毕业设计（论文）-煤矿主井提升设备选型设计（单绳缠绕式提升机）

PAGEIV煤矿主井提升设备选型设计（单绳缠绕式提升机）摘要煤矿的生产效率很大程度上依靠提升设备，而我国中小型矿井所使用的提升设备，存在明显不足之处，严重影响了矿井的工作效率，因此必须设法改进提升设备，满足设计要求，提高生产效率。本次设计选用单绳缠绕式提升机，严格按照生产要求进行选择设计。其装置主要由四个主要部件构成，分别是联轴器、主轴装置、制动器和减速器。其中除了联轴器外，其余三者都是配套的专用产品，设计方案较少。这样，就能够使设计的提升机现场维护量减少，方便使用与运行，从而大幅度地提高提升机的生产效率。本设计包含了许多设计、计算内容，主要是提升容器的选用设计、提升钢丝绳的选用设计、提升机天轮的选用设计、提升相对位置计算、电动机容量计算和提升运动学及动力学计算等。关键词：单绳缠绕式提升机；联轴器；主轴装置；制动器；减速器全套图纸加V信153893706或扣3346389411

AbstractProductionefficiencyisheavilydependentoncoalminehoistingequipmentandliftingequipmentusedinoursmallandmediumsizedmines,thereareobviousshortcomings,seriouslyaffectingtheefficiencyofthemine,itisnecessarytofindwaystoimproveliftingequipmenttomeetthedesignrequirements,improveproductioneffectiveness.Thisarticleisdesignedtomeettheproductionrequirementsofasingleropewindinghoistapparatus.Thisapparatusismainlycomposedoffourmaincomponents,i.e.thecoupling,thespindle,brakes,reducers.Amongthem,inadditiontothecoupling,theotherthreearesupportingaspecialproduct,thedesignisless.Thus,itispossibletoreducetheamountofon-sitemaintenancehoist,andeaseofuseandoperation,thusgreatlyimprovetheproductionefficiencyofthemachine.Thedesignincludesanumberofdesign,calculationcontent,mainlytoenhancetheselectionofcontainerdesign,selectionofhoistingcabledesign,enhancemachinedesignchoicesheave,improvetherelativepositioncalculation,calculatethemotorcapacity,improvekinematicsanddynamicscalculation.

Keywords:Singleropewindinghoist；Coupling；Spindledevice；Brakes；reducerPAGE38目录TOC\o"1-3"\h\u25682摘要 I9287Abstract II11162目录 1301401绪论 456212提升机的发展和结构 673262.1发展概述 6269062.2单绳缠绕式提升机的主要结构 7243032.2.1主轴 7137002.2.2盘型制动器 7275792.2.3减速器 8134712.2.4联轴器 828242.2.5调绳离合器 9229122.2.6深度指示器 926083单绳缠绕式提升机的设计 10123593.1设计依据 10123503.2设计过程 10188373.2.1箕斗的选择 1068543.2.2提升钢丝绳的选择 1371713.2.3提升机卷筒的选择 15165793.2.4天轮的选择 16226083.2.5提升机与井筒的相对位置 16170693.2.6预选提升电动机 18269313.2.7计算传动装置的总传动比并分配传动比 1968433.2.8计算主轴的输入功率并选择轴径 19217663.2.9根据轴径确定主轴部分的安装轴承 20262583.2.10联轴器的设计 21288123.2.11制动器的设计 22320174提升设备的运动学及动力学计算 2442464.1计算提升系统变位质量 24167574.2计算并选定提升加速度 25267504.3计算并选定提升减速度 2547714.4计算六阶段速度图参数 2645814.5提升设备的动力学计算 28186234.6计算提升电动机容量 30156784.7提升设备的电耗及效率的计算 31122335产品空转运行 33221426提升机的维护与检修 34235676.1提升机的日常维护 34164446.2提升机的定期检、修 34202917结论 36248228致谢 37233529参考文献 38

1绪论当代中国，是一个经济腾飞的中国，其资源基础是中国经济腾飞的引擎之一。为了保持中国经济的发展，中国的资源利用一直寻求多样性，例如天然气、潮汐能、风能、等等。资源的开采方式也一直在寻求突破，从原始的小规模开采，到现如今的大规模深海采集，中国对资源的需要，越发明显。而其中的煤矿资源，从某种意义上来说，是中国现阶段最重要、最经济的一次能源。21世纪初的时候，我国的煤矿产业就已经在含煤地区全面扎根，大规模地开采煤矿，以给中国工业的运转源源不断地提供能源。但我国煤矿的开采技术与提升技术，并没有跟得上时代节奏，很多中小型矿井依旧采取改革开放前的开采、提升方式，技术落后，设计不合理，达不到生产要求，存在安全隐患等等，困扰着许多煤矿矿井，严重制约了矿井的生产能力。由于时代的发展、煤矿产量增加方法的改变、煤矿功能的拓展，煤矿的战略地位将变得越发紧要。党和国家为了完成实现“中国梦”的愿望，近两年制定了许多能源相关政策，也进一步地明确了煤矿能源、资源在中国资源布局中所占的战略地位。现阶段，中国煤矿采集方法首要是井下方式采集，这就要求使用提升装备以运送煤矿到地面。其中，要求非常高的一个环节就是提升环节，甚至可以这样说，提升环节在很多方面上限制着煤矿能源的生产或其他能力。提升装备的合适构造及，科学维修保护和经济效率运作，影响着工作效率和经济指标。我国一直对有拓展能力的煤炭公司进行改革以确保解决如今能源紧缺的困局，为实现“中国梦”贡献“推力”支撑。如今，我国大部分的煤矿提升装备同世界大型先进水平煤矿相比，有非常大的距离，主要问题集中在下面三个方面：（1）提升装备的非手动控制装置与国外煤矿相比较，其系统较为落后；（2）配套的主要零部件的质量以及安全要求不达标，因而限制了提升装备的综合水平；（3）煤矿运作的监管检验方式跟不上时代节奏、制动系统存在明显缺陷。随着时代的进步，提升机技术也随之快速不停地发展，其发展特点也越发明显，主要趋向如下:（1）体积小、质量小，方便可靠；（2）效率高、能力大、性能稳定；（3）自动化、智能化；（4）向标准化、规范化方向发展，让机器的零部件愈加规范、标准，从而保障其加工质量；（5）向高适应性发展，适应不同工作环境；所以，从发展经济、给社会带来长远利益的长远考虑的角度来讲，设计高效率提升设备是非常不错的选择。本篇文章从各种角度分析设计了各类提升机的综合性能，根据机器设计的基本原则，即经济利益最大化原则与使用程度最大化原则，选择了单绳缠绕式提升机，并对它进行了总体构造分析。尤其是关于其可靠性与可行性，设计了提升机的主轴装置、联轴器、减速器、制动器等零部件。文中电动机的选择方便灵活，而提升机的三个主要部件，即主轴装置、减速器与制动系统是配套装置，无论是维修还是保养，都非常方便。这样，就能减少装备的设计时间，提升机在日常应用、维护中，也能灵活地替换损坏零部件，从而节省时间，提高提升机的工作效率和生产效率。

2提升机的发展和结构2.1发展概述提升机的类型非常之多，大体上可以分成两大类，即摩擦式提升机与缠绕式提升机。其中，缠绕式提升机也可细分为三类，即单绳缠绕式提升机、多绳缠绕式提升机与绞轮式缠绕式提升机。而现在，全世界的煤矿大多使用多绳摩擦式提升机，或者单绳缠绕式提升机。提升机的详细分类与其主要特性如下：（1）缠绕式：为了使提升机完成提升工作，实现提升和下放动作，可以使用绳索，在提升机的卷筒上进行缠绕和放出。具体方法：把钢丝绳的一头巩固在提升机的卷筒上，另一头则和提升器相接，当电动机拖动卷筒向不同方向滚动时，提升容器也随之提升或者下放。【1】①单绳缠绕式：单绳缠绕式提升机的适用范围，仅限于浅井和中等深度煤矿，因为它的构造相对简单。但是如果是深井或者大型矿井，提升机的钢丝绳直径要求就很大，这也要求提升机的体积非常巨大，从而给提升机的制造与运行非常不便利，因此这种提升机在一些条件下，受到了很大的限定。②多绳缠绕式：多绳缠绕式提升机具有单绳缠绕式提升机的一些特性，在另一些方面，又具有多绳摩擦式提升机的特性。它可以在竖井提升和斜井提升中使用，并且充分弥补了单绳缠绕式提升机的不足，例如深井大于等于1400m时，就可以使用多绳缠绕式提升机工作。摩擦式：煤矿的矿井开采产量与深度越大，跟着的这种提升机的优势就越加明显。电动机的容量和消耗相对于其他方式，都在减小，其中原因是，它的主轴跨越比较小，主轴的直径和长度也都在减小；与此同时，它的摩擦轮宽度也很窄，没有增加提升高度的难题。当然，摩擦式提升机的缺点也很明显，它的主轴构造比缠绕式提升机要更为繁杂，其总体消耗的能量非常巨大，相对于中小型煤矿来说，这种能耗造成成本过高，非常浪费。而且摩擦式提升机相对来说，存在的安全隐患也比较大。综上所述，单绳缠绕式提升机工作比较稳固,摩擦力比较小,很可靠，并且消耗也非常少，构造相对简易,安全性能高,受力比较平均,最重要的是，它能够成功胜任工作任务及工作前提的要求,对于中小煤矿的提升系统来说，这是非常明显的优点。当然，单身缠绕式提升机本身的缺点也随之存在，例如对提升绳索的直径要求较大；在运行过程中出现急停，可能会出现提升绳索拉断；在拉不同负载的绳索时会伸长或缩短，所以需要经常调绳等等。但综合考虑这次设计的适用领域以及生产要求，依旧选取单绳缠绕式提升机。方案确定之后，就要解决方案里经常出现的问题，主要包含制动系统不稳定和主轴性能不稳定等。主轴是提升机非常重要的组成部分,它们的性能，很大程度上影响着提升机的生产效率、事故率与可靠性。主轴比较容易出现的问题主要有筒壳径向轴向开裂、筒壳在与支轮链接螺栓孔处产生裂纹、主轴轴头产生裂纹等等。制动系统的问题主要是制动不稳定、制动力矩不足、不能快速制动。综上所述，为了解决这些问题，可以采取一些措施：（1）针对卷筒开裂，可以更换加厚筒壳，增加卷筒整体强度；（2）针对筒壳径向轴向开裂，可以在筒壳中间增加支撑环，或者加内圆贴板；（3）针对筒壳在与支轮链接螺栓孔处产生裂纹，可以在圆周缝隙处紧塞钢制垫片；（4）针对主轴轴头产生裂纹，必须卸掉联轴器，处理裂纹；（5）针对制动不稳定，可以加强日常维护检修；（6）针对制动力矩不足，可以合理分配制动力矩的大小；（7）针对不能快速制动，可以采取液压盘式制动器。2.2单绳缠绕式提升机的主要结构2.2.1主轴本产品主要由卷筒、轮毂、主轴三个部件组成，使用双卷筒形式的主轴装置，作双钩提升，两根钢丝绳各固定在一个卷筒上，分别从卷筒上、下方引出卷筒转动时，一个提升容器上升，另一个容器下降：（1）主轴装置采用铸铁法兰盘；（2）滚筒为整体焊接结构；（3）滚筒部件与主轴结构都要求具有对称性；（4）使用装配式结构来联接卷筒和制动盘，客户在装配时缩减了制造制动盘的工作量，因为制动盘早已使用了精加工，从而方便装卸和运输，使制动盘的形变缩减，并且增加了制动盘的工作期限；（5）轴承的选择，主要依靠提升机的各个参数，需要装配好质量优良的轴承，以防止轴承损坏，影响提升机工作；另外，需要配备很好的润滑系统，因为其工作环境基本上是污染环境，如果润滑剂质量不好，容易造成轴承抱死，发热等情况；（6）双卷筒提升机通常在卷筒的上方出绳。2.2.2盘型制动器属于安全制动和工作制动，所以这个部件不但构造紧密，质量较小，并且运行敏锐，可靠性和安全性都很高。中国最优秀的液压站是盘行制动器用液压站：（1）为了保证液压站工作的安全性与可靠性，高压液压阀的选择要求是液压阀25MPa及其以上压力等级；（2）为了使控制准确度愈高，调整愈便利，系统压力调节稳定性更强，所以采取电磁式比例溢流阀；（3）主要技术参数：①额定工作油压为6.3MPa；；②油泵最大流量是9L/min;；③油箱容积：500L；④正常工作油温：15至60℃；⑤液压油牌号：夏季N64抗磨液压油；冬季N32抗磨液压油；⑥油泵驱动机：Y90L—4—B；⑦液压站油液清洁度：NAS1638-11级。盘型制动器的工作原理主要是依靠油压力松闸、靠弹簧力制动。当油腔通入压力时碟型弹簧组被压缩，随着油压的升高，碟簧组被压缩并且储存弹簧力，弹簧力越大，闸瓦离闸盘的间隙就越大，此时，盘型制动器处于松闸状态。反之，则处于闭闸状态【2】。2.2.3减速器在减速器的选择上，选择二级齿轮减速器，它是一种封闭在刚性壳体内的齿轮传动的独立部件，减速比是30；20；11.5；10.5。在提升减速工作过程中产生磨损甚至损坏，所以对其所使用的润滑油也要慎重选择。经过研究表明，对于提升机减速器润滑油的运动粘度选择，应是V1=30∽100mm/s最为合适，油品牌号可以使液压油。除此之外，对于润滑油的磨损元素与污染元素也要考虑进去，以便产生最大经济效益。至于轴承的选择，主要是选择滚针轴承与滚动轴承【5】。减速器是装置运作的重要一环，它在出厂前，必须跑合，而装配完毕的减速器，一定要一级一级地加负荷进行试车。这一点蕴含非常重大的意义，它除了在一些方面提升接触精度，可以改正制装的错误，还是锻造金属材料齿面体质的流程，这有利于抗疲劳。齿面破坏是机器里面比较常见的一种情况，尤其是在减速器运行的流程里，齿面破坏更为常见，大致可以分为以下两种：一个比较少见的现象，即磨损破坏，里面有齿面断齿和擦伤。另一个情况是点蚀破坏，其中，它又包含早期点蚀和疲劳点蚀。造成早期点蚀有许多原因，其中最为重要的是因为齿面啮合不是很好，而且超负荷运行，这才导致齿面接触应力变大，因此绝对不能够使它超负荷运行，等到齿面接触状况满足条件时，再满负荷运行。造成疲劳点蚀的原因有许多，主要如下：接触精度不怎么好；润滑油过于稀薄等。为了解决上述问题，找到了些相应措施，例如使用质量不错、相适应的润滑油，提高齿轮加工精度，齿轮啮合时保证齿轮运转平稳等等。2.2.4联轴器联轴器是联接提升机两轴承并传递扭矩的重要部件。在选择过程中，根据提升机所在的工作环境、需要达到的工作强度等等来确定联轴器的类型和型号。由此，我们再减速器与电机两者之间采取的是弹性棒销联轴器，两个半联轴器、弹性棒销和外套构成了这个联轴器。这个联轴器采取了整体式外套，结合弹性元件构造。除了能够了缩小开始、停止时的冲击负荷，还能够保证两个半联轴器联接的可靠性以及安全性。此外，它的维护量缩小，维护比较便利【4】。2.2.5调绳离合器为了使活滚筒与主轴链接或者脱开，从而方便在调绳或者换绳时进行工作，使活滚筒与死滚筒拥有相对运动，所以在提升设备中选择安装调绳离合器。调绳离合器分为三种，即齿轮离合器、摩擦离合器、蜗轮蜗杆离合器，按照设计要求与生产要求，选取齿轮离合器。2.2.6深度指示器根据设计要求，此次设计选择深度指示器为牌坊式深度指示器。它由深度指示器和深度指示器传动装置两大部分组成，是提升设备中的重要附属装置，用来监视提升过程和安全回路。提升设备的深度指示器在运行过程中不能存在偏差，如果深度指示器不能精确地表示出提升容器位置，则会影响工作人员操作，可能会引发事故，所以对于深度指示器的安装和维护，有一下几点要求：深度指示器在安装时应检测完成是否能够灵活操作；安装时要根据实际停车位置进行调整行程开关；（3）深度指示器需要定期保养，用润滑油进行维护，并且需要经常清洗传动部分粉尘；（4）如果深度指示器出现异常，如指针震动、爬动，机器发出异声等情况，应当及时处理，避免事故发生。（5）如果在工作过程中产生紧急制动，等到能够重新工作时，需要校正深度指示器才能继续工作。

3单绳缠绕式提升机的设计3.1设计依据矿井提升设备的设计与制造方案，很大程度上决定着煤矿的吨煤生产成本、生产能力、基建投资等一些技术资本目标。对此，我们必须思考下面几处要素：生产能力：最后开发深度；同时提升的水平数；提升机的样式。综上所述，通常情况下，采取提升设备，主要看矿井规模大小，如果是中小型，则采取单绳缠绕式提升机；如果是大型或者超大型，则采取多绳摩擦式提升机。除此之外，我们还要结合当今的国际形势，查看如今的科学技术，按照国家相关政策，合理设计机械，最后确定设计内容。本次毕业设计的目标任务是提升设备的设计，从而完成矿井90万吨年产量。这之中以正常工作为目标，生产要求如下：（1）矿井每年的生产量要求达到90万吨；（2）年工作日br=300天，每天净工作实践t=14h；（3）单水平提升时，井筒深度为m；（4）卸载水平到井口的高度为；（5）装载水平与井下运输水平的高差为；（6）散煤容重为t/m3；（7）定重装载；（8）提升方式为双箕斗提升；3.2设计过程3.2.1箕斗设计箕斗是一种直接装载有用矿物、废石或矸石的容器。主要分为斜井和立井两种，并且又包含主井和副井罐笼。其中，主井是我们设计时的主要选择，按照卸载方法不同，一般分为翻转式和底卸式。箕斗在选择和设计时，应该着重考虑以下要素：刚度满足要求，坚固的构造，闸门工技术娴熟可靠，装载卸载速度快，效率高【6】。依据设计要求，我们选择底卸式箕斗，除了满足上述几项要求外，它的优点还有对井架冲击较小、有足够的卸载爬行高度、维护方便、经济合理等。除此之外，在对箕斗的选择上，要对箕斗的卸载能力有充分计算。如果煤矿仓库满载，煤矿卸载完成的时候，箕斗会断绳的几率将变得非常低。箕斗的结构和工作示意图如图3-1：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-装载设备按照上述准则，箕斗的基本参数计算如下所示：（1）经济提升高度H：式（3.1）（2）经济提升速度Vm:式（3.2）式中:H——提升高度（m）；Hs——矿井深度（m）；Hx——卸载高度（m）；Hz——装载高度（m）。（3)平均每次提升物资所需时间Tx:假设;把式(3.1)代入式(3.3)，可以得到Tx：式（3.3）式中:a1——提升设备运行时的加速度、减速度,箕斗可以初估是0.8m/s2；t——提升设备容器启动加速时所需时间，箕斗可以初估是10s；θ——提升设备装载时的停止时间，箕斗可以初估是10s。根据上述数值计算每次提升重量m：式（3.4）式中:An——矿井每年要求生产总量（）；af——提升设备能力与矿山设计能力的比值，必须大于等于1.2，此处取1.2；c——提升设备能力增大的倍数，可以暂取1.15；t——每日工作的时长，按照标准规格，取14h；bf——每年工作的天数，按照标准规格，取300天；按照上式数据，从表3-1中选择提升能力符合要求的箕斗罐笼；写出所选箕斗的箕斗型号，箕斗总高（m）,有效容积(m3)，箕斗中心矩S（m），提升钢丝绳直径（mm），最大提升高度（m）以及名义装载质量（t）等基本参数。再考虑到以后也许会提高矿井生产要求，增加矿井生产效益，所以综合研究，选择型号为JL-8的立井单绳箕斗，它的规格参数如下所示：（1）自重：Qz=5.5t；（2）全高：9250mm；（3）有效容积：8.8m3;（4）最大终端载荷：14.5t；根据其技术参数可以求出它的实际载重：式（3.5）式中:v——箕斗的有效容积，m3;ρ——散集密度，通常煤炭的散集密度，所以暂取0.9；表3-1立井单绳箕斗规格表3.2.2提升钢丝绳的选择钢丝绳是由钢丝、绳芯和润滑脂组成的钢丝束。它具有以下特点：可以长距离地传递负载；安全系数大，因而使用安全可靠；质量小，方便运输；强度高、抗冲击韧性好、运行平稳，因此在高速工作条件下不易崩断；柔软性能突出，适合牵引；耐腐蚀性高、耐磨性好，因此可以在恶劣环境中正常工作。因为钢丝绳具有上述优点，所以在承载、提升方面，钢丝绳应用较广。尤其在煤矿产业，它是提升设备非常关键的部件，直接关系到生产效率和工作人员的人身安全，所以对于提升机钢丝绳，一定要慎重选择。提升设备使用的钢丝绳，按照用途分类，可以分为一般用途钢丝绳和重要用途钢丝绳。结合生产要求与单绳缠绕式提升机的提升需要，我们通常选取圆形股钢丝绳或者三角股钢丝绳，并且保证钢丝绳光面右同向捻、点或者线接触形式。为了提高钢丝绳的耐腐蚀性与抗冲击韧性，适宜选择优质碳素结构钢丝绳（也可以镀锌加以保护）。除此之外，钢丝绳在工作过程中，还受到很多应力作用和各种因素的影响，损坏钢丝绳的质量和性能，缩短钢丝绳的使用寿命。最为常见的应力作用分别是弯曲应力、挤压应力、动应力、静应力、扭转应力等等。在实际计算过程中，如果综合计算上述应力作用，那么将会带来很复杂的工作量，所以现在国内外都是按照静载荷计算求近似值。根据《煤矿安全规程》规定：钢丝绳应按照最大静载荷并且考虑一定安全系数的方法进行计算。例如专为升降人员的安全系数最低值为9、专为提升物料的安全系数最低值为6.5等等。需要注意的是，这里的安全系数并不是钢丝绳真正具有的强度储备，而是经过实践得到的钢丝绳安全运行的经验值。根据上述要求，钢丝绳的计算如下：（1）钢丝绳最大悬垂长度，按式(3.6)计算：初步估算井架高度：式（3.6）式中：——矿井深度，m；——由井底车场水平到容器装载的距离（m），暂取20m。（2）根据以上数据，按式(3.7)计算出钢丝绳每米质量P：式（3.7）式中:——一次提升货载的重量，kg；——容器的自身重量，kg；——安全系数，按照《煤矿安全规程》规定，暂取6.5；——钢丝绳抗拉强度，暂取17000kg/cm2。按照上述计算结果，选择圆形股6×19型钢丝绳，它的参数如下：①钢丝绳直径；②钢丝直径；③钢丝绳断裂力；④钢丝绳每米质量；⑤钢丝绳抗拉强度为根据以上数据，按式(3.8)校核钢丝绳安全系数：式（3.8）式中：——所选钢丝绳全部钢丝破断拉力总和，N；——货载质量，kg；——容器质量,kg；——钢丝绳质量，kg；——安全系数。《煤矿安全规程》规定，安全系数必须达到要求，即ma≧6.5，所以在初步估算中，ma取6.5；根据以上计算数据结果，ma＞6.5，所以校核结果是合格可用。提升钢丝绳的日常检查维护，对于提高钢丝绳的使用寿命、保证工作人员的生命安全十分重要，所以必须严格按照规定：①提升钢丝绳必须每天检查一次，平衡钢丝绳至少每周检查一次；②对容易损坏或者较多锈蚀的钢丝绳部分必须停止工作，仔细检查；③对于已经断丝的部分，必须在检查时剪下，并记录在册；④要经常涂、浸专用油维护。3.2.3提升机卷筒的选择提升机卷筒是提升机设备的重要组成部分，它所需容绳量的要求，很大程度上影响着提升设备的工作效率与安全性能。因此，对于卷筒的设计与选择要求，也是十分严格的。提升机卷筒，主要有以下三种分类：①对开装配式木衬卷筒：它是剖分装配式结构，方便运输与安装；②对开装配式绳槽卷筒：在过渡区拥有层间过渡块，减轻咬绳程度；③整体式木衬卷筒：整体结构，安装工作量较少，方便替换使用。现在，无论是中小型煤矿还是大型煤矿，其主流结构形式是装配式木衬卷筒，因为它具有使用替换方便、摩擦损耗较小、可以灵活搭配绳径等特点，故本次设计在此也采用装配式木衬卷筒，其参数数据计算如下：（1）提升机卷筒直径D：式（3.9）式（3.9）综上计算数据，选择卷筒直径D=3500mm；提升机卷筒宽度B：式（3.10）式中:d——钢丝绳直径，mm；ε——钢丝绳绳圈之间的间距，暂取3mm；根据相关规定，所需滚筒宽度不能大于提升设备标准，即滚筒宽度不能超过1.7m，以上数据计算结果显示，本次设计方案，合适可用。再考虑到实际生产、工作中，会存在误差，所以选择滚筒要求为：卷筒直径D=3500mm,宽度B=1655mm。提升机强度验算：式（3.12）式（3.13）式中:——所选提升机最大静张力；——所选提升机最大静张力差；由式（3.12）与式（3.13）计算结果表明，提升机强度满足生产使用要求，校验合格。3.2.4天轮的选择按照《定型成套装备》中规定，综合以上计算得出的钢丝绳直径等因素，能够查表得出选择，采用天轮参数要求如下：绳槽直径23.5mm，名义直径3500mm。3.2.5提升机与井筒的相对位置（1）井架高度：t式（3.14）式中：——卸载高度，暂取20m；——容器全高,查表取9.25m；——过卷高度，根据规定，暂取4m；——天轮半径（m）；在上式计算中，综合考虑实际井架高度，需要加上接触点到天轮中心的距离，即0.75Rt，以此保证实际生产设计时的准确性。在之前计算钢丝绳的相关数据时，井架高度Hj的预估数值是30m。式（3.14）的计算结果表明,原来的井架高度预估数值合适可用,不需要再进行校核,只需把按照相关规定，取35m即可。（2）滚筒中心线到井筒中提升钢丝绳间水平距离：式（3.15）式中：——井架高度，m.——提升机滚筒直径，m。（3）钢丝绳弦长Lx：式（3.16）式中：Rt——天轮直径C0——滚筒中心线与井口水平高差提升机主轴中心线高出井口水平距离，暂取21；在设计中，钢丝绳弦长通常规定在60m以内，主要是为了防止在运行中钢丝绳因为振动而越出天轮绳槽。通常，弦长是满足设计要求的。（4）钢丝绳内外偏角计算钢丝绳的内外偏角很大程度上影响着钢丝绳与天轮轮缘的磨损状况，如果内外偏角不能满足设计要求，会导致钢丝绳跳出天轮的事故，严重情况下，会威胁工作人员的生命安全，所以必须严格设计。按照《煤矿安全规程》规定：最大外偏角和最大内偏角均不得超过1°30′。最大外偏角如下：式（3.17）式中：B——滚筒标准宽度，B=1.7m；s——两箕斗中心距，查表3-1，得s=2.1m；a——两滚筒之间的间隙，查表3-1，计算得a=0.14m；d——钢丝绳直径，d=0.04m；ε——绳圈间隙，暂取0.003m。最大内偏角为：式（3.18）式中：——提升高度，m；——提升机滚筒直径(m)；综上所述，计算得出的数据符合《煤矿安全规程》的要求，合适可用。（5）提升机滚筒的下出绳角式（3.19）按照规定，JK提升设备的下出绳角必须大于等于15°，否则在生产工作过程中容易出现事故。式（3.19）计算结果表明，下出绳角合适可用，安全可靠。3.2.6预选提升电动机提升电动机是提升设备的动力源，选择提升电动机时，要结合工作现场环境的电源设备、温度、工作时长、工作连续性、载荷大小等等因素，综合选择出符合生产要求的电动机类型、转速、结构形式、型号，并保证它的经济效益。在此，本设计算则结构简单、价格经济、操作维护方便的三相交流电机，其相关数据计算如下：（1）确定电机额定转数：式（3.20）结合箕斗容积较大的限制因素，所以预定电机同步转数为。（2）根据以上计算数据，带入式（3.21）、式（3.22），得出预选电动机功率Pe：其中，额定转数预估值为ne=742r/min;实际最大提升速度Vm:式（3.21）预选电动机功率：式（3.22）式中：——矿井阻力系数，取；——减速器传动效率，取；——动力系数，取；综上数据，可以确定电机选择型号为YR2000-8/1730三相异步电动机，它的规格参数如下：①额定功率②转数③效率；④飞轮转矩(GD2)d=36310N.m2（3）根据以上数据，可以计算得出所选电动机的额定拖动力Fe：式（3.22）（4）根据以上数据，计算出电动机转矩：3.2.7计算传动装置的总传动比并分配传动比（1）根据以上数据，预估减速器的传动比是11.5；（2）给各级传动装置分配传动比：3.2.8计算主轴的输入功率并选择轴径（1）计算主轴的输入功率：式（3.24）式中：——联轴器的传递效率，取；——轴承的传递效率，取；——齿轮的传递效率，取；——卷筒的传递效率，取。（2）计算主轴输入转矩T主轴：式（3.25）（3）计算主轴最小直径dmin:式（3.26）式中：P——主轴轴传递功率；n——主轴转速；c——许用应力确定值，取c=105。表3-2常用材料的许用扭转剪应力[τ]值和c值注：当作用在轴上的弯矩比传递的转矩小或只传递转矩时，C值取较小值，否则取较大值。综合以上计算数据，结合表3-2，确定选择周最小直径。除此之外，为了确保主轴的强度与工作稳定性，对于主轴上的三个键槽，应该放大7%左右，因此最终确定主轴最小直径的圆整数720mm，主轴的选用材料是40Cr钢。3.2.9根据轴径确定主轴部分的安装轴承根据主轴轴径的选定，从而确定选择圆锥滚子轴承的型号为3506／720型：表3-3所选轴承技术参数3.2.10联轴器的设计【6】联轴器是联接提升机两轴承并传递扭矩的重要部件，为了适应工作环境，所涉及的联轴器应该能够适当地缓冲减震，尽量避免震动问题，所以在设计时应该多加注意上述几点。（1）主轴和减速器低速轴间半联轴器：这里采取的联轴器类型是弹性柱销联轴器，它的材料为ZG35，其工艺要求见图3-2：图3-2主轴半联轴器结构工艺图（2）电机与减速器高速轴间联轴器：这里采取的联轴器类型是弹性柱销联轴器，它的材料为ZG35，它的工艺要求如图3-3：图3-3电机半联轴器及认购工艺图3.2.11制动器的设计制动器在矿井提升设备部件中占有重要地位，它是提升设备中能够直接产生制动力矩的机构，提升设备的所有保护措施，最后都要在制动器处终结。其可靠性的高低，直接影响着矿井提升设备与工作人员安全系数的大小。【13】为了保证制动器的正常工作，我们通常采取以下措施：调整好闸盘与闸瓦之间的间隙；控制闸盘污染系数；限制液压站油压值。本次设计综合考虑，决定采取盘型制动器。它是一种新型高性能制动器，具有体积小、质量小、惯量小、通用性高、可靠性高、结构简单、维修方便等优点。它的装配简图如图3-4所示。图3-4盘式制动器装配简图盘型制动器主要是采取液压制动结构，主要有调节螺母、活塞、缸体、基架、闸盘、闸瓦、制动盘等零件组成。其液压组件能够单独整体拆卸更换，方便盘型制动器损坏时，及时更换，不影响生产工作。盘型制动器的制动力是由闸瓦与制动器摩擦而产生的。当提升设备启动制动时，根据工作状况和指令状况，电液控制系统会根据指定的程序，自动降低油压，从而使制动器制动。在维护盘型制动器的工作过程中，应注意以下事项：拆卸零件后，拆卸下来的零件严谨胡乱摆放；盘型制动器的很多零件表面都是精加工或者磨光，严禁损坏、碰伤零件，以防漏油；装配圆锥的外表面必须妥善保养，否则会导致密封圈损坏；严禁碰伤调整螺母的螺纹。

4提升设备的运动学及动力学计算4.1计算提升系统变位质量提升系统所包含的运动系统非常多、非常复杂，在进行设计时，如果把所有的运动系统或者因素都考虑进去，那么设计将会十分困难。为了使系统设计简单化，减轻设计任务，更大效率地保证生产任务，在不影响工作生产的情况下，可以使用卷筒集中质量来替代运动系统总质量。这即是提升系统变位质量。在提升设备工作时，做直线运动的三个部分的变位质量，相当于实际质量，可以忽略不计。除此之外，还有三个部分作旋转运动，即天轮、电动机转子和提升机。在进行设计计算时，整个提升系统的总变换质量就是将钢丝绳各运动部分的质量调到提升机卷筒圆周表面上的总质量。天轮的变位质量mt和提升机的变位质量mj可以在设计规定中查出对应数据，不用计算。所以，需要计算的变位质量只有电动机转子部分。（1）计算电动机转子的变位质量：式（4.1）式（4.2）式中:——电动机转子的回转力，查表可得；——提升机滚筒直径；——减速比，已知。计算提升系统的总变位质量为：式（4.3）式中：——钢丝绳悬垂长度；——钢丝绳的弦长；——滚筒上缠绕一周摩擦圈绳长；——提升高度；——提升机滚筒及减速器的变位质量，查得=29700kg——每个天轮的变位质量，查得；4.2计算并选定提升加速度（1）选用箕斗提升初加速度：式（4.4）初加速阶段时间:式（4.5）式中：——箕斗脱离卸载曲轨速度，取；——箕斗卸载曲轨行程，取计算电动机的最大平均出力：式（4.6）式中：——电动机的额定功率，查表取——传动效率，查表取根据《煤矿安全规程》的规定，电动机的最大平均出力不得小于实际所需最大出力。（3）计算主加速度：式（4.7）式中：——减速器输出轴最大允许转矩，查表取Mmax=3000N；——滚筒直径，m；——矿井阻力系数，查表取。综合以上数据，结合《煤矿安全规程》里的规定，本次设计提升设备的加速度可以是4.3计算并选定提升减速度提升设备的减速方式影响着提升系统减速度的大小，通常分为电动机减速、惯性滑行减速、制动减速三种方式。本次设计采用惯性滑行减速方式。其工作原理，是在深度指示器的减速开关断开后，提升系统在惯性力的作用下继续滑行，直至减速停止。它的减速度大小只和提升系统的各项参数有关，所以需要精确计算，以方便精准地控制提升系统。它的基本动力方程如式（4.9）所示：式（4.9）（1）计算减速阶段开始时的减速度：式（4.10）（2）计算减速阶段终了时的减速度：式（4.11）式中:——自由滑行减速度，m／s；——阶段行程，取20m；4.4计算六阶段速度图参数为了使提升机在安全、经济的状态下进行工作，设计中对提升设备在各种工况工作时的加速度与最大速度做出限制，组合起来，即是速度图。速度图反映了运行速度的变化规律，是验算设备的选择提升机控制设备及动力学计算、提升能的基础。表4-1爬行距离h4及爬行速度v4计算卸载曲轨中初加速时间：式（4.12）计算箕斗在卸载曲轨内的行程为；计算初加速阶段时间t0为：式（4.13）（3）计算主加速时间：式（4.14）（4）计算主加速阶段行程：式（4.15）计算爬行时间：式（4.16）（6）计算主减速阶段时间：式（4.17）计算主减速阶段行程：式（4.18）（8）计算刹车阶段：此阶段时间非常短暂短，忽略不计。（9）计算等速阶段的行程：式（4.19）等速阶段时间t2：式（4.20）（10）计算一次提升循环时间：式（4.21）式中：———次提升循环休止时间，s；（11）计算提升设备的年实际提升量及提升能力富裕系数：式（4.22）式（4.23）式中：——矿井年生产量要求，吨/年；——一年中工作日总天数，取300天；——每日工作时长，取14h；——提升工作不均衡系数，取c=1.2；——提升设备富裕系数，主提升设备对第一水平大1.2；按照技术参数要求规定，主提升设备的富裕系数必须大于1.2，根据以上计算数据结果，设计合适可用。4.5提升设备的动力学计算提升设备运动学，主要是研究和确定提升设备在提升过程中的运动变化规律，从而求得较为合适的工作方式。在计算各个阶段的动力时，容器的运动变化规律深受提升设备控制方法的影响，只要求出要求的提升设备动力数据，就能为提升设备的计算提供严谨的理论依据。在计算过程中，单绳缠绕式无尾绳提升设备的基本动力方程式：式（4.24）根据以上数据，按照公式，计算出各项动力数据：（1）初加速度阶段时各项数据：①初加速度开始，，，：式（4.25）②初加速度终了，，，式（4.26）（2）主加速度阶段时各项数据：①主加速度开始：，，式（4.27）②主加速度终了，，，式（4.28）（3）等速度阶段时各项数据：①等速度开始：，，式（4.29）②等速度终了：，，式（4.30）（4）减速度开始及终了时拖动力均认为等于零。（5）爬行阶段时各项数据：①爬行开始：，，式（4.31）②爬行终了：，，式（4.32）图4-1提升机工作图图4-1是提升机的工作坐标图，它的横坐标代表时间（s）,纵坐标代表力（N）。把上述的计算数据对应标出，然后连线，即可以得出此图。从图4-1中可以看出，随着时间的推移，速度与力的关系也在对应变化，其变化规律也可以总结得到。4.6计算提升电动机容量电动机容量，即电机的额定功率。提升设备在运转过程中，电动机容量直接影响着提升设备的工作效率。在选择提升电动机容量时，通常有两种方式，一种是常值负载下电动机容量的选择，另一种是变化负载下电动机容量的选择。为了完成生产任务，满足设计要求，对于电动机容量的计算要结合实际情况来看。(1)计算提升电动机等效容量：式（4.33）式中:——低速运行时散热不良系数，查得取0.5；——停机散热不良系数，查得取1/3。(2)计算电动机的等效功率:式（4.34）根据以上数据，因为Pd≤Pe，所以满足参数规定要求，因此此设计是合适可用的。（3）校核特殊过负荷①计算调绳时产生的特殊力：式（4.35）式中：——动力附加系数，查得取值1.1；②计算特殊过负荷系数：式（4.36）按照安全参数要求规定，不得大于等于提升电动机最大过负荷系数的0.9倍，通过计算可以得出，。根据以式（4.36）求出的数据可以得出，此设计符合要求，合适可用。综上所述，预选电动机符合设计要求，合适可用。4.7提升设备的电耗及效率的计算（1）一次提升电耗：式（4.37）式（4.38）式中：——力图中各阶段变化力，N；——提升容器实际最大提升速度，，m／s；——减速器效率；——电动机效率。并且，1.02——考虑到提升机附屑设备，例如润滑油泵、制动油泵、磁力站等设备的耗电量，所以式中取1.02的附加系数；(2)吨煤每小时电耗W：式（4.39）

5产品空转运行产品空转运行要求不挂钢丝绳，同时有以下要求：（1）在机器的各个部件调整完成之后，可以进行空运转试车，空运转试车的时间为8h；（正反转连续运转各4h）。（2）主轴装置运转时，应保持平稳状态，并且主轴轴承受温升不能够超过20℃；（3）空运转状态下的减速器，应满足以下要求：①运转应平稳，并且不能有周期性冲击声，②各轴的承受温生不能超过20℃；闸瓦分为铸铁闸瓦与合成闸瓦，是矿井提升机制动器的主要零部件之一，不能严重磨损，为了保护闸瓦，我们采取对闸瓦进行贴磨：①贴磨过程中随时观察制动盘情况，如发现意外，必须停磨并清除沟纹；②如发现碎片或者其他颗粒嵌入闸瓦，应清除干净再工作；③经常检查更换，严防闸瓦陷入磨损恶性循环。（5）紧急制动空行程时间不能够超过0.3s。（6）保持全速运转，并且正反各4h，全方位地检查机器各个部件，如果运转过程中存有异声，必须使机器停止或者降速，然后检查机器，从而排除一切故障。产品负荷试车时要求将钢丝绳和提升容器挂上，根据情况调节每一根钢丝绳长度，并标注出减速、二级制动、过卷、限速等正确位置。空容器试车时间为6h，仔细检查有何异状。加载试车通常分成三个等级，并且逐级增大，分别是1/3F、2/3F、满负荷F。满负荷试车时，应该全面地查看各个部件有没有残余变形或者其它的缺陷，在各级负荷试验时，需要相应地调节工作油压，并且在满负荷试验中需要注意以下各项：（1）工作制动的可调性能否满足要求；（2）安全制动的减速度应满足要求；（3）减速器各轴承主轴承的温升不同，通常为35℃，最高可以是70℃；（4）停车检查，要全面检查各部件有无异样和钢丝绳与容器连接处的紧固情况以及安全保护系统的正确可靠性。

6提升机的维护与检修矿井提升机在工作过程中，因为工作环境恶劣，再加上自身工作过程中容易摩擦损坏，所以它的使用寿命容易偏离设计时的理论值。为了提高提升机的经济效益，延长它的使用寿命，消除安全隐患，保证工作人员的生命财产安全，必须对矿井提升机进行周期性地维护与检修。6.1提升机的日常维护提升机的日常维护，与其他机器一样，着重在于清洁与润滑。因为提升机在工作过程中经常与钢丝绳等部件发生摩擦，所以润滑尤其重要。日常工作结束后，检测人员要勤加给提升设备涂油润滑，并且维修、更换已经损坏