1、河南理工大学万方科技学院本科毕业论文1摘 要矿山提升设备是矿山运输中的咽喉设备，占有特殊地位，是井下与地面联系的主要工具。提升机是用来将矿物运出矿井的设备。本文详细介绍了JK型单绳缠绕式矿井提升机核心部件“主轴装置”的重要作用和工作原理及主轴装置的设计思想、方法、步骤、安装的全过程；对原设计理念的连接方式、铸铁法兰盘、支承方式及轴承的选用等进行了改进。针对提升机容易发生的过卷事故进行分类,分析了事故原因,提出了防护与改进措施。通过对矿井提升机技术改造的案例介绍,总结了在对老式提升机进行安全技术改造的过程中应遵循的原则和注意的问题。 关键词：提升机 滚筒 钢丝绳 主轴 河南理工大学万方科技学院本
2、科毕业论文2AbstractThe mine lift technique is in the mine haulage pharynx and larynx equipment, holds the special status, and is the mine shaft and the ground relation main tool. Elevator used to bring iron to the top of the mine. Have introduced the single rope of JK-type to tie up the round type minera
3、l well to promote the machine in detail. The important function and the work principles of the core parts “main shaft device”. And the design thought, method, step that main shaft device, the whole process that installation. To design the conjunction method of principle, casting iron ring flange, su
4、pport way and exertion of bearing improvement, innovation that go on of design idea and so on. The often-happened breakdowns of mining hoists are classified, their causes are analyzed, and the prevention measures are put forward. Introducing the case about the safety technical innovation to mine hoi
5、st, the paper concludes the principle that should be follow and matters need to pay attention in the course of safety technical innovation to old Russian mine hoist.Key words: Lifting hoist drum steel wire main axle 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文3目录摘 要 .1目录 .3前 言 .51、绪论 .71.1 矿井提升机的任务及其地位 .71.2 矿井提升机的发展历程 .81.2
6、.1 缠绕式提升机的发展状况 .81.2.2 矿井提升机生产过程简介 .81.3 矿井提升机的类型和工作原理 .101.3.1 矿井提升机的工作原理 .102 提升机械性能参数 .123 矿井提升机主轴装置结构 .143.1 主轴结构图示 .153.2 圆柱滚筒的构造 .164 JK2X1.5 提升机主轴设计 .174.1 主轴的结构 .184.2 主轴的力学模型和受力分析 .194.3 主轴的校核 .214.3.1 综合所有 JK2X1.5 型矿井提升机已知条件 .214.3.2 固定载荷分配于主轴各轮毂作用点上的力 .224.3.3 钢绳张力分配于主轴各轮毂作用点上的力 .234.3.4
7、作用于轴上水平方向及垂直方向的合力 .244.3.5 计算支点反力 .254.3.6 计算弯矩 .264.3.7 计算扭矩及扭转强度 .274.3.8 计算危险断面的安全系数 .274.4 键的选型特点和应用 .284.5 联接 .294.5.1 支轮与轴的联接 .294.5.2 过盈配合校核 .304.5.3 联轴器的选择 .335 JK2X1.5 提升机筒壳设计 .345.1 提升机的外载荷的确定 .34河南理工大学万方科技学院本科毕业论文45.1.1 正常工作时作用于筒壳上的外载荷 .345.1.2 筒壳许用应力的确定 .395.1.3 筒壳强度计算理论 .405.1.4 刚性支轮处筒壳
8、的强度计算 .435.1.5 绞支支轮处筒壳的强度计算 .445.2.1 已知条件 .465.2.2 计算及校核 .465.2.3 计算筒壳强度 .486 矿井提升机的制动装置 .506.1 概述 .506.2 盘式制动器 .526.2.1 盘式制动器的结构及布置 .526.2.2 盘式制动器工作原理 .556.2.3 安全制动 .576.4 盘式制动器的设计计算 .586.4.1 盘式制动器工作时所需制动力 .586.5 盘式制动器的调整和维护 .616.5.1 闸瓦间隙的调整 .616.5.2 蝶形弹簧的检查 .62总 结 .63致 谢 .64参考文献 .65河南理工大学万方科技学院本科毕
9、业论文5前 言我国是个能源大国，也是矿山机电设备制造和使用大国。从20世纪50年代仿造第一台矿井提升机以来，至今已设计制造、使用了近600多台。随着社会需求和现代技术的高速发展，矿山工业企业亟待生产设备及设施的机械化、电气化、现代化。而矿山工业的提升机是咽喉设备，产品不断更新换代，老产品运行年深日久，原本落后的结构问题暴露突出，故障增多，严重影响矿山的安全运转，抑制了矿山工业的高速发展，给国民经济带来了不良的影响。随着国内矿井生产量的日新月异的提高，对提高提升机的安全性、可靠性、生产效率以及整机自动化运行水平， 降低操作者及维护人员的劳动强度、处理设备事故的速度与对策等，成了迫切要求。 目前在
10、世界范围内，矿井主要使用由缠绕式提升机和摩擦式提升机带动钢丝绳牵引容器的提升设备。其它类型提升方式只在特定条件下用，例如水力提升只用于水采矿井的煤炭提升，气力提升散装物料(或管道容器)仅在国外的个别矿井改造中有应用。 本次设计是关于单绳缠绕式矿井提升机的设计，在本次设计中将大学四年所学习的材料力学，理论力学，机械制造，机械设计，机械制图等知识进行了一次综合的运用。本次设计不仅是对大学所学知识的总结和巩固而且为以后进入社会参见工作积累了一定的经验，本次设计是个难得的学习机会。提升运输是矿井生产的主要环节，提升设备的任何故障性失效，都会引起全矿生产的下降以及安全问题，造成巨大损失。在提升系统及设备
11、设计中引入可靠性分析，在结构设计、强度分析和寿命估算中应用可靠性理论，使提升设备在规定条件下、在规定的服务期限内完成规定的提升任务二不发生故障及失效的能力。 我国是个能源大国，也是矿山河南理工大学万方科技学院本科毕业论文6机电设备制造和使用大国。从20世纪50年代仿造第一台矿井提升机以来，至今已设计制造、使用了近600多台。随着社会需求和现代技术的高速发展，矿山工业企业亟待生产设备及设施的机械化、电气化、现代化。而矿山工业的提升机是咽喉设备，产品不断更新换代，老产品运行年深日久，原本落后的结构问题暴露突出，故障增多，严重影响矿山的安全运转，抑制了矿山工业的高速发展，给国民经济带来了不良的影响。
12、提升设备的安全运行，不仅直接影响整个矿井生产，而且涉及人身安全。随着工业进步以及对人的价值的更加重视，矿井提升设备的高度安全可靠性已成为提升设备设计思想的重要内容。突出安全性的另一重要原因是提升运输事故率在煤矿机电事故中占了不可忽视的比例，其中恶性事故也时有发生，因此提高设备的安全性，增加监测控设备以及后备保护等措施，是具有实际意义的。对矿井提升设备的高安全性要求还体现在提升设备及系统的设计，除应符合一般设计规程及规范外，还要满足煤矿安全规程的具体要求。提高设备的安全性，不应单纯理解为加大安全系数，应从实际情况出发进行系统分析，例如受力(包括动态)分析、可靠性分析、失效分析等，从中找出问题，并
13、采取相应措施。单绳缠绕式提升机适用于浅井及中等深度矿井，提升机是矿井的主要设备，用于升降人员和物料。双卷筒提升机在我国矿山应用最多，卷筒之一与主轴固接，称为固定卷筒；另一卷筒则滑装在主轴上，通过调绳离合器与主轴连接，称为游动卷筒。 在毕业设计过程中，通过上网查资料，图书馆借书，我逐步认识了矿井提升机的工作原理和基本构造，为我能够圆满完成设计任务奠定了良好的基础。另外我要特别感谢这次毕业设计的指导老师，张晓辉老师不仅给我提供了矿井提升机的相关资料而且给了我不少有用的建议，给我带来莫大的帮本次设计就难免有错河南理工大学万方科技学院本科毕业论文7误和考虑不足之处，敬请各位老师以及阅读者提出宝贵的意见
14、和建议。1、绪论1.1 矿井提升机的任务及其地位煤炭是我国的主要能源，又是重要的化工原料。煤炭被誉为黑色金子，工业的食粮，它是十八世纪以来人类世界使用的的主要能源之一。虽然它的重要位置已被石油所代替，但在今后相当长的一段时间内，由于石油的日渐枯竭，必然走向衰败，而煤炭因为储量巨大，加之科学技术的飞速发展，煤炭气化等新技术日趋成熟，并得到广泛应用，煤炭必将成为人类生活中的无法代替的能源之一。我国既是煤炭生产大国又是消费大国，而根据我国的国情，在我国一次性能源结构中，煤炭所占的比重一直是70以上，在今后相当长的时期内，煤炭仍然是我国的主要能源，故煤炭对我国的重要性不言而喻。随着我国经济的不断改革开
15、放，煤炭工业必将高速持续地向前发展。矿井提升是煤炭生产过程中必不可少的重要生产环节。从井下采煤工作面采出的煤炭，只有通过矿井提升设备运到地面，才能加以利用。可以说，矿井提升是矿井生产的“咽喉”，其设备在工作中一旦发生故障，将直接影响生产，甚至造成人身伤亡。此外，矿井提升系统的耗电量很大，一般占矿井生产总耗电量的50-70。因此，合理选择维护使用这些设备，使之安全可靠、经济高效地运转，对保证矿井安全高效的生产，对提高煤炭企业的经济效益都具有重要的现实意义。由于矿井提升设备是在并下巷道内和井简内工作，空间受到限制，故要求它们结构紧凑，外部尺寸尽量小；又因工作地经常变化，因而要求其中的许多设备应便于
16、移置；因为井下有瓦斯、煤尘、淋水、潮湿等特殊工作条河南理工大学万方科技学院本科毕业论文8件，还要求设备应防爆、耐腐蚀等。此外，矿井提升设备是一大型的综合机械电气设备，其成本和耗电量比较高，所以，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，在保证提升设备在选型和运转两个方面都合理的前提下，要求提升设备具有良好的经济性。1.2 矿井提升机的发展历程1.2.1 缠绕式提升机的发展状况缠绕式提升机的发展是为适应我国矿山建设的需要，国产提升机大致可分为仿苏、改进及自行设计等三个阶段。19531958年期间生产仿苏产品BM系列提升机；KJ系列
17、提升机是19581966年期间生产的仿苏改进产品；JKA系列是在KJ型基础上的改进产品；XKT系列提升机是1971年7月开始生产的自行设计产品，后又改为XKT-B系列，是已成批生产的新型矿井提升机。时至今日，中信公司生产的产品最齐全，JK/E，JKM，JTP，2JTP，JT等等。1.2.2 矿井提升机生产过程简介矿井提升机是沿井筒提运矿石和废石、升降人员、下放材料和工具的设备。提升容器有罐笼和箕斗。根据井筒倾角的不同,提升容器分为立井用和斜井用两种.立井用提升容器主要是箕斗和罐笼,箕斗分为底卸式、侧卸式和翻转式,罐笼分为普通罐笼和翻转罐笼。斜井箕斗分为翻转式和后壁卸载式两种。罐笼可用来提升矿石、人员、材料与设备等，但是箕斗不能用来提升人员。不同类型矿井提升机的工作方式和工作环境各有所相同，但其根本的工作原理是相似的，矿井提升机提升原理示河南理工大学万方科技学院本科毕业论文9意图如图1-1所示：通过滚筒或齿轮的旋转带动皮带或链条升降，从而实现箕斗或罐笼的升降，在井下和地面之间往复运动，进行对煤和人员、货物的运输。图1-1矿井提升机提升原理示意图河南理工大学万方科技学院本科毕业论文101.3 矿井提升机的类型和工作原理1.3.1 矿井提升机的工作原理按工作原理的不同，矿井提升机可分为两类，如图 1-2 所示。
