地下矿用架空索道乘人装置系统设计

1、xxxxxx 理工大学万方科技学院毕业论文理工大学万方科技学院毕业论文i地下矿用架空索道乘人装置系统设计摘要本文在参考常规下带式输送机设计方法的基础上，分析了常见驱动方式和制动方式，提出该装置可采用的驱动和制动方式；分析了各种部件及其选型方法，归纳总结出矿用架空索道设计中的关键问题以及可靠驱动方案和制动方式优化组合的可行方案；通过常规设计计算，提出了合理确定张紧位置、张紧方式及张紧力大小的方法；对驱动装置及各主要部件进行了选型并校核。 在给定的参数的情况下进行了总体的方案设计，确定了电动机的功率、减速机的传动比、驱动轮的直径，分别计算出上、下坡时钢丝绳各点的张力，从而确定了重锤的拉力和张紧装置

2、的拉紧行程，保证稳定的运行速度，同时对机架的安装进行了设计，对制动器、联轴器、抱索器和钢丝绳进行了选型，并对驱动装置输出轴进行了选型并校核。矿用架空索道布置工况复杂，在设计方面需考虑各种因素，并计算最危险工况下架空装置的各项参数，保证运行过程中各组成部分能适应载荷及工况的变化。对所给定的参数，综合考虑各方面的因素，采用合理的驱动方案、制动方式和电控系统装置组合，有效保证架空索道乘人装置的可靠运行。关键词：矿用架空索道 驱动轮 托绳轮 尾轮 张紧装置xxxxxx 理工大学理工大学 xxxxxx 科技学院毕业论文科技学院毕业论文iiabstractabstractthis reference to

3、 conventional design methods under the belt, based on analysis of the common drive mode and braking mode, make the device available to drive and brake means; analysis of various components and selection methods are summarized the mining ropeway design of the key issues and a reliable way of driving

4、programs and to optimize brake options; by conventional design calculation, the proper tension to determine location, size of tensioning means and tension means; on the drive devices and all major components of the selection and calibration.in this paper, given the parameters in the conduct of the o

5、verall program design to determine the motors power, speed reducer transmission ratio, driving wheel diameter, were calculated, the downhill points of tension when the wire rope to determine the heavy hammer and the tensioning device pull taut trip, to ensure a stable speed, while the installation o

6、f the rack has been designed on the brakes, couplings, and wire rope grip selection carried out, and drive output shaft to the selection and calibration.mine layout ropeway complex working conditions should be considered in the design of various factors, the most dangerous working conditions and cal

7、culate the parameters of aerial devices, ensure that the various components during operation to adapt to changes in load and operating conditions.the paper on the given parameters, taking various factors, xxxxxx 理工大学理工大学 xxxxxx 科技学院毕业论文科技学院毕业论文iiiusing reasonable driving programs, brake and electron

8、ic control system device combination, effectively guaranteed by aerial cableway and reliable operation of one device.keykey wordswords: : mine ropeway rope-supporting wheel rear wheel driving wheel tensioning devicexxxxxx 理工大学理工大学 xxxxxx 科技学院毕业论文科技学院毕业论文iv目录目录第一章 绪论.1第二章 矿用架空索道概述.22.1 矿用架空索道的定义 .22.

9、2 矿用架空索道工作原理及系统 .22.3 矿用架空索道结构组成 .42.3.1 驱动装置.42.3.2 托轮装置.52.3.3 乘人装置.52.3.4 尾轮和张紧装置.62.3.5 电气保护装置.62.4 矿用架空索道分类及说明 .102.5 矿用架空索道选型原则 .112.6 矿用架空索道现状及发展前景 .12第三章 架空乘人装置的选择及设计计算.143.1 架空乘人装置计算说明 .143.2 电动机功率的计算与选择 .173.3 制动器的选择 .213.4 减速机的选用 .243.5 联轴器的选择 .253.6 驱动轮的设计 .273.7 牵引钢丝绳的选用 .293.8 乘人装置的设计

10、.313.9 托绳装置的设计 .333.10 尾轮及张紧装置的设计 .34第四章 轴的设计计算及校核.394.1 驱动轮轴的计算校核 .394.2 尾轮轴的计算校核 .43结论.48xxxxxx 理工大学理工大学 xxxxxx 科技学院毕业论文科技学院毕业论文ii致 谢.49参考文献.50第一章 绪论地下矿用架空索道（俗称猴车）为矿山长距离安全快速地人员运输提供了经济适用的解决方案。其工作原理类似于地面旅游索道，它通过电动机传动减速机上的摩擦轮作为驱动装置，以架空、无极循环的钢丝绳作为牵引承载，此钢丝绳靠尾轮张紧装置进行张紧和绳长调节，沿途采用托绳轮支撑，以维持钢丝绳在托轮间的贴合力；抱索器将

11、乘人抱索器或物料箱与钢丝绳连接并循环运行，从而实现运送人员及物料的目的。其优势能长期运输，实现无人值守和远程智能监控运行，无需专门操作司机，维护工作量较少。这种井下索道运输与斜井人车运输相比较，具有更安全实用、运送能力大、动力消耗小，设备结构简单、维护工作量小等优点，深受井下工人的欢迎，大大提高了井下辅助运输的效率。地下矿用架空索道的最新发展方向呈现大运量、高速度、集中控制、稳定安全等特点。具有大运量、连续运输、连续变坡拐弯的特点，而且运行可靠，易于实现自动化和集中控制，经济效益十分明显。地下矿用架空索道也是煤矿乘人装置最为理想的高效连续辅助运输设备，特别是煤矿高产高效现代化的大型矿井，地下矿

12、用架空索道己成为矿井辅助运输机电一体化技术与装备的关键设备。随着高产高效矿井的发展，矿用架空索道各项技术指标有了很大提高。设计解决的问题： 熟悉架空乘人装置的各部分的功能与作用，对主要部件进行选型设xxxxxx 理工大学理工大学 xxxxxx 科技学院毕业论文科技学院毕业论文2计与计算，解决在实际使用中容易出现的问题，并大胆地进行创新设计。xxxxxx 理工大学理工大学 xxxxxx 科技学院毕业论文科技学院毕业论文2第二章第二章 矿用架空索道概述矿用架空索道概述2.1 矿用架空索道的定义矿用架空索道是一种矿山地面及井下（平）斜巷人员输送设备，在我国煤矿称之为“架空乘人装置”,并俗称“猴车”。

13、架空乘人装置时煤矿井下运送工作人员的首选设备，属于无极绳运输系统，主要由驱动部分、线路部分、尾轮部分、张紧部分及电控系统（如图 2-1）组成。它具有人员运输量大、运行安全可靠、人员静止上下方便、随到随行、不需等待、一次性投入低、动力消耗小、操作简单、便于维护、操作人员少等特点，是一种新型矿山高效运送人员的设备。图 2-1 架空乘人装置运行图2.2 矿用架空索道工作原理及系统架空乘人装置的工作原理由电动机、减速机带动摩擦轮作为驱动装置，传动一根架空后并作为无极循环运行的钢丝绳作为牵引和承载，xxxxxx 理工大学理工大学 xxxxxx 科技学院毕业论文科技学院毕业论文3将抱固在钢丝绳上的乘人吊椅

14、循环地送至驱动轮和张紧轮两端，完成运送人员的任务。钢丝绳用耐磨弹性衬的托轮支撑在线路上，张紧尾轮处利用张紧装置进行张紧和绳长调节。架空乘人装置的运行机理在巷道端头设有动力驱动装置、上下车站，尾端设有上下车站、尾轮和重锤式张紧装置，沿途设有一托一压形式的托（压）绳轮，在以上部件之间贯穿了一根无极的钢丝绳，形成一种封闭的运输线路。乘人器供人员乘坐之用，利用其上方的抱索器中的衬垫与钢丝绳的摩擦而紧紧地抱在运行的钢丝绳上，从而运载着人员从线路起点的上（下）车站运行到终点的下（上）车站。架空乘人装置运送人员的过程在系统运行的前提下，乘坐人员在驱动部附近从乘人器存放架上取下乘人器，将抱索器放在启动轨上，坐

15、上吊椅，右手握椅杆收脚，左手按启动按钮，乘人器在上车站轨道上自行下滑，依靠抱索器衬垫与钢丝绳的摩擦运行到尾部下车站。到达下车站待乘人器静止状态时，放脚落地，从下车轨道上取下乘人器放到存放架上，如此循环往复。架空乘人装置电控系统由调速、控制及信号保护三个部分组成。采用先进的 plc 控制的电控系统，具有设备电气互锁，电机失压、短路、过载保护，张紧保护，沿途紧急停车闭锁等较为全面的安全保护功能。具有无人职守停车控制，启动前预警信号，开车、停车按设定程序自动控制，线路语音通讯联络等功能。采用中文的人机界面，实时显示设备的运行状态、运行速度，当设备（或系统）发生故障时，给出相应的故障文字提示，极大方便

16、了用户对设备的维护和维修。此外，系统具备的三种控制模式，也更好地满足了用户的不同操作需求。xxxxxx 理工大学理工大学 xxxxxx 科技学院毕业论文科技学院毕业论文42.3 矿用架空索道结构组成2.3.1 驱动装置 驱动装置主要指绞车，包括防爆电动机、电液推杆制动器、减速器、驱动绳轮、从动绳轮、安全制动闸、机架等。电机的动力传至驱动轮，依靠镶在驱动轮上的具有较高摩擦因数的轮衬来驱动钢丝绳运行。驱动装置通常安装在上山段部，驱动轮和尾轮的直径试用大小为 800mm至 2200mm。驱动部结构形式，依系统对牵引力的要求不同，有单轮和双轮两种；根据使用环境，又分为落地式和悬空式两种。图 2-2 驱

17、动装置（1）驱动装置整体采用悬空式安装，纵向布置。驱动装置主要包括防爆电机、电力液压块式制动器、联轴器、减速机、驱动轮、机架等。其结构紧凑、运行平稳、输出扭矩大、运行噪音低、维护简单等，维修驱动轮时，直接拆除驱动轮而不需拆除减速机。（2）驱动轮轮衬采用 k25 高强度耐磨轮衬。该轮衬耐油、耐水、耐磨、摩擦系数大（可达 0.25） 、能有效提高牵引力、减小系统张力、提高钢xxxxxx 理工大学理工大学 xxxxxx 科技学院毕业论文科技学院毕业论文5丝绳寿命。（3）减速机选 tb 型，该减速机具有承载能力大、体积小的优点。减速机输出轴为空心轴结构，径向载荷由两套齿轮联轴器传递到驱动轮上，钢丝绳的

18、拉力不直接作用在减速机低速轴上，大大降低了低速轴的径向载荷（4）为提高系统的安全性能，驱动装置设工作制动器，且为失效安全型。2.3.2 托轮装置 包含单托轮、变坡处的双托轮及托压轮。托轮装置通过横梁定位悬挂安装或者根据巷道具体情况采用锚杆定位悬挂安装。每一区段必须以腰线或者中心线为基准，安装校正在同一区段的水平线上。托(压)绳轮在运转时要灵活，无卡阻现象，绳槽形状要在适应抱索器在横向和纵向最大允许摆动情况下，能顺利通过。轮衬均采用非金属衬垫，具有抗静电和阻燃性能，对钢丝绳有较好的保护作用。2.3.3 乘人装置 每个座椅之间的距离不得小于 5m，无人乘坐时系统在运行 1.5 倍的行程后自动停机，

19、实现避免在无人乘坐时空驶运行。在系统启动时整个行程安装的报警器为乘员提供预警，沿线播放背景音乐、安全宣传及提示。吊椅分可摘卸式吊椅、可摘挂式吊椅、固定式吊椅。 除正常人员运输外，地下矿用架空索道还可以运输伤员。在停车自动后用专门的吊挂钩将担架挂在钢丝绳上，还可以有一名陪护人员在担架后的座椅上进行监护。xxxxxx 理工大学理工大学 xxxxxx 科技学院毕业论文科技学院毕业论文62.3.4 尾轮和张紧装置 尾轮和张紧装置通常安装在下山端。尾轮安装在支撑的轨道上，以调整配重的张紧距离。配重保证钢丝绳必要的张紧力和适应不同的载荷。它与单轨吊运行方式相同，由重锤牵引尾轮以达到牵引钢丝绳张紧的目的。它

20、的作用是改变钢丝绳的方向，并使牵引钢丝绳保持一定的预紧力。预紧力由系统牵引力来确定，可根据系统设计要求，在设计允许的范围内通过增减重锤来调整张紧力的大小。重锤一般设置在线路张力较小的最低点，起调节钢丝绳运行时张力变化的作用。在重锤的上方和下方内侧各装有一只限位行程开关，当系统在张力过大或失去张力时，重锤接触限位行程开关使驱动部自动停机，确保了系统的安全运行。2.3.5 电气保护装置（1）全自动化运行控制 由进口三菱、西门子等 plc 实现架空乘人索道预警、启动、运行、停车及全方位保护等的自动化集中控制。运行安全可靠，操作简单，维护方便，功能扩展灵活，可以进行数字控制、模拟控制，全中文状态显示，

21、可以实现远程监控。（2）无人职守 不需要设有专人操作，控制系统通过远红外检测装置实现有人上车时自动开车，无人乘坐时自动停车。（3）安全语音提示 开车前机头、机尾、中间等要地设有准备开车语音提示，并设有预警铃声，下车点为防止乘坐人员越位乘车，有下车语音提示。（4）沿线通讯xxxxxx 理工大学理工大学 xxxxxx 科技学院毕业论文科技学院毕业论文7 架空乘人索道机头、机尾及沿线设置通讯装置，实现巷道全线对讲通讯联系。（5）mp3 背景音乐 架空乘人索道运行时实现沿线背景音乐、安全宣传语等内容播放，可方便地更换播放内容。上班前听听安全规程增强一天的安全意识，下班时欣赏音乐消除一天的疲劳。（6）远

22、程监控 远程监控系统采用最先进软硬件接口技术实现就地控制和远程监控功能，完善保护功能，提高架空乘人装置装备现代化水平及科技创新。监控系统具有先进性、可靠性、可扩展性等，为架空乘人装置安全运行提供了更高的保障。控制系统通过网络连接，在集控室可以监控到乘人索道的运行状态、运行数据、保护开关状态、plc 输入状态、运行速度、自动关机剩余时间等，并自动记录保护开关作用及运行记录以方便查阅和检修。提供摄像监视，通过光纤传输视频信号实现远程实时监视，通过网络连接只要连接网络便可在井上的 pc 中实现对架空索道的监视。控制系统的原理如图所示：xxxxxx 理工大学理工大学 xxxxxx 科技学院毕业论文科技

23、学院毕业论文8图 2-3 电控系统的原理图（7）变频调速 通过变频调速装置，实现架空乘人索道运行速度调节，提高运行效率，节约电能。（8）降压软启动 通过软启动装置，实现主电机低速启动，降低冲击电流，降低对减速机的冲击，延长钢丝绳的寿命，还可避免启动时对吊椅的冲击过摆。xxxxxx 理工大学理工大学 xxxxxx 科技学院毕业论文科技学院毕业论文9（9）全方位保护系统 越位保护：机头和机尾分别有越位传感器，越位开关使用的是无触点、无火花、本安型电子开关，在越位传感器前 5 米处安装红外传感器，当传感器检测到人员到站时，会触发“到站请下车”的语音提示，如若人员继续前行，就会触发越位开关，系统报警，

24、控制台上显示机头或机尾越位。 拉停车：在猴车的中心线装有拉绳开关，中途在任何地方都可以拉到，一旦中途有紧急情况时便可以拉动此开关，系统立即停车并在显示屏上显示急停，待故障解除后按一下故障复位按钮使系统进入待机状态。 过欠速保护：由速度传感器取得绳索运行速度（实际速度）与plc 内正常速度（可以设定）进行比较，低于 80%或高于 115%自动停车并显示欠速或超速，待故障解除后按一下故障复位按钮使系统进入待机状态。 脱绳保护：脱绳保护开关是用于防止猴车钢丝绳脱离托轮而设置的保护装置。当钢丝绳脱落时，猴车自动停车，待故障解除后按一下故障复位按钮使系统进入待机状态。 重锤落地保护：重锤落地保护开关是用

25、于防止猴车钢丝绳松动导致重锤掉落而设置的保护装置。当重锤到达限定的高度时，开关作用，猴车自动停车，待故障解除后按一下故障复位按钮使系统进入待机状态。钢丝绳张紧保护（人车过载保护）：钢丝绳张紧保护开关是用于防止架空乘人索道钢丝绳负载过重导致重锤往上行走而设置的保护装置。当重锤到达上限限定高度时，触动钢丝绳张紧保护开关动作，架空乘人索道自动停车。xxxxxx 理工大学理工大学 xxxxxx 科技学院毕业论文科技学院毕业论文10失压、过载、短路、断相、漏电闭锁保护：在强电部分的控制线路配有 jdb 综合保护装置的防爆真空磁力启动器，具有失压、过载、短路、断相、漏电闭锁保护功能。制动器动作失效保护：制

26、动器与电机在电气上为互锁保护，电机启动前，制动器先松闸处于非制动状态。制动器如未及时松闸的话电机不能启动。吊椅摇摆保护：吊椅摇摆保护开关是用于防止吊椅过摆而设置的保护装置。当吊椅过摆到限定高度时，触动吊椅摇摆保护开关动作，猴车自动停车。电机、减速机温度保护：在电机、减速机外壳装有温度传感器装置，当电机、减速机外壳温度到达限定温度时，温度传感器动作，猴车自动停车。 以上保护要通过复位后才能重新启动架空乘人装置，进一步确保架空乘人装置的安全性。2.4 矿用架空索道分类及说明（1）按抱索器与钢丝绳的联接方式，分为：固定式抱索器地下矿用索道和活动式抱索器地下矿用索道。 固定式抱索器地下矿用索道抱索器与

27、钢丝绳固结，不可手动摘取。适合巷道长度约三千米（坡度小时还可适当延长）倾角在 35以内的巷道，抱索器可绕过驱动轮和尾轮，不能零速度上下，速度一般在1.2m 以下，可实现水平拐弯。巷道宽度按煤矿安全规程由驱动轮直径外加两个保安距离（700m）而定，而驱动轮的直径按煤矿安全规程为钢xxxxxx 理工大学理工大学 xxxxxx 科技学院毕业论文科技学院毕业论文11丝绳直径的 60 倍，井下地下矿用架空索道钢丝绳直径通常在26mm 以下。 活动式抱索器地下矿用索道可手动摘取，根据活动式抱索器结构不同又可分为双钩型、一钩一瓦型、v 形瓦带滚轮型抱索器。双沟型抱索器和一钩一瓦型抱索器一般适合坡度在 30以

28、内的巷道，都不能绕过驱动轮和尾轮，不能零速度上下，速度一般在 1.2m 以内。v 型瓦带滚轮型抱索器，一般适合在 18以内的巷道，该抱索器同样不可绕过驱动轮，但可实现零速度上下、或实现高速运行，速度可达 3.5m/s。巷道其它参数均同固定抱索器，活动抱索器亦可实现水平拐弯。（2）按运行方式分为循环式地下矿用索道和往复式地下矿用索道 循环式地下矿用索道又分为循环乘坐和往复乘坐方式。循环运行循环乘坐适合巷道宽度较宽的巷道，往复乘坐只适合于巷道断面窄，一次只能上或下的巷道，往复运行和往复乘坐的地下矿用索道，只能用活动式抱索器。（3）伸缩式地下矿用架空索道 伸缩式地下矿用架空索道根据储绳方式不同分为：

29、缠绕式储绳和托绳轮迂回储绳。伸缩式地下矿用架空索道主要用于掘进巷道顺槽内，即随着巷道掘进和工作面回采需要伸缩的要求，缠绕储绳主要用于小于500m 顺槽内，而托绳轮迂回储绳可用于 2000m 以内的顺槽。伸缩式地下矿用架空索道只能用活动式抱索器。2.5 矿用架空索道选型原则 （1）根据巷道运人运量、运输长度选择。运量大、运输距离长的巷道xxxxxx 理工大学理工大学 xxxxxx 科技学院毕业论文科技学院毕业论文12可选择高速架空乘人装置，反之则可选择低速架空乘人装置（2）根据巷道倾角的大小选择。一般来说 16以下的巷道，可以选择低速固定式抱索器架空乘人装置，或高速活动式抱索器架空乘人装置；16

30、以上的巷道，只可以选择低速固定式抱索器架空成人装置。（3）根据巷道使用条件选择。例如，皮带机巷道要使用运人架空乘人装置，巷道较宽时，选择低速固定式抱索器架空乘人装置，或高速活动式抱索器架空乘人装置；巷道较窄时，则可选择低速固定式抱索器架空乘人装置。（4）根据矿方经济条件选择。经济性的内容包括：设备投资、巷道建设投资、运转及维护费用，其目的是产量高、全员效率高。（5）根据巷道地质条件选择： 巷道顶板和巷道底板均好的可选用高速架空乘人装置。巷道顶板好但底板条件不好的建议选择低速架空乘人装置。巷道变坡多的选择低速架空乘人装置，坡度小的单一坡或变坡少的巷道，可选择高速架空乘人装置。2.6 矿用架空索道

31、现状及发展前景 矿用架空索道在国内一直被作为一个煤矿辅助运输机械装备，传统矿用架空索道在技术已经基本成熟，产品应用很普遍，由于它只是生产过程中的辅助设备，产品不需要很高的科技含量就能够满足要求，国内厂家所生产的产已经能够满足生产中的要求，其中绝大部分驱动方式为机械传动，液压驱动方式使用的不多，从2009年开始，才有部分厂家生产液压驱动方式的矿用架空索道。这是因为液压驱动投资大、技术含量高、难以维修，而在全国范围内我国的液压传动技术水平较低，难以xxxxxx 理工大学理工大学 xxxxxx 科技学院毕业论文科技学院毕业论文13占领高端产品市场。在国外，架空乘人装置技术水平比较高，他们采用比较先进

32、的液压驱动技术，系统采用悬挂式无极绳连续运转的工作方式，用于各类煤矿井下随时快速运送人员。动力源采用全液压驱动，运输系统无论是高速还是低速均可实现等加速启动以及电动机的无负荷启动，对其它电力设备影响小。运行速度调节方便、液压驱动的功率控制准确、系统无过载运行，因无需增加电动机备用功率而节能、运行特性软无冲击。驱动部与泵站分开布置，而液压驱动所具备的高功率密度的特点，使得设备的动力部件体积小、重量轻，占用空间小，非常适应煤矿井下的小断面巷道以及起重运输不便的场合布置、安装和维修。油箱采用全封闭增压构造以及多道过滤元件和完善的保护装置，杜绝了油的泄漏和故障率。整机性能稳定、工作可靠且寿命长。由于液

33、压减速机体积小且没有倾斜角度的限制，驱动部安装时无倾角要求且不需要挑顶，对巷道的适应性更强，安装施工量小、钢丝绳使用寿命长。液压驱动方式可以同时满足高速和低速两种形式的运行，高速运行时无需配备变频装置。在项目研究和实现产业化的过程中，我们不断形成新思路、新理论、新工艺，在整个乘人索道装置中取得了突破性创新。同时在今后的中小批量生产向大批量生产过渡的过程中，我们将不断地进行持续性创新。为了既适应我国矿山的实际，又顺应时代的发展潮流，我们将针对矿山市场的各种不同需求，重点在以下方面进行技术开发，同时，技术开发的方面正昭示着我国矿山乘人索道的发展前景。（1）新型矿山乘人索道将向大倾角，长运距，大运量

34、，高效率方向发展：（2）新型矿山乘人索道应能适应多种复杂变坡包括上下变坡，左右拐弯的巷道条件；xxxxxx 理工大学理工大学 xxxxxx 科技学院毕业论文科技学院毕业论文14（3）新型矿山乘人索道易损件使用寿命长，操作维护将向无人值守、远程监控的方面发展；（4） 新型矿山索道将嫁接现代高新电子信息等技术。完善多种安全保护装置，既实现节能降耗，又大幅度地提高产品档次和技术附加值。第三章 架空乘人装置的选择及设计计算 架空乘人装置主体结构组成和运动原理与带传动类似，都是挠性传动，主动轮转动时，通过摩擦作用，将运动和动力传递给从动轮；不同的是架空乘人装置是利用动轮与钢丝绳的摩擦传动，而带传动是利用

35、动轮与传动带的摩擦传动。因此，在对架空乘人装置进行受力分析时，都是依照带传动进行受力分析。3.1 架空乘人装置计算说明一、计算说明已知参数：巷道斜长：l= 400m 巷道坡度：= 13.0 驱动轮直径：d=900mm钢丝绳的运行速度：v=1.2m/s主要参数的确定:1、预选钢丝绳：619-20 （q0=1.47kg/m）xxxxxx 理工大学理工大学 xxxxxx 科技学院毕业论文科技学院毕业论文152、设吊椅间距为：1=12m 则运行效率: qr=3600v/1=302 人次/h3、托轮间距：2=8m4、驱动轮绳槽与牵引钢丝绳间的摩擦系数：=0.25、牵引绳在驱动轮上的围包角：=180二、牵

36、引钢丝绳张力的计算： 图 3-1 架空乘人装置力学模型最小点张力的计算： smin =cq0g式中：smin最小张力点的张力，n； c钢丝绳的挠度系数，取 c=1000； q0预选牵引钢丝绳的每米质量 1.47kg/m； g重力加速度 g=9.81m/s； smin=cq0g=14420.7n各点张力的计算：1、当下放侧无人乘坐而上升侧满员时：（动力运行状态）线路运行阻力：xxxxxx 理工大学理工大学 xxxxxx 科技学院毕业论文科技学院毕业论文16 w4-1 =q0+（q1+q2）/1（cos+sin）lg=8603.81n w2-3 =q0+q2/1（cos-sin）lg=-2192.

37、97n各点张力： s3=smin=14420.7n s4=1.01 smin=14564.9n s1=s4+w4-1=23168.72n s2=s3-w2-3=16613.67n式中：q0每米钢丝绳的质量 1.47kg/m； q1每人人体重量 取 q1=75kg； q2每把吊椅重量 取 q2=15kg； 牵引钢丝绳运行阻力系数，动力运行时，取 =0.02，制动运行时，取 =0.015； l井筒斜长；2、当下放侧满员而上升侧无人时:（制动运行状态） 线路运行阻力： w4-1 =q0+（q2/1（cos+sin）lg=2556.96n w2-3 =q0+（q1+q2）/1（cos-sin）lg=-

38、7403.45n 各点张力： s3=smin=14420.7n s4=1.01 smin=14564.9n s1=s4+w4-1=17121.87n s2=s3-w2-3=21824.15n三、驱动轮防滑校验当下放侧无人乘坐而上升侧满员乘坐时，处于动力运行状态且 s1-s20 s1/s2=1.390 s2/s1=1.27 e 1.87式中：钢丝绳与驱动轮衬垫摩擦系数， 取 =0.2； 钢丝绳在驱动轮上的围包角；3.2 电动机功率的计算与选择图 3-2 传动方案（1）选择电动机选择电动机类型按已知的工作要求和条件，选用 y 型全封闭笼型三相异步电动机。选择电动机的容量由电动机至钢丝绳的传动总效率

39、为： =12354256式中，1 是联轴器 1 传动的效率，2 是锥齿传动的效率，3 轴承传动的效率，4 是齿轮传动的效率，5 是联轴器 2 传动的效率，6是驱动轮传递的效率。其大小分别为xxxxxx 理工大学理工大学 xxxxxx 科技学院毕业论文科技学院毕业论文181=0.99，2=0.95，3=0.98，4=0.97, 5=0.99， 6=0.96。则 =12354256=0.990.950.9850.9720.990.96=0.76电动机输出的功率： 动力运行时： pkb（s1s2）1000=16.6kw制动运行时： pkb（s2s1）1000=11.88kw式中：kb电动机功率备用系

40、数，一般取 kb=1.6； 传动总效率；选取电动机功率为：18.5kw。确定电动机的转速驱动轮工作转速为：nw=601000vd=6010001.2900r/min=25.48 r/min初选圆锥齿轮的传动比 i1=23，单级圆柱齿轮传动比 i=35，二级齿轮传动比 i2=925，故电动机转速的可选范围为：nd=（i1 i2in）nw=（1875）25.48 r/min=（458.641911）r/min查机械设计课程设计附录九知，符合这一范围的电动机的同步转速有 750 r/min、1000 r/min、1500 r/min，对应有三种适用的电动机型号可供选择，如表 3-1 所示。表 3-1

41、 电动机参数比较传动电动机型额定电动机转速电动参考传动装置的传动比xxxxxx 理工大学理工大学 xxxxxx 科技学院毕业论文科技学院毕业论文19/(rmin-1)比方案号功率/kw同步转速满载转速机重量/n价格/元总传动比锥齿传动齿轮1y225s-818.57507302800491028.6539.552y200l1-618.510009702100310538.07312.693y160l-418.5150014701320186357.69319.23综合考虑电动机和传动装置的尺寸、质量、价格和传动比，方案 2比较合适。因此选定电动机的型号为 y200l1-6。所选电动机的主要性能和

42、外观尺寸见表 3-2 和 3-3。表 3-2 电动机（型号 y200l1-6）的主要性能 额定功率ped/kw同步转速n/( rmin-1)满载转速nm/( rmin-1)电动机总重/n启动转矩额定转矩最大转矩额定转矩18.5100097021001.72.0表 3-3 电动机（型号 y200l1-6）的主要外形尺寸和安装尺寸 mmxxxxxx 理工大学理工大学 xxxxxx 科技学院毕业论文科技学院毕业论文20中心高 h外形尺寸lac/2adhd底角安装尺寸ab地脚螺栓孔直径k轴外伸尺寸de2007755254753183051955110（2）分配传动比传动装置的总传动比为： i= nm/

43、 nw=970/25.48=38.07则减速器的传动比为： i减=i=38.07圆锥-圆柱齿轮减速器： i减= i锥齿i1 齿i2 齿，初取 i锥齿=3，i1 齿=1.2i2 齿，可算出 i2 齿=3.25，则 i1锥齿减ii2 . 1/齿=1.2i2 齿=3.9。（3）计算运动和动力参数各轴的功率轴的输入功率：p1= p13=16.6kw0.990.98=16.11kw轴的输入功率：p2= p12=16.11kw0.95=15.3kw轴的输入功率：p3= p234=15.3kw0.980.97=14.55kwxxxxxx 理工大学理工大学 xxxxxx 科技学院毕业论文科技学院毕业论文21轴

44、的输入功率：p4= p334=14.55kw0.980.97=13.83kw轴的输入功率：p5= p435=13.83kw0.980.99=13.42kw各轴的转速轴的转速：n1= nm/i锥齿=970/3 r/min=323.33 r/min轴的转速：n2= n1/i1 齿=323.33/3.9 r/min=82.91 r/min轴的转速：n3= n2/i2 齿=82.91/3.25 r/min=25.48 r/min轴的转速：n4= n3 =25.48 r/min轴的转速：n5= n4 =25.48 r/min各轴的转矩电动机输出转矩：t=9550p/nm=955016.6/970nm=1

45、63.43 nm轴的输入转矩：t1=t1=163.43 nm0.99=161.8 nm轴的输入转矩：t2= t1 i锥齿2=161.8 nm30.95=461.13 nm轴的输入转矩：t3= t2 i1 齿34=461.13 nm3.90.980.97=1709.55 nm轴的输入转矩：t4= t3 i2 齿34=1709.55 nm3.250.980.97=5281.57 nm轴的输入转矩：t5= t435=5281.57 nm0.980.99=5124.18 nm运动和动力参数的计算结果列于表 3-4 表 3-4 运动和动力参数的计算结果xxxxxx 理工大学理工大学 xxxxxx 科技学

46、院毕业论文科技学院毕业论文22电动机轴轴轴轴轴轴转速 n/( rmin-1)功率 p/kw转矩 t/( nm)97016.6163.43323.3316.11161.882.9115.3461.1325.4814.551709.5525.4813.835281.5725.4813.425124.18传动比 i效 率 10.9930.953.90.953.250.9510.993.3 制动器的选择（1）选用原则根据以上各种制动器的原理及性能，依据我国煤矿井下长运距、大运量下运带式输送机的工作特点，制动器的选型应考虑以下几个原则:(1)考虑输送机的工作重要性，当输送机工作场所十分重要时，如主运输输

47、送机，应重点考虑可靠性配置，可采用液粘制动器加盘闸制动器，实现双保险。(2)考虑输送机(长度短、运量小)制动力矩大小，制动力矩小，相应动载冲击小，可选用普通推杆制动器;否则，应选用可控制动器，如液粘制动器或可控盘闸制动器。(3)输送机带速，当输送机带速高时，应选用可控制动器，或者选用液力或液压制动器先实现降速，速度降低以后，再加制动闸进行定车制动。(4)考虑输送机(长度、运量)动载荷大小，动载荷较大时，必须采用可控制动器，当要求制动精度高时，xxxxxx 理工大学理工大学 xxxxxx 科技学院毕业论文科技学院毕业论文23选用液粘制动器，否则选用可控盘闸制动器。(5)考虑输送机经济性，性能要求

48、越好，投资价格越高。一般情况选用可控盘闸制动器，既可实现可控制动，又能实现定车，且结构简单，相应投资也较小。（2）制动器的选型制动器选用电力液压块式制动器，性能安全可靠，制动平稳，动作频率高，主要摆动铰点设有自润滑轴承，传动效率高，寿命长，在使用过程中无需润滑，广泛用于起重、冶金、矿山、港口、码头、建筑机械等机械驱动装置的减速或停车制动。其推动器为隔爆型并有防爆证和煤安证。制动闸块选用在制动时不会引起爆炸和燃烧的材料制成，其材料性能符合 mt113 的规定。参数如下：电力液压块式制动器型号： bywz3b160/25，防爆电液推动器： yt1-25zb/4制动力矩： 180 nm所选电力液压块

49、式制动器外形尺寸如图 3-3，技术数据和外形尺寸表如表 3-5xxxxxx 理工大学理工大学 xxxxxx 科技学院毕业论文科技学院毕业论文24图 3-3 电力液压块式制动器外形尺寸表 3-5 bywz3b160/25 电力液压块式制动器技术数据、外形尺寸制动力矩（nm）退距（mm）abldd1defg1g2hh1ikmn112-1800.8354652751601541415790155155415132551301456xxxxxx 理工大学理工大学 xxxxxx 科技学院毕业论文科技学院毕业论文253.4 减速机的选用已知电动机的转速970 r/min，驱动轮工作轴转速970 r/min

50、mnwn则电机与滚筒之间的总传动比为：9703825.48mwnin本次设计乘人装置选用具有体积小、扭矩大、传动平稳、噪声低等特点，结构紧凑的减速机，适于井下安装。具体见表 3-6。表 3-6 tb3hv02-45 减速机的参数减速机型号输入转速公称传动比额定输入功率tb3hv02-451000 转/分4518.5kw第一级为锥齿轮，第二级、第三级为斜齿圆柱齿轮传动，其展开简图如下：图 3-4 tb3hv02-45 型减速器展开简图电动机和 i 轴之间，iv 轴和驱动轮之间用的都是联轴器，故传动xxxxxx 理工大学理工大学 xxxxxx 科技学院毕业论文科技学院毕业论文26比都是 1。3.5

51、 联轴器的选择（1）选择要点 减速器常通过联轴器与电动机轴、工作机轴相连接。联轴器的选择包括联轴器类型和尺寸（型号）等的选择。联轴器除连接两轴并传递转矩外，有些还具有补偿两轴因制造和安装误差造成的轴线偏移的功能，以及具有缓冲、吸振、安全保护等功能。因此要根据传动装置工作要求来合理选定联轴器。 联接电动机轴与减速机高速轴的联轴器，由于轴的转速较高，为减小启动载荷、缓和冲击，应选用具有较小转动惯量和具有缓冲、吸振作用的弹性联轴器，一般选用弹性可移式联轴器，例如弹性套柱销联轴器、弹性柱销联轴器等。连接减速器低速轴与工作机轴的联轴器，由于轴的转速较低，不必要求具有较小的转动惯量，但传递的转矩较大，又因

52、为减速器与工作机不在同一底座上，两轴之间往往有较大的轴线偏移，因此常选用刚性可移式联轴器，如滚子链联轴器、齿式联轴器等。对于中、小型减速器，其输出轴与工作机轴的轴线偏移量不大时，也可选用弹性柱销联轴器这类弹性可移式联轴器。 联轴器型号按计算转矩进行选择。所选定的联轴器，其轴孔直径的范围应与被联接两轴的直径大小相适应。应注意减速器高速轴外伸段轴径不得相差很大，否则难以选择合适的联轴器。电动机选定后，应注意调整减速器高速轴外伸段的直径。（2）联轴器 1 的选择1.类型选择xxxxxx 理工大学理工大学 xxxxxx 科技学院毕业论文科技学院毕业论文27联轴器采用带制动轮弹性柱销联轴器,其结构简单,

53、安全可靠;具有减振、缓冲以及补偿等性能。2.载荷计算公称转矩 t=9550p/nm=955016.6/970 nm=163.43 nm由机械设计351 页表 14-1 查得 ka=2.3,故得计算转矩为：tca=kat=2.3163.43 nm=375.89 nm3.型号选择已知电动机轴径为 55mm，根据设计要求可知，此联轴器带制动轮，由机械设计查得 mll-i-315 梅花型联轴器的许用转矩为 630 nm，许用最大转速为 5000r/min，故合用。外形及结构组成如图 3-3：图 3-5 联轴器 1 外形结构它主要由主动半联轴器 1、弹性件 2、制动轮 3、从动半联轴器 4 等组成。（3

54、）联轴器 2 的选择减速器与工作机不在同一底座上，两轴之间往往有较大的轴线偏移，为了隔离振动与冲击，选用弹性柱销联轴器。公称转矩 t= t4=5281.57 nm由机械设计351 页表 14-1 查得 ka=2.3,故得计算转矩为：xxxxxx 理工大学理工大学 xxxxxx 科技学院毕业论文科技学院毕业论文28tca=kat=2.35281.57 nm=12147.61 nm由机械设计课程设计附表 8-5 查得 lh9 型弹性柱销联轴器的许用转矩为 16000 nm，许用最大转速为 1800r/min,轴径为 100140，故合用。3.6 驱动轮的设计（1）驱动轮的材料常用的带轮材料为 ht

55、150 或 ht200，转速较高时可以采用铸钢或用钢板冲压后焊接而成，小功率时可用铸铝或塑料。本装置用于矿用井下传递动力，所用材料一般选用铸钢。（2）驱动轮的结构形式驱动轮由轮缘、轮辐和轮毂组成。根据轮辐结构不同，可以分为实心式、腹板式、孔板式、椭圆轮辐式。驱动轮的结构形式与基准直径有关。当驱动轮基准直径为 dd2.5d（d为安装驱动轮的轴的直径，mm）时，可采用实心式；当 dd300mm 时，可采用腹板式；当 dd300mm，同时 d1-d1100mm 时，可采用孔板式；当 dd300mm 时，可采用轮辐式。本装置所用驱动轮直径为 900mm，故采用轮辐式。轮毂和轮辐的尺寸计算如下：3129

56、0aphnz式中：p传递功率，kw；n驱动轮的转速，r/min；za轮辐数xxxxxx 理工大学理工大学 xxxxxx 科技学院毕业论文科技学院毕业论文29已知 p=13.42kw，n=25.48 r/min，取 za=6则 ，圆整 130mm。33113.42290290128.825.48 6aphnz2111210.80.8 1301040.40.4 130520.80.8 5241.6hhmmmmbhmmmmbbmmmmd1=(1.82)d，d 为轴的直径已知轴的直径 d 为 130mm，则d1=(1.82)d=234260mml=(1.52)d，当 b1.5d 时，l=b 驱动轮外形

57、结构尺寸如下图 3-5图 3-6 驱动轮外形结构尺寸（3）驱动轮的轮槽驱动轮的轮槽因缠绕的是钢丝绳，不是 v 带，所以不同于 v 带轮的轮槽设计。驱动轮的轮槽内布置有轮衬，防止钢丝绳与槽内金属面接触，增xxxxxx 理工大学理工大学 xxxxxx 科技学院毕业论文科技学院毕业论文30加磨损量。为了防止钢丝绳从轮槽上脱落，轮槽结构设计复杂，外形结构图如下:图 3-7 轮槽外形结构（4）驱动轮的技术要求铸造、焊接或烧结的驱动轮在轮缘、腹板、轮辐及轮毂上不允许有砂眼、裂缝、缩孔及气泡；铸造驱动轮在不提高内部应力的前提下，允许对轮缘、凸台、腹板及轮毂的表面缺陷进行修补；转速高于极限转速的带轮要做静平衡

58、，反之要做动平衡。其他条件参见 gb/t 13575.1-92 中的规定。3.7 牵引钢丝绳的选用钢丝绳是起重机械的重要零件之一，它具有强度高、自重轻、运行平稳适于高速、弹性较好、极少突然断折等优点，广泛运用于机械、采矿等各方面。乘人装置钢丝绳应选用线接触，右同向捻带纤维芯的股式结构钢丝绳（619s），在有腐蚀环境中推荐选用镀锌钢丝绳。在索道中常选用 619 钢丝绳，计算强度其安全系数选取用不小于 6。编接接头的长度，不得小于钢丝绳直径的 1000 倍,钢丝绳有 ma 标志的产品。xxxxxx 理工大学理工大学 xxxxxx 科技学院毕业论文科技学院毕业论文31（1）钢丝绳之所以易于弯曲，主要

59、是由于采用了直径较小的细钢丝， m=eia/r上公式是将直径 d 的钢丝弯曲为半径为 r 的圆环时所需的弯矩可以看出钢丝绳直径 d 愈小，弯曲所需力矩 m 愈小，更易于弯成较小的曲率半径r。（2）钢丝绳的受力分析1.拉应力 11.2s/i(/4)d2=1.2s/(/4)d12式中：s钢丝绳的拉伸载荷；d钢丝绳的直径；i钢丝绳的钢丝总数；d1钢丝绳的直径；充满率，=i(/4)d2/(/4)d120.43(8 股点接触绳) 0.47(6 股点接触绳)0.47(8 股点接触绳) 0.51(6 股点接触绳)2.绕上动轮的弯曲应力当钢丝绳绕上卷筒时，钢丝受到弯曲，由于它是螺旋形，弯曲应力比直钢丝绕上圆筒

60、时小，约为其值的 40%，故w0.4ed1/d式中 e=2.1105n/mm2d动轮直径。(3)钢丝绳在挤压载荷 p 的作用下产生的挤压应力为=0.388(pe22)1/3式中：接触折合率；e折合弹性模数。xxxxxx 理工大学理工大学 xxxxxx 科技学院毕业论文科技学院毕业论文32e=2e1e2/ e1+e2 (e1=2.1105n/mm2,e2=1105n/mm2)起重机钢丝绳根据不同工作条件应有一定的安全系数。即 fmaxsfp fp=fo 所以 fofmaxs/fmax钢丝绳最大静拉力；fo钢丝绳破断拉力综合；钢丝绳破断拉力换算系数；s钢丝绳的安全系数；钢丝绳张力的计算：sk=ms