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1、精选优质文档-倾情为你奉上JK-21式矿井提升机主轴装置设计摘要：主轴装置是单绳缠绕式矿井提升机的主要工作机构，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，具有十分重要的意义。本文针对矿山机械的特殊要求，重点设计主轴部件。主轴是传递动力的装置，在设计时需要考虑键对主轴强度的削弱及其装配问题，轴的工艺要求等，同时计算其承受的弯扭力矩，确定危险断面进行校核；同时对轴承进行选型校核关键词：提升机；主轴；轴承；校核2JK-2 1type mine hoist spindle unit designAbstract: The spindle device
2、is a single rope winding hoist machine main body of work, we should carefully design, careful manufacture, to ensure the safe operation of mine hoist, prevention and eliminate failures and accidents, has very important significance. According to the special requirements of mining machinery, focused
3、on the design of spindle parts. The spindle is a power transmission device, in the design needs to consider the key to the main strength weakening and its assembly problem, axis technology requirements, at the same time to calculate the bending moment under, determine the dangerous section check; at
4、 the same time on the bearing selection checkKeywords: Lifting machine; spindle bearing; check; 目录专心-专注-专业2JK-21式矿井提升机主轴装置设计1 引言矿山生产的全过程离不开运输和提升工作。因此，运输和提升工作的好坏直接关系到矿山生产能否正常高效的进行。如果说运输线路是矿山生产的动脉，那提升设备则是其咽喉，可见其重要性和必要性。提升机是联系井下和地面的主要运输工具，矿井提升工作是整个采矿工程中的重要环节。从地下采出的煤炭、矿石必须提升至地面才有实际应用价值。废石的提升、工作人员、材料及设备的
5、升降等都要靠提升工作来完成。矿井提升机是矿井提升设备中的动力部分，其由电动机、减速器、主轴装置、制动装置、深度指示器、电控系统和操纵台等组成。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。本课题研究内容为2JK21矿井提升机主轴装置设计，为了使提升机高效、安全、可靠地为国内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、规范、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
6、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。 2 提升机简介2.1 矿井提升机的发展概况矿井提升设备是联系井下和地面的主要运输工具，废石的提升、工作人员、材料及设备的升降等都要靠提升工作来完成。矿井提升机是矿井提升设备中的动力部分，由电动机、减速器、主轴装置、制动装置、深度指示器、电控系统和操纵台等组成。根据提升机工作原理和结构的不同，矿井提升机有以下一些类型：图2-1 矿井提升机分类我国目前广泛使用的有单绳缠绕式提升机和
7、多绳摩擦式提升机两种。2.2 矿井提升机生产过程简介矿井提升机是提运矿石、废石、升降人员、下放材料和工具的设备。提升容器有罐笼和箕斗。根据井筒倾角的不同,提升容器分为立井用和斜井用两种。不同类型矿井提升机的工作方式和工作环境各有所相同，但其根本的工作原理是相似的，单绳缠绕式提升机提升原理示意图如图2-2所示：通过滚筒或齿轮的旋转带动皮带或链条升降，从而实现箕斗或罐笼的升降，在井下和地面之间往复运动，进行对煤和人员、货物的运输。图2-2 提升原理示意图2.3 单绳缠绕式提升机的工作原理单绳缠绕式提升机的主要部件有主轴、卷筒、调绳离合器、主轴承、减速器、深度指示器和制动器。示意图如下：图2-3 单
8、绳缠绕式提升机单绳缠绕式提升机是较早出现的一种类型，工作原理比较简单，就是将钢丝绳的一端固定在卷筒上，另一端绕过井架上的天轮与提升容器相连接，利用两个卷筒上钢丝绳的缠绕方向的不同，当提升机转动时，使两个容器一个上升一个下降，以完成任务，这种提升机在我国矿中广泛使用。 3 提升机结构分析3.1 提升机的选择本设计按照中华人民共和国机械工业部标准及JB264679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中华人民共和国机械工业部JB160475矿山机械产品型号编制方法的规定。型号示例：2 J K2 1 矿井提升机双筒*_ | | | | |_卷筒宽度1m 卷扬机类_ | | | 矿
9、井提升机 _| |_卷筒直径2m注：*单筒无此代号 2JK21提升机主轴装置设计的主要参数为：1）卷筒直径2000mm ；2）最大提升速度不大于 ；3）提升量为150m;4）电动机的功率为110kW;5）钢丝绳的最大静张力为61kN;6）钢丝绳的最大静张力差为40kN;7）卷筒宽度为1000mm。3.2 提升机的主要结构3.2.1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。3.2.2卷筒卷筒用来缠绕提升钢丝绳，应满足所需容
10、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。3.2.3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。3.2.4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
11、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。3.2.5深度指示系统深度指示系统是提升机的重要组成
12、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(监控器)，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。3.2.6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
13、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。3.2.7 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
14、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。3.2.8调绳离合器对于齿轮调绳离合器，分为两类包括轴向移动式和径向移动式齿轮调绳离合器，由于轴向移动式离合器对齿困难，一般调绳需十多分钟，所以本设计选用径向移动式齿轮调绳离合器，较前者有对齿方便，调绳时间短，结构简单，能传递较大转矩的优点，但所能调节绳长的数值受离合器齿数的限制，所以应考虑满足最小调绳距离的要求。图3-1 径向齿块式调绳离合器结构及工作原理图1-内齿圈 2-齿块 3-拔叉 4-移动毂 5-调绳液压缸 6-联锁阀内齿圈1固定在游动卷筒的轮辐上，齿块2通过移动毂4的带动与内齿圈1啮合或断开，移动毂由液压缸5的活塞杆推动。4
15、 主轴的设计与校核4.1主轴装置的设计4.1.1钢丝绳 根据查阅相关资料，钢丝绳直径为24mm，最小破拉力为500kN。4.1.2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=1m。4.1.3钢丝绳最大静张力Fjmax Gr容器自重；本设计选用为2000kg。Q 载重量；本设计选用为3000kg。P 钢丝绳每米重量，Kg/m。本设计选用为2.84kg/m。钢丝绳安全系数n的验算：n=500/61=8.2本设计满足升降物料的要求。4.1.4钢丝绳最大静张力差FF= =40kN4.1.5电动机功率 选用的电动机型号为：JR1268电动机。性能参数如下：转速 735r/min功率 110kW4.2 主轴结构的选择设计主轴是提升机承载的主要部件
