有使用变直径滚筒 (如双圆柱圆锥型滚筒 )提升设备。 1) ( 23m)和 单绳缠绕式提升机 23m)型单绳缠绕式提升机是我国在 19581966 年生产的仿苏 提升机，按滚筒个数来分，有单滚筒和双滚筒的提升机；按布置方式来分，有带地下室和不带地下室的提升机，可根据设计而选用，但二者技术性能完全相同。 (A) ( 23m)提升机代号意义以 为例说明如下： 提升机 )； 2单滚 筒时为 1)； m； m； 无 D 字表示不带地下室 )； 20 (B) ( 23m)和 提升机的机构特点主要有： (a) 制动装置采用角移式块型制动器 ,重锤制动传动，油压操纵装置； (b) 双滚筒提升机采用手动涡轮涡杆式调绳离合器； (c) 减速器采用渐开线人字形齿轮传动； (d) 使用机械牌坊式深度指示 器； (e) 设有机械限速器。 (C) 单绳缠绕式提升机是在 提升机的基础上改进后制造的。 (a) 调绳装置即离合器为电动涡轮涡杆式离合器，因而调绳工作简便省力； (b) 采用综合式制动器 ,改善了闸瓦的磨损情况； (c) 液压站采用手动控制的低压电液调节阀和电磁铁控制的安全三通阀，分别对工作制动和安全制动进行控制； (d) 减速器采用圆弧形人字齿轮传动，提高了减速器的承载能力，并减轻了重量。 2) ( 46m)和 单绳缠绕式提升机 苏联新克拉马托尔机械制造厂生产的 提升机的结构特点： (a) 滚筒采用焊接结构； (b) 采用气动齿轮式调绳离合器； (c) 制动器为新平移式块闸； (d) 采用压气制动传动装置； (e) 使用机械牌坊式深度指示器； 矿井提升机制动系统 (液压盘式制动器 )设计 第 3 页共 78 页 (f) 减速器采用渐开线人字齿轮，有一级传动和二级传动两种； (g) 有电气限速器 ,还有机械限速器。 我国现有煤矿矿井多数是按照五十年代的标准设计的，为了快出煤、多出煤，当时主要是建设中、小型矿井，并且首先开采浅部煤层。五十年代，我国的矿井提升设备主要是从苏联进口的 产品和国产仿苏 产品，设备的可选性小，主要是满足开采浅部煤层的需要。进入 80 年代以后，我国许多煤矿矿井已逐渐转向中深部开采，国家统煤矿矿井的平均深度已由 200 米延伸到 400 米，现在已达600 米、 1000 米。根据国内外的实践经验，落地式摩擦提升设备，是在矿井延伸后使现有提升设备满足加大提升高度要求的行之有效的办法。 (A) 主提升钢丝绳的选择 (a) 钢丝绳的结构形式 应优先选用三角股钢丝绳及线接触圆股钢丝绳，当由于供应原因，亦可以选用普通圆股点接触平行捻钢丝绳。钢丝绳公称 抗拉强度宜选用 1550610 帕。 (b) 钢丝绳的安全系数 根据煤矿安全规程规定，钢丝绳的安全系数 m 应符合下式： 升降人员和物料 9 . 2 0 . 0 0 0 5m H c 升降物料 7 . 2 0 . 0 0 0 5m H c 式中 提升钢丝绳的悬垂长度， m。 (c) 钢丝绳数目选 择 落地摩擦式提升机的钢丝绳树木以 24 绳为宜。 (B) 尾绳的选择 目前，绝大多数使用多绳摩擦式提升机的矿井，都由原来选用扁钢丝绳作平衡尾绳而改为使用圆股钢丝绳作平衡尾绳。新建的矿井，设计中也已全部选用圆股钢丝绳作平衡尾绳。这主要是因为扁钢丝绳生产效率低、供应困难。 选用圆股钢丝绳作平衡尾绳时，以多层股（不旋转）圆股钢丝绳中的 187 和 347两种结构较为合适。但目前这两种产品尚不能满足需要，因而当供应困难时，也可选用普通圆股钢丝绳，如选用 619 和 637 等。应注意的是，选用钢丝绳股中的钢丝不可过细，并 应尽可能选用镀锌钢丝绳，以提高使用寿命。当采用两条平衡尾绳时，可以选用左向交互捻和右向交互捻的钢丝绳各一条。 (a) 主导轮直径 D 的确定 根据煤矿安全规程规定，主导轮直径 D 应符合式： 无导向轮 80有导向轮 100矿井提升机制动系统 (液压盘式制动器 )设计 第 4 页共 78 页 式中 d 主提升钢丝绳直径， 主导轮直径 D 除应符合上述规定外，还应按摩擦衬垫的许用比压 q来校核，即： d D 式中 s 主导轮上升（重载）侧钢丝绳静张力， N； 主导轮下降（重载）侧钢丝绳静张力， N； q摩擦衬垫的许用比压，取 q= 4200 10 帕 ； 主绳数目。 根据经验，现有 3 米以下提升机改造后的主导轮直径 D 可取为 ： 滚筒直径（ m） 主导轮直径（ m） C) 钢丝绳间距 2 0 0 2 5 0nA m m (D) 天轮直径 w 100w (E) 钢丝绳在摩擦衬垫上的围包角 当井深大于 300 米时，取： 0 0 2 2 0180 如图 1 a）、（ b）。 当井深小于 300 米时，取： 002702 360如图 1 c）、（ d）。 矿井提升机制动系统 (液压盘式制动器 )设计 第 5 页共 78 页 正常包围角 a （井深大于 3 0 0 m m ） 特殊加大包围角 a （井深小于 3 0 0 m m ）图 1绕式提升机摩擦衬片上的包围角选择 (2) 多绳摩擦式提升设备 多绳摩擦式提升设备可分为塔式和落地式（ 多绳摩擦轮提升机 ） 。 多绳摩擦提升机的井架一般多采用钢结构四斜腿井架。放绳挂罐后在主绳张力水平分力作用下，使井架产生弹性变形、井架有倾斜现象。一般井筒采用冻结施工，井架基础随着井筒冻结层解冻变化。基础会产生少量下降。井架在受主绳张力作用下基础下沉不均衡也会使井架倾斜。由于井架倾斜、天轮轴心线相对位移，这 种位移一般在投入使用初期产生，并渐渐逐于稳定。另外，天轮绳槽摩擦衬垫一般采用国内产品尼龙 1010、进口 于衬垫是磨损材料，从初期使用到更换之前，即剩余厚度为钢丝绳直径一半之前，提升绳落绳点向绞车房方向渐变位移，一般位置变化范围 030 多绳提升机由于使用了数根钢丝绳代替一根钢丝绳。钢丝绳的直径变小了，摩擦轮的直径因而变小，但由于有多根钢丝绳，所以摩擦轮变为摩擦筒，宽度稍有加宽。设采用 n 根钢丝绳，则多绳与单绳提升机钢丝绳直径间有如下关系： 1n dd 理，摩擦筒（主导轮）直径： 1n DD m 井提升机制动系统 (液压盘式制动器 )设计 第 6 页共 78 页 多绳摩擦提升机如图 1示： 1 - - 主导轮2 - - 天轮3 - - 提升机钢丝绳4 - - 提升容器5 - - 尾绳1主导轮 2天轮 3提升机钢丝绳 4提升容器 5尾绳 图 1绳摩擦提升机 主轴装置的特点：它与缠绕式提升来代替木衬，由于摩擦提升是靠摩擦力来传递动力的，所以衬垫挤压固定在筒壳上。摩擦衬垫形成 衬圈，其 上再车出绳槽，初车时槽深为 1/3 绳径，槽距（即绳心距）约为绳径的 10 倍利用熟知的柔索欧拉公式可知，摩擦轮两侧钢丝绳拉力的极限比值为 1122 u a u aF e F F 或 式中 e自然对数的底，等于 a钢丝绳对于摩擦轮的围包角； u钢丝绳与衬 垫间的摩擦系数，通常取 u =钢丝绳拉力比12于上式右端所给出的数值时，钢丝绳对摩擦轮产生相对滑动。为了避免这种滑动，两侧拉力不能达到其极限比值，而应有一安全系数，式改写矿井提升机制动系统 (液压盘式制动器 )设计 第 7 页共 78 页 为 2 1 2( 1 ) F e 若考虑防滑而加入防滑安全系数 ，则有 1 2 2( ) ( 1 ) F e 或者 212( 1) 式中 防滑安全系数，如果式中1得防滑安全系数；如果计算1得动防滑安全系数d。我国煤矿设计规范规定 有些国家不按拉力差来考虑防滑，而是把两侧的拉力比的极限值控制在 内，即： 在某些特殊情况，例如进行紧急制动时，可能产生超前滑动，即钢丝绳的运动速度大于摩擦轮槽处的线速度，此时的防滑安全系数为 121( 1 ) 煤矿安全规程规定，紧急制动时不能产生滑动，即 d 1。 当下放重物进行紧急制动时，更容易继发性滑动。 升机的制动装置的功用、类型 提升机的安全运行 ,很大程度上取决于制动器的工作可靠性。从狭义可靠性理解 ,盘式制动器包含不可维修因素，如制动弹簧失效之后 ,影响制动力矩，需要更换新弹簧才能使制动器可靠性达到原有水平；闸瓦与闸盘之间摩擦系衰减，也只能靠更换新闸瓦方能维持原有可靠性水平。从广义可靠性理解 ,盘式制动器含有可维修因素， 如闸瓦磨损后产生的间隙增大，经调整便可达到原有可靠性液压站零件发生故障，修理后也能使制动器可靠性达到设计水平。由此可知，制动器的工作可靠性是固有可靠性和使用可靠性的综合反映。固有可靠性是由制动器设计制造矿井提升机制动系统 (液压盘式制动器 )设计 第 8 页共 78 页 及材料等因素决定的，在制动器产品出厂时便已明确，使用可靠性则是装、维护及操作等因素决定的，它反映了制动器固有可靠性在实际运行中的发挥程度。 因此，固有可靠性的体现 ,受使用可靠性的限制，固有可靠性再高，使用可靠性却较低，制动器的实际工作可靠性依然不会高。 制动装置提升机 (提升绞车 )的重要组成部分之一，直 接关系着提升机设备的安全运行。它由两部分组成：制动器 (通常称做闸 )和传动装置。制动器是直接作用于制动轮或制动盘上产生制动力矩的机构，传动装置是控制并调节制动力矩的机构。 动装置的功用 制动系统是提升机不可缺少的重要组成部分。是提升机最关键也是最后一道安全保障装置，制动装置的可靠性直接关系到提升机的安全运行。制动力矩不足是导致提升设备过卷、放大滑等事故的直接因素。 (1) 在提升机停止工作时能可靠地闸住提升机，即正常停车； (2) 在减速阶段及下放重物时 ,参与提升机的控制，即工作制动； (3) 当发生紧急事故或其他意外情况时，能迅速而合乎要求地闸住提升机，即安全制动； (4)双滚筒提升机在更换水平、调节钢丝绳长度时，能够闸住提升机的游动滚筒而松开固定滚筒。 动装置的类型 制动装置中的制动器按结构分为块闸 (角移式或评移式 )和盘闸；传动装置按传动能源分为油压 (液压 )、压气 (气动 )及弹簧等。 ( 23m) 和 提升机使用油压角移式制动装置。 ( 46m) 和提 升机使用压气平移式制动装置。 提升机使用液压综合式制动装置。 、 、 ( 2m)、 、 、 提升机使用液压盘式制动装置。矿用提升绞车使用手动角移式制动器作为工作制动 电磁铁丝杠螺母操纵的角移式制动器或重锤 电力液压推杆操纵的平移式制动器作为安全制动，但新系列 ( 提升绞车则使用液压盘式制动装置。 升机型号的 选用及制动器的设计类型 升机的选用 （ 4 多绳摩擦轮）提升机是基于挠性体摩擦传动原理实现的。矿井提升机制动系统 (液压盘式制动器 )设计 第 9 页共 78 页 它利用提升钢丝绳与驱动共同滚筒之间的摩擦力拖动提升容器在井筒中往复运行，加之采用多根钢丝绳共同承担载荷的方式，因而多绳摩擦提升机具有以下优点： (1) 提升机体积小； (2) 钢丝绳断绳的危害性减小； (3) 提升高度大。 动器的设计类型 盘式制动器是近年来应用较多的一种 新型制动器 ， 它以其独特的优点及良好的安全性能被广大用户认可 。 我们见过的带碟刹的摩托车 ， 就是盘式制动器最简单的应用 。 它的制动原理与鼓闸式 、 抱闸式制动器的原理相同 ， 仍为摩擦式制动 ，但它却有别于老式的鼓闸式和抱闸式制动器 ， 特别是在结合了液压系统和 制之后 ， 液压系统和 强的控制性能为盘式制动器的应用提供了巨大的工作平台 。 (1) 盘式制动器与其它类型制动器相比较，其优点是：因多副制动器同时使用，即使一副制动器失灵，也不是影响一部分制动力矩，故可靠性高，操作方便，制动力矩可调性好，惯性小，动作快，灵敏 度高；重量轻，结构紧凑，外形尺寸小，安装维护方便；通用性大等。由于制动器具有许多优点，所以它在现代多种类型提升机中获得广泛的应用。 (2) 盘式制动器的缺点：对于制动盘和制动器的制造精度要求较高；对闸瓦的性能要求较高等。 (3)液压盘式制动器作为最新开发出来的一种制动器 ， 其发展前景远大 ， 尤其是将液压 电气控制结合在盘式制动器上 ， 相信随着液压和电气技术的进一步发展 ， 会更有利于盘式制动器的发展 。 矿井提升机制动系统 (液压盘式制动器 )设计 第 10 页共 78 页 第 2 章 提升机的选型计算 ( 4 多绳摩擦轮 ) 多绳摩擦提升机具有体积小、质量轻、安全可靠、提升能力强等优点，适用于较深的矿井提升。本文针对 ( 4 多绳摩擦轮 )提升机，对其制动系统进行设计。 下表 2 提升机 (图 2型号及相关数据： 表 2升机的相关参数 名称 单位 型号 摩擦轮直径 钢丝绳根数 钢丝绳最大静张力差 钢丝绳最大静张力 钢 丝绳最大直径 钢丝绳间距 最大提升速度 天轮直径 质量 (不包括电气部分 ) m 根 N mm mm m/s m t 270 930 45 350 14 2多绳摩擦轮提升机 矿井提升机制动系统 (液压盘式制动器 )设计 第 11 页共 78 页 作参数 有效载荷 32500筒深度： 升距离 600m 提升速度 15m/s 加速度 b 21/m s 减速度 v 主导轮直径 导轮转速 60 6 0 1 5 6 3 . 7 /4 . 5F r m i 0 爬行速度 0 停止时间 28s 提升绳长度 820m 尾绳长度 640m 提升绳重量 4m 尾绳重量 4m 带悬挂装置箕斗重量 4000物线段变加速度系数 /V V 如无抛物线段 1 度图 加速时间：12 151 1 51E P t G s 矿井提升机制动系统 (液压盘式制动器 )设计 第 12 页共 78 页 抛物线段加速时间： (1 ) 2 0a 减速时间：1215 1 2 . 512vt t t a g s 爬行时间： 0ss v加速度行程： 1 0 . 5 1 5 1 5 1 1 2 . 52 b Gs v t 示： 图 2升机加速度 变加速度行程： 1 ( 2 ) 03 Fb p b ps v t 减速度行程： 1 0 . 5 1 5 1 2 . 5 9 3 . 7 52s v t b p v s s s s s 6 0 0 1 1 2 . 5 9 3 . 7 5 m 矿井提升机制动系统 (液压盘式制动器 )设计 第 13 页共 78 页 等速段时间： 3 9 3 . 7 5 2 6 . 2 515st v 1 1 5 0 2 6 2 5 1 2 . 5 0 0 5 3 . 7 5F s b p d Vt t t t t t t g t t 其 中 位重量 有效载重 32500个带悬挂装置箕斗总重量 2 40000 80000升绳重量： 29782 绳重量： 23245 筒变位重量：224 4 1 1 2 5 0 045T g 22222 轮： 224 4 7 0 0 0 045 J ：不包括电机和减速器的变位重量： 20175 机： 2224 4 1 1 4 6 6 0 245 带减速器直接传动时 1i 减速器： 224 机转矩（包括电机联轴节） 总变位重量： m207368 千克 图 提升机载物时载重力如图 2示： 矿井提升机制动系统 (液压盘式制动器 )设计 第 14 页共 78 页 图 2升机载物力图 负荷力： 332500 9 . 8 1 1 0 3 7 5 . 0 90 . 8 5L 千 牛 顿 Sm m 主 尾 绳 重 量 差= 1( 1 ) ( 1 0 . 8 5 ) 3 7 5 . 0 9 5 6 . 2 6 m g 千 牛 顿 启动力： 3 7 5 . 0 9 2 0 7 . 3 7 5 8 2 . 4 6LA F 千 牛 顿 加速力： 1 2 0 7 . 3 7 3 0 7 . 3 7a m 千 牛 顿 减速力： 1 . 2 2 0 7 . 3 7 2 4 8 . 8 4a m 千 牛 顿 制动力： 3 7 5 . 0 9 2 4 8 . 8 4 1 2 6 . 2 5 F 千 牛 顿 提升机实际速度如图 2示： 矿井提升机制动系统 (液压盘式制动器 )设计 第 15 页共 78 页 米 米 米图 2升机实际力图 提升机实际力图如图 2示： 图 2升机实际速度图 效力： 注：（ 1）矿井效率取 般在 8096