河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）1摘要礦山提升機(jī)是礦山大型固定機(jī)械之一。礦山提升機(jī)從最初的蒸汽機(jī)拖動(dòng)的誕生纏繞式提升機(jī)發(fā)展到今天的交交變頻直接拖動(dòng)的多繩摩擦式提升機(jī)和雙繩纏繞式提升機(jī)，經(jīng)歷了 170 多年的發(fā)展歷史。目前，國內(nèi)外經(jīng)常使用的提升機(jī)有單繩纏繞式和多繩摩擦式兩種形式。提升機(jī)主要由電動(dòng)機(jī)、減速器、主軸、滾筒等部分組成,各部分之間分別由聯(lián)軸器聯(lián)接。電動(dòng)機(jī)是動(dòng)力源,減速器是傳動(dòng)系統(tǒng),滾筒為執(zhí)行和控制部分。礦井提升設(shè)備是沿井筒提升煤炭、矸石升降人員和設(shè)備，下放材料的大型機(jī)械設(shè)備。它是礦山井下生產(chǎn)系統(tǒng)和地面工業(yè)廣場相聯(lián)接的樞紐，是礦山運(yùn)輸?shù)难屎?。因此，礦井提升設(shè)備在礦山生產(chǎn)的全過程中占有極其重要的地位。礦井提升設(shè)備是礦山大型設(shè)備之一，功率大，耗電多，大型礦井提升機(jī)的功率超過1000KW。因此礦井提升設(shè)備的造價(jià)以及運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用，也就成為影響礦井生產(chǎn)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的重要因素之一。合理的選擇，正確的使用和維護(hù)具有重要的經(jīng)濟(jì)意義。關(guān)鍵詞：纏繞式，提升機(jī)，聯(lián)軸器河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）2AbstractThe mine hoist is a large-scale fixed one of mine machinery，Mine hoist from the steam engine drag of the birth of the coil type hoist to today's hand in hand in frequency conversion of directly drive-more rope friction type elevator and the double rope hoist coil type, experienced more than 170 years history，At present, the common use of the hoist a coil type induction-motor-driven hoist rope and more friction type two kinds of forms.Ascension is mainly consist of motor, gear reducer, spindle, roller components, between the parts by coupling could respectively. Motor is power source, reducer is transmission system, roller for implementation and control partMine is lifting equipment along the wellbore coal gangue, ascension. Lift personnel and equipment, transfer of material mechanical equipment, It is mine production system and the ground industrial square connected hub, is the throat of the mining transport. Therefore, the mine production equipment s have an utmost important position in the ascension of the whole process.Mine is lifting equipment mine large equipment is one of the power, power consumption, large mine hoist power more than 1000 KW. Therefore mine lifting equipment cost and operation cost, also be to affect mine production technical and economic index in one of the most important factors. Reasonable option, the right to use and maintenance has important economic significance.Keyword: coil type, lifting hois, coupler河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）3目錄摘要 1Abstract2目錄 31 提升機(jī)介紹 .11.1 礦井提升設(shè)備介紹 11.1.2 提升容器按其結(jié)構(gòu)可分類如下： 31.3 礦井提升的特點(diǎn) 61.4 礦井提升機(jī)系統(tǒng)現(xiàn)狀 62 常見提升機(jī)的簡介 .82.1 纏繞式、摩擦式提升機(jī)的工作原理 82.1.1 單繩纏繞式提升機(jī)的工作原理 92.1.2 多繩摩擦式提升機(jī)的工作原理 92.2 纏繞式、摩擦式提升機(jī)的特點(diǎn)、存在的問題以及解決的方法 .112.2.1. 纏繞式提升機(jī)的特點(diǎn)、缺點(diǎn)以及問題的解決 112.2.2. 摩擦式提升機(jī)的特點(diǎn)、缺點(diǎn)以及問題的解決 123 礦井提升機(jī)的設(shè)計(jì)選型計(jì)算 133.1 設(shè)計(jì)依據(jù) .133.2 豎井提升容器的選擇 .133.2.1 提升容器的比較及其應(yīng)用范圍 .133.2.2 主井箕斗規(guī)格的選擇 .143.3 提升鋼絲繩的選擇計(jì)算 .163.3.1 鋼絲繩的分類 .163.3.2 鋼絲繩的標(biāo)示 .173.3.3 鋼絲繩結(jié)構(gòu)選擇 .173.3.4 單繩纏繞式(無尾繩)立井提升鋼絲繩選擇計(jì)算 .173.4 天輪選擇計(jì)算 .213.4.1 天輪分類 .213.4.2 天輪結(jié)構(gòu) .213.4.3 天輪工作原理 .213.4.5 天輪的選型計(jì)算 .223.5 提升機(jī)的選型計(jì)算 .23河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）43.5.1 提升機(jī)的表示方法 .233.5.2 滾筒選型 .233.5.3 滾筒的失效形式及原因 .253.5.4 提升機(jī)的計(jì)算及滾筒大小 .253.5.5 提升機(jī)強(qiáng)度校驗(yàn) .293.6 提升機(jī)與井筒的相對位置 .303.7 電動(dòng)機(jī)的選擇 .353.8 減速器的設(shè)計(jì) .363.9 主軸裝置 .373.9.1 JK 型礦井提升機(jī)主軸裝置常見故障及處理措施 383.9.1.1 卷筒筒殼開裂 .383.9.1.2 主軸故障 .383.9.1.3 固定卷筒右支輪內(nèi)孔磨損 .393.9.1.4 游動(dòng)卷筒銅套緊固螺栓易剪斷 .393.9.1.5 游動(dòng)卷瓦筒銅瓦磨損 .393.9.1.6 制動(dòng)盤偏擺超差 .393.9.1.7 調(diào)繩離合器故障和處理措施 .403.9.2 JK 型礦井提升機(jī)主軸裝置技術(shù)改造 403.9.2.1 卷筒由整體結(jié)構(gòu)改為兩半裝配式結(jié)構(gòu) .403.9.2.2 主軸承由滑動(dòng)軸承改為滾動(dòng)軸承結(jié)構(gòu) .403.9.3 主軸設(shè)計(jì) .413.9.3.1 主軸的結(jié)構(gòu) .413.9.3.2 主軸的強(qiáng)度計(jì)算 .423.10 制動(dòng)器選擇 433.10.1 盤式制動(dòng)器組成： 433.11.2 盤式制動(dòng)器的主要特點(diǎn)： 443.10.2 工作原理 443.10.3 制動(dòng)盤結(jié)構(gòu)和要求 453.10.4 制動(dòng)盤跳動(dòng)危害 453.10.5 解決礦井提升機(jī)制動(dòng)盤偏擺的方法 453.11 聯(lián)軸器 473.11.1 聯(lián)軸器的選擇 473.11.2 滾動(dòng)軸承的選擇 483.12 液壓站及液壓系統(tǒng) 50河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）53.13 深度指示器 503.14 保護(hù)裝置 51結(jié) 論 51致謝 .52參考文獻(xiàn) .52河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）11 提升機(jī)介紹1.1 礦井提升設(shè)備介紹提升設(shè)備是一個(gè)系統(tǒng)，提升系統(tǒng)通常有下列主要部分：提升機(jī)、提升主鋼絲繩、提升容器（箕斗、罐籠、礦車） 、天輪（在塔式摩擦提升時(shí)是導(dǎo)向輪） 、井架（在塔式摩擦提升時(shí)是井塔） 、罐道（在斜井提升時(shí)是軌道） 、井筒和井筒裝備、裝載設(shè)備（在罐籠提時(shí)是進(jìn)車裝置） 、卸載設(shè)備（在罐籠提升時(shí)是出車裝置） 、井底裝置等。1.1.1 礦井提升機(jī)分類：根據(jù)不同的出發(fā)點(diǎn)礦井提升設(shè)備有以下幾種分類方法：(1)按用途可分：主井提升設(shè)備，提升煤炭或礦物；副井提升設(shè)備，完成輔助提升任務(wù)，主要是提升矸石、升降人員、下放材料和設(shè)備；（2）按提升容器可分為：箕斗提升設(shè)備，用于主井提升；罐籠提升設(shè)備，大型礦井用于副井提升，小型礦井也可兼作主井提升；礦車提升設(shè)備，用于斜井提升，有單、雙鉤提升之分；吊桶提升設(shè)備，專用于豎井井筒開鑿時(shí)的提升。（3）按提升機(jī)類型可分為：纏繞式提升設(shè)備，分為單繩和雙繩（布雷爾）摩擦式提升設(shè)備，分為單繩和雙繩；二者都可以用于主井或副井提升。（4）按拖動(dòng)方式可分為：交流提升設(shè)備和直流提升設(shè)備（又有電動(dòng)發(fā)電機(jī)組供電與可控硅供電之分） 。 （5）按井筒的角度可分為；立井提升設(shè)備、斜井提升設(shè)備和露天礦斜坡提升設(shè)備。其他常用的分類方法如圖所示：單卷筒纏繞提升機(jī) 單繩纏繞 可分離單卷筒雙卷筒多繩纏繞布雷爾式礦井提升機(jī) 塔式單繩摩擦 落地式摩擦提升機(jī) 塔式多繩摩擦 落地式-礦井提升機(jī)分類礦井提升機(jī)作為一個(gè)完整的機(jī)械一電氣機(jī)組，它的組成部分所示：河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）2工作機(jī)構(gòu)主軸裝置和主軸承制動(dòng)器制動(dòng)系統(tǒng) 減壓傳動(dòng)裝置減速器（包括微拖動(dòng)減速器）機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng) 聯(lián)軸器潤滑系統(tǒng)潤滑油站礦井提升機(jī) 斜面操縱臺(tái)觀測和操縱系統(tǒng) 深度指示器和傳動(dòng)裝置 測速發(fā)電機(jī)裝置主電動(dòng)機(jī)和微拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)、控制和自動(dòng) 電氣控制系統(tǒng)保護(hù)系統(tǒng) 自動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)司機(jī)椅子、機(jī)座、機(jī)架輔助部分 護(hù)欄、護(hù)板、護(hù)罩導(dǎo)向輪裝置、車槽裝置（多繩摩擦繩提升機(jī)）礦井提升機(jī)的主要組成部分目前我國生產(chǎn)的主要結(jié)果形式有：單繩纏繞式的單筒和雙筒礦井提升機(jī)；摩擦式的有多繩落地式和塔式多繩摩擦式提升機(jī)。拖動(dòng)方式則按需要設(shè)計(jì)，另外用于井下的有液壓傳動(dòng)礦井提升機(jī)等。河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）31.1.2 提升容器按其結(jié)構(gòu)可分類如下： 人 車礦 車 翻 轉(zhuǎn) 式 箕 斗后 壁 卸 載 式 箕 斗箕 斗斜 井 吊 桶鑿 井 時(shí) 期 翻 轉(zhuǎn) 罐 籠普 通 罐 籠罐 籠副 井 翻 轉(zhuǎn) 式 箕 斗側(cè) 卸 式 箕 斗底 卸 式 箕 斗箕 斗主 井豎 井提 升 容 器我國煤礦豎井提升，主井普遍采用底卸式箕斗，副井普遍采用普通罐籠，斜井提升采用后壁卸載式箕斗、礦車和人車。1箕斗及其裝載設(shè)備一、豎井箕斗 (一)箕斗我國煤礦立井廣泛采用固定斗箱底卸式箕斗，其形式有很多種，過去一些礦井普遍采用扇形閘門底卸式箕斗，現(xiàn)在新建礦井多采用平板閘門底卸式箕斗。 箕斗的導(dǎo)向裝置可以采用鋼絲繩罐道，也可以采用鋼軌或組合罐道。采用鋼絲繩罐道時(shí)，除應(yīng)考慮箕斗本身平衡外，還要考慮裝煤后仍維持平衡，所以在斗箱上部裝載口處安設(shè)了可調(diào)節(jié)的溜煤板，以便調(diào)節(jié)煤堆頂部中心的位置。 我國使用的立井單繩箕斗為 JL 或 JLY 型；多繩箕斗為 JDS、JDSY 和 JDG 型。 (二)箕斗裝載設(shè)備 我國過去廣泛采用鼓形箕斗裝載設(shè)備。這種裝載設(shè)備的最大缺點(diǎn)是灑煤量很大，一般達(dá)到提煤量的 10，有的竟高達(dá) 40，且在裝載時(shí)不能保證箕斗的裝載量。因此新的箕斗裝載設(shè)備采用預(yù)先定量的裝載方式，其灑煤量可以大大降低，一般僅為提煤量的 1，最大不超過 3。定量裝載方式還能保證提升工作的正?；欣趯?shí)現(xiàn)提升自動(dòng)化。目前在新建和改建礦井的設(shè)計(jì)中已普遍采用定量裝載設(shè)備。目前國內(nèi)外廣泛采用的定量裝載設(shè)備有定量斗箱式和定量輸送機(jī)式兩種。河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）4單繩立井箕斗1楔形繩環(huán)；2 框架；3 可調(diào)節(jié)溜煤板；4斗箱；5閘門；6連桿；7卸載滾輪；8套管罐耳(用于繩罐道)；9鋼軌罐道罐耳；10扭轉(zhuǎn)彈簧；11罩子；12連接裝置根據(jù)井筒條件（豎井或斜井）及選用的提升容器和提升機(jī)的類型不同，可組成各種不同的礦井提升系統(tǒng)。較常見的有17：豎井單繩纏繞式箕斗提升系統(tǒng)；豎井單繩纏繞式罐籠提升系統(tǒng)；河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）5豎井多繩摩擦式箕斗提升系統(tǒng)；豎井多繩摩擦式罐籠提升系統(tǒng)；斜井箕斗提升系統(tǒng)；斜井串車提升系統(tǒng)1.2 礦井提升機(jī)生產(chǎn)過程簡介礦井提升機(jī)是沿井筒提運(yùn)礦石和廢石、升降人員、下放材料和工具的設(shè)備。提升容器有罐籠和箕斗。根據(jù)井筒傾角的不同,提升容器分為立井用和斜井用兩種.立井用提升容器主要是箕斗和罐籠,箕斗分為底卸式、側(cè)卸式和翻轉(zhuǎn)式,罐籠分為普通罐籠和翻轉(zhuǎn)罐籠。斜井箕斗分為翻轉(zhuǎn)式和后壁卸載式兩種。罐籠可用來提升礦石、人員、材料與設(shè)備等，但是箕斗不能用來提升人員。不同類型礦井提升機(jī)的工作方式和工作環(huán)境各有所相同，但其根本的工作原理是相似的，礦井提升機(jī)提升原理示意圖如圖所示：通過滾筒或齒輪的旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)皮帶或鏈條升降，從而實(shí)現(xiàn)箕斗或罐籠的升降，在井下和地面之間往復(fù)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)行對煤和人員、貨物的運(yùn)輸。11單繩纏繞式箕斗系統(tǒng)示意圖河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）61提升機(jī)；天輪；井架；箕斗；卸載曲軌；地面煤倉；提升鋼絲繩；翻車機(jī)（也稱翻籠） ；井底煤倉； 10給煤機(jī)；11裝載設(shè)備1.3 礦井提升的特點(diǎn)安全性所謂安全性，就是不能發(fā)生突然事故。由于礦井提升設(shè)備在礦山生產(chǎn)中所占的地位十分重要，其運(yùn)轉(zhuǎn)的安全性，不僅直接影響整個(gè)礦井的生產(chǎn)，而且還涉及人員的生命安全。因此各國都對礦井提升設(shè)備提出了極嚴(yán)格的要求。在我國這些規(guī)定包括在煤礦安全規(guī)程只中。可靠性所謂可靠性，是指能夠可靠地連續(xù)長期運(yùn)轉(zhuǎn)而不需在短期內(nèi)檢修。礦井提升設(shè)備所擔(dān)負(fù)的任務(wù)十分艱巨，不僅每年要把數(shù)十萬噸到數(shù)百萬噸的煤炭和礦石從井下提升到地面，而且還要完成其他輔助工作。礦井提升設(shè)備是周期動(dòng)作式輸送設(shè)備，需要頻繁地起動(dòng)和停車，工作條件苛刻，其機(jī)械電氣設(shè)備設(shè)計(jì)必須可靠。經(jīng)濟(jì)性礦井提升設(shè)備是礦山大型設(shè)備之一，功率大，耗電多，大型礦井提升機(jī)的功率超過1000KW。因此礦井提升設(shè)備的造價(jià)以及運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用，也就成為影響礦井生產(chǎn)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的重要因素之一。合理的選擇，正確的使用和維護(hù)具有重要的經(jīng)濟(jì)意義。1.4 礦井提升機(jī)系統(tǒng)現(xiàn)狀礦井提升機(jī)作為礦山企業(yè)的關(guān)鍵機(jī)電設(shè)備，對于礦山的高效，安全生產(chǎn)與經(jīng)濟(jì)的運(yùn)營有極其重要的作用，他不僅裝機(jī)容量大，是礦山的主要耗電大戶，而且他作為一個(gè)典型的位勢力矩負(fù)載，要求其拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)在其機(jī)械特性的四個(gè)象限內(nèi)頻繁周期性地進(jìn)行啟動(dòng)，制動(dòng)和方向運(yùn)行。對其在運(yùn)行過程中的加速度，減速度以及個(gè)運(yùn)行階段的行程和最后的停車位置都有精確的要求和嚴(yán)格的限制，因?yàn)樘嵘龣C(jī)始終是電力拖動(dòng)與控制的典型應(yīng)用裝置和研究對象，正確處理好礦井提升機(jī)的系統(tǒng)極其自動(dòng)化問題，對保證礦井的生產(chǎn)，安全和效益具有重要意義。進(jìn)入 90 年代，隨著計(jì)算機(jī)控制技術(shù)和電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展，在提升機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)中，采用電動(dòng)機(jī)+可控硅整流+全數(shù)字調(diào)節(jié)+PLC 控制+上位機(jī)監(jiān)控控制方式。對于這種控制方式主要有以下幾點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：硬件結(jié)構(gòu)簡單，故障點(diǎn)少，可靠性高；可控進(jìn)度高，工作穩(wěn)定性好；故障自診斷能力強(qiáng)，大大的降低了使用維護(hù)成本；具有較高的可購置性，擴(kuò)展方便，運(yùn)行靈活性高。這種提升機(jī)控制方式在近幾年都在普及，然后由于個(gè)別廠家壓縮成本，而在保護(hù)方面出現(xiàn)了偷工減料的現(xiàn)象，導(dǎo)致安全隱患的存在。河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）7首先第一個(gè)隱患就是，測速環(huán)節(jié)，好多廠家都是用霍爾傳感器，好一點(diǎn)的用增量編碼器，這種測速方式誤差大，受現(xiàn)場環(huán)境大，測速不準(zhǔn)確，因此保護(hù)就不完全，這個(gè)測速環(huán)節(jié)必須用測速發(fā)電機(jī)，這樣在 PLC 的程序才能更好的做到與速度有關(guān)的保護(hù)。第二隱患就是過分依賴變頻器，提升機(jī)是煤礦企業(yè)的核心設(shè)備，而變頻器是提升機(jī)的核心設(shè)備，直接關(guān)系生命安全，變頻器對環(huán)境要求高，而現(xiàn)在煤炭企業(yè)的現(xiàn)場環(huán)境差是不容忽視的，運(yùn)營時(shí)間長的不免對變頻器造成損害，變頻器故障，這樣就導(dǎo)致了提升機(jī)的癱瘓。另一方面由于煤礦自身管理問題存在以下安全技術(shù)缺陷:1、提升設(shè)備的安全保護(hù)裝置不全。目前礦山使用的提升設(shè)備，其安全保護(hù)裝置普遍不全，其原因主要有：（1）礦山企業(yè)的機(jī)電管理人員普遍反映，不知道按規(guī)定究竟需要安裝哪些安全保護(hù)裝置； （2）部分提升設(shè)備購置時(shí)就未配全保護(hù)裝置（如：普遍缺少深度指示器失效保護(hù)裝置 ） ；（3）部分礦山企業(yè)因種種原因有意甩開保護(hù)裝置（拆除或斷線） ，導(dǎo)致該項(xiàng)保護(hù)裝置不起作用。 2、設(shè)備長期帶病運(yùn)行。金屬非金屬地下礦山尤其是大量的小型礦山，因技術(shù)力量薄弱，設(shè)備的選型、安裝、調(diào)試、維護(hù)、管理等均是參照周邊同類礦山，因此同類問題往往體現(xiàn)出很強(qiáng)的地域性。這些小型礦山，不知如何維護(hù)設(shè)備。比較嚴(yán)重的問題有：安全保護(hù)裝置不起作用，形同虛設(shè)；保險(xiǎn)閘損壞不及時(shí)修復(fù)；斜井提升井口不裝阻車器；聲光信號(hào)裝置不全；實(shí)際提升荷載長期超設(shè)備設(shè)計(jì)能力；斜井人車沒有進(jìn)行定期維護(hù)和檢驗(yàn)，手動(dòng)落閘無法實(shí)現(xiàn)等，存在嚴(yán)重的安全隱患。 3、帶式制動(dòng)礦用提升絞車廣泛用于小型礦山的主提升。近幾年的檢驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，小型金屬非金屬地下礦山企業(yè)普遍采用帶式制動(dòng)礦用提升絞車用于礦山主提升。此外，有不少企業(yè)采用卷筒直徑0.8m 的小絞車用于礦山主提升，使用的設(shè)備種類五花八門，有調(diào)度絞車、建筑卷揚(yáng)機(jī)、電控卷揚(yáng)機(jī)、運(yùn)輸絞車等， 這些設(shè)備的共同點(diǎn)是工作制動(dòng)器（常用閘）采用手動(dòng)帶式閘，因無深度指示器，也就沒有深度指示器失效保護(hù)、過卷保護(hù)和開始減速時(shí)能自動(dòng)示警的警鈴，由于卷筒直徑小，實(shí)際使用時(shí)卷筒上纏繞鋼絲繩的層數(shù)難以符合標(biāo)準(zhǔn)要求（標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：用于斜井專門升降物料時(shí)不得超過 3 層） 。更令人擔(dān)憂的是，甚至有些礦山將這樣的設(shè)備用于豎井提升。 4、老設(shè)備未進(jìn)行技術(shù)改造。自 20 世紀(jì) 70 年代開始，我國的仿蘇產(chǎn)品KJ 型單繩纏繞式提升機(jī)在使用后陸續(xù)發(fā)現(xiàn)存在一些結(jié)構(gòu)性缺陷。如強(qiáng)度不夠（由于該產(chǎn)品卷筒結(jié)構(gòu)為薄壁強(qiáng)支結(jié)構(gòu)） 、制動(dòng)力矩較小、制動(dòng)可靠性低等，時(shí)至今日，這類提升機(jī)有一部分已報(bào)廢，有一部分已經(jīng)改造，但也還有一部分未經(jīng)任何改造依然在礦山使用。 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）81.5 礦井提升機(jī)的發(fā)展趨勢 近幾十年來，隨著各種新技術(shù)在礦用提升設(shè)備上的運(yùn)用，提升設(shè)備的結(jié)構(gòu)、制動(dòng)方式和自動(dòng)控制等方面都有了很大的改進(jìn)，總的發(fā)展趨勢為14 15：1、礦井提升機(jī)在總體上向大負(fù)載、高速度、大型化方向發(fā)展。為了確保提升設(shè)備無事故運(yùn)行，在提升設(shè)備有可能出事故的各個(gè)重要環(huán)節(jié)上，設(shè)有各種檢測、控制、保護(hù)裝置。為了提高生產(chǎn)效率，消除操作上的人為因素，在提升設(shè)備上配備全自動(dòng)運(yùn)行控制裝置。2、無論是煤礦還是金屬非金屬礦山，無論是國內(nèi)還是國外，隨著礦井開采深度的加大，提升的井筒越來越深，纏繞式提升機(jī)由于受纏繞層數(shù)的限制，已不能滿足開采的需要，因而逐漸被多繩摩擦式提升機(jī)所代替。 3、提升設(shè)備電氣控制技術(shù)發(fā)展迅速。目前，直流提升系統(tǒng)已經(jīng)向直流整流裝置+編碼測速技術(shù)+PLC+PLC 獨(dú)立保護(hù)+工業(yè)電視+計(jì)算機(jī)監(jiān)控+網(wǎng)絡(luò)的方向發(fā)展；交流提升系統(tǒng)是向變頻技術(shù)+編碼測速技術(shù)+PLC+PLC 獨(dú)立保護(hù)+工業(yè)電視+計(jì)算機(jī)監(jiān)控+網(wǎng)絡(luò)的方向發(fā)展；電氣控制技術(shù)的發(fā)展使提升機(jī)的控制更加自動(dòng)化，各種保護(hù)功能更加齊全，操作更簡單，有效地提高了提升系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全可靠性。2 常見提升機(jī)的簡介2.1 纏繞式、摩擦式提升機(jī)的工作原理我國目前廣泛使用的有單繩纏繞式和多繩摩擦輪式兩種，以下就重點(diǎn)介紹此兩種提升機(jī)的工作原理。河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）921 雙筒纏繞式礦井提升機(jī)2.1.1 單繩纏繞式提升機(jī)的工作原理纏繞式提升機(jī)的主要部件有主軸、卷筒 主軸承 調(diào)繩離合器、減速器、深度指示器和制動(dòng)器。示意圖如圖 2-2 所示。 2-2 纏繞式礦井提升機(jī)單繩纏繞式提升機(jī)是較早出現(xiàn)的一種類型，工作原理比較簡單，就是將鋼絲繩的一端固定在提升機(jī)的卷筒上，另一端繞過井架上的天輪與提升容器相連接，利用兩個(gè)卷筒上鋼絲繩的纏繞方向的不同，當(dāng)提升機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，使兩個(gè)容器一個(gè)上升一個(gè)下降，以完成提升任務(wù)，這種提升機(jī)在我國礦山中廣泛使用。按卷筒數(shù)目的不同，有單筒及雙筒提升機(jī)兩種。河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）10雙筒提升機(jī)在主軸上裝有兩個(gè)卷筒，其中之一與主軸固接（鍵裝或熱裝） ，稱為固定卷筒；另一卷筒則滑裝在主軸上，通過離合器與主軸連接，稱為游動(dòng)卷筒。將兩種卷筒做成這樣的目的，是為了在需要調(diào)繩及更換提升水平時(shí)，兩個(gè)卷筒可以有相對運(yùn)動(dòng)。單卷筒提升機(jī)只有一個(gè)卷筒，一般用于單鉤提升，但是如果在單卷筒上固定兩根鋼絲繩，且其纏繞方向相反，也可作雙鉤提升，這時(shí)，由于一根鋼絲繩自卷筒上松放，另一根則向卷筒上纏繞，卷筒表面得到了充分利用，所以單卷筒提升機(jī)相對于雙卷筒提升機(jī)來說，質(zhì)量和體積都小很多。不過單卷筒提升機(jī)做雙鉤提升時(shí)，繩長的調(diào)節(jié)頗為不便，為此，可以把單卷筒制成可分離式的兩部分，一部分與主軸固接，另一部分通過離合器與主軸相連，這種型式的稱為可分離式單卷筒提升機(jī)。2.1.2 多繩摩擦式提升機(jī)的工作原理多繩摩擦式提升機(jī)的主要部件有主軸、主導(dǎo)輪、主軸承、車槽裝置、減速器、深度指示器、制動(dòng)裝置及導(dǎo)向輪。由于使用了數(shù)根鋼絲繩代替一根鋼絲繩，鋼絲繩的直徑變小，摩擦輪雖變?yōu)槟Σ镣玻ㄒ喾Q主導(dǎo)輪）而稍有加寬，但其直徑亦變小。由于多繩不易在同一時(shí)間內(nèi)斷裂，故較為安全，多繩摩擦式提升機(jī)的結(jié)構(gòu)圖示如圖 2-3。圖 2-3 多繩摩擦式礦井提升機(jī)由于開采深度的增加，需要纏在卷筒上的提升鋼絲繩變長，因而礦井提升機(jī)的卷筒寬度加大，這帶來了一系列問題，如提升機(jī)主軸太長、繩弦偏角太大、機(jī)器加重而使轉(zhuǎn)動(dòng)慣量加大等。為了解決這個(gè)矛盾，德國人 Koepe 提出將鋼絲繩搭在摩擦輪上，利用摩擦襯墊與鋼絲繩之間的摩擦力來帶動(dòng)鋼絲繩運(yùn)動(dòng)。與卷筒纏繞式相比，摩擦輪的寬度顯著地變窄了，同時(shí)由于跨度變小，提升機(jī)主軸的直徑與長度均有所降低，結(jié)果顯著地減輕了機(jī)器的重力，而且由于回轉(zhuǎn)力矩的減少，亦將降低提升電動(dòng)機(jī)的容量。多繩摩擦提升設(shè)備的布置方式可分為塔式和落地式兩類。其提升系統(tǒng)示意圖如圖 2-4和 2-5 所示。河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）11圖 2-4 井塔式多繩摩擦提升系統(tǒng)示意圖多繩摩擦提升機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是與它的動(dòng)力傳遞原理以及安裝特點(diǎn)密切相關(guān)的。即由于它是靠摩擦力來傳遞動(dòng)力的，它必須有較高摩擦系數(shù)的襯墊，為了保持幾根繩的繩槽處的深淺相同，即各繩的摩擦半徑相同，需設(shè)切槽裝置，為了補(bǔ)償鋼絲繩蠕動(dòng)或滑動(dòng)對深度指示器指示位置的影響，設(shè)置了深度指示器自動(dòng)調(diào)零裝置，為了在使用圓尾繩時(shí)尾繩可以松捻而避免打結(jié)，在罐籠底部下方設(shè)有尾繩懸掛裝置。摩擦提升依靠襯墊與鋼絲繩之間的摩擦力來傳遞動(dòng)力，因此其工作可靠性就在于提升鋼絲繩與安在主導(dǎo)輪上的摩擦襯墊之間是否產(chǎn)生滑動(dòng)，即是否有足夠的摩擦力。2.2 纏繞式、摩擦式提升機(jī)的特點(diǎn)、存在的問題以及解決的方法2.2.1. 纏繞式提升機(jī)的特點(diǎn)、缺點(diǎn)以及問題的解決纏繞式提升機(jī)最大的特點(diǎn)是其結(jié)構(gòu)及工作原理十分簡單，就是利用鋼絲繩的纏繞方向的不同來實(shí)現(xiàn)物料的提升。但是，正是因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)、工作原理簡單也導(dǎo)致其存在以下很多的問題和不足。(1)纏繞式提升機(jī)只能應(yīng)用于淺井或中等深度的礦井中。這是因?yàn)樵谏罹按蠼K端載荷圖 2-5 落地式多繩摩擦提升系統(tǒng)示意圖河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）12時(shí)鋼絲繩和提升卷筒容繩面積要求太大，這導(dǎo)致了提升機(jī)體積龐大，質(zhì)量激增，使提升機(jī)的提升高度受到滾筒容繩量的限制，不適用于深井提升。(2)單繩纏繞式提升機(jī)的載荷由單根鋼絲繩承擔(dān)，因此單繩纏繞式提升機(jī)的鋼絲繩直徑往往很大。(3)纏繞式提升機(jī)的鋼絲繩纏繞在卷筒上，因此其卷筒直徑比較大，這就使其回轉(zhuǎn)力矩比較大，這就使纏繞式提升機(jī)的質(zhì)量比較大，從而使電動(dòng)機(jī)的容量和耗電量也增大，所以提升機(jī)的效率比較低。(4)卷筒的直徑比較大，這就使提升機(jī)的提升速度受到了限制，因此電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速也比較低，減速器比較大。(5)纏繞式提升機(jī)的鋼絲繩是纏繞在卷筒上，因此鋼絲繩的彎曲次數(shù)比較多，這就導(dǎo)致鋼絲繩的工作條件比較差，鋼絲繩的壽命降低。(6)單繩纏繞式提升機(jī)是用單根鋼絲繩提升容器，因此容器在提升過程中會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，這就使提升容器的罐耳和罐道發(fā)生摩擦，產(chǎn)生摩擦阻力。(7)單繩纏繞式提升機(jī)由單根鋼絲繩提升容器，因此它的安全性比較低。纏繞式提升機(jī)存在的一些問題是可以通過改變其結(jié)構(gòu)而解決的。例如：單繩纏繞式提升機(jī)的鋼絲繩直徑過大；單繩纏繞式提升機(jī)的提升容器的轉(zhuǎn)動(dòng)；單繩纏繞式提升機(jī)的安全性比較低。這些都是由于提升是靠單根鋼絲繩承載造成的，要解決這些問題可以增加提升鋼絲繩的數(shù)量，即采用多繩纏繞式提升機(jī)。而另一些解決不了的問題就要靠改變提升機(jī)的工作原理，采用摩擦式提升機(jī)來解決了。 112.2.2. 摩擦式提升機(jī)的特點(diǎn)、缺點(diǎn)以及問題的解決多繩摩擦式提升機(jī)與單繩纏繞式提升機(jī)比較其主要優(yōu)點(diǎn)：(1)提升高度不受滾筒容繩量的限制，適用于深井提升。(2)載荷是由數(shù)根鋼絲繩承擔(dān)，故鋼絲繩直徑較相同載荷下單繩提升小。(3)摩擦輪直徑顯著減小。(4)由于摩擦輪直徑小，回轉(zhuǎn)力矩減小，在提升載荷相同的情況下，多繩摩擦提升機(jī)的質(zhì)量比單繩纏繞式提升機(jī)小 1/41/5,提升電動(dòng)機(jī)的容量和耗電量也相應(yīng)降低，設(shè)備的效率提高。(5)摩擦輪直徑較小，在相同提升速度下，可以使用轉(zhuǎn)速較高的電動(dòng)機(jī)和較小的減速器。(6)鋼絲繩是搭放在摩擦輪上，減少鋼絲繩的彎曲次數(shù)，改善了鋼絲繩的工作條件。(7)采用偶數(shù)跟提升鋼絲繩，鋼絲繩的捻向是左右捻各半，消除了提升容器在提升過程中的轉(zhuǎn)動(dòng)，減少了容器的罐耳和罐道的摩擦阻力。河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）13(8)數(shù)根鋼絲繩同時(shí)承受載荷，提升工作的安全性大為提高，數(shù)根鋼絲繩被同時(shí)拉斷的可能性極小，因此可以不再使用防墜器，從而減少了提升容器的質(zhì)量。雖然多繩摩擦提升機(jī)解決了單繩纏繞式提升機(jī)存在的一些問題，但是多繩摩擦提升機(jī)自身也存在一定的缺陷與不足。(1)數(shù)根鋼絲繩的懸掛、更換、調(diào)整、維護(hù)檢修工作復(fù)雜，而且有一根鋼絲繩損壞需要更換時(shí)，為保持各鋼絲繩具有相同的工作條件，往往需要更換所有的鋼絲繩。(2)因不能調(diào)節(jié)繩長，故雙鉤提升工作不適用于多水平提升。(3)當(dāng)井深超過 1700m 時(shí)，鋼絲繩與容器在連接處的應(yīng)力波動(dòng)的較大，鋼絲繩的故障增多，故鋼絲繩摩擦提升不宜用于超深井提升。要解決多繩摩擦式提升機(jī)鋼絲繩的懸掛、更換等檢修復(fù)雜、不適用于多水平提升、不宜用于超深井提升這些問題，不是單靠改變提升機(jī)的結(jié)構(gòu)能夠解決的。多繩摩擦式提升機(jī)本身的原理是利用多根鋼絲繩和摩擦襯墊的摩擦力來傳動(dòng)的，因此要解決多繩摩擦式提升機(jī)的這些問題就必須改變其工作原理，因此這些問題并不是摩擦式提升機(jī)自身可以解決的。3 礦井提升機(jī)的設(shè)計(jì)選型計(jì)算3.1 設(shè)計(jì)依據(jù)1.設(shè)計(jì)依據(jù):1 礦井年產(chǎn)量：An=50 萬噸2 工作制度：年工作日 330 天，日工作小時(shí) 16h3 井筒深度： =300msH4 裝載高度：H z=25m5 卸載高度：H x=20m6 煤的松散密度： =0.957 礦井電壓：3000v、6000v8 主井提升方式：雙箕斗,井底設(shè)煤倉，定量自動(dòng)裝載3.2 豎井提升容器的選擇3.2.1 提升容器的比較及其應(yīng)用范圍提升容器主要是底卸式箕斗和普通罐籠?；返膬?yōu)點(diǎn)是：質(zhì)量輕，所需井筒斷面積小，河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）14裝卸載可自動(dòng)化，且時(shí)間短，提升能力大?；返娜秉c(diǎn)是：井底及井口需要設(shè)置煤倉和裝卸載設(shè)備，只能提升煤炭，不能升降人員、設(shè)備和材料，井架較高，需要另設(shè)一套輔助提升設(shè)備。罐籠的優(yōu)點(diǎn)是：井底及井口不需設(shè)置煤倉，可以提升煤炭、矸石，下放材料，升降人員和設(shè)備，井架較矮，有利于煤炭分類運(yùn)輸，罐籠的缺點(diǎn)是：質(zhì)量大，所需井筒斷面積大，裝卸載不能自動(dòng)化，而且時(shí)間較長，生產(chǎn)效率較低。 選擇箕斗還是選擇罐籠，需要根據(jù)多方面的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)來確定。 3.2.2 主井箕斗規(guī)格的選擇進(jìn)行提升設(shè)備選型設(shè)計(jì)時(shí)，礦井年產(chǎn)量 An和礦井深度 Hs為已知條件。當(dāng)提升容器的類型確定后，還要選擇容器的規(guī)格。在提升任務(wù)確定之后，選擇提升容器的規(guī)格有兩種情況：一是選擇較大規(guī)格的容器，一次提升量較大，則提升次數(shù)少。這樣，因?yàn)橐淮翁嵘枯^大，所需的提升鋼絲繩直徑和提升機(jī)直徑較大，因而初期投資較多。但提升次數(shù)較少，運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用較少。二是選擇較小規(guī)格的容器，情況和上述的相反，因而初期投資較少，而運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用則較多。那么，應(yīng)該如何選擇提升容器的規(guī)格才是合理的呢?其原則是：一次合理提升量應(yīng)該使得初期投資費(fèi)和運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)的加權(quán)平均總和最小。為了確定一次合理提升量，從而選擇標(biāo)準(zhǔn)的提升容器，可按以下步驟計(jì)算： 8(1)確定合理的經(jīng)濟(jì)速度 Vj 與一次合理提升量相對應(yīng)的，有一個(gè)合理的經(jīng)濟(jì)速度。經(jīng)研究證明，合理的經(jīng)濟(jì)速度 Vj 可用下式計(jì)算 10： （3-1）Hj)5.03(式中：H 為提升高度，H=H z+Hs+Hx;Hz為裝載的高度，根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書 Hz=25m;Hs為礦井的深度，根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書 Hs=300m;Hx為卸載高度，根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書 Hx=20m;H=Hz+Hs+Hx=25+300+20=345m所以：=（0.30.5） =5.579.28 m/sVj)5.03(345取 Vj=7.0 m/s(2)估算一次提升循環(huán)時(shí)間 XT（3-2）aVHjjX式中：a 為提升加速度，取 a=0.5m/s2；河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）15 為箕斗低速爬行時(shí)間，取 =15s； 為箕斗裝卸載休止時(shí)間，一般取 =8s。=345/7+7/0.5+15+8=86.3saVHTjjX計(jì)算小時(shí)提升量 As （3-3）)/(htbACsrnfs式中：C 為提升不均衡系數(shù)，有井底煤倉時(shí) C=1.11.15，無井底煤倉時(shí)取 C=1.2，根據(jù)設(shè)計(jì)背景，本礦井有井底煤倉，因此取 C=1.12。An 為礦井設(shè)計(jì)年產(chǎn)量,根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書 An=50 萬噸。af 為提升富裕系數(shù)，取 af=1.2。ts 為提升設(shè)備每天工作小時(shí)數(shù)，根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書 ts=16h。br 為提升設(shè)備每年工作日數(shù)，根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書取 br=330 天。=1.12×1.2×450000/（330×16）=127.3 t/hsrnfstbACa(4)計(jì)算小時(shí)提升次數(shù) ns （次） （3-4）XsTn360=3600/86.3=41.7 次， 取 ns=42 次。s(5)計(jì)算一次合理提升量 Q（3-5）sSnAQ=127.3/42=3.03 tsS根據(jù)式（3-5）求出的一次合理提升量 ，查表 3-1 選取與 相等或接近的標(biāo)準(zhǔn)箕斗，QQ其名義裝載量可以大于或小于 。在不加大提升機(jī)滾筒直徑的條件下，應(yīng)盡量選用大容量箕斗，以較底的速度運(yùn)行，降低能耗，減少運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用。河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）16表 3-1 箕斗規(guī)格型號(hào)型號(hào) JL-3 JL-4 JL-6名義裝載質(zhì)量KN 30 40 60有效容積 M 3.3 4.4 6.6提升鋼絲繩直徑m³ 31 37 43規(guī)格 380N/m 鋼軌剛性罐道數(shù)量 2箕斗質(zhì)量 T 3.8 4.4 5.0最大終端負(fù)荷T 8 9.5 12最大提升高度m 500 650 700箕斗總高 mm 7780 8560 9450箕斗中心距 mm 1830 1830 1870查表 3-1，選用 JLS-3 型箕斗，其參數(shù)見上圖，所需數(shù)據(jù)已加黑。計(jì)算一次實(shí)際提升量 選取標(biāo)準(zhǔn)箕斗后，根據(jù)所選箕斗的有效容積和煤的松散容重計(jì)算一次實(shí)際升量 Q（3-6）VQ式中： 為煤的松散容重，V 為標(biāo)準(zhǔn)箕斗的有效容積。=0.95×3.3=3.135t設(shè)置井下裝載系統(tǒng)，使用給煤機(jī)配用 3t 定重容器裝載。所以箕斗每次實(shí)際提升量Q=3t。3.3 提升鋼絲繩的選擇計(jì)算3.3.1 鋼絲繩的分類按結(jié)構(gòu)分類：分為點(diǎn)接觸鋼絲繩、線接觸鋼絲繩、面接觸鋼絲繩、多層股不旋轉(zhuǎn)鋼絲繩、異型股鋼絲繩（三角股、扇形股、橢圓形股和扁平形） 、滿充式鋼絲繩、涂塑鋼絲繩等。按繩芯分類：天然纖維芯鋼絲繩、合成纖維芯鋼絲繩、 金屬繩芯鋼絲繩、金屬股芯鋼絲繩。 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）17按用途分類：可分為一般用途鋼絲繩、重要用途鋼絲繩。3.3.2 鋼絲繩的標(biāo)示表面：光面鋼絲繩用 NAT 表示，鍍鋅鋼絲繩用 ZBB、ZAB、ZAA 表示。繩芯：纖維芯用 FC 表示（其中天然纖維芯用 NF 表示，合成纖維芯用 SF 表示，如：聚丙烯用 PP 表示，聚乙烯用 PE 表示） 。金屬繩芯用 IWR 表示，金屬股芯用 IWS 表示。捻法：右交互捻用 ZS，左交互捻 SZ，右同向捻用 ZZ，左同向捻用 SS。繩股：圓股不用代號(hào)標(biāo)記。 “V”表示三角股；“”表示橢圓股；“T”表示面接觸鋼絲繩；“S”表示西魯式鋼絲繩；“W”表示瓦林吞式鋼絲繩；“SW”表示西魯瓦林吞式鋼絲繩；“FI”填充式鋼絲繩；鋼絲繩強(qiáng)度：1570、1670、1770、1960 等等鋼絲繩完整表示方法18 NAT 6×19S+FC 1770 ZS GB/T20118-2006產(chǎn)品執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)（一般用途）鋼絲繩捻向（右交互捻）公稱鋼絲抗拉強(qiáng)度（MPa）鋼絲繩結(jié)構(gòu)（西魯式、麻芯）鋼絲繩表面狀態(tài)（光面）鋼絲繩公稱直徑3.3.3 鋼絲繩結(jié)構(gòu)選擇1、對于單繩纏繞式提升，一般宜選用光面右同向捻、斷面形狀為圓形股或三角股、接觸形式為點(diǎn)或線接觸的鋼絲繩；對于礦井淋水大、水的酸堿度高，以及在出風(fēng)井中，由于腐蝕嚴(yán)重，應(yīng)選用鍍鋅鋼絲繩。2、在磨損嚴(yán)重的條件下使用的鋼絲繩，如斜井提升等，應(yīng)選用外層鋼絲盡可能粗的鋼絲繩；斜井竄車提升時(shí)，宜采用交互捻鋼絲繩。3、對于多繩摩擦提升，一般應(yīng)選用鍍鋅、同向捻（左右各半）的鋼絲繩，斷面形狀最好是三角股。4、罐道繩最好用半密封鋼絲繩或三角股繩，表面光滑，比較耐磨。3.3.4 單繩纏繞式(無尾繩)立井提升鋼絲繩選擇計(jì)算 提升鋼絲繩的選擇計(jì)算是提升設(shè)備造型設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。鋼絲繩在運(yùn)轉(zhuǎn)中受有許多應(yīng)力的作用和各種因素的影響，如靜應(yīng)力、動(dòng)應(yīng)力、彎曲應(yīng)力、扭轉(zhuǎn)應(yīng)力和擠壓應(yīng)力河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）18等，磨損和銹蝕也將損害鋼絲繩的性能。綜合考慮以上應(yīng)力因素的精確計(jì)算是很困難的，目前國內(nèi)外都是按靜載荷近似計(jì)算的。我國是按煤礦安全規(guī)程的規(guī)定來設(shè)計(jì)的，其原則是：鋼絲繩應(yīng)按最大靜載荷并考慮一定的安全系數(shù)來進(jìn)行計(jì)算。安全系數(shù)是指鋼絲繩鋼絲拉斷力的總和與鋼絲繩的計(jì)算靜拉力之比。但是應(yīng)當(dāng)注意，安全系數(shù)并不代表鋼絲繩真正具有的強(qiáng)度儲(chǔ)備，只不過表示經(jīng)過實(shí)踐證明在此條件下鋼絲繩可以安全運(yùn)行。圖 3-1 所示為一立井單繩提升鋼絲繩計(jì)算示意圖。 鋼絲繩的最大靜拉力作用于 A 點(diǎn)處，其值為：(式 3-7)czpHQmax式中： 為鋼絲繩承受的最大計(jì)算靜載荷；為一次提升的有益載荷,Q=3 N410為容器重量； =3.8 Nzz為鋼絲繩每米重力；p為鋼絲繩懸垂長度， =36+3000+25=361m；cHzsjcH為井架高度； 礦井深度； 為容器裝載高j sz根據(jù)煤礦安全規(guī)程對安全系數(shù)的規(guī)定 5，必須滿足下式 ：（3-8）acZBmpQS0式中：圖 3-1 鋼絲繩計(jì)算示意圖河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）19ma 為新鋼絲繩的安全系數(shù)，其值必須嚴(yán)格按照煤礦安全規(guī)程規(guī)定選取。S0為鋼絲繩所有鋼絲斷面面積之和，m 2 B為鋼絲繩抗拉強(qiáng)度，Pa一般鋼絲繩的平均比重近似取 0.09 Ncm 3 ，于是有下式：（3-9）)/(0mSp式中： 0為鋼絲繩的比重， 0=9.0×104 N/m3將式(3-9)代入式(3-8)得： acZBpHQP0 BP )ma0CZ（P( B- )C(a0ZQ（3-10） /(0NHpaZ代人 0=9.0×104 N/m3的值后，得出選擇每米鋼絲繩重的公式為：（3-11）)/(1.5mQpCaBZ查表 3-2，鋼絲繩的抗拉強(qiáng)度 B數(shù)值有表 3-2 鋼絲繩的抗拉強(qiáng)度 B鋼絲繩公稱抗拉強(qiáng)度/MPa1470 1570 1670 1770 1870鋼絲繩抗拉強(qiáng)度/MPa1470 1570 1670 1770 1870表 3-3-1取 =1870MPa， =1800MPaSS表 3-3 鋼絲繩安全系數(shù) ma 最低值 5河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）20用途分類 安全系數(shù)最低值轉(zhuǎn)為升降人員 9升降人員時(shí) 9混合升降時(shí) 9升降人員和物料升降物料事 7.5單繩纏繞式提升裝置專為升降物料 6.5本次設(shè)計(jì)的為專為升降物料提升裝置，因此 ma=6.5所以=25.3 N/m=253 kg/100m6135.6081344P根據(jù)計(jì)算結(jié)果查圖 3-2 選取鋼絲繩型號(hào) 1圖 3-2 鋼絲繩型號(hào)選取直徑為 30mm，天然纖維芯鋼絲繩，抗拉強(qiáng)度為 1770MPa，其型號(hào)表示為：30 NAT 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）216×19S+FC 1870 Z GB/T20118-2006由于實(shí)際所選鋼絲繩的 0 不一定是 0.09 Ncm 3，因此所選繩是否滿足安全系數(shù)的要求必須按實(shí)際所選每米繩重按下式進(jìn)行驗(yàn)算，即所選繩的實(shí)際安全系數(shù)為：（3-12）CZqapHQm式中 Qq為所選鋼絲繩全部鋼絲破斷拉力總和，查上表得 525KN為一次提升的有益載荷,Q=3 N410為容器重量； =3.8 NzzPHC=324×355×10÷100=115020N所以=6.966.5CZqapHQm經(jīng)驗(yàn)算所選鋼絲繩在安全規(guī)程規(guī)定值內(nèi)，是可以使用的。選用合格。3.4 天輪選擇計(jì)算天輪安裝在井架上，作支撐，供礦井提升時(shí)支拖提升機(jī)卷筒到提升容器之間，引導(dǎo)鋼絲繩轉(zhuǎn)向之用。繩槽帶塑襯或膠塊，增加鋼絲繩的使用壽命。 63.4.1 天輪分類立井天輪，鑿井天輪，游動(dòng)輪。3.4.2 天輪結(jié)構(gòu)直徑 4000mm 時(shí)，采用模壓鉚接結(jié)構(gòu)；直徑 3500mm 時(shí)，采用模壓焊接結(jié)構(gòu)；直徑小于 3000mm 時(shí)，采用整體鑄鋼結(jié)構(gòu)。天輪輪緣的結(jié)構(gòu)對鋼絲繩的使用壽命有一定影響，應(yīng)盡量減輕輪緣的重量。3.4.3 天輪工作原理1)立井天輪及鑿井天輪的輪體只作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。2)立井天輪主要用于立井提升及斜井箕提升。3)鑿井天輪用于立井鑿時(shí)懸吊吊盤及穩(wěn)繩。河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）224)游動(dòng)天輪的輪體除作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)外，還可以軸向移動(dòng)，主要適用于串車提升。3.4.4 立井天輪基本尺寸立井天輪基本尺寸見圖 3-3圖 3-3 天輪基本尺寸3.4.5 天輪的選型計(jì)算天輪安裝在井架上，作為提升鋼絲繩的支撐、導(dǎo)向之用。根據(jù)煤礦安全規(guī)程的規(guī)定，天輪直徑 需按下面條件確定。 5tD80d （3-13）t并且應(yīng)滿足 1200 （3-14）t式中 d 為鋼絲繩直徑，d=30mm為鋼絲繩中最粗鋼絲直徑 =2mm則 80d=80×30=2400mmtD1200 =1200×2=2400mmt查圖 3-3 選用 TLG 2500/17 的天輪。河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）23天輪特征表型號(hào)名義直徑mm繩槽半徑mm軸承中心高mm總重 NTLG 2500/172500 17 200 151003.5 提升機(jī)的選型計(jì)算選擇提升機(jī)的主要參數(shù)有：卷簡直徑 D；卷筒寬度 B;提升機(jī)最大靜張力 Fjmax 及最大靜張力差 Fjc。其中卷筒直徑 D 為選擇提升機(jī)規(guī)格型號(hào)的依據(jù)；其他三個(gè)參數(shù)為校核參數(shù)選擇提升機(jī)卷筒直徑的主要原則是：使鋼絲繩在卷筒上纏繞時(shí)所產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力不要過大，以保證提升鋼絲繩具有一定的承載能力和使用壽命。理論與實(shí)踐已證明，繞經(jīng)卷筒和天輪的鋼絲繩，其彎曲應(yīng)力的大小及其疲勞壽命取決于卷筒與鋼絲繩直徑的比值。3.5.1 提升機(jī)的表示方法2 J K B × 改進(jìn)序號(hào)補(bǔ)充特征（變頻調(diào)速為 P，直流調(diào)速為 Z，開關(guān)磁阻為D，電阻調(diào)速不注）卷筒寬度，單位為米（m）卷筒直徑，單位為米（m）隔爆型（非隔爆型不注）礦井提升機(jī)卷揚(yáng)機(jī)類雙卷筒（單筒不注）示例 1：卷筒直徑為 2.5m、寬度為 1.2 m，采用非隔爆型電阻調(diào)速的單卷筒單繩纏繞式礦井提升機(jī)的產(chǎn)品型號(hào)為：JK-2.5×1.2。3.5.2 滾筒選型卷筒是提升機(jī)的主要部件，它有幾種不同的結(jié)構(gòu)，其常見型式如圖河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）24卷筒的結(jié)構(gòu)型式a）鑄造支輪卷筒；b）盤式支輪卷筒1-主軸； 2-輪轂； 3-輔板； 4-制動(dòng)盤； 5-加強(qiáng)角鋼； 6-法蘭盤（支輪） ；7-支環(huán)所有卷筒大致都由下列幾部分組成：（1）筒殼；（2）目前有縱向筋的不支輪包括鍵輻和輪緣，亦可為輻板式結(jié)構(gòu)；（3）用以加強(qiáng)筒殼的縱向筋和環(huán)向筋(亦稱支環(huán))。多，但多設(shè)有支環(huán)。 由于卷筒是利用薄壁承載，故所受應(yīng)力較復(fù)雜，如設(shè)計(jì)或使用不當(dāng)，會(huì)造成變形、開裂甚至不能使用。筒殼、支輪和加強(qiáng)筋所用的剛才大都為 及 ，為了提高強(qiáng)度也有用 16Mn 的，因3AF為這些材料的貨源較廣，工藝性能也較好。一般而言，筒殼、支輪和加強(qiáng)筋都用焊接的。除盤式支輪外，輪輻還有焊成工字型、十字型或丁字型的一般而言，筒殼、支輪和加強(qiáng)筋都用焊接的。除盤式支輪外，輪輻還有焊成工字型、十字型或丁字型的對于小型提升機(jī)，支輪也有用鑄造的(圖 3-1a)。由于工藝或安裝、運(yùn)搬方面的原因，支輪有整體的，也行兩半或三瓣的。較大的提升機(jī)則很少用鑄造支輪，因?yàn)榇笾睆降蔫T造支輪過于笨重。對于雙卷筒提升機(jī)中的活卷筒，內(nèi)于它與主軸有相對運(yùn)動(dòng)，因此往往在輪轂與主軸之間加有襯套。襯套通常用減磨金屬，如比壓許可，也可用尼龍襯套。河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）25雙卷筒提升絞車主軸裝置簡圖卷筒外面般均敷有木襯。木襯的作用是防止鋼繩與簡殼直接接觸造成磨損，此外還能使鋼繩沿著木襯上的溝槽纏繞，排列整齊，避免疊壓現(xiàn)象。3.5.3 滾筒的失效形式及原因滾筒的失效形式主要有：(1)裂紋。裂紋出現(xiàn)于筒殼、支輪及支環(huán)上。筒殼上的裂紋多出現(xiàn)于圓周方向和螺釘孔處， 。支輪的裂紋多出現(xiàn)于人孔周邊，呈放射狀；支環(huán)的裂紋多出現(xiàn)于焊縫處，或支環(huán)斷裂。(2)局部變形過大多。此種情況多數(shù)是筒殼中部塌陷。(3)連接螺栓被剪斷或彎曲變形過大。造成上述失效的原因是復(fù)雜的，需要具體分析，一般來說可能有以下幾種：(1)理論計(jì)算有誤。如某礦使用的 2 4 1.7 仿蘇型提升機(jī)，根據(jù)正確計(jì)算應(yīng)有 34 個(gè)支環(huán)，而實(shí)際只有兩個(gè)，故造成滾筒強(qiáng)度不足。(2)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不良。造成該筒各部分剛度相差過大。如所加支輪和支環(huán)的結(jié)構(gòu)不合理，形成局部剛性過高，從而導(dǎo)致局部應(yīng)力過高，不符合彈性均勻化設(shè)計(jì)原則。(3)加工安裝不當(dāng)。如滾筒不圓或支環(huán)與筒殼貼合不好等。(4)使用維修不當(dāng)。如過載以及加速度過大等。(5)原材料有缺陷。如內(nèi)部裂紋等。(6)焊接工藝不當(dāng)。如焊條或焊接參數(shù)選用不當(dāng)，焊接處清洗不凈，以及焊后不進(jìn)行熱處理或熱處理不當(dāng)造成焊接殘余應(yīng)力過高等。3.5.4 提升機(jī)的計(jì)算及滾筒大小圖 3-4 所示是鎖股(密封)鋼絲繩進(jìn)行彎曲試驗(yàn)的結(jié)果，由圖示可知，在同一鋼絲繩直徑條件下，卷簡直徑愈大，彎曲應(yīng)力愈?。辉谙嗤砗喼睆綏l件下，繩徑愈小，彎曲應(yīng)力愈小，即比值 Dd 愈大，彎曲應(yīng)力愈小。