大黃山煤礦主井提升設備選型設計說明書

I 摘要 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歷了 170多年的發(fā)展歷史，它是礦山井下生產系統(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?。因此礦山提升設備在礦山生產的全過程占有重要的地位。 根據(jù)礦井提升機工作原理和結構的不同，可分為纏繞式提升機和摩擦式提升機。 在國內外，多繩摩擦式絞車飛躍發(fā)展，其發(fā)展速度遠遠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，如提升鋼絲繩直 徑較小，主導輪直徑及整個機器的尺寸都相應縮小了，設備重量也減輕了，不需要設置防墜器等。 下面是我針對不同的礦井的地質、煤層等情況，進行綜合計算分析后，本著安全、經濟等原則對這兩種提升設備系統(tǒng)進行的選型設計。 一個現(xiàn)代化的礦井在提升設備的選型上尤為重要。因為提升設備選型的合理與否，直接關系到礦井的安全和經濟性，因此確定合理的提升系統(tǒng)時，必須經過多方面的技術經濟比較，結合礦井的具體條件選擇合適的設備。 關鍵詞： 提升機；多繩摩擦；制動器； 選型設計 II Abstract The mine elevator is one of mine large-scale fixed machineries, the mine elevator the winding type elevator developed from initial steam engine draggings Shan Sheng to todays junction - - hands over the frequency conversion direct dragging the multi-rope friction type elevator and the double rope winding type elevator has experienced more than 170 year historical developments, it was the key position which the mine shaft production system and the ground industry square connected, is explained for mine haulages pharynx and larynx. Therefore the mine hoisting equipment holds the important status in the mine productions entire process. According to the mine pit elevator principle of work and the structure difference, may divide into the winding type elevator and the friction type elevator. In domestic and foreign, the multi-rope friction type winch leap development, its development speed goes far beyond the single rope winding type elevator, this is because it has the merit which many single rope winding type elevator is unable to compare, like the hoisting cable diameter was small, leads the wheel diameter and the entire machines size correspondingly reduced, the installation weight also reduced, did not need to establish against falls and so on. Below is I in view of different situations and so on mine pit geology, coal bed, after carrying on the synthesis computation analysis, in line with principles and so on security, economy the shaping design which carries on to these two kind of lift technique system. A modernized mine pit on lift techniques shaping especially important. Because of lift technique shaping reasonable or not, direct relation mine pit security and efficiency, therefore determined when reasonable lift system, must undergo various technical economy comparison, the union mine pit concrete term choice appropriate equipment. Keywords： Elevator The multi-ropes rub Brake Shaping design 徐州工程學院畢業(yè)設計 (論文 ) I 目 錄 1 緒論 . 1 2 礦井提升設備概述 . 3 2.1 提升機的定義 . 3 2.2 提升機的分類 . 3 3 多繩摩擦式提升機的整體設計計算 . 10 3.1設計依據(jù) . 10 3.2設計過程 . 10 3.2.1 箕斗的選定 . 10 3.2.2提升剛絲繩的選型 . 12 3.2.3提升機卷筒的選擇 . 14 3.2.4提升機的選擇 . 15 3.2.5天輪的選擇 . 17 3.2.6計算提升機與井筒的相對位置 . 17 3.2.7 預選提升電動機 . 19 3.2.8 計算傳動裝置的總傳動比 i 配傳動比 . 20 3.2.9主軸輸入功率及軸徑的確定 . 20 3.2.10根據(jù)軸徑確定主軸部分的安裝軸承 . 21 3.2.11減速器的設計 . 21 3.2.12聯(lián)軸器的設計 . 27 3.2.13 提升機各部分鍵的選擇 . 28 3.3制動器的設計 . 29 3.3.1 提升機制動器主要類型 . 31 3.3.2盤式制動器的結構及工作原理 . 33 3.4液壓站工作原理 . 35 3.4.1 提升機液壓站系統(tǒng) . 35 3.4.2 液壓站系統(tǒng)原理 . 35 3.4.3 液壓站控制電路 . 36 4 提升設備的運動學及動力學計算 . 38 4.1提升系統(tǒng)變位質量的計算 . 38 4.2提升加速度的確定 . 39 4.3提升減速提升減速度的確定 . 40 4.4防滑計算 . 41 4.4.1靜防滑 . 41 徐州工程學院畢業(yè)設計 (論文 ) II 4.4.2動防滑 . 41 4.4.3等速和減速階段 . 42 4.4.4提升重載發(fā)生緊急制動時 . 42 4.5六階段速度圖參數(shù)的計算 . 43 4.6提升設備的動力學計算 . 45 4.7提升電動機容量的計算 . 46 4.8提升設備的電耗及效率的計算 . 48 結論 . 50 致謝 . 51 參考文獻 . 52 附錄 . 52 附錄 1 . 錯誤 !未定義書簽。 徐州工程學院畢業(yè)設計 (論文 ) 1 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歷了 170多年的發(fā)展歷史，它是礦山井下生產系統(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?。因此礦山提升設備在礦山生產的 全過程占有重要的地位。 一個現(xiàn)代化的礦井在提升設備的選型上尤為重要。因為提升設備選型的合理與否，直接關系到礦井的安全和經濟性，因此確定合理的提升系統(tǒng)時，必須經過多方面的技術經濟比較，結合礦井的具體條件選擇合適的設備。 根據(jù)礦井提升機工作原理和結構的不同，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，結構簡單，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，宜選用多繩摩擦式絞車。在國內外，多繩摩擦式絞車飛躍發(fā)展，其發(fā)展速度遠遠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，如提升鋼絲繩直徑較小，主導輪直徑及整個機器的尺寸都相應縮小了，設備重量也減輕了，不需要設置防墜器等。下面是我針對不同的礦井的地質、煤層等情況，進行綜合計算分析后，本著安全、經濟等原則對這兩種提升設備系統(tǒng)進行的選型設計。 目前我國煤炭 95%是以井下方式開采，需要通過提升設備提升到地面以實現(xiàn)其使用價值和經濟、社會效益。提升作為重要的一個環(huán)節(jié)，在一定程度上制約著煤炭生產能力。提升設備的合理結構及設計，安全經濟運行和科學管理維護，直接關系到礦井生產能力及技術經濟指標?，F(xiàn)代采礦業(yè) 的發(fā)展對提升設備在機械結構、工藝、設計理論和方法及安全檢測等方面都有明確的要求。礦井提升設備的功能特點及生產的基本環(huán)節(jié)，提升設備的合理結構及設計、安全經濟運行和科學管理維護直接關系到礦井生產能力及經濟技術指標。國家將在“十一五”期間對有發(fā)展?jié)摿Φ男∶旱V進行改造提升以滿足我國目前能源供應緊張的局面，更好的為全面建設社會主義小康社會提供“動力”支持。 目前我國中小型煤礦作為我國煤炭生產的重要部分其提升設備同大型煤礦及世界先進水平相比，仍有很大差距，主要表現(xiàn)在： （ 1） 提升設備的自動化水平較低，提升設備自動控制化 控制較國內與國外大型和先進煤礦提升系統(tǒng)落后； （ 2） 提升設備的配套產品（鋼絲繩、大型電機、減速器等）的質量安全性能尚不能滿足要求，在一定程度上制約了提升設備的總體水平； （ 3） 礦井提升的監(jiān)、檢手段落后、制動系統(tǒng)的可靠性明顯不足，有待進一步提高。 近幾年煤炭開采與提升技術的發(fā)展速度很快，對提升機的要求必然隨著先進技術的進步而不斷發(fā)展 ,其發(fā)展趨勢是 : 徐州工程學院畢業(yè)設計 (論文 ) 2 （ 1） 向適用型發(fā)展。 （ 2） 向高耐久性 ,高可靠性方向發(fā)展。 （ 3） 向智能化自動化方向發(fā)展。提升系統(tǒng)采用 PLC 控制監(jiān)測系統(tǒng)等，并可根據(jù)要求調節(jié)，信號用聲、光、影像來 傳送。 （ 4） 向標準化、規(guī)范化方向發(fā)展。提升機零部件普遍標準化 ,規(guī)范化 ,保證設計、加工質量和水平。 （ 5） 向高適應性發(fā)展。適應不同工作環(huán)境。 因此，研究制造自己的高效提升機是為經濟發(fā)展和社會進步的長遠考慮。本文首先綜合比較了各種類型提升機的特點，根據(jù)經濟效益和最大程度利用原則的實際情況選用了單繩纏繞式提升機的設計。然后，對多繩摩擦式提升機進行了總體結構設計并對其可靠性和可行性進行了分析。對提升機的主軸裝置、聯(lián)軸器、減速器、制動器等主要部件進行了技術分析和結構設計，完成了多繩摩擦式提升機的整體設計。此次設計的 提升機主軸裝置、減速器與制動系統(tǒng)是配套專用產品，電動機的選擇可以靈活運用。這樣可以使提升機的應用、維護、保養(yǎng)、檢測等方面系統(tǒng)進行，有效提高提升機的工作效率。 多繩摩擦提升機具有體積小、質量輕、安全可靠、提升能力強等優(yōu)點，適用于較深的礦井提升。 由于水平有限，難免出現(xiàn)錯誤，請指導老師和專家給予批評和指正。徐州工程學院畢業(yè)設計 (論文 ) 3 2 礦井提升設備概述 2.1 提升機的定義 礦井提升機是礦井大型固定設備之一，它的主要任務就是沿井筒提升煤炭、礦石和矸石；升降人員和設備；下放材料和工具等。礦井提升設備是聯(lián)系井下與地面的紐帶，是主要的提升運 輸工具，因此它整個礦井生產中占有重要的地位。 2.2 提升機的分類 1按用途分 a. 主井提升設備 主井提升設備的任務是專門提升井下生產的煤炭。年產 30萬噸以上的礦井，主井提升容器多采用箕斗；年產 30萬噸以下的礦井，一般采用罐籠 (立井 )或串車 (斜井 )。 b.副井提升設備 副井提升設備的任務是提升矸石、廢料，下放材料，升降人員和設備等。副井提升容器采用普通罐籠 (立井 )和串車 (斜井 )。 2按拖動方式分 按提升機電力拖動方式分為交流拖動提升設備和直流拖動提升設備。 3按提升容器類型分 分為箕斗、罐籠、 串車等提升設備。 4按井筒的傾角分 提升設備按井筒傾角可分為立井提升設備和斜井提升設備。立井提升時，提升容器采用箕斗或罐籠等 .斜井提升時，提升容器一般采用礦車 (串車 )或斜井箕斗。串車提升適用于井筒傾角不大于；斜井箕斗提升適用于井筒傾角在 025 035 范圍內。近年來大型斜井提升多采用膠帶輸送機。 5按提升機類型分 a.單繩纏繞式提升設備 單繩纏繞式提升設備目前大部分為直徑圓柱型滾筒，在個別的老礦井，還有使用變直徑滾筒 (如雙圓柱圓錐型滾筒 )提升設備。 1) KJ型 ( 23m)和 BM及 JKA型單繩纏繞式提升機 KJ( 23m)型單繩纏繞式提升機是我國在 19581966 年生產的仿蘇 BM-2A 型提升機，按滾筒個數(shù)來分，有單滾筒和雙滾筒的提升機；按布置方式來分，有帶地下室和不帶地下室的提升機，可根據(jù)設計而選用，但二者技術性能完全相同。 (A) KJ型 ( 23m)提升機代號意義以 KJ2 2.5 1.2D-20型為例說明如下： K-礦井； J-卷揚機 (提升機 )； 2-雙滾筒 (單滾筒時為 1)； 徐州工程學院畢業(yè)設計 (論文 ) 4 2.5-滾筒名義直徑， m； 1.2-每個滾筒的兩側黨繩板的距離， m； D-帶地下室 (無 D字表示不帶地下室 )； 20-減速器名義傳動比。 (B) KJ型 ( 23m)和 BM型提升機的機構特點主要有： (a) 制動裝置采用角移式塊型制動器 ,重錘制動傳動，油壓操縱裝置； (b) 雙滾筒提升機采用手動渦輪渦桿式調繩離合器； (c) 減速器采用漸開線人字形齒輪傳動； (d) 使用機械牌坊式深度指示器； (e) 設有機械限速器。 (C) JKA型單繩纏繞式提升機是在 KJ型提升機的基礎上改進后制造的。 JKA型雙滾筒提升機在結構上具有下列特點： (a) 調繩裝置即離合器為電動渦輪渦桿式離合器，因而調繩工作簡便省力； (b) 采用綜合式制動器 ,改 善了閘瓦的磨損情況； (c) 液壓站采用手動控制的低壓電液調節(jié)閥和電磁鐵控制的安全三通閥，分別對工作制動和安全制動進行控制； (d) 減速器采用圓弧形人字齒輪傳動，提高了減速器的承載能力，并減輕了重量。 2) KJ型 ( 46m)和 HKM3型單繩纏繞式提升機 蘇聯(lián)新克拉馬托爾機械制造廠生產的 HKM3 型提升機的結構特點： (a) 滾筒采用焊接結構； (b) 采用氣動齒輪式調繩離合器； (c) 制動器為新平移式塊閘； (d) 采 用壓氣制動傳動裝置； (e) 使用機械牌坊式深度指示器； (f) 減速器采用漸開線人字齒輪，有一級傳動和二級傳動兩種； (g) 有電氣限速器 ,還有機械限速器。 我國現(xiàn)有煤礦礦井多數(shù)是按照五十年代的標準設計的，為了快出煤、多出煤，當時主要是建設中、小型礦井，并且首先開采淺部煤層。五十年代，我國的礦井提升設備主要是從蘇聯(lián)進口的 BM型產品和國產仿蘇 KJ型產品，設備的可選性小，主要是滿足開采淺部煤層的需要。進入 80 年代以后，我國許多煤礦礦井已逐漸轉向中深部開采，國家統(tǒng)煤礦礦井的平均深度已由 200 米延伸到 400米，現(xiàn)在已達 600米、 1000米。根據(jù)國內外的實踐經驗，落地式摩擦提升設備，是在礦井延伸后使現(xiàn)有提升設備滿足加大提升高度要求的行之有效的辦法。 (A) 主提升鋼絲繩的選擇 徐州工程學院畢業(yè)設計 (