BF112防墜器設計說明書

1、BF112防墜器設計說明書一開發(fā)防墜器的可行性和必要性目前我國煤礦安全形勢十分嚴重，煤礦安全事故頻頻發(fā)生，安全生產(chǎn)已是煤礦生產(chǎn)的重中之重，立井提升是煤礦生產(chǎn)的主要環(huán)節(jié)，提升設備的安全可靠是保證安全生產(chǎn)的必要措施和手段。礦井提升工作中最大的安全隱患是提升鋼絲繩斷繩，它直接威脅著礦工的生命安全，所以可靠的設備不是權(quán)宜之計，而是長遠的目標和方向。防墜器是立井提升，防止斷繩后發(fā)生人身或設備事故的專用裝備，所以開發(fā)研制防墜器完全是可行的，而且是必要的。二、確定設計方案根據(jù)我們多方面，廣泛，深入的市場調(diào)查，并對同類型產(chǎn)品的分析比較和結(jié)合我公司的實際情況，確定如下設計方案：1.擬選擇適用于中小型礦井使用的防

2、墜器；2.型式與結(jié)構(gòu)選定（1）提升器罐道選定為鋼罐道或鋼絲繩罐道；（2）發(fā)動機構(gòu)選擇拉伸彈簧機構(gòu)；（3）傳動機構(gòu)，選擇傳動軸連桿機構(gòu)；（4）整體設計結(jié)構(gòu)如結(jié)構(gòu)設計圖所示。三、設計計算1.設計的原始數(shù)據(jù)（1）提升器主要技術(shù)參數(shù)： 1 提升器型號規(guī)格：GLG1/6/1/21）乘坐人數(shù)23人；2）載車數(shù)2輛；總質(zhì)量：3947Kg；4）罐體質(zhì)量3300Kg；5）最大終端載荷74.5KN；6）提升鋼絲繩直徑27.5-37；2.工作過程分析與主要技術(shù)參數(shù)的設計計標。實際上，提升過程中，從斷繩到提升器被制動而停止下落的過程是由三個簡單過程組成的較復雜的過程，這三個簡單過程是：（1）斷繩時，提升器以正常速度V

3、0為初速度，以重力加速度g為負加速度的減速上升運動，其瞬時速度Vto=V0gt0，當Vto=0時，提升器停止上升。（2）當提升器停止上升，另一過程開始，即提升器開始以初速度為0，以g為加速度的自由落體運動，當抓捕器抓住制動繩時，自由落體運動結(jié)束，其時間為t1，速度為Vt1=gt1，行程為h= 1 2gt12。（3）自由落體運動結(jié)束的同時，第三過程開始，即以Vt1為初速度，以a為負加速度的減速運動，一直到提升器被制動而終止，這一過程被稱為制動過程，其時間為t2，速度為Vt2= Vt1at2，行程 L=1 2at22，當Vt2=0時，V t1= at2。V t1= gt1，gt1= at2， a

4、g = t1 t2 （1）又h= 1 2gt12， L= 1 2gt22， h L= a g t12 t22（2）又由（1）式 t1 t2= a g，將t1 t2= a g代入（2）式中，得 h L= a g 。根據(jù)MT355-2005標準，選取a=2g，t1=0.15S時， 則有t2= 1 2 t1=0.075（S），L= 1 2at22=0.055m。（4）計算在最大終端載荷情況下的制動力。 2制動過程實際上是一種能量轉(zhuǎn)換過程，即把提升器在斷繩時的動能轉(zhuǎn)換為制動力所作的功。即 1 2 =MVt12=FL式中M提升器質(zhì)量，F(xiàn)為制動力。由上式，得F= MVt12 2L，將M=3947+3300

5、=7247（Kg），V t1=g t1=1.47，L=0.055代入上式中；得F=（N）=142.4KN。（5）防墜器抓捕器可靠性計算抓捕器受力圖如圖所示：滑塊所受外力為N1、N2、P、F1、F2為摩擦力，F(xiàn)1=f1N1，F(xiàn)2= f2N2。力P為防墜器驅(qū)動彈簧旋于的初載荷，力P的作用對抓捕器的可靠自鎖有利，我們?yōu)榉奖阌嬎悖OP=0?；瑝K處于平衡狀態(tài)，則：X=0， N1f2SinN2cos=0，將F2=f2N2代入式中，得，N1N2f2SinN2cos=0 （1）Y=0， F1+F2 cos+ N2 Sin=0， 將F1= f1N1，F(xiàn)2= f2N2代入公式中，得N1f1+ N2f2 cosN2

6、 Sin=0 （2）由（1）式得，N1=（f2 Sin+ cos）N2 （3）由（2）式得，N1f1=（Sinf2 cos）N2 （4）將（3）式兩邊乘以 f1 得N1f1=（f1f2 Sin+ f1 cos）N2 （5）比較（4）式與（5）式，得Sinf2 cos= f1f2 Sin+ f1 cos，即， 3（1f1f2）Sin=（f1+f2）cos （6）取f1=0.15，f2=0.02，得0.997Sin=0.17 cos （7）由（7）式得，tan= 0.17 0.997 =0.， =9.68計算結(jié)果說明9.68時便可自鎖，考慮到加工表面質(zhì)量等因素，取=5.5。雖然根據(jù)MT355-20

7、05，5m/s250 m/s2，但為了制動平穩(wěn)，保證人的安全和設備不受損傷，標準中又規(guī)定了最大終端載荷，按MT/T926-2004標準1t礦車立井單繩罐籠最大總質(zhì)量，最大終端載荷74.5KN，確定制動負加速度值，因為制動過程是把載荷的動能轉(zhuǎn)化為制動力所做的功，即 1 2 M Vt12=PL，式中P為最大終端載荷，L為制動行程，Vt1為制動初速度，L為制動行程（距離）；由式 1 2 M Vt12=PL，得L=MV2 t1/2P根據(jù)MT355-2005，取t1=0.15S（由t1= Vt1 g 得到。Vt1為提升速度 1.5米/秒），則Vt12=（g t1）2=（9.80.15）2=2.16，將M

8、=7247，P=74.5，Vt12=2.16，代入 L= MV2 t1/2P中，得L=0.105;由h= 1 2 gt12，得h= 1 29.80.152=0.110（m）又由 a g = h L ，a=gh/L=10.27（m/s2）即5m/s2a50m/s2，所以抓捕器可以滿足1噸礦車立井單繩一層兩車罐籠的標準要求；3.確定最大計算制動力當負加速度a取最大值時，制動力最大。根據(jù)MT355-2005，amax=50，4由 a g= h L，得L= gh a，式中g(shù)=9.8，h=0.110，a=50，L=9.80.11 50=0.021Vt1= gt1，Vt12= (gt1)2=2.16由 1

9、 2MVt12= FL，得F=MV2 t1/2L 式中F為最大計算制動M=7247， Vt12=2.16,L=0.021代入上式中，得,Fmax=F=N=372.7KN；4.確定主拉桿材料規(guī)格型號材料擬取45鋼，直徑d=55mm，抗拉強度極限=600N/mm2,材料截面積A= 4d2=0.785 d2，最大終端負荷Pmax=74.5KN；由Pmax=P=A=A n= 4d2 n=0.785 d2 n，得， n= 0.785 d2 Pmax=0.7855555600 74500 =19.12，n為安全系數(shù)，n=19.1213，符合MT355-2005要求。5.選用鋼絲繩按GB/T8918-199

10、6選用637(a)301770鋼芯鋼絲繩并根鋼絲繩破斷拉力為F破=N；若雙繩制動，則鋼絲繩芯破斷拉力F總破斷=2N=1515KN，最大計算制動力Fmax=372.7KN，安全系數(shù)n= F總破 1.1Fmax=3.6953，鋼絲繩選用合適。驅(qū)動彈簧的設計計算： 抓捕器楔子的受力情況如 右圖所示從圖中可知，楔子受 G、N1、 N、之力作用而處于 平衡狀態(tài)并將鋼絲繩在最大終 端載荷作用下，將鋼絲繩夾緊。 5將N1力分解為N2、F3二個分力。由X=0,得 N-N2cos+F1sinF3 sin0 -(1)由Y=0,得 F3cosF1 cosF2 + G0 -(2)上式中, F3N2tan, F1N2f

11、1, F2Nf2.將5.50 f10.02 f20.0950.1。分別代入（1）、（2）式中。得N-N2cos+ N2f1sinN2tansin0 -(3)解（3）式，得，NN2（cosf1sin+ tansin）=1.0027 N2解（4）式，得N2sinN2f1Nf2 + G0 - (5)將N1.0027 N2代入（5）式中，得N2sinN2f11.0027 f2 N2 + G0 即G=（f1+1.0027 f2sin）N2（0.019410.024）N2N2（0.019460.024 ）N (6)提升容器最大終端載荷Pmax=4F2=74500（N），F(xiàn)2 = 74500 4因為F2Nf

12、2，所以N= F2 f2 = 74500 40.095（0.1）=13500（）（N） 將N=13500（）代入（6）式中，得G=45325370（N）根據(jù)彈簧設計有關公式和查表，得彈簧鋼絲直徑，d=1.6pn kC = 1.6G kC = 12.11(mm)取d =12mm.根據(jù)彈簧設計相關資料和提升器結(jié)構(gòu)的需要確定拉升彈簧的各主要要素:1原始條件:(1) 最大工作負荷:Pn = G = 4900(牛) = 500(kg)。（2）最小工作負荷:Pn =2156(牛) =220(kg)。6(3)工作行程: h = 105.6(mm)。(4)負荷種型: 類。(5)端部型式: 兩端磨平,留出掛環(huán)夾頭每端48mm。(6)彈簧制造精度: 2級。(7)彈簧材料: 60Si2Mn。2彈簧各項參數(shù)：根據(jù)Pn值和提升器結(jié)構(gòu)圖要求，求得彈簧各項參數(shù)：(1) d = 12mm D = 60mm。(2) Pn=P2 =4900(N)=500(Kg)。(3) 工作圈數(shù) n=20，總?cè)?shù)n0=2