矿井提升机毕业设计论文说明书

1、 摘 要 近几十年来，为了提高劳动生产率和各项经济技术指标，在世界范围内进行着对矿井的根本性技术改造，这种改造的趋向是向着更集中，更大型发展。矿井提升设备的任务是沿井筒提升煤炭、矸石、下放材料，升降人员和设备，所以矿井提升设备是联系井下与地面的重要生产设备，是矿山运输的咽喉，它在整个综合机械化生产中占有重要地位。故要求具有很高的安全性,其成本和耗电量也比较高。因此本次在矿井提升机选型设计中,主要是根据所给参数确定矿井提升设备，包括选择提升容器、钢丝绳、提升机、卷筒及校核提升能力,并经过多方面的技术经济比较,结合矿井的具体条件,做到设计切合实际。保证提升机的选型及其运转两个方面都是合理

2、的,最终确定具有经济安全合适的提升系统。设计者要综合运用机械设计等知识，通过设计计算、绘图以及运用技术标准、规范、设计手册等有关资料，完成预期设计任务，并使机械设计的基本技能得到训练。关键词：提升机 提升容器 滚筒 钢丝绳 选型设计 AbstractBe rate of production and various economic technique index signs for the sake of the exaltation 

3、;labor in the last several decades, carry on a reformation to the basic sex technique of the mineral well within the scope of world, what this kind of reform

4、9;s incline to is a facing more concentrated, larger type development. The mineral well promotes the mission of equipments to be to follow a well tube to promote

5、0;coal, Gan stone and descend to put material, ascend and descend personnel and equipments, sothe mineral well promotes an equipments is contact the bottom of the well

6、60;and ground of important produce equipments, is a mineral mountain the throat of conveyance, it occupies an important position in wholely comprehensively the mechanization the

7、60;production. it requires high security, costs and power consumption is relatively high. So this in the mine hoist type design, the main according to the parameters of&#

8、160;mine to upgrade equipment, including the option of upgrading containers, rope, hoist, and checking drum capacity and the result of technical and economic comparison with t

9、he specific conditions of mine, so design realistic. Hoist guarantee the selection and operation of two aspects are reasonable, and ultimately determine a suitable economic se

10、curity system upgrade.  Designers to design the integrated use of mechanical knowledge, through the design calculations, drawing and the use of technical standards, specifications, design manuals and other information, is expected to complete the design tasks, and mechanical design of

11、 the basic skills of training.Keywords: Promotesmachine Promote container Drum Steel wire rope  Choose a design Dr-ag II目 录1 绪论12 提升机的主要结构52.1单绳缠绕式提升机的主要结构与工作原理52.1.1 主轴装置52.1.2 盘形制动器装置72.1.3 减速器72.1.4 联轴器83 单绳缠绕式提升机的设计计算93.1 设计依据93.2 设计过程103.2.1 箕斗的选定103

12、.2.2 提升钢丝绳的选择133.2.3 提升机卷筒的选择163.2.4 天轮的选择173.2.5 提升机与井筒的相对位置183.2.6 预选提升电动机223.2.7 计算传动装置的总传动比并分配传动比233.2.8 主轴输入功率及轴径的确定233.2.9 根据轴径确定主轴部分的安装轴承243.2.10 减速器的设计253.2.11 联轴器的选型303.2.12 提升机各部分键的选择313.2.13 制动器的选型324 提升设备的运动学及动力学计算344.1 提升系统变位质量的计算344.2 提升加速度的确定354.3 提升减速度的确定374.4 六阶段速度图参数的计算384.5 提升设备的动

13、力学计算404.6 提升电动机容量的计算434.7 提升设备的电耗及效率的计算455 产品空转运行476 结束语49参考文献50致 谢51   541 绪论我国是世界第一产煤大国，煤炭是我国最主要的一次能源。在未来相当长的时期内，我国以煤为主的能源供应和消费格局难以改变，随着煤炭增长方式的转变、煤炭用途的扩展，煤炭的战略地位更加重要。党中央国务院已经明确提出了“要大力调整和优化能源结构，坚持以煤炭为主体，以电力为中心，油气和新能源全面发展”的战略，进一步明确了煤炭在我国能源结构中的主体地位。目前我国煤炭主要是以井下方式开采，需要通过提升设备提升到地面以实现其使用价值和经济、社会效益。

14、提升作为重要的一个环节，在一定程度上制约着煤炭生产能力。提升设备的合理结构及设计，安全经济运行和科学管理维护，直接关系到矿井生产能力及技术经济指标。现代采矿业的发展对提升设备在机械结构、工艺、设计理论和方法及安全检测等方面都有明确的要求。矿井提升设备的功能特点及生产的基本环节，提升设备的合理结构及设计、安全经济运行和科学管理维护直接关系到矿井生产能力及经济技术指标。国家将在“十一五”期间对有发展潜力的小煤矿进行改造提升以满足我国目前能源供应紧张的局面，更好的为全面建设社会主义小康社会提供“动力”支持。目前我国中小型煤矿作为我国煤炭生产的重要部分其提升设备同大型煤矿及世界先进水平相比，仍有很大差

15、距，主要表现在：（1）提升设备的自动化水平较低，提升设备自动控制化控制较国内与国外大型和先进煤矿提升系统落后；（2）提升设备的配套产品（钢丝绳、大型电机、减速器等）的质量安全性能尚不能满足要求，在一定程度上制约了提升设备的总体水平；（3）矿井提升的监、检手段落后、制动系统的可靠性明显不足，有待进一步提高。近几年煤炭开采与提升技术的发展速度很快，对提升机的要求必然随着先进技术的进步而不断发展,其发展趋势是:（1）向适用型发展。（2）向高耐久性,高可靠性方向发展。（3）向智能化自动化方向发展。提升系统采用 PLC 控制监测系统等，并可根据要求调节，信号用声、光、影像来传送。（4）向标准化、规范化方

16、向发展。提升机零部件普遍标准化,规范化,保证设计、加工质量和水平。（5）向高适应性发展。适应不同工作环境。因此，研究制造自己的高效提升机是为经济发展和社会进步的长远考虑。本文首先综合比较了各种类型提升机的特点，根据经济效益和最大程度利用原则的实际情况选用了单绳缠绕式提升机的设计。然后，对单绳缠绕式提升机进行了总体结构设计并对其可靠性和可行性进行了分析。对提升机的主轴装置、联轴器、减速器、制动器等主要部件进行了技术分析和结构设计，完成了单绳缠绕式提升机的整体设计。此次设计的提升机主轴装置、减速器与制动系统是配套专用产品，电动机的选择可以灵活运用。这样可以提升机的应用 、维护、保养、检测等方面系统

17、进行，有效提高提升机的工作效率。此次设计的单绳缠绕式提升机的特点是结构简单、受力均匀、运行平稳、摩擦阻力小、成本低、效率高、易于维护等特点，具有很强的适应性。1.1提升机的概述提升机在煤矿提升中的类型很多，有缠绕式提升机和摩擦式提升机两大类。而缠绕式提升机又分为单绳、多绳和绞轮式。目前世界各国广泛采用单绳缠绕式圆柱形卷筒提升机和多绳摩擦提升机缠绕式提升机与摩擦式提升机特点分别是：（1）缠绕式 缠绕式提升机利用钢丝绳在卷筒上缠绕和放出，实现提升容器的提升和下放。钢丝绳一端固定在提升机的卷筒上，另一端绕过井架天轮与提升容器相连接，当卷筒由电机拖动以不同方向转动时，钢丝绳在卷筒上缠绕或放出，以带动提

18、升容器。 单绳缠绕式适用于浅井及中等深度矿井，结构简单。而当深井及大终端载荷时候钢丝绳直径和卷筒容绳面积要求很大，这也使提升机体积庞大，给制造和使用带来很大不方便，限制了单绳缠绕式提升机在深井条件下的使用。 多绳缠绕式 多绳缠绕式提升机不用尾绳，减少了主绳与容器连接处的应力波动值，可以克服深井提升时尾绳带来的问题。而多绳缠绕式提升机的缺点很明显，体积较大，功耗大，一般只用于提升高度超过 1400m 的深井及大载荷条件。（2）摩擦式 随着矿井开采深度和产量的增加，摩擦式提升机优点就显现出来 ，它的摩擦轮宽度很小，不存在随提升高度的增加而增大的问题，同时它的主轴跨度较小，主轴的长度和直径均有所降低

19、，从而使电动机容量和能耗都相应减小。但是摩擦式提升机主轴结构较缠绕式提升机复杂，总体能量消耗过大且很少用于小型煤矿，对中小型煤矿来说不能物尽所用，造成浪费。同时摩擦式提升机的摩擦安全性能并不完全可靠。单绳摩擦式提升机解决了卷筒宽度过大的问题，但不能解决卷筒直径和钢丝绳直径过大的问题。而多绳摩擦式提升机摩擦轮采用全焊接结构，不便于拆卸和维护。从以上情况来看，单绳缠绕式提升机的特点是结构简单,事故少,受力均匀,运行平稳,摩擦阻力小,可靠性高和能耗相比之下很小，且完全能实现工作情况及工作条件的要求,在中小煤矿提升中有不可比拟的优点。缺点对钢丝绳直径和卷筒容绳面积要求很大，这会导致提升机体积庞大，给制

20、造、运输和使用以及硬件设备的建设带来一些问题。但考虑到本次设计的应用范围，以及矿井生产的实际情况，单绳缠绕式提升机是最合适可行的方案。目前，矿井提升机最容易出现问题的部分主要是主轴和制动系统不稳定等缺点。主轴装置是提升机的重要部件,它们的性能好坏直接关系到提升机的生产效率以及安全性和可靠性。主轴容易出现的故障包括卷筒开裂、主轴疲劳损害、连接螺栓孔出现裂纹。制动系统容易出现的问题是制动不迅速，没有适当缓冲。针对以上缺点，在设计过程中，选用加厚卷筒，在卷筒毂上铸加强筋来提高卷筒部分的抗破坏能力，防止卷筒开裂。为了防止主轴过早疲劳损伤，选用强度较高的 40Cr 钢，同时将左卷筒毂与主轴端采用过盈配合

21、来提高主轴强度，将右卷筒毂与主轴采用压入式键连接，便于主轴部分的拆装、维护和清理。筒壳在与支轮联接螺栓孔处产生裂纹,其原因是筒壳与支轮圆周配合处存在局部较大缝隙,在长期载荷作用下产生疲劳开裂,处理方法除将开裂进行重焊外,在圆周缝隙处紧塞钢制垫片,消除已存在的缝隙。为了解决制动系统存在，采用制动性能较好的液压盘式制动器，很大程度上提高了制动系统的稳定性和可靠性。2 提升机的主要结构2.1单绳缠绕式提升机的主要结构与工作原理2.1.1 主轴装置本产品采用主轴装置为双卷筒形式，主要由主轴、卷筒(包括游动滚筒、固定滚筒)、固筒支轮(法兰)、轴承、轴承座及锁紧器、轮毂、塑木衬(或车绳槽)组成。双卷筒/可

22、分离单卷筒提升机还包括调绳离合器。特点如下：（1）主轴与左轮毂的连接采用过盈配合结构，提高了主轴的强度。（2）主轴与左右轮毂的连接采用键连接过渡配合，便于卷筒拆卸、维修。（3）采用焊接式卷筒，提高了卷筒的强度。（4）制动盘与卷筒的连接采用装配式结构，制动盘已经进行了精加工，因此减少了用户在安装时加工制动盘工作量，并便于运输和装拆，减少了制动盘的变形从而延长了制动盘的使用寿命。（5）主轴轴承采用滚动轴承结构，轴承选用圆锥滚子轴承，结构简单，安装维护方便，并提高设备的运转效率，降低了电耗。（6） 钢丝绳出绳方法：双卷筒提升机一般在卷筒上边出绳。主轴:当前我国提升机主轴有两种不同的结构。一种采用光轴

23、，固定卷筒的左右支轮热装在主轴上；另一种主轴有两个锻造出的法兰盘，固定卷筒的两幅板用高强度螺栓分别与两法兰连接。主轴的作用是固定卷筒和传递转矩，是提升机的主要受力件和关键件，工作过程中要承受较大的弯矩与扭矩，因此要具有相当的刚度与强度，常采用优质碳素结构钢锻造后制成，其极限强度 4.25.6Mpa。主轴与铸钢轮毂及轴承都采用过盈配合热压连接，而与减速器采用刚性联轴器连接。卷筒:通常采用全钢板焊接结构，根据型号不同，分别有以下几种不同的结构形式。对开装配式木(塑)衬卷筒:这种结构主要是考虑方便运输和安装，其每个卷筒采用了剖分装配式结构。为减少钢丝绳的磨损、防止提升过程中钢绳在卷筒上打滑，在筒壳外

24、边一般均设塑(木)衬，塑衬厚度不小于2倍钢绳直径，宽度通常在100mm，若选木衬要采用硬质木材。单绳缠绕时，塑木衬上面还车有绳槽，以使钢绳规则排列，并减少钢绳磨损。塑(木)衬上的绳槽根据所用钢丝绳直径大小由制造厂加工。塑(木)衬应根据实际磨损情况定期予以更换。对开装配式带绳槽卷筒:与对开装配卷筒不同，是由制造厂在筒壳上直接加工出螺旋绳槽，为消除提升过程中的夹绳和减轻咬绳程度，在钢丝绳由一层向二层和由二层向三层过渡区增设了“层间过游渡块”。卷筒上钢丝绳方向和出绳口位置的确定：对于双筒提升机，一般采用固定卷筒的钢丝绳在卷筒上侧出绳；游动滚筒的钢丝绳在卷筒的下侧出绳。根据提升高度确定钢丝绳的缠绕层数

25、在1.252.25时，为避免提升过程中两卷筒的钢丝绳过分集中在主轴的中部，使主轴受力状态恶化，应使用左侧（即靠近游动卷筒一侧）的出绳孔，其余情况使用右侧出绳孔游动卷筒一般使用左侧出绳孔。固定卷筒的右轮毂用切向键固定在主轴上，左轮毂滑装在主轴上，其上装有润滑油杯。游动滚筒的右轮毂经轴套滑装在主轴上，也装有润滑油杯，保证润滑。轴套作用是保护主轴和轮毂避免在调绳时轴和轮毂相互磨损。左轮毂用切向键固定在轴上并经调绳离合器与卷筒连接。卷筒为焊接结构，两侧轮辐(支轮)由钢板制成。开有若干入孔。这种筒壳支撑结构可以在一定范围内降低筒壳局部应力。筒壳和支轮的材料现在多用16Mn钢板，提高了强度。轴承、轴承座:

26、由于提升机在工作过程中要随受相当的扭矩与转矩，自身又要承受几吨重的卷筒，同时还要考虑提升过程的平稳性，因此立井提升机一般采用滑动轴承或双列向心球面滚子轴承。双列向心球面滚子轴与滑动轴承相比结构简单、宽度小、传动效率高、承载力大、维护简单、寿命长，使用中只需定期加注润滑油即可，减少了用户的维修工作量，正得到广泛应用。2.1.2 盘形制动器装置盘形制动器是矿井提升机制动系统的重要部件，作为工作制动和安全制动，因此该部件不仅要求结构紧凑，重量轻而且要求安全可靠，动作灵敏。盘行制动器用液压站是结合国内最先进的液压站：（1）液压阀采用 25MPa 以上压力等级的高压液压阀，确保液压站的运行可靠性 ；（2

27、）调压阀采用电磁式比例溢流阀加比例放大器调节系统压力，使系统压力调节稳定性更强，控制精度更高，调节更方便；（3）液压站的设计及出厂试验标准完全满足最新 JB/T3277-2004矿井提升机和矿用提升绞车液压站标准；（4）主要技术参数： 额定工作油压：6.3MPa； 油泵最大流量：9L/min 油箱容积：500L； 正常工作油温：15到60摄氏度； 液压油牌号：夏季 N64 抗磨液压油；冬季 N32 抗磨液压油； 油泵驱动电机：Y90L-4-B5； 液压站油液清洁度：NAS1638-11 级。其工作原理是液压控制弹簧力制动，当油压增大，作用力施加于弹簧，从而作用于制动盘对卷筒制动。松开液压阀，油

28、压降低，弹簧作用撤回，制动消除。2.1.3 减速器该产品为与提升机配套使用，为专用产品，是二级齿轮减速器，结构有两级齿轮、机体、机盖组成。齿轮润滑是由单独的润滑油站进行稀油强制润滑，润滑油采用 GB5903-1995 中规定的，L-CKC100（冬季）或 L-CKC150（夏季）工业齿轮油，供应困难时可用 90 号机械油代替。根据各轴的直径选用滚动轴承与滚针轴承，结构简单，安装维护方便，提高了设备的运转效率。减速器在制造出厂前已经跑合，安装好的减速器必须经过逐级加负荷试车。不准不经过试车投入全负荷运转，负荷试车有十分重要的意义，它不仅在一定程度上纠正制造和安装误差，提高接触精度，而且也是齿面金

29、属材料锻炼体质的过程，这对于抗疲劳十分有利，试运转可与机器的负荷试车一起进行。减速器在使用过程中应防止齿面的破坏，齿面破坏的形式主要有两种：一种是点蚀破坏，点蚀破坏又分为疲劳点蚀和早期点蚀。另一种是磨损破坏，齿面擦伤及断齿，这种现象较少。早期点蚀主要原因是由于齿面接触不良及超负荷运转引起的齿面接触应力增大，所以在负荷试车的时候不应该进行超负荷运转，待齿面接触情况达到规定要求时，再满负荷运转。对于后期点蚀（疲劳点蚀）主要由几个原因造成的，接触精度不好；大小齿轮表面硬度差偏小，配合性能及抗疲劳性能差；润滑油太稀等，因此应针对以上情况采用对应措施，如采用黏度较大的润滑油为宜。2.1.4 联轴器本系列

30、产品采用两种结构相同的联轴器，设计原则是在满足使用要求的前提下，以结构简单、易于维护检查、更换为目标。此联轴器采用柱销联轴器和整体式外套结构，因此可以减少机器启动和停车前的惯性冲击，并且确保两轴连接的可靠性，主要结构是有挡板、联接螺钉、两个半联轴器和柱销组成。两个联轴器中，由于主轴部分载荷较大，容易受冲击，故采用比电机联轴器较少的挡板螺钉。3 单绳缠绕式提升机的设计计算3.1 设计依据矿井提升设备的设计制造是否合理，直接影响矿井的基建投资、生产能力和吨煤生产成本等多项技术经济指标。在设计开始前，主要应考虑以下因素。（1）生产能力 对于年产量小于 30 万吨的小型矿井，首先采用一套提升设备完成提

31、升煤以及其它辅助作业，若提升能力不足，再考虑加大提升设备的数量和其他提升方式。（2）同时提升的水平数（3）最终开采深度 它直接关系提升设备的设计，重要是对电动机的选择有很大的影响。（4）提升机形式 一般中小矿井多采用单绳缠绕式提升机，而大型矿井则采用多绳摩擦式提升机。在确定了提升方式之后，除考虑以上因素外，还应按国家的技术经济政策，考虑技术发展趋势，按经济合理性及技术先进性两方面进行综合分析和比较，从而最终确定设计的具体内容。本次毕业设计针对矿井年矿生产量为 120 万吨，进行提升设备的设计，以达到正常工作为目标，已知数据如下：（1）矿井年生产量 120 万吨；（2）提升机工作制度为年工作日

32、300 天，每天工作 14 小时；（3）单水平提升，井筒深度 H1=320m；（4）箕斗卸载高度为 Hx=20m；（5）箕斗装载深度为 Hz=20m；（6）松散煤的密度为 0.9t/m3；（7）采用双筒单绳缠绕式提升；（8）两套箕斗提升设备；3.2 设计过程3.2.1 箕斗的选定箕斗是单一用途的提升容器，仅用于提升煤炭或矿石。其结构和工作示意图如图 3-1所示。我国煤矿广泛采用固定斗箱底部卸载式箕斗，其优点是闸门结构简单、严密，闸门向上关闭冲击小，当煤仓已满，煤为卸载完毕时，箕斗产生断绳的可能性很小。箕斗闸门开启主要借助煤的压力，因而卸载时传递到卸载曲轨上的力较小，改善了井架受力状态该闸门的缺

33、点是：如果闭锁装置一旦失灵，闸门可能由于震动、冲击而在井筒中自行开启 ，不但会把煤卸载在井筒里，还会撞坏井筒设备，因此必须认真检查闭锁。箕斗设计和选用主要应考虑其结构坚固，有足够的刚度，装卸载快，闸门工可靠。图3-1 单绳缠绕式提升机箕斗提升系统1-提升机；2-天轮；3-井架；4-箕斗；5-卸载曲轨；6-煤仓；7-钢丝绳；8-翻笼9-煤仓；10-给煤机；11-装载设备根据以上选择原则，进行箕斗基本参数的计算：（1）提升高度H：H=Hz+Hs+Hx=20+320+20=360m (3.1)（2）经济提升速度Vm:Vm=0.6=0.6=11.38m/s (3.2)式中: H为提升高度（m）；Hs为

34、矿井深度；Hx卸载高度，箕斗提升可取15-25m；罐笼提升可取为20m；HZ装载高度，箕斗提升可取18-25m；罐笼提升可取为20m；（3) 一次提升循环估算时间 Tx:初估加速度 ;将式(3.1)代入式(3.3)求得 Tx： (3.3)式中: a1提升加、减速度(开始可假定加、减速度相等)，对罐笼可暂取为 0.70.75m/s2；对箕斗可暂取为 0.8m/s2；t容器爬行阶段附加时间，对罐笼可暂取为 5s；对箕斗可暂取为 10s； 容器装卸载休止时间，可暂取为 10s（4）按式(3.4)估算一次提升质量 （3.4） 式中: An 矿井年产量（吨/年 ）；af提升能力富裕系数，对第一水平要求

35、1.2；c 提升工作不均衡系数；提升不均匀系数，有井底煤仓时，c=1.11.15，无井底煤仓时，c=1.2，当矿井有两套提升设备时，c=1.15，只有一套提升设备时，c=1.25；t日工作小时数，取 14 小时；br年工作日，取 300 天；根据计算所得 ，从表 3-1 立井单绳箕斗规格表中选取一次提升质量与之相近的标准箕斗；写出所选箕斗的型号，容器质量（kg）, 有效容积(m3)及两箕斗在井筒中的中心矩S（m）等参数。考虑到将来可能加大矿井生产能力，故选用箕斗名义装载量为 8 t的箕斗，其主要技术规格如下：自重：Qz=5.5 t；全高：9250mm；有效容积：8.8m3;最大终端载荷 14.

36、5t；实际载重量 Q： Q=×v=0.9×8.8=7.92t （3.5） 式中: V箕斗的有效容积，m3；货载散集密度，对于煤=0.8t/m31.0t/m3； 型号JL-3JL-4JL-6JL-8名义装载质量（t）3468有效容积（m3）3.34.46.68.8提升钢丝绳直径（mm）31374343钢丝绳罐道直径（mm）32之50 根据安全系数决定数量4刚性罐道规格380N/m钢轨数量2箕斗质量（t）3.84.455.5最大终端载荷质量（t）89.51214.5最大提升高度（m）500650700500箕斗总高（m）7780865094509250箕斗中心距（m）18301

37、83018702100适用精通直径（mm）4.54.54.55适用机型选择2JK-2.52JK-2.52JK-32JK-3.52JK-32JK-3.5表 31 立井单绳箕斗规格表3.2.2 提升钢丝绳的选择提升钢丝绳是提升系统的重要组成部分。它直接关系到矿井的正常生产和人员的安全，还影响提升机的设计，又是提升系统中经常更换的易耗品。因此无论从安全生产还是经济运行上考虑都要给予足够的重视。在矿井提升系统中，应该根据不同的用途，选用合适的钢丝绳，扬长避短，充分发挥他们的效能，为此必须对其结构、性能及选择计算做详细的了解。在选用钢丝绳时还应考虑以下因素：单绳缠绕式提升机为防止缠绕时绳松捻，钢丝绳的捻

38、向应与绳在卷筒上缠绕时的螺旋线方向一致，目前单绳缠绕多为右旋，所以多选用右同向捻绳。为加强工作性能，增强可靠性最好选用金属绳芯钢丝绳。 钢丝绳在工作时候受到多种应力作用，如静应力、动应力、弯曲应力、接触应力、挤压应力等。这些原因导致钢丝绳疲劳破坏，而磨损与锈蚀也会降低钢丝绳性能，缩短钢丝绳使用寿命。综合考虑这些影响并精确的选择、计算钢丝绳是个复杂的问题。尽管国内外对矿井提升钢丝绳进行了大量的研究，但钢丝绳强度计算理论尚未达到工程应用的程度。所以对矿井钢丝绳的选择计算仍按静载荷进行近似计算，同时考虑一定的安全系数。且规定单绳缠绕式提升机装置的安全系数为专为升降人员的不得小于 9；升降人员和物料用

39、的升降人员时不得小于 9，提升物料时不得小于 7.5；专用升降物料的不得小于 6.5。依据以上选择原则，对提升机的钢丝绳进行计算和选用：（1）钢丝绳最大悬垂长度 Hc，按式(3.6)计算：预估井架高度 Hj=30m：Hc=Hj+Hs+Hz=30+320+20=370m （3.6）Hc钢丝绳最大悬垂长度，m；Hj井架高度，m；此值在计算钢丝绳时尚不能精确确定，可采用下列数值：罐笼提升 Hj=1525m；箕斗提升 Hj =3035m；Hs矿井深度，m；Hz由井底车场水平到容器装载的距离（m），罐笼提升Hz =0m；箕斗提升 Hz =1825m；（2）估算钢丝绳每米重量 P，由式(3.5) 、(3.

40、6)并按式(3.7)计算：取钢丝绳抗拉强度 B =17000 kgcm2，安全系数 ma=6.5; (3.7)式中: Q一次提升货载的重量，千克；Qz容器的自身重量，千克；ma安全系数煤矿安全规程规定，主井箕斗提升，ma 大于等于 6.5，取 ma=6.5；P钢丝绳每米重量，千克/米；故选用普通圆形股 6×19型钢丝绳，其技术特征为：钢丝绳直径d=40mm；钢丝直径 =2.6mm；钢丝绳全部钢丝断裂力总和 Qq=102500 Kg；每米重 P=5.717 Kgm；钢丝钢丝绳极限抗拉强度为 （3）钢丝绳安全系数校核，由式(3.6) 、(3.7)并按式(3.8)计算： (3.8)式中：

41、Qq 所选钢丝绳全部钢丝破断拉力总和，N；Q+QZ+pHc货载、容器、钢丝绳重量总和；ma 安全系数煤矿安全规程规定，主井箕斗提升，ma 大于等于6.5，ma 取6.5；由于实际安全系数大于6.5,故所选钢丝绳满足安全要求，合格可用。提升钢丝绳除合理选用外，还应正确使用，精心维护，定期试验，保证钢丝绳处于良好的工作状态，延长其使用寿命，保证提升工作的安全。3.2.3 提升机卷筒的选择卷筒是矿井提升机的主要承载部件，卷筒外一般设有木衬，并在木衬上车出绳槽，目的是减少钢丝绳与卷筒直接接触而造成磨损，并使钢绳排列整齐。通过试验证明，木衬能够提高卷筒的承载能力。（1）提升机卷筒直径 D： D 80d

42、80×403200mm （3.9）D 1200 1200×2.63120mm （3.10）选用卷筒直径 D =3500mm。（2）提升机卷筒宽度 B： （3.11）式中: d钢丝绳直径，mm；钢丝绳绳圈之间的间距，一般取 23mm；由于所需滚筒宽度小于标准提升机的宽度 1.7 米。所以提升时，滚筒宽度满足要求。考虑误差等实际情况，取 B=1655mm。故卷筒选用单绳缠绕，卷筒直径 D=3500mm,宽度 B=1655mm。为了保证提升机有足够的强度，还必须验算所选提升机最大静张力 Fjmax（它关系到滚筒与主轴的强度）及最大静张力差 Fc（它关系到主轴的强度）应满足下式：（

43、3)下面进行提升机强度验算。 Q + Q z + pH F j max8000+5500+5.717×360=15558.12kg17000kg (3.12) Q + pH Fc8000+5.717×360=10058.12kg11500kg (3.13)式中: Fjmax所选提升机最大静张力；Fc 所选提升机最大静张力差；强度校验合格。 3.2.4 天轮的选择 天轮安装在井架上，作支承、引导钢丝绳转向之用。类型有：井上固定天轮、凿井固定天轮、游动天轮。结构形式方面也分为三种形式：当D=3500mm时，模压焊接结构；当D<3000mm时，整体铸钢结构；当D=4000m

44、m时，模压铆接结构。天轮直径的选择：根据煤矿煤矿安全规程：(1)对于地面设备，当钢丝绳对天轮围抱角90°时：Dt80d，Dt1200；围抱角90°时：Dt60d，Dt900；(2)对于井下设备: Dt60d; Dt900(3)对于矸石山天轮: Dt50d;其中：Dt天轮直径(mm)；d钢丝绳直径(mm)；钢丝绳中最粗钢丝直径(mm)。且由定型成套装备中规定以及所计算的钢丝绳直径可以选用名义直径为 3500 毫米,绳槽直径为 23.5 毫米的天轮。其规格如表3-2 表3-2天轮规格表：天轮型号：TLM3500/23.5名义直径：Dt=3500mm适用钢丝绳直径范围：3743m

45、m绳槽半径：23.5mm两轴承中心距：L=1000mm轴承中心高：H=255mm变位质量：mt=1133kg 总重: 36400N适用于全部钢丝绳破断拉力总和: 1420000N3.2.5 提升机与井筒的相对位置 （1）井架高度 HjH j = H X + H r + H g + 0.75 Rt=20 +9.25+4+0.75×3.5/2=34.56m (3.14)式中：Hx卸载高度，即由井口水平到卸载位置容器底部的高度，m对于罐笼提升：一般来说均在井口水平装、卸载，这时 Hx0；对于箕斗提升；地面要装设煤仓，煤仓的高度与煤仓容积、生产环节自动化程度和箕斗卸载方式等因素有关，一般 H

46、x1825m；Hr容器全高，由容器底至连接装置最上面一个绳卡的距离，m，此值可由容器的规格表中查得；Hg过卷高度(容器从卸载时正常位置，自由的提升到容器连接装置上绳卡同天轮轮缘接触点的高度。煤矿安全规程对立井提升过卷高度的取值规定是:对于罐笼提升,当最大速度 Vm<3 米/秒时,Hg >4 米；当最大速度 Vm 3 米/秒时，Hg >6 米；对于箕斗提升，Hg 4 m；Rt天轮半径（m）；式（3.14）中最后一项 0.75Rt是一段附加距离。这是因为过卷高度只计算到过卷时容器连接装置上绳头与天轮轮缘相接触点的距离。从这一接触点至天轮中心的距离大约为0.75Rt，所以在计算井架

47、全部高度 Hj 时，要将此段距离计入。在计算和选择钢丝绳时,曾估取井架高度 Hj 为 30 m.经过上述精确计算,说明原估取数值可用,无需再校验钢丝绳,将 Hj 圆整成 35 m。（2）滚筒中心线至井筒中提升钢丝绳间水平距离 Ls一般来说，在井筒与提升机房之间很难再设置其他建筑物，因此为节省占地面积，滚筒中心线至井筒中钢丝绳间水平距离 Ls 愈小愈紧凑。但根据井架天轮受力情况又可看出，为了提高井架的稳定性，使其具有较好的受力状态，在井筒与提升机房之间设有井架斜撑。斜撑的基础与井筒中心的水平距离约为 0.6Hj 左右，另外，还应使机房的基础与斜撑的基础保证不接触，考虑上述原因，Ls 的最小值 L

48、smin 可按下面经验公式(3.15)计算； Lsmin0.6Hj+3.5+D式(3.15) 0.6×35+3.5+3.5 28m （3.15） 式中： Hj井架高度，m. D提升机滚筒直径，m。（3）钢丝绳弦长 Lx钢丝绳弦长是钢丝绳离开滚筒处至钢丝绳与天轮接触点的一段绳长。参阅图 31 可看出，上下两条弦长不完全相等。但近似地以滚筒中心至天轮中心的距离来计算弦长，误差不大，我国煤矿工程设计中都是如此处理。 当井架高度 Hj 和滚筒中心线至井筒中钢丝绳间水平距离 Ls 均已确定时，弦长 Lx 即为定值。 Lx 可按下式(3.16)求出： (3.16)式中：Rt天轮直径C0 滚筒中心

49、线与井口水平的高差提升机主轴中心线高出井口水平的距离，此值决定于滚筒直径、地形和土壤等情况，一般 =12m；为了防止在运行中钢丝绳振动而跳出天轮绳槽，钢丝绳弦长一般限制在 60m 以内。井筒中仅布置一套提升设备时，弦长多数是满足上述要求的。只有在井筒中布置两套提升设备，而且两台提升机采用同侧布置方案时，后台提升机的弦长就有可能超过 60m。这时可在适当的地方，加设支撑导轮以减小弦长跨度。（4）钢丝绳的外偏角和内偏角钢丝绳的偏角是指钢丝绳弦与通过天轮平面所成的角度，偏角有外偏角和内偏角之分。在提升过程中，随着滚筒转动，钢丝绳在滚筒上缠绕或放松，偏角是变化的。煤矿安全规程规定：最大外偏角和最大内偏

50、角均不得超过 1°30，否则绳与天轮轮缘的磨损过甚，易发生钢丝绳跳出天轮的事故。最大外偏角 （3.17） 式中：B滚筒标准宽度，B=1.7 米； s两箕斗中心距，从表 3-1 查得 S=2.1 米 a两滚筒之间的间隙，不同型式的提升机不尽相同，可通过提升机规格表中的有关参数计算得出；查得 2JK-3.5 型提升机两滚筒中心距为 1.84 米，故 a=1.84-1.7=0.14m； d钢丝绳直径，d=0.04 米； 钢丝绳缠在滚筒上的绳圈间隙，一般取 23 毫米； Lx 钢丝绳弦长，Lx =42.17 米； 最大内偏角 （3.18）式中：H提升高度，米； D提升机滚筒直径(M)； 分析

51、上述结果，完全符合煤矿安全规程的要求，是安全的。（5）提升机滚筒的下出绳角 钢丝绳弦与水平之间的夹角称滚筒钢丝绳的出绳角，出绳角大小影响提升机主轴的受力情况。大于零时钢丝绳拉力有一向上的分力能抵消一部分主轴的重力，减少它的重力弯矩，相对提高了主轴的强度。另外下出绳角过小，钢丝绳有可能与提升机基础想接触，会增大钢丝绳的磨损。为此出绳角不应小于提升机规格表中规定值。对于 JK 型提升机下出绳角不应小于 15°。即下出绳角值为式 （3.19）（）由于实际出绳角大于允许植 15°，因此是安全的。 3.2.6 预选提升电动机 作为提升机的动力部分，提升电动机的选择关系到提升效率和工作

52、性能。因此在对提升电动机在选择过程中主要从电动机转数、额定功率和额定拖动力方面考虑，对其进行合理的计算与选择： (3.20)（1）确定电机额定转数 ne 按式(3.20)计算： 由于箕斗容积较大，故预定同步转数 nt=750r/min。 （2）预选电动机功率 Pe，由式(3.20)并按式(3.21)，(3.22)计算：有 nt 可估定额定转数 ne=742r/min; 实际最大提升速度 V m : 则电动机功率： (3.21)式中：k矿井阻力系数，取 k=1.15； j 减速器传动效率，二级减速器取j =0.85； 动力系数，取 =1.2；根据以上计算选择 YR2000-8/1730 三相异步

53、电动机，其技术特征如下：额定功率 Pe=2000KW,转数 ne=742r/min,效率 d =0.93,飞轮转矩(GD2)d=36310N.m2（3）电动机的额定拖动力 Fe 由式(3.21)，(3.22)并按式(3.23)计算: (3.23)3.2.7 计算传动装置的总传动比并分配传动比 （1）有前面初步预算减速器的传动比为 11.5； （2）分配传动比：3.2.8 主轴输入功率及轴径的确定 主轴的输入功率与电动机输出功率和运动传递过程中各相连部件的传递效率密切相关，按式（3.24）计算：CAD配套图纸QQ2833052805 P主轴=Pe×总 =Pe×12×

54、2×32 =2000×0.99×0.98×0.97 =1771KW （3.24） 其中，、分 别为联轴器、轴承、齿轮和卷筒的传递效率。分别取=0.99,=0.98,=0.97。主轴输入转矩 T 主轴 ，按式（3.25）计算：（3.25） 按转矩法初步确定该轴最小直径 d min ，由式（3.25）并按式(3.26)计算: （3.26） 表 3-3常用材料的许用扭转剪应力 值和 C 值轴的材料Q235、20 35 4540Cr、35SiMn122016020020301351183040118107405210798注：当作用在轴上的弯矩比传递的转矩小或只

55、传递转矩时，C 值取较小值；否则取较大值。最小直径在连轴器处，此外，主轴上有三键槽，应放大 7%左右，d min =672.63×（1+7%）故d=719.71mm,圆整为 d min =720mm，材料为 40Cr 钢。 式中：P为主轴轴传递的功率； n为主轴的转速； c为许用应力确定值，选用 40Cr，取 c=105。3.2.9 根据轴径确定主轴部分的安装轴承根据主轴轴径选用圆锥滚子轴承 3506720 型，其技术参数如下：表3-4所选轴承技术参数国内旧型号国内新型号内径外径厚度所属类型3506/720977/720720915190圆锥滚子轴承3.2.10 减速器的设计 减速器的设计主要从传动比和传动平稳性方面考虑，对其进行计算与设计，在考虑综合因素满足使用要求的情况下，经济性和传动效率也是减速器设计过程中需要特别注意的，它关系到能量利用程度，解决好以上问题，能在一定程度上节省资源，提高经济。有预选电动机的功率 Pe=2000KW,ne =742r/min,效率 d =0.93 查得手册电动机轴径为d=170mm。（1）计算减速器各轴运动和动力参数 各轴的转速高速轴=742r/min （3.27） 中间轴=/i1=742/2.87=185r/min