小梁山煤礦主井提升設(shè)備選型設(shè)計【多繩摩擦式提升機】

小梁山煤礦主井提升設(shè)備選型設(shè)計【多繩摩擦式提升機】,多繩摩擦式提升機,梁山,煤礦,提升,晉升,設(shè)備,裝備,選型,設(shè)計,摩擦,磨擦 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(外文翻譯) Int J Adv Manuf Technol (2003) 21:604–611 《 國際日報》 所有權(quán)和版權(quán) 《先進(jìn)的制造技術(shù)》 2003 倫敦斯普林格出版社有限公司 二級齒輪減速器的球手萬向節(jié)的間隙計算 J. H. Baek, Y. K. Kwak 和 S. H. Kim 機械工程系，韓國先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)協(xié)會，373-1 Gusung-dong Yusung-gu Daejon，韓國 一種用于計算有二級齒輪減速器的級數(shù)或邊際貢獻(xiàn)率的新技術(shù)被提出。這個概念是基于頻率響應(yīng)的變化特性,尤其是諧振頻率和共振頻率的變化,由于每個階段的強烈變化不同，盡管二級齒輪減速系統(tǒng)總的強烈變化不變。技術(shù)的有效性在驗證萬向節(jié)得到了滿意的結(jié)果。人們認(rèn)為所提出的技術(shù)將使具有二級齒輪減速器的生產(chǎn)設(shè)備和系統(tǒng)的診斷和維修變得更高效經(jīng)濟合理。 關(guān)鍵詞：諧振頻率；間隙計算；邊際貢獻(xiàn)率；頻率響應(yīng)特性；共振頻率；球手萬向節(jié) 1. 摘要 自動化生產(chǎn)設(shè)備和機器人的頻繁使用極大的提高了對伺服系統(tǒng)和伺服電機的需求。隨著電機制造技術(shù)的進(jìn)步，伺服系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)展出不需要齒輪減速機的直接驅(qū)動類型電機。然而，迄今為止，齒輪減速機伺服系統(tǒng)被廣泛國內(nèi)外很多領(lǐng)域的生產(chǎn)設(shè)備，因為伺服系統(tǒng)的體積重量比齒輪減速機的大，而轉(zhuǎn)矩相對比起來顯得較小。有齒輪減速機的伺服系統(tǒng)從開始使用就對齒輪有間隙。因此，為處理這些問題做了很多研究。為了診斷和保持機器人和伺服系統(tǒng)的性能，研究開發(fā)了一種監(jiān)測和檢測強烈變化大小的方法。Dagalakis和Myers以相關(guān)函數(shù)和頻率響應(yīng)共振峰之間的大小和電機電壓和機器人加速度為手段。Stein和Wang為了檢測和計算有齒輪減速器的伺服系統(tǒng)的間隙，基于動量轉(zhuǎn)移分析開發(fā)了一種技術(shù)。他們發(fā)現(xiàn)和第二齒輪相撞的主要齒輪的速度改變和間隙大小有關(guān)。Saker等人發(fā)展了一種技術(shù)補充Stein和Wang由于使用脈沖力矩的影響，而不是主要齒輪的速度變化。Pan等人發(fā)展了一種技術(shù)用于檢測和分類使用Wigner–Ville分派結(jié)合一個正弦聯(lián)合運動和機器人加速度關(guān)聯(lián)的二維相關(guān)函數(shù)。但是，還沒有技術(shù)用于估計級數(shù)或控制通常用于生產(chǎn)設(shè)備和機器人的有多級齒輪減速器的伺服系統(tǒng)間隙每個階段的速度。為了獲得大小不同的間隙并使這種級數(shù)保持在正確的范圍，知道系統(tǒng)每個階段的間隙大小顯得非常重要。因此，本文的目的是提出一種技術(shù)用于計算級數(shù)或控制有二級齒輪減速器的伺服系統(tǒng)的邊際貢獻(xiàn)率。邊際貢獻(xiàn)率被定義為第一階段的間隙和總的間隙的大小比例。根據(jù)每個階段的間隙和級數(shù)的變化，計算每個階段的間隙的觀念建立在頻率響應(yīng)特性伺服系統(tǒng)的諧振頻率（ARE）和共振頻率（RF）的改變，盡管總的間隙在伺服系統(tǒng)中是不變的。為了驗證該方法的有效性，二個具有球手萬向節(jié)的為了穩(wěn)定方向的駕駛伺服系統(tǒng)用于實驗。一個是方位駕駛伺服系統(tǒng)（ADSS），另一個是海拔駕駛伺服系統(tǒng)（EDSS），二個伺服系統(tǒng)都具有二級齒輪減速器。 2. 球手萬向節(jié)模型 2.1 球手萬向節(jié)里的ADSS模型 本文中提到的，如圖1（a）所示就是具有二級齒輪減速器的球手萬向節(jié)的照片。ADSS和EDSS相當(dāng)于球手萬向節(jié)的二個驅(qū)動部分。 圖1 （a）球手萬向節(jié) （b）ADSS結(jié)構(gòu) （c）ADSS模型 （d）EDSS結(jié)構(gòu) （e）EDSS模型 在圖1（b）中所示，ADSS部分中，除了從動齒輪2固定在固定軸上，陰影部分如主動齒輪2，傳動軸1，從動齒輪1，主動齒輪1，電動機和關(guān)于軸線AA`對稱的軸都在轉(zhuǎn)動軸承上。這是假設(shè)由于負(fù)載，每一個支撐軸承都沒有任何間隙。同時，忽視阻尼特性的影響。在這些假設(shè)的基礎(chǔ)上提出了如圖1（c）所示的ADSS模型。主動齒輪1的慣性轉(zhuǎn)矩包括電動機在內(nèi)。扭轉(zhuǎn)彈簧代表從動齒輪1右邊由于主動齒輪1和從動齒輪1的牙剛度造成的扭轉(zhuǎn)剛度。軸1中，慣性轉(zhuǎn)矩集中在從動齒輪1和主動齒輪2中間和扭轉(zhuǎn)彈簧上，連接從動齒輪1和主動齒輪2的軸1相當(dāng)于受到2倍扭轉(zhuǎn)力。由于從動齒輪2和固定軸是固定的，所以他們只受到扭轉(zhuǎn)力矩而沒有受到慣性轉(zhuǎn)矩。當(dāng)主動齒輪固定時，每個間隙被描述成齒輪旋轉(zhuǎn)角度。在圖1（c）中由（雙點）陰影線封閉的組件表明ADSS的負(fù)載。ADSS被認(rèn)為由一個轉(zhuǎn)數(shù)表過濾器一個電機放大器和上述結(jié)構(gòu)組成。電機放大器用于放大電機的輸入電壓。一個具有轉(zhuǎn)速表的永磁型直流電機作為一個執(zhí)行機構(gòu)。使用一個二階低通濾波器是為了過濾轉(zhuǎn)速表的輸入電壓。這些部件的電學(xué)量等式如下所示： 式(1) 式(2a) 式(2b) 式(3) 式(4) 電動機的運動公式如下所示： 式(5) 由于主動齒輪1和從動齒輪1之間的間隙，從動齒輪1的傳遞扭矩被描述成公式6。模型的不工作區(qū)域被用作間隙的模型。 式(6) 其中 式(7) 從動輪1的運動等式如下： 式(8) 軸1的運動等式如下： 式(9) 此外，主動輪2的運動等式如下： 式(10) 圖2 根據(jù)邊際貢獻(xiàn)率畫出的ADSS的圖表（） （a）實例1 （b）實例2 （c）實例3 （d）實例4 （e）實例5 （Sim：模擬數(shù)據(jù)；Exp：實際數(shù)據(jù)） 像式6一樣，扭轉(zhuǎn)負(fù)載的為式11所示： 式(11) 其中 式(12) 這里，從動輪和軸2之間的等效扭轉(zhuǎn)剛度如下： 式(13) 最后， 負(fù)載等式如下： 式(14) 從這些等式中可以得出，經(jīng)過過濾的轉(zhuǎn)速表輸出電壓和經(jīng)過電機放大器的輸入電壓相關(guān)。此外，總間隙和每個階段的間隙的關(guān)系如下： 式(15) 其中 （i=1,2） 式(16) 2.2 球手萬向節(jié)中的EDSS模型 在這個部分，EDSS模型和運動等式是推導(dǎo)出來的。EDSS結(jié)構(gòu)如圖1（d）所示。由于從動輪2是直接連接到負(fù)載，這個時候從動輪2的轉(zhuǎn)動慣量包括負(fù)載而從動輪2只有一個扭轉(zhuǎn)彈簧模型，如圖1（e）所示。EDSS的電機放大器和轉(zhuǎn)速表過濾器這之間的運動等式和ADSS的一樣，除了把運動等式（10）—（13）和運動等式（15）更換成運動等式（17）—（20），如下所示： 式(17) 式(18) 其中 式(19) 式(20) 從運動等式（1）—（9），運動等式（14）到運動等式（17）—（20），是反映轉(zhuǎn)速過濾器的輸出電壓和電機放大器的輸入電壓的關(guān)系。 3. 仿真 眾所周知，總間隙的增加會導(dǎo)致系統(tǒng)的頻率響應(yīng)特性，這會導(dǎo)致系統(tǒng)的有效扭轉(zhuǎn)慣量減少，轉(zhuǎn)速表過濾器的輸出電壓和電機放大器的輸入電壓的關(guān)系會發(fā)生改變。盡管總間隙大小是不變的，但是，這也沒被報道，因為一個擁有每個階段都不同的間隙的伺服系統(tǒng)會有不同的頻率反映特性。在這個試驗中，伺服系統(tǒng)中的每個階段的間隙是通過這種現(xiàn)象和假設(shè)檢驗的。為了驗證這個假設(shè)，ADSS的頻率響應(yīng)特性是根據(jù)邊際貢獻(xiàn)率研究的。如圖2所示，ADSS的波特圖是由模擬獲得的。表1給出了用于模擬的規(guī)格。根據(jù)邊際貢獻(xiàn)率變化得出的每個階段的間隙大小的組合在表2列出。他們是從運動公式（15）和運動公式（20）獲得。為了得到圖2的模擬結(jié)果，對上一節(jié)中的運動方程的描述被轉(zhuǎn)換成一個圖表。模擬結(jié)果就需要使用MATLAB Simulink V.6.1軟件。由電機放大器提供的正弦電壓的振幅峰值是2.5V，取樣時間為10秒。圖2中，由頻率分析得到的波特圖為了提取轉(zhuǎn)速過濾器的輸出電壓和供給電機放大器的正弦電壓組成的激振頻率。由圖3（a）得到的ARF和RF匯總在表2中。ARF和RF的不同如圖3（b）所示。從圖3（a）和圖3（b）可以發(fā)現(xiàn)伺服系統(tǒng)的頻率反映特性是根據(jù)每個階段的間隙的大小的改變而改變，盡管總間隙大小不變。為了更深入的調(diào)查這種現(xiàn)象，球手萬向節(jié)的EDSS和ADSS以相同的方式模擬。由圖3（d）和圖3（e）得到的結(jié)果列在表2。從圖3（a），（b），（c）和（d）可以證實盡管總間隙的大小是不變的，但是由于具有二級齒輪減速器的伺服系統(tǒng)的每個階段的間隙的大小變化，會有一個不同的頻率響應(yīng)特性。 表1：ADSS和EDSS的參數(shù) 參數(shù) ADSS EDSS 從動齒輪1的齒數(shù)， 5.94 6.41 扭轉(zhuǎn)強度，（mN/rad） 3.40E4 4.74E4 從動齒輪1的轉(zhuǎn)動慣量，（kg） 2.34E-5 3.69E-5 軸1的扭轉(zhuǎn)剛度， 22.8 1.54E2 軸1的慣性矩， 8.30E-8 2.04E-7 主動輪2的慣性矩， 2.21E-7 4.84E-7 齒輪齒數(shù)比，， 10.5 7.75 等效扭轉(zhuǎn)剛度，，（） 7.74E4 2.54E5 載荷的慣性矩，（） 2.75E-3 1.44E-2 載荷靜摩擦扭矩，（） 7.0E-3 7.1E-3 總間隙，（deg。） 0.066 0.276 電機電感， 8.50E-4 電機電阻， 4.10 Back-EMF常量， 3.44E-2 轉(zhuǎn)矩靈敏度， 3.49E-2 續(xù)表1 電機的慣性矩， 8.60E-6 電機的靜摩擦力矩， 1.40E-2 電機放大器增益， 4.11 轉(zhuǎn)速靈敏度， 8.60E-2 傳遞函數(shù)的低通濾波器， 電機的阻尼系數(shù)， 1.6E-4 表2. 根據(jù)邊際貢獻(xiàn)率得到的ADSS和EDSS的仿真結(jié)果和實驗結(jié)果（Exp：實驗結(jié)果） 4. 實驗 根據(jù)實驗獲得的ADSS和EDSS的波特圖如圖4（a）和圖4（b）所示，是由動態(tài)分析儀（HP35670A）所獲得的。由實驗得到的ADSS和EDSS的ARF和RF如表2所示。為了驗證該方法的準(zhǔn)確度和有效性，把系統(tǒng)的每個齒輪減速器分解后，每個階段的ADSS和EDSS的間隙通過光學(xué)顯微鏡測量得到。每個階段的間隙的實例測量如圖4（c）和（d）所示，測量數(shù)據(jù)列在表2. 圖3 根據(jù)邊際貢獻(xiàn)率得出的模擬結(jié)果 （a）ADSS的ARF和RF （b）ADSS的ARF和RF的不同之處 （c）ADSS的誤差指數(shù) （d）EDSS的ARF和RF （e）EDSS的ARF和RF的不同之處 （f）EDSS的誤差指數(shù) 5. 結(jié)果和討論 因為仿真的結(jié)果是在忽略阻尼效果和軸承速度的假設(shè)的情況下得到的，這導(dǎo)致在實驗和仿真之間很難獲得完全一致的結(jié)果。因此，仿真結(jié)果和實驗結(jié)果的誤差指數(shù)和被發(fā)現(xiàn)的最小邊際貢獻(xiàn)率被定義為等式（21）。 誤差率= 式(21) 根據(jù)邊際貢獻(xiàn)率得到的ADSS和EDSS的誤差率如圖3（c）和（f）所示。研究表明ADSS的邊際貢獻(xiàn)率的最小誤差率為25% ,EDSS的邊際貢獻(xiàn)率的最小誤差率為0%。由每個階段測量得到的ADSS和EDSS的邊際貢獻(xiàn)率為別為 23% 和4%。從圖4（e）可以發(fā)現(xiàn)被提出的技術(shù)可以充分準(zhǔn)確的估計大小或具有二級齒輪減速器的球手萬向節(jié)的每個階段的間隙的邊際貢獻(xiàn)率。 圖4 （a）ADSS的實驗結(jié)果 （b）EDSS的實驗結(jié)果 （c）ADSS的間隙測量 （d）EDSS的間隙測量 （e）估計的邊際貢獻(xiàn)率和實驗得到的邊際貢獻(xiàn)率的比較 比較圖3（c）和圖3（f），EDSS比ADSS有一個更高的最小誤差指數(shù)（EDSS：20Hz，ADSS：10Hz）。人們認(rèn)為最住要的誤差來源于忽略阻尼特性的假設(shè)。對圖1（c）和圖1（e）的準(zhǔn)確的傳遞函數(shù)的分析是非常復(fù)雜和難懂的。因此，為了簡化阻尼特性的分析，每個伺服系統(tǒng)被簡單的認(rèn)為是一個具有二個量和一個模型的線性系統(tǒng)。從圖4（a）和圖4（b）看出，由等式9和10計算得到的近似阻尼因子和ARF和RF的頻率減少比例。 式(22) 式(23) (當(dāng)時) 式(24a) (當(dāng)時) 式(24b) 阻尼因子和降頻比例都是由圖5（a）和圖5（b）獲得的。ADSS的ARF阻尼因子為0.075，ADSS的RF阻尼因子為0.083，而EDSS的ARF阻尼因子為0.135，EDSS的RF阻尼因子為0.246。ADSS的ARF頻率降低比例為0.56%，ADSS的RF的頻率降低比例為0.69%，而EDSS的ARF頻率降低比例為1.8%，EDSS的RF頻率降低比例為6.2%。從圖5（a）和圖5（b）可以看出，人們認(rèn)為EDSS的誤差大于ADSS的誤差主要是由于阻尼系數(shù)，就像前者有更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)而后者根據(jù)負(fù)載。人們還認(rèn)為剩余的誤差來源于EDSS的負(fù)載的不確定性。最后，人們認(rèn)為如果系統(tǒng)的負(fù)載有一個小的阻尼系數(shù)和小的不確定性，ARF和RF的頻率特性可以用來估計具有二級齒輪減速器的球手萬向節(jié)的每個階段的間隙的大小和邊際貢獻(xiàn)率。 圖5（a）ADSS和EDSS的阻尼因子（b）由于阻尼因子造成的ADSS和EDSS的頻率減少比例 6. 結(jié)論 頻率響應(yīng)特性的ARF和RF被認(rèn)為是為了估計具有二級減速齒輪器的球手萬向節(jié)的每個階段的間隙的大小和邊際貢獻(xiàn)率的措施。該方法的概念是基于由于每個階段的間隙的大小的變化的引起的ARF和RF的變化，盡管間隙的總大小是保持不變的。仿真結(jié)果表明，如果伺服系統(tǒng)，尤其是，伺服系統(tǒng)負(fù)載，具有一個小的阻尼系數(shù)和一個小的不確定性，該技術(shù)能夠分別估計具有二級齒輪減速器的ADSS和EDSS的每個階段的間隙大小。該技術(shù)具有以下幾個優(yōu)勢： 第一，這是一種用于估計如果系統(tǒng)的間隙的總大小可以獲得的系統(tǒng)的每個階段的間隙的全新的方法。 第二，該技術(shù)不需要外加的傳感器如加速度計或扭距傳感器，因為他可以測量使用轉(zhuǎn)數(shù)計的電機的角速度。 第三，由于只有一個松的或過度松的齒輪需要調(diào)整或替換而不是取代整個齒輪減速器，所以這種技術(shù)是高效和經(jīng)濟的。 第四，這種技術(shù)可以應(yīng)用到nonrobotic伺服系統(tǒng)，比如說NC機械，因為它是機器人鏈接上或者是一個伺服系統(tǒng)的輸出抽上的一個不是必要的傳感器。人們都認(rèn)為采用這種技術(shù)，診斷和維護(hù)各種生產(chǎn)機械和各種伺服系統(tǒng)將會變得更高效更經(jīng)濟。 致謝 我們要特別感謝LG Innotek有限公司支持這個研究和Sung Min Hong, Ho Young Kim 和Byung HoLee 的贊助。 符號 電機的粘滯阻尼系數(shù)（） 衡量從動齒輪i的角側(cè)隙（°）（i=1,2） 輸出階段測量的總間隙(°) ，從試驗中得到的在點附近的半功率點寬度頻率（Hz） ， 從試驗中得到的ARF和RF（Hz） ， 從模擬中得到的ARF和RF（Hz） ，仿真和實驗中得到的ARF和RF的不同之處（Hz） 轉(zhuǎn)數(shù)表過濾器的傳遞函數(shù) 電機電流（A） ，，，從動齒輪1的慣性矩，負(fù)載的慣性矩，電機的慣性矩，傳動軸1的慣性矩（） 主動齒輪i的慣性矩（）（i=1,2） 從動齒輪2和主動齒輪2之間的等效扭轉(zhuǎn)剛度（） 電機放大器的獲得 E.m.f.常量 主動齒輪i和從動齒輪i之間的扭轉(zhuǎn)剛度（）（i=1,2） 第i根軸的抗扭勁度（）（i=1,2） 電機的轉(zhuǎn)矩靈敏度（） 靈敏度轉(zhuǎn)速（） 電機的電感（H） 由于第i個從動齒輪和第i個主動齒輪之間的側(cè)隙角的弧長（m）（i=1,2） 主動齒輪i和從動齒輪i的齒數(shù)比（i=1,2） 主動齒輪2和從動齒輪2之間的回轉(zhuǎn)齒數(shù)比（） 阻尼因子的定義因素 ， 由于阻尼影響的ARF和RF的頻率降低比例(%) 運動抗阻（） ， 電機負(fù)載的靜摩擦扭矩（） 從動齒輪1的傳遞扭矩（） 負(fù)載扭矩（） 電機扭矩（） 電機放大器的輸入電壓（V） 電機的輸入電壓（V） 轉(zhuǎn)速計的輸出電壓（V） 轉(zhuǎn)速過濾器的輸出電壓（V） 在從動齒輪旁邊測量得到的角側(cè)隙半值(rad)(i = 1, 2) 第i階段的角傳動誤差(rad)(i = 1, 2) ，，，，從動齒輪1的旋轉(zhuǎn)角度，負(fù)載的旋轉(zhuǎn)角度，電機的旋轉(zhuǎn)角度，主動齒輪2的旋轉(zhuǎn)角度，和傳動軸1的旋轉(zhuǎn)角度(rad) ， 諧振的阻尼因子和共振的阻尼因子 Sign（）括號內(nèi)的sign值 14 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(論文) 圖書分類號： 密 級： 畢業(yè)設(shè)計(論文) 小梁山煤礦主井提升設(shè)備選型設(shè)計 (多繩摩擦式提升機) THE TYPE SELECTION AND DESIGN OF MAIN SHAFT LIFTING EQUIPMENT FOR COAL OF XIAO LIANGSHAN (MULTI-ROPE FRICTION HOIST) 學(xué)生姓名 學(xué)院名稱 機電工程學(xué)院 專業(yè)名稱 機械設(shè)計制造及其自動化 指導(dǎo)教師 2011年 5月 27日 徐州工程學(xué)院學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明： 所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨立進(jìn)行研究工作所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用或參考的內(nèi)容外，本論文不含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品或成果。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)注。 本人完全意識到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。 論文作者簽名： 　　日期： 年 　月　 日 徐州工程學(xué)院學(xué)位論文版權(quán)協(xié)議書 本人完全了解徐州工程學(xué)院關(guān)于收集、保存、使用學(xué)位論文的規(guī)定，即：本校學(xué)生在學(xué)習(xí)期間所完成的學(xué)位論文的知識產(chǎn)權(quán)歸徐州工程學(xué)院所擁有。徐州工程學(xué)院有權(quán)保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交學(xué)位論文的紙本復(fù)印件和電子文檔拷貝，允許論文被查閱和借閱。徐州工程學(xué)院可以公布學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容，可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容提交至各類數(shù)據(jù)庫進(jìn)行發(fā)布和檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。 論文作者簽名： 導(dǎo)師簽名： 　　 日期： 年 　月　 日 日期： 　　 年 　月　 　日 II 摘要 本文主要介紹了小梁山煤礦主井提升設(shè)備（多繩摩擦式提升機）的選型設(shè)計以及各配件的選用和零部件的設(shè)計和校核等內(nèi)容。通過對給定的小梁山煤礦的年產(chǎn)量和礦井深度的計算，選擇合適的箕斗，鋼絲繩，提升機和電動機，并對選定的鋼絲繩，提升機和電動機進(jìn)行校驗，以及電動機等效功率計算。并對選定的提升設(shè)備進(jìn)行了運動學(xué)和動力學(xué)分析以及電耗計算。通過對主井提升設(shè)備的選型計算以及對其進(jìn)行校驗，選擇最適合于小梁山煤礦的安全，合理，經(jīng)濟的提升設(shè)備。 關(guān)鍵詞 主井提升設(shè)備；多繩摩擦式提升機；箕斗 Abstract This paper mainly introduces the type selection and design of main shaft lifting equipment for coal of Xiao liangshan (multi-rope friction hoist)and the selection of parts fittings content and the design and check of it. Based on the calculation of annual output and coal mine deep given of Xiao liangshan, choose the appropriate skip, wire rope, hoist and motors. By checkout the hoist rope,hoist and motor, to equivalent power calculation of motor, and analysis the kinematics and dynamics and consumption calculation of the selected hoist . Through the selection of selected design calculations and link checking lifting equipment, choosing the most suitable and safety, reasonable, economic lifting devices for this mine. Keywords Main shaft lifting equipment multi-rope friction hoist skip 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(論文) 目 錄 摘要 I Abstract II 1 緒論 1 2主井提升機的選型設(shè)計 3 2.1 計算原始數(shù)據(jù) 3 2.2 箕斗的選型 3 2.3 提升鋼絲繩的選擇 7 2.3.1鋼絲繩的最大懸垂長度 7 2.3.2 估算鋼絲繩每米重力 7 2.3.3 鋼絲繩安全系數(shù)校核 8 2.3.4 提升鋼絲繩的維護(hù)和試驗 9 2.4 選擇提升機 10 2.5 提升機的維護(hù)與檢修 12 2.5.1 提升機設(shè)備的日常維護(hù) 12 2.5.2 提升機設(shè)備的定期檢查 12 2.5.3 提升機設(shè)備的計劃維修 13 2.5.4 提升機的潤滑 14 2.5.5 主提升機操作工自檢自修的具體內(nèi)容 15 2.6 提升系統(tǒng)的確定 16 2.7 提升容器的最小自重 17 2.8 預(yù)選電動機 18 2.8.1 電動機轉(zhuǎn)數(shù) 18 2.8.2 提升機的最大速度 18 2.8.3 預(yù)選電動機功率 18 2.9 提升系統(tǒng)總變位質(zhì)量 19 2.9.1 變位重量 19 2.9.2 變位質(zhì)量 19 3 提升設(shè)備的運動學(xué)和動力學(xué) 20 3.1 提升速度圖 20 3.1.1 六階段速度圖 20 3.1.2 加速度的確定 21 3.2 提升能力校核 25 3.3 電動機等效功率計算 25 3.3.1 運動力計算 25 3.3.2 等效力計算 27 3.3.3 等效功率 28 3.3.4 校核電動機過負(fù)載系數(shù) 28 3.4 電耗計算 28 4 提升機的防滑驗算 30 4.1 提升機的防滑驗算 30 4.1.1 靜防滑安全系數(shù) 31 4.1.2動防滑安全系數(shù) 31 4.1.3 制動力矩的驗算 32 5 最終的確定方案 33 結(jié)論 34 致謝 35 參考文獻(xiàn) 36 37 1 緒論 礦山提升機是礦山大型固定機械之一，礦山提升機從最初的蒸汽機拖動的單繩纏繞式提升機發(fā)展到今天的交——交變頻直接拖動的多繩摩擦式提升機和雙繩纏繞式提升機已經(jīng)歷了170多年的發(fā)展歷史，它是礦山井下生產(chǎn)系統(tǒng)和地面工業(yè)廣場相連接的樞紐，被喻為礦山運輸?shù)难屎怼Ｒ虼说V山提升設(shè)備在礦山生產(chǎn)的全過程占有重要的地位。 我國早在公元前1100年左右就發(fā)明和使用了轆轤提水和提升重物，這就是現(xiàn)在提升機的始祖。1953年撫順重型機器廠制造了我國第一臺纏繞式提升機；1958年洛陽礦山機器廠制造了第一臺多繩摩擦提升機。國外礦井提升機的發(fā)展有幾個代表性的時期：1827年出現(xiàn)第一臺蒸汽提升機；1877年制造了第一臺單繩摩擦提升機；1905年使用了第一臺電動提升機；1938年創(chuàng)造了第一臺多繩摩擦提升機；1957年發(fā)明了多繩纏繞式提升機。 一個現(xiàn)代化的礦井在提升設(shè)備的選型上尤為重要。因為提升設(shè)備選型的合理與否，直接關(guān)系到礦井的安全和經(jīng)濟性，因此確定合理的提升系統(tǒng)時，必須經(jīng)過多方面的技術(shù)經(jīng)濟比較，結(jié)合礦井的具體條件選擇合適的設(shè)備。目前我國可以成批生產(chǎn)各種現(xiàn)代化大型礦井提升機以及各種配套設(shè)備，無論從設(shè)計、制造、自動控制等各方面，我國生產(chǎn)的礦井提升設(shè)備都正在跨入世界先進(jìn)的行列。 根據(jù)礦井提升機工作原理和結(jié)構(gòu)的不同，可分為纏繞式提升機和摩擦式提升機。單繩纏繞式提升機是較早出現(xiàn)的一種，它工作可靠，結(jié)構(gòu)簡單，但是僅適用于淺井及中等深度的礦井，而對于井深超過300米的礦井，宜選用多繩摩擦式提升機。在國內(nèi)外，多繩摩擦式提升機飛躍發(fā)展，其發(fā)展速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過單繩纏繞式提升機，這是因為它有著許多單繩纏繞式提升機無法比擬的優(yōu)點，其優(yōu)點如下： 1) 提升容器及靜荷載由多根鋼絲繩共同承擔(dān)，提升鋼絲繩直徑較小，主導(dǎo)輪直徑及整個機器尺寸都相應(yīng)縮小，設(shè)備重量也減輕了。 2) 由于提升容器是同時懸吊在多根鋼絲繩上，這些鋼絲繩一般不會同時拉斷，故可以不設(shè)置防墜器。 3) 主導(dǎo)輪直徑的縮小，系統(tǒng)的慣量和主軸上的扭力矩也隨之減小，因而可以使用高速電動機和重量較輕的減速器，電動機功率和電能消耗都相應(yīng)降低。 4) 提升鋼絲繩的根數(shù)是偶數(shù)，且由左向捻和右向捻各占一半組成，可以互相抵消鋼絲繩運行中松捻的扭力，減輕了提升容器對罐道的運行阻力，因而延長了罐道及罐耳的使用壽命。 5) 當(dāng)多繩摩擦輪提升機安裝在井塔上時，減少了工業(yè)廣場的占地面積，并為地面生產(chǎn)系統(tǒng)的布置創(chuàng)造了有利條件。 下面是我針對不同的礦井的地質(zhì)、煤層等情況，進(jìn)行綜合計算分析后，本著安全、經(jīng)濟等原則對提升設(shè)備系統(tǒng)進(jìn)行的選型設(shè)計。 本設(shè)計充分貫徹以下設(shè)計原則：根據(jù)國家現(xiàn)有的設(shè)備生產(chǎn)狀況，結(jié)合某些使用中的具體情況，以及經(jīng)濟角度出發(fā)盡量選用國產(chǎn)設(shè)備并力求在條件基本相當(dāng)?shù)那闆r下進(jìn)行技術(shù)的方案比較，選擇即經(jīng)濟又合理的設(shè)備。 由于本人水平有限，設(shè)計中難免出現(xiàn)錯誤和不足之處，敬請各位老師指正。 2主井提升機的選型設(shè)計 2.1 計算原始數(shù)據(jù) 1）礦井年產(chǎn)量：=150（萬噸）； 2）礦井深度：=400（m）； 3）提升設(shè)備工作制度：年工作日按每年工作300天計算，日工作小時數(shù)按日工作14小時計算； 4）原煤的密度=900（)。 2.2 箕斗的選型 箕斗是單一用途的體橫容器，僅用于提升煤炭或礦石。立井單繩箕斗是我國煤礦廣泛采用的固定斗箱底部卸載式箕斗，采用曲軌連桿下開折頁平板閘門結(jié)構(gòu)，其優(yōu)點是閘門結(jié)構(gòu)簡單，嚴(yán)密，閘門向上關(guān)閉沖擊小，當(dāng)煤倉已滿，煤未卸完時，卡箕斗產(chǎn)生斷繩的可能性小。箕斗閘門開啟主要借助煤的壓力，因而卸載時傳遞到卸載曲軌上的力較小，改善了井架受力狀態(tài)。該閘門的缺點是：如果閉鎖裝置一旦失靈，閘門可能由于震動，沖擊而在井筒中自行開啟，不但會把煤卸在井筒里，還會撞壞井筒裝備(如罐道，罐道梁等)，因此必須經(jīng)常認(rèn)真檢查閉鎖裝置。立井多繩箕斗結(jié)構(gòu)基本與單繩箕斗相同，不同點是連接裝置有所區(qū)別，多繩箕斗下部還有尾繩裝置和安裝配重的地方。為了客服上述箕斗閘門的缺點，國內(nèi)外還研制了插板式閘門和圓板式閘門箕斗。 箕斗的導(dǎo)向裝置可以采用剛性罐道或鋼絲繩罐道。在采用鋼絲繩罐道時，除應(yīng)考慮箕斗本身平衡外還要求裝煤后仍能保持平衡，所以在斗箱內(nèi)上部應(yīng)安裝可調(diào)節(jié)的溜煤板。國外普遍使用大容量箕斗，一般有效載荷在30t以上，使用壽命一般在10～20年。閘門型式多為底卸式扇形閘門，外動力開啟式。斗箱結(jié)構(gòu)大體有兩種型式，一是由外層面板和內(nèi)層襯板組成；另一種是整個斗箱采用耐磨合金鋼或不銹鋼，無襯板，質(zhì)量可減少10%～15%。 箕斗設(shè)計主要應(yīng)考慮其機構(gòu)輕而堅固，有足夠的剛度，裝卸載快，閘門工作可靠。 箕斗裝載設(shè)備是指從井下煤倉向箕斗裝載原煤的中間貯裝與計量裝置。對裝載設(shè)備的要求是定量，定時，準(zhǔn)確，快速的裝載；其體積要?。徊⑦m合井下煤塵，水分較大的特點。目前立井箕斗裝載設(shè)備主要有兩種型式。 (1) 計量倉式箕斗裝載設(shè)備 計量倉式箕斗裝載設(shè)備由斗箱，溜槽，閘門，控制缸和壓磁測重裝置組成。當(dāng)箕斗到達(dá)井底裝載位置時，通過控制元件開動控制缸，將閘門打開，斗箱中的煤便沿溜槽全部裝入箕斗。利用壓磁測重裝置來控制斗箱中的裝煤量。由于工作條件惡劣，目前的壓磁測重裝置使用效果不好，很難準(zhǔn)確定量裝載，有待改進(jìn)。計量倉式裝載設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，環(huán)節(jié)少，裝載不用其它機械，在我國已定為標(biāo)準(zhǔn)裝載設(shè)備。 (2) 計量輸送機式箕斗裝載設(shè)備 計量輸送機式箕斗裝載設(shè)備中，板式或帶式輸送機安放在稱重裝置——負(fù)荷傳感器上，輸送機先用0.15～0.3的速度裝煤，當(dāng)裝煤量達(dá)到規(guī)定值時，由負(fù)荷傳感器發(fā)出信號，控制煤倉閘門關(guān)閉，輸送機也停止運行。待空箕斗到達(dá)裝煤位置時，輸送機以0.9～1.2的速度將煤快速裝入箕斗。其優(yōu)點是不需開鑿較大的洞室，減少煤的裝倒次數(shù)，向箕斗裝載均勻減少了提升鋼絲繩的沖擊荷載，利于實現(xiàn)提升自動化。 1）提升高度,見式(2.1) 式(2.1) =400+25+13 =438（m） 式中 ——礦井深度； ——裝載高度：由井下煤倉及裝載設(shè)備尺寸確定，可估取=18～25（m），取Hz=25（m）； ——卸載高度：由地面生產(chǎn)系統(tǒng)要求而定，可取=13（m）。 2）經(jīng)濟提升速度,見式(2.2) =(0.3～0.5) 式(2.2) = =10.46（m/s） 式中，取=0.5 3）估算一次循環(huán)提升時間,見式(2.3) 式(2.3) = =75（s） 式中：——提升加速度，估取=0.8（）； u——箕斗在卸載曲軌內(nèi)爬行時間，取u=10（s）； ——箕斗裝卸載時間（休止時間），一次提升量約為10t，所以取=10（s）。 4）確定一次合理提升量，見式(2.4) 式(2.4) = =10.268（t） 式中: C——提升不均衡系數(shù)，《煤炭工業(yè)設(shè)計規(guī)范》規(guī)定，有井底煤倉時為1.10～1.15,取C=1.15； ——提升能力富裕系數(shù)，《煤炭工業(yè)設(shè)計規(guī)范》規(guī)定，主井提升設(shè)備一般對于第一水平留有20%的富裕系數(shù)，取C=1.2； ——年工作日，取=300天； ——是每天工作小時數(shù)，取=14 小時； ——年產(chǎn)量，噸； ——估算一次循環(huán)提升時間，秒。 5） 選擇標(biāo)準(zhǔn)箕斗： 為提升容器在井筒中運行導(dǎo)向的裝置稱為罐道。罐道分為剛性罐道和柔性罐道兩種。剛性罐道有木罐道，鋼軌罐道和組合罐道；柔性罐道有鋼絲繩罐道。剛性罐道固定在罐道梁上，罐道梁為型鋼制作間隔數(shù)米架設(shè)一條，其兩端固定在井筒壁上。鋼絲繩罐道以鋼絲繩作為提升容器的導(dǎo)向裝置，其一端固定在井架上，另一端懸垂至井底并用重錘拉緊。 木罐道由矩形截面，長6m左右的方木制成，其機構(gòu)簡單但變形大，磨損快，易腐爛。加之材料來源緊張，目前已很少采用。鋼軌罐道采用普通重型鋼軌做成，缺點是側(cè)向剛度小，容器運行產(chǎn)生橫向擺動，罐耳磨損較大，通常用于提升速度不大，提升量較小的場合。 (1) 組合鋼罐道 組合鋼罐道采用槽鋼及鋼板焊成，罐道的截面為空心矩形；也有用整體軋制的型鋼做成。其優(yōu)點是側(cè)向抗彎和抗扭剛度大，與膠輪罐耳相配合運行阻力小，容器運行平穩(wěn)，罐耳磨損小，壽命延長。這種罐道廣泛使用于提升速度高，一次提升量大的場合。 (2) 鋼絲繩罐道 鋼絲繩罐道與剛性罐道相比，具有安裝工作量小，建設(shè)時間短，維護(hù)簡便，容器運行平穩(wěn)，因無罐道梁而可適當(dāng)減少井筒壁厚及通風(fēng)阻力小等優(yōu)點；但繩罐道要求容器之間及容器與井壁之間的間隙較大，使井筒凈斷面增加，罐道繩需一定的張緊力而使井架或井塔荷重增加，這是繩罐道的不足之處。當(dāng)?shù)貕狠^大，井筒中軸線發(fā)生錯動致使井筒不直時，不能采用繩罐道。一個井筒中布置兩套提升設(shè)備時也不宜采用繩罐道。大型礦井每個容器一般采用4～6根罐道繩，小型礦井也可采用2～3根罐道繩。罐道繩的布置可以是四角布置也可以布置在一側(cè)。罐道繩應(yīng)采用剛性大，耐磨損和防銹性強的密封鋼絲繩或半密封鋼絲繩。罐道繩上端用雙楔塊固緊式固定裝置固定在井架上，下端用重錘拉緊。當(dāng)每個提升容器設(shè)有四根罐道繩時，每根罐道繩的最小剛性系數(shù)不得小于500N/m，各罐道繩張緊力之差不得小于平均張緊力的5%，內(nèi)側(cè)張緊力大，外側(cè)張緊力小。當(dāng)一個提升容器只有兩根罐道繩時，每根罐道繩的剛性系數(shù)不得小于1000N/m，各繩的張緊力應(yīng)相等。 (3) 穩(wěn)罐裝置 對使用鋼絲繩罐道且用搖臺作承接裝置的罐籠，為防止進(jìn)出車沖擊引起罐籠擺動過大，在停罐位置應(yīng)設(shè)一段剛性罐道進(jìn)行穩(wěn)罐。在井筒中間水平，因不便設(shè)剛性罐道，需另設(shè)穩(wěn)罐裝置。這種穩(wěn)罐裝置可采用氣動或液壓專用設(shè)備，當(dāng)罐籠停穩(wěn)后，穩(wěn)罐裝置自動伸出凸塊將罐籠抱緊，進(jìn)行穩(wěn)罐。 根據(jù)本文的要求，箕斗應(yīng)選擇鋼絲繩罐道。 根據(jù)計算的值，查箕斗規(guī)格表，選擇標(biāo)準(zhǔn)箕斗。在不加大提升機規(guī)格條件下可優(yōu)先考慮選用較大容量的箕斗。 由主井多繩箕斗規(guī)格表可以選擇JDS-12/110×4標(biāo)準(zhǔn)底卸式四繩12t箕斗，其主要技術(shù)規(guī)格參數(shù)見表2-1。 表2-1 箕斗技術(shù)規(guī)格參數(shù) 自重 =12.4t 全高 =14450mm 有效容積 =13.2 提升鋼絲繩數(shù) =4 繩間距 =300mm 尾繩數(shù) =2 實際載重量 Q==0.913.2=11.98t 6）核算箕斗一次實際提升量： 根據(jù)箕斗容積和原煤的密度計算箕斗的實際裝載量Q，見式(2.5) 式(2.5) ==11.98（t） 式中：——箕斗有效容積，。 7）核定實際的一次提升循環(huán)時間，見式(2.6) 式(2.6) = =87.506（s） 8）所需的提升速度，見式(2.7) = 式(2.7) = =7.869（m/s） 式中：——箕斗裝卸載時間（休止時間），由于箕斗為12噸，所以取=12（s）。 2.3 提升鋼絲繩的選擇 2.3.1鋼絲繩的最大懸垂長度 預(yù)估計井塔高度=45（m），由于=10.46m/s,取=10（m）,箕斗間距S=2100mm。尾繩環(huán)高度見式(2.8) 式(2.8) = =14.7（m） 取=15（m）。 式中：——尾繩環(huán)高度，m； ——過卷高度，m； S——兩提升容器中心距離，m。 鋼絲繩的最大懸垂長度見式(2.9) 式(2.9) = =438+14.45+10+1.8+5+15 =484.25（m） 式中：——箕斗全高 ——過卷高度 ——導(dǎo)向輪中心距樓層底板面的高度，取=1.8（m） ——導(dǎo)向輪與摩擦輪的中心距 2.3.2 估算鋼絲繩每米重力 1）繩端荷重，見式(2.10) 式(2.10) =11980+12400 =24380(kg) 2）取鋼絲繩抗拉強度=1665N/ 安全系數(shù)7.2-0.0005=6.958 多繩提升具有如下特點： (1)根提升鋼絲繩，每根承受的終端荷載為； (2)根尾繩，設(shè)每根尾繩每米重力為q，。 根據(jù)主繩和尾繩每米重力，有等重尾繩，輕尾繩，和重尾繩三種情況。一般多采用等重尾繩，重尾繩也有應(yīng)用，應(yīng)避免使用輕尾繩。 對等重尾繩，鋼絲繩選擇計算公式為式(2.11) 式(2.11) = =27.81（N/m） 式中：Q——一次提升量，kg ——容器質(zhì)量，kg 據(jù)此選擇繩619股（1+6+12）圓股鋼絲繩，左右捻各二根，其每米重量p=33.83N/m，即首繩單位長度重量=3.452kg/m。直徑d=31.0mm，繩中最粗鋼絲直徑=2.0mm，全部鋼絲破斷拉力總和為=608500N。尾繩數(shù)=2根。尾繩每米重力q見式(2.12) ==67.63（N/m） 式(2.12) 據(jù)此選擇繩(11820)847扁鋼絲繩，其單位每米重為675kg/100m，即尾繩單位長度重量為=6.75kg/m，考慮到=433.83-2=3.02N/m。而且 100%=100%=2.23%<3% 式(2.13) 因而可以認(rèn)為是等重尾繩，所以不必驗算尾繩的安全系數(shù)。 2.3.3 鋼絲繩安全系數(shù)校核 鋼絲繩安全系數(shù)校核公式見式(2.14) 式(2.14) = = =7.995>6.958 所以所選鋼絲繩合格可用。 2.3.4 提升鋼絲繩的維護(hù)和試驗 提升鋼絲繩除合理選擇外，還應(yīng)正確的使用，精心維護(hù)，定期試驗，保證鋼絲繩始終處于良好的工作狀態(tài)，延長其使用壽命，保證提升工作的安全。 一.鋼絲繩的使用與維護(hù) 使用中的鋼絲繩潤滑是非常重要的，它關(guān)系到鋼絲繩的使用壽命及安全運行。潤滑的作用歸納有三： （1） 保護(hù)鋼絲不銹蝕； （2） 其潤滑作用，減少鋼絲繩的磨損； （3） 防止?jié)駳?水分浸入繩內(nèi)，并補充繩芯油量。 在使用中要正確的選用潤滑油。對潤滑油提出如下要求; （1） 粘稠性好，能使油脂緊密粘附在繩上，振動.淋水也甩沖不掉； （2） 要有較好的粘溫特性，低溫時不硬化（龜裂），高溫時不流失； （3） 防銹和潤滑性能要好，不含酸堿性，應(yīng)有一定的透明度，以便發(fā)現(xiàn)磨損及斷絲。 我國有專門生產(chǎn)的鋼絲繩油可供選用。對摩擦提升鋼絲繩應(yīng)涂以專用鋼絲繩油（戈培油）。對使用中的鋼絲繩要求每月至少涂油1次；對淋水較大的井筒中使用的鋼絲繩每月涂油3～5次。鋼絲繩涂油后經(jīng)過一段時間，由于落上煤塵或雜質(zhì)而在繩表面形成油垢，這時若繼續(xù)涂上新油也起不到潤滑和防銹的作用。為此應(yīng)先清除油垢再涂新油。清垢可使用專門的除垢裝置。 提升鋼絲繩在有淋水的井筒中工作，將使鋼絲繩壽命減少，對摩擦提升，由于水和煤塵摻混而產(chǎn)生石墨混合物，使鋼絲繩于摩擦輪襯墊間的摩擦力顯著降低，將嚴(yán)重影響提升機工作的可靠性。因此對淋水的影響不容忽視。 嚴(yán)禁使用布條之類的物品捆在繩上作提升標(biāo)記。因為這將使該處鋼絲繩銹蝕而斷絲。 鋼絲繩的使用.保管與運輸應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行《煤礦安全規(guī)程》的要求。 二.鋼絲繩的檢查與試驗 提升鋼絲繩每天必須以0.3m/s的速度進(jìn)行詳細(xì)檢查并記錄斷絲情況。有關(guān)斷絲和鋼絲繩斷面縮小的極限要求和換繩要求見《煤礦安全規(guī)程》有關(guān)規(guī)定。 鋼絲繩如遭受卡罐或突然停車等猛烈拉伸時必須立即停車檢查，遭受沖擊拉伸的一段如果長度增長0.5%以上或有明顯損傷，應(yīng)更換新繩。 多層纏繞時由下層轉(zhuǎn)到上層的一段繩，由于磨損嚴(yán)重，必須加強檢查并且每季度移繩四分之一圈。 鋼絲繩的檢查方法目前大量采用眼睛觀察和用手捋繩檢查，這不僅勞動條件差而且不能檢查繩內(nèi)部斷絲情況，為此國內(nèi)外已研制出了多種鋼絲繩探傷儀器。例如“GXT-1型鋼絲繩在線無損探傷儀”，采用漏磁交聯(lián)放大原理檢查鋼絲繩內(nèi)外斷絲.磨損.銹蝕；對鋼絲繩接頭焊點及斷面等具有一定的定性.定量精度。 新繩在使用前均應(yīng)進(jìn)行試驗。試驗合格的備用鋼絲繩必須妥善保管。 使用中的鋼絲繩必須定期試驗，《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定除摩擦式提升機用鋼絲繩和平衡尾繩以及以下斜井專為升降物料用的鋼絲繩外，提升鋼絲繩在使用過程中要定期做剁繩頭試驗。 升降人員或升降人員和物料的鋼絲繩自懸掛之日起每隔6個月試驗1次，升降物料用的鋼絲繩，自懸掛時起經(jīng)過1年后進(jìn)行第1次試驗，以后每隔6個月試驗1次。鋼絲繩的實驗嚴(yán)格遵守《煤礦安全規(guī)程》。 2.4 選擇提升機 1）考慮塔式井塔，設(shè)導(dǎo)向輪，滾筒直徑D見式(2.15)和式(2.16) D100d=10031=3100（mm） 式(2.15) D1200=12002=2400（mm） 式(2.16) 由此選擇 JKM-3.25/4()型多繩摩擦式提升機，其技術(shù)參數(shù)見表2-2。 表2-2 JKM-3.25/4()型多繩摩擦式提升機技術(shù)參數(shù) 摩擦輪直徑 =3.25m 主導(dǎo)輪變位重量 t 設(shè)計最大鋼絲繩靜張力 450kN（45918kg） 設(shè)計最大鋼絲繩靜張力差 140kN（14286kg） 減速器傳動比 I=10.5 傳動效率 =0.85 導(dǎo)向輪直徑 導(dǎo)向輪變位質(zhì)量 t 減速器最大輸出扭矩 42tm(412kNm) 2）驗算提升機強度 最大靜張力見式(2.17) =Q++4 式(2.17) =(11980+22300)9.8+433.83484.25 =401.473（kN）<450（kN） 40967（kg） =40967-11980=28987（kg） 此處為2.6所計算的容器的最小自重。 最大靜張力差見式(2.18) =Q 式(2.18) =119809.8 =117.404（kN）<140（kN） （kg） ,的實際值均小于設(shè)計值，強度校驗合格。 3） 摩擦襯墊比壓的校驗 摩擦式提升機主導(dǎo)輪上的襯墊作用是：當(dāng)提升鋼絲繩端部荷載拉緊鋼絲繩，并以一定的正壓力，緊壓在襯墊之間便產(chǎn)生很大的摩擦力，此摩擦力必須保證提升機在各種工作情況下，都不會出現(xiàn)提升鋼絲繩在主導(dǎo)輪上的襯墊上有滑動現(xiàn)象。 用作摩擦襯墊的材料，應(yīng)具有以下的性能： (1) 要有較高的摩擦系數(shù)，而且水或油類對摩擦系數(shù)的影響要??； (2) 具有較高的耐磨性能，磨損時產(chǎn)生的粉塵，必須是對人體和機器是無害的； (3) 應(yīng)具有較高的壓強； (4) 材料的來源要廣，價格應(yīng)低廉，加工和拆裝應(yīng)比較方便。 上述性能中的最主要的是摩擦系數(shù)，在壓強和磨損相同的條件下，摩擦系數(shù)的提高，將會獲得顯著的經(jīng)濟效果。 上升側(cè)靜張力見式(2.19) =Q++p（+）+q 式(2.19) = =401.473（kN） 下降側(cè)靜張力見式(2.20) =++ 式(2.20) =-Q =401.473-11.9809.8 =284.069（kN） 襯墊比壓見式(2.21) = 式(2.21) = =170.110（N/） 允許比壓值[]一般為150～200N/。 由于<[]，所以強度校驗合格。 由以上校驗說明，所選JKM-3.25/4()型多繩摩擦式提升機合格可用。 2.5 提升機的維護(hù)與檢修 為保證礦井提升機設(shè)備做到持續(xù)、安全運轉(zhuǎn)，必須搞好設(shè)備的預(yù)防性計劃維護(hù)和檢修，及時發(fā)現(xiàn)和消除事故隱患。預(yù)防性計劃維修是針對提升設(shè)備的特點而制定的以預(yù)防為主的檢查、維護(hù)和修理制度，包括各類檢修的周期、內(nèi)容、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)等。主提升機操作工在搞好設(shè)備的日常維護(hù)和保養(yǎng)以外，還應(yīng)參與礦井提升機的計劃性維護(hù)和檢修工作。 2.5.1 提升機設(shè)備的日常維護(hù) 設(shè)備的日常維護(hù)保養(yǎng)，是指有計劃地做好設(shè)備的潤滑、日檢及清潔工作。做好設(shè)備的日常維護(hù)，及時檢查和有計劃的修理工作，是減少機械零部件磨損、延長提升機使用壽命非常有效的方法，也可為提升機的維修打下良好基礎(chǔ)，大大減少維修次數(shù)。 2.5.2 提升機設(shè)備的定期檢查 提升機的檢查工作分為日檢、周檢和月檢，應(yīng)針對各提升機的性能、結(jié)構(gòu)特點、工作條件以及維修經(jīng)驗來制定檢修的具體內(nèi)容。檢查結(jié)果和修理內(nèi)容均應(yīng)記入檢修記錄簿，并由檢修負(fù)責(zé)人簽字。 1) 日檢的基本內(nèi)容 (1)用檢查手錘檢查各部分的連接零件(如螺栓、鉚釘、銷軸等)是否松動，由檢查孔觀察減速器齒輪的嚙合情況。 (2)檢查潤滑系統(tǒng)的供油情況及制動系統(tǒng)的工作狀況。 (3)檢查深度指示器的絲杠螺母曠動情況，以及保護(hù)裝置和儀表等動作是否正常。 (4)檢查各轉(zhuǎn)動部分的穩(wěn)定性，如軸承是否振動，各部機座和基礎(chǔ)螺栓(螺釘)是否松動。 (5)試驗過卷保護(hù)裝置。 (6)手試一次松繩信號裝置，試驗各種信號(包括滿倉、開機、停機、緊急信號等)。 (7)檢查各接觸器(信號盤、轉(zhuǎn)子控制盤、換相器等)觸點磨損情況，對燒損者要進(jìn)行修理(用砂布和小銼刀)或更換，以保持其接觸良好。 (8)檢查調(diào)繩離合器及天輪的轉(zhuǎn)動情況，如襯墊、軸承等。 (9)檢查提升容器及其附屬機構(gòu)(如阻車器、連接裝置、罐耳等)的結(jié)構(gòu)情況是否正常。 (10)檢查防墜器系統(tǒng)的彈簧、抓捕器、聯(lián)動桿等的連接和潤滑情況。 (11)檢查井口裝載設(shè)備(如推車機、爬車機、翻車機、阻車器、搖臺或罐座、安全門等)的工作情況。 (12)按照《煤礦安全規(guī)程》的規(guī)定，檢查提升機鋼絲繩的工作狀況及鋼絲繩在滾筒上的排列情況。 2) 周檢的基本內(nèi)容 周檢的內(nèi)容除包括日檢的內(nèi)容外，還要進(jìn)行下列各項工作： (1)檢查制動系統(tǒng)(盤式閘及塊閘)，尤其是液壓站和制動器的動作情況，調(diào)整閘瓦間隙，緊固連接機構(gòu)。 (2)檢查各種安全保護(hù)(如過卷、過速、限速等)裝置的動作情況;檢查滾筒的鉚釘是否松動，焊縫是否開裂;檢查鋼絲繩在滾筒上的排列情況，以及繩頭固定得是否牢靠。 (3)摩擦式提升機要檢查主導(dǎo)輪的壓塊堅固情況及導(dǎo)向輪的螺栓和襯墊等。 (4)檢查并清洗防墜器的抓捕器，必要時予以調(diào)整和注油;檢查制動鋼絲繩及其緩沖裝置的連接情況。 (5)修理并調(diào)整井口裝載設(shè)備的易損零件，必要時進(jìn)行局部更換。 (6)按《煤礦安全規(guī)程》第404、410條的要求，檢查平衡鋼絲繩的工作狀況。 3) 月檢的基本內(nèi)容 月檢的基本內(nèi)容除包括周檢的內(nèi)容外，還需進(jìn)行下列各項工作： (1)打開減速器觀察孔蓋和檢查門，詳細(xì)檢查齒輪的嚙合情況，兩半齒輪用檢查錘檢查對口螺栓的緊固情況，還應(yīng)檢查輪輻是否發(fā)生裂紋等。 (2)詳細(xì)檢查和調(diào)整保險制動系統(tǒng)及安全保護(hù)裝置，必要時要清洗液壓零件及管路。 (3)拆開聯(lián)軸器，檢查其工作狀況，如間隙、端面傾斜、徑向位移、連結(jié)螺栓、彈簧及內(nèi)外齒等是否有斷裂、松動及磨損等。 (4)檢查部分軸瓦間隙。 (5)檢查和更換各部分的潤滑油，清洗部分潤滑系統(tǒng)中的部件(如油泵、濾油器及管路等)。 (6)清理防墜器系統(tǒng)和注油，調(diào)整間隙。 (7)檢查井簡裝備，如罐道、罐道梁和防墜器用制動鋼絲繩、緩沖鋼絲繩等。 (8)試驗安全保護(hù)裝置和制動系統(tǒng)的動作情況。 2.5.3 提升機設(shè)備的計劃維修 礦井提升機的維修工作分為小修、中修和大修。按計劃進(jìn)行維修，是使設(shè)備保持完好狀態(tài)，恢復(fù)原有性能，延長使用壽命，防止事故發(fā)生，保證設(shè)備、正常持續(xù)、安全運行的重要措施。 1) 小修的內(nèi)容 (1)打開減速器上蓋，檢查齒輪的嚙合及磨損情況，檢查輪齒有無裂紋，必要時進(jìn)行更換。 (2)打開主軸承上蓋，檢查軸頸與軸瓦間隙，必要時更換墊片。 (3)檢查和清洗潤滑系統(tǒng)各部件，處理污油，更換潤滑油，必要時更換密封件。 (4)檢查和調(diào)整制動系統(tǒng)各部件，必要時更換閘瓦和銷軸等磨損零件。 (5)檢查和處理滾筒焊接縫是否開裂，鉚釘、螺栓、鍵等有無松動、變形，必要時加固或更換。 (6)檢查深度指示器和傳動部件是否靈活、準(zhǔn)確，必要時進(jìn)行調(diào)整處理。 (7)檢查各部安全保護(hù)裝置運轉(zhuǎn)是否靈活、可靠，必要時進(jìn)行重新調(diào)整。 (8)檢查聯(lián)軸器的銷軸與膠圈磨損是否超限，內(nèi)、外齒輪嚙合的間隙或蛇形彈簧磨損是否超限，必要時更換磨損零件。 (9)檢查各連接部件，基礎(chǔ)螺栓有無松動和損壞，必要時進(jìn)行更換。 (10)進(jìn)行鋼絲繩的調(diào)繩、調(diào)頭和更換工作。 (11)檢查和調(diào)整電氣設(shè)備的繼電器、接觸器和控制線等，必要時進(jìn)行更換。 (12)檢查日常維修不能處理的項目，保證設(shè)備能正常運行到下次檢修時。 2) 中修的內(nèi)容 除包括小修全部檢查內(nèi)容外，還必須進(jìn)行下列工作： (1)更換減速器各部軸承，或?qū)κ褂弥械妮S瓦進(jìn)行刮研處理。 (2)調(diào)整齒輪嚙合間隙，或更換齒輪對。 (3)更換制動系統(tǒng)的閘瓦和轉(zhuǎn)動銷軸。 (4)車削閘輪及閘盤，必要時進(jìn)行更換。 (5)更換滾筒木襯和車削繩槽。 (6)處理和更換電控設(shè)備的零部件。 (7)檢修不能保持到中修間隔期，而小修又不能處理的項目。 3) 大修的內(nèi)容 除包括中修全部檢修內(nèi)容外，還必須進(jìn)行下列工作： (1)更換減速器的傳動軸、齒輪和軸承，重新進(jìn)行調(diào)整。 (2)加固或更換滾筒。 (3)更換主軸、軸瓦，并抬起主軸檢查下瓦，調(diào)整主軸水平。 (4)檢測、找正各軸間的水平度和平衡度。 (5)更換聯(lián)軸器。 (6)進(jìn)行機座和基礎(chǔ)加固。 (7)更換主電動機和其他電控設(shè)備。 (8)檢修不能保持到大修間隔期，而中修又不能處理的項目?！　? 2.5.4 提升機的潤滑 提升機機械傳動中所有相對運動的零部件，其相互接觸的表面都存在著摩擦現(xiàn)象，造成零部件磨損，導(dǎo)致設(shè)備壽命的降低甚至報廢，同時也影響提升設(shè)備的安全運行。因此，在提升設(shè)備的使用和維護(hù)過程中，要控制摩擦阻力，降低零部件的磨損速度，提高設(shè)備的使用壽命，保證提升設(shè)備的安全運行，就必須對有相對運動的摩擦表面進(jìn)行潤滑。此外，潤滑還起著散熱、防塵、防銹和吸振的作用。 1) 潤滑劑的選擇 提升機采用的潤滑劑多為礦物性的潤滑油和潤滑劑。 選擇潤滑油時，要以黏度為主要指標(biāo)。原則上是當(dāng)速度高、負(fù)荷小、溫度低時，選用黏度較低的潤滑油;反之，則選用黏度較高的潤滑油。 選擇潤滑脂時，要以針入度為主要指標(biāo)。原則上是載荷大、速度低時，應(yīng)選用針入度較低的潤滑脂;反之，則選用針入度高的潤滑脂。 2) 潤滑方式 常用的潤滑方式有以下七種： (1)手工注油：用油壺、油槍和脂槍注油。 (2)飛濺注油：依靠旋轉(zhuǎn)的機件或附加于軸上的甩油盤、甩油片等，將油池中的油甩起，使油濺落到潤滑部位上。 (3)油環(huán)和油鏈潤滑：利用套在軸上的油環(huán)和油鏈將油帶起，供潤滑部位潤滑。 (4)油繩、油墊潤滑：利用虹吸管原理和毛細(xì)管作用實現(xiàn)潤滑，主要用于低速、輕載的機械潤滑。 (5)強制給油潤滑：利用油泵將潤滑油間歇地壓向潤滑點進(jìn)行潤滑。 (6)油霧潤滑：利用壓縮空氣將潤滑油噴出并霧化后，送入潤滑點。潤滑油在飽和狀態(tài)下析出，在摩擦面上黏附一層油膜，起到潤滑作用。 (7)壓力循環(huán)潤滑：利用油泵使?jié)櫥瞳@得一定壓力，然后輸送到各潤滑點。用過的潤滑油回到油箱，經(jīng)冷卻、過濾后再供循環(huán)使用。 無論采用哪種潤滑方式，都要保證潤滑系統(tǒng)的正常工作。 潤滑系統(tǒng)完好標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容是：潤滑系統(tǒng)油質(zhì)合格、油量適當(dāng)、油壓正常、油路暢通、油圈轉(zhuǎn)動靈活、潤滑系統(tǒng)不漏油。 2.5.5 主提升機操作工自檢自修的具體內(nèi)容 (1)各部螺栓或銷軸如松動或損壞時，應(yīng)及時擰緊或更換。 (2)各潤滑部位、傳動裝置和軸承必須保持良好的潤滑，禁止使用不合格的油(脂)。 (3)制動閘瓦磨損達(dá)規(guī)定值時，應(yīng)及時更換。制動閘瓦和閘輪或閘盤如有油污，應(yīng)擦拭干凈。 (4)深度指示器如果指示位置不準(zhǔn)時，應(yīng)及時與把鉤工聯(lián)系，重新進(jìn)行調(diào)整。 (5)彈性聯(lián)軸器的銷子和膠圈磨損超限時，應(yīng)及時進(jìn)行更換。 (6)過卷、松繩和閘瓦磨損等安全保護(hù)裝置如果動作不準(zhǔn)確或不起作用時，必須立即進(jìn)行調(diào)整或處理。 (7)燈光聲響信號失靈或不起作用時，如果是燈泡損壞或位置不準(zhǔn)確，應(yīng)由操作工負(fù)責(zé)更換或調(diào)整;如果是電氣故障，則應(yīng)聯(lián)系電工處理。 (8)經(jīng)常保持室內(nèi)環(huán)境整潔。 2.6 提升系統(tǒng)的確定 1）井塔高度的選擇，見式(2.22) 式(2.22) =13+0.3+14.45+10+0.12+1.8+5 =44.67（m） 取=45（m），井塔選TZD-3.25/4-45A型。 式中：——卸載高度 ——箕斗底部距卸載高度的距離 ——箕斗全高 ——過卷高度 ——導(dǎo)向輪樓層地板(包括有關(guān)的梁)的厚度 ——導(dǎo)向輪中心距樓層底板面的高度，取=1.8（m） ——導(dǎo)向輪與摩擦輪的中心距 由以上確定=45（m）可取。 2）尾繩環(huán)高度，見式(2.23) （m） 式(2.23) 3）懸垂長度，見式(2.24) 484.25（m ） 式(2.24) 4）主導(dǎo)輪與導(dǎo)向輪之水平中心距，見式(2.25) 式(2.25) =2.1+1.5-1.625 =1.975（m） 5）圍包角的確定，見式(2.26)和式(2.27) 式(2.26) = = = =194.0 式(2.27) 取，則查表得=0.969。 2.7 提升容器的最小自重 在多繩摩擦輪提升機的選型及提升系統(tǒng)設(shè)計中，關(guān)鍵的問題是防滑。要對提升機在各種運行條件下的防滑進(jìn)行核算，以保證提升系統(tǒng)的安全運行。在很多情況下，尤其是在較淺的礦井，提升系統(tǒng)的防滑性能不能滿足《規(guī)范》的規(guī)定，有效的解決辦法是增大提升容器的自重，即增加配重。 1）按靜防滑條件，容器自重見式(2.28)和式(2.29) 式(2.28) = =19097（kg） 式中，——靜防滑系數(shù)，=1.75 或用查表法，當(dāng)時，查表得，則： 式(2.29) =2.15311980-6687 =19106（kg） 2）按動防滑條件，容器自重見式(2.30)和式(2.31) (2.30) = =22278（kg） 式中——動防滑安全系數(shù)，取=1.25 或用查表法，當(dāng)取0.8，，查表，得，查表，得，則： 式(2.31) =2.351711980+0.26393060-6687 =22294（kg） 根據(jù)以上計算，?。╧g） 2.8 預(yù)選電動機 2.8.1 電動機轉(zhuǎn)數(shù) 電動機轉(zhuǎn)數(shù)見式(2.32) 式(2.32) = =485.788（r/min） 2.8.2 提升機的最大速度 依據(jù)取=591r/min，計算提升機的最大速度，見式（2.33） = 式（2.33） = =9.573（m/s） 2.8.3 預(yù)選電動機功率 預(yù)選電動機功率，見式(2.34) 式(2.34) = =1825.429（kw） 式中：K——礦井阻力系數(shù)，取K=1.1～1.2，此處取K=1.15 ——動負(fù)載影響系數(shù)，當(dāng)采用自然通風(fēng)式電動機時，取=1.1～1.2；當(dāng)采用強迫通風(fēng)式的電動機時，取=1.0～1.05，此處取=1.2。 選擇YR1000-10/1430型電動機2臺，查電動機產(chǎn)品樣本，其技術(shù)參數(shù)如下見表2-3。 表2-3 YR1000-10/1430型電動機技術(shù)參數(shù) 額定功率 =1000kw 額定轉(zhuǎn)速 =591r/min 過負(fù)載系數(shù) =2.0 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動慣量 =1980kg. 電動機效率 =93.5% 電壓 V=6000v 電動機作用于滾筒上的額定拖動力，見式(2.35) 式(2.35) = =177582.8（N） 2.9 提升系統(tǒng)總變位質(zhì)量 2.9.1 變位重量 變位重量見式(2.36) 式(2.36) =40967+28987+3060+15260+20667 =108941（kg） 式中：——電動機的變位重量，見式(2.37) 式(2.37) = =20667.0（kg） 式中：i——減速器的速比； ()——從電動機產(chǎn)品樣本上查到的回轉(zhuǎn)力矩，。 2.9.2 變位質(zhì)量 變位質(zhì)量見式(2.38) 式(2.38) =11116.4（kg/m） 3 提升設(shè)備的運動學(xué)和動力學(xué) 3.1 提升速度圖 提升速度圖的確定：多繩摩擦輪提升機的速度圖和單繩纏繞式提升機相同。即箕斗提升采用六階段速度圖；罐籠提升采用五階段速度圖。 由于多繩提升機多用于較深的礦井，更多的是在大型礦井使用，因此，電動機功率大都比較大，使用直流電動機拖動的可能性較單繩提升機為大。當(dāng)采用直流拖動時，速度圖的加速段可能有二種：一是等加速度：另一種是變加速度，又稱為拋物線加速度。拋物線加速度有以下特點： (1) 加速階段與等速階段的功率式連續(xù)變化的，加速段的尖峰功率較小，因此，要求電動機及變流設(shè)備的過載能力較小，加速段啟動功率也小。 (2) 加速階段的時間較長，大約為等加速度所需時間的二倍，因此，在同樣的條件下，提升能力較小。 由于箕斗提升一般要求有最小的一次提升時間，因而限制了拋物線加速度的速度圖的使用，只有在副井提升，對一次提升時間要求不嚴(yán)格的情況下，才考慮選用拋物線加速度的速度圖，以降低電動機，電源設(shè)備的過載和電網(wǎng)的高峰負(fù)荷。由于本文中屬于主井箕斗提升，因而使用等加速度的速度圖。 3.1.1 六階段速度圖 采用六階段速度圖，如下圖所示: 圖3-1 六階段速度圖 3.1.2 加速度的確定 3.1.2.1 初加速度 初加速度的確定，見式(3.1) 式(3.1) = =0.375（m/s） 式中：——箕斗脫離卸載軌時速度，取 =1.5（m/s） ——卸載曲軌長度，取 =3（m） 3.1.2.2 正常加速度 1) 按減速器最大力矩計算，見式(3.2) 式(3.2) = =1.539（m/） 式中：——不包括電動機變