缠绕式提升机的整体设计计算标准要点

《缠绕式提升机的整体设计计算标准要点》由会员分享，可在线阅读，更多相关《缠绕式提升机的整体设计计算标准要点（46页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、平顶山工业职业技术学院成人教育学院毕业设计（论文）说明书缠绕式提升机的整体设计计算摘要目前我国煤炭95%是以井下方式开采，需要通过提升设备提升到地 面以实现其使用价值和经济、社会效益。提升作为重要的一个环节，在 一定程度上制约着煤炭生产能力。提升设备的合理结构及设计，安全经 济运行和科学管理维护，直接关系到矿井生产能力及技术经济指标。现 代采矿业的发展对提升设备在机械结构、工艺、设计理论和方法及安全 检测等方面都有明确的要求。矿井提升设备的功能特点及生产的基本环 节，提升设备的合理结构及设计、安全经济运行和科学管理维护直接关 系到矿井生产能力及经济技术指标。国家将在十一五”期间对有发展潜力的小

2、煤矿进行改造提升以满足我国目前能源供应紧张的局面，更好的 为全面建设社会主义小康社会提供“动力”支持。关键词：提升机，效率，系统，稳定#平顶山工业职业技术学院成人教育学院毕业设计（论文）说明书目录摘要1第一章方案选定4第二章缠绕式提升机的整体设计计算62.1设计依据62.2设计过程72.2.1箕斗的选定72.2.2提升钢丝绳的选择92.2.3提升机卷筒的选择102.2.4预选提升电动机 112.2.5计算传动装置的总传动比，并分配传动比122.2.6主轴输入功率及轴径的确定 122.2.7主轴校核132.2.8根据轴径确定主轴部分的安装轴承 152.2.9减速器的设计152.2.10联轴器的设

3、计 222.2.11提升机各部分键的选择232.2.12制动器的设计24第三章主要结构及工作原理273.1主轴装置273.2盘形制动器装置273.3减速器283.4联轴器28第四章产品空运转试验30第五章技术经济性分析31第六章总结32致谢33参考文献34附表35#平顶山工业职业技术学院成人教育学院毕业设计（论文）说明书第一章方案选定提升机在煤矿提升中的类型很多，有缠绕式提升机和摩擦式提升机两大类。而 缠绕式提升机又分为单绳、多绳和绞轮式。目前世界各国广泛采用单绳缠绕式圆柱 形卷筒提升机和多绳摩擦提升机。缠绕式提升机与摩擦式提升机特点分别是：1、缠绕式 缠绕式提升机利用钢丝绳在卷筒上缠绕和放出

4、，实现提升容器的提 升和下放。钢丝绳一端固定在提升机的卷筒上，另一端绕过井架天轮与提升容器相 连接，当卷筒由电机拖动以不同方向转动时，钢丝绳在卷筒上缠绕或放出，以带动 提升容器。2、单绳缠绕式 适用于浅井及中等深度矿井，结构简单。而当深井及大终端载 荷时候钢丝绳直径和卷筒容绳面积要求很大，这也使提升机体积庞大，给制造和使 用带来很大不方便，限制了单绳缠绕式提升机在深井条件下的使用。3、多绳缠绕式 多绳缠绕式提升机不用尾绳，减少了主绳与容器连接处的应力 波动值，可以克服深井提升时尾绳带来的问题。而多绳缠绕式提升机的缺点很明显， 体积较大，功耗大，一般只用于提升高度超过 1400m的深井及大载荷条

5、件。4、摩擦式 随着矿井开采深度和产量的增加，摩擦式提升机优点就显现出来， 它的摩擦轮宽度很小，不存在随提升高度的增加而增大的问题，同时它的主轴跨度 较小，主轴的长度和直径均有所降低，从而使电动机容量和能耗都相应减小。但是 摩擦式提升机主轴结构较缠绕式提升机复杂，总体能量消耗过大且很少用于小型煤 矿，对中小型煤矿来说不能物尽所用，造成浪费。同时摩擦式提升机的摩擦安全性 能并不完全可靠。单绳摩擦式提升机解决了卷筒宽度过大的问题，但不能解决卷筒 直径和钢丝绳直径过大的问题。而多绳摩擦式提升机摩擦轮采用全焊接结构，不便 于拆卸和维护。从以上情况来看，单绳缠绕式提升机的特点是结构简单，事故少，受力均匀

6、，运行平 稳，摩擦阻力小，可靠性高和能耗相比之下很小，且完全能实现工作情况及工作条件的 要求，在中小煤矿提升中有不可比拟的优点。缺点对钢丝绳直径和卷筒容绳面积要求 很大，这会导致提升机体积庞大，给制造、运输和使用以及硬件设备的建设带来一 些问题。但考虑到本次设计的应用范围，以及矿井生产的实际情况，单绳缠绕式提 升机是最合适可行的方案。目前，矿井提升机最容易出现问题的部分主要是主轴和制动系统不稳定等缺点。主轴装置是提升机的重要部件，它们的性能好坏直接关系到提升机的生产效率以及安 全性和可靠性。主轴容易出现的故障包括卷筒开裂、主轴疲劳损害、连接螺栓孔出 现裂纹。制动系统容易出现的问题是制动不迅速，

7、没有适当缓冲。针对以上缺点， 在设计过程中，选用加厚卷筒，在卷筒毂上铸加强筋来提高卷筒部分的抗破坏能力， 防止卷筒开裂。为了防止主轴过早疲劳损伤，选用强度较高的45钢，同时将左卷筒毂与主轴端采用过盈配合来提高主轴强度，将右卷筒毂与主轴采用压入式键连接， 便于主轴部分的拆装、维护和清理。筒壳在与支轮联接螺栓孔处产生裂纹，其原因是筒壳与支轮圆周配合处存在局部较大缝隙，在长期载荷作用下产生疲劳开裂，处理方 法除将开裂进行重焊外，在圆周缝隙处紧塞钢制垫片，消除已存在的缝隙。为了解决制 动系统存在，采用制动性能较好的液压盘式制动器，很大程度上提高了制动系统的 稳定性和可靠性。#平顶山工业职业技术学院成人

8、教育学院毕业设计（论文）说明书第二章缠绕式提升机的整体设计计算2.1设计依据矿井提升设备的设计制造是否合理，直接影响矿井的基建投资、生产能力和吨 煤生产成本等多项技术经济指标。在设计开始前，主要应考虑以下因素。（1） 生产能力 对于年产量小于30万吨的小型矿井，首先采用一套提升设备完成 提升煤以及其它辅助作业，若提升能力不足，再考虑加大提升设备的数量和其他提升方式。（2）同时提升的水平数（3）最终开采深度 它直接关系到提升设备的设计，重要是对电动机的选择有很大 影响。（4）提升机形式一般中小型矿井多采用单绳缠绕式提升机，而大型矿井则采用多 绳摩擦式提升机。在确定了提升方式之后，除考虑以上因素外

9、，还应按国家的技术经济政策，考 虑技术发展趋势，按经济合理性及技术先进性两方面进行综合分析和比较，从而最 终确定设计的具体内容。假定某煤矿的年矿生产量为20万吨，进行提升设备的设计，以达到正常工作为 目标，已知数据如下：（1）矿井年生产量20万吨；（2）提升机工作制度为年工作日300天，每天工作14小时；（3）单水平提升，井筒深度 H1=250m；（4）箕斗卸载高度为H=16m（5）箕斗装载深度为H=18m;（6 ）松散煤的密度为0.92t/m 3;#平顶山工业职业技术学院成人教育学院毕业设计(论文)说明书(7)采用单筒单绳缠绕式提升；(8 ) 一套箕斗提升设备。2.2设计过程2.2.1箕斗的

10、选定箕斗是单一用途的提升容器，仅用于提升煤炭或矿石。其结构和工作示意图如 图2.1所示。我国煤矿广泛采用固定斗箱底部卸载式箕斗，其优点是闸门结构简单、 严密，闸门向上关闭冲击小，当煤仓已满，煤为卸载完毕时，箕斗产生断绳的可能 性很小。箕斗闸门开启主要借助煤的压力，因而卸载时传递到卸载曲轨上的力较小, 改善了井架受力状态。该闸门的缺点是：如果闭锁装置一旦失灵，闸门可能由于震 动、冲击而在井筒中自行开启，不但会把煤卸载在井筒里，还会撞坏井筒设备，因 此必须认真检查闭锁装置。箕斗设计和选用主要应考虑其结构坚固，有足够的刚度，装卸载快，闸门工作 可靠。图2.1单绳缠绕式提升机箕斗提升系统根据以上选择原

11、则，进行箕斗基本参数的计算：(1) 提升高度H:H=H+H+H=250+18+16=284m(2-1)(2) 经济提升速度VmVm =0.4 百=0.4 284 =6.7 m/s(2-2)(3) 一次提升循环估算时间Tx：初估加速度a=0.8 m/s;将式(2-1)，(2-1)代入式(2-3)求得Tx：Tx =也旦 20 二67 84 20 = 70.8s(2-3)a Vm0.86.7(4) 小时提升次数ns，按式(2-4)计算：ns=3600Tx360070.8=50.85 次(2-4)(5) 小时提升量As,按式(2-5)计算:取提升不均衡系数c=1.15，提升能力富裕系数Cf=1.20;

12、Asbn tr20 104 1.15 1.20300 14=65.7t/h(2-5)(6) 一次合理提升量Q，按式(2-5)及式(2-6)计算:(2-6)As 65.71.3t ns 50.8515KN的箕斗,考虑到将来可能加大矿井生产能力，故选用箕斗名义装载量为 其主要技术规格如下:自重：Qz=13000KN； 全高：3800mm 有效容积：5.68 ml;最大终端载荷28KN；最大制动力56KN； 实际载重量Q:2.2.2提升钢丝绳的选择提升钢丝绳是提升系统的重要组成部分。它直接关系到矿井的正常生产和人员 的安全，还影响提升机的设计，又是提升系统中经常更换的易耗品。因此无论从安 全生产还是

13、经济运行上考虑都要给予足够的重视。在矿井提升系统中，应该根据不同的用途，选用合适的钢丝绳，扬长避短，充 分发挥他们的效能，为此必须对其结构、性能及选择计算做详细的了解。在选用钢丝绳时还应考虑以下因素：单绳缠绕式提升机为防止缠绕时绳松捻，钢丝绳的捻向应与绳在卷筒上缠绕时的螺旋线方向一致，目前但绳缠绕多为右旋，所以多选用右同向捻绳。为加强工作性能，增强可靠性最好选用金属绳芯钢丝绳。钢丝绳在工作时候受到多种应力作用，如静应力、动应力、弯曲应力、接触应 力、挤压应力等。这些原因导致钢丝绳疲劳破坏，而磨损与锈蚀也会降低钢丝绳性 能，缩短钢丝绳使用寿命。综合考虑这些影响并精确的选择、计算钢丝绳是个复杂 的

14、问题。尽管国内外对矿井提升钢丝绳进行了大量的研究，但钢丝绳强度计算理论尚未达到工程应用的程度。所以对矿井钢丝绳的选择计算仍按静载荷进行近似计算， 同时考虑一定的安全系数。且规定单绳缠绕式提升机装置的安全系数为专为升降人 员的不得小于9;升降人员和物料用的一一升降人员时不得小于 9,提升物料时不得 小于7.5;专用升降物料的不得小于6.5。依据以上选择原则，对提升机的钢丝绳进行计算和选用:1) 钢丝绳最大悬垂长度He,按式(2-8)计算：预估井架高度H=22mHc=H+H+H=22+25O+18=3O0n(2-8)2) 估算钢丝绳每米重力P，由式(2-7)、(2-8)并按式(2-9)计算:2取钢

15、丝绳抗拉强度crB=l550N/mm，安全系数ma=6.5;Q+Qz = 0.11；b Hc ma52000+130000.11 1550 100 “c3006.5-28N/m(2-9)#平顶山工业职业技术学院成人教育学院毕业设计(论文)说明书#平顶山工业职业技术学院成人教育学院毕业设计(论文)说明书故选用6 19-1370-31型钢丝绳，其技术特征为：钢丝绳直径-=2.0mm;钢丝绳全部钢丝断裂力总和 Q=501000N;每米重 P=33.83N/m3) 钢丝绳安全系数校核，由式(2-7)、(2-8)并按式(2-10)计算:ma= 6.676.5Qd501000Q Qz pLHc 一 52000 13000 33.83 300(2-10)故所选钢丝绳满足安全要求，合格可用。提升钢丝绳除合理选用外，还应正确 使用，精心维护，定期试验，保证钢丝绳处于良好的工作状态，延长其使用寿命， 保证提升工作的安全。2