天然氣管道通徑測(cè)量器機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)【優(yōu)秀課程畢業(yè)設(shè)計(jì)+含UG三維3D建模及3張CAD圖紙+帶任務(wù)書+35頁(yè)加正文1.12萬(wàn)字】-jxsj24

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摘  要

本課題是針對(duì)天然氣管道內(nèi)徑測(cè)量的問(wèn)題而進(jìn)行設(shè)計(jì)。油氣管道運(yùn)輸是世界上5大運(yùn)輸方式，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有重要地位；然而，由于油氣管道介質(zhì)易燃易

爆，油氣管道失效，容易導(dǎo)致嚴(yán)重的事故，嚴(yán)重危害當(dāng)?shù)厝嗣竦纳拓?cái)產(chǎn)安全，可能會(huì)對(duì)當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境造成災(zāi)難性的后果。為了確保油氣管道的運(yùn)輸安全，科學(xué)的檢查和合理維護(hù)油氣管道一直是世界各國(guó)關(guān)注的焦點(diǎn)和難點(diǎn)。

本次設(shè)計(jì)的通徑測(cè)量器能夠?qū)χ睆皆?00-1000mm的天然氣管道進(jìn)行檢測(cè)，該機(jī)構(gòu)包括以下部分：

(1)列車式兩段機(jī)身結(jié)構(gòu)，可以通過(guò)一些彎道。

(2)傘狀的運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)，通過(guò)傘狀運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)的伸縮適應(yīng)不同內(nèi)徑的管道。

(3)前后分置驅(qū)動(dòng)輪，可以雙向運(yùn)行。 

根據(jù)上述計(jì)算和設(shè)計(jì)，借助UG-NX10.0和CAD軟件完成了數(shù)字模型，經(jīng)過(guò)運(yùn)動(dòng)仿真驗(yàn)證了本設(shè)計(jì)的正確性，為天然氣管道檢測(cè)技術(shù)提供了新的方法。

關(guān)鍵詞：天然氣管道；傘型結(jié)構(gòu)；內(nèi)徑測(cè)量；UG-NX10.0

ABSTRACT

This subject is aimed at the problem of measuring the inner diameter of natural gas pipeline. Oil and gas pipeline is the world's 5 major modes of transport, occupying the important position in national economy; however, due to the oil and gas pipeline medium flammable and explosive, oil and gas pipeline failure, easily lead to serious accidents, seriously endangering the safety of the local people's life and property, there could be disastrous consequences for the local ecosystem. In order to ensure the transportation safety of oil and gas pipelines, scientific examination and rational maintenance of oil and gas pipelines have always been the focus and difficulty of the world.

The designed diameter measuring device can measure the diameter of the natural gas pipeline at 400-1000mm, which includes the following parts:

(1) Train type two section fuselage structure can pass some curve.

(2) Umbrella movement structure, through the umbrella movement structure expansion, adapts the different bore diameter the pipeline.

(3) Drive the wheel before and after, which can operate in both directions.

According to the above calculation and design, the digital model has been completed by means of UG-NX10.0 and CAD software, and the correctness of the design has been proved by motion simulation. It provides a new method for gas pipeline inspection.

keywords: Natural gas pipeline; Umbrella shape structure; Bore diameter

measurement; UG-NX10.0

目  錄

1 緒論 1

2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 2

2.1國(guó)外現(xiàn)狀分析 2

2.1.1 非接觸式通徑檢測(cè)器 3

2.1.2 接觸式通徑檢測(cè)器 3

2.2國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀 4

3 通徑測(cè)量器初步設(shè)計(jì) 6

3.1 運(yùn)動(dòng)方式 6

3.1.1 拖曳式 6

3.1.2 非拖曳式 6

3.2 驅(qū)動(dòng)方式選擇 6

3.2.1 輪式行走 7

3.2.2 履帶行走 7

3.3 姿態(tài)調(diào)整的選擇 7

3.3.1 加傳感器的關(guān)節(jié)進(jìn)行調(diào)整 7

3.3.2 利用吊籃方式進(jìn)行調(diào)整 8

3.3.3 采用新式吊環(huán)進(jìn)行調(diào)整 8

3.4 自適應(yīng)分析 9

4基本方案的確定 10

4.1 方案一的設(shè)計(jì)與分析 10

4.1.1 機(jī)身的設(shè)計(jì) 10

4.1.2測(cè)量臂的設(shè)計(jì) 10

4.1.3伸縮單元 11

4.1.4變量長(zhǎng)度單位   12

4.1.5 關(guān)節(jié)單元 12

4.1.6 驅(qū)動(dòng)輪的設(shè)計(jì) 13

4.1.7方案一的分析 13

4.2 方案二的設(shè)計(jì)與分析 13

4.2.1 機(jī)身的設(shè)計(jì) 14

4.2.2 機(jī)身內(nèi)部傳動(dòng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 14

4.2.3 進(jìn)給螺桿與螺母的設(shè)計(jì) 15

4.2.4 吊籃的設(shè)計(jì) 15

4.2.5 測(cè)量臂的設(shè)計(jì) 16

4.2.6 方案二分析 16

4.3 方案選擇及優(yōu)化 16

5.1 機(jī)身結(jié)構(gòu) 18

5.1.1 機(jī)身內(nèi)部傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 18

5.1.2 進(jìn)給絲杠和螺母的設(shè)計(jì) 19

5.1.3選擇聯(lián)軸器 23

5.1.4選擇鍵 24

5.2吊環(huán)的設(shè)計(jì) 24

5.3 軸承的設(shè)計(jì) 25

5.4 測(cè)量臂的設(shè)計(jì) 25

5.5 驅(qū)動(dòng)輪的設(shè)計(jì) 26

5.6總體裝配體設(shè)計(jì) 26

    5.7測(cè)量器運(yùn)動(dòng)仿真 28

6 總結(jié) 29

參考文獻(xiàn) 30

致  謝 31

大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） I 摘 要 近年來(lái)海內(nèi)外提升設(shè)備的發(fā)展異常迅猛 ， 目的是讓設(shè)備更加智能化和更具安 全性 。 對(duì)目前的提升設(shè)備堅(jiān)持實(shí)行技術(shù)創(chuàng)新和改進(jìn) ， 把陳舊的單一鎖鏈?zhǔn)礁倪M(jìn)為 多根鎖鏈?zhǔn)?， 提升效率明顯增強(qiáng) ， 單次重 量 也逐漸增加 。 為了節(jié)省大量電能 ， 減 輕運(yùn)行資本負(fù)擔(dān)和減去廠房面積 ， 多根鎖鏈?zhǔn)皆谀承用嫔细纳屏藛我绘i 鏈 式在 井深較深情況下所發(fā)現(xiàn)的缺陷 ， 選用尾部鎖鏈均衡 ， 其兩頭的張力差得到了有效 削減 ， 運(yùn)轉(zhuǎn)也更加可靠穩(wěn)固 。 因此我選擇了多繩摩擦式提升機(jī) 。 機(jī)械產(chǎn)業(yè)的日 益 更新 ,都選擇了最先進(jìn)的技術(shù)、最超前的工藝、最適合的材料 ,能使提升設(shè)備向安 全穩(wěn)固、運(yùn)轉(zhuǎn)良好和高效自動(dòng)化方向發(fā)展。 本次選型設(shè)計(jì)主要針對(duì)天輪 、 電動(dòng)機(jī) 、 礦井提升機(jī) 、 鋼絲繩 、 提升容器 等 開 始了選型和計(jì)算，并且針對(duì)提升運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)開始了全方位的運(yùn)算。 關(guān)鍵詞： 提升機(jī)；安全；可靠；選型 大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） at in to of of to of a to of In to in a in in to of to of to of to of 疆大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 錄 1 緒論 ..................................................................................................................................... 1 井提升的地位與作用 ............................................................................................ 1 井提升的任務(wù) ....................................................................................................... 2 井提升的特點(diǎn) ........................................................................................................ 2 井提升設(shè)備與提升系統(tǒng) ........................................................................................ 2 2 主井提升設(shè)備選型 .............................................................................................................. 3 升容器選擇（一期） ............................................................................................ 3 絲繩選擇 ................................................................................................................ 4 絲繩最大靜載荷 .......................................................................................... 5 繩單位長(zhǎng)度重量計(jì)算 .................................................................................. 5 繩單位長(zhǎng)度重量計(jì)算 .................................................................................. 6 絲繩的使用與保護(hù) ...................................................................................... 6 升容器的選擇（二期） ........................................................................................ 7 升機(jī)的選擇 ............................................................................................................ 7 繩摩擦提升機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) .......................................................................... 8 升機(jī)滾筒直徑的確定 ................................................................................ 10 大靜張力和最大靜張力差 ........................................................................ 10 井提升機(jī)與井筒相對(duì)位置的計(jì)算 ...................................................................... 11 架高度 ........................................................................................................ 12 絲繩弦長(zhǎng) .................................................................................................... 13 絲繩的出繩角 ............................................................................................ 13 升容器的最小自重 .................................................................................... 14 絲繩和提升機(jī)的校驗(yàn) ................................................................................ 14 升電動(dòng)機(jī)的初選計(jì)算 .......................................................................................... 14 升設(shè)備的運(yùn)動(dòng)學(xué)計(jì)算 .......................................................................................... 16 升加速度的確定 ........................................................................................ 17 加速度 確定 ....................................................................................... 18 升減速度的確定 ........................................................................................ 18 升速度圖參數(shù)設(shè)計(jì) .................................................................................... 18 升設(shè)備動(dòng)力學(xué)計(jì)算 .............................................................................................. 20 升電動(dòng)機(jī)容量的計(jì)算 .......................................................................................... 21 動(dòng)機(jī)容量的驗(yàn)算 ................................................................................................ 22 升設(shè)備的電耗及效率計(jì)算 ................................................................................ 23 3 副井提升設(shè)備選型設(shè)計(jì) .................................................................................................... 24 升容器選擇 .......................................................................................................... 24 絲繩及提升機(jī)選擇 .............................................................................................. 24 端載荷計(jì)算 ................................................................................................ 24 繩單位長(zhǎng)度重量 ........................................................................................ 24 繩單位長(zhǎng)度質(zhì)量 ........................................................................................ 25 升機(jī)選 擇 .............................................................................................................. 25 擦輪直徑 .................................................................................................... 25 大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 最大靜張力和最大靜張力差 ........................................................................ 25 升系統(tǒng)的確定 ...................................................................................................... 25 架高度 ........................................................................................................ 25 導(dǎo)輪和導(dǎo)向輪水平中心距離 .................................................................... 26 抱 ?的確定 ............................................................................................ 26 升容器最小自重校核 .......................................................................................... 26 絲繩和提升機(jī)校驗(yàn) .............................................................................................. 26 升電動(dòng)機(jī)的初選計(jì)算 .......................................................................................... 27 升速度圖參數(shù)設(shè)計(jì) .............................................................................................. 27 升設(shè)備的動(dòng)力學(xué)計(jì)算 .......................................................................................... 29 小結(jié) ....................................................................................................................................... 32 參考文獻(xiàn) ............................................................................................................................... 33 致謝 ....................................................................................................................................... 34 大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 1 1 緒論 井提升的地位與作用 煤礦的運(yùn)輸提升是采挖生產(chǎn)中不能缺失的步驟 。 從井下采煤工作面里所 開 采 出的煤炭 ， 只可利用礦井提升部分將其運(yùn)送到空地上 ， 才能被進(jìn)一步 使 用 。 在運(yùn) 送煤炭的時(shí)候 ， 也會(huì)運(yùn)送矸石 、 材料 、 設(shè)備以及各類工人 。 礦井提升在礦 山 運(yùn)行 生產(chǎn)中占有重舉足輕重的位置 ， 特別是現(xiàn)代化程度較高的大型 、 中型礦井對(duì)此更 是需要提高重視。因?yàn)榇笮?、中型礦井每年煤矸石的運(yùn)輸能力可達(dá)數(shù)十萬(wàn)噸 ,但 在復(fù)雜多變的巷道中需要輸送十噸以上 的運(yùn)輸設(shè)備到工作面 ， 另外 ， 材料設(shè)備的 種類和規(guī)格相對(duì)較多 、 運(yùn)輸?shù)牡攸c(diǎn)也較為分散 ， 上班下班的時(shí)限要求也比較緊急 等等，這些環(huán)節(jié)都與礦井提升息息相關(guān)。 因?yàn)榈V井運(yùn)輸提升是根據(jù)許多步驟以及各類機(jī)械設(shè)備共同組成 ， 若其中 一 個(gè) 步驟掉鏈子 ， 便讓工作面以及其余生產(chǎn)地點(diǎn)的生產(chǎn)停止 ， 嚴(yán)重則使整個(gè)礦井陷入 不能生產(chǎn)的沼澤 ， 所以 ， 礦井提升系統(tǒng)運(yùn)作的可靠性直接牽扯礦山生產(chǎn)的可靠 性 。 以是，大家把礦山運(yùn)輸與提升親切地形容為礦山生產(chǎn)的動(dòng)脈和心臟。 從平安生產(chǎn)的層面考慮 ， 煤礦提升所發(fā)生禍端占比例較大 。 一方 面 ， 對(duì)煤炭 生產(chǎn)量有消極影響 ， 另 一方面 ， 會(huì)對(duì)作業(yè)人員的健康造成傷 害 。 以是 ， 運(yùn)輸提升 的可靠穩(wěn)定關(guān)乎著礦井生產(chǎn)的安全。 從經(jīng)濟(jì)方面考慮 ， 礦井運(yùn)輸提升的耗資在運(yùn)營(yíng)成本中持有較多比重 ， 因?yàn)榈? 面上和礦井里輸送設(shè)備有比較多的數(shù)量 ， 從事運(yùn)輸和裝載作業(yè)的工人數(shù)量基本上 占全礦工人數(shù)量的一半甚至以上 。 由此 ， 準(zhǔn)確分配輸送設(shè)備及高效進(jìn)行輸送作 業(yè) ， 對(duì)提高產(chǎn)煤量、削減運(yùn)營(yíng)耗資和提升作業(yè)人員生產(chǎn)效率有著顯著的效果。 從作業(yè)人員上下井需用時(shí)間來(lái)考慮，由于礦井開采、拓展的范圍不斷延伸， 作業(yè)工人自入井到進(jìn)入采掘工作面作業(yè)地點(diǎn)一般所需時(shí)間為 外一些 作業(yè)工人還需攀爬斜井以及上山下山 ， 作業(yè)工人的體力消耗之大無(wú)法想象 ， 作業(yè) 工作時(shí)間 、 人員工作耐力受到很大挑戰(zhàn) ， 這種損失 是 悄無(wú)聲息的 、 并且是很 大 的 。 因?yàn)榫秃烷_發(fā) 、 拓展范圍的不斷延伸 ， 運(yùn)輸距離逐漸延 長(zhǎng) ， 這個(gè)問(wèn)題日漸顯 著 。 目前國(guó)外技術(shù)較為先進(jìn)的大型礦井這幾年來(lái)發(fā)展快速直達(dá)運(yùn)輸作業(yè)人員小車 ， 竭 力爭(zhēng)取在 30作業(yè)人員送到工作面，可以大大提高作業(yè)人員效率和勞動(dòng) 力 。 另外 ， 礦井開發(fā)拓展中的幾個(gè)大型技術(shù)問(wèn)題 ， 例如沿煤層設(shè)布運(yùn)輸大 巷 導(dǎo)致 的巷道凹凸不平的問(wèn)題 ， 用陳舊方式是無(wú)法解決的 。 研發(fā)和采取較為先進(jìn)的 輔助 運(yùn)輸系統(tǒng)，對(duì)煤礦實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)能高效率以及提升礦井的安全生產(chǎn)具有重大意義。 大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 2 井提升的任務(wù) 礦井提升的任務(wù)很多，概括起來(lái)大致有以下幾點(diǎn)： （ 1）從工作面運(yùn)送大量的煤到地面的裝載站； （ 2）將挖掘的矸石運(yùn)向地上矸石場(chǎng)和矸石多樣性加工場(chǎng)； （ 3）將井下生產(chǎn)必要的材 料、工作設(shè)備運(yùn)到工作面或者其他工作地點(diǎn)； （ 4）運(yùn)送井下生產(chǎn)作業(yè)人員。 井提升的特點(diǎn) （ 1） 因?yàn)榈V井輸送機(jī)械是在礦井巷道或井筒內(nèi)運(yùn)行 ， 所處空間受 限 定 ， 所以 需其構(gòu)造緊湊，外殼大小盡可能??； （ 2）由于礦井輸送機(jī)械步驟多 ,路程長(zhǎng)度不同 ,且常不一 ,直線與斜線相互連 接,以及裝卸等次要機(jī)械 ,以滿足各種生產(chǎn)情況 ,礦井輸送需要具備各式型號(hào)。 （ 3）對(duì)于工作場(chǎng)所經(jīng)常發(fā)生變化 ,所以很多設(shè)備的要求都應(yīng)該容易移位。 （ 4） 礦井輸送機(jī)械在礦井深處運(yùn)行時(shí) ， 運(yùn)行條件相對(duì)艱苦 ， 周邊狀況會(huì) 有 沼 氣以及灰塵 ， 所以 ， 礦井輸送機(jī)械 要具 備 要耐侵蝕 ， 防灰塵 ， 還要兼具防止爆炸 的特性。 井提升設(shè)備與提升系統(tǒng) 井架滑輪、提升機(jī)、鋼絲繩、裝卸設(shè)備、提升容器等構(gòu)成了礦井輸送機(jī)械。 根據(jù)結(jié)構(gòu)的起重集裝箱分為罐籠和料車等?；\可用于升降人員和設(shè)備 ,提高 煤矸石、材料等 ;跳過(guò)僅用于促進(jìn)煤矸石。 提升機(jī)包括機(jī)械設(shè)備以及驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng),依據(jù)運(yùn)行方式和構(gòu)造差異分為纏繞 式提升機(jī)和摩擦提升機(jī)。目前 ,單繩提升機(jī)以及多繩摩擦提升機(jī)被廣泛應(yīng)用。在 礦井生產(chǎn)過(guò)程中 ,不僅要求提升設(shè)備具有較高的安全性和可靠性 ,而且還要求有 良好的經(jīng)濟(jì)效益 。 起重設(shè)備是一種大型設(shè)備 ,耗電量大 ,投資大 ,運(yùn)行費(fèi)用 高 ,應(yīng)結(jié) 合實(shí)際生產(chǎn)情況 ,確定最經(jīng)濟(jì)合理的設(shè)計(jì)方案。因?yàn)闄C(jī)械設(shè)備和提升機(jī)的構(gòu)造 , 礦井提升設(shè)備可由各種不一的升降系統(tǒng)組成 :多繩摩擦提升系統(tǒng)、主井箕斗提升 系統(tǒng)、副井罐籠提升系統(tǒng)等。 總之 ， 礦井輸送機(jī)械的種類有許多 ， 應(yīng)按工作原理 、 構(gòu)造特點(diǎn)逐個(gè)把 控 其 異 同性 。 對(duì)于礦井選用的輸送機(jī)械 ， 必須通過(guò)了解其周邊運(yùn)行情況以及作業(yè)要 求 后， 方可匹配所需型號(hào)。 大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 3 2 主井提升設(shè)備選型 設(shè)計(jì)依據(jù) 初期開采時(shí) a 工作制度 年工作日 300 天，每天凈 提升時(shí)間 14 小時(shí) 井深 H=248m 提升方式： 雙箕斗提升，采用定重裝載 后期開采時(shí) 生產(chǎn)能力 a 井深 H=564m 工作制度：年作業(yè)天數(shù) 300，每日凈提送時(shí)長(zhǎng) 14 小時(shí) 提升方式：定重裝載，雙箕斗提升 升容器選擇（一期） 該礦井初期開采煤時(shí)井深 248m，生產(chǎn)能力 a。后期開采煤時(shí)井深 564m， 生產(chǎn)能力 a。依據(jù)《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范》要求，對(duì)初期開采煤 和后期開采煤時(shí)主 、 副井提升設(shè)備全部按開采最后水平進(jìn)行計(jì)算 。 計(jì)算步 驟 以后 者作為標(biāo)準(zhǔn)。 而為了避免耗能的增多 ， 減少運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用 ， 前期和后期的提升容器的選擇應(yīng)分 開計(jì)算。 確定經(jīng)濟(jì)提升速度 ??? H （ 2 注：本文中所出現(xiàn)的公式均出自于《采礦手冊(cè)》 式中 濟(jì)提升速度， m/s; H 煤礦深度和煤礦提升上下與井筒的高度差 （ 大約 41~61m） 。 ??( 564 ?? s 取 ??8m / s 估計(jì)一次循環(huán)時(shí)間 V H T ? j ? ????????（ 2 j a V 式中 經(jīng)濟(jì)提升速度估算的提升循環(huán)時(shí)間， s； ? 提升加速度，升降物料時(shí)， ???s2 j 大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 4 ? 箕斗低速爬行時(shí)間， ?可取 10s； j ? 卸載休止時(shí)間取 8s；見(jiàn)表 2 2斗休止時(shí)間 箕斗規(guī)格 /t ??6 8~9 12 16 20 休止時(shí)間/s 8 10 12 16 20 ?? 8 ??64 8 ?10 ??8 ??次性經(jīng)濟(jì)合理提升量 f Tj ? （ 2 3600br t 式中 井年產(chǎn)量， t/a; C 提升不均衡系數(shù)，取 a f 提升富裕系數(shù)，主井提升設(shè)備對(duì)第一水平應(yīng)留有 富裕系數(shù)； 升設(shè)備年工作日為 300d; t 提升設(shè)備作業(yè)日小時(shí)數(shù)為 14h； m ??400000?8.5 j 3600?300?14 一次提升循環(huán)所需的時(shí)間 ?? ' ??3600f ??3600 ??300 ?14 ?4 ?400000 ?? 2 所需提升機(jī)的提升速度 a?T ' ???????????T ' ????????2 ??4 ? j j 2 ?18?- ?? ??18?2 - 4 ??564 2 ??s 式中 m—— 所選出的標(biāo)準(zhǔn)箕斗的一次提升實(shí)際貨載 量 ， 其值為箕斗的容積與 貨載密度的乘積， t； 因此提升容器 選 擇 5 ??4 型多繩提煤箕 斗 ， 箕斗自重 Q=6500載重 量 Q=4 000衡尾繩 2 根，繩間距 200升鋼絲繩 4 根。 絲繩選擇 豎井提升工作各種各樣 ， 鋼絲繩的選取要以最后的末端承載量來(lái)估算 。 該組 織的主要構(gòu)成是 提升鋼絲繩 ， 它是對(duì)煤礦日常作業(yè)和安全息息相關(guān) ， 也是提 升 部 分常常需換新的損耗品，在煤礦提升里依據(jù)需要選取可取的鋼絲繩，取長(zhǎng)補(bǔ)短， 對(duì)其進(jìn)行更好的利用。 選取鋼絲繩的具體型號(hào)，第一步需要按照下面的規(guī)定來(lái)進(jìn)行選取。 v 大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 5 ???（ 1）使用中不松股。 （ 2）符合使用場(chǎng)合及條件。 （ 3）特別注意作業(yè)的安全。 同時(shí)還應(yīng)考慮以下因素： （ 1）在靜筒淋水大，水的 較大，以還有出風(fēng)井中，因?yàn)榍治g情況較 多，當(dāng)選取鍍鋅鋼絲繩。 （ 2）在破壞較大的情況選取的鋼絲繩，例如斜井提升，當(dāng)選取外層鋼 絲盡可能粗的 鋼絲繩。 （ 3）彎曲疲勞是造成破壞的重要因素，當(dāng)選取接觸式或者三角股繩。 （ 4）實(shí)驗(yàn)說(shuō)明，選用相同方向的捻繩比較合適作為提升鋼絲繩比較合適， 選用 比較適合多繩摩擦提升。 （ 5）罐道繩應(yīng)當(dāng)選取三角股繩或半密封繩，外表不粗糙，不易損耗。 （ 6）高溫以及火災(zāi)場(chǎng)所 ,舉例：煤矸石，應(yīng)當(dāng)選取金屬芯的鋼絲繩。礦井提 升運(yùn)輸系統(tǒng)的不可或缺的構(gòu)成因素 是 提升鋼絲繩。因此 ,煤礦安全規(guī)程對(duì)礦井 提 升繩有特殊規(guī)定。 絲繩最大靜載荷 ??(Q ???g ???mz g ??mp 2 Q ????6500 ??4000 ??10500中 — 鋼絲繩最大計(jì)算靜 載 荷 ， N； 一次提升貨載的重力 Q=器 的自身重力 ??mz g ； 式中 P—— 鋼絲繩每米重力， N/m； — 提升鋼絲繩每米質(zhì)量， kg/m g—— 重力加速度 m / —— 鋼絲繩最大懸垂長(zhǎng)度， m H ??H f ???中 — 礦井深度， m； H j —— 井架高度，箕斗提升 30~35m； （ 2 — 由井底車場(chǎng)水平至容器裝載位置容器底部的距離 m，箕斗提升 18~25m； H=564+30+21=615m 繩單位長(zhǎng)度重量計(jì)算 ?? ?? m ??6 ???B ???（ 2 n??11?10 ????H ????大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 6 式 中 ?B —— 鋼絲繩計(jì)算抗拉強(qiáng)度， 1700? ???????— 鋼絲繩安全系數(shù)，取 7； 10500 ??4 ???110 ???170 7 ?? m ??615?????根據(jù)以上計(jì)算，選用（ ,6△ (34)+1三角股鋼絲繩， 分別兩根 ，查鋼絲繩規(guī)格表，它的規(guī)格是 ?kg/m) ， d ??28(， ??47650(， ?B ??155(kg/。 繩長(zhǎng)度重量計(jì)算 ' n m p n' p ??4 ?? m 2 式中 n—— 鋼絲繩首繩根數(shù)； n' —— 尾繩鋼絲繩根數(shù)為 2. 根據(jù)以上計(jì)算，尾繩選用 88 ??15?4 ??7 扁鋼絲繩 2 根，單位 重量為 q ?? m 絲繩的使用與維護(hù) 在作業(yè)中的鋼絲繩應(yīng)經(jīng)常涂油脂 ， 這對(duì)鋼絲繩的使用期限以及可靠性都是十 分關(guān)鍵的。潤(rùn)滑的作用歸納有三： （ 1）保護(hù)鋼絲不銹蝕。 （ 2）潤(rùn)滑作用，減少鋼絲繩的磨損。 （ 3）防止潮氣和水浸繩內(nèi)需添加繩芯油量。 在生產(chǎn)時(shí)需準(zhǔn)確地選擇專業(yè)油脂進(jìn)行減小摩擦 。 對(duì)潤(rùn)滑油提出下列要求。 （ 1）粘度好 ,油脂可以緊緊地粘在繩子上 ,震動(dòng) ,水不能洗掉。 （ 2）有良好的粘溫性能 ,在溫度較低時(shí)不硬化 ,溫度較高時(shí)不會(huì)損失。 （ 3）強(qiáng)調(diào)防止生銹和潤(rùn)滑性能， 穩(wěn)定，要具備適當(dāng)?shù)耐该鞫?，才可? 出磨損及斷絲。 鋼絲繩的檢查和試驗(yàn) 提升鋼絲繩每日必定認(rèn)真檢驗(yàn)并記錄斷絲情況，標(biāo)準(zhǔn)以 s 的速率進(jìn)實(shí) 行 。 相關(guān)斷絲和鋼絲繩斷面縮小的極限要求和換繩要求 見(jiàn) 《 煤礦安 全規(guī) 程 》 有關(guān) 規(guī)定。 鋼絲繩若遇到突然停車 、 卡罐等強(qiáng)烈拉伸等一系列問(wèn)題時(shí)候應(yīng)當(dāng)立 刻 停車檢 查，經(jīng)過(guò)沖擊拉伸的一段如果長(zhǎng)度增長(zhǎng)大于 者有肉眼可見(jiàn)損傷，應(yīng)立刻 更換新繩 。 多繩纏繞的情況下由下面調(diào)去上面的一段繩 ， 因?yàn)閾p耗較 大 ， 應(yīng)當(dāng)加 大檢驗(yàn)而且每 1/4 年移動(dòng) 1/4 圈。 檢查鋼絲繩的辦法現(xiàn)在基本是肉眼檢查以及雙手觸繩檢驗(yàn) ， 但是工作環(huán)境不 m 大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 7 好并且不可看到繩內(nèi)斷絲問(wèn)題 ， 所以世界上開發(fā)出了許多類型的探傷鋼絲 繩 的儀 j j 器。例如 “鋼絲繩在線無(wú)損探傷儀 ” 采用漏磁交聯(lián)放大原。 檢驗(yàn)鋼絲繩銹蝕 、 磨損 、 內(nèi)外斷絲對(duì)鋼絲繩接頭焊 點(diǎn)和截面等有較為準(zhǔn)確的 定性 、 定量精度 。 嶄新的鋼絲繩繩在使用前全部要進(jìn)行檢驗(yàn) 。 檢驗(yàn)合格 的 后補(bǔ)鋼 絲繩需要妥當(dāng)保存。 升容器的選擇（二期） 因?yàn)檫^(guò)程跟一期一致，所以計(jì)算過(guò)程簡(jiǎn)化 H 取 248m a 由公式（ 2 ??? H ??( 估計(jì)一次循環(huán)時(shí)間 248 ?? s 得 ??6m / s 由公式（ 2 V H T ? j ? ??????j a ??? ??248 ?10 ??8 ??次性經(jīng)濟(jì)合理提升量 由公式（ 2 A m ? n f j 3600br t m ??250000 ??66.8 j 3600 ??300 ?14 ； ??次提升循環(huán)所需的時(shí)間 由公式（ 2 T ' ??3600?3600 ??300 ?14 ?2 ??需提升機(jī)的提升速度 f ?250000 ?1.2 a?T ' ?????????? T ' ????????2 ??4 ? j j ?18?- ?? ??18?2 - 4 ??248 2 ??3m/s 因此提升容器 選 擇 5 ??4 型多繩提煤箕 斗 ， 箕斗自重 Q=3800提升 鋼絲繩 4 根，繩間距 200m，平衡尾繩 2 根，載重量 Q=2 000 升機(jī)選擇 卷筒的直徑和寬度是纏繞式提升機(jī)的基本參 數(shù) 《煤礦安全規(guī)程 》 規(guī)定 ， 選擇 滾筒直徑的原則是使 鋼 絲繩繞卷筒時(shí) ,彎曲應(yīng)力過(guò)大。保持 鋼 絲繩的一定的使 用 能力 和使用壽命 ,理論和實(shí)踐證明 ,鋼絲繩繞著卷筒輪的彎曲應(yīng)力和疲勞壽命 ,大 v 大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 8 小取決于卷筒和鋼絲繩的直徑比。在鋼絲繩直徑相同的情況下 ,滾筒直徑變大 ,彎 曲應(yīng) 力變低，在不同繩直徑，相同卷直徑條件下，繩徑越小，即 D∕d 較大，彎曲 應(yīng)力低。 說(shuō)明在不同的 D∕d 彎曲條件情況中，鋼絲繩試驗(yàn)荷載與其耐久性的關(guān)系。 在相同試驗(yàn)荷載時(shí)， D∕d 值越大，鋼絲繩在反復(fù)彎曲次數(shù)次數(shù)下壽命越高。 繩摩擦提升機(jī)的結(jié)構(gòu) 特點(diǎn) 多繩摩擦提升機(jī)的主要特點(diǎn)是在主輪上。主輪窄而小 ,車輪上設(shè)有帶有繩槽 的摩擦襯片 。 摩擦墊承受繩索 、 容器重 量 、 貨物重力 、 重力和重力平衡尾繩運(yùn)行 載荷和沖擊載荷 ,因此必須具有足夠的抗壓強(qiáng)度 。 另外 ,還必須具備夠用的鋼絲繩 之間的摩擦系數(shù) ,用來(lái)提高起重機(jī)的設(shè)計(jì)和日產(chǎn)量 ,并防止滑動(dòng)發(fā)生在提升過(guò)程 中。所以 ,摩擦墊片材料的優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)提升機(jī)的性能、使用范圍和工作安全有直接 的影響。目前 ,使用膠帶 ,皮革 ,熱塑性塑料和聚乙烯塑料 ,聚氨酯橡膠等。 多繩摩擦提升機(jī)安裝了車槽裝置 ， 其作用是在機(jī)器裝備和操作時(shí) ， 在主導(dǎo)輪 襯墊上車制 繩槽和依據(jù)損耗狀況 ， 經(jīng)常對(duì)繩槽進(jìn)行車削 ， 從而確保每個(gè)繩槽直徑 一樣，損耗平衡，另外可使各鋼絲繩緊張度大致一樣、均勻受力。 繩的數(shù)量取決于終端的負(fù)荷和起升高度 ,有 2,4 和 6 繩。使用偶數(shù)繩的目的 是采用半捻鋼絲繩和右半捻鋼絲繩 ,以消除鋼絲繩扭轉(zhuǎn)引起的附加阻力。 因需平衡提升鋼絲繩的重力 ， 位于容器下方基本都會(huì)安裝平衡尾繩 ， 平衡尾 繩的重力決定了平衡尾繩的重量 ， 常用扁尾繩有 1 根或者 2 根 ， 圓股繩有 2 根或 者 3 根 ， 恰當(dāng)匹配后 ， 主繩重量和平衡尾繩重量大致一樣 ， 要么尾繩重量稍大于 主繩重量。 為了保 持多繩摩擦提升裝置提升繩的張力維持均衡 ,張力均衡裝置設(shè)置在容 器和鋼絲繩之間。 多繩摩擦提升機(jī)在運(yùn)行時(shí) ,有鋼絲繩爬行情況的發(fā)生 。 結(jié)果表明 ,鋼絲繩與主 輪的相對(duì)位移會(huì)增大 ,相對(duì)位移隨升力系數(shù)的增大而增大 。 除了蠕變 ,也 有 鋼絲繩 滑動(dòng)和伸長(zhǎng)這些情況。以上情況都對(duì)深度指示器的精度產(chǎn)生負(fù)面效應(yīng) ,因此有必 要在多繩摩擦提升機(jī)深度指示器上安裝一個(gè)調(diào)零部件 。 “ 零 ” 這個(gè)概念 ,就是指深 度指示構(gòu)造自身在容器中單次工作完成后 ,清除因?yàn)榛瑒?dòng)產(chǎn)生的誤差 ,鋼絲繩伸 長(zhǎng)所造成的蠕變和實(shí)際容器停車位置以及深度之間的零。 一些狀況發(fā)生時(shí) ， 比 如 ， 在受限于井筒截面積和其余情況時(shí) ， 主導(dǎo)輪直 徑 相 較于兩提升容器的中心距離較大 ， 這個(gè)時(shí)候 ， 目的是使主導(dǎo)輪兩側(cè)的鋼絲 繩 距離 縮短 ， 來(lái)滿足兩提升容器中心距的條件 ， 需安裝導(dǎo)向輪 。 在這個(gè)時(shí)候 ， 提升鋼絲 繩在主導(dǎo)輪上的圍包角變大 ， 提高了多繩摩擦提升機(jī)的防滑系數(shù) 。 那么單容器帶 平衡錘的提升系統(tǒng) ， 若選取帶導(dǎo)向輪的多繩摩擦提升機(jī) ， 一般采取把導(dǎo)向 輪 安裝 大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 9 在平衡錘的一邊。 （ 1）因?yàn)殇摻z繩不在卷筒上環(huán)繞 ,起升高度不受鋼絲繩承載力的限制。 （ 2）因?yàn)檩d荷由若干鋼絲繩承載 ,在同樣負(fù)載時(shí)，提升鋼絲繩的直徑小于單 繩提升機(jī)的直徑 ,主輪直徑較小。所以 ， 在一樣起吊負(fù)荷時(shí)，多繩提升機(jī)具有 重 量輕、體積小、易于制造、安裝運(yùn)輸方便、節(jié)省材料等特點(diǎn)。 （ 3）多繩提升機(jī)運(yùn)動(dòng)質(zhì)量不大，相應(yīng)地降低了電機(jī)的容量和功耗。 （ 4）發(fā)生卡罐以及過(guò)卷問(wèn)題時(shí)，主導(dǎo)輪打滑的幾率增 大，可避免發(fā)生繩斷 事故。 （ 5）繩多，同時(shí)扯斷鋼絲繩的可能性較低，使提升裝置的安全性得到了提 升，沒(méi)有必要安裝斷繩防墜器。 （ 1）幾根鋼絲繩的維護(hù)、調(diào)整、更換、懸掛和檢修工作是相當(dāng)麻煩的。 （ 2）鋼絲繩破壞，需要換新的時(shí)候 ,必須更換所有鋼絲繩，方可維持同一使 用狀況。 （ 3）因?yàn)樗麄儾豢烧{(diào)整繩的長(zhǎng)度，當(dāng)雙鉤提升，不可同一時(shí)間作用多個(gè)平 面升高，同樣不能用在鑿井提升。 （ 4）因?yàn)殇摻z繩與主導(dǎo)輪上襯墊之間存在蠕爬情況，對(duì)深度指示器的精度 有影響。 多繩摩擦提升機(jī)的良好特性是明顯的 ，尤對(duì)于具備較大大提升能力的深井。 經(jīng)過(guò)對(duì)多繩摩擦提升機(jī)存在的不足開始具體剖析 ， 顯而易見(jiàn) ， 以上問(wèn)題 是 不難處 理和解決 。 例如 ： 在礦井涌水時(shí) ， 除了采取措施堵水外 ， 為了減少鋼絲繩的腐 蝕 ， 用鍍鋅鋼絲繩可提高耐腐蝕性 。 另外在平時(shí)還可以定期對(duì)鋼絲繩涂戈培 油 用來(lái)防 滑防腐蝕 ， 提高鋼絲繩的工作條件 。 總的來(lái)說(shuō) ， 多繩摩擦提升機(jī)已成為現(xiàn) 代 推廣 的發(fā)展趨勢(shì)。 對(duì)于多繩摩擦提升機(jī)鋼絲繩的首繩的數(shù)量 ， 終端載荷和提升高度起到了決定 性作用 ， 雖然在理論上可以無(wú)窮多 ， 但實(shí)際有以下幾個(gè)限制因 素 ： 懸掛設(shè)備質(zhì) 量 、 主導(dǎo)輪寬度、各繩分配 、鋼絲繩 最小直徑、鋼絲繩的檢查與維修因素。根據(jù)實(shí) 際經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)我國(guó)礦井當(dāng)前的具體情況，數(shù)量為 4 根或 6 根最合適，優(yōu)先選擇 4 根 。 特殊情況下會(huì)考慮采用 8 根 。 鋼絲繩采用半數(shù)左捻半數(shù)右捻 ， 并相互交錯(cuò)排 列是為了減少容器扭轉(zhuǎn)對(duì)罐道造成的壓力。 10 圖 2繩摩擦式礦井提升機(jī) 升機(jī)滾筒直徑的確定 D ??90d ??90 ??28 ??2520此可滾筒直徑選用 D ??2800 天輪直徑 （ 2 ??90d ??90 ??28 ??2520此天輪選擇 ??2800個(gè)。 大靜張力和最大靜張力差 最大靜張力： Fj ??Q ???P H ??6500 ??4000 ???615 ??12476大靜張力差 Fc ??Q ???4000 ???615 ??5977 2 （ 2 （ 2 大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 11 表 2?4 (I)式多繩摩擦式提升機(jī) 型號(hào) 摩擦輪直徑 鋼絲繩根數(shù) 鋼 絲 繩 最 大 靜 張 力 差 鋼 絲 繩 最 大 靜 張力 鋼絲繩間距 最 大 提 升 速度 減速器 導(dǎo)向輪直徑 機(jī) 器 定 位 重 量 ( 包 括 電機(jī)) 導(dǎo) 向 輪 變 位 重 量 機(jī) 器 重 量 (不含 電 氣 重量) 外形尺寸 ( 長(zhǎng) × 寬 × 高 ) m 根 N mm m/s 型 號(hào) 速 比 m kg kg kg m 4(I) 140 340 300 10 00 500 2300 4530 0 0* 據(jù)此主井提升 裝 置選用 ?4 (I)式多繩摩擦式 提 升機(jī) ， 其主要參數(shù) 為 ： 滾筒直徑 2800輪直徑 2800動(dòng)比 械旋轉(zhuǎn) 部分的變位質(zhì)量 6500輪變位質(zhì)量 2300墊摩擦系數(shù) ???見(jiàn)表 2井提升機(jī)與井筒相對(duì)位置的計(jì)算 提升機(jī)和井筒的互相的坐標(biāo)關(guān)系 ， 依據(jù)卸載工作便捷 ， 地上輸送的便利還有 設(shè)備運(yùn)作的穩(wěn)定決定 。 以上全部應(yīng)當(dāng)在礦工工廠的整體安排下克服 。 普遍選用一 般罐籠提升的情況 ， 提升機(jī)房在重車運(yùn)行一側(cè)的對(duì)面 ， 當(dāng)使用箕斗提 升 時(shí)候 ， 提 升機(jī)房在卸載一側(cè)的對(duì)面 。 井架上部天輪 ， 依據(jù)提升機(jī)的種類以及作 用 ， 容器在 井筒中的安裝位置還有提升機(jī)房所在位置一系列等等。需要安裝于相同水平軸 線 ， 或者相同垂 直面 。 提升機(jī)設(shè)置位置確定好后 ， 仍需選定對(duì)提升機(jī)相對(duì)位 置 造 成效應(yīng)的 5 個(gè)因素， 5 個(gè)因素之間共同影響共同制約。 大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 12 大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 架高度 圖 2井提升設(shè)備 H ??????????e （ 2 式中 — 卸載高度， 12m； — 容器全高 — 過(guò)卷高度；對(duì)立井提升過(guò)卷高度的規(guī)定值見(jiàn)表 2 — 天輪半徑； e—— 上下天輪垂直距離； 13 大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 表 2井提升過(guò)卷高度取值 ?? ???? ??2 2 上 提 升 速 度 m/s ??3 4 6 8 ??10 過(guò) 卷 高 度 和 過(guò)放距離，m =12+= H=36m 提升機(jī)摩擦輪中心線距井筒中心線距離 ????D ???34 ???? ??28m 絲繩弦長(zhǎng) 下弦長(zhǎng) L ? ?H ??C ?2 ????L ? s ??? 0 ??? s 2 2 ??2 （ 2 ? ?31?? ????28 ?????? ???? ?? 2 2 ???上弦長(zhǎng) L ? ?H ??C ?2 ????L ? s ???x 0 s ? ??2 （ 2 ? ?36 ?? ????28 ?????????絲繩的出繩角 下出繩角 ???? ?2 2 ????下 ??1 ?? ??s ?? ??s 2 2 （ 2 ??1??8 ??????52。 39'9' ' 2 ?? 2 上出繩角 ????? ????51。 37'28'' 2 2 14 大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 升容器的最小自重 按靜防滑條件，容器自重為： (1??2?j ??[ ( ?1) ? Q ??0 (2??[(1??2 ?????6015 ??4 ???615 ??4955 動(dòng)防滑條件 c ??[ ??(1??2W1 a ?? g 2???g ?1 ]Q ?[ 1??g a ?g ) ?1 2????]?0 (21??? 1 (1??g g ) ?1 1??? 1 (1??g g ) ?1 ?(1??2 ??? ?[ ??6015 1?? 1??2 ?1?? ?[ ??2380 ??4 ???615 1??1??2 ? 鋼絲繩和提升機(jī)的校驗(yàn) 校驗(yàn)鋼絲繩的安全系數(shù) m ? ???c (2m ?? 4 ??51300 ????386 ??滿足要求 升電動(dòng)機(jī)的初選計(jì)算 提升電動(dòng)機(jī)的初步選擇計(jì)算是在對(duì)提升設(shè)備的計(jì)劃對(duì)比以及對(duì)提升設(shè)備進(jìn) 行動(dòng)力學(xué)計(jì)算時(shí)實(shí)行。礦井提升用電動(dòng)機(jī)普遍分為直流、交流兩種。 現(xiàn)在 ， 國(guó)內(nèi)煤礦普遍選用 交流繞線式感應(yīng)電動(dòng)機(jī) 。 這種電動(dòng)機(jī)設(shè) 備 簡(jiǎn)易 、 成 本低 ， 但是加速和低速運(yùn)行階段電能需求大 ， 調(diào)速受限 。 特別當(dāng)電動(dòng)機(jī)容 量 大于 1000更不可采用單電機(jī)驅(qū)動(dòng) 。 直流拖動(dòng)有晶閘管供電 、 發(fā)電機(jī)組供電兩 類 ， 其優(yōu)越性是調(diào)速性能較好，需要功耗較少，方便自動(dòng)化，缺點(diǎn)是成本較高。 電動(dòng)機(jī)的功率計(jì)算 15 大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） m m ?? N ? m ????1000?j ??1000?j （ 2 式中