1、目 录1 概述 11.1 提升机简介 .11.2 提升机的类型 .11.2.1 缠绕式提升机 .11.2.2 摩擦式提升机 .11.3 摩擦式提升机的发展概况 .21.4 多绳提升机的优点 .31.5 摩擦式提升机的主要结构及其作用 .41.5.1 主轴装置 .41.5.2 减速器 .41.5.3 深度指示器 .41.5.4 车槽装置 .51.5.5 制动装置 .51.5.6 导向轮装置 .61.5.7 防过卷装置 .61.6 提高防滑安全系数的措施 .72 总体设计 72.1 设计总则 .72.2 主要设计参数 .72.3 主轴的设计 .82.4 对轴进行受力分析 .92.5 轴的疲劳强度安
2、全系数校核 .102.6 轴静强度的安全系数校核 112.7 光轴的一阶临界转速校核计算 132.8 按弯扭合成强度校核轴的强度 153 圆柱面过盈连接设计计算 .163.1 圆柱面过盈连接 163.2 主轴与摩擦轮之间螺栓的设计 214 螺栓受力分析 235 提升机的制动装置的功用、类型 265.1 制动器的选择与设计 275.1.1 制动器的选择与设计步骤 275.1.2 摩擦材料 285.1.3 提升机制动装置的结构设计 295.1.4 确定制动器数量 335.2 碟形弹簧的计算 336 液压缸主要技术性能参数的计算 .376.1 常用液压缸 386.1.1 活塞式液压缸 386.1.2
3、 柱塞式液压缸 386.2 其它形式液压缸 396.2.1 伸缩液压缸 396.2.2 齿条活塞液压缸 396.2.3 增压缸(增压器) 396.2.4 增速缸 396.3.1 液压缸的特征尺寸 406.3.2 液压缸工作压力的确定 416.3.3 活塞杆 416.3.4 缸筒 426.4 液压缸的校验 466.4.1 缸筒壁厚验算 466.4.2 活塞杆强度验算 486.4.3 液压缸的稳定性验算 486.5 缸体组件及连接形式 496.5.1 缸体组件 496.5.2 缸体组件的连接形式 496.6 活塞组件及连接形式 506.6.1 活塞组件 506.6.2 活塞组件的连接形式 506.
4、6.3 密封装置 516.6.4 形密封圈 516.6.5 Y 形密封圈 .526.6.6 确定回路方式 537 液压系统各元件概述 557.1 液压执行元件的选择 557.2 液压控制元件的选定 557.3 泵的选型 557.4 系统中管路的选定 577.5 电机的选用 578 液压泵的设计选型 578.1 液压泵的分类 578.2 液压泵选择 588.3 齿轮泵分类与工作原理： 598.4 外啮合齿轮泵结构组成 599 泵站电机的选型 .609.1 泵的驱动功率 609.2 泵站电机的安装 609.2.1 泵站电机的选型 609.2.2 电动机的安装形式 619.2.3 联轴器 619.2
5、.4 泵组底座 619.2.5 管路附件 61参考文献 .62翻译部分 .63英文原文 63中文翻译 73致 谢 .81第 1 页中国矿业大学 2012 届本科毕业设计1 概述1.1 提升机简介矿山提升机是矿山大型固定机械。矿山提升机从最初的蒸汽机拖动的单绳缠绕式提升机发展到今天的交交变频直接拖动的多绳摩擦式提升机和双绳缠绕式提升机，经历了 170多年的发展。矿井提升的任务是沿井筒提升煤炭、矸石和矿石，下放材料，升降人员和设备。矿井提升设备是联系井下与地面的主要运输工具，其性能和提升能力是决定矿井生产能力的重要因素。随着科学技术的发展及生产机械化和集中化，目前，提升机的运行速度已达 20-25
6、m/s,一次提升量达到 50t，电动机容量已超过 10000kW,因此，矿井提升设备在矿山生产全过程中占有极其重要的地位。矿井提升设备是一个动力消耗很大的设备，其运转的经济技术合理性对节约能源、降低成本具有很大意义。矿井提升设备是一大型的综合机械电气设备，在新矿井的设计和老矿井的改建设计中，确定合理的提升系统时，必须经过多方面的技术经济比较，结合矿井的具体条件，保证提升设备在选型和运转俩个方面都是合理，即要求矿井提升设备具有经济性。1.2 提升机的类型1.2.1 缠绕式提升机缠绕式提升机是将两根提升钢丝绳的一端以相反的方向分别缠绕并固定在提升机的两个卷筒上；另一端绕过井架上的天轮分别与两个提升
7、容器连接。这样，通过电动机改变卷筒的转动方向，可将提升钢丝绳分别在两个卷筒上缠绕和松放，以达到提升或下放容器，从而完成提升任务的目的。它是较早出现的一种，它工作可靠，结构简单，但仅适用于浅井及中等深度的矿井，且终端载荷不能太大。对于深井且终端载荷较大时，提升钢丝绳和提升机卷筒的直径很大，从而造成体积庞大，重力猛增，使得提升钢丝绳和提升机在制造、运输和使用上都有诸多不便。因此在一定程度上限制了单绳缠绕式提升机在深井条件下的使用。以前，单绳缠绕式提升机在我国矿山中使用较为普遍。1.2.2 摩擦式提升机摩擦提升就其工作原理来看,与缠绕提升是有显著区别的,钢丝绳不是缠绕在卷筒上,而是套在主导轮( 摩擦
8、轮) 上, 两端各悬挂一个提升容器,借助于安装在主导轮上的衬垫与钢丝第 2 页中国矿业大学 2012 届本科毕业设计绳之间的摩擦力来传动钢绳,使提升容器移动,进而完成提升或下放重物的任务。多绳摩擦式提升机不论塔式与落地式,均可采用低速或高速电动机拖动。选择低速电动机时,可采用直联方式;而选用高速电动机时,则需经过减速器后传动。它在一定程度上解决了单绳缠绕式提升机在深井条件下所出现的问题。但是，摩擦提升一般均采用尾绳平衡，以减小两端张力差，提高运行的可靠性。因此,在容器与提升钢丝绳连接处的钢丝绳断面上，静应力将随容器的位置变化而变化。矿井越深，静应力的波动值越大，因此，摩擦提升在深井的使用亦受到
9、一定的限制，一般限制 H30 76冷却被包容件=+包容件和被包容件材料的线胀系数，取 11、 装配环境温度，24C被包容件外径的冷缩量，mm装配间隙， mm直径变化量包容件外径增大量= 22（ 22）被包容件内径减小量= 22（ 22）包容件外径增大量，mm被包容件内径减小量，mm第 21 页中国矿业大学 2012 届本科毕业设计3.2 主轴与摩擦轮之间螺栓的设计主轴与摩擦轮之间靠螺栓联接。1.螺栓材料 40Cr 合金钢性能等级 查表 2-6 选取 ， ，精度等级 9 级。210N/mb210N/ms2.螺栓受拉应力分析及计算轴上所受的扭矩由螺栓承受，一共 48 个螺栓分 1 圈均布在圆盘上，
10、则每个螺栓所受的扭矩1450.6283TzKNmZ螺栓数目；z=48螺栓的扭矩是由靠螺栓压紧轮辐与法兰盘的摩擦力来传递的。其摩擦力由 1fRT式中 R螺栓孔到轴中心的距离，R1=910mm R2=1018mm即15.2340916.7fKN25.34108.96TfRKN螺栓所受的工作拉力 16.745.03fF1.9.8f式中 摩擦因素， =0.33.初定螺栓直径选安全系数 2S许用拉应力 第 22 页中国矿业大学 2012 届本科毕业设计2/1025N/msS所需螺栓直径， 41.3.58019.2mFd查有关机械设计手册 选 d=30mm 其中 125.dm4.螺栓疲劳强度校核螺栓尺寸系
11、数 0.76螺栓材料的疲劳极限 12.34.8N/mb应力幅安全系数 3aS应力集中系数 5.2k螺纹制造系数 1m受力分配系数 .6uk螺栓许用应力幅 120.76.4.835.N/mmuakS螺栓应力幅 1226780.3.45/aacFdNm第 23 页中国矿业大学 2012 届本科毕业设计所以满足疲劳强度要求4 螺栓受力分析螺栓所收的剪切力是由提升物重所提供的，即(4-1)2mjQgDFR则24501.mjQgDFRKN螺栓所受的剪切力总共有 48 个螺栓承受，则每个螺栓所受的剪切力 4812.5=.37KjjFN6.螺栓疲劳强度校核选安全系数 查表 2-8 3.5S许用剪切应力 由式
12、 2-282/103.548N/msS螺栓的校核公式为：(4-2)24jFd则 243.1N/mjFd满足疲劳强度要求主轴的螺栓设计所用的公式和表参考机械设计和机械设计手册滚动轴承计算第 24 页中国矿业大学 2012 届本科毕业设计初选轴承调心滚子轴承（GT/T 288-1994）230/500 型当量动载荷按下式计算 =+P=450kN式中 当量动载荷（ N） ；轴承所受径向载荷（N） ；=450轴承所受轴向载荷（N） ；=0kN径向动载荷系数；=1轴向动载荷系数；=0额定寿命计算10=10660（ ） =109027h年12式中 基本额定寿命（h） ；10基本额定动载荷（N） ； =27
13、00当量动载荷（ N） ； =450转速（r/min） ； r/min =60寿命指数（滚子轴承 ） ； =10/3额定静载荷校核计算当量静载荷 2当 a=0 时，径向当量静载荷为 =式中 径向载荷（N） ； =225式中 额定静载荷； =7180当量静载荷； =225安全系数； =1.3筒壳厚度计算=式中 F钢丝绳最大静拉力，F =450kN；筒壳厚度， cm；第 25 页中国矿业大学 2012 届本科毕业设计t 绳圈节距，t =300cm ；C钢丝绳拉力降低系数；C =1.2筒壳的需用应力，16Mn 钢可取 =18000/37.885 提升机的制动装置的功用、类型提升机的安全运行,很大程度
14、上取决于制动器的工作可靠性。从狭义可靠性理解,盘式制动器包含不可维修因素，如制动弹簧失效之后,影响制动力矩，需要更换新弹簧才能使制动器可靠性达到原有水平；闸瓦与闸盘之间摩擦系衰减，也只能靠更换新闸瓦方能维持原有可靠性水平。从广义可靠性理解,盘式制动器含有可维修因素，如闸瓦磨损后产生的间隙增大，经调整便可达到原有可靠性液压站零件发生故障，修理后也能使制动器可靠性达到设计水平。由此可知，制动器的工作可靠性是固有可靠性和使用可靠性的综合反映。固有可靠性是由制动器设计制造及材料等因素决定的，在制动器产品出厂时便已明确，使用可靠性则是装、维护及操作等因素决定的，它反映了制动器固有可靠性在实际运行中的发挥
15、程度。 因此，固有可靠性的体现,受使用可靠性的限制，固有可靠性再高，使用可靠性却较低，制动器的实际工作可靠性依然不会高。制动装置提升机(提升绞车)的重要组成部分之一，直接关系着提升机设备的安全运行。它由两部分组成：制动器(通常称做闸)和传动装置。制动器是直接作用于制动轮或制动盘上产生制动力矩的机构，传动装置是控制并调节制动力矩的机构。制动装置的功用制动系统是提升机不可缺少的重要组成部分。是提升机最关键也是最后一道安全保障装置，制动装置的可靠性直接关系到提升机的安全运行。制动力矩不足是导致提升设备过卷、放大滑等事故的直接因素。(1) 在提升机停止工作时能可靠地闸住提升机，即正常停车；(2) 在减
16、速阶段及下放重物时,参与提升机的控制，即工作制动；(3) 当发生紧急事故或其他意外情况时，能迅速而合乎要求地闸住提升机，即安全制动；(4)双滚筒提升机在更换水平、调节钢丝绳长度时，能够闸住提升机的游动滚筒而松开固定滚筒。制动装置的类型制动装置中的制动器按结构分为块闸(角移式或评移式)和盘闸；传动装置按传动能源分为油压( 液压 )、压气(气动 )及弹簧等。KJ 型(23m) 和 BM 型提升机使用油压角移式制动装置。KJ 型( 46m) 和 HKM3型提升机使用压气平移式制动装置。JKA 型提升机使用液压综合式制动装置。XKT 型、第 26 页中国矿业大学 2012 届本科毕业设计JK 型、GK
17、T 型( 2m)、 JKD 型、JKM 型、JKMD 型提升机使用液压盘式制动装置。矿用提升绞车使用手动角移式制动器作为工作制动.重锤电磁铁丝杠螺母操纵的角移式制动器或重锤电力液压推杆操纵的平移式制动器作为安全制动，但新系列 JT 型( 1.21.6m) JKM（JKMD）型提升绞车则使用液压盘式制动装置。制动器的设计类型盘式制动器是近年来应用较多的一种新型制动器，它以其独特的优点及良好的安全性能被广大用户认可。我们见过的带碟刹的摩托车，就是盘式制动器最简单的应用。它的制动原理与鼓闸式、抱闸式制动器的原理相同，仍为摩擦式制动，但它却有别于老式的鼓闸式和抱闸式制动器，特别是在结合了液压系统和 P
18、LC 控制之后，液压系统和 PLC 超强的控制性能为盘式制动器的应用提供了巨大的工作平台。(1) 盘式制动器与其它类型制动器相比较，其优点是：因多副制动器同时使用，即使一副制动器失灵，也不是影响一部分制动力矩，故可靠性高，操作方便，制动力矩可调性好，惯性小，动作快，灵敏度高；重量轻，结构紧凑，外形尺寸小，安装维护方便；通用性大等。由于制动器具有许多优点，所以它在现代多种类型提升机中获得广泛的应用。(2) 盘式制动器的缺点：对于制动盘和制动器的制造精度要求较高；对闸瓦的性能要求较高等。(3)液压盘式制动器作为最新开发出来的一种制动器，其发展前景远大，尤其是将液压电气控制结合在盘式制动器上，相信随
19、着液压和电气技术的进一步发展，会更有利于盘式制动器的发展。5.1 制动器的选择与设计5.1.1 制动器的选择与设计步骤制动器的选择，应根据使用要求与工作条件确定。选择时一般应考虑以下几点一 要考虑工作机械的工作性质和条件。对于其中机械的提升机构，必须采用常闭式制动器，对于水平行走的车辆等设备，为了便于控制制动力矩的大小和准确停车，多采用常开式制动器，对于安全性有高度要求的机械，需设置双重制动器。二 要考虑合理的制动转矩。用于起重机起升机构支持的制动器。或矿井提升机的安全制动器，制动转矩必须有足够的储备，即应有一定的安全系数三 要考虑安装地点的空间大小。当安装地点有足够的空间，可选用外抱式制动器
20、，空间受限制处，可采用内蹲式或者带式，盘式制动器。选用标准制动器，应以计算制动转矩 T 为依据，参照标准制动器的制动转矩 To，使TTo，选出标准型号后，必要时进行验算。制动力矩的确定=31第 27 页中国矿业大学 2012 届本科毕业设计=420KN静张力差1制动器的发热验算对于停止式制动器和其他发热不打的制动器，可按表 6-4-5 的推荐值校核其压强 p 和 pv值就可以。5.1.2 摩擦材料用于制动器的摩擦材料，通常在很高的剪力和温度条件下工作。要求这类材料能吸收动能，并将动能转化为热散发在空气中。其工作温度和温升速度是影响性能的主要因素，制动器工作时，吸收的能量越大，完成制动时间越短，则温升越高。摩擦材料的工作温度如超过其许用工作温度，性能会显著恶化。对摩擦材料的基本要求如下；1 摩擦因数高而稳定，具有良好的恢复性能；2 耐磨性好，允许压强大，又不损伤对偶材料；3 有一定的耐油，耐蚀，耐湿及抗胶合性能；4 有一定的机械强度和良好的制造工艺性在摩擦面上开槽可以储集侵入的灰尘等赃物而减轻磨损摩擦材料的种类
