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目 錄
摘要……………………………………………………………………………2
Abstract………………………………………………………………………3
前 言 4
第一章 緒論 5
1.1 礦井提升機(jī)的任務(wù)及其地位 5
1.2 礦井提升機(jī)的發(fā)展歷程 6
1.3 礦井提升機(jī)的類型和工作原理 7
第二章 提升機(jī)的選型和計(jì)算 15
2.1 提升機(jī)的部件選擇………………………………………………15
2.2 提升機(jī)的運(yùn)動(dòng)學(xué)計(jì)算……………………………………………17
2.3 提升動(dòng)力學(xué)計(jì)算 18
第三章 提升機(jī)減速器的設(shè)計(jì) 21
3.1 減速器的作用 21
3.2 減速器的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀 21
3.3 減速器的總體設(shè)計(jì) 22
3.4 齒輪設(shè)計(jì) 25
3.5 軸的設(shè)計(jì) 37
第四章 提升機(jī)制動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 46
4.1 礦井提升機(jī)制動(dòng)裝置的功用及類型 46
4.2 制動(dòng)裝置的有關(guān)規(guī)定和要求 47
4.3 制動(dòng)器的主要類型 47
4.4 液壓盤式制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)和工作原理 51
4.5盤式制動(dòng)器的設(shè)計(jì)計(jì)算 53
4.6 盤式制動(dòng)器的調(diào)整和維護(hù) 55
4.7 提升機(jī)液壓工作站的設(shè)計(jì) 56
總 結(jié) 64
致 謝 66
參考文獻(xiàn).. 66
附錄1………………………………………………………………………68
附錄2………………………………………………………………………71
礦井絞車的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
摘要：目前我國(guó)許多煤礦礦井已經(jīng)轉(zhuǎn)向中、深部開采，礦井提升設(shè)備作為煤礦的關(guān)鍵設(shè)備，在礦井機(jī)械化生產(chǎn)中占有重要地位。制動(dòng)器是提升機(jī)(提升絞車)的重要組成部分之一，直接關(guān)系著提升機(jī)設(shè)備的安全運(yùn)行。多繩摩擦提升機(jī)具有體積小、質(zhì)量輕、安全可靠、提升能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，適用于較深的礦井提升。本文針對(duì)JK型提升機(jī)，對(duì)其制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。在對(duì)提升機(jī)的制動(dòng)器選型過程中，因盤式制動(dòng)器是近年來應(yīng)用較多的一種新型制動(dòng)器，它以其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)及良好的安全性能被廣大用戶認(rèn)可，特別是在結(jié)合了液壓系統(tǒng)和PLC 控制之后，液壓系統(tǒng)和PLC 超強(qiáng)的控制性能為盤式制動(dòng)器的應(yīng)用提供了巨大的工作平臺(tái)。制動(dòng)盤的制動(dòng)力，靠油缸內(nèi)充入油液而推動(dòng)活塞來壓縮盤式彈簧來實(shí)現(xiàn)。液壓盤式制動(dòng)器作為最新一種制動(dòng)器，具有許多優(yōu)點(diǎn)，所以它在現(xiàn)代多種類型提升機(jī)中獲得廣泛的應(yīng)用。它具有制動(dòng)力大、工作靈活性穩(wěn)定、敏感度高等特點(diǎn)，對(duì)生產(chǎn)安全具有重要意義。
關(guān)鍵詞：提升機(jī)；單繩摩擦；制動(dòng)器；設(shè)計(jì)；液壓傳動(dòng)。
Structure design of hoist in mine
Abstract ：Currently many of our coal mine has turned to deep mining. Mine coal upgrading equipment as the key equipment holds an important position in mechanized production of the mine. The brakes are one of the important components of a direct bearing on hoistthe safe operation of equipment. Multi-rope friction hoist with small size, light weight, safe, reliable, and strong ability to upgrade apply to the deeper mine hoist. In this paper, the braking system for JK type hoist have been designed. In the hoist brake selection process, because in recent years disc brake is used in the new brakes It's unique strengths and good safety performance recognized by the majority of use。Especially in the light of the hydraulic control system and the PLC, Hydraulic System and PLC super performance of the disc brake provide tremendous platform for the work. Brake disc braking force and rely on the fuel tank filled with oil that drives the piston to compress spring to achieve Disc.
Hydraulic disc brakes as the latest development of a brake, which has many advantages. Therefore it in a modern aircraft types to upgrade gain wider application. It is the braking force, flexibility stability, high sensitivity; on production safety is of great significance.
Keywords: Hoist; Multi-rope friction; Brake; Design; Hydraulic drive.
前 言
我國(guó)是個(gè)能源大國(guó)，也是礦山機(jī)電設(shè)備制造和使用大國(guó)。從20世紀(jì)50年代仿造第一臺(tái)礦井提升機(jī)以來，至今已設(shè)計(jì)制造、使用了近600多臺(tái)。隨著社會(huì)需求和現(xiàn)代技術(shù)的高速發(fā)展，礦山工業(yè)企業(yè)亟待生產(chǎn)設(shè)備及設(shè)施的機(jī)械化、電氣化、現(xiàn)代化。而礦山工業(yè)的提升機(jī)是咽喉設(shè)備，產(chǎn)品不斷更新?lián)Q代，老產(chǎn)品運(yùn)行年深日久，原本落后的結(jié)構(gòu)問題暴露突出，故障增多，嚴(yán)重影響礦山的安全運(yùn)轉(zhuǎn)，抑制了礦山工業(yè)的高速發(fā)展，給國(guó)民經(jīng)濟(jì)帶來了不良的影響。
隨著國(guó)內(nèi)礦井生產(chǎn)量的日新月異的提高，對(duì)提高提升機(jī)的安全性、可靠性、生產(chǎn)效率以及整機(jī)自動(dòng)化運(yùn)行水平， 降低操作者及維護(hù)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度、處理設(shè)備事故的速度與對(duì)策等，成了迫切要求。
湘潭大學(xué)興湘學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書
題 目：礦井絞車結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
學(xué) 號(hào)： 2010963006
姓 名： 陳溪涵
指導(dǎo)教師： 李 衛(wèi)
完成日期： 2014年5月15日
湘潭大學(xué)興湘學(xué)院
畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)書
設(shè)計(jì)（論文）題目： 礦井絞車結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
學(xué) 號(hào)： 2010963006 學(xué)生姓名 陳溪涵 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
指導(dǎo)教師姓名： 李 衛(wèi) 系主任： 劉柏希
1、檢索國(guó)外礦井絞車結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的發(fā)展動(dòng)態(tài)，分析國(guó)內(nèi)的現(xiàn)狀；
2、完成礦井絞車結(jié)構(gòu)系統(tǒng)方案選擇；
3、完成系統(tǒng)中礦井絞車結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；
4、總結(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的體會(huì)和收獲；
5、完成畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書的文稿工作，要求：總字?jǐn)?shù)不低于一萬字，使用A4編輯及打?。ㄈ蝿?wù)書雙面打印一張，鑒定意見表雙面打印三張）；
6、技術(shù)圖紙：零件圖1張（0號(hào)）、裝配圖1張（0號(hào)）
7、翻譯英文技術(shù)資料：翻譯國(guó)外礦井絞車結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（或相關(guān)課題）開發(fā)及研究的英文資料。要求：3000單詞，復(fù)印原稿與翻譯(打印)稿同冊(cè)裝訂。
二、重點(diǎn)研究的問題：
完成系統(tǒng)中礦井絞車結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；
三、進(jìn)度安排
各階段完成的內(nèi)容
起止時(shí)間
1
資料檢索、查詢
2014年2月20日 ～ 3月5日
2
系統(tǒng)總體方案構(gòu)思及設(shè)計(jì)
2014年3月 6日 ～ 3月15日
3
完成系統(tǒng)方案選擇設(shè)計(jì)
2014年3月16日 ～ 3月31日
4
完成結(jié)構(gòu)部分設(shè)計(jì)；
2014年4月 1日 ～ 4月15日
5
畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書撰寫、圖紙繪制編輯
2014年5月1日 ～ 5月20日
6
交畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書和圖紙，答辯準(zhǔn)備
2014年5月21日 ～ 5月25日
四、應(yīng)收集的資料及主要參考文獻(xiàn)
參考文獻(xiàn)
[1] 濮良貴、紀(jì)名剛. 機(jī)械設(shè)計(jì)[M]. 北京: 高等教育出版社出版 , 2001.6.
[2] 陳作模、葛文杰. 機(jī)械原理[M]. 高等教育出版社出版, 2005.12
[3] 洪曉華、陳軍. 礦井運(yùn)輸提升[M]. 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社, 2005.1.
[4] 陳維健、齊秀麗、肖林京、張開如. 礦山運(yùn)輸與提升設(shè)施[J]. 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社, 2007.2.
[5] 王文斌. 減速器和變速器[M]. 機(jī)械工業(yè)出版社, 2007.2.
[6] 任濟(jì)生、唐道武、馬克新. 機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)[M]. 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社, 2008.1.
[7] 潘英. 礦山提升機(jī)械設(shè)計(jì)[M]. 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社出版, 2001.1.
[8] 李儀鈺. 礦山提升運(yùn)輸機(jī)械[M]. 冶金工業(yè)出版社出版, 1989.5.
湘潭大學(xué)興湘學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）評(píng)閱表
學(xué) 號(hào)： 2010963006 學(xué)生姓名 陳溪涵 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題目： 礦井絞車結(jié)構(gòu)制設(shè)計(jì)
評(píng)價(jià)項(xiàng)目
評(píng) 價(jià) 內(nèi) 容
選 題
1.是否符合培養(yǎng)目標(biāo)，體現(xiàn)學(xué)科、專業(yè)特點(diǎn)和教學(xué)計(jì)劃的基本要求，達(dá)到綜合訓(xùn)練的目的；
2.難度、份量是否適當(dāng)。
能 力
1.是否有查閱文獻(xiàn)、綜合歸納資料的能力；
2.是否有綜合運(yùn)用知識(shí)的能力；
3.是否具備研究方案的設(shè)計(jì)能力、研究方法和手段的運(yùn)用能力；
4.是否具備一定的外文與計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力；
5.工科是否有經(jīng)濟(jì)分析能力。
論文質(zhì)量
1.立論是否正確，論述是否充分，結(jié)構(gòu)是否嚴(yán)謹(jǐn)合理；實(shí)驗(yàn)是否正確，設(shè)計(jì)、計(jì)算、分析處理是否科學(xué)；技術(shù)用語是否準(zhǔn)確，符號(hào)是否統(tǒng)一，圖表是否完備、整潔、正確，引文是否規(guī)范；
2.文字是否通順，有無觀點(diǎn)提煉，綜合概括能力如何；
3.有無理論價(jià)值或?qū)嶋H應(yīng)用價(jià)值，有無創(chuàng)新之處。
工作量
工作量是否飽滿，含論文篇幅、圖紙等是否達(dá)到規(guī)定要求。
綜
合
評(píng)
價(jià)
該生畢業(yè)設(shè)計(jì)，選題符合要求，難度、份量適當(dāng)，有綜合歸納文獻(xiàn)資料的能力及綜合運(yùn)用知識(shí)的能力和計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力，設(shè)計(jì)說明書結(jié)構(gòu)較合理,文字較通順。
評(píng)閱人姓名 ：
年 月 日
湘潭大學(xué)興湘學(xué)院
畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）鑒定意見
學(xué) 號(hào)： 2010963006 學(xué)生姓名 陳溪涵 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)說明書） 84 頁 圖 表 3 張
論文（設(shè)計(jì)）題目： 礦井絞車結(jié)構(gòu)制設(shè)計(jì)
內(nèi)容提要：
內(nèi)容提要：礦井絞車按用途可分為礦用提升絞車、鑿井絞車、調(diào)度絞車等
目前我國(guó)許多煤礦礦井已經(jīng)轉(zhuǎn)向中、深部開采，礦井提升設(shè)備作為煤礦的關(guān)鍵設(shè)
備，在礦井機(jī)械化生產(chǎn)中占有重要地位。
本次設(shè)計(jì)是關(guān)于本次設(shè)計(jì)是關(guān)于 2JK-2.0/20單繩纏繞式礦井提升機(jī)的設(shè)計(jì)。說明
書中提及了提升機(jī)的選型和計(jì)算，提升機(jī)的減速設(shè)置，提升的總體設(shè)計(jì)，和提升機(jī)的制
動(dòng)裝置。
本提升機(jī)的選型，包括了罐籠，鋼絲繩，提升機(jī)電機(jī)的選型。經(jīng)過計(jì)算后選擇了
合適的部件。
減速器的計(jì)算也涉及了，減速器電機(jī)，齒輪設(shè)計(jì)和減速器的軸設(shè)計(jì)。
制動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。制動(dòng)系統(tǒng)需要制動(dòng)速度快，但不要有過大的沖擊。說明書中列
出了幾種制動(dòng)器。角移式制動(dòng)器，平移式制動(dòng)器，液壓盤式制動(dòng)器等。本次制動(dòng)裝置
選用的液壓盤式制動(dòng)器，并經(jīng)過計(jì)算效驗(yàn)了液壓盤式制動(dòng)器。
指導(dǎo)教師評(píng)語
該生在畢業(yè)設(shè)計(jì)中，積極認(rèn)真，鉆研思考，設(shè)計(jì)方案較合理，按時(shí)按量，較好地運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，有綜合運(yùn)用文獻(xiàn)及計(jì)算機(jī)的能力，設(shè)計(jì)任務(wù)完成的較好，設(shè)計(jì)及說明書符合要求，分析問題和解決問題的能力得到提升。
同意其參加答辯，建議成績(jī)?cè)u(píng)定為
指導(dǎo)教師姓名：
年 月 日
答辯簡(jiǎn)要情況及評(píng)語
根據(jù)答辯情況，答辯小組同意其成績(jī)?cè)u(píng)定為
答辯小組組長(zhǎng)：
年 月 日
答辯委員會(huì)意見
經(jīng)答辯委員會(huì)討論，同意該畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）成績(jī)?cè)u(píng)定為
答辯委員會(huì)主任：
年 月 日
目 錄
摘要……………………………………………………………………………2
Abstract………………………………………………………………………3
前 言 4
第一章 緒論 5
1.1 礦井提升機(jī)的任務(wù)及其地位 5
1.2 礦井提升機(jī)的發(fā)展歷程 6
1.3 礦井提升機(jī)的類型和工作原理 7
第二章 提升機(jī)的選型和計(jì)算 15
2.1 提升機(jī)的部件選擇………………………………………………15
2.2 提升機(jī)的運(yùn)動(dòng)學(xué)計(jì)算……………………………………………17
2.3 提升動(dòng)力學(xué)計(jì)算 18
第三章 提升機(jī)減速器的設(shè)計(jì) 21
3.1 減速器的作用 21
3.2 減速器的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀 21
3.3 減速器的總體設(shè)計(jì) 22
3.4 齒輪設(shè)計(jì) 25
3.5 軸的設(shè)計(jì) 37
第四章 提升機(jī)制動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 46
4.1 礦井提升機(jī)制動(dòng)裝置的功用及類型 46
4.2 制動(dòng)裝置的有關(guān)規(guī)定和要求 47
4.3 制動(dòng)器的主要類型 47
4.4 液壓盤式制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)和工作原理 51
4.5盤式制動(dòng)器的設(shè)計(jì)計(jì)算 53
4.6 盤式制動(dòng)器的調(diào)整和維護(hù) 55
4.7 提升機(jī)液壓工作站的設(shè)計(jì) 56
總 結(jié) 64
致 謝 66
參考文獻(xiàn).. 66
附錄1………………………………………………………………………68
附錄2………………………………………………………………………71
礦井絞車的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
摘要：目前我國(guó)許多煤礦礦井已經(jīng)轉(zhuǎn)向中、深部開采，礦井提升設(shè)備作為煤礦的關(guān)鍵設(shè)備，在礦井機(jī)械化生產(chǎn)中占有重要地位。制動(dòng)器是提升機(jī)(提升絞車)的重要組成部分之一，直接關(guān)系著提升機(jī)設(shè)備的安全運(yùn)行。多繩摩擦提升機(jī)具有體積小、質(zhì)量輕、安全可靠、提升能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，適用于較深的礦井提升。本文針對(duì)JK型提升機(jī)，對(duì)其制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。在對(duì)提升機(jī)的制動(dòng)器選型過程中，因盤式制動(dòng)器是近年來應(yīng)用較多的一種新型制動(dòng)器，它以其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)及良好的安全性能被廣大用戶認(rèn)可，特別是在結(jié)合了液壓系統(tǒng)和PLC 控制之后，液壓系統(tǒng)和PLC 超強(qiáng)的控制性能為盤式制動(dòng)器的應(yīng)用提供了巨大的工作平臺(tái)。制動(dòng)盤的制動(dòng)力，靠油缸內(nèi)充入油液而推動(dòng)活塞來壓縮盤式彈簧來實(shí)現(xiàn)。液壓盤式制動(dòng)器作為最新一種制動(dòng)器，具有許多優(yōu)點(diǎn)，所以它在現(xiàn)代多種類型提升機(jī)中獲得廣泛的應(yīng)用。它具有制動(dòng)力大、工作靈活性穩(wěn)定、敏感度高等特點(diǎn)，對(duì)生產(chǎn)安全具有重要意義。
關(guān)鍵詞：提升機(jī)；單繩摩擦；制動(dòng)器；設(shè)計(jì)；液壓傳動(dòng)。
Structure design of hoist in mine
Abstract ：Currently many of our coal mine has turned to deep mining. Mine coal upgrading equipment as the key equipment holds an important position in mechanized production of the mine. The brakes are one of the important components of a direct bearing on hoistthe safe operation of equipment. Multi-rope friction hoist with small size, light weight, safe, reliable, and strong ability to upgrade apply to the deeper mine hoist. In this paper, the braking system for JK type hoist have been designed. In the hoist brake selection process, because in recent years disc brake is used in the new brakes It's unique strengths and good safety performance recognized by the majority of use。Especially in the light of the hydraulic control system and the PLC, Hydraulic System and PLC super performance of the disc brake provide tremendous platform for the work. Brake disc braking force and rely on the fuel tank filled with oil that drives the piston to compress spring to achieve Disc.
Hydraulic disc brakes as the latest development of a brake, which has many advantages. Therefore it in a modern aircraft types to upgrade gain wider application. It is the braking force, flexibility stability, high sensitivity; on production safety is of great significance.
Keywords: Hoist; Multi-rope friction; Brake; Design; Hydraulic drive.
前 言
我國(guó)是個(gè)能源大國(guó)，也是礦山機(jī)電設(shè)備制造和使用大國(guó)。從20世紀(jì)50年代仿造第一臺(tái)礦井提升機(jī)以來，至今已設(shè)計(jì)制造、使用了近600多臺(tái)。隨著社會(huì)需求和現(xiàn)代技術(shù)的高速發(fā)展，礦山工業(yè)企業(yè)亟待生產(chǎn)設(shè)備及設(shè)施的機(jī)械化、電氣化、現(xiàn)代化。而礦山工業(yè)的提升機(jī)是咽喉設(shè)備，產(chǎn)品不斷更新?lián)Q代，老產(chǎn)品運(yùn)行年深日久，原本落后的結(jié)構(gòu)問題暴露突出，故障增多，嚴(yán)重影響礦山的安全運(yùn)轉(zhuǎn)，抑制了礦山工業(yè)的高速發(fā)展，給國(guó)民經(jīng)濟(jì)帶來了不良的影響。
隨著國(guó)內(nèi)礦井生產(chǎn)量的日新月異的提高，對(duì)提高提升機(jī)的安全性、可靠性、生產(chǎn)效率以及整機(jī)自動(dòng)化運(yùn)行水平， 降低操作者及維護(hù)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度、處理設(shè)備事故的速度與對(duì)策等，成了迫切要求。
在畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中，通過上網(wǎng)查資料，圖書館借書，我逐步認(rèn)識(shí)了礦井提升機(jī)的工作原理和基本構(gòu)造，為我能夠圓滿完成設(shè)計(jì)任務(wù)奠定了良好的基礎(chǔ)。另外我要特別感謝這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的指導(dǎo)老師，李衛(wèi)老師不僅給我提供了礦井提升機(jī)的相關(guān)資料而且給了我不少有用的建議，給我?guī)砟蟮膸椭?。由于本人理論水平有限，?shí)踐經(jīng)驗(yàn)較少，本次設(shè)計(jì)就難免有錯(cuò)誤和考慮不足之處，敬請(qǐng)各位老師以及閱讀者提出寶貴的意見和建議。
第一章 緒論
1.1 礦井提升機(jī)的任務(wù)及其地位
煤炭是我國(guó)的主要能源，又是重要的化工原料。煤炭被譽(yù)為黑色金子，工業(yè)的食糧，它是十八世紀(jì)以來人類世界使用的的主要能源之一。雖然它的重要位置已被石油所代替，但在今后相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)，由于石油的日漸枯竭，必然走向衰敗，而煤炭因?yàn)閮?chǔ)量巨大，加之科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，煤炭氣化等新技術(shù)日趨成熟，并得到廣泛應(yīng)用，煤炭必將成為人類生活中的無法代替的能源之一。我國(guó)既是煤炭生產(chǎn)大國(guó)又是消費(fèi)大國(guó)，而根據(jù)我國(guó)的國(guó)情，在我國(guó)一次性能源結(jié)構(gòu)中，煤炭所占的比重一直是70％以上，在今后相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi)，煤炭仍然是我國(guó)的主要能源，故煤炭對(duì)我國(guó)的重要性不言而喻。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷改革開放，煤炭工業(yè)必將高速持續(xù)地向前發(fā)展。
礦井提升是煤炭生產(chǎn)過程中必不可少的重要生產(chǎn)環(huán)節(jié)。從井下采煤工作面采出的煤炭，只有通過礦井提升設(shè)備運(yùn)到地面，才能加以利用。可以說，礦井提升是礦井生產(chǎn)的“咽喉”，其設(shè)備在工作中一旦發(fā)生故障，將直接影響生產(chǎn)，甚至造成人身傷亡。此外，礦井提升系統(tǒng)的耗電量很大，一般占礦井生產(chǎn)總耗電量的50％-70％。因此，合理選擇維護(hù)使用這些設(shè)備，使之安全可靠、經(jīng)濟(jì)高效地運(yùn)轉(zhuǎn)，對(duì)保證礦井安全高效的生產(chǎn)，對(duì)提高煤炭企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益．都具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。由于礦井提升設(shè)備是在并下巷道內(nèi)和井簡(jiǎn)內(nèi)工作，空間受到限制，故要求它們結(jié)構(gòu)緊湊，外部尺寸盡量?。挥忠蚬ぷ鞯亟?jīng)常變化，因而要求其中的許多設(shè)備應(yīng)便于移置；因?yàn)榫掠型咚?、煤塵、淋水、潮濕等特殊工作條件，還要求設(shè)備應(yīng)防爆、耐腐蝕等。此外，礦井提升設(shè)備是一大型的綜合機(jī)械—電氣設(shè)備，其成本和耗電量比較高，所以，在新礦井的設(shè)計(jì)和老礦井的改建設(shè)計(jì)中，確定合理的提升系統(tǒng)時(shí)，必須經(jīng)過多方面的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，結(jié)合礦井的具體條件，在保證提升設(shè)備在選型和運(yùn)轉(zhuǎn)兩個(gè)方面都合理的前提下，要求提升設(shè)備具有良好的經(jīng)濟(jì)性。
1.2 礦井提升機(jī)的發(fā)展歷程
1.2.1 纏繞式提升機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r
纏繞式提升機(jī)的發(fā)展是為適應(yīng)我國(guó)礦山建設(shè)的需要，國(guó)產(chǎn)提升機(jī)大致可分為仿蘇、改進(jìn)及自行設(shè)計(jì)等三個(gè)階段。1953~1958年期間生產(chǎn)仿蘇產(chǎn)品BM系列提升機(jī)；KJ系列提升機(jī)是1958~1966年期間生產(chǎn)的仿蘇改進(jìn)產(chǎn)品；JKA系列是在KJ型基礎(chǔ)上的改進(jìn)產(chǎn)品；XKT系列提升機(jī)是1971年7月開始生產(chǎn)的自行設(shè)計(jì)產(chǎn)品，后又改為XKT-B系列，是已成批生產(chǎn)的新型礦井提升機(jī)。時(shí)至今日，中信公司生產(chǎn)的產(chǎn)品最齊全，JK/E，JKM，JTP，2JTP，JT等等。
1.2.2 各個(gè)系列提升機(jī)的主要特點(diǎn)
A. KJ型礦井提升機(jī)
1.主軸裝置采用鑄鐵法蘭盤；
2.調(diào)繩裝置為手動(dòng)蝸輪蝸桿式；
3.制動(dòng)器為角移式；
4.液壓傳動(dòng)裝置為手動(dòng)杠桿控制的三通閥和電磁鐵控制的四通閥；
5.深度指示器為機(jī)械牌坊式；
6.減速器為漸開線人字齒輪減速器。
B.JK（A）型礦井提升機(jī)
1.調(diào)繩裝置為電動(dòng)蝸輪蝸桿式；
2.制動(dòng)器為綜合式，改善了閘瓦的磨損情況；
3.液壓傳動(dòng)裝置為手動(dòng)控制的低壓電液調(diào)節(jié)閥和電磁鐵控制的安全三通閥，操縱省力，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和半自動(dòng)化控制；
4.減速器采用圓弧人字形齒輪減速器；提高了承載能力并減輕了重量。
C. XKT型礦井提升機(jī)
1.滾筒為焊接結(jié)構(gòu)，重量輕；
2.采用液壓齒輪式快速調(diào)繩裝置，調(diào)繩省力省時(shí)；
3.采用圓盤制動(dòng)系統(tǒng)（包括圓盤式制動(dòng)器和液壓站兩部分），此種系列具有以下的優(yōu)點(diǎn)：
（1）安全性較高；
（2）制動(dòng)力矩可調(diào)性好；
（3）慣性小、動(dòng)作快、靈敏性強(qiáng)；
（4）結(jié)構(gòu)緊湊、外形尺寸小、重量輕；
（5）通用性好；
（6）安裝、使用及維護(hù)比較簡(jiǎn)單；
4.采用圓弧齒輪減速器，提高了承載能力，減輕了重量；
5.采用了圓盤深度指示器。
XKT系列礦井提升機(jī)與KJ和JK（A）系列比較，有以下的優(yōu)點(diǎn)：
（1）提升能力平均提高25%，重量平均減輕25%，
（2）采用了一些新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)，如：盤式制動(dòng)器、液壓站、快速調(diào)繩裝置、微拖動(dòng)裝置等
（3）通用化程度高。
D. GKT系列礦井提升機(jī)
采用JSZ-2×500型雙力線中心驅(qū)動(dòng)減速器，結(jié)構(gòu)緊湊，傳動(dòng)平穩(wěn)，噪音小。并采用雙列向心滾動(dòng)軸承，傳動(dòng)效率高，在實(shí)際工作中廠家建議傳動(dòng)效率取0.85~0.9；
滾筒為整體焊接結(jié)構(gòu)（2m提升機(jī)可根據(jù)用戶要求，供應(yīng)分割的焊接滾筒和制動(dòng)盤），采用滾動(dòng)軸承支座。雙滾筒提升機(jī)的主軸裝置，具有液壓操縱的、在結(jié)構(gòu)上作了改進(jìn)的齒輪離合器，調(diào)繩操作時(shí)間僅司機(jī)一人即可完成，節(jié)省了時(shí)間和人力；
配有自整角機(jī)傳動(dòng)的圓盤深度指示器（2m提升機(jī)若用戶要求時(shí)，可以改供給牌坊式深度指示器）；
制動(dòng)器為綜合式的液壓開啟的盤式制動(dòng)器；
采用集中控制的操縱臺(tái)。
1.3 礦井提升機(jī)的類型和工作原理
1.3.1 礦井提升機(jī)的類型及其組成部分的特點(diǎn)
提升機(jī)是礦井提升設(shè)備的主要組成部分，目前我國(guó)生產(chǎn)及使用的礦井提升機(jī)，按其滾筒的構(gòu)造特點(diǎn)可分為三大類，即單繩纏繞式、多繩摩擦式及內(nèi)裝式提升機(jī)。
單繩纏繞式提升機(jī)在我國(guó)礦井提升中占有很大的比重，目前在豎井、斜井、淺井、中小型礦井大量使用。其工作原理是把鋼絲繩的一線固定纏繞在提升機(jī)的滾筒上，另一端繞過井架上的天輪懸掛提升容器，利用滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)方向的不同，將鋼絲繩纏上或放松，完成提升或下放重物的任務(wù)。多繩摩擦式提升機(jī)其特點(diǎn)是靠鋼絲繩與摩擦輪之間的摩擦力傳動(dòng)，這種提升機(jī)由于具有安全可靠、體積小、質(zhì)量小，適用于深井提升等優(yōu)點(diǎn)，在我國(guó)礦井提升中也已得到較廣泛的應(yīng)用。
內(nèi)裝式提升機(jī)是世界上近年來研制成功的一種全新的新型提升機(jī)，從提升機(jī)的工作原理來看，它亦屬于摩擦提升范疇，但它實(shí)現(xiàn)了“內(nèi)裝”。所謂內(nèi)裝，就是格拖動(dòng)電機(jī)直接裝在摩擦輪內(nèi)部，使電機(jī)轉(zhuǎn)子與摩擦輪成為一體。內(nèi)裝式提升機(jī)摩擦輪的外觀與一般的摩擦式提升機(jī)毫無區(qū)別，但它卻把由電動(dòng)機(jī)、減速器和摩擦輪組成的常規(guī)式，發(fā)展成為省去減速器，而使摩擦輪相當(dāng)于電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子，主軸相當(dāng)于電動(dòng)機(jī)定子的高度，結(jié)構(gòu)新穎的提升機(jī)。同時(shí)為了使內(nèi)部電動(dòng)機(jī)冷卻，主軸可以做成空心軸作為冷卻風(fēng)道，這樣減少了設(shè)備結(jié)構(gòu)重量又減少了提升系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。世界上第1臺(tái)內(nèi)裝式提升機(jī)于1988年在德國(guó)豪斯阿登礦投入運(yùn)行，我國(guó)的開灤礦業(yè)集團(tuán)東歡坨煤礦也于1992年從德國(guó)引進(jìn)了1臺(tái)內(nèi)裝式提升機(jī)，迄今設(shè)備運(yùn)行良好。
內(nèi)裝式提升機(jī)是提升機(jī)的機(jī)械與電氣高度一體的完美結(jié)合，由于它體積?。亓枯p、基礎(chǔ)設(shè)施簡(jiǎn)單、設(shè)備造價(jià)低、運(yùn)行費(fèi)用低，與傳統(tǒng)的提升機(jī)相比，其各項(xiàng)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)都顯示出了很高的優(yōu)越性，引起了國(guó)際提升界極大的關(guān)注。內(nèi)裝式提升機(jī)的問世，是提升機(jī)領(lǐng)域里的一個(gè)新的里程碑，它不但對(duì)提升機(jī)制造業(yè)產(chǎn)生巨大影響，還對(duì)礦井提升機(jī)的使用、維修也將引起變革，迫使人們用全新的概念去評(píng)價(jià)提升機(jī)性能的優(yōu)劣。內(nèi)裝式提升機(jī)的研制，在我國(guó)尚屬空白，應(yīng)給予足夠重視，以促進(jìn)國(guó)內(nèi)提升機(jī)的發(fā)展，趕超世界先進(jìn)水平。
1.3.2 礦井提升機(jī)的工作原理
按工作原理的不同，礦井提升機(jī)可分為兩類，如圖1-1所示。
圖1-1 礦井提升機(jī)按工作原理的分類
單繩纏繞式提升機(jī)的工作原地如圖1-2所示，簡(jiǎn)單地說，就是用一根較粗的鋼絲線在卷筒上纏上和纏下來實(shí)現(xiàn)容器的提升和下放運(yùn)動(dòng)。提升機(jī)安裝在地面提升機(jī)房里，鋼絲繩一端固定在卷筒上，另一端繞過天輪后懸掛提升容器。圖1-2所承為單繩纏繞式單卷筒提升機(jī)，卷筒上固定兩根鋼絲繩，并應(yīng)使每根鋼絲繩在卷簡(jiǎn)上的纏繞方向相反。這樣，當(dāng)電動(dòng)機(jī)經(jīng)過減速器帶動(dòng)卷簡(jiǎn)旋轉(zhuǎn)時(shí)，兩根鋼絲繩便經(jīng)過天輪在卷筒上纏上和纏下，從而使提升容器在井筒里上下運(yùn)動(dòng)。不難看出，單繩纏繞式提升機(jī)的一個(gè)根本特點(diǎn)和缺點(diǎn)是鋼絲繩在卷筒上不斷的纏上和纏下，這就要求卷簡(jiǎn)必須具備一定的纏繞表面積，以便能容納下根據(jù)井深或提升高度所確定的鋼絲繩懸垂長(zhǎng)度。單純纏繞式提升機(jī)的規(guī)格性能、應(yīng)用范圍及機(jī)械結(jié)構(gòu)等，都是由這一特點(diǎn)來確定的。
單繩纏繞式雙卷筒提升機(jī)具有兩個(gè)卷簡(jiǎn)，每個(gè)卷筒上固定一根鋼絲繩，并應(yīng)使鋼絲繩在兩卷筒上的纏繞方向相反，其工作原理和特點(diǎn)與單卷筒提升機(jī)完全相同。多繩摩擦式提升機(jī)的工作原理與單純纏繞式提升機(jī)不同，鋼絲繩不是固定和纏繞在主導(dǎo)輪上，而是搭放在主導(dǎo)輪的摩擦襯墊上，如圖1-3所示，提升容器懸掛在鋼絲繩的兩端，在容器的底部還懸掛有平衡尾繩。提升機(jī)工作時(shí)，拉緊的鋼絲繩必須以一定的正壓力緊壓在摩擦襯墊上。當(dāng)主導(dǎo)輪由電動(dòng)機(jī)通過減速器帶動(dòng)向某一個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，在鋼絲繩和摩擦襯墊之間使發(fā)生根大的摩擦力，使鋼絲繩在這種摩擦力的作用下，跟隨主導(dǎo)輪一起運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)容器的提升和下放。不難看出，多繩摩擦式提升機(jī)的一個(gè)根本特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)是鋼絲繩不在主導(dǎo)輪上纏繞，而是搭放在主導(dǎo)輪的摩擦襯墊上，靠摩擦力進(jìn)行工作。同樣，多繩摩擦式提升機(jī)的規(guī)格性能、應(yīng)用范圍和機(jī)械結(jié)構(gòu)等，都是由這—特點(diǎn)來確定的。多繩摩擦式提升機(jī)特別適應(yīng)于深井和大產(chǎn)量的提升工作。多繩摩擦式提升機(jī)與單繩纏繞式提升機(jī)比較，在規(guī)格性能、應(yīng)用范圍、機(jī)械結(jié)構(gòu)和經(jīng)濟(jì)效果等方面都優(yōu)越得多，就深井和大產(chǎn)量來說，是豎井提升的發(fā)展方向。但是，根據(jù)我國(guó)目前淺井多、斜并多的特點(diǎn)，單繩纏繞式提升機(jī)仍然是目前制造和使用的重點(diǎn)。對(duì)于部分深井和大產(chǎn)量的礦井，則應(yīng)該合理的選用多繩摩擦式提升機(jī)，而不宜選用大型的單繩纏繞式提升機(jī)。
圖1-2 單繩纏繞式提升機(jī)工作 圖1-3多繩摩擦式提升機(jī)
原理示意圖 工作原理圖
1—卷筒；2—鋼絲繩；3—天輪； 1—主導(dǎo)輪；2—導(dǎo)向輪；3—鋼絲繩；
4—容器；5—平衡尾繩 4—容器；5—平衡尾繩
此外，還有一種新的提升機(jī)類型：布雷爾式提升機(jī)。
1957年南非工程師Robert Blair發(fā)明了多繩纏繞式提升機(jī)（我國(guó)稱為布雷爾式提升機(jī)）。他是基于深井提升的實(shí)踐，總結(jié)了單繩纏繞式和多繩摩擦式提升機(jī)存在的問題而產(chǎn)生的。眾所周知，單繩纏繞式提升機(jī)在井深超過1500m時(shí)，其主、尾繩和摩擦襯墊的壽命都幾乎下降，而且還會(huì)出現(xiàn)主繩震動(dòng)和尾繩難以管理等問題。為了保證鋼絲繩的使用壽命，規(guī)定鋼絲繩的任意斷面處的應(yīng)力不應(yīng)過大（一般不應(yīng)大于),而摩擦提升機(jī)采用尾繩，在容器與鋼絲連接處的鋼絲繩斷面上，靜力隨容器位置的不同而改變的幅度很大，約為。如果以應(yīng)力波動(dòng)值不大于計(jì)算，則提升高度的極限約為1700m。布雷爾提升機(jī)不用尾繩，克服了這些弱點(diǎn)。又無防滑問題。出現(xiàn)的問題是體積大功耗大。
布雷爾提升機(jī)實(shí)際上是在較寬的卷筒上安裝一個(gè)中間擋板，把一個(gè)卷筒分隔成兩段，每段纏繞一根鋼絲繩，每個(gè)卷筒上的兩根鋼絲繩，繞過天輪以后共同連接到一個(gè)提升容器上，可見提升原理與單繩纏繞式無異，只是用兩根鋼絲繩代替一根鋼絲繩，因此繩徑和卷筒直徑相對(duì)減小了。
布雷爾提升機(jī)有三種不同的布置方式。如圖1-4所示，其中（a）為前后排列齒輪傳動(dòng)方式；（b）為直線布置式；（c）為電機(jī)直聯(lián)分別拖動(dòng)式。布雷爾提升機(jī)在結(jié)構(gòu)上有如下特點(diǎn)：
1.卷筒上的兩個(gè)纏繞間隔，必須設(shè)計(jì)成纏繞相同圈數(shù)和相同層數(shù)的鋼絲繩，以保證兩根繩中拉力平衡。
2.應(yīng)進(jìn)肯呢個(gè)纏繞多層以減少卷筒的寬度，實(shí)際證明，纏四層甚至是五層是無困難的，為了減少多層纏繞帶來的繩弦震動(dòng)和鋼絲繩排列不齊的擠壓喝磨損，一般多采用平行繩槽（Le Bus繩槽），并很好地設(shè)計(jì)間層過渡楔。
3.以為兩根鋼絲繩連在一個(gè)提升容器上，就存在如多繩摩擦提升的鋼絲繩拉力平衡問題，布雷爾提升機(jī)使用兩種平衡方法。一種是平衡輪法，如圖2所示，兩根鋼絲繩以相反方向在平衡輪上纏繞數(shù)圈并固定在平衡輪上，拉力不平衡時(shí)，平衡輪可以轉(zhuǎn)動(dòng)。另一種方法是利用天倫來平衡鋼絲繩拉力，天輪裝在聯(lián)通的液壓缸上，借天倫的升降來平衡鋼絲繩拉力。
4.保證整齊的多層纏繞對(duì)布雷爾提升機(jī)是十分重要的，為了見識(shí)纏繩情況，設(shè)有纏繩檢測(cè)裝置，如圖3所示。在卷筒的每個(gè)纏繩間隔的整個(gè)寬度上，設(shè)有弧形板A，它距所纏繞的一層鋼絲繩有繩徑的間隙，弧形板由線圈2來控制?？呻S層數(shù)的不同而移動(dòng)（圖上為纏繞四層），另有閉鎖線圈3，纏繩過程中，它使插銷總是定位于軸上的凹槽中（凹槽與纏繞層數(shù)相對(duì)應(yīng)）。一層纏滿時(shí)，線圈3通電拔起閉鎖插銷，同時(shí)線圈B通電使軸4移動(dòng)，帶動(dòng)弧形板1后移或者前移，弧形板移到新的位置后，線圈2的3斷電閉鎖。如果在莫一層沒有一根繩提前纏到下層上，稀釋由于軸4被閉鎖，弧形板不能移動(dòng)，便在繩的壓力下繞軸6轉(zhuǎn)動(dòng)，使串與安全回路中的接點(diǎn)5打開，提升機(jī)以正常減速度停車。此外也可以用液壓控制檢測(cè)纏繩。
5.對(duì)制動(dòng)器的設(shè)計(jì)必須特別重視，特備是直聯(lián)電機(jī)分別拖動(dòng)時(shí)，由于不平衡靜力矩大，每個(gè)卷筒要設(shè)兩個(gè)制動(dòng)輪（盤）。
（a）前后排列齒輪傳動(dòng)布置
（b）直線式布置
（c）電器聯(lián)系直聯(lián)電機(jī)拖動(dòng)式布置
圖1-4鋼絲繩拉力平衡輪
根據(jù)對(duì)單繩纏繞式、多繩摩擦式的布雷爾式提升機(jī)進(jìn)行一次提升量的井深，以及對(duì)功率和初期投資的比較結(jié)果，可以得出結(jié)論，每種提升機(jī)都一個(gè)臨界提升高度?？紤]繩中應(yīng)力波動(dòng)值不過大，多繩摩擦式提升機(jī)這個(gè)臨界高度約為1400m，布雷爾提升機(jī)約為2000m。小于臨界高度，布雷爾提升的一次提升量不變，而多繩摩擦提升則可大大增加。如果一次提升量相同，多繩摩擦提升機(jī)的均方根功率高，明顯優(yōu)于布雷爾提升機(jī)，這是由于布雷爾提升機(jī)的不平衡力矩大的緣故。影響初期投資的因素很多，但無疑多繩摩擦提升機(jī)要便宜的多，但是在那些不得不使用布雷爾提升機(jī)的礦井，這個(gè)問題就要退居次要了，以為如果由于提升機(jī)的緣故，不得不改變礦井設(shè)計(jì)，或者采用分段提升，那么費(fèi)用就會(huì)超過布雷爾提升機(jī)的初期投資。由上述理由可見，1400m以內(nèi)的深井，使用多繩摩擦提升機(jī)合理；超過1400m的井深，兩者都可以使用，但布雷爾提升機(jī)較合理些；深井超過1700m以上時(shí)，采用布雷爾提升機(jī)最為合理.
而本次設(shè)計(jì)是關(guān)于2JK-2.0/20單繩纏繞式礦井提升機(jī)的設(shè)計(jì)，在本次設(shè)計(jì)中將大學(xué)四年所學(xué)習(xí)的材料力學(xué)，理論力學(xué)，機(jī)械制造，機(jī)械設(shè)計(jì)，機(jī)械制圖等知識(shí)進(jìn)行了一次綜合的運(yùn)用。本次設(shè)計(jì)不僅是對(duì)大學(xué)所學(xué)知識(shí)的總結(jié)和鞏固而且為以后進(jìn)入社會(huì)參見工作積累了一定的經(jīng)驗(yàn)，本次設(shè)計(jì)是個(gè)難得的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)。
第二章 提升機(jī)的選型和計(jì)算
2.1 提升機(jī)的部件選擇
煤礦主井主要為了煤炭的運(yùn)輸提升，而副井只作為下放材料，設(shè)備，以及排矸（立井還作為人員上下的通道），副井一般采用罐籠提升。本次設(shè)計(jì)的就是副井所使用的提升機(jī)。
2.1.1 罐籠選擇
根據(jù)礦車類型按表選擇單層罐籠（YJGS-1.8-1)其技術(shù)規(guī)格為：
裝載礦車一輛，最大載重2.2噸、自重2噸、乘人數(shù)10人、斷面尺寸1800X1150
礦石一次提升重量：
廢石一次提升重量：
一次提升礦車總重：
2.1.2 鋼絲繩設(shè)計(jì)及選擇
選擇鋼絲繩時(shí)，應(yīng)根據(jù)使用條件和鋼絲繩的特點(diǎn)來考慮。我國(guó)單繩纏繞式提升機(jī)多為右螺旋纏繞，故應(yīng)選右捻繩，目的是防止鋼絲繩松捻。
（1） 最大懸垂長(zhǎng)度：
（2）鋼絲繩的選擇
考慮井不太深，根據(jù)貨源情況，選用6x19右捻鍍鋅鋼絲繩。
m------------------安全系數(shù)，罐籠類取7.5
按表選擇6x19鋼絲繩，其技術(shù)規(guī)格如下：
繩徑 d=24.5mm 每米繩重p=1.98kg/m
鋼絲破斷力總和N
鋼絲繩公稱抗拉強(qiáng)度
2.1.3提升機(jī)的選用
1.卷筒直徑D=1000mm
2.卷筒寬度B=1000mm
3.鋼絲繩的最大靜張力
4.鋼絲繩的最大靜張力差
5.合理的提升速度
按照《礦井運(yùn)輸提升》附表12選擇2JK-2/20型提升機(jī)，其技術(shù)規(guī)格如下：卷筒直徑D=1000mm 寬度= B=1000mm 鋼絲繩最大靜張力 最大靜張力差：.配套的二級(jí)減速器比 i=11.5機(jī)器旋轉(zhuǎn)部分變位重量 （不包括天輪和電動(dòng)機(jī)）
2.2 提升機(jī)的運(yùn)動(dòng)學(xué)計(jì)算
2.2.1 選擇加減速度
根據(jù)煤礦安全規(guī)程規(guī)定，升降人員時(shí)加、減速度應(yīng)不大于0.75米/秒 選取加速度 減速度
2.2.2 速度各參數(shù)的計(jì)算
提升中段
由-305到-245
由-245到地面
由-305到地面
提升高度H
60m
260m
320m
加速時(shí)間
7s
7s
7s
加速距離
17.5m
17.5m
17.5m
減速時(shí)間
7s
7s
7s
減速距離
17.5m
17.5m
17.5m
等速距離
25m
225m
285m
等速時(shí)間
5s
45s
57s
一次提升時(shí)間
19s
59s
71s
2.3 提升動(dòng)力學(xué)計(jì)算
2.3.1 預(yù)選電動(dòng)機(jī)
電動(dòng)機(jī)的近似容量
選擇JRQ-147-8型電動(dòng)機(jī) 其技術(shù)規(guī)格N=200千瓦 額定轉(zhuǎn)速735轉(zhuǎn)/分
額定電壓=6000伏 轉(zhuǎn)子飛輪力矩125kg.
2.3.2 提升系統(tǒng)的變位質(zhì)量
(1) 礦石重量： Q=1400kg
(2) 罐籠重量：=2000kg
(3) 礦車重量： q=500kg
(4) 鋼絲繩重量：
（5) 機(jī)器旋轉(zhuǎn)部位變位質(zhì)量
(6)天輪的變位質(zhì)量：
（7） 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子變位質(zhì)量：
（8） 總變位質(zhì)量：
2.3.3 力圖的計(jì)算
a.在加速階段 動(dòng)力方程式
(1) 提升開始時(shí)，t=0,拖動(dòng)力為
=1.2X1400+1.98X350+2736X0.7
=4288.2kg
（2) 加速階段階段終了時(shí)， 拖動(dòng)力
b.在等速階段，動(dòng)力方程為
(1)在等速開始時(shí)，t=0 拖動(dòng)力方程為
（2） 等速終了時(shí)， 拖動(dòng)力為
C.減速階段
拖動(dòng)力方程式為：
（1） 減速階段開始時(shí)，t=0, 拖動(dòng)力為：
（2） 減速終了時(shí) t= ,拖動(dòng)力為：
第三章 提升機(jī)減速器的設(shè)計(jì)
3.1 減速器的作用
（1）降速同時(shí)提高輸出扭矩，扭矩輸出比例按電機(jī)輸出乘減速比，但要注意不能超出減速器額定扭矩。
? （ ?2） 降速同時(shí)降低了負(fù)載的慣量，慣量的減少為減速比的平方。
3.2 減速器的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀
（1）國(guó)外減速器現(xiàn)狀：齒輪減速器在各行各業(yè)中十分廣泛地使用著，是一種不可缺少的機(jī)械傳動(dòng)裝置。當(dāng)前減速器普遍存在著體積大、重量大，或者傳動(dòng)比大而機(jī)械效率過低的問題。國(guó)外的減速器，以德國(guó)、丹麥和日本處于領(lǐng)先地位，特別在材料和制造工藝方面占據(jù)優(yōu)勢(shì)，減速器工作可靠性好，使用壽命長(zhǎng)。但其傳動(dòng)形式仍以定軸齒輪傳動(dòng)為主，體積和重量問題，也未解決好。最近報(bào)導(dǎo)，日本住友重工研制的FA型高精度減速器，美國(guó)Alan-Newton公司研制的X-Y式減速器，在傳動(dòng)原理和結(jié)構(gòu)上與本項(xiàng)目類似或相近，都為目前先進(jìn)的齒輪減速器。當(dāng)今的減速器是向著大功率、大傳動(dòng)比、小體積、高機(jī)械效率以及使用壽命長(zhǎng)的方向發(fā)展。因此，除了不斷改進(jìn)材料品質(zhì)、提高工藝水平外，還在傳動(dòng)原理和傳動(dòng)結(jié)構(gòu)上深入探討和創(chuàng)新，平動(dòng)齒輪傳動(dòng)原理的出現(xiàn)就是一例。減速器與電動(dòng)機(jī)的連體結(jié)構(gòu)，也是大力開拓的形式，并已生產(chǎn)多種結(jié)構(gòu)形式和多種功率型號(hào)的產(chǎn)品。
（2）國(guó)內(nèi)減速器現(xiàn)狀：國(guó)內(nèi)的減速器多以齒輪傳動(dòng)、蝸桿傳動(dòng)為主，但普遍存在著功率與重量比小，或者傳動(dòng)比大而機(jī)械效率過低的問題。另外，材料品質(zhì)和工藝水平上還有許多弱點(diǎn)，特別是大型的減速器問題更突出，使用壽命不長(zhǎng)。國(guó)內(nèi)使用的大型減速器（500kw以上），多從國(guó)外（如丹麥、德國(guó)等）進(jìn)口，花去不少的外匯。60年代開始生產(chǎn)的少齒差傳動(dòng)、擺線針輪傳動(dòng)、諧波傳動(dòng)等減速器具有傳動(dòng)比大，體積小、機(jī)械效率高等優(yōu)點(diǎn)?。但受其傳動(dòng)的理論的限制，不能傳遞過大的功率，功率一般都要小于40kw。由于在傳動(dòng)的理論上、工藝水平和材料品質(zhì)方面沒有突破，因此，沒能從根本上解決傳遞功率大、傳動(dòng)比大、體積小、重量輕、機(jī)械效率高等這些基本要求。90年代初期，國(guó)內(nèi)出現(xiàn)的三環(huán)（齒輪）減速器，是一種外平動(dòng)齒輪傳動(dòng)的減速器，它可實(shí)現(xiàn)較大的傳動(dòng)比，傳遞載荷的能力也大。它的體積和重量都比定軸齒輪減速器輕，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，效率亦高。由于該減速器的三軸平行結(jié)構(gòu)，故使功率/體積（或重量）比值仍小。且其輸入軸與輸出軸不在同一軸線上，這在使用上有許多不便。我國(guó)超大型減速器（如水泥生產(chǎn)行業(yè)，冶金，礦山行業(yè)都需要超大型減速器）大多依靠進(jìn)口，而本減速器的一個(gè)巨大優(yōu)勢(shì)就是可以做超大型的減速器，完全可以填補(bǔ)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的空白，并將具有較大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
3.3 減速器的總體設(shè)計(jì)
3.3.1 擬定傳動(dòng)方案
礦井提升機(jī)機(jī)是低速重載機(jī)械，工作條件較差，載荷有一定的沖擊，且有粉塵等。與其它傳動(dòng)方式相比，齒輪傳動(dòng)有效率高，尺寸小，適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，所以設(shè)計(jì)礦井提升機(jī)機(jī)采用齒輪傳動(dòng)。設(shè)計(jì)球磨機(jī)工作二十年，每年工作340天，每天連續(xù)工作13h。根據(jù)齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn)，擬定采用兩級(jí)傳動(dòng)，均采用閉式斜齒輪傳動(dòng)，如圖3-1所示：
圖3-1擬定傳動(dòng)方案
3.3.2 電機(jī)選型
工業(yè)上一般用三相交流電源，無特殊要求，一般采用三相異步交流電機(jī)。由上章所知，選擇的是JRQ-147-8型電動(dòng)機(jī)，其技術(shù)規(guī)格N=200千瓦，額定轉(zhuǎn)速735轉(zhuǎn)/分，額定電壓為6000伏。
3.3.3傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比及其分配
由上章所知，選擇的是2JK-2/20型礦井提升機(jī)，其相配套的減速器的傳動(dòng)比為11.5,20,30三種，本次設(shè)計(jì)采用傳動(dòng)比為11.5的二級(jí)斜齒圓柱減速器。
分配傳動(dòng)比
選，則 i1=3.4 ,則i2=ii1=11.53.4=3.3824
3.3.4 計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)
1、各軸轉(zhuǎn)速 n
各軸標(biāo)號(hào)如圖
n1=nm=735r/min
n2=n1i1=216.2r/min
n3=n2i2=63.9r/min
2、各軸功率
礦井提升機(jī)機(jī)是專用機(jī)械，應(yīng)用電機(jī)的輸入功率來計(jì)算各軸的輸入功率，電機(jī)的額定功率為200kw，電動(dòng)機(jī)的效率為，所以電動(dòng)機(jī)的輸出功率為185kw
各軸的輸入功率為：
p1=pedη0η1=183.15
p2=p1η2η3=174.1
p3=p2dη3=165.5
η1---------聯(lián)軸器傳動(dòng)功率0.99
η2---------軸承傳動(dòng)功率0.98 η3---------齒輪傳動(dòng)功率0.97
3、各軸輸入轉(zhuǎn)矩
T0=955Opedη0n1=2403.7
T1=955Op1n1=9550×183.15735=2380.2
T2=955Op2n2=9550×174.10216.2=7768.9
T1=955Op3n3=9550×165.563.9=24734.3
將以上結(jié)果，整理列入下表3-1
表3-1
項(xiàng) 目
電動(dòng)機(jī)軸
軸1
軸2
軸3
轉(zhuǎn)速（r/min）
735
735
216.2
63.9
功率（kW）
185
183.15
174.1
165.5
轉(zhuǎn)矩（N·m）
2403.7
2380.2
7768.9
24734.3
傳動(dòng)比
1
3.4
3.38246
3.4 齒輪設(shè)計(jì)
3.4.1 高速級(jí)齒輪設(shè)計(jì)
斜齒輪傳動(dòng)比較平穩(wěn)，沖擊、震動(dòng)、噪聲小，適用于高速重載傳動(dòng)，所以提升機(jī)磨傳動(dòng)裝置高速級(jí)選擇斜齒輪傳動(dòng)。
高速級(jí)傳動(dòng)位于減速器內(nèi)，屬閉式傳動(dòng)，所以按齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算，然后校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。
1、齒輪材料、精度等級(jí)、齒數(shù)及螺旋角選擇
小斜齒輪選擇40Cr，調(diào)質(zhì)處理，HB=241～286強(qiáng)度極限為700Mpa,屈服極限為50Mpa,齒面硬度為260HBS。大齒輪材料選用45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理，HB=217～255，選取硬度為：225 HBS 二者硬度差為：35 HBS，精度等級(jí)為7。
齒數(shù)選擇：小齒輪齒數(shù)，，取75
初選螺旋角
2、按齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算
（1）：確定公式內(nèi)各計(jì)算量
選擇=1.6。
查圖10-30選擇區(qū)域系數(shù)=2.42。
計(jì)算小齒輪轉(zhuǎn)矩
T1=9550000P1n1
=9550000×183.15735
=2.3797×106
齒寬系數(shù)，選
彈性影響系數(shù)，
按齒面硬度查得小齒輪接觸疲勞強(qiáng)度極限，大齒輪接觸疲勞強(qiáng)度極限
計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)
N1=60n1jLh=60×735×1×(20×340×13)=3.89×109
N2=N13.4=3.89×1093.4=1.14×109
查疲勞強(qiáng)度壽命系數(shù)；
計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力
端面重合度，查得，，于是
取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1得
2：計(jì)算
試算小齒輪分度圓直徑，代入的值.
d1t≥32×1.6×2.3979×106×3.4+1×（2.42×189.8）21×1.54×3.4×449.62=185.6mm
計(jì)算圓周速度V
v=πd1tn160×1000=3.14×185.6×73560000=7.14m/s
計(jì)算齒寬及模數(shù)
齒寬 b=?d×d1t=185.6mm
模數(shù) mnt=d1t×cosβZ1=185.6×cos1522=8.15
齒高 h=2.25mnt=2.25×8.15=18.3
bh=185.618.3=10.14
計(jì)算縱向重合度
計(jì)算載荷系數(shù)K
經(jīng)查課本《機(jī)械設(shè)計(jì)》表10-2得使用系數(shù) KA=1.00 根據(jù)v=7.14m/s,7級(jí)精度,查圖10-8得動(dòng)載系數(shù)，由表10-3查得；由表10-4用插值法查得7級(jí)精度、小齒輪相對(duì)支承非對(duì)稱布置時(shí)，齒向載荷分布系數(shù)
由bh=185.618.3=10.14,KHβ=1.44,2查圖10-13得KFβ=1.36,故載荷系數(shù)為：
K=KAKVKHαKHβ=1.0×1.12×1.2×1,44=1.9
按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑如下：
d1=3KKt=196.5mm
計(jì)算模數(shù)：
mn=d1cosβz1=196.5×cos1522=8.63
3 ：按照齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)，使用以下公式：
mn=≥32KT1Yβ(cosβ)2YβaYSa?dz12εα[σF]
確定計(jì)算參數(shù)
計(jì)算載荷系數(shù)：
K=KAKVKFαKFβ=1.00×1.12×1.2×1.36=1.83
根據(jù)縱向重合度 =1.875 查圖10-28得螺旋角影響系數(shù)
計(jì)算當(dāng)量齒數(shù).
查取齒形系數(shù)
查10-5表應(yīng)用插值法得
查取應(yīng)力校正系數(shù)
查10-5表應(yīng)用插值法得
4.其余參數(shù)選擇
查圖10-20c表得小齒輪的彎曲疲勞極限 ;大齒輪的彎曲疲勞極限
查圖10-21表選取彎曲疲勞壽命系數(shù)
計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力
選取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4 ,利用公式求得如下:
MPa
計(jì)算大小齒輪的 并加以比較.
小齒輪的數(shù)值大
5.設(shè)計(jì)計(jì)算
mn=32×1.83×2.3797×106×0.87×(cos15)2×0.0172651×222×1.54
=6.26
對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)與由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)相差較大，為保證齒輪的在使用期間能滿足壽命要求，取較大值作為設(shè)計(jì)時(shí)參考的模數(shù)，取標(biāo)準(zhǔn)值=8mm,取分度圓直徑d1=196.5mm
Z1=d1cosβmn=196.5×cos158=23.7
取Z1=24，則Z2=iZ1=3.4×24=81.6,取Z2=82
6.幾何尺寸計(jì)算
（1）計(jì)算中心距
a=(z1+z2)mn2cosβ=(24+82）×82×cos15=438.96mm
將中心距圓整為439mm
（2） 按圓整后的中心距修正螺旋角
β=cos-1（z1+z2）mn2a=cos-1(24+82)×82×439=15.028°
（3 ）計(jì)算大，小圓的基圓直徑，齒圓直徑，齒根圓直徑
tanαt=tanαncosβ=0.3765
αt=20.65°
db1=d1cosαt=186mm
db2=d2cosαt=635mm
ha=mn=8mm
hf=1.25mn=10mm
da1=d1+2ha=214.8mm
da2=d2+2ha=695.2mm
df1=d1-2hf=178.8mm
df2=d2-2hf=659.2mm
7： 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：
以大齒輪為例,因齒輪齒頂圓直徑大于160mm, 所以選擇腹板式為好.其他有關(guān)尺寸按圖表推薦用的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì).
3.4.2 低速級(jí)齒輪設(shè)計(jì)
1、齒輪材料、精度等級(jí)、齒數(shù)及螺旋角選擇
小斜齒輪都選擇40Cr，調(diào)質(zhì)處理，HB=241～286強(qiáng)度極限為700Mpa,屈服極限為50Mpa,齒面硬度為260HBS。大齒輪材料選用45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理，HB=217～255，選取硬度為：225 HBS 二者硬度差為：35 HBS，精度等級(jí)為7。
齒數(shù)選擇：小齒輪齒數(shù)Z1=24，Z2=24×3.3824=81.2，取82
初選螺旋角
2、按齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算
（1）確定公式內(nèi)各計(jì)算量
選擇=1.6。
查圖10-30選擇區(qū)域系數(shù)=2.42。
計(jì)算小齒輪轉(zhuǎn)矩
T1=9550000P2n2
==9550000×174.1216.2
=7.69×106
齒寬系數(shù)，選
彈性影響系數(shù)，
按齒面硬度查得小齒輪接觸疲勞強(qiáng)度極限，大齒輪接觸疲勞強(qiáng)度極限
計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)
N1=60n2jLh=60×216.2×1×(20×340×13)=1.147×109
N2=N13.4=1,147×1093.3824=0.339×109
查疲勞強(qiáng)度壽命系數(shù)KHN1=0.92； KHN2=0.94
計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力
端面重合度，查得εα1=0.75，，εα2=0.78于是εα=εα1+εα2=1.53
取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1得
[σ]1=KHN1σlim1S=0.92×520MPa1=478.4MPa
[σ]2=KHN2σlim2S=0.94×520MPa1=451.2MPa
σH=σ1+σ22=478.4+451.22=464.8MPa
（2）計(jì)算
試算小齒輪分度圓直徑，代入的值.
d1t≥32×1.6×7.69×106×3.3829+1×（2.42×189.8）21×1.54×3.3829×464.82=259mm
計(jì)算圓周速度V
v=πd1tn260×1000=3.14×259×216.260000=2.93m/s
計(jì)算齒寬及模數(shù)
齒寬