提升机构矿井提升机械设计选型设计说明书

前言毕业设计是对我们大学四年所学知识的综合性检验，是大学生走向工作岗位的一项的系统的训练。它不仅能培养综合利用专业知识的能力而且有助于提高分析和解决问题的能力，是由理论走向实践必不可少的台阶。我们的毕业实习由学校安排在皖北煤电集团祁东矿实习，经过四个星期的实习，使我对实际的生产有了一定的了解，祁东矿设计井型150万吨/年，可采储量18877万吨，服务年限89年，根据矿井的实际生产情况，结合自身的学习情况，在老师的指导下，决定对矿井所用的提升机械设备这方面，完成自己的毕业设计。本设计承侯波教授，审查并提供了许多宝贵意见和资料。在设计过程中，也得到了祁东矿技术部门领导，和机电科领导与技术人员，师傅们提供了许多煤矿原始资料。在此表示感谢。由于设计仓促，加之本人水平有限，设计中难免有缺点与错误，敬请予批评指示。高杨二零零六年五月二十九摘要提升机是矿山大型固定设备之一，在矿山生产建设中起着重要的作用。多绳提升机又称“多绳摩擦式提升机”，是在单绳摩擦轮提升机的基础上，为了适应矿井向深部发展，以及年产量日益增大的需要逐渐发展起来的，即利用几根直径较细的钢丝绳，代替原来只用一根较粗的钢丝绳来提升。随着科学技术的日趋发展，提升机的控制和调节系统已日趋完善，因而，多绳摩擦式提升机能够更多地取代缠绕式提升机。从1938年开始使用第一台多绳提升机，到1948年以前，全世界总共有六台多绳摩擦式提升机在运转，到1959年未，已经有240多台。而近些年来，使用多绳提升机的国家已经越来越多。本次设计的课题为《多绳摩擦式提升机的选型设计》，，在满足生产的条件下，尽可能降低成本，并能满足一定的富裕系数有以下的任务及要求：1．提升容器的的设计计算；2．钢丝绳的计算和选择；3．井塔的确定；4．提升系统的运动学及动力学分析；5．毕业设计说明书的编写6．提升大厅平面布置图、提升系统图、井架图，天轮结构图的绘制在此次设计中得到了侯波老师等老师的指导和帮助，在此表示由衷的谢意。AbstractPromotethemachineisthemineralmountainlargefixoneoftheequipmentses,riseinthemineralmountainproduceconstucttheimportantfunction.Manyropespromotethemachineandcall"manyropesrubthetypetopromotethemachine",rubbingthefoundationthattheroundpromotesthemachineinthesingleropeup,forthesakeoftheorientationmineralwelltoadevelopment,andthedemandthattheyieldofyearincreasinglyenlargedevelopsgraduallyof,thenmakeuseofafewsteelwireropeswiththinnerdiameter,replacingtopromotewithathickersteelwireropeoriginallyandonly.Alongwithsciencetechnicaldevelopgradually,promotethecontrolofthemachineandregulatethesystemalreadygraduallyperfect,asaresult,manyropesrubthetypetopromotethefunctiontoreplacetotieuptheroundtypetopromotethemachineenoughandmorely.Haveusesince1938manyropesofthefirstsetpromotethemachine,to1948ago,thewholeworldhadsixsetsmanyropesfrictiontypetopromotethemachineintheoperationaltogether,to1959don't,havealreadyhadmorethan240sets.Butnearerinthelastyears,usagemanyropepromotesthenationofthemachinealreadymoreandmore.Atopicfordesignfor《manyropesfrictiontypepromotesthemachinetochooseadesign》,,undertheconditionofsatisfytheproduction,declinepossiblylowcost,andcertainlycansatisfywealthycoefficientHavethefollowingmissionandrequests:1.promotethecontainerofofdesigncalculation;2.thecalculationandthechoiceofthesteelwirerope;3.theassuranceofthewelltower;4.promotethekineticsandthedynamicsanalysisofthesystem;5.motethehallflatsurfacetoarrangethediagramandpromotethesystemdiagram,thewelltowercrosssectiondiagram,leadtoalayerflatsurfacetoarrangethediagramtodrawGotaquietandpeacefulteacher,inthistimedesignintheHouteacher,xujusttheteacher'sleadingandhelps,meanthefromtheheartgratitudehere.

目录一提升方式的确定及提升设备选型计算依据················1二提升容器的选择······································4三提升钢丝绳的选择计算································7四提升机主导向轮和天轮的选择··························10五提升机与井筒的相对位置的计算························12六运动学及动力学计算··································15七电动机功率的验算····································23八提升设备的电耗及效率计算····························25九多绳摩擦提升机的防滑验算····························27

提升方式的确定及提升设备选型计算依据一、提升方式的确定在选择提升设备之前，首先应确定合理的提升方式，它对提升设备的选型，对矿山的基础投资，生产能力，生产效率及吨煤成本都有直接的影响，在具体设计工作中，要根据矿井的具体条件，提出若干可行方案，然后对基建投资，运转费用，技术的先进性诸方面进行技术比较，同时还要考虑到我国提升设备的生产及供应情况，才能决定比较合理的方案。根据我们实习的单位祁东煤矿设计的原始参数和实际情况，综合考虑个方面的因素，决定采用落地式多绳摩擦提升系统较为合理。多绳摩擦式提升与单绳缠绕式提升比较，其主要优点是：１、提升高度不受滚筒容绳量的限制，适用于深井提升；２、载荷是由数根钢丝绳承担，故钢丝绳直径载荷下单绳提升小；３、摩擦抡直径显著减小；４、由于摩擦轮的直径小，回转力矩减小，在提升载荷相同的情况下，多绳摩擦式提升机的质量比单绳缠绕式小1/4~1/5提升电动机的容量和耗电量也相应降低，设备的效率高。５、摩擦轮的直径较小，在相同的速度下，可以使用转速较高的电动机和较小的减速箱。６、钢丝绳是搭放在摩擦轮上，减小钢丝绳的弯曲次数，改善了钢丝绳的工作条件。７、采用偶数根钢丝绳，钢丝绳的捻向是左右捻各半，消除了提升容器在提升过程中的转动，减小了容器的罐耳对罐道的摩擦阻力。８、数根钢丝绳同承受载荷，提升工作的安全性大为提高，世界各国的运行经验表明，数根钢丝绳同时被拉断的可能性极小，因此可以不再使用防坠器，从而减小了提升容器的重量。多绳摩擦提升的缺点：１、数根钢丝绳的悬挂、更换、调整、维护检修工作复杂，而且当有一根钢丝绳损坏而需要更换时，为保持所有的钢丝绳具有相同的工作条件，往往需要换所以的钢丝绳；２、因不能调节绳长，故双钩提升工作不适用于多水平提升。３、当井深超过1700m时，钢丝绳与容器在连接处应力波动较大，钢丝绳的故障较多，故多绳摩擦提升不宜用于超深井提升。由于多绳摩擦式提升机具有上述一系列的优点，因此，目前世界各国都得到广泛的应用，其适用范围不但用于深井、立井提升，而且许多国家的浅井和斜井也已优先采用。多绳摩擦提升机现已成为现代化矿井提升的发展方向之一。本次设计的提升系统类型为落地式多绳摩擦提升系统，其优点在于建造费用小，减少了矿井的初期投资，并且可提高抵抗地震灾害的能力。二、选型设计的主要内容（一）设计的依据祁东矿的设计年产量：An=150万吨工作制度：年工作日br=300，日工作小时t=14小时矿井开采水平：单层开采，井深：Hs=550m卸载水平与井口的高差：Hx=14m装载水平与井下运输水平的高差：Hz=34m煤的散集密度：rm=0.95t/m3提升方式：落地式多绳摩擦提升矿井电压等级：35000V（二）设计的主要内容计算并选择提升容器计算并选择钢丝绳计算滚筒直径并选择提升机和天轮提升机与井筒相对位置的计算提升机运动学及动力学计算电动机的功率验算计算吨煤电耗及效率多绳摩擦提升机的防滑验算三、落地式多绳摩擦提升系统的组成及工作原理（一）提升系统的组成矿井提升设备的主要组成部分包括：提升机、提升钢丝绳、提升容器、天轮、井架以及装卸载附属设备。（二）提升设备的工作原理图1为竖井箕斗提升系统示意图。井下的煤车通过井底车场巷道中的翻笼（翻车机）将煤卸入井下煤仓9中，再通过装载设备11将煤装入停在井底的箕斗4中。此时，另一条钢丝绳所悬挂的箕斗则位于井架3上的卸载曲轨5内，将煤卸入井口煤仓6中。两个箕斗也是通过两条钢丝绳绕过天轮，由提升机滚筒带动在井筒中作上下往复运动，进行提升工作。提升容器的选择提升容器的容量是按提升任务的大小来确定，但有几种容器都可满足要求时，则要考虑经济效果，根据祁东矿的实际情况，首选双箕斗提升。一、目前，我国煤矿设计部门在选择提升容器时，一般都采用经济速度法，长用的提升速度为：（公式出处：<矿井运输及提升设备>）Vj=(0.3~0.5);m/s式中：Vj——经济提升速度；m/sH——提升高度，m；H=Hx+Hs+HzHx——卸载高度，m；Hx=14mHz——装载高度，m；Hz=34mHs——矿井深度，m；Hs=550m一般情况下多取中间值进行设计，即Vf=0.4,m/sVf=0.4=9.78m/s二、根据经济提升速度，估算一次提升循环时间Tj=++=+10+12=s式中：Tj——根据经济提升速度估算的一次提升循环时间，s；——提升加速度；在以下范围内选取，升降人员时，升降物料时，这里取——容器爬行阶段附加时间，箕斗可暂取10s——休止时间，箕斗休止时间按参考资料《矿井提升设备》中的规格表中选取表1—1箕斗休止时间箕斗规格，t<68～9121620休止时间，s810121620三、根据矿井年产量及估算出的一次提升循环时间，即可求出一次合理的提升量为：，t/次==12.493t/次式中：An——矿井年产量，t/年；C——提升不均衡系数，对于主井提升设备，有井底煤仓时，C=1.1～1.15，无井底煤仓时C=1.2，这里取C=1.1。——提升富裕系数，主井提升设备对第一水平应留有1.2的富裕系数——提升设备年工作日，d=300天——提升设备的日工作小时，=14小时四、根据计算出的一次合理的经济提升量，选取箕斗，所选用的箕斗载重量一般应大于式中：——箕斗的容积——煤的松散比重根据所求出的箕斗的容积，便可以自箕斗规格表中选取比较接近的标准箕斗，所选取的箕斗其型号和技术参数如下：表1—2箕斗型号罐道有效容积m3提升钢丝绳箕斗自身重量JDS-12/110×4钢丝绳罐道13.2四根12t本次设计采用的是同侧装卸式箕斗的优点在于，装卸方便，有利于实现自动化生产，有效的提高了生产效率。五、根据所选的箕斗型号，计算一次提升循环所需要的时间==95.76s式中：m——所选出的标准箕斗的一次提升实际载货量，其值为箕斗的容积与载货密度的乘积。求得所需提升机提供的速度为：（公式出处：<矿井运输及提升设备>），m/s==9.7m/s是选择提升机的一个依据。提升钢丝绳的选择计算一、多绳摩擦提升机的主提升钢丝绳最好选用镀锌三角股钢丝绳，三角股钢丝绳表面圆整光滑耐磨，而疲劳性能好，寿命长，有利于提高摩擦衬垫的使用寿命和改善防滑条件，主提升钢丝绳用数一般为偶数根，根据我国煤矿的使用经验，最好采用四根或者是六根，优先采用四根，为减少提升过程中的横向旋转，所用的主绳应半数左捻，半数右捻，并且交错排列悬挂。１、多绳提升的主提升钢丝绳需要的每米的质量为（公式出处：[矿井运输及提升设备]）==式中：——一次提升货载重量，；——主提升钢丝绳的根数；——主提升钢丝绳的公称抗拉强度，取＝1400Mpa；——钢丝绳密度，三角股钢丝绳的密度为9700——钢丝绳的悬垂长度，=598+11.5+34=643.5m——提升高度——=——卸载高度——箕斗箱高度，可按下式计算：＝－＝——箕斗全高（14450mm）——连接装置的高度（3750mm）——尾绳环的高度=+=m——过卷高度《煤矿安全规程规定》，摩擦轮式提升装置提升速度小于时，过卷高度不小于速度值，但最低不得小于6m，当提升速度大于10m/s时，过卷高度不小于10m/s,现在煤矿企业为提高生产效率，提升速度已大于10m/s，故这里选=10m——防撞梁底至导向轮底层面的高度,这里=11.25m——导向轮中心高出导向轮层面的高度——钢丝绳安全系数,对于多绳用的新钢丝绳《煤矿安全规程》规定,当专为升降物料时：=6.88,这里取=6.9。计算出以后，从钢丝绳规格表中选取与其接近的标准钢丝绳。根据附表I—17选取股—33—1400—特—甲—镀—左，右捻各两根，破断拉力总和69050kg。重量4.786kg/m。２、钢丝绳安全系数的校验：（公式出处：矿井运输及提升设备）＝；==7.41>故所选的钢丝绳校验合格，符合要求。式中：——所选钢丝绳所有钢丝的破断拉力之和一次提升的货载的重力容器的自重钢丝绳每米的重力二、尾绳的选择平衡尾绳是为了平衡提升钢丝绳的重力设置的，由于它负担自重而无其他的载荷，因此对材料的抗拉强度无特殊要求，但为了安全而要求它具有旋转不旋转等特点，因此以前长采用扁钢丝绳，但扁钢丝绳制作效率低，价格贵，目前我国大多数矿井改用不旋转的圆股钢丝绳，作平衡尾绳。作平衡尾绳的钢丝绳，其抗拉强度可选用的。我国广泛的采用的等重尾绳的单位长度的质量为：==9.572根据计算出来的尾绳单位质量，查钢丝绳规格表，选取6×37圆股钢丝绳。２、尾绳的长度计算H尾＝=2×11.5+598=621m三、所选择的钢丝绳和尾绳的型号与技术参数如下表：表1—3钢丝绳种类抗拉强度数量单位质量直径破断拉力之和6（36）股－33－1400－特－甲－镀－左（右）1400Mpa4根4.786kg/m33mm69050kg6×37股圆股钢丝绳1400Mpa2根9.436kg/m52mm提升机主导向轮和天轮的选择一、主导向轮的计算与选型１、摩擦轮的直径计算摩擦轮直径的计算原则与单绳缠绕式提升机相同，即，使钢丝绳在摩擦轮上的弯曲应力较小为主要原则。有导向轮时：无导向轮时：落地式多绳摩擦提升机的选型应按有导向轮计算，即：２、提升系统的最大静张力和最大静张力差的计算：最大静张力差为：（公式出处：<矿井运输及提升设备>）=361219.8N最大静张力差为：==123047.48N式中：——不平衡系数==-0.272×9.8=-2.67根据计算所得的查多绳摩擦提升机规格表选择提升机，其型号与技术参数如下：表1—4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变位质量JKMD—3.5×43.5m4140KN525KN35mm300mm13m/s3.5m13000kg验算主导向轮衬垫的比压，由于采用四绳系统，比压用下式计算：（公式出处：矿井运输及提升设备）=式中：——提煤上升绳股的静张力=——提煤下降绳股的静张力上述实际比压小于橡胶类衬垫允许比压值14kg/cm2，更小于塑料衬垫允许值20kg/cm2。无论采用何种衬垫都符合要求。二、天轮（多绳导向轮）的选择根据主导轮的的型号，选取与之配合的天轮其型号为，其主要参数如下：表1—5天轮型号直径变位质量绳槽半径两轴承中心距3500mm1133kg16.5mm1000mm提升机与井筒的相对位置的计算提升机对于井筒的相对位置，系根据卸载作业的方便，地面运输的简化以及设备运行的安全而定。所有这些都应在矿井工业广场的总体布置中解决。一、井架高度井口水平至下天轮轴心的距离：（公式出处：矿井运输及提升设备）式中：——防撞梁离下天轮中心的距离为了计算井架的高度Hj，需先确定上下两组天轮的中心距e，e值取的过大，以致两条钢丝绳弦互相平行，主导轮的围包角只能是180度，这时如欲增大围包角防止钢丝绳打滑时，必须在主导轮的出绳附近加设导向轮。这不仅使系统复杂，且增大了维护的工作量。如值取的过小，增加围包角是其优点，但在井架附近的上下两条钢丝绳弦距离过近，运转中如果绳弦振动而使两绳相互碰撞也是极不安全的。考虑如上因素后，本方案取e=5m，这是井架高度Hj:二、提升主导轮中心至井筒中心的距离为了安装井架的斜撑，提升机主导轮中心至井筒中心距离应大于下式计算的结果；这里取三、钢丝绳的弦长（公式出处：矿井运输及提升设备）下弦长： ==式中：——主导向轮高出井口水平的距离取＝4.5m——两箕斗中心距离中心距离，查箕斗规格表可知＝2.1m上弦长：==四、钢丝绳的出绳角：上出绳角：==下出绳角：===下出角甚大于，钢丝绳不会触及提升机的机架或基础。五、钢丝绳绕过主导轮的实际围包角，上下出绳角差：=故：弧度运动学及动力学计算一、预选提升机电动机为了对提升设备进行动力学计算，应预选提升电动机。在进行提升设备的方案比较时，也需要初步选择电动机。矿井提升电动机有交流和直流两类。本次初步方案选用直流电动机拖动，直流拖动的优点是调速性能好、电耗小、易于自动化。初选电动机的依据是：电动机的功率，转数及电压等级三个方面的要求：（公式出处：矿井运输及提升设备）电动机的估算功率：＝＝1678kw式中：——提升电动机的估算功率——前面计算的提升机提供的速度——矿井阻力系数，箕斗提升——考虑到提升系统运转时，有加减速度及钢丝绳应力等因素，影响系数，箕斗提升～，这里取。——联轴器效率，由于本系统采用电动机与提升机直接相联，采用钢性联轴器。电动机的估算转数：根据计算出来的与，选择电机的型号为：，额定功率为：，选择额定转数，转动惯量３、确定提升机的实际最大提升速度最大提升速度要供《煤矿安全规程的限制》，对于立井升降物料时，最大提升速度不得超过下式求得的数值：；故所选的电动机符合《煤矿安全规程》的限制，故所选的电机符合要求。所选的电动机的型号和技术参数如下：表1—6电动机的型号额定功率额定转速转动惯量过载系数1700KW二、为计算总变位质量，我们可首先分别计算出各运动部件的变位质量。然后相加即可，各运动部件的质量的变位原则，必须保证该部件在变位前后的功能相等。（一）、提升系统中有三部分作直线运动，既提升载荷，提升容器和提升钢丝绳，他们直接作用于滚筒圆周上，其速度和加速度就是滚筒周围上的速度和加速度。所以不用变位，它们本身的质量就是变位质量。直线运动部分的变位质量为：＝＝式中：——一根钢丝绳总长度；＝＝——尾绳长度（二）、提升系统还有三部分作旋转运动，即提升机，天轮和电动机转子，在提升过程中这些部件各运动质点都围绕自己的轴，以不同的回转半径和回转速度旋转，需要把它们变位到滚筒圆周上，则各部件变位后的质量值就不等于它们原来的数值。提升机的变位质量和天轮的变位质量可以在它们的技术参数规格表中查出，不必计算，只有电动机转子的变位质量需要计算。电动机转子的变位质量，由下式计算求得：式中：——电动机转子的转动惯量——提升机滚筒的半径（三）、则提升系统中的变位质量：三、提升设备的运动学计算（一）、提升设备的运行规律提升设备的运行状态，主要取决于提升容器在井筒中的运行规律，而容器的运行规律与容器的类型及控制方法等有密切关系。（二）、提升加速度的确定１、箕斗提升初加速度的确定为了保证提升开始时空箕斗对卸载曲轨及井架的冲击不致过大，箕斗离开卸载曲轨时的速度被限制在，所以加速度为：目前大量通用的箕斗卸载曲轨行程为，所以加速度为：故箕斗的提升初速度取２、主加速度的确定主加速度是按经济的原则来确定的，主加速度的大小受《煤矿安全规程》，减速箱强度，电动机过负荷能力三方面的限制，本系统没有减速箱所以只从《煤矿安全规程》和电动机的过负荷能力两方面考虑。（1）、《煤矿安全规程》中提升加减速度的限制：一般在竖井升降物料，加速度最大不能超过1.2m/s2（2）、按电动机的过负荷能力来确定，电动机的最大平均出力应大于或等于加减速阶段实际所需的最大出力，即：即：式中：——电动机的额定出力综合两种情况取３、减速度的确定根据实际情况及安全性考虑，本系统决采用电气制动与机械制动相结合的制动方法来完成提升系统的制动，所以减速度的大小要符合机械制动和电气制动两方面的要求。（1）、采用机械制动减速时，为了避免闸瓦过度发热和磨损，制动力应不大于0.3Q即：即：（2）、采用电器制动，是用电动机缓慢减速，即电动机的转子附加电阻再逐级接入转子回路，使电动机在较软的人工特性上运行。为了能较好地控制电机，这时出力应不小于35%的额定值，即：所以当采用电动机减速方式时，其减速度为：根据以上计算的两个结果，综合实际情况选取（三）、速度图参数的计算速度图是验算设备的提升能力，选择提升机控制设备及动力学计算的基础。各类速度图的计算方法大致相同。卸载曲轨中初加速度时间：箕斗在卸载曲轨的行程：主加速时间：主加速阶段行程：主减速阶段时间：主减速阶段行程：爬行时间：式中、从下表中查出表1—7表格爬行阶段自动控制手动控制箕斗距离h42.5～3.35.0速度v40.5（定量装载）0.4（旧式装载设备）抱闸时间，可定为1s，行程很小，可考虑包括在爬行距离内不另行计算，减速度一般取1m/s2等速阶段的行程：等速阶段的时间：１１、一次提升循环时间：四、提升设备动力学计算提升开始时，，故拖动力：出曲轨时：，故拖动力：主加速阶段开始，，故拖动力：主加速阶段结束，，故拖动力：等速阶段开始，，故拖动力：等速阶段结束，，故拖动力：减速阶段开始，，故拖动力：减速阶段结束，，故拖动力：爬行阶段开始，，故拖动力：爬行阶段结束，，故拖动力：根据以上的计算结果，绘出箕斗提升速度图和力图。电动机功率的验算提升机等效容量的计算（公式出处：<矿井运输及提升设备>）１、等效时间的计算：对于自带风扇装置的电动机，其散热条件则与电机转数有关，转数高时风扇散热条件好，低时散热条件差，休止时间散热条件最差。故对于自带扇风装置电动机的等效时间为：＝＝s式中：——考虑电机在低速运转时的散热不良系数，一般取交流电机：；直流电机：；——考虑停车间歇时间的散热不良系数，一般取交流电机：；直流电机：；２、等效力的计算在一次提升过程中，由于拖动力和速度不同，因此电动机绕组中的电流和产生的热量也不一样，为了简化，用一个定负荷下运转时的固定力和最大提升速度，作为选择电动机容量的依据，这个固定力叫做等效力。＝＝上式：＝＝N等效容量：kw３、电动机等效容量的计算根据以上计算出电动机的等效容量后，需按如下两个条件来验算前面初选的电动机的容量是否合适。1、按电动机允许发热条件应满足：；既：1471kwkw式中——初选电动机的额定功率2、按正常运行时电动机过负荷能力应满足：即：按上述两种条件验算时，所选的电动机均符合要求，故所选的电动机合格。提升设备的电耗及效率计算一、一次提升电耗为：（公式出处：<矿井运输及提升设备>），J/次＝＝J式中：——考虑提升机的附属设备（如润滑油泵、制动油泵、磁力站、动力制动电源装置等）耗电量的附加系数；——减速器效率；——电动机效率；积分式：==N利用上式计算时，应注意以下几点：如果减速器阶段采用自由滑行或机械制动减速时，因提升电动机已切断电源，其定子绕组内无电流通过，不消耗电能，故减速阶段力与不应计入。只在采用电动机减速方式与电气制动减速时才计入。爬行阶段，当采用脉动爬行时，爬行阶段的拖动力与应计入。二、吨煤电耗及提升设备年电耗W年＝J一次提升有益电耗提升设备效率%=64%多绳摩擦提升机的防滑验算对于箕斗提升系统，因只上提货载不下放货载所以只进行上提货载防滑验算。因上面选取的主加速度大于，所以要进行动防滑系数验算为基准，对于等重尾绳提升系统，分析得知，在提升加速度阶段动防滑安全系数最小，即：（公式出处：矿井运输及提升设备）==1.272式中：==36859kg其中：，——导向轮的数目和变位质量由于导向轮在下放侧更容易使钢丝绳滑动，故应将，计入中，以便得到更低的防滑安全系数。——下放侧矿井阻力，对于箕斗：——钢丝绳与摩擦衬垫间的摩擦系数，一般取——钢丝绳在摩擦衬垫上的围包角，为我国《煤炭工业设计规范》规定，动防滑安全系数，验算所得的>1.25，故动防滑系数合格应当指出，多绳摩擦提升机的防滑安全系数及钢丝绳与摩擦衬垫之间的摩擦力的大小，与其摩擦系数和摩擦衬垫材料关系极大，摩擦衬垫的材质，性能的优劣对摩擦提升机的工作性能、使用范围，工作可靠性都有直接影响，所以在摩擦材料的选取上，要选用摩擦性能较高，质量较高的材料，来提高系统的安全性能。设计心得通过本次设计，让我充分懂得了理论联系实践的重要性，在设计中，理论计算部分综合了大学四年所学到的知识，并且把这些知识运用到实践当中去，我才感觉到所学的知识的重要性，这次设计为我以后参加工作起到很好的铺垫作用。通过这次设计，我对矿山主井提升系统这一套机电设备的计算选型，以及整套系统的工作原理有了初步的了解，但这离我作一个工程技术人员还很遥远，今后我会不断的学习完善自己，为祖国的发展和煤矿的繁荣，尽自己的所有力量。在设计中我也感觉到所学的知识并不是非常的牢固，在设计中会经常碰到不明白的问题，通过这次设计，就等于重新复习了四年来所学到的知识，牢固的掌握了这些知识，为我以后走向社会打下了坚实的基础。最后我要感谢学校，为我们走向社会之前提供了这样难能可贵的机会，还要感谢实习设计指导老师侯波等老师，没有他们我也不能顺利的完成这次毕业设计。高杨2006年6月参考文献（１）《矿井运输及提升设备》中国矿业大学出版社1989年出版（２）《矿井提升机械设备》中国矿业大学出版社1987年出版（３）《矿山机械与设备》中国矿业大学出版社1999年出版（４）《煤矿安全规程》煤炭工业出版社1992年出版（５）《多绳摩擦提升设备》中国矿业大学出版社1994年出版摘要提升机是矿山大型固定设备之一，在矿山生产建设中起着重要的作用。多绳提升机又称“多绳摩擦式提升机”，是在单绳摩擦轮提升机的基础上，为了适应矿井向深部发展，以及年产量日益增大的需要逐渐发展起来的，即利用几根直径较细的钢丝绳，代替原来只用一根较粗的钢丝绳来提升。随着科学技术的日趋发展，提升机的控制和调节系统已日趋完善，因而，多绳摩擦式提升机能够更多地取代缠绕式提升机。从1938年开始使用第一台多绳提升机，到1948年以前，全世界总共有六台多绳摩擦式提升机在运转，到1959年未，已经有240多台。而近些年来，使用多绳提升机的国家已经越来越多。本次设计的课题为《多绳摩擦式提升机的选型设计》，，在满足生产的条件下，尽可能降低成本，并能满足一定的富裕系数有以下的任务及要求：1．提升容器的的设计计算；2．钢丝绳的计算和选择；3．井塔的确定；4．提升系统的运动学及动力学分析；5．毕业设计说明书的编写6．提升大厅平面布置图、提升系统图、井架图，天轮结构图的绘制在此次设计中得到了侯波老师等老师的指导和帮助，在此表示由衷的谢意。AbstractPromotethemachineisthemineralmountainlargefixoneoftheequipmentses,riseinthemineralmountainproduceconstucttheimportantfunction.Manyropespromotethemachineandcall"manyropesrubthetypetopromotethemachine",rubbingthefoundationthattheroundpromotesthemachineinthesingleropeup,forthesakeoftheorientationmineralwelltoadevelopment,andthedemandthattheyieldofyearincreasinglyenlargedevelopsgraduallyof,thenmakeuseofafewsteelwireropeswiththinnerdiameter,replacingtopromotewithathickersteelwireropeoriginallyandonly.Alongwithsciencetechnicaldevelopgradually,promotethecontrolofthemachineandregulatethesystemalreadygraduallyperfect,asaresult,manyropesrubthetypetopromotethefunctiontoreplacetotieuptheroundtypetopromotethemachineenoughandmorely.Haveusesince1938manyropesofthefirstsetpromotethemachine,to1948ago,thewholeworldhadsixsetsmanyropesfrictiontypetopromotethemachineintheoperationaltogether,to1959don't,havealreadyhadmorethan240sets.Butnearerinthelastyears,usagemanyropepromotesthenationofthemachinealreadymoreandmore.Atopicfordesignfor《manyropesfrictiontypepromotesthemachinetochooseadesign》,,undertheconditionofsatisfytheproduction,declinepossiblylowcost,andcertainlycansatisfywealthycoefficientHavethefollowingmissionandrequests:1.promotethecontainerofofdesigncalculation;2.thecalculationandthechoiceofthesteelwirerope;3.theassuranceofthewelltower;4.promotethekineticsandthedynamicsanalysisofthesystem;5.motethehallflatsurfacetoarrangethediagramandpromotethesystemdiagram,thewelltowercrosssectiondiagram,leadtoalayerflatsurfacetoarrangethediagramtodrawGotaquietandpeacefulteacher,inthistimedesignintheHouteacher,xujusttheteacher'sleadingandhelps,meanthefromtheheartgratitudehere.现代制造技术的发展制造业是现代国民经济和综合国力的重要支柱，其生产总值一般占一个国家国内生产总值的20%~55%。在一个国家的企业生产力构成中，制造技术的作用一般占60%左右。专家认为，世界上各个国家经济的竞争，主要是制造技术的竞争。其竞争能力最终体现在所生产的产品的市场占有率上。随着经济技术的高速发展以及顾客需求和市场环境的不断变化，这种竞争日趋激烈，因而各国政府都非常重视对先进制造技术的研究。

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当前制造科学要解决的问题

当前制造科学要解决的问题主要集中在以下几方面：(1)制造系统是一个复杂的大系统，为满足制造系统敏捷性、快速响应和快速重组的能力，必须借鉴信息科学、生命科学和社会科学等多学科的研究成果，探索制造系统新的体系结构、制造模式和制造系统有效的运行机制。制造系统优化的组织结构和良好的运行状况是制造系统建模、仿真和优化的主要目标。制造系统新的体系结构不仅对制造企业的敏捷性和对需求的响应能力及可重组能力有重要意义，而且对制造企业底层生产设备的柔性和可动态重组能力提出了更高的要求。生物制造观越来越多地被引入制造系统，以满足制造系统新的要求。

(2)为支持快速敏捷制造，几何知识的共享已成为制约现代制造技术中产品开发和制造的关键问题。例如在计算机辅助设计与制造(CAD／CAM)集成、坐标测量(CMM)和机器人学等方面，在三维现实空间(3-Real

Space)中，都存在大量的几何算法设计和分析等问题，特别是其中的几何表示、几何计算和几何推理问题；在测量和机器人路径规划及零件的寻位(如Localization)等方面，存在C-空间(配置空间Configuration

Space)的几何计算和几何推理问题；在物体操作(夹持、抓取和装配等)描述和机器人多指抓取规划、装配运动规划和操作规划方面则需要在旋量空间(Screw

Space)进行几何推理。制造过程中物理和力学现象的几何化研究形成了制造科学中几何计算和几何推理等多方面的研究课题，其理论有待进一步突破，当前一门新学科--计算机几何正在受到日益广泛和深入的研究。

(3)在现代制造过程中，信息不仅已成为主宰制造产业的决定性因素，而且还是最活跃的驱动因素。提高制造系统的信息处理能力已成为现代制造科学发展的一个重点。由于制造系统信息组织和结构的多层次性，制造信息的获取、集成与融合呈现出立体性、信息度量的多维性、以及信息组织的多层次性。在制造信息的结构模型、制造信息的一致性约束、传播处理和海量数据的制造知识库管理等方面，都还有待进一步突破。

(4)各种人工智能工具和计算智能方法在制造中的广泛应用促进了制造智能的发展。一类基于生物进化算法的计算智能工具，在包括调度问题在内的组合优化求解技术领域中，受到越来越普遍的关注，有望在制造中完成组合优化问题时的求解速度和求解精度方面双双突破问题规模的制约。制造智能还表现在：智能调度、智能设计、智能加工、机器人学、智能控制、智能工艺规划、智能诊断等多方面。

这些问题是当前产品创新的关键理论问题，也是制造由一门技艺上升为一门科学的重要基础性问题。这些问题的重点突破，可以形成产品创新的基础研究体系。

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现代机械工程的前沿科学

不同科学之间的交叉融合将产生新的科学聚集，经济的发展和社会的进步对科学技术产生了新的要求和期望，从而形成前沿科学。前沿科学也就是已解决的和未解决的科学问题之间的界域。前沿科学具有明显的时域、领域和动态特性。工程前沿科学区别于一般基础科学的重要特征是它涵盖了工程实际中出现的关键科学技术问题。

超声电机、超高速切削、绿色设计与制造等领域，国内外已经做了大量的研究工作，但创新的关键是机械科学问题还不明朗。大型复杂机械系统的性能优化设计和产品创新设计、智能结构和系统、智能机器人及其动力学、纳米摩擦学、制造过程的三维数值模拟和物理模拟、超精度和微细加工关键工艺基础、大型和超大型精密仪器装备的设计和制造基础、虚拟制造和虚拟仪器、纳米测量及仪器、并联轴机床、微型机电系统等领域国内外虽然已做了不少研究，但仍有许多关键科学技术问题有待解决。

信息科学、纳米科学、材料科学、生命科学、管理科学和制造科学将是改变21世纪的主流科学，由此产生的高新技术及其产业将改变世界的面貌。因此，与以上领域相交叉发展的制造系统和制造信息学、纳米机械和纳米制造科学、仿生机械和仿生制造学、制造管理科学和可重构制造系统等会是21世纪机械工程科学的重要前沿科学。

2.1

制造科学与信息科学的交叉--制造信息科学

机电产品是信息在原材料上的物化。许多现代产品的价值增值主要体现在信息上。因此制造过程中信息的获取和应用十分重要。信息化是制造科学技术走向全球化和现代化的重要标志。人们一方面对制造技术开始探索产品设计和制造过程中的信息本质，另一方面对制造技术本身加以改造，以使得其适应新的信息化制造环境。随着对制造过程和制造系统认识的加深，研究者们正试图以全新的概念和方式对其加以描述和表达，以进一步达到实现控制和优化的目的。

与制造有关的信息主要有产品信息、工艺信息和管理信息，这一领域有如下主要研究方向和内容：

(1)

制造信息的获取、处理、存储、传递和应用，大量制造信息向知识和决策转化。

(2)

非符号信息的表达、制造信息的保真传递、制造信息的管理、非完整制造信息状态下的生产决策、虚拟管理制造、基于网络环境下的设计和制造、制造过程和制造系统中的控制科学问题。

这些内容是制造科学和信息科学基础融合的产物，构成了制造科学中的新分支--制造信息学。

2.2

微机械及其制造技术研究

微型电子机械系统(MEMS)，是指集微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路、接口电路、通信和电源于一体的完整微型机电系统。MEMS技术的目标是通过系统的微型化、集成化来探索具有新原理、新功能的元件和系统。MEMS的发展将极大地促进各类产品的袖珍化、微型化，成数量级的提高器件与系统的功能密度、信息密度与互联密度，大幅度地节能、节材。它不仅可以降低机电系统的成本，而且还可以完成许多大尺寸机电系统无法完成的任务。例如用尖端直径为5μm的微型镊子可以夹起一个红细胞；制造出3mm大小能够开动的小汽车；可以在磁场中飞行的像蝴蝶大小的飞机等。MEMS技术的发展开辟了技术全新的领域和产业，具有许多传统传感器无法比拟的优点，因此在制造业、航空、航天、交通、通信、农业、生物医学、环境监控、军事、家庭以及几乎人们接触到的所有领域中都有着十分广阔的应用前景。

微机械是机械技术与电子技术在纳米尺度上相融合的产物。早在1959年就有科学家提出微型机械的设想，1962年第一个硅微型压力传感器问世。1987年美国加州大学伯克利分校研制出转子直径为60~120μm的硅微型静电电动机，显示出利用硅微加工工艺制作微小可动结构并与集成电路兼容制造微小系统的潜力。微机械技术有可能像20世纪的微电子技术那样，在21世纪对世界科技、经济发展和国防建设产生巨大的影响。近10年来，微机械的发展令人瞩目。其特点如下：相当数量的微型元器件(微型结构、微型传感器和微型执行器等)和微系统研究成功，体现了其现实的和潜在的应用价值；多种微型制造技术的发展，特别是半导体微细加工等技术已成为微系统的支撑技术；微型机电系统的研究需要多学科交叉的研究队伍，微型机电系统技术是在微电子工艺的基础上发展的多学科交叉的前沿研究领域，涉及电子工程、机械工程、材料工程、物理学、化学以及生物医学等多种工程技术和科学。

目前对微观条件下的机械系统的运动规律，微小构件的物理特性和载荷作用下的力学行为等尚缺乏充分的认识，还没有形成基于一定理论基础之上的微系统设计理论与方法，因此只能凭经验和试探的方法进行研究。微型机械系统研究中存在的关键科学问题有微系统的尺度效应、物理特性和生化特性等。微系统的研究正处于突破的前夜，是亟待深入研究的领域。

2.3

材料制备／零件制造一体化和加工新技术基础

材料是人类进步的里程碑，是制造业和高技术发展的基础。每一种重要新材料的成功制备和应用，都会推进物质文明，促进国家经济实力和军事实力的增强。21世纪中，世界将由资源消耗型的工业经济向知识经济转变，要求材料和零件具有高的性能以及功能化、智能化的特性；要求材料和零件的设计实现定量化、数字化；要求材料和零件的制备快速、高效并实现二者一体化、集成化。材料和零件的数字化设计与拟实仿真优化是实现材料与零件的高效优质制备／制造及二者一体化、集成化制造的关键。一方面，通过计算机完成拟实仿真优化后可以减少材料制备与零件制造过程中的实验性环节，获得最佳的工艺方案，实现材料与零件的高效优质制备／制造；另一方面，根据不同材料性能的要求，如弹性模量、热膨胀系数、电磁性能等，研究材料和零件的设计形式。进而结合传统的去除材料式制造技术、增加材料式覆层技术等，研究多种材料组分的复合成形工艺技术。形成材料与零件的数字化制造理论、技术和方法，如快速成形技术采用材料逐渐增长的原理，突破了传统的去材法和变形法机械加工的许多限制，加工过程不需要工具或模具，能迅速制造出任意复杂形状又具有一定功能的三维实体模型或零件。

2.4

机械仿生制造

21世纪将是生命科学的世纪，机械科学和生命科学的深度融合将产生全新概念的产品(如智能仿生结构)，开发出新工艺(如生长成形工艺)和开辟一系列的新产业，并为解决产品设计、制造过程和系统中一系列难题提供新的解决方法。这是一个极富创新和挑战的前沿领域。

地球上的生物在漫长的进化中所积累的优良品性为解决人类制造活动中的各种难题提供了范例和指南。从生命现象中学习组织与运行复杂系统的方法和技巧，是今后解决目前制造业所面临许多难题的一条有效出路。仿生制造指的是模仿生物器官的自组织、自愈合、自增长与自进化等功能结构和运行模式的一种制造系统与制造过程。如果说制造过程的机械化、自动化延伸了人类的体力，智能化延伸了人类的智力，那么，"仿生制造"则可以说延伸了人类自身的组织结构和进化过程。

仿生制造所涉及的科学问题是生物的"自组织"机制及其在制造系统中的应用问题。所谓"自组织"是指一个系统在其内在机制的驱动下，在组织结构和运行模式上不断自我完善、从而提高对于环境适应能力的过程。仿生制造的"自组织"机制为自下而上的产品并行设计、制造工艺规程的自动生成、生产系统的动态重组以及产品和制造系统的自动趋优提供了理论基础和实现条件。

仿生制造属于制造科学和生命科学的"远缘杂交"，它将对21世纪的制造业产生巨大的影响。

仿生制造的研究内容目前有两个方面：

2.4.1

面向生命的仿生制造

研究生命现象的一般规律和模型，例如人工生命、细胞自动机、生物的信息处理技巧、生物智能、生物型的组织结构和运行模式以及生物的进化和趋优机制等；

2.4.2

面向制造的仿生制造

研究仿生制造系统的自组织机制与方法，例如：基于充分信息共享的仿生设计原理，基于多自律单元协同的分布式控制和基于进化机制的寻优策略；研究仿生制造的概念体系及其基础，例如：仿生空间的形式化描述及其信息映射关系，仿生系统及其演化过程的复杂度计量方法。

机械仿生与仿生制造是机械科学与生命科学、信息科学、材料科学等学科的高度融合，其研究内容包括生长成形工艺、仿生设计和制造系统、智能仿生机械和生物成形制造等。目前所做的研究工作大多属前沿探索性的工作，具有鲜明的基础研究的特点，如果抓住机遇研究下去，将可能产生革命性的突破。今后应关注的研究领域有生物加工技术、仿生制造系统、基于快速原型制造技术的组织工程学，以及与生物工程相关的关键技术基础等。3

现代制造技术的发展趋势20世纪90年代以来，世界各国都把制造技术的研究和开发作为国家的关键技术进行优先发展，如美国的先进制造技术计划AMTP、日本的智能制造技术（IMS）国际合作计划、韩国的高级现代技术国家计划(G--7)、德国的制造2000计划和欧共体的ESPRIT和BRITE-EURAM计划。

随着电子、信息等高新技术的不断发展，市场需求个性化与多样化，未来现代制造技术发展的总趋势是向精密化、柔性化、网络化、虚拟化、智能化、绿色集成化、全球化的方向发展。

当前现代制造技术的发展趋势大致有以下九个方面：

(1)

信息技术、管理技术与工艺技术紧密结合，现代制造生产模式会获得不断发展。

(2)

设计技术与手段更现代化。

(3)

成型及制造技术精密化、制造过程实现低能耗。

(4)

新型特种加工方法的形成。-\#"#,##0"

(5)

开发新一代超精密、超高速制造装备。

(6)

加工工艺由技艺发展为工程科学。

(7)

实施无污染绿色制造。

(8)

制造业中广泛应用虚拟现实技术。

(9)

制造以人为本。NewdevelopmentoftheadvancedmanufacturingtechnologyThemanufacturingindustryistheimportantpillarsofmodernnationaleconomyandcomprehensivenationalstrength,itstotaloutputvaluegenerallyaccountsfora20%~55%ofnationalgrossdomesticproduct.Inanationalenterpriseproductivitycomposition,thefunctionofthemanufacturingtechnologygenerallyaccountsforabout60%.Theexpertthinks,thecompetitionofeachnationaleconomyintheworldismainlyacompetitionofthemanufacturingtechnology.Itscompetitivepowerreflectsonthemarketshareoftheproductsproducedfinally.Withhigh-speeddevelopmentandcustomer'sdemandandconstantchangeinthemarketenvironmentofeconomictechnology,thiskindofcompetitionisbecomingfiercer,thereforegovernmentsofvariouscountriespaymuchattentiontothestudyonadvancedmanufacturingtechnology.1.makestheproblemthatsciencewillsolveatpresentMakesciencewantproblemthatsolvemainlyconcentrateonthefollowingaspectsatpresent:(1)Themanufacturesystemisagreatcomplicatedsystem,fortheabilityofmeetingagilityofmanufacturesystem,respondingfastandrecombinatingfast,mustdrawlessonsfrommulti-disciplinaryresearchresultssuchasinformationscience,lifesciencesandsocialscience,etc.,explorethesystemstructurewithnewmanufacturesystem,maketheeffectiveoperatingmechanismofthemodeandmanufacturesystem.Itismodelingofmanufacturesystems,emulationandmaingoaloptimizedtomaketheinstitutionalframeworkofsystemoptimizationandgoodoperationconditions.Notmerelyandcanrecombinateabilityandhaveimportantmeaningstotheagilityandresponseabilitytothedemandofthemanufacturingcompanyinsystemstructurewithnewmanufacturesystem,andandcanrecombinateabilityandputforwardhigherrequirementtotheflexibilityforproducingapparatusofgroundfloorofmanufacturingcompanydynamically.Thelivingbeingsmaketheviewandisintroducedintothemanufacturesystemmoreandmore,inordertorespondtotherequestthatthemanufacturesystemisnew.(2)Inordertosupportedandmakequicklyfast,thesharingofgeometircknowledgehasalreadybecomeandrestrictedproductdevelopmentandkeyproblemmadeinmodernmanufacturingtechnology.Forexampleandmake(CAD/CAM)integratinginCAD,thecoordinatemeasuresrespectssuchas(CMM)androbotics,etc.,inthree-dimensionrealisticspace(3-RealSpace),existalargenumberofgeometircalgorithmdesignandproblemofanalyzingetc.,especiallyamongthemgeometryshow,geometrycalculatewithgeometrydeducingthequestion;Inmeasuringwithseekingthelocation(suchasLocalization)ofrobotrouteplanningandpartetc.,existC-geometryofspace(disposespaceConfigurationSpace)calculatewithgeometrydeducingtheproblem;Operateintheobject(Grasp,pickandassembleetc.)describethatmeanmorewiththerobotthatpicksplanning,assemblesportplan,planrespectneedpersonwhofastenspace(ScrewSpace)deducegeometrywithoperation.Manufactureprocessphysicsandmechanicsgeometryofphenomenontake,study,form,makesciencegeometrycalculatewithgeometrypersonwhodeduceinmanyaspectssubjectforresearch,itstheoryremainstofurtherbreakthrough,anewdisciplineatpresent--Computergeometryisreceivingtheextensiveanddeepresearchdaybyday.(3)Inthecourseofmakingmodernly,informationhasnotmerelyalreadybecomethedecisivefactorofdecidingthemanufactureindustry,andstillthemostactivedrivefactor.Informationhandlingcapacitytoimprovemanufacturesystembecomemodernafocalpointtomakescientificdevelopmentalready.Becausemanufacturesysteminformationorganizationandstructurearemulti-level,makeinformationobtain,integrateandmerge,demonstrategettingstereoscopic,informationmultidimensionoftolerance,andinformationorganizationgettingmulti-level.Makestructuralmodel,consistencyrestraint