JKMD-2.8X4多繩摩擦式提升機的設計含開題及3張CAD圖,jkmd,x4,摩擦,磨擦,提升,晉升,設計,開題,cad JKMD-2.8X4多繩摩擦式提升機的設計 摘 要 多繩摩擦提升機具有體積小、質(zhì)量輕、安全可靠、提升能力強等優(yōu) 點，適用于較深的礦井提升。本文利用大學期間所學課程針對多繩摩擦 輪提升機，對其滾筒和制動系統(tǒng)進行設計。 多繩摩擦提升機是利用鋼絲繩與主導輪上的摩擦襯墊之間的摩擦力帶動鋼絲繩隨著主導輪一起轉動，從而實現(xiàn)容器的提升和下放。本次設計為JKMD—2.8×4多繩摩擦提升機的設計，設計內(nèi)容主要有：主軸裝置的結構設計和強度及剛度較核計算；鋼絲繩的選擇計算；傳動系統(tǒng)參數(shù)確定及主電動機的選擇計算；提升高度的計算及校核；防滑條件等驗算。 關鍵詞：JKMD—2.8×4多繩摩擦提升機；主軸裝置；傳動系統(tǒng)；防滑條件 Abstract The multi-rope friction hoist has the advantages of small size, light quality, safe and reliable, and strong lifting capacity, which is suitable for deep mine lifting. In this paper, the roller and braking system of multi-rope friction wheel hoist are designed by using the courses learned in university. Multi-rope friction hoist take use of friction to bring wirerope along with leading-wheel turning, which is caused by the effect of wirerope and the friction liner in the leading-wheel, so as to achieve containers to upgrade and descending. The design is the JKMD-2.8 ×4 friction hoist, and the features are: spindle device structure design ,strength and rigidity verification& calculation; calculation of wire Rope choice; decision of transmission parameters and the main motor choice& calculation; raising height calculation and verification; checking of anti-skid conditions. Key words：JKMD-2.8 ×4 friction hoist； spindle device； transmission system；anti-skid condtions 目 錄 第1章 緒論 1 1.1 工作原理 1 1.2 多繩摩擦式與單繩纏繞式的比較 2 第2章 提升容器與提升鋼絲繩的選擇與計算 5 2.1 提升容器的選擇 5 2.2 提升鋼絲繩的選擇與計算 5 2.2.1 確定提升高度 5 2.2.2 提升鋼絲繩的選擇計算 5 2.2.3 尾繩的選擇 7 第3章 提升機的驗算與天輪的選擇 9 3.1 直徑的驗算 9 3.2 以提矸作業(yè)驗算提升機強度 9 3.3驗算主導輪襯墊比壓 9 3.4 天輪的選擇 10 第4章 提升機與井筒的相對位置 13 4.1 井架高度Hj的確定 14 4.2 提升機主導輪中心至井筒中心距離Ls 15 4.3 計算鋼絲繩弦長 15 4.4 鋼絲繩出繩角 16 4.5 鋼絲繩繞過主導輪的實際圍抱角 17 第5章 運動學與動力學計算 17 5.1 計算最大經(jīng)濟速度 17 5.2 計算提矸時提升系統(tǒng)的變位質(zhì)量 18 5.2.1 電動機的變位重量Gd 18 5.2.2提升系統(tǒng)運動部分總變位質(zhì)量m 18 5.3 確定提矸時的加減速度 18 5.3.1加速度a1 18 5.3.2減速度a3 21 5.4 提升矸石運動學計算 21 5.5 運送人員動力學 23 5.6 下放貨載，設備等作業(yè)時的運動學 23 5.7 提升矸石動力學計算 23 第6章 防滑條件驗算 27 6.1 提升載荷時 27 6.1.1 靜防滑安全系數(shù)σj的驗算 27 6.1.2 動防滑安全系數(shù)σd的驗算 28 6.2 下放載荷時 29 6.2.1 靜防滑安全系數(shù)σj的驗算 29 6.2.2動防滑安全系數(shù)σd的驗算 30 第7章 提升高度的較核 33 7.1 根據(jù)防滑條件確定最小提升高度 33 7.2 根據(jù)鋼絲繩的安全長度確定最大提升高度 34 第8章 卷筒寬度的確定及強度的驗算 35 8.1 卷筒寬度的確定 35 8.2 卷筒強度的驗算 35 第9章 軸的設計及較核 37 9.1初選軸的直徑 37 9.2 軸的結構設計 38 9.3軸的較核 40 9.3.1 按彎扭合成條件較核 40 9.3.2按扭轉強度條件計算應力 45 第10章 軸承及部分螺栓的強度較核 47 10.1軸承的較核 47 10.2軸與支環(huán)連接處的螺栓強度較核 48 10.2.1在橫向載荷作用下 48 10.2.2在彎矩作用下 49 結 語 53 參考文獻 55 致 謝 57  第1章 緒 論 1.1 工作原理 提升機是進行提升工作的主要工作機械，它的任務是傳遞動力完成提升或下放容器的運動。解放以后我國提升機制造業(yè)獲得了迅速的發(fā)展，由仿制發(fā)展到自行制造。1953年撫順重型機器廠制成了我國第一臺單繩纏繞式雙筒提升機，1958年洛陽礦山機器廠設計制造了我國第一臺多繩摩擦提升機，1974年上海冶金礦山機器廠試制成了我國最大的4×6多繩摩擦式提升機。目前，我國已能成批生產(chǎn)各種近代化的大型提升機。并在原有提升機系列型譜的基礎上，開始制定全國統(tǒng)一的單繩纏繞式和多繩摩擦式的新系列，將進一步提高產(chǎn)品的系列化，通用化，標準化程度，這些都標志著我國提升機的設計制造已達到了一個新的水平。 目前我國生產(chǎn)和使用的提升機可分為兩大類：單繩纏繞式和多繩摩擦式。 單繩纏繞式提升機是較早出現(xiàn)的一種提升機，它的工作原理比較簡單，就是把鋼絲繩的一端固定并纏繞在提升機的滾筒上，另一端繞過井架天輪懸掛提升容器，這樣利用滾筒轉動方向的不同，將鋼絲繩纏上或松放，以完成提升或下放容器的工作。這類提升機在我國礦山中占有很大比重，使用比較廣泛。但這種提升機在深井條件受到一定的限制。隨著礦井深度的增加和一次提升量的增大，如仍采用單繩纏繞式提升機，就必須制造和采用更大的提升機和直徑更大的鋼絲繩。這樣一來，不但會過多的增加基建費用，并帶來制造和使用維護上的一系列缺點。正是在這樣的條件下，提出并研究了摩擦提升原理。 摩擦提升和前述的單繩纏繞式的不同之處在于鋼絲繩不是纏繞在滾筒上而是搭放在主導輪上。提升容器懸掛在鋼絲繩的兩端，當提升機工作時，承受著拉力的鋼絲繩必然以一定的正壓力緊壓在摩擦襯墊上，并產(chǎn)生一定的摩擦力。這樣當電動機帶動主導輪轉動時，主導輪上的摩擦襯墊與鋼絲繩之間的摩擦力便帶動鋼絲繩隨著主導輪一起轉動，從而實現(xiàn)容器的提升和下放。 - 77 - 1.2 多繩摩擦式與單繩纏繞式的比較 多繩摩擦提升與單繩纏繞式提升相比，其主要優(yōu)點是： 1.由于鋼絲繩不是纏繞在卷筒上所以提升高度不受卷筒容繩量的限制，孤適用于深井提升； 2.由于載荷是由數(shù)根鋼絲繩承擔，故提升鋼絲繩直徑就比相同載荷下單繩提升的小，并導致主導輪直徑小。因而在同樣提升載荷下，多繩提升機具有體積小，重量輕，節(jié)省材料，制造容易，安裝和運輸方便等特點； 3.由于多繩提升機的運動質(zhì)量小，故拖動電動機的容量和耗電量均相應減小； 4.在卡罐和過卷的情況下，有打滑的可能性，可避免斷繩事故的發(fā)生； 5.繩數(shù)多，幾根鋼絲繩同時被拉斷的可能性極小，因此提高了提升設備的安全性，可以不設斷繩保險； 6.當采用相同數(shù)量的左捻和右捻鋼絲繩時，可消除由于鋼絲繩松捻而形成的容器罐耳作用于罐道上的壓力。 多繩摩擦的缺點是： 1.數(shù)根鋼絲繩的懸掛，更換，調(diào)整，維護檢修工作復雜； 2.當有一根鋼絲繩損壞而需要更換時，為了保持各鋼絲繩具有相同的工作條件，則需要更換所有的鋼絲繩； 3.因不能調(diào)節(jié)繩長，故雙鉤提升不能同時用于幾個中段提升，也不適用于鑿井提升； 4.當?shù)V井很深時，鋼絲繩故障較多，故不適用于特別深的礦井提升。 1.3 設計參數(shù) 多繩摩擦式提升設備的布置方式可分為塔式與落地式兩類。塔式多繩摩提升設備是把整套提升機安裝在井塔的頂層，它的優(yōu)點是：不受礦井地形的限制，簡化了工業(yè)廣場；鋼絲繩不致受到雨雪的影響。但是井塔造價較高。落地式多繩摩擦提升設備，可以大大降低井塔的造價，減少礦井的初期投資，而且可以提高抵抗地震災害的安全性。 此次設計即采用落地式多繩摩擦提升機，設計參數(shù)如下： 表1.1 設計參數(shù) 機器型號 JKMD2.8×4 鋼絲繩根數(shù) 4 主導輪直徑 2.8m 鋼絲繩最大靜拉力 35t 鋼絲繩最大靜拉力差 10t 鋼絲繩間距 250mm 最大提升速度 11m/s 第2章 提升容器與提升鋼絲繩的選擇與計算 2.1 提升容器的選擇 選用即可用于主井提升又可用于副井提升的豎井多繩罐籠做為提升容器，罐籠型號為：GDS—3×1/110×4。 主要參數(shù)如下： 礦車型號： MG3.3—9B 礦車自重： 1360Kg 礦車容積： 3.3m3 鋼絲繩數(shù)： 4 名義載重量：3t 罐籠自重： 8t 罐籠全高： 11.35m 允許乘人數(shù)： 60 2.2 提升鋼絲繩的選擇與計算 2.2.1 確定提升高度 《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定：豎井中用罐籠升降人員的最大速度不得超過下式求出的值，最大不能超過16m/s。 Vm≤0.5 m/s （2-1） 根據(jù)設計參數(shù)得：Vm=11m/s ∴11≤0.5 H≥484m 由于多繩摩擦提升機主要用于深井或中等深度礦井，故取H=600m。 2.2.2 提升鋼絲繩的選擇計算 呂梁學院本科畢業(yè)論文（設計） 用于副井提升時，提升作業(yè)多種多樣，應以最重終端載荷計算。提矸，運人和下料三種情況相比較提矸時終端載荷最重。 一車矸石重為： Q=rg×V （2-2） =1.6×3.3 =5.3t 式中：rg—矸石比重 rg=1.6t/m3 V—礦車體積 V=3.3 m3 所設計的提升機為四繩摩擦提升機，鋼絲繩每米繩重為： （2-3） 式中：Qz—罐籠自重 Qz=8000Kg； qc—3噸礦車自重 qc=1360Kg； σB—鋼絲繩中鋼絲的極限抗拉強度 σB=17000Kg/cm2； ma —安全系數(shù) ，《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定：摩擦提升副井鋼絲繩安全系數(shù) ma≥8.2-0.0005Hc Hc—鋼絲繩最大懸垂長度 Hc=Hs+Hj+Hz =600+25+0 =625m Hs—礦井深度 Hj—井架高度 暫取Hj=25m Hz—井底車場水平到容器裝載位置的高度，罐籠提升時為零； 所以：ma≥8.2-0.0005×625=7.89 故取ma=8 H—提升高度 H=600m； Hj—井架高度 暫取為25m； Hh—尾繩環(huán)高度 Hh=15m； 呂梁學院本科畢業(yè)設計 所以： =2.16Kg/m 查表得，選直徑d=26.5mm三角股鋼絲繩做為主繩，共四根，每米繩重P=2.76Kg/m，全部鋼絲繩斷裂力總和Qq=47350Kg 2.2.3 尾繩的選擇 暫選用普通圓形股鋼絲繩充當尾繩，通過尾繩懸掛裝置將尾繩連接到罐籠底部。暫選用兩根d=40mm的6×19型普通圓形股鋼絲繩作尾繩。查得這種形式的鋼絲繩每米重q=5.71Kg/m。 由于兩根尾繩的每米重量2q大于四根主繩的每米重量4p，因此本方案為重尾繩系統(tǒng)。尾，主繩每米差重為： Δ=2q-4p =2×5.71-4×2.76 =0.38 查重尾繩系統(tǒng)，以重罐位于井口位置時，主鋼絲繩受力最大此時安全系數(shù)為： （2-4） =8.62＞8 故所選鋼絲繩符合要求。 呂梁學院本科畢業(yè)論文（設計） 呂梁學院本科畢業(yè)設計 第3章 提升機的驗算與天輪的選擇 3.1 直徑的驗算 《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定：對于安裝于地面的提升機，摩擦提升機主導輪直徑D滿足 D≥100d D≥1200δ 查得主提升鋼絲繩的最粗鋼絲直徑δ=1.9mm，所是設計的提升機滾筒直徑為2.8m 2800＞100×26.5 2800＞1200×1.9 故所選鋼絲繩符合要求。 3.2 以提矸作業(yè)驗算提升機強度 鋼絲繩最大靜張力： Fj=Q+Qz+ qc+2q（H+Hh） （3-1） =5300+8000+1360+2×5.72×（600+15） =21695.6Kg 鋼絲繩最大靜張力差： Fc=Q+ΔH （3-2） =5300+0.3×600 =5528Kg 由設計參數(shù)得： 鋼絲繩最大靜張力Fjmax=35000Kg 鋼絲繩最大靜張力差Fcmax=10000Kg Fjmax＞Fj Fcmax＞Fc 說明提升機強度符合要求。 3.3驗算主導輪襯墊比壓 式中：Fs—提矸時上升繩股的靜張力 Fs= Q+Qz+qc+4pH+2qHh =5300+8000+1360+4×2.76×600+2×5.72×15 =21455.6Kg Fx—提矸時下降繩股側的靜張力 Fx= Qz+qc+2q（H+Hh） =8000+1360+2×5.72×（600+15） =16395.6Kg D—提升機滾筒直徑 D=280cm D—主鋼絲繩直徑 d=2.65cm 所以： PB=（21455.6+16395.6）÷4÷280÷2.65 =12.75Kg/cm2 上述實際比壓小于橡膠類襯墊允許比壓值14Kg/cm2；更小于塑料襯墊允許值20 Kg/cm2。無論采用何種襯墊均能滿足要求。副井提升還可能同時提矸下料的作業(yè)，這時實際襯墊比壓最大。 摩擦襯墊是摩擦式提升機的重要部件，其材質(zhì)的優(yōu)劣將直接影響摩擦提升機的生產(chǎn)能力，工作安全，應用范圍等，因此要求摩擦襯墊具有下列性能： 1.與鋼絲繩對偶摩擦時有較高的摩擦系數(shù)，且摩擦系數(shù)對水和油的影較?。? 2.具有較好的耐壓性能； 3.具有較好的耐磨性能，磨損時粉塵對人和機器無害。 襯墊的上述性能中最主要的是摩擦系數(shù)，在耐壓，耐磨性相同的條件下，提高摩擦系數(shù)會帶來更大的經(jīng)濟效果和安全性。但他們有時是相互矛盾的，因此，在研究襯墊材料時應綜合考慮，不能孤立的，片面的強調(diào)一方面。 綜合考慮后，選擇橡膠類摩擦襯墊。 3.4 天輪的選擇 天輪安裝在井架上，作支撐，引導鋼絲繩轉向之用，根據(jù)煤炭工業(yè)部標準， 天輪分為以下三種：井上固定天輪，鑿井及井下固定天輪，游動天輪。其結構形式也分為三種：直徑為3500mm時，采用模壓焊接結構；直徑小于3000mm時，采用整體鑄鋼結構；直徑為4000mm時，采用模壓鉚接結構。 天輪直徑的選擇，根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定：對于地面設備，當鋼絲繩對于天輪的圍抱角大于90°時： Dt≥80d Dt≥1200δ 當圍抱角小于90°時： Dt≥60d Dt≥900δ Dt—天輪直徑 D—鋼絲繩直徑 δ—鋼絲繩中最粗鋼絲直徑 綜合考慮選用Dt=2500mm整體鑄鋼結構的天輪，天輪型號為TSG2500/15，主要參數(shù)如下： 名義直徑： 2500mm 繩槽半徑： 15mm 適用鋼絲繩直徑范圍： ＞24.5—27mm 允許的鋼絲繩全部鋼絲破斷拉力總和： 66150Kg 兩軸承中心距： 800mm 軸承中心高： 200mm 變位重量： 550Kg 總 重： 1512Kg 第4章 提升機與井筒的相對位置 當井筒位置已經(jīng)確定后，正確選擇提升機的安裝地點是十分重要的。在決定提升機的安裝地點時，通常要考慮如下問題：礦井地面工業(yè)廣場布置，井筒四周地形條件，井下所留安全煤柱位置及尺寸，以及地面運輸生產(chǎn)系統(tǒng)等。當提升機安裝地點選好后，就要具體確定提升機軸線與井筒中心線的距離，以便安裝提升機和修建提升機房。另外還要算出井架高度，但在計算這些數(shù)值時，必須考慮到鋼絲繩弦長，鋼絲繩偏角以及滾筒出繩角等因素的安全運轉條件。 多繩摩擦提升機的布置主要有井塔式和落地式兩種，本次設計采用落地式。 落地式多是繩摩擦系統(tǒng)與單繩纏繞式提升系統(tǒng)基本相同，其區(qū)別主要有下幾點： 1.多繩摩擦提升機的兩組天輪呈上下布置，不在同一水平線上，因此計算井架高度時要了考慮兩組天輪的高差。 2.多繩摩擦提升無偏角問題。 作出落地式多繩摩擦提升機與井筒相對位置示意圖，如圖所示： 圖4.1 提升機與井筒相對位置示意圖 4.1 井架高度Hj的確定 井口水平至下天輪軸心線的距離Hj1： Hj1=Hr+Hg+0.75Rt （4-1） 式中：Hr—罐籠全高； Hr=11.35m Hg—過卷距離； 《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定：Vm＜10m/s時，過卷高度與速度值相等； Vm＞10m/s時，過卷高度不小與10米。 Rt—天輪半徑； Hj1=11.35+10+0.75×2.5÷2 =22.3m 根據(jù)計算值取Hj1=23m 本方案取e=3m Hj= Hj1+e =23+3 =26m 與估計值相近，不再重新驗算鋼絲繩。 4.2 提升機主導輪中心至井筒中心距離Ls 一般來來說，在井筒與提升機之間很難再設置其他建筑物。因此為節(jié)省占地面積，滾筒中心至井筒中鋼絲繩間水平距離Ls越小越緊湊。但根據(jù)井架天輪受力情況可以看出，為了提高井架的穩(wěn)定性，在井筒與提升機房之間，設有井架斜撐。斜撐的基礎與井筒中心的水平距離約為0.6 Hj左右。如果Ls取的過小，以致無法安裝斜撐是不合理的。所以Ls應大于下式計算的值： Ls≥0.6Hj+3.5+D （4-2） ≥0.6×26+3.5+2.8 ≥21.9m 取Ls=22m 4.3 計算鋼絲繩弦長 鋼絲繩弦長是指鋼絲繩離開滾筒處至鋼絲繩與天輪接觸點的一段繩長，上下兩條弦長不完全相等。當井架高度和滾筒中心線至井筒中鋼絲繩間水平距離均以確定時，弦長既為定值。 故，下弦長：Lx1= （4-3） 取C0=1m Lx1= =30m 上弦長：Lx= = =33m 為了防止在運轉中鋼絲繩跳出天輪輪緣，鋼絲繩弦不宜過長。一般限制繩弦在60米以內(nèi)。因為弦長過大時，震動也隨之增大。井筒中僅布置一套提升設備時，提升機與井筒相對位置的布置結果，弦長多數(shù)是滿足上述要求的。只有在井筒中布置兩套提升設備，而且兩臺提升機采用同側布置方案時，后臺提升機的弦長就有可能超過60米。這時可在地面適當?shù)牡胤?，加設支撐導輪，以減少弦長跨度。 4.4 鋼絲繩出繩角 上出繩角： β=arctg （4-4） =arctg =50°18′ 下出繩角： β1=arctg + arcsin （4-5） =arctg + arcsin =54°54′ 下出繩角大于15°，鋼絲繩不會觸及提升機的機架或基礎。 4.5 鋼絲繩繞過主導輪的實際圍抱角 上下出繩角的偏差： Δβ=β1-β =54°54′-50°18′ =4°30′ ≈5° 故： =π+π =3.23rad 第5章 運動學與動力學計算 5.1 計算最大經(jīng)濟速度 《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定：豎井中用罐籠升降人員的最大速度不得超過下述公式求出的數(shù)值，但最大不超過16m/s Vm≤0.5 此外，還要考慮經(jīng)濟的因素。因為若用較大的提升速度時，一次提升量Q，鋼絲繩和提升機都可以小一些?？偟耐顿Y費用減少一些。但是這時運轉費用要比提升速度較小，一次提升量Q較大的方案多一些。到底選用多大的提升速度Vm比較合理，要經(jīng)過技術經(jīng)濟的方案比較。 我國設計部門目前常用的估算經(jīng)濟公式是： Vm =（0.4—0.5） （5-1） 取 Vm=0.4 =0.4× =9.79m/s 根據(jù)提升機的規(guī)格和最大提升速度，所選電動機的轉數(shù)為： n= 式中：i—減速器速比； 取i=8 n= =535r/min 則電動機的額定轉數(shù)為ne=592r/min。 由電動機的額定轉數(shù)計算最大經(jīng)濟速度： Vm= （5-2） = =10.8m/s Vm=10.8＜0.5=12.25 故Vm=10.8是安全且經(jīng)濟的。 5.2 計算提矸時提升系統(tǒng)的變位質(zhì)量 5.2.1 電動機的變位重量Gd Gd= （5-3） 式中：（GD2）d—電動機轉子的回轉力矩 （GD2）d=1705Kgm2 Gd=17052.82×82 =13918 5.2.2提升系統(tǒng)運動部分總變位質(zhì)量m m （5-4） 式中：Gt—每一組天輪的變位重量，對于Gt=2.5m的天輪取Gt=550Kg； G—JKMD2.8×4型提升機的變位重量 G=11600Kg； G—重力加速度 g=9.8m/s； m=[5300+2×8000+2×1360+4×2.76×（600+26+33+30+23）+2× 5.72×（600+2×15）+2×550+13918+11600] =6704Kgs2/m 5.3 確定提矸時的加減速度 5.3.1加速度a1 按減速器允許的動力矩計算加速度a1 a1≤ （5-5） ≤ ≤ 1.28m/s2 式中：Mmax—減速器允許的動力矩，查得Mmax=19000Kgm 按充分利用預選電動機能力計算加速度： a1≤ 式中：λ—預選電動機過負荷系數(shù)，λ=2.95； Δ—主尾繩每米差重，Δ=0.38； Fe—預選電動機作用在主導輪上的額定力，F(xiàn)e由下式計算得： Fe= = =8847Kg 式中：Pe—電動機額定容量，Pe=1000KW； a1≤ ≤2.04m/s2 按防滑條件計算加速度： 對于重尾繩系統(tǒng)，加速階段終了時動防滑安全系數(shù)最小。但考慮本系統(tǒng)Δ值甚小，故按提升開始時的參數(shù)計算時誤差不大?！睹旱V安全規(guī)程》規(guī)定，摩擦提升動防滑安全系數(shù)σd≥1.25。這時加速度應為： a1≤ 式中：e—自然對數(shù)底，e=2.718； μ—鋼絲繩與主導輪襯墊間的摩擦系數(shù)，取μ=0.2； а—鋼絲繩繞過摩擦筒的圍抱角，а=3.16rad； Fs—提升開始時上升繩股的靜阻力； Fx—提升開始時下放繩股的靜阻力； ms—上升繩股運動部分的靜阻力； mx—下降繩股運動部分的靜阻力； 上式Fs，F(xiàn)x，ms，mx分別由下式求得： Fs=Q+Qz+qc+4pH+2qHh+0.1Q =5300+8000+1360+4×2.76×600+2×5.72×15+0.1×5300 =21986Kg 式中：0.1Q—上升繩股的的阻力。 Fx= Qz+qc+2q（H+Hh）-0.1Q =8000+1360+2×5.72×（600+15）-0.1×5300 =15866Kg ms= = 19.8 [5300+8000+1360+4×2.76×（600+23+30）+2×5.72×15+2850] =2305Kg mx= =[8000+1360+4×2.76×（26+33）+2×5.72×（600+15）+550] =1796Kg 所以a1≤ a1≤ ≤ 0.88m/s2 根據(jù)上述三個條件計算結果，可以采用a1=0.88m/s2的方案，但上由于副井提升運送人員的加減速度限制在0.75 m/s2以內(nèi)。提矸的加減速度可以與運送人員的加減速度不同，但0.88與0.75差別不是太大，為簡化計算，簡化控制取a1=0.75 m/s2。 5.3.2減速度a3 為了與運送人員時數(shù)值一樣，取減速度a3為0.75 m/s2。這對控制是方便的。因為目前速度給定裝置均采用帶凸輪板的以行程為函數(shù)的控制方法。如果提升礦石和運送人員的減速度相同時，則減速行程也一樣。這對于凸輪板外形的設計是十分有利的。 通過計算表明，這時屬于電動機方式減速。這在多繩摩擦提升中是經(jīng)常可以遇到的現(xiàn)象。第一是由于運送人員減速度不能過大；第二是由于靜力平衡系統(tǒng)，減速階段靜阻力與提升開始瞬間靜阻力相同。既或對于主井提升來說，有時也因自由滑行減速度過大而不得不采用電動機方式減速。 只要加速階段電動機不會產(chǎn)生滯后滑動，正常的減速階段更不會出現(xiàn)滯后滑動。至于超前滑動則有可能產(chǎn)生于安全制動狀態(tài)。對正常的減速階段也是不會產(chǎn)生超前滑動的。因此在確定正常減速度a3時，對防滑問題是不予考慮的。故取減速度a30.75 m/s2。 5.4 提升矸石運動學計算 為準確停車，采用五階段速度圖，取爬行距離h4=2.5m，爬行速度V4=0.5m/s。 加速時間t1： t1= （5-6） = =14.4s 加速階段罐籠所經(jīng)距離h1： h1= （5-7） = =77.8m 減速運行時間t3： t3= （5-8） = =13.7s 減速階段罐籠所經(jīng)距離h3： h3= （5-9） = =77.4m 爬行階段所需時間t4： t4= （5-10） = =5s 等速階段罐籠所經(jīng)行程h2： h2=H-h1-h3-h4 （5-11） =600-77.8-77.4-2.5 =442.3m 等速階段運行時間t2： t2= （5-12） = =41s 近似取停車時間為1s，罐籠提矸時取休止時間θ=15s，則一次提升循環(huán)時間為： Tx= t1+t2+ t3+ t4+1+θ =14.4+41+13.7+5+1+15 =90.1s 5.5 運送人員動力學 為了縮短運送人員的總時間及節(jié)省電能，應盡量使上下罐同時運送人員。但上下罐所乘人數(shù)很難完全相等。甚至也會出現(xiàn)單獨上提或單獨下放的情況。不論何種方式，一律取加減速度相等且為0.75米/秒2。這是符合《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定的。爬行階段運動參數(shù)與提矸說相同。雙層罐籠同時進出人員時，取休止時間θ=45秒。這樣雖一次提矸運動時間與運送人員運動時間相同，因二者休止時間不同，故一次循環(huán)時間不同，經(jīng)計算求出運送人員時，一次循環(huán)時間Tx=124.4秒。 5.6 下放貨載，設備等作業(yè)時的運動學 下放貨載時出現(xiàn)負力。如減速度取的過大，采用電氣制動時，會使主電機溫升過高，有可能使預選電動機過熱。因此在下放材料，矸石時，也取加減速度為0.75米/秒2。因下放材料，設備時的休止時間與運送人員時的休止時間較相近，所以下放貨載時的一次循環(huán)時間可另其與運送人員時的循環(huán)時間相同。運送炸藥或其他特殊設備，應以較低速度運行或根據(jù)具體條件另行決定。檢查井筒及鋼絲繩時，運行速度為0.3米/秒。一般多在維修班進行。 5.7 提升矸石動力學計算 提升開始時拖動力F1′： F1′=KQ-ΔH+ma1 =1.2×5300-0.38×600+6704×0.75 =11077Kg 加速階段終了時拖動力F1′′： F1′′=KQ-Δ（H-2h1）+ ma1 =1.2×5300-0.38×（600-2×77.8）+6704×0.75 =11219Kg 等速階段開始時拖動力F2′： F2′= KQ-Δ（H-2h1） =1.2×5300-0.38×（600-2×77.8） =6191Kg 等速階段終了時拖動力F2′′： F2′′= KQ-Δ（H-2h1-2h2） =1.2×5300-0.38×（600-2×77.8-2×442.3） =6527Kg 減速階段開始時拖動力F3′： F3′= KQ-Δ（H-2h1-2h2）-ma3 =1.2×5300-0.38×（600-2×77.8-2×442.3）-6704×0.75 =1499Kg 減速階段終了時拖動力F3′′： F3′′= KQ+Δ（H-2h4）-ma3 =1.2×5300+0.38×（600-2×2.5）-6704×0.75 =1558Kg 爬行階段開始時拖動力F4′： F4′= KQ+Δ（H-2h4） =1.2×5300+0.38×（600-2×2.5） =6586Kg 爬行階段終了時拖動力F4′′： F4′′= KQ+ΔH =1.2×5300+0.38×600 =6588Kg 提升矸石時的速度圖及力圖如圖所示： 表5.2 提升矸石提升系統(tǒng)工作表 a（m/s2） 0.75 0 0.75 0 h （m） 77.8 442.3 77.4 2.5 t （s） 14.4 41 13.7 0.5 20 提人員時的載荷小于提矸時的載荷。只要提矸時，電動機容量滿足要求，提升人員時肯定滿足要求，因此不在計算提升人員時的動力學。 下放最重的貨載是料石。由于料石比重小于矸石比重；又因下放貨載時加減速度取的不是很大，既負力不會很大，因此下放料石時進行電氣制動電動機容量也會滿足的。如果能夠提矸下料同時進行無論對電動機容量，電能消耗以及縮短副井全部工作時間都是有利的。非經(jīng)常性下放特殊重型設備時，可在空罐側配以平衡重物，必要時也可低速運轉。 圖5.1 提升矸石提升系統(tǒng)工作圖 第6章 防滑條件驗算 摩擦式提升機的工作原理是利用提升鋼絲繩與主導輪摩擦襯墊之間的摩擦力傳遞動力。摩擦式提升機在運轉時，主導輪靠摩擦力來帶動提升鋼絲繩，使重載側鋼絲繩上升，空載側鋼絲繩下放。由此可知，多繩摩擦提升機的提升能力取決于它的摩擦力，其值決定于鋼絲繩的張力，鋼絲繩在主導輪上的圍包角和鋼絲繩與摩擦襯墊間的摩擦系數(shù)。隨著摩擦力的減小會發(fā)生鋼絲繩沿主導輪滑動的危險，以致可能造成嚴重的后果。因此，為了保證摩擦提升在工作中不發(fā)生打滑現(xiàn)象，必須驗算防滑安全系數(shù)，包括靜防滑驗算，動防滑驗算和安全制動防滑驗算三種。在一般選型設計中，當采用加，減速度不大于1米/秒2時，可以只作靜防滑安全系數(shù)的驗算，而不必驗算動防滑安全系數(shù)。只有在特殊需要的情況下才驗算動防滑安全系數(shù)。設計規(guī)范規(guī)定：落地式多繩摩擦提升機靜防滑安全系數(shù)σj≥1.75，動防滑安全系數(shù)σd≥1.25。 副井提升有多種作業(yè)，但首先可分為提升與下放兩大類來分析防滑驗算。 6.1 提升載荷時 6.1.1 靜防滑安全系數(shù)σj的驗算 重尾繩提升系統(tǒng)，以提升終了時提升系統(tǒng)的靜防滑安全系數(shù)σj最小。這時易發(fā)生滯后滑動。只要提升終了時σj滿足要求，其他運轉階段不必驗算。σj的驗算公式為： σj= （6-1） 式中：Fs—提升終了時上升繩股的靜阻力； Fx—提升終了說下放繩股的靜阻力； 因為Δ值較小，為簡化計算Fs，F(xiàn)x可利用提升開始時的數(shù)值，F(xiàn)s=21986Kg Fx=15866Kg。 e— 自然對數(shù)底 e=2.718； μ—鋼絲繩與主導輪襯墊間的摩擦系數(shù) 取μ=0.2； —鋼絲繩繞過摩擦筒的圍包角 =3.23rad； σj= =2.35＞1.75 故此時不發(fā)生滑動。 6.1.2 動防滑安全系數(shù)σd的驗算 有兩種情況需要驗算，一是正常提升工作的加速階段，一是安全制動時。 加速階段動防滑安全系數(shù)σd′： 正常提升時的加速階段動防滑安全系數(shù)σd′最小，這時易發(fā)生滯后滑動，但對于重尾繩系統(tǒng)而言，最小的σd′是發(fā)生于加速階段末，只要這時的σd′大于1.25，其他各正常工作階段運轉是安全的。σd′如下計算： σd′= （6-2） = =1.42＞1.25 故此時不發(fā)生滑動。 安全制動時動防滑安全系數(shù)σd′′： 提升機實現(xiàn)安全制動時，制動減速度az均甚大于as。這時提升機不會發(fā)生滯后滑動，但卻有產(chǎn)生超前滑動的危險。因此必須保證安全制動時動防滑安全系數(shù)σd′′大于1.25。對于重尾繩系統(tǒng)，應以提升開始后不久既實現(xiàn)安全制動時的σd′′為最小。應檢驗這種狀態(tài)時的σd′′。 為了檢驗σd′′，必須首先計算出本系統(tǒng)的安全制動減速度az。為求az必須先計算本系統(tǒng)的最大制動力矩Mz。 《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定：提升機實現(xiàn)安全制動時，制動系統(tǒng)產(chǎn)生的最大制動力矩Mz不應小于三倍靜力矩，并且上提貨載形成的制動減速度az′′要小于5米/秒2，下放貨載時的制動減速度az′′要大于1.5米/秒2安全制動最大制動力矩Mz計算如下： Mz=3（Q+ΔH） =3×（5300+0.38×600）× =23218Kg·m 提升貨載時的實際減速度為： az′′= （6-3） = =3.3m/s2 式中： Mj=QR =5300×2.8÷2 =7420 確定安全制動時動防滑安全系數(shù)σd′′ σd′′= （6-4） = =1.8＞1.25 故此時不發(fā)生滑動。 6.2 下放載荷時 6.2.1 靜防滑安全系數(shù)σj的驗算 σj= （6-5） 式中：Fs—下放開始時上升繩股的靜阻力； Fx—下放開始時下放繩股的靜阻力； 因Δ值較小，為簡化計算Fs，F(xiàn)x可利用下放終了時的值。此外還需注意由于料石比重=1.5t/m3，所以一車料石重Q=4950Kg。 Fs=Qz+qc+2qH+Hh-0.1Q =8000+1360+2×5.72×（600+15）-0.1×4950 =15900Kg Fx= =8000+4950+1360+4×2.76×600+2×5.72×15+0.1×4950 =21600Kg σj= =2.51＞1.75 故此時不發(fā)生滑動。 6.2.2動防滑安全系數(shù)σd的驗算 減速階段動防滑安全系數(shù)σd′： σd′= （6-6） 式中：ms—上升繩股運動部分的變位重量； mx—下放繩股運動部分的變位重量； mx= =[4950+8000+1360+4×2.76×（600+23+30）+2 ×5.72×15+550] =2341Kg ms= =[8000+1360+4×2.76×（26+33）+2×5.72×（600+15） +550] =1796Kg σd′= =1.48＞1.25 故此時不發(fā)生滑動。 安全制動時動防滑安全系數(shù)σd′′： 首先計算下放貨載時的制動減速度az′′： az′′= = =1.68m/s2 《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定：下放重載時的安全制動減速度不得小于1.5 m/s2，az′′=1.68＞1.5，符合要求。 下放貨載產(chǎn)生安全制動的σd′′為： σd′′= = =1.06 下放重載正常減速階段的防滑安全系數(shù)也應保證大禹或等于1.25，在所有的工況中，最易產(chǎn)生繼發(fā)性惡性滑動危險的是下放重物緊急制動。在驗算其防滑安全系數(shù)時，即使采用二級制動也難以滿足，因此不得不把它放寬到1。 由此可見，運轉是安全可靠的。 呂梁學院本科畢業(yè)設計 第7章 提升高度的較核 多繩摩擦提升機在提升高度方面的應用范圍取決于鋼絲繩的最大靜張力和最大靜張力差，而不象纏繞式提升機那樣受容繩量的限制。其最小提升高度受防滑條件的限制，最大提升高度理論上僅受提升鋼絲繩強度的限制。但使用經(jīng)驗證明，當深井超過1800米時，由于首繩加粗及尾繩加長，鋼絲繩重量也隨之增大，在每個提升循環(huán)中，鋼絲繩重量引起的交變應力也隨之增大，這使鋼絲繩壽命降低，同時使運行不平穩(wěn)，此外還容易使尾繩發(fā)生“8”字形。因此，有的資料認為多繩摩擦提升機的提升高度不應超過1525米，最好在1220米以下。這個數(shù)字遠小于鋼絲繩強度允許的提升高度。 7.1 根據(jù)防滑條件確定最小提升高度 （7-1） 式中： =2174 σB—鋼絲繩的抗拉強度 σB=17000Kg/cm2； —鋼絲繩的安全系數(shù) =8.6； —靜防滑安全系數(shù) ≥1.75 = = =1.5 =328m 7.2 根據(jù)鋼絲繩的安全長度確定最大提升高度 式中：Q0—提升終端載荷； Q0=Q+Qz =5300+8000 =13300 =969m 初取H=600m，符合提升高度的要求，不必重新計算。 呂梁學院本科畢業(yè)設計 第8章 卷筒寬度的確定及強度的驗算 8.1 卷筒寬度的確定 根據(jù)主軸裝置圖上卷筒各部分的結構尺寸及繩間距確定卷筒寬度，各部分的結構尺寸如下： 鋼絲繩間距：250mm； 鋼絲繩最外繩到襯墊外層間距：40mm； 襯墊護板厚度?。?0mm； 制動器寬：300mm； 制動盤厚度：30mm； 滾筒外沿：40mm； 故卷筒寬度為： B=3×250+30×20+20×2+40×2+40×2+300×2 =1610mm 最終確定卷筒寬度為：1610mm 8.2 卷筒強度的驗算 多繩摩擦提升機主導輪輪殼