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多繩摩擦式提升機設(shè)計
摘要
目前我國許多煤礦礦井已經(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，在礦井機械化生產(chǎn)中占有重要地位。制動器是提升的重要組成部分之一，直接關(guān)系著提升機設(shè)備的安全運行。
多繩摩擦提升機具有體積小、質(zhì)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。本文利用大學(xué)期間所學(xué)課程針對多繩摩擦輪提升機，對其滾筒和制動系統(tǒng)進行設(shè)計。
在對提升機的制動器選型過程中，因盤式制動器是近年來應(yīng)用較多的一種新型制動器，它以其獨特的優(yōu)點及良好的安全性能被廣大用戶認可，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 超強的控制性能為盤式制動器的應(yīng)用提供了巨大的工作平臺。制動盤的制動力，靠油缸內(nèi)充入油液而推動活塞來壓縮盤式彈簧來實現(xiàn)。
液壓盤式制動器作為最新一種制動器，具有許多優(yōu)點，所以它在現(xiàn)代多種類型提升機中獲得廣泛的應(yīng)用。它具有制動力大、工作靈活性穩(wěn)定、敏感度高等特點，對生產(chǎn)安全具有重要意義。
關(guān)鍵詞：提升機；多繩摩擦；制動器；設(shè)計；液壓傳動。
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 Hoist the 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 four-rope friction round 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 users. Especially in the light of the hydraulic control system and the PLC, Hydraulic System and PLC super performance of the disc brake provides a 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.
目錄
摘要 i
Abstract ii
前言 1
第一章 提升機的概述 3
1.1提升機的簡介 3
1.2提升機的用途和發(fā)展概況 4
1.3提升機的工作原理 7
第二章 提升機的組成 9
2.1 工作機構(gòu) 9
2.2 制動系統(tǒng) 11
2.3 機械傳動系統(tǒng) 11
2.4潤滑系統(tǒng) 12
2.5觀察和操縱系統(tǒng) 12
2.6拖動，控制和自動保護系統(tǒng) 13
2.7輔助部分 14
第三章 提升機的選型計算 15
3．1設(shè)計依據(jù) 15
3.2提升容器選擇 15
3.3鋼絲繩及提升機選擇 16
3.4．提升機的選擇 18
3.5．電機的選擇 19
3.6．提升機的校核 19
3.7 提升系統(tǒng)計算 20
第四章 提升機卷筒的設(shè)計 23
4.1卷筒的分類 23
4.2 卷筒繩槽的確定 23
4.3卷筒的確定 24
4.4 卷筒強度計算 26
第五章 卷筒主軸的設(shè)計 28
5.1 卷筒軸的受力分析與工作應(yīng)力分析 28
5.2 軸的設(shè)計計算 29
5.3.確定各段軸的直徑和長度 30
5.4軸的校核 30
第六章 提升機的制動系統(tǒng) 32
6.1 盤式制動器 32
6.2盤式制動器的設(shè)計計算 35
6.3 盤式制動器的調(diào)整和維護 43
第七章 提升機的液壓站 45
7.1 液壓站的功用 45
7.2 提升機液壓站的工作要求 45
7.3 液壓站的組成部分 45
7.4液壓站的維護及注意事項 46
結(jié)論 48
致謝 49
參考文獻 50
前言
目前，國外多繩摩擦式礦井提升機的發(fā)展方向是：發(fā)展落地式和斜井多繩摩擦式提升機，研究其用于特淺井、盲井的可能性，以擴大起使用范圍；采用新結(jié)構(gòu)，以減小機器的外形尺寸和重量；實現(xiàn)自動化和遙控，以提高工作的可靠性和生產(chǎn)效率。
在國內(nèi)外，多繩摩擦式提升機得到飛躍發(fā)展，同單繩纏繞式提升機相比，它具備以下優(yōu)點：
1）由于鋼絲繩不是纏繞在卷筒上，所以提升高度不受卷筒容繩量的限制，更適用于深井提升，這是多繩提升機較突出的優(yōu)點。例如瑞典某礦井使用50t箕斗的8繩提升機，提升高度為1300m主導(dǎo)輪的直徑僅為4m，若用單繩纏繞式提升機，則滾筒直徑將達7.2到8m，纏繞寬度將達5到4.5m，鋼絲繩直徑將為80mm，不僅設(shè)備重量大，而且設(shè)備和鋼絲繩直徑過大，制造和安裝使用維修都較困難。
2）由于提升容器是由數(shù)根鋼絲繩所承擔(dān)，提升鋼絲繩直徑就比相同載荷下單繩提升的小，并導(dǎo)致主導(dǎo)輪直徑小，因而在同樣提升載荷下，多繩提升機具有體積小，重量輕，節(jié)省材料，制造容易，安裝和運輸方便等特點。
3）由于多繩摩擦式提升機運動質(zhì)量小，拖動電動機的容量與耗電量都相應(yīng)減少。
4）由于多根鋼絲繩提升，幾根鋼絲繩被同時拉斷的可能性極小，因此提高了提升設(shè)備的安全性，可不設(shè)斷繩保險器（防墜器），這就給使用鋼絲繩罐道礦井提供了有利條件。
5）在卡罐和過卷的情況下，有打滑的可能性，可避免斷繩事故發(fā)生。
6）由于多繩提升機的提升鋼絲繩一般都是偶數(shù)，因而可以用相同數(shù)量的左捻和右捻鋼絲繩，這樣，提升鋼絲繩在運行中產(chǎn)生的阻力就可以相互抵消，從而減輕了提升容器因鋼絲繩扭力而產(chǎn)生對罐道的側(cè)向壓力，既降低了運行中的摩擦阻力，又可以減輕罐耳和罐道的單向摩擦，從而延長了罐耳和罐道的使用壽命。
7）由于主導(dǎo)輪寬度較小，軸的跨度也小，改善了主軸的負載性能。
8）主導(dǎo)輪上不纏繩，提升鋼絲繩沒有在纏繩時沿軸中心方向上的擠壓力（單繩纏繞式礦井提升機上會受這種力的影響，通常稱之為“咬繩”），而且，由于鋼絲繩承受的動應(yīng)力和靜應(yīng)力都低，因而有利于鋼絲繩使用壽命的提高。
通過本次的畢業(yè)設(shè)計，進一步熟悉多繩摩擦式礦井提升機各部分的工作原理，完成礦井多繩摩擦式提升機總體機構(gòu)之中的各個部件的設(shè)計和校核計算，使之能夠在合適的礦井下進行運作，而且使提升機的生產(chǎn)效率大大的提高，保證礦井工作的順利進行。
第一章 提升機的概述
1.1提升機的簡介
礦井提升機是一種大型提升機械設(shè)備。由電機帶動機械設(shè)備，以帶動鋼絲繩從而帶動容器在井筒中升降，完成輸送任務(wù)。礦井提升機是由原始的提水工具逐步發(fā)展演變而來?，F(xiàn)代的礦井提升機提升量大，速度高，安全性高，已發(fā)展成為電子計算機控制的全自動重型礦山機械。
礦井提升機主要由電動機、減速器、卷筒（或摩擦輪）、制動系統(tǒng)、深度指示系統(tǒng)、測速限速系統(tǒng)和操縱系統(tǒng)等組成，采用交流或直流電機驅(qū)動。按提升鋼絲繩的工作原理分纏繞式礦井提升機和摩擦式礦井提升機。纏繞式礦井提升機有單卷筒和雙卷筒兩種，鋼絲繩在卷筒上的纏繞方式與一般絞車類似。單筒大多只有一根鋼絲繩，連接一個容器。雙筒的每個卷筒各配一根鋼絲繩，連接兩個容器，運轉(zhuǎn)時一個容器上升，另一個容器下降。纏繞式礦井提升機大多用于年產(chǎn)量在120萬噸以下、井深小于400米的礦井中。摩擦式礦井提升機的提升繩搭掛在摩擦輪上，利用與摩擦輪襯墊的摩擦力使容器上升。提升繩的兩端各連接一個容器，或一端連接容器，另一端連接平衡重。摩擦式礦井提升機根據(jù)布置方式分為塔式摩擦式礦井提升機（機房設(shè)在井筒頂部塔架上）和落地摩擦式礦井提升機（機房直接設(shè)在地面上）兩種。按提升繩的數(shù)量又分為單繩摩擦式礦井提升機和多繩摩擦式礦井提升機。后者的優(yōu)點是：可采用較細的鋼絲繩和直徑較小的摩擦輪，從而機組尺寸小，便于制造；速度高、提升能力大、安全性好。年產(chǎn)120萬噸以上、井深小于2100米的豎井大多采用這種提升機
礦井提升機具有以下特點：
（1）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，其運轉(zhuǎn)的安全性．不僅直接影響整個礦井的生產(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)備提出了極嚴格的要求。在我國這些規(guī)定包括在《煤礦安全規(guī)程》只中。
（2）可靠性
所謂可靠性，是指能夠可靠地連續(xù)長期運轉(zhuǎn)而不需在短期內(nèi)檢修。礦井提升設(shè)備所擔(dān)負的任務(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。一個年產(chǎn)150萬噸的礦井，停產(chǎn)一天就要損失大約20萬元。因此礦井提升機至少要服務(wù)二十年以上而不需大修。
（3）經(jīng)濟性
礦井提升設(shè)備是礦山大型設(shè)備之一，功率大，耗電多，大型礦井提升機的功率超過1000KW。因此礦井提升設(shè)備的造價以及運轉(zhuǎn)費用，也就成為影響礦井生產(chǎn)技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)的重要因素之一。
1.2提升機的用途和發(fā)展概況
礦井提升設(shè)備是礦山運輸中的咽喉設(shè)備,又是礦山最大的耗電設(shè)備。西德、瑞典等國是當(dāng)今世界上制造礦井提升機較先進的國家,特別是多繩摩擦式提升機更為突出。在這些國家的豎井中幾乎全部采用較先進的多繩摩擦式提升機,不僅廣泛采用龐大井塔的塔式多繩摩擦提升機,而且越來越多地使用較低的井架的落地式多繩提升機。它們的發(fā)展特點是體積小,重量輕,終端提升量大,提升速度高,襯墊材料摩擦系數(shù)大又耐磨,液壓制動,運轉(zhuǎn)安全可靠,自動化程度高,多機集中控制等。生產(chǎn)的產(chǎn)品供世界上二十多個國家使用。我國礦井提升設(shè)備在上述技術(shù)方面與發(fā)達國家相比有一定的差距，自動化和多機集中控制技術(shù)方面差距大，產(chǎn)品在國際市場上缺乏競爭能力。
內(nèi)裝式提升機在我國已有多臺運行，作為高度機電一體化的，節(jié)能新產(chǎn)品應(yīng)重點發(fā)展。同時開展斜井提摩擦提升和布雷爾提升機的研制。
目前國外礦井提升機總的發(fā)展趨向是：
(1)向大型化發(fā)展 礦井大型化和要求提升機大型化之目的主要在于獲得更大的礦產(chǎn)量。1O年前，年產(chǎn)90～120萬t的礦為大型礦。目前，就世界范圍而言， 年產(chǎn)200～300萬t的礦山也不算大，僅僅算中、小型礦 瑞典最大地下礦將達1000 ～2500萬r／a。大型化主要體現(xiàn)在大容量的提升容器。目前．世界上一次提升最大重量已達63t。國外大型提升機都采用多繩摩擦式提升機。
(2)向自動化、遙控方向發(fā)展 自動化不僅僅是為了節(jié)省人力，更重要的是適應(yīng)大生產(chǎn)、集中控制、集中管理、系統(tǒng)聯(lián)動的需要．也是保證產(chǎn)量和提高勞動生產(chǎn)率的有效手段 同時也包含減輕勞動強度、節(jié)省人力、電力和提高運行安全性。國外大型礦井提升機都廣泛采用以多種保護為基礎(chǔ)的自動化運行．并能記錄和處理各種生產(chǎn)數(shù)據(jù)、運行等資料。英國完善了包括有全功能維護設(shè)計的可控硅供電，直接連接直流電動機驅(qū)動系統(tǒng)和在井簡中的提升機控制系統(tǒng) 目前國外主井幾乎都是自動化運行，副井由于機動性大．一般都是采用按鈕控制和在罐籠內(nèi)遙控。
(3)繼續(xù)發(fā)展多繩提升機 一般淺井、提升重量不大時．可采用常規(guī)纏繞式提升機；但當(dāng)深井、提升重量大時，須采用多繩摩擦式提升機。有相當(dāng)一部分提升任務(wù)既可采用纏繞式提升機也可采用多繩提升機，如果現(xiàn)場條件允許．則多繩摩擦式提升機更為經(jīng)濟。目前多繩纏繞式提升機繼續(xù)向更先進方向投展。有些國家生產(chǎn)的多繩提升機，塔式和落地式多繩提升機大致各占5O%。
(4)發(fā)展各種新型和專用提升設(shè)備除目前已出現(xiàn)的落地式提升機、布雷爾提升機和采用鋼芯膠帶牽引的摩擦式提升機外； 國外還研制了起重式提升機、各種不同包圍角的多繩摩擦式提升機(用于淺井)．另外，還研制了不同形式的無繩提升設(shè)備，現(xiàn)已知的有機械式、電磁式、水力式和風(fēng)動式。
(5)采用“四新”(新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)、新材料和新工藝)采用“四新” 后，提升機主軸裝置、制動系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、操縱系統(tǒng)和驅(qū)動系統(tǒng)等各部分不斷改進提高，使整個多繩摩擦式提升機結(jié)構(gòu)朝著體積小、重量輕、效率高的方向發(fā)展。
國內(nèi)礦井提升機的發(fā)展趨向是：
(1)發(fā)展多繩摩擦輪提升機，特別是大型落地式多繩提升機． 以及斜井、斜坡道用的多繩提升機；
(2)不斷改進井研制新型單繩及多繩纏繞式礦井提升機}
(3)可控硅供電及徽電子技術(shù)在提升機上應(yīng)用，以及可編程序控制器，遙控技術(shù)．交交變頻調(diào)速等先進技術(shù)；
(4)研制應(yīng)用高性能摩擦襯墊．高比壓閘瓦等新技術(shù)、新材料；
(5)不斷引進、消化、吸收國外先進技術(shù)，并用于制造國產(chǎn)礦井提升機。淘汰落后技術(shù)，如塊式閘及角移式閘．氣動制動器，鑄造結(jié)構(gòu)并限制減速器和控制繼電器的使用。
1.3提升機的工作原理
按工作原理不同，礦井提升機可分為兩類：單繩纏繞式和多繩纏繞式提升機。單繩纏繞式又可分為單卷筒提升機和雙卷筒提升機。
單繩纏繞式提升機的工作原地如圖l—1所示，簡單地說，就是用一根較粗的鋼絲繩在卷筒上纏上和纏下來實現(xiàn)容器的提升和下放運動。
圖1-1.1 單繩纏繞式提升機 圖1-1.2 多繩纏繞式提升機
1-滾筒；2-鋼絲繩；3-容器； 1-主導(dǎo)輪；2-鋼絲繩；3-平衡尾繩；
4-平衡尾繩；5-天輪 4-容器；5-導(dǎo)向輪
圖l—1
提升機安裝在地面提升機房里，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—1所承為單繩纏繞式單卷筒提升機，卷筒上固定兩根鋼絲繩，并應(yīng)使每根鋼絲繩在卷簡上的纏繞方向相反。這樣，當(dāng)電動機經(jīng)過減速器帶動卷筒旋轉(zhuǎn)時，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動。不難看出，單繩纏繞式提升機的一個根本特點和缺點是鋼絲繩在卷筒上不斷的纏上和纏下，這就要求卷筒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度。單繩纏繞式提升機的規(guī)格性能、應(yīng)用范圍、機械結(jié)構(gòu)等都是由這一特點來確定的。
單繩纏繞式雙卷筒提升機具有兩個卷筒，每個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，其工作原理和特點與單卷筒提升機完全相同。多繩摩擦式提升機的工作原理與單繩纏繞式提升機不同，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。提升機工作時，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)輪由電動機通過減速器帶動向某一個方向轉(zhuǎn)動時，在鋼絲繩和摩擦襯墊之間使發(fā)生很大的摩擦力，使鋼絲繩在這種摩擦力的作用下，跟隨主導(dǎo)輪一起運動，從而實現(xiàn)容器的提升和下放。不難看出，多繩摩擦式提升機的一個根本特點和優(yōu)點是鋼絲繩不在主導(dǎo)輪輪上纏繞，而是搭放在主導(dǎo)輪的摩擦襯墊上，靠摩擦力進行工作。同樣，多繩摩擦式提升機的規(guī)格性能、應(yīng)用范圍和機械結(jié)構(gòu)等，都是由這一特點來確定的。
多繩摩擦式提升機特別適應(yīng)于深并和大產(chǎn)量的提升工作。 多繩摩擦式提升機與單繩纏繞式提升機比較，在規(guī)格性能、應(yīng)用范圍、機械結(jié)構(gòu)和經(jīng)濟效果等方而都優(yōu)越得多，就深井和大產(chǎn)量來說，是堅井提升的發(fā)展方向。
但是，根據(jù)我國目前淺井多、斜并多的特點，單繩纏繞式提升機仍然是目前制造和使用的重點。對于部分深井和大產(chǎn)量的礦井，則應(yīng)該合理的選用多繩摩擦式提升機，而不宜選用大型的單繩纏繞式提升機。
第二章 提升機的組成
礦井提升機作為一個完整的機械——電氣機組，它的組成部分如圖2—1所示。
圖2—1所示
2.1 工作機構(gòu)
工作機構(gòu)的作用是：
（1）纏繞或搭放提升鋼絲繩；
（2）承受各種正常載荷(包括固定靜載荷和工作載荷)，并將此載荷經(jīng)過軸承傳給基礎(chǔ)；
（3）承受在各種緊急事故情況下所造成的非常載荷，在非常載荷作用下，主軸裝置的各部分不應(yīng)有殘余變形；
（4）當(dāng)更換提升水平時，能調(diào)節(jié)鋼絲繩的長度(僅限于單繩纏繞式雙卷筒提升機)。
因此，主軸裝置應(yīng)保證主軸、卷筒和其它部分有足夠的強度和剛度。
保安規(guī)程規(guī)定，主軸裝置的卷筒或主導(dǎo)輪直徑與鋼絲繩和鋼絲直徑的比值應(yīng)符合下列要求我：
對地面提升設(shè)備
, (2-1)
對于井下提升設(shè)備
， (2-2)
式中 ——提升機卷筒或主導(dǎo)輪名義直徑（毫米）；
——鋼絲繩直徑（毫米）；
——鋼絲直徑（毫米）；
調(diào)繩裝置的作用是：當(dāng)更換提升水平需要調(diào)節(jié)鋼絲組的長度時，利用調(diào)繩裝置使游動卷筒與主軸脫開，從而可以轉(zhuǎn)動固定卷筒(此時游動卷筒應(yīng)用制動器閘住)調(diào)節(jié)鋼絲繩長度。調(diào)繩結(jié)束時，利用調(diào)繩裝置使游動卷筒與主軸合上(即連接上)，以便恢復(fù)正常的提升工作。
2.2 制動系統(tǒng)
2.2.1制動裝置的功用
1)在提升機正常工作的減速階段或下放重物時，參與調(diào)整提升機的運行速度，并在提升終了時使之正常停車，即工作制動；
2）當(dāng)提升機工作異常時使之迅速停車，以免事故擴大，即安全制動；
3）當(dāng)提升機檢修時，使之保持不動；
4）雙筒提升機在進行調(diào)繩操作時，是卷筒保持不動。
2.2.2 制動裝置的類型
制動裝置中的制動器按結(jié)構(gòu)分為塊閘和盤閘；傳動裝置按傳動能源分為油壓、氣壓及彈簧等。
JK型和BM型提升機使用油壓角移式制動裝置。JK型和HKM3型提升機使用壓氣平移制動裝置。JKA型提升機使用液壓綜合式制動裝置。XKT型、JK型、GKT型、JKD型、JKM型、JKMD型提升機使用液壓盤式制動裝置。礦用提升絞車使用手動角移式制動器作為工作制動，重錘-電磁鐵絲杠螺母操縱的角移式制動器或重錘-電力液壓推桿操縱的平移式制動器作為安全制動，擔(dān)新系列JT型提升絞車則使用液壓盤式制動裝置。
2.3 機械傳動系統(tǒng)
機械傳動系統(tǒng)包括減速器和聯(lián)軸器。
（1）減速器的作用：
礦井提升機主軸的轉(zhuǎn)數(shù)由于受提升速度的限制，一般在l0一60轉(zhuǎn)／分之間，而用作拖動的電動機的轉(zhuǎn)數(shù)，一般在480一960轉(zhuǎn)／分之間。這樣，除采用低速直流電動機拖動外，一般情況下不能將主軸與電動機直接聯(lián)接，中間必須經(jīng)過減速器。因而減速器的作用是減速印傳遞動力。
（2）聯(lián)軸器是用來聯(lián)接提升機的旋轉(zhuǎn)部分，并傳遞動力。主要有兩種：
蛇形彈簧聯(lián)軸器(用于聯(lián)接電動機和減速器高速軸)
齒輪聯(lián)軸器(用于聯(lián)接提升機主軸和減速器低速軸)
2.4潤滑系統(tǒng)
潤滑系統(tǒng)的作用是：在提升機工作時，不間斷地向主軸承、減速器軸承和嚙合齒面壓送潤滑油，以保證軸承和齒輪能良好的工作。潤滑系統(tǒng)必須與自動保護系統(tǒng)和字電功機聯(lián)鎖：即潤滑系統(tǒng)失靈時(如潤滑油壓力過高或過低、軸承溫升過高等)，主電動機斷電，提升機進行安全制動。啟動主電動機之前，必須先開動潤滑油泵，以確保機器在充分潤滑的條件下工作。
2.5觀察和操縱系統(tǒng)
觀測和操縱系統(tǒng)包括斜面操縱臺、深度指示器和測速發(fā)電機獎置。
深度指示器的作用：
(1)指示提升容器的運行位置；
(2)容器接近井口卸載位置和井底停車場時， 發(fā)出減速信號；
(3)當(dāng)提升機超速和過卷時進行限速和過卷保護；
(4)對于多繩摩擦式提升機，深度指示器還應(yīng)能自動調(diào)零，以消除由于鋼絲繩在主導(dǎo)輪摩擦襯墊上的滑動、蛹動和自然伸長等所造成的指示誤差。
2.6拖動，控制和自動保護系統(tǒng)
拖動、控制和自動保護系統(tǒng)包括主拖動電動機和微拖動電動機、電氣控制系統(tǒng)和自動保護系統(tǒng)。
礦井提升機根據(jù)交直流拖動系統(tǒng)的不同可分別采用三相繞線式感應(yīng)電動機或直流電動機。
礦井提升機自動保護系統(tǒng)的作用是：在司機不參與的情況下，發(fā)生故障時能自動將主電功機斷開并同時進行安全制動而實現(xiàn)對系統(tǒng)的保護。
自動保護系統(tǒng)應(yīng)具有如下性能：
(1)提升機超速時(包括等速和減速階段的超速)自動對系統(tǒng)進行保護；
(2)提升容器過卷時自動對系統(tǒng)進行保護；
(3)制動油欠壓或超壓時自動對系統(tǒng)進行保護；
(4)潤滑油欠壓或超壓時自動對系統(tǒng)進行保護；
(5)軸承溫升過高和制動油溫升過高時自動對系統(tǒng)進行保護；
(6)閘瓦磨損超過規(guī)定值時自動對系統(tǒng)進行保護；
(7)電功機過電流或失壓(斷電)時自動對系統(tǒng)進行保護。
根據(jù)上述各項自動保護作用的要求，自動保護可分為提升機運行過程中的自動保護和一次提升結(jié)束時的自動保護。
2.7輔助部分
包括司機座、機座、護欄、擋板、護罩等輔助用品及材料。對于多繩摩擦式提升機還包括導(dǎo)向輪裝置及摩擦輪襯墊的車槽裝置。
第三章 提升機的選型計算
3．1設(shè)計依據(jù)
煤礦主井主要為了煤炭的運輸提升，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)計的就是副井所使用的提升機。
1、年提升矸石量：108000t
2、工作制度：年工作日330d，每天凈提升時間16h。
3、井口軌面標(biāo)高 +546.4m
大巷軌面標(biāo)高(一水平) +75m
大巷軌面標(biāo)高(二水平) -15m
井筒垂深 561.4m
提升高度（一水平） 471.4m
提升高度（二水平） 561.4m
4、最大班下井人數(shù)： 250人。
5、最大件重量：10700kg(主排水泵電機,不可拆卸件)
3.2提升容器選擇
根據(jù)礦井的年產(chǎn)量及輔助提升量，經(jīng)計算，副井提升容器選用600軌距1.0t標(biāo)準(zhǔn)礦車雙層4車多繩標(biāo)準(zhǔn)罐籠（寬窄各一個），鋼絲繩罐道，寬灌籠質(zhì)量為Q=18500kg，每次載人數(shù)76人，窄罐籠質(zhì)量為Q=10000kg,每次載人數(shù)46人。
提升矸石時選用1t標(biāo)準(zhǔn)礦車，礦車型號為MGC1.1-6A，礦車自重QZ=610kg，載矸量為Qm=1800kg。
3.3鋼絲繩及提升機選擇
3.3.1、繩端荷載計算
提升物料（按提矸計算）：
Q矸=Q+Qm+QZ=18500+1800+610=20910kg
提升人員：
Q人=Q+Qr=18500+5700=24200kg
提升最大件設(shè)備：
Q大件=18500+10700=29200kg
式中:Qr—每次乘載人員重量,按最多76人計算。
10700—卸載最大件水泵電機重量。
3.3.2首繩單位長度重量
P`K大件==292004×（110×1679-571.4）=5.92kg/m
P`K人==242004×（110×1679-571.4）=5.68kg/m
式中:Hc—鋼絲繩懸垂長度Hc=H+Hj+Hh=546.4+15+10=571.4m
n —首繩鋼絲繩根數(shù)
Hh—尾繩環(huán)高度
根據(jù)以上計算，首繩選用38zbb6v×37S+FC型鋼絲繩左右捻各兩根。其技術(shù)參數(shù)如下：鋼絲繩直徑dk=38mm，鋼絲破斷拉力總和Qq=1136KN，鋼絲繩單位長度質(zhì)量為Pk=6.14kg/m。
3.3.3尾繩單位長度重量
qk′=Pk=2×6.14=12.28kg/m
式中:n1—尾繩鋼絲繩根數(shù)
所以 提升鋼絲繩和平衡鋼絲繩參數(shù)如圖3-1所示
內(nèi)容
提升鋼絲繩
平衡鋼絲繩
型號
38zbb6v×37S+FC
170×28ZBBP8×4×9+FC
直徑
38mm
170mm×28mm
數(shù)量/根
4
2
質(zhì)量/(kg/m)
6.14
12.3
抗拉強度/MPa
1770
1370
破斷拉力/kN
1136
1490
長度/(m/根)
710
620
圖3-1
3.4．提升機的選擇
3.4.1摩擦輪的最小直徑
D≥90dk=90×38mm=3420mm
3.4.2最大靜張力和最大靜張力差
最大靜張力(按提升最大設(shè)備計算)Fj=Q+Q大件+nPkHj+n1qk(H+Hh)
=18500+29200+4×6.14×15+2×12.3×(546.4+10)=61755kg
最大靜張力差Fc=Qr+（18500-10000）=14200kg
據(jù)此副井提升裝置選用JKMD-3.5×4型落地式多繩摩擦提升機。
其主要技術(shù)參數(shù)為：
摩擦輪直徑D=3500mm，
天輪直徑DT=3500mm，
最大靜張力570kN，
最大靜張力差180kN，
鋼絲繩根數(shù)4根，
摩擦輪鋼絲繩間距300mm，
提升速度V=6 m/s，
變位質(zhì)量10940kg，
效率為0.98，
襯墊摩擦系數(shù)μ=0.25。
3.5．電機的選擇
電動機功率
P=×Φ=1.2×18000×9.8×61000×0.92×1×1.2=1185KW
式中：K——礦井阻力系數(shù)，取K=1.2；
Q——一次提升人員質(zhì)量（按寬罐籠計算）；計入罐籠質(zhì)量差；
Φ——提升系統(tǒng)運轉(zhuǎn)時，加減速度及鋼絲繩重力因素影響系數(shù)；
ηj——減速器傳動效率，ηj=0.92；
根據(jù)計算的電動機的功率，選取型號為ZKTD-215/56的電機，功率為1250KW，轉(zhuǎn)速n=55r/min，轉(zhuǎn)動慣量md=20000kg?m2。
3.6．提升機的校核
3.6.1提升機直徑驗算
D0=90Dk=90×38=3420mm<3500mm
允許的鋼絲繩安全系數(shù)
提升人員8.91 提升物料7.91
3.6.2鋼絲繩校驗（提升矸石）
3.6.2.1.載重側(cè)最大靜張力為
F1=（T1+Qmax+Qz+NkQk)g=423.88KN<570KN
3.6.2.2.空載側(cè)最小靜張力為
F2=T2+Qx+NkQkg=353.05KN
3.6.2.3.最大靜張力差
Fj=F1-F2=423.88-353.05=70.83KN<180KN
3.6.2.4.繩襯比壓計算
p=F1+F2N1DkDg=423.88+353.054×38×3.6=1.42<2MP
3.6.2.5首繩安全系數(shù)
提升矸石時
m==9.12>7.91
3.7 提升系統(tǒng)計算
3.7.1井架高度計算
過卷高度 Hg=13.90m
防撞梁距導(dǎo)向論中心的垂高 Hf=6.3m
兩天論中心垂高 Ha=5.5m
本體高度 Hr=6.1m
井架高度計算式為
Hj=Hx+Hr+Hg+Hf+Ha-Hr2=31.8m
3.7.2 上繩弦長計算
上繩弦長計算式為
La=（Hj-Eo）2+Lo+S-Dt22-Dg-Dt22=36.41m
3.7.3 上繩仰角計算
上繩仰角計算式為
βa=tan-1（Hj-EoLo+S-Dt2）-tan-1Dg-Dt2La
=53.05°
3.7.4 下繩弦長計算
下繩弦長計算式為
Lx=(Hj-Hs-Eo)2+(Lo-Dt2)2-Dt+Dg22=30.77m
3.7.5 下繩仰角計算
下繩仰角計算式為
βx=tan-1（Hj-Ha-EoLo-Dt2）-tan-1Dg+Dt2Lx=56.14°
3.7.6 圍包角計算
圍包角計算式為
α=180°+βx-βa=180°+56.14°-53.05°=183.09°
3.7.7 上弦距下弦最小距離計算
上弦距下弦最小距離計算式為
Hm=Ha2+S2sintan-1HsS-βa=1.84m
第四章 提升機卷筒的設(shè)計
4.1卷筒的分類
按照鋼絲繩在卷筒上的卷繞層數(shù)分，卷筒分單層繞和多層繞兩種。一般起重機大多采用單層繞卷筒。只有在繞繩量特別大或特別要求機構(gòu)緊湊的情況下，為了縮小卷筒的外形尺寸，才采用多層繞的方式。本設(shè)計采用單層繞。
按照卷筒的表面分，有光卷筒和帶螺旋槽卷筒兩種。光卷筒用于多層卷繞，其結(jié)構(gòu)比較簡單，鋼絲繩按螺旋形緊密地排列在卷筒表面上，繩圈的節(jié)矩等于鋼絲繩的直徑。由于鋼絲繩和卷筒表面之間接觸應(yīng)力較高，相鄰繩圈在工作時又有摩擦，鋼絲繩使用壽命就要降低。為了使鋼絲繩在卷筒表面上排列整齊，單層繞卷筒一般都有螺旋槽，有了繩槽后，使鋼絲繩與卷筒的接觸面積增加，因而減小了它們之間的接觸應(yīng)力，也消除了在卷筒卷繞過程中繩圈間可能產(chǎn)生的摩擦，因此提高了鋼絲繩的使用壽命，目前，多層繞卷筒也制成帶繩槽的，更為合理。繩槽在卷筒上的卷繞方向可以制成左旋或右旋。單聯(lián)滑輪組的卷筒只有一條螺旋繩槽；雙聯(lián)滑輪的卷筒，兩側(cè)應(yīng)分別右一條左旋和右旋的繩槽。繩槽的形狀分別為標(biāo)準(zhǔn)繩槽和深槽兩種，如圖（4—1）。
4.2 卷筒繩槽的確定
查機械設(shè)計手冊知，卷筒繩槽槽底半徑R，槽深c 槽的節(jié)矩t 其尺寸關(guān)系為：
R=（0.54~0.6）d（ d 為鋼絲繩直徑 ）
繩槽深度：標(biāo)準(zhǔn)槽：=（0.25~0.4）d （mm）
深槽： =（0.6~0.9） d （mm）
繩槽節(jié)距：標(biāo)準(zhǔn)槽：＝d＋（2～4） （mm）
深槽： ＝d＋（6～8） （mm）
卷筒槽多數(shù)采用標(biāo)準(zhǔn)槽，只有在使用過程中鋼絲繩有可能脫槽的情況才使用深槽，本設(shè)計選用標(biāo)準(zhǔn)槽，鋼絲繩直徑選用35mm，
R=（0.54～0.6）d mm=18.9～21mm
取R=20mm
c=（0.25~0.4）d mm =8.75~14mm
取c=12mm
t＝d＋（2～4）mm=38mm
4.3卷筒的確定
卷筒按照轉(zhuǎn)矩的傳遞方式來分．有端側(cè)板周邊大齒輪外嚙合式和筒端或筒內(nèi)齒輪內(nèi)嚙合式，其共同特點是卷筒軸只承受彎矩，不承受轉(zhuǎn)矩。本設(shè)計卷筒采用內(nèi)齒輪嚙合式。如圖（4—2）。
圖 4—2 內(nèi)齒嚙合式卷筒
卷筒的設(shè)計主要尺寸有節(jié)徑 、卷筒長度 L 、卷筒壁厚 δ。
4.3.1 卷筒節(jié)徑D0設(shè)計
查機械設(shè)計手冊，選取標(biāo)準(zhǔn)卷筒節(jié)徑=3500mm
4.3.2 卷筒的長度設(shè)計
查機械設(shè)計手冊，選取標(biāo)準(zhǔn)卷筒長度為1500mm
4.3.3 卷筒壁厚設(shè)計
本設(shè)計為了延長鋼絲繩的壽命，用鑄鐵卷筒，對于鑄鐵卷筒可按經(jīng)驗公式初步確定，然后進行強度驗算。
對于鑄鐵筒壁厚 mm
根據(jù)鑄造工藝的要求，鑄鐵卷筒的壁厚不應(yīng)小于12 mm，
mm
＝0.02×3500＋（6～10）
＝70+8
＝78 mm
所以卷筒的參數(shù)選擇為：繩槽節(jié)距t＝38mm、槽底半徑＝12mm、卷筒直徑＝3500mm、卷筒長度L=1500mm、卷筒壁厚δ=78mm
4.4 卷筒強度計算
查機械設(shè)計手冊第二冊可知，卷筒材料一般采用不低于HT200的鑄鐵，特殊需要時可采用ZG230-450、ZG270-500鑄鋼或Q235-A焊接制造。本設(shè)計的卷筒五特殊需要，額定起重重量不是很大，所以選擇HT200的鑄鐵制造。
一般卷筒壁厚相對于卷筒直徑較小，所以卷筒壁厚可以忽略不計，在鋼絲繩的最大拉力作用下，使卷筒產(chǎn)生壓應(yīng)力、彎曲應(yīng)力和扭曲應(yīng)力。其中壓應(yīng)力最大。當(dāng)3時彎曲應(yīng)力和扭曲應(yīng)力的合成力不超過壓應(yīng)力10%,所以當(dāng)3時只計算壓應(yīng)力即可。
本設(shè)計中L=1500mm D=3500 mm，符合3的要求，所以只計算壓應(yīng)力即可。
當(dāng)鋼絲繩單層卷繞時，卷筒所受壓應(yīng)力按下式來計算：
=A （3—10）
其中 為鋼絲繩單層卷繞時卷筒所受壓應(yīng)力（）
為鋼絲繩最大拉力（N）
為卷筒壁厚
A 為應(yīng)力減小系數(shù)，一般取A=0.75
為許用壓力，對于鑄鐵=
為鑄鐵抗壓強度極限
所以=A
=0.7542388078×38=107.26MPa
查教材機械設(shè)計基礎(chǔ)知195，所以107.26。
所以
經(jīng)檢驗計算，卷筒抗壓強度符合要求。
第五章 卷筒主軸的設(shè)計
5.1 卷筒軸的受力分析與工作應(yīng)力分析
常用的卷筒軸分軸固定式和軸轉(zhuǎn)動式（圖5—1）兩種情況。卷揚機卷筒工作時，鋼絲繩在卷簡上的位置是變化的。鋼絲繩拉力經(jīng)卷筒及支承作用到軸上產(chǎn)生的力矩，其大小隨鋼絲繩在卷簡上位置的變化而不同。強度計算時應(yīng)按鋼絲繩在卷筒上兩個極限位旨分別計算。由卷揚機工作情況和軸的受力分析可知，a、b因卷筒軸主要承受彎矩，可簡化為簡單的心軸。a圖為固定心軸，b圖為轉(zhuǎn)動心軸。對于轉(zhuǎn)動心軸，其彎曲應(yīng)力一般為對稱循環(huán)變化；對固定心軸，其應(yīng)力循環(huán)特征為，視具體的載荷性質(zhì)而定。對固定心軸的疲勞失效而言，最危險的應(yīng)力情況是脈動循環(huán)變化，為安全起見，卷筒的固定心軸應(yīng)力以按脈動循環(huán)處理為宜。c圖卷筒軸既受彎又受扭，為轉(zhuǎn)軸。其彎曲應(yīng)力的應(yīng)力性質(zhì)為對稱循環(huán)變應(yīng)力，而扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力的應(yīng)力性質(zhì)可視為脈動循環(huán)變化。由此可知，卷筒軸在正常使用條件下，最終將發(fā)生疲勞破壞。但也不排除在超載或意外情況下發(fā)生靜強度破壞。
圖 5—1 卷筒軸的類型
a: 軸固定式 b、c: 軸轉(zhuǎn)動式
5.2 軸的設(shè)計計算
已知條件：
鋼絲繩直徑 d=38mm
摩擦輪直徑 Dm=3.5m
繩槽半徑 R=20mm
繩槽深度標(biāo)準(zhǔn)槽 C=12mm
鋼絲繩間距 L=300mm
卷筒厚度 δ=78mm
卷筒寬度 B=1500mm
從減速器出來的軸的輸出功率P3=1152KW，
聯(lián)軸器效率：η=0.99，
則作用在主軸上的功率
P=P3η=1152×0.99=1140KW，
軸上轉(zhuǎn)速n=55.3r/min
軸上轉(zhuǎn)矩 T=9.55×106Pn3=9.55×106×114055.3=196871609N.mm
選取45號鋼作為軸的材料，調(diào)至處理。
由d≥A3pn3 計算軸的最小值徑，考慮鍵槽對軸的影響，去系數(shù)為1.06，查表取A=110，則
dmin≥1.06×110×3pn3=319.7mm
結(jié)合聯(lián)軸器的內(nèi)徑取d=360mm。
5.3.確定各段軸的直徑和長度
由T3和N3選擇聯(lián)軸器的型號為LH10型彈性柱銷聯(lián)軸器
① 各軸段直徑的確定
：最小直徑，d1=360mm。
d2d3：密封處軸段，根據(jù)大帶輪的定位要求，以及密封圈的標(biāo)準(zhǔn)（擬采用氈圈密封），d2=380mm，d3=400mm,
d4：錐套處軸段，根據(jù)錐套和軸承的定位要求，d4=420mm。
d5：滾動軸承處軸段，d5=440mm。選擇調(diào)雙列圓錐滾子軸承(GB/T299-1995) 351980
② 各軸段長度的確定
開始段長度比輪轂略短，所以L1=350mm,L2=60mm,
L3=310mm, L4=200mm, L5=1100mm,L6=200mm,L7=310mm
5.4軸的校核
因為是單向回轉(zhuǎn)圖，所以扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力視為脈動循環(huán)變應(yīng)力，折算系數(shù)。
(5)校核軸的強度
進行校核時，通常只校核偏心軸上承受最大彎矩和轉(zhuǎn)矩的截面(即動顎軸承處C、D)的強度。
根據(jù)選定的軸的材料45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由所表查得σ-1=800MPa。因，故強度足夠。
第六章 提升機的制動系統(tǒng)
制動系統(tǒng)是提升機的重要組成部分，它直接關(guān)系到提升設(shè)備的安全運行。制動系統(tǒng)由執(zhí)行機構(gòu)(制動器，通常稱閘)和傳動機構(gòu)組成。制動器是直接作用于制動輪殺不過產(chǎn)生制動力矩的機構(gòu)。制動器按其結(jié)構(gòu)可分為盤閘和塊閘，塊閘又分為角移式和平移式，傳動機構(gòu)是控制并調(diào)節(jié)制動力矩的部分，按動力源分為液壓、氣壓和彈簧等。KJ2~3m、KJ4~6m提升機分別采用油壓和氣壓塊閘制動系統(tǒng)，JK系列提升機及多繩摩擦式提升機采用液壓盤閘制動系統(tǒng)
6.1 盤式制動器
盤式制動器是為了克服塊式制動器的可靠性不高的缺點而發(fā)展的新型制動裝置，目前國內(nèi)外生產(chǎn)的提升機或提升絞車都使用了盤式制動器.盤式制動器具有以下：①制動力矩可在較大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，而且容易調(diào)整；②制動系統(tǒng)空行程小、動作快、響應(yīng)速度快、靈敏度高；③重量輕，外形尺寸小，結(jié)構(gòu)緊湊；④通用性好，可通過改變盤形閘的數(shù)量來滿足不同絞車的制動要求；⑤安全可靠性高，多副盤形閘同時工作，其中少數(shù)部分盤形閘失靈或故障，其余完好盤閘一般仍可剎住絞車；而且傳動環(huán)節(jié)(如管路破裂失、壓斷電等)均可自動施閘。
盤式制動器都是依靠碟形的預(yù)壓縮恢復(fù)張力使閘塊壓向制動盤，從而產(chǎn)生制動力矩；當(dāng)松閘時，向活塞腔內(nèi)注入壓力油，壓力油推動活塞后移并壓縮碟形彈簧，帶動閘瓦離開制動盤，從而實現(xiàn)松閘。
目前國內(nèi)外提升機使用的盤式制動器形式多樣，主要有前腔式盤形閘，后腔式盤形閘單缸雙作用盤形閘，以及鉗式盤形閘。
盤式制動器原理如圖6-1所示：
圖6-1
6.1.1 盤式制動器的布置方式
盤式制動器又稱盤型閘，它與閘塊不同，其制動力矩是靠盤瓦沿軸向兩側(cè)壓向滾筒上的制動盤而產(chǎn)生的。為了使制動盤不產(chǎn)生附加變形，主軸不承受附加軸向力，因而盤式制動器都成對地裝設(shè)使用，每一對盤式制動器叫做一副，如圖所示。根據(jù)所需制動力矩的大小，一臺提升機可以同時布置兩副四副或更多副盤式制動器。
盤式制動器的布置方式如圖6-2所示：
圖6-2 盤式制動器的布置圖
6.1.2 盤式制動器的工作原理
盤式制動器的結(jié)構(gòu)如圖所示。兩個制動油缸3位于滾筒制動盤的兩側(cè)，均裝在支座2上。支座2為整體鑄鋼件，一副盤式制動器通過支座及墊板1用地腳螺栓固定在基座上。制動油缸3內(nèi)裝有活塞5柱塞13調(diào)整螺栓6螺釘7盤式彈簧4及彈簧套筒8等。筒體9襯板11和渣瓦15一齊可沿支座的內(nèi)孔往復(fù)移動。閘瓦與襯板的連接，可用銅螺釘連接或用黏結(jié)劑粘貼，但大多數(shù)是以燕尾槽的形式將閘瓦固定在襯板上。在使用中當(dāng)閘瓦磨損或閘瓦與制動盤的間隙過大時，可用調(diào)整螺栓6調(diào)節(jié)筒體9的位置，使閘瓦間隙保持在1~1.5mm 。柱塞13與銷子14的連接采用榫槽結(jié)構(gòu)，在擰動螺釘7時不致使柱塞13轉(zhuǎn)動，以便調(diào)整閘瓦間隙。壓向制動盤的制動力，由盤式彈簧產(chǎn)生。解除制動力，靠線油缸內(nèi)充入油液而向右推動活塞5，壓縮盤式彈簧來實現(xiàn)。螺釘12是放空氣用的。在第一次向制動油缸3充油，或在使用中發(fā)現(xiàn)送閘的時間教長時，可將放氣螺釘12旋松，把制動油缸中的空氣排出，以免影響制動油缸的正常工作。塞頭20是排油用的。在使用中制動油缸可能有微量的滲油，因而要定期將塞頭20旋開排油。在排油時，應(yīng)避免滲出的油玷污閘瓦及制動盤。
盤式制動器的結(jié)構(gòu)如圖6-3所示：
圖6-3盤式制動器的結(jié)構(gòu)圖
6.2盤式制動器的設(shè)計計算
6.2.1 盤式制動器工作時所需制動力
如圖所示，活塞同時受彈簧的作用力，壓力油產(chǎn)生的力，綜合阻力包括空行程壓縮彈簧的力)作用，制動狀態(tài)時的作用力方向與相反。故壓向制動盤的正壓力為：。當(dāng)改變油壓力時，正壓力N相應(yīng)變化，油壓值P=0時，即=0，正壓力達最大值＝，此時為全制動狀態(tài)。在松閘過程中，作用方向與
相反，此時力平衡方程為：.在P＝時，，活塞壓縮蝶形彈簧，是全松閘狀態(tài)，N=0，即
圖6-4 盤型工作原理示意圖
1)正壓力隨油壓 P的增加而減少，其變化過程可以近似地看成線性關(guān)系。
2)松閘過程和制動過程所得曲線不重合，這是因為在松閘和制動過程活塞所需克服的摩擦力方向不同所致．松閘時，液壓缸壁及密封圈對活塞的阻力與蝶形彈簧力的方向一致。所以在相同油壓情況下(與制動過程相比)制動盤正壓力較大，反之，在制動過程中．活塞所受摩擦阻力與蝶形彈簧的作用力方向不一致，所以制動盤的正壓力較低：
3)松閘和制動的不可控區(qū)，(兩條曲線不重合度)較小，說明有較高的控制靈敏性。
正壓力N與P的關(guān)系如圖6-5
制動器在制動盤上產(chǎn)生的制動力矩，取決于正壓力N的數(shù)值
式中：
n--------提升機制動器付數(shù)
同時制動力矩應(yīng)滿足三倍靜力矩
式中：D-------滾筒名義直徑（m)
N=3×3.5×1800004×0.35×4×1.035=285326N
6.2.2 每副閘應(yīng)有的制動力矩
（1）根據(jù)總制動力矩應(yīng)大于3倍最大靜力矩即：
每副閘應(yīng)有的制動力矩為：
6.2.3實際正壓力的計算
N=3D?Fjmax4Rμn=3×3.5×1800004×1.035×0.4×8=142663N
6.2.4制動器液壓缸的結(jié)構(gòu)與設(shè)計計算
盤式制動器的閘瓦在制動盤上產(chǎn)生的
制動力等于：
式中 —閘瓦壓向制動盤上的正壓力，N；
—閘瓦對制動盤的摩擦系數(shù)，=0.35~0.5。
由圖可知，閘瓦壓向制動盤的正壓力等于： （1）
式中 —壓力油產(chǎn)生的推力；
—盤式彈簧推力，N；
—活塞移動阻力；N。
液壓盤式制動器結(jié)構(gòu)示意圖如圖6-6所示：
1— 制動盤；2—閘瓦；3—活塞；4—彈簧
圖6-6
式中 —作用在活塞上的油壓，；
—油缸直徑，；
—柱塞直徑，。
將式帶入，則得：
活塞移動阻力大會降低制動器對閘盤的正壓力，使制動力矩降低，活塞移動阻力的太小可以通過測試信號分析，當(dāng)閘瓦問隙剛好為零時，橙閘過程的閘瓦剛剛開閘盤時的油壓 稱為橙閘油壓；合閘過程的閘瓦與閘盤剛剛貼上的油壓稱為貼閘油壓。根據(jù)油缸內(nèi)活塞運動方向的不同，和的表達式：
（2）
（3）
式中 —油缸有效作用面積；
，—松阿和貼閘阻力。
由式(2)、式(3)得合阻力：
（4）
顯然，按式，當(dāng)P=0時：，則為最大值（按=），提升機制動盤在盤式彈簧的正壓力的作用下，獲得最大制動力；
當(dāng)，且時：，；或，，則閘瓦向右移動，提升機解除制動；
當(dāng)時：，則在零至最大值之間變化。
由上述可以得出：調(diào)節(jié)制動油缸內(nèi)的油液壓力，則可調(diào)節(jié)制動力。在制動或松閘過程中，制動力的可調(diào)級數(shù)在30級以上，這樣可以保證提升機制動時的平穩(wěn)和調(diào)速性能要求。通常制動油缸內(nèi)的油壓的最小值不等于零，而為全制動時油缸內(nèi)的殘壓，其殘壓值最大達。解除制動時需要的最大油壓，應(yīng)根據(jù)提升機實際靜張力差來計算。
活塞工作需要的最小壓力（效率）
安全制動閘的最小調(diào)整釋放壓力
已知液壓缸：工作油壓—P=21.9；
活塞直徑—D=8.5cm
活塞面積—A=56.7
制動器液壓缸如圖6-7所示：
圖6-7
計算下列數(shù)值：
= P， ——總阻力損失率，=0.7~0.8
當(dāng)活塞<0.2 m/s時，取=0.8；當(dāng)活塞>0.2 m/s時，取=0.7，所以=21.90.7，得=87KN。
由于0.5m/s，查表〈〈液壓與氣壓傳動〉〉 得0.3，取=0.3，得=，所以==2.61KN即移動負載為m=261Kg。
在一般工況下=0.2~0.3，取d=0.2D，得d=1.7cm ，壁厚與內(nèi)徑之比往往為，所以取=8cm
(8) 盤式制動器所需的最大工作油壓的確定；
盤式閘制動系統(tǒng)液壓站的工作油壓為5．2MPa，一級制動油壓為1．7MPa，殘壓為0．3MPa，10副制動器；
盤式制動器實際需要的最大工作油壓，應(yīng)當(dāng)根據(jù)礦井實際最大靜張力差按下式計算和調(diào)整；
式中 —實際需要的最大工作油壓；
—提升機設(shè)計最大靜張力差時的油壓值（查表得《提升機司機》）；
—提升機實際最大靜張力差，N；
—提升機設(shè)計最大靜張力差，N；
—克服盤式制動器各阻力之和所需要油壓，C值為：；
—提升機全松閘時，為了保證閘瓦的必要的間隙而壓縮盤式彈簧之力，折算成油壓值；
—油缸、密封圈、拉緊彈簧等阻力，折算成油壓值；
—液壓站在提升機制動狀態(tài)時的殘壓，按最大殘值計算，；
查表得： ；；
求得
6.3 盤式制動器的調(diào)整和維護
6.3.1 閘瓦間隙的調(diào)整
盤式制動器閘瓦間隙不得大于2毫米，當(dāng)閘瓦間隙超過規(guī)定值時，需要進行閘瓦間隙的調(diào)整。調(diào)整間隙前，應(yīng)先將容器放在井筒中交鋒位置并將滾筒用地鎖鎖住，向制動缸充入壓力油，使閘松開，測量閘瓦間隙。然后擰掉螺釘，轉(zhuǎn)動調(diào)整螺栓，推動柱塞使向前移動，同時測量閘瓦間隙，一般閘瓦間隙調(diào)整在1--1.5毫米范圍內(nèi)。調(diào)整時，一副閘瓦的兩個閘應(yīng)同時調(diào)整。調(diào)整好后，應(yīng)進行閘的試運轉(zhuǎn)，并重新測量其間隙，如有變化應(yīng)進一步調(diào)整。
6.3.2 蝶形彈簧的檢查
盤閘制動力是由蝶形彈簧產(chǎn)生的，因此，蝶形彈簧的實效或疲勞毀壞都會對制動工作產(chǎn)生影響，因此必須加強對碟形彈簧檢查的檢查和維護。蝶形彈簧可按下述方法檢查：首先使閘瓦合上，機器處于全制動狀態(tài)。再逐步向油缸沖入壓力油使制動油缸內(nèi)壓力慢慢升高，各閘瓦就在不同壓力下逐個分開。記錄下不同閘瓦的放開壓力，如果閘瓦的放開壓力有明顯差別時，應(yīng)檢查在低壓下放開閘，并檢查其蝶形彈簧。
據(jù)一些資料介紹，同一副閘瓦，放開壓力差超過時，應(yīng)拆開在低壓放開的那半個閘進行檢查；各副閘之間，最高放開壓力與最低放開壓力差不應(yīng)超過。
第七章 提升機的液壓站
7.1 液壓站的功用
盤式制動器液壓站的控制系統(tǒng)同提升機的類型、自動化程度相適應(yīng)的。在直流拖動系統(tǒng)的提升系統(tǒng)中，由于提升機的調(diào)速性能較好，液壓站控制的制動器一般只用于提升終了時停車和安全制動。而在交流拖動的提升系統(tǒng)中，液壓系統(tǒng)除上述功用外，因制動器還要參與提升機速度的控制，所以液壓站還有調(diào)節(jié)制動力矩的作