JK单绳缠绕式提升机(E系列)主轴装置设计说明书

JK3提升机主轴装置设计摘要单绳缠绕式矿井提升机的工作原理：钢丝绳的一端用钢丝绳夹持固定在卷筒幅板上,另一端经卷筒的缠绕后,通过井架天轮悬挂提升容器。这样,利用主轴旋转方式的不同,将钢丝绳缠绕上或放松,以完成提升或下降容器的工作。主轴装置是单绳缠绕式矿井提升机的主要工作机构,它的作用是： 缠绕提升机钢丝绳；承受各种正常载荷；承受各种积极情况所造成的非常载荷。在非常载荷作用下,主轴装置部分不应有残余变形。单绳缠绕式矿井提升机的主轴装置是其核心部件,要求我们应认真设计,精心制造,这对于确保矿井提升机安全可靠运行,预防和杜绝故障及事故的发生,也具有十分重要的意义。本设计根据生产实际和预选的数据,以提升机的配套设备为核心,经过科学的计算和分析,设计、选择了一套矿井提升机的传动系统设备,并采用了光电测速传感器作为深度指示系统的数据采集装置,实现了从机械控制到数电控制的转变,同时为提升机控制系统的技术改造奠定了基础。关键词：提升机,主轴,制动器,光电测速传感器The designing of themain axleof JK-3 elevator ABSTRACTWhat the principle of the single rope twines mine pit elevator is that: One end of the steel wire rope is fixed to Winding by the steel wire rope nip, another end after twined hangs and promotes the vessel by derrick wheel. In this way, we make use of the differences of the revolve way to twine or relax the steel wire rope so that to complete the vessel to step up or drop down.Main axle is the core part of the mine elevator. Its functions are: the steel wire rope of twines the type mine pit elevator ; endure a kind of normal load; endure the kinds of unusual load which is result from positive situation. Under the unusual load function, the part of the main axle equipment should not remain remaining distortion.It required us to be careful designing and manufacture when designing and manufacturing. Only in this way, we can prevent the occurrence of failures or accidents.Obviously,the possesses is very significance.This design is on the basis of the data which are chosenby advance and actually, take the elevator supplementary equipment as the core, after the analysis and computation in science, has designed and chosen a set of the transmission system of the mine pits elevators, and used the electrical-light sensor as the equipmentof the indicating system which to measure the amount of the depth of the tank. It enforced the change from the mechanically control to the numerical control, at the same time, has laid the foundation for improve the control system ofthe elevator.KEY WORDS：elevator, main axle, brake, electrical-light measurementvelocity sensor43 / 48目录前言1第1章 课题设计简介21.1 设计课题21.2 设计步骤21.3 设计思路2第2章 JK3提升机 主轴装置的原始资料32.1 本产品的型号、名称32.2 本产品的性能指标和设计参数3第3章 JK3提升机E系列的选择和设计43.1 JK3矿井提升机的工作原理和主要结构43.1.1 主轴43.1.2 卷筒43.1.3 主轴承53.1.4 盘形制动器装置53.1.5 深度指示系统63.1.6 减速器63.1.7 联轴器63.2 主轴装置的设计依据73.2.1 钢丝绳73.2.2 卷筒宽度B73.2.3 钢丝绳最大静力Fjmax73.2.4 钢丝绳最大静力差F73.2.5 最大提升速度Vmax73.2.6 电动机功率PN83.3 主轴的选择83.4 主轴的设计8第4章 主要通用部件的选型计算104.1 盘形制动器104.2 减速器104.3 齿轮联轴器104.4 弹性棒销联轴器11第5章 主轴的校核125.1 主轴强度校核125.1.1 工况一:提升开始,a=1m/s2,h=450m.125.1.2 工况二:提升终了,a=0, h=0.165.2 主轴挠度校核195.2.1 工况一:提升开始205.2.2 工况二:提升终了21第6章 轴承寿命计算226.1 左轴承226.2 右轴承22第7章 螺栓联接的计算和校核247.1 螺栓选用型号247.2 高强度螺栓平面摩擦联接校核247.3 受扭转力矩铰制孔螺栓强度计算24第8章 机器的安装调试和维护258.1 机器的安装要求258.1.1 主轴装置258.1.2 卷筒258.1.3 盘形制动器268.1.4 电动机268.1.5 减速器268.2 机器的调整278.2.1 产品空运转试验要求278.2.2 机器的负荷试车278.2.3 机器的加载试车278.3 机器的维护和保养288.3.1 机器的维护和安全使用288.3.2 制动器的保养288.4 机器故障的排除28第9章 结论30参考文献31附录一单绳缠绕式提升机设计规33附录二光电测速传感器40致谢43前 言煤炭、电力工业是国家的支柱产业,国民经济发展的重点。随着我国国民经济的高速发展,电能利用量大大增加,煤炭、电力市场频频告急,致使江南、许多地区的企业大面积拉闸限电、减少劳动日、躲避用电高峰。而矿井提升机是煤炭产业的关键设备。为此,提高大型提升机的生产能力,满足国能源、电力市场的需求势在必行,也是缓解当前煤炭、电力紧缺的关键所在。据有关市场调查,20XX前国火力发电总装机容量为910亿千瓦,每年消耗的煤炭总量为3亿多吨,按年产量200万吨煤炭生产能力的大型提升机来计算,国煤炭市场每年需递增大型提升机700750台。因此,研制开发大型矿井提升机不仅可以满足目前国能源、材料、电力市场的需求,也将使矿井提升设备的技术水平、安全环保、生产能力、资源利用、减少项目初期投资等方面有较大的改善和提高,进而实现大型集中化、开发有序化、控制微机化、绿色环保化的安全、高效、经济和可持续发展的要求。矿井提升机的主轴装置是其主要的工作机构,它不仅要承受各种正常载荷包括固定载荷和工作载荷,还要承受各种紧急事故情况下所造成的非正常载荷。本课题研究容为JK3矿井提升机主轴装置设计,为了使提升机高效、安全、可靠地为国外矿山机械用户服务,实现广大用户和企业的经济双赢,实现矿山机械用户的高效、安全、低耗的良性经济发展态势。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、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。本设计在已有设计基础上针对新的市场、资源等要求,进行深入分析研究,对原有产品的结构进行一定的改善,设计新一代的改进型产品以适应市场需要,即在基本型产品的基础上,开发出能耗低、重量轻、经济实用的改进型产品。第1章 课题设计简介1.1 设计课题我所设计的课题题目是：JK3提升机主轴装置设计。JK3提升机E系列主轴装置设计的主要技术指标：1.卷筒直径；2.最大提升速度不大于；3.矿井深度设定为450。1.2 设计步骤第一步：根据类似主轴结构选定主轴并进行优化设计；第二步：依据所设计的主轴选用通用部件；第三步：对主轴及通用部件进行校核计算；第四步：确定主轴装置的安装、使用和维护的方法。1.3 设计思路在总的设计过程当中,我尽量选用通用部件,同时尽量采用成熟的结构和标准部件以及提升机通用部件,提高标准化、系列化、通用化的程度。积极、慎重地采用和推广新结构、新材料、新工艺,做到技术先进,结构、工艺经济合理。在结构上尽可能考虑最大限度地缩短安装调试时间,做到以最少的代价带来最大的经济效益。在具体的设计过程中,我则以可靠性、安全性、经济性、方便性为原则,以认真、XX、虚心求教、改革创新为信念,完成每一项任务。第2章 JK3提升机 主轴装置的原始资料2.1 本产品的型号、名称本产品执行机械工业部标准及264679单绳缠绕式矿井提升机型式基本参数与尺寸,其型号表示方法符合机械工业部160475矿山机械产品型号编制方法的规定。型号示例：2 J K 2.5 / 11.5 E 矿井提升机双筒*_| | | |_E系列卷扬机类_| | |_减速器速比11.5矿井提升机组_| |_卷筒直径2.5米 注：*单筒无此代号2.2 本产品的性能指标和设计参数卷筒直径D=3m最大提升速度矿井深度H=450m容器自重Qr=4000kg载重量Q=6000kg第3章 JK3提升机E系列的选择和设计3.1 JK3矿井提升机的工作原理和主要结构矿井提升机由动力系统,传动系统、工作系统、制动系统、控制指示系统等及其它附属部分组成。它以电动机为动力源,通过减速器,传递给主轴装置,使缠绕在卷筒上的钢丝绳收放,实现提升容器在井筒中升降的目的,通过制动器,操纵台等一系列电气、液压和机械的控制、保护、指示系统,确保设备安全运行。本产品主要用于矿山地面竖井和斜井、作升降物料、人员及设备之用,也可用于井下运输和凿井吊桶提升,由于本产品电气设备为非防爆型,故不适用于有瓦斯、煤尘等易燃、易爆等介质的场合。3.1.1 主轴主轴承受各种正常载荷包括固定载荷和工作载荷及各种紧急事故情况下所造成的非常载荷。它同时承受扭矩和弯矩,因此应具有足够的强度和刚度。主轴有两种不同的结构：一种是光轴,另一种是带有两个法兰的轴。本设计采用光轴结构。3.1.2 卷筒卷筒用来缠绕提升钢丝绳,应满足所需容绳量的要求,它承受尚未缠到卷筒上的钢丝绳弦拉力使卷筒产生的扭转和弯曲及已缠到卷筒上的钢丝绳对筒壳产生的径向压缩,因此应具有足够的强度。卷筒有以下几种不同的结构形式：单筒提升机：对开装配式木衬卷筒,对开装配式绳槽卷筒,整体式木衬卷筒三种。对开装配式木衬卷筒：为便于运输和安装,每个卷筒采用了剖分装配式结构,为使钢丝绳排列整齐,减少钢丝绳的磨损,用户使用时应在卷筒外侧装设木衬,并在木衬上加工出绳槽。绳槽尺寸是由用户根据所有钢丝绳直径的大小而设定的。该木衬要采用英制木材,由用户自备。在使用过程中,应根据实际磨损情况,定期予以更换。对开装配式绳槽卷筒：与对开装配式木衬卷筒不同之处,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的过渡区增设了层间过渡块。整体式木衬卷筒：这种卷筒为整体结构,用户使用时应在卷筒外侧装设木衬,用户根据所用钢丝绳直径的大小自行在木衬上加工出绳槽,制动盘由制造厂焊接在卷筒上,并经过精加工。一般情况下用户不需要再加工,若制动盘偏摆量超过规定值,用户只需在安装后作少量加工,使之达到要求。由于对开装配式木衬卷筒结构具有易加工,运输方便,用户维护任务轻,可减少钢丝绳磨损,适应于不同绳径等优点,目前是主流的结构形式,所以本设计采用装配式木衬卷筒结构。卷筒上钢丝绳的出绳方向和出绳口位置的确定：对于单筒提升机,建议用户将钢丝绳的出绳方向选择在卷筒的上侧,即上出绳。3.1.3 主轴承主轴承受的载荷通过轴承传递给基础,主轴承采用双列向心球面滚子轴承。它主要用于承受径向载荷,也能承受少量的双向轴向载荷。具有调心性能,适用于多支点轴、弯曲刚度小的轴以及难于精确对中的支承。该轴承结构简单,传动效率高,承载力大,使用中只需定期加注润滑脂即可,减少了用户的维修工作量。3.1.4 盘形制动器装置在早期的提升机系列产品中,制动装置一般采用的都是角移式制动器、平移式制动器和综合式制动器。但是角移式制动器具有围抱角较大,所产生的制动力矩也较小的缺点,而且由于闸瓦表面的压力分布不够均匀,闸瓦上下磨损也不均匀；平移式制动器则因为结构比较复杂,对于用户的维护和检修都十分不便；综合式制动器所能产生的制动力矩也比较小,不能适用于大功率、高速运转系统的紧急制动,容易给用户带来潜在的安全隐患。结合实际生产和工作的经验,本设计采用盘形制动器装置。盘形制动器装置是以实现提升机的工作制动和安全制动,其工作原理是液压松闸,弹簧力制动。它的制动力矩是靠闸瓦沿轴向从两侧压向制动盘产生的,为了使制动盘不产生附加变形,主轴不承受附加轴向力,盘闸都是成对使用。根据所要求制动力矩的大小,每台提升机可布置多副制动器。3.1.5 深度指示系统深度指示系统是提升机的重要组成部分,其功能有如下几点：1. 指示提升容器在井筒中的实际位置。2. 发送减速、过卷等讯号。3. 进行限速保护。深度指示器系统一般有三种类型,多水平深度指示系统,牌坊式深度指示器系统,圆盘式深度指示器系统。为满足提升机在各种工况下的使用要求,本设计配备有监控器和牌坊式深度指示器以及光电测速传感器系统。一般对于多水平提升的矿井,应优先采用监控器系统,对于单水平提升的矿井,用户可任选一种或多种组合使用,本设计推荐使用光电测速传感器系统。3.1.6 减速器齿轮减速器是矿井提升机机械系统中一个很重要的组成部分,它的作用主要是用来传递回转运动和动力。包括用电动机输出的转速经减速器降至提升卷筒所需的工作转速；把电动机输出的力和扭矩经减速器增至提升卷筒所需的力和工作扭矩。在矿井提升机上,减速器的常见结构形式有：渐开线行星齿轮减速器、平行轴圆弧齿轮减速器、平行轴渐开线圆柱齿轮减速器、双输入轴渐开线圆弧齿轮减速器、同轴式弹簧基础减速器。由于行星齿轮减速器具有体积小、重量轻、承载能力大、传动效率高和工作平稳等一系列优点,因此本设计采用行星齿轮减速器。3.1.7 联轴器提升机采用的联轴器有两种结构：减速器低速轴与主轴装置的联接采用齿轮联轴器。此种联轴器传递扭矩大,并能补偿安装时两轴的微量偏斜和不同心。减速器高速轴与主电机的联接采用弹性棒销联轴器,此种联轴器由于采用弹性元件和整体外套结构,因此不仅能减少机器启动和停车前的惯性冲击,并能确保两轴联接的安全可靠。3.2 主轴装置的设计依据3.2.1 钢丝绳由以上参数决定选用三角股钢芯钢丝绳,结构型号为：6V37S+IWR。技术性能见表31：表31 钢丝绳性能参数钢丝绳公称直径钢丝绳近似重量钢丝绳公称抗拉强度,MPa1670钢丝绳最小破断拉力d允许偏差合成纤维芯钢丝绳钢芯钢丝绳纤维芯钢丝绳钢芯钢丝绳mm%kg/100m kN36+7/0540.00584.00818.00868.00注：最小钢丝破拉力总和=钢丝绳最小破断拉力1.77纤维芯或1.213钢芯最小钢丝破拉力总和=868kN1.213=1052kN3.2.2 卷筒宽度B根据卷筒直径和计算所得的卷筒宽度选择标准提升机,此处选B=2.2m。3.2.3 钢丝绳最大静力FjmaxQr容器自重,Kg；本设计选用为4000kg。Q 载重量,Kg；本设计选用为6000kg。P 钢丝绳每米重量,Kg/m。本设计选用为5.84kg/m。钢丝绳安全系数n的验算：n=1052/123.8=8.5本设计满足升降物料的要求。3.2.4 钢丝绳最大静力差FF=Fjmax=123.8kN3.2.5 最大提升速度Vmax3.2.6 电动机功率PN选用的电动机型号为：Z710320直流电动机。性能参数如下：额定电压660V转速745r/min最大转速1200r/min功率1250kW效率93.73.3 主轴的选择主轴材料一般采用优质中碳钢,最常用的是45#碳素结构钢,这种材料价格便宜,对应力集中的敏感性小,加工性能好,一般不采用合金钢。本系列产品的主轴有两种不同的结构,单、双筒3米提升机采用光轴,固定卷筒的左右支轮热装在主轴上,而3.5米双筒提升机的主轴上有两个锻造出的法兰盘,固定卷筒的两个幅板用高强度螺栓分别与两法兰连接。主轴一般选优质中碳钢45#,其主要机械性能如表32：表32 45钢的主要性能参数热处理正火 回火毛坯直径 mm100300300500500750硬度 HB162217162217156217抗拉强度b MPa580560540屈服强度s MPa290280270弯曲疲劳极限-1 MPa235225215扭转疲劳极限-1 MPa135130125许用静应力+ MPa238224216许用疲劳应力-1 MPa1561801501731431653.4 主轴的设计根据结构及工艺要求,绘制出结构草图,并初定主轴的尺寸,主轴直径可根据传递扭矩进行初算,也可根据结构估计,通常取dD,式中D为卷筒直径,然后进行验算。图31 主轴设计草图图31为本设计最终选取的方案草图。该主轴采用两点支撑,电动机在轴的右端通过连轴器和减速器和轴连接。轴上设计一个键槽,为以后安装机械式深度指示器装置预留接口。支轮和轴的连接采用热装方式；减速器和轴的连接则采用两个切向键来连接。第4章 主要通用部件的选型计算4.1 盘形制动器估算摩擦半径所需制动力矩所需总摩擦力单个制动器的正压力选用制动器型号为：TS231。性能参数为：一个制动器所产生的最大压力为63kN。制动器装置数量为2个。制动器对数为4对。4.2 减速器求所需额定扭矩及最大输出扭矩额定扭矩选用的减速器型号为：ZZL1000A20.高速级转速为：750r/min；低速级转速为：38 r/min。4.3 齿轮联轴器长期作用于联轴器上的最大扭矩联轴器所需的最小允许扭矩选用的齿轮联轴器型号为：CL17。公称转矩560000Nm。许用转速380r/min。4.4 弹性棒销联轴器所需额定力矩选用的弹性棒销联轴器型号为:HL9。第5章 主轴的校核5.1 主轴强度校核安装在主轴上的零部件的重量：可认为集中加于各轮毂中心。主轴自重可认为是均布载荷,也可认为集中加在各轮毂处,作用于各轮毂的中心,此项载荷在提升过程中大小不变。缠绕在卷筒上的钢丝绳的重量：此项载荷在提升过程中是变化的。钢丝绳拉力,在提升过程中大小是变化的。计算说明：1. 提升机出绳按水平方向计算。2. 由于提升过程中外载荷是变化的,设计时都是对具体提升机选定几种典型的工况,对这几种工况的外载荷进行计算,然后找出各危险断面的最大外载荷进行强度计算。本设计选取了提升机提升开始和结束时的两种典型工况。在这两种工况下,提升机主轴装置的受力达到极限状态,并且计算时对其主轴装置的受力分析也采用了典型分析,这样所计算出的数据更有意义,也更有说服力。3. 本计算根据第三强度理论即最大切应力理论。这一理论认为引起材料屈服破坏的因素是最大切应力。最大切应力理论能很好地说明低碳钢试件拉伸出现的滑移线,并与有关塑性材料的多种试验结果相接近。它的计算也较简便,所以应用相当广泛。5.1.1 工况一:提升开始,a=1m/s2,h=450m.主轴上作用力大小转矩T=334.3kNm圆周力径向力轴承上的支反力水平面上的支反力图51 工况一垂直面上的支反力求弯矩C处水平面垂直面D处水平面垂直面合成弯矩C处D处计算弯矩轴为双向回转,视转矩为对称循环,1,则截面C、D两处的当量弯矩分别为：按弯扭合成应力校核轴的强度截面C当量弯矩最大,故截面C为可能危险截面。截面E处虽仅受转矩,但其直径最小,则该截面亦为可能危险截面。所以主轴强度足够。图52 危险截面由图51及图52可知,计算弯矩在C截面处最大；截面处计算弯矩较大,且有圆角和配合边缘的应力集中；截面处计算弯矩也较大且有键槽的应力集中；截面处计算弯矩虽然不大,但其直径最小且有圆角、键槽和配合边缘多种应力集中。所以以上4个都是可能的危险截面。取许用安全系数S=1.51.8,其校核计算如下：C截面处疲劳强度安全系数计算抗弯截面系数抗扭截面系数合成弯矩扭矩因为应力为对称循环应力:弯曲应力幅弯曲平均应力扭剪应力幅扭剪平均应力弯曲、剪切疲劳极限弯曲、扭转的等效系数绝对尺寸系数表面质量系数弯曲时配合边缘处有效应力集中系数为：扭转时配合边缘处有效应力集中系数为：受弯矩作用时的安全系数受扭矩作用时的安全系数安全系数截面处疲劳强度安全系数校核。截面处疲劳强度安全系数校核。截面处疲劳强度安全系数校核。5.1.2 工况二:提升终了,a=0, h=0.主轴上作用力大小转矩T=334.3kNm圆周力径向力图53 工况二 轴承上的支反力水平面上的支反力垂直面上的支反力求弯矩C处水平面垂直面D处水平面垂直面合成弯矩C处D处计算弯矩轴为双向回转,视转矩为对称循环,1,则截面D处的当量弯矩为按弯扭合成应力校核轴的强度截面D当量弯矩最大,故截面D为可能危险截面。截面E处虽仅受转矩,但其直径最小,则该截面亦为可能危险截面。所以主轴强度足够。图54 危险截面由图53及图54可知,计算弯矩在D截面处最大；截面处计算弯矩较大,且有圆角和配合边缘的应力集中；截面处计算弯矩也较大且有键槽的应力集中；截面处计算弯矩虽然不大,但其直径最小且有圆角、键槽和配合边缘多种应力集中。所以以上4个都是可能的危险截面。取许用安全系数S=1.51.8,其校核计算如下：截面处疲劳强度安全系数计算抗弯截面系数抗扭截面系数合成弯矩扭矩因为应力为对称循环应力:弯曲应力幅弯曲平均应力扭剪应力幅扭剪平均应力弯曲、剪切疲劳极限弯曲、扭转的等效系数绝对尺寸系数表面质量系数弯曲时配合边缘处和键连接处的有效应力集中系数分别为：扭转时配合边缘处和键连接处的有效应力集中系数分别为：计算取较大值,即受弯矩作用时的安全系数受扭矩作用时的安全系数安全系数D截面处疲劳强度安全系数校核。截面处疲劳强度安全系数校核。截面处疲劳强度安全系数校核。5.2 主轴挠度校核由于作用于主轴上的载荷不对称,主轴的最大挠度并不发生在主轴的中点,但分析指出,用主轴中点的挠度代替最大挠度误差很小,故以下计算只计算主轴中点的挠度。另外,主轴是阶梯轴,近似的按当量直径法计算。PfabL图55 挠度计算示意图当ab时当ab时式中： P主轴在垂直或水平面各节点上的作用力,N； E主轴材料的弹性模数,E2.1105MPa； J主轴的惯性矩,cm4；式中：L主轴两支点间长度,m； li第i段阶梯轴的长度,m； di第i段阶梯轴的直径,cm。5.2.1 工况一:提升开始挠度合成:5.2.2 工况二:提升终了挠度合成:主轴允许挠度：由以上计算可得：因此主轴刚度合格。第6章 轴承寿命计算轴承寿命计算公式：式中：C已选定的轴承的额定动负荷,N； n轴承的工作转速 r/min, P修正后的当量动负荷, P0-轴承所受的动负荷,N； fp负荷系数,见LYC轴承样本表4-4,一般可取fp=1.4；6.1 左轴承轴承代号：23080。性能参数：外形尺寸mm：d=400D=600B=148额定负荷kN：静负荷C04570动负荷C2100极限转速r/min：脂540油670重量165kg左轴承合格。6.2 右轴承轴承代号：23092。性能参数：外形尺寸mm：d=460D=680B=额定负荷kN：静负荷C05880动负荷C2520极限转速r/min：脂360油450重量223kg右轴承合格。第7章 螺栓联接的计算和校核7.1 螺栓选用型号连接孔选用螺栓型号为：GB578286铰制孔选用螺栓型号为：GB27887.2 高强度螺栓平面摩擦联接校核螺栓所能传递的力矩所需要传递的动力矩螺栓的预拉力一个螺栓的拧紧力矩：即所以选用的螺栓合格。7.3 受扭转力矩铰制孔螺栓强度计算单个螺栓剪切应力螺栓材料的许用剪应力所以即选用的螺栓合格。第8章 机器的安装调试和维护8.1 机器的安装要求若采用光电传感器测速系统和数字直流电控设备,则安装场地应符合以下条件：1.海拔高度不高于1000m,超过1000m需要特殊设计。2.环境温度不超过+400C,并且24h的平均温度不超过+350C,最低环境温度不得低于50C。3.空气清洁,相对湿度在最高温度+400C时不超过50%,在较低温度时,允许有较高的相对湿度如在+200C时为90%,应考虑由于温度变化而可能偶然发生的凝露。4.空气的污染程度不超过国家环境卫生的有关规定,不含有过量的尘埃、酸、碱、腐蚀性及爆炸性微粒和气体。5.电控设备安装倾斜度不得超过5%。6.安装地基处允许的振动条件：振动频率围为10150Hz时,最大振动加速度不应超过5m/s2。7.设备防护等级：IP208.交流进线电网质量应符合GB3797第3.1.6.1条的规定。8.1.1 主轴装置主轴装置就位时与安装基准线的位置偏差应符合下列要求：1.主轴轴心线水平位移度为L/2000。2.主轴轴心线标高为50mm。3.提升机提升中心线的位移度为5mm。4.主轴中心线与提升中心线的不垂直度不超过0.15/1000。5.主轴装上卷筒后,主轴的不水平度不得大于0.1/1000。8.1.2 卷筒1.卷筒的出绳孔不得有棱角和毛刺。2.两半卷筒接合面的连接螺栓应均匀拧紧。3.卷筒与两个支轮的连接摩擦面以及制动盘与卷筒的接合面必须清洗干净,并用扭力扳手按图纸规定的拧紧力矩紧固。在紧固卷筒与支轮前,先将卷筒的68个工艺用槽钢割掉,以更有效的保证接合面的摩擦力。8.1.3 盘形制动器1.仔细清洗制动盘,并吹干清洗剂,任何油污和防锈剂的存在都将大大减少制动力矩。2.支架相对与制动盘两侧面距离的偏移H不大于0.5mm。3.支架两侧面与闸盘两侧面的不平行度不大于0.2mm。4.在闸瓦与制动盘全接触的情况下,实际的平均摩擦半径不得小于设计的平均的摩擦半径RP。8.1.4 电动机1.电动机的基础由安装单位按到货后的电动机尺寸进行施工,安装用的底架,地脚螺栓由现场自备。2.电动机轴上装的半联轴器在安装时按主电机轴的尺寸进行扩孔和插键槽。扩孔加工时应从半联轴器外圆定心,以保证安装时主电机和减速器的同心。3.半联轴器是热装到主电机轴上的,加热温度不得超过3000C,加热前要检查孔径公差,加热应均匀,一般烧到表面呈浅黄色为宜,并用事先做好的量棒量其孔径,在孔径全长上必须通过,然后擦净孔径表面的脏物,最后将半联轴器套在主电机轴上。8.1.5 减速器1.按照规定把调整垫铁组放置在每个地脚螺栓两旁的基础上；然后以提升机主轴回转中心为安装基准,使减速器就位。2.用安装在提升机主轴装置上的半联轴器的外圆和端面作为基准,使主轴回转中心线与减速器出轴的回转中心线的标高,歪斜误差找到0.3mm以。3.通过调整各调整垫铁组,使减速器的机体上平面或底座的上平面的水平误差小于0.01/1000mm。复查与减速器相连的设备,确认满足安装规定后,均匀地拧紧各地脚螺栓,其拧紧程度应适当,并可采用通过敲击调整垫铁声音的方法确定各地脚螺栓拧紧程度是否均一。拧紧地脚螺栓之后,重新检查减速器机体上平面或底座上平面的水平度误差。4.清洗各零部件,按减速器装配图中明细栏逐步清点各零部件数量,完成上述各项工作后即可总装减速器,总装减速器时应先里后外,先上后下,以不影响下道装配工序为原则,秩序渐进,精心安装。 8.2 机器的调整8.2.1 产品空运转试验要求1.在机器各部件调整结束后,可进行空运转试车,空运转时间为8小时。产品空运转试验时不挂钢绳和容器。2.主轴装置运转应平稳,主轴承温升不超过2000C。3.减速器杂空运转时,运转应平稳,不得有周期性冲击声,各轴承温升不超过2000C,各密封处不得渗油。4.贴磨各闸瓦,接触面积应达到闸瓦全面积的60%以上。5.试调深度指示器的正确性及减速、二级制动极限和限速过卷讯号的正确作用。光电测速传感器的具体调试方法见附录二。6.连续全速运转,正反方向各4小时,全面检查各部件是否有异状并排除之。8.2.2 机器的负荷试车1.机器空负荷试车合格后,可将钢丝绳和提升容器挂上,调整钢丝长度,同时相应的将深度指示器部分做出减速、停车等有关标记,并最终确定深度指示器的减速二级制动极限过卷、限速等正确位置。2.确定钢丝绳和卷筒挡绳板上减速停车、过卷点的标记,以便正确操纵和停车。3.为了试车安全,负荷试车先在假井口进行,假井口距实际井口停车点和井底停车点各80m左右,并相应调整深度指示器指示部分和深度指示器传动装置,以及钢丝绳、卷筒挡绳板上的减速、停车、过卷点的标记。4.空容器试车,时间8小时。8.2.3 机器的加载试车1.加载试车,载荷应逐级增加,一般分三级：1/3F、2/3F和满负荷FF产品实际使用的最大静拉力差。前二级负荷运转时间：正反转各4小时。满负荷运转时间共为24小时。加载到2/3F时,负荷试车后,应检查减速器的齿面接触情况,达到要求后才可以进行满负荷试车,在满负荷试车时,应全面检查各不见是否有残余变形或其他缺陷,在进行各级负荷试验时,相应调整工作油压并且在满负荷试验中应着重检查工作制动的可调性和安全制动的减速度以及各机电连锁的情况。通过上述试车确认无问题后,将假井口移至真井口试运转2小时。2.停车检查,要全面检查各不见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。最好减速器能揭盖检查一次齿面接触情况,并更新一次新油,只有确认负荷试车后,设备无问题时,才允许进行试生产和正式投产运转。8.3 机器的维护和保养8.3.1 机器的维护和安全使用在经常做连续下放重物的矿井,必须选用带动力制动的电控,如无动力制动而必须带闸进行重物下放时,必须严格注意制动器的温升。在使用过程中要经常检查闸瓦磨损情况和制动器工作状态。更换闸瓦时要注意不要全部一下换掉,这样会造成由于接触面积小而影响制动力矩,应逐步交替更换。8.3.2 制动器的保养使用过程中要定期检查安全保护装置的可靠性,以免失效。要经常检查制动盘和闸瓦的工作表面上是否有油污,如有油污,必须清洗干净。检修制动器和液压站时,除了应该使安全阀电磁铁断电外,还应该利用锁紧装置将卷筒锁住以使安全。每个作业班都必须检查安全阀动作是否可靠。应定期检查减速器的使用情况,安全制动的减速度不能太大。8.4 机器故障的排除本系列提升机与以往的提升机相比,具有提升能力大,技术性能好,使用安全可靠,结构紧凑、重量轻,操纵灵便,能够很好的为我国矿井建设服务,但是在使用的过程中由于种种原因,仍然会出现一些故障。常见的故障及其排除方法见表81。故障原因修理1.制动器不释放不松闸1.没有油压或油压不足2.制动器密封破损1.检查液压站2.更换密封圈2.松闸和制动缓慢1.液压系统有空气2.液压系统不正常,阀不在正常位置或有油污3.闸瓦间隙太大4.油液太稠或太稀或泄漏太多5.密封圈损坏1.在制动状态和最高点放气检查、清洗阀和系统2.同13.重调间隙4.更换油,检查和修理液压系统5.更换密封圈3.制动器不能制动1.液压站和管路有问题2.制动器损坏带筒体的衬板在制动器体中卡住1.检查修理液压站2.检查制动器并修理4.制动时间或制动滑行距离太长,制动力小1.载荷太大或者速度太高2.闸瓦间隙太大3.制动盘和闸瓦上有油污4.所有制动器不动作5.碟簧组有毛病6.密封圈磨损1.检查载荷和速度是否在允许围之2.调节间隙3.用三氯乙烯清洗制动盘,更换沾有油的闸瓦4.检查液压站5.更换碟簧组6.更换密封圈并检查所有密封表面5.闸瓦磨损不均匀1.制动器校正不均匀2.制动盘偏摆太大,串动调整式或主轴倾斜较大1.检查安装技术要求2.重车制动盘,检查调整主轴倾斜度偏角和轴承6.闸瓦意外磨损1.增加了制动器的利用2.闸瓦间隙太小3.制动器不能同步释放1.检查电气制动,速度限制器工作是否正常,司机操作是否正确,检查载荷速度和制动频率是否正确2.调节闸瓦间隙3.检查油路和管路表81 常见故障及排除方法第9章 结论这次到矿研院实习,是我在大学期间所有实习中收获最大的一次。通过这次到矿研院做自己的毕业设计,我懂得了很多书本以外的知识,也使我认识到了理论和实践的巨大差别。通过对这次设计过程的认真思考、反思,我总结出此次设计过程的得与失：1.面对主轴装置的设计,我马上就开始设计自己的方案,由于没有经验,走了很多弯路,直到经过指导老师的提醒,我才认识到研究以往设计资料的重要性,然后根据相似结构设计主轴,最终取得了成功。2.在接下来的设计过程中,我吸取了开始的教训,按照矿井提升机械上的要求进行设计和选型,然后对其进行校核,确定其是否满足裁量的强度刚度要求和设计任务书的要求,不满足要求,再重新设计主轴进行校核,直到设计出合适的主轴为止。3.主轴与固定卷筒支轮的连接采用无键连接,因为我们选择的主轴的安装方式为热装,这样比键连接更安全；卷筒的安装方式为两半结构,这样一方面便于安装,另一方面运输方便；卷筒与固定支轮的连接采用高强度螺栓连接,装拆方便。这些都是在借鉴以往设计成果的基础上决定的方案。4.其次,在本次的设计中我几乎没有考虑到整个装置的润滑,比如轴承的润滑、制动器的润滑；对于液压站没有涉及,这是本设计的一个缺憾。5.在本次设计中,我在深度指示系统上使用光电测速传感器接收、传递信号,使提升机的整体结构更加紧凑,占地面积大大减少,同时提高了可编程控制器的使用价值,优化了提升机电控系统的结构和功能。通过这次设计,我深刻认识到一名设计人员在设计过程中必须要具有XX、严谨、负责的态度。同时也要有积极创新的精神,这些就是我在这次毕业设计中的所感和所得。参考文献1 曾志新主编.机械制造技术基础.：理工大学,2004.42甘水立主编.几何量公差与检测.：科学技术,2004.73文九巴主编.机械工程材料.：机械工业,2002.74彭文生等主编.机械设计.：高等教育,2002.85朱冬梅、胥北澜主编.画法几何及机械制图.：高等教育,2000.126康宁主编.机械工程控制基础.：交通大学,2004.67丁玉兰编著.人机工程学.：理工大学,2005.78邓文英主编.金属工艺学.：高等教育,20039 邓文英主编.金属工艺学.：高等教育,200310钦珊主编.工程力学.：清华大学,2005.811 单辉祖编著.材料力学.：高等教育,199912 单辉祖编著.材料力学.：高等教育,199913 邹惠君主编.机械原理.：高等教育,199914任嘉卉主编.公差与配合手册.：机械工业,2000.415吴宗泽主编.机械设计实用手册.：化学工业,2003.616梁德本、叶玉驹主编.机械制图手册.：机械工业,2002.217 丁选主编.光机电一体化设计使用手册.：化学工业,2003.418 丁选主编.光机电一体化设计使用手册.：化学工业,2003.419仪钰主编.矿山机械.：冶金工业,1980.7 20矿研院编.矿井提升机培训教材之二电控部分.矿山机械工 程设计研究院自动化研究所21矿研院编.矿井提升机培训教材之一机械部分.矿山机械工程设计研究院提升机械研究所22许福玲,尧明主编.液压与气压传动.:机械工业,2004.723矿山提升设备.：煤炭工业,1980.9 24 机械工业轴承研究所编.全国滚动轴承产品样本. 1995252002-12-6 冶金矿山设计参考资料.冶金工业.197426冶金矿山设计参考资料.冶金工业.197427JK2矿井提升机使用说明书.1991.528贾现召,曹艳玲.HHS-900/1500液压卸荷站的使用与维护.煤矿机械.200429 步斌.一种新型矿井提升机.中国专利技术.2004-04-01附录一 单绳缠绕式提升机设计规1.反映提升机性能的参数有：卷筒直径D,钢丝绳直径d,卷筒宽度B,容绳量L,最大静力Fjmax,最大静力差F,提升速度v,最大提升高度H,电动机功率PN等。而卷筒直径D或钢丝绳最大静力Fjmax能反映提升机的基本特性,称为主参数。主参数卷筒直径D或最大静力Fjmax确定后,根据其他性能参数与主参数的关系,确定其他参数。钢丝绳直径d在卷筒直径D已定的前提下,确定钢丝绳的主要原则,是使钢丝绳在绕过卷筒时不产生过大的弯曲应力,应力的大小取决于D与d之比值,煤矿安全规程能源部制定1992年版,下称规程规定第392,393条：对于缠绕式提升机工作在地面时 D/d80 D/ds1200,式中ds为钢丝绳中最粗钢丝直径；工作在井下时 D/d60 D/ds900。2.卷筒宽度B值可以根据矿井深度,提升机与井筒相对位置,以及容器的中心距等参数来确定。式中： Ls钢丝绳试验长度,m；一般取2030m； m摩擦圈,一般取3圈； d钢丝绳直径,mm； D卷筒直径,m；钢丝绳绳圈之间的间隙,一般取23mm； H提升高度由使用单位给出,m。根据卷筒直径和计算所得的卷筒宽度选择标准提升机。如果提升机的宽度不够时,可加大提升机的直径或考虑作多层缠绕。3.钢丝绳最大静力Fjmax式中： Qr容器自重,Kg；Q 载重量,Kg；P 钢丝绳每米重量,Kg/m。钢丝绳安全系数n的验算 nPz/Fjmax Pz钢丝绳中所有钢丝破断力之和,kN；安全系数要符合规程的规定,即专为升降人员n9；升降人员和物料时,当混合提升或升降人员时n9,升降物料时n7.5；专为升降物料n6.5。4.最大提升速度Vmax的确定,应满足经济性与安全性,并受规程限制。一般最大提升速度接近经济提升速度Vj。式中：a加速度,取1m/s2； H提升高度,m； Vj经济提升速度,m/s。立井中用吊桶升降物料的最大速度：在使用钢丝绳罐道时,不得超过上述公式求得数值的2/3；无罐道时,不得超过2m/s。5.电动机的功率可近似地由下式计算式中： F最大静力差,KN；Vmax最大提升速度,m/s； K矿井阻力系数,K1.151.2；减速器传动效率,0.850.92；动力系数,1.21.4。6.盘形制动器选型计算已知参数：最大静力差F, KN；钢丝绳缠绕直径D, m；摩擦系数0.4估算摩擦半径所需制动力矩MTFD/2,KNm所需总摩擦力单个制动器的正压力式中：n1产品所配制动器装置数,根据所需制动力矩倍数及结构确定； n2每个制动器装置所配制动器对数。7.减速器选型计算已知参数最大静力差F, KN；钢丝绳的缠绕直径 D, m；求所需额定扭矩及最大输出扭矩单筒选上限,双筒选下限；额定扭矩根据所需额定扭矩及最大输出扭矩选定减速器的型号,使之满足：式中：Mmax减速器最大输出扭矩, M减速器额定输出扭矩。并检查减速器传动比及最高入轴转速是否满足要求。8.齿轮联轴器选型计算已知参数最大静力差F,KN；钢丝绳缠绕直径 D, m；长期作用于联轴器上的最大扭矩联轴器所需的最小允许扭矩式中：K1传动重要系数。联轴器破坏时会引起一系列的机器事故时取K11.2；K2联轴器工作条件系数；机械工作规为重要工作与不均匀冲击负荷和可逆机构时取K21.3。根据计算出的联轴器所需的最小允许扭矩,选联轴器的型号,使之满足MmMm式中：Mm联轴器允许的最大扭矩。9.弹性棒销联轴器选型计算已知参数最大静力差F, KN；钢丝绳的缠绕直径 D, m；减速器传动比 i；所需额定力矩式中：传动效率0.850.92根据额定力矩M选取弹性棒销联轴器使之满足：式中：M联轴器许用额定扭矩,KNm；10.高强度螺栓平面摩擦联接强度计算螺栓所能传递的力矩式中：接合平面间的摩擦系数,取0.2； n1D摩擦面个数；n2螺栓个数； D摩擦螺栓所在圆的圆周直径,m； M动所需要传递的动力矩, Nm；Pmean螺栓的预拉力式中：折减系数,取=0.6；S螺栓抗剪强度,MPa； As螺栓抗剪面积,mm2；一个螺栓的拧紧力矩：式中：d螺纹公称直径,mm； K拧紧力矩系数,根据高强度螺栓制造厂提供的数据,