1、河南理工大学万方科技学院 08 届本科毕业论文（设计）I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。矿山提升设备的用途是沿井筒提运矿石和废石，升降人员，下放材料、工具和设备。矿山提升设备在工作中如果一旦发生机械和电气故障就会造成停产，甚至人身伤亡。为了保证生产和人员的安全要求矿山提升设备运行准确，安全可靠，井必须配有性能良好的控制设备和保护装置。矿山提升设备的耗电量一般占矿井总耗电量的 30%一 40%，所以为了降低矿石的成本，必须经济合理地选择和使用矿山提升设备。矿山提升设备又是矿井最大固定设备之一，是套较复杂的机械-电气机组。本文针对矿山机械的特殊要求
2、，重点设计卷筒部件和主轴部件，两个部件是提升机的关键部分，卷筒强度不够导致的直接后果就是筒壳被压溃、焊缝开裂等；主轴是传递动力装置，在设计时需要考虑其承受的弯扭力矩，键对主轴强度的削弱及其装配问题，轴的工艺要求等。通过本次的设计，可以缩短提升机设计周期，提高产品的设计质量，提高企业的技术创新能力和市场竞争能力。关键词：提升机 滚筒 主轴 钢丝绳河南理工大学万方科技学院 08 届本科毕业论文（设计）IIAbstractThe mine lift technique is in the mine haulage pharynx and larynx equipment, holds the spe
3、cial status, and is the mine shaft and the ground relation main tool.The mine lift technique use is picks up and ships the ore and the scrap rock along the well chamber, the fluctuation personnel, the release material, the tool and the equipment. Mine lift technique in work once if has the machinery
4、 and the electrical failure can create the production suspension, even person casualties. In order to guarantee the production and personnels safety requirements mine lift technique movement is accurate, safe reliable, the well must have the performance good control device and the protective device.
5、The mine lift technique power consumption occupies the mine pit total power consumption generally 170%, therefore in order to reduce the ore the cost, must the economical reasonably choice and the use mine lift technique. The mine lift technique also is one of mine pit most greatly fixed equipments,
6、 is - the complex machinery - electricity unit.This article in view of the mining machinery special request, the key design reel part and the main axle part, two parts is the elevator essential part, the direct consequence which reel under capacity causes is the tube shell is bruised, the welded joi
7、nt dehiscence and so on; The main axle transmits the power unit, when design needs to consider its withstanding the crooked moment of force, the key to the main axle intensity weakening and the assembly question, the axis technological requirement and so on.Through this time design, may reduce the l
8、ifting hoist design cycle, enhances the product the design quality, and enhances the enterprise technological innovation ability and market competition ability.Key words: lifting hoist drum main axle steel wire 河南理工大学万方科技学院 08 届本科毕业论文（设计）i目 录1 绪论 .11.1 概述 .11.1.1 提升机的分类 .11.1.2 提升机的概述 .21.2 国内外提升机的发
9、展概况 .31.3 提升机的技术性能 .41.3.1 缠绕式提升机及提升绞车 .41.3.2 提升绞车 .51.4 各个系列提升机的主要结构特点 .52 2JK-2.51.5 型提升机的组成 及各部分结构特点.83 各系列提升机主轴装置 .103.1 主轴装置的结构 .103.2 各种主轴结构图示 .103.3 两种调绳离合器的简介 .154 单绳缠绕式提升机滚筒的设计与计算 .234.1 缠绕式提升机卷筒的结构 .234.2 正常工作时作用于筒壳上的外载荷 .274.3 筒壳强度的计算 .354.4 多层缠绕时筒壳的计算特点 .364.5 具体计算及校核 2JK-2.5X1.5 型的筒壳强度
10、 .375 主轴理论设计及强度校核 .425.1 主轴的结构 .425.2 主轴及附属部件的设计、计算 .435.3 主轴的校核 .485.3.1 2JK-2.5X1.5 型矿用提升机已知条件.485.3.2 固定载荷分配于主轴各轮毂作用点上的力 .495.3.3 钢绳张力分配于主轴各轮毂作用点上的力 .515.3.4 作用于轴上水平方向及垂直方向的合力 .535.3.5 计算支点反力 .555.3.6 计算弯矩 .565.3.7 计算扭矩及扭转强度 .595.3.8 计算危险断面的安全系数 .606 轴承的计算校核 .616.1. 轴承选取 .61河南理工大学万方科技学院 08 届本科毕业论
11、文（设计）ii6.2. 轴承校核 .637 切向键的校核 .648 过盈配合 校核 .66致 谢 .72参考文 献 .73河南理工大学万方科技学院 08 届本科毕业论文（设计）11 绪论1.1 概述1.1.1 提升机的分类提升机是矿井的主要设备 用于升降人员和物料。在煤矿对大型提升机（滚筒直径大于 2 米以上）称提升机，对滚筒直径小于 2 米的提升机俗称提升绞车。提升机按工作原理分为：单绳缠绕式矿井提升机和摩擦式矿井提升机。缠绕式单滚筒提升机作单钩提升时，提升钢丝绳的一端固定在提升滚筒上的最右端，并缠绕在滚筒上。钢丝绳的另一端由滚筒上方引出，绕过天轮后与提升容器相连接。当提升机的滚筒向不同的方
12、向转动时，提升容器相应地作上升或者下降运动，以完成所担负的提升任务。缠绕式单滚筒提升机作双钩提升时，滚筒的结构设计为分离式（即滚筒由可以分开的两部分组成） ，这样可以适应工作中调整钢丝绳长度的需要。这时是用两根钢丝绳提升，一根钢丝绳固定在滚筒的最右侧，经过缠绕后，由滚筒上方出绳，跨过天轮与提升容器相连接；另一根钢丝绳固定在滚筒的最左侧，在作反方向的缠绕后，由滚筒下方出绳，跨过天轮后与另一提升容器相连接。这样，在滚筒向不同方向转动时，两个提升容器将分别做上升和下降运动，当滚筒的旋转方向改变后，提升容器的运动方向也就将随之改变。缠绕式双滚筒提升机有两个滚筒其中一个为活（游动）滚筒，另一个为固定滚筒
13、。在每个滚筒的一侧（外侧）固定一根钢丝绳，与单滚筒做双钩提升时的方式相同。通常活滚筒位于操纵台的左边（正视方向）并由下方出绳；固定滚筒则在右河南理工大学万方科技学院 08 届本科毕业论文（设计）2边，并由上方出绳。为了避免在用作多层缠绕时，提升机滚筒在主轴中部负荷应力集中的缺点，固定滚筒的左侧也留有出绳孔，当用于多层缠绕时，两个滚筒的钢丝绳都从左边开始缠绕（缠绕方向相反） 。提升机的滚筒宽度，应能适用在提升过程中缠绳的实际需要。缠绕式双滚筒提升机如用作单钩提升，由于滚筒上只受一个方向的拉力，没有平衡的另一方向的拉力，因此，在计算最大静张力时，应按产品规格中的允许最大静张力差值选用提升机。1.1
14、.2 提升机的概述矿井提升机主要用于井下采区的上、下山，以及其他辅助性的斜坡运输（包括地面斜坡运输） 。根据运输量和提升距离的实际需要，也有河南理工大学万方科技学院 08 届本科毕业论文（设计）3单钩和双钩提升两种。摩擦式提升机的工作原理和缠绕式提升机不同，它的提升钢丝绳不像缠绕式提升机那样在滚筒上，而是依靠钢丝绳与主导轮上的衬垫之间的摩擦力，使提升钢丝绳与主导轮一起运动，并带动钢丝绳端部悬挂的提升容器，作上行或下行运动。塔式提升机的提升系统为了提高运行效果，保持在运行过程中两侧提升钢丝绳的拉力差基本不变，通常都是在提升容器的底部悬挂有平衡尾绳。当提升机运动时，提升钢丝绳的自重和悬挂的提升容器
15、重量，以一定的拉力压在摩擦衬垫上，产生的摩擦力使钢丝绳和提升容器随主导轮的转动而上行或下行。摩擦式提升机的机械结构、技术性能和应用范围等都是根据上述特点确定的。摩擦式提升机可分为塔式和落地式两种，国际上两种都广泛的使用，国内目前使用的落地式摩擦轮提升机还不太多。主要是进口设备。有些生产矿井由于生产的发展、井深的增加或产量的提高，将原已经使用多年的缠绕式提升机改造为摩擦式提升机。如：河南巩县大峡沟煤矿三号井副井，把原有的缠绕式双滚筒 2m 提升机改造为 2m 双绳摩擦式提升机（落地） 。从提出改造方案到设计制造、安装调整，只用了 5个月的时间。又如：山东枣庄矿物局朱子埠煤矿主井，将原有的双滚筒2
16、.5m 直径的缠绕式提升机，改造为 2.8m 直径单绳落地式提升机。改造从 1977 年 7 月开始，同年 11 月底完成，1978 年 6 月已担负全矿井的提煤任务，运行一直比较正常，能力提高了 40%。摩擦式提升机适用于深井，而多绳摩擦式提升机更能适应大型矿井提升的需要。缠绕式则适用于浅井或斜井，它能适应多水平双钩提升的工作需要。当然，这种调整不应是频繁的。摩擦式提升机则只有采用单容器（带平衡锤）提升时，才能适应多水平的提升工作的需要，而这种河南理工大学万方科技学院 08 届本科毕业论文（设计）4提升方式的能力较低。1.2 国内外提升机的发展概况矿井提升机在矿井中担负着升降人员、提升矿物、
17、运输材料以及升降设备、工具等项任务，它是沟通矿井地面和井下的运输设备，是矿井的重要设备之一，就其耗电量来说，大约占全矿井用电量的 15%左右。世界许多国家的工业发展表明：随着采掘工业的发展，开采的深度将会日益增加，矿山生产也将日益走向集中化、大型化。而矿井提升机也随着相应的发展：由单绳缠绕式提升机发展到多绳摩擦式提升机，提升速度加快，一次提升量也日益增大。能够反应出当前矿井提升机世界先进技术水平的参数是：（1）提升机直径已打 9m；（2）一次提升有效负荷为 50t；（3）提升机单台的功率已达 14573KW；（4）最多绳数为 10。我国的煤矿建设也是符合上述发展规律的。在第一个五年计划期间建设
18、的矿井，开采深度一般都在 300m 以内；矿井的最大年产量为120150 万吨；矿井提升机的一次提升量最大为 9t（采用单绳缠绕式矿井提升机） 。而目前我国矿井井深最大以达 1000m；最大年产量 300400万吨的矿井正在多处兴建，甚至能力更大的矿井也在设计中；有些矿井以按两套一次提升量为 20t 的双箕斗装备（在一个井筒内布置四个箕斗、由两台提升机提升） 。更大容量的箕斗，如：25、32、40t 等都已经编制出系列，并正在设计中。就多绳提升机来说，过去生产的是在井塔上安装的，现在考虑到矿井建在地震区或者某些冲积层较厚的地区的需要，已将落地式多绳提升机纳入系列，与井塔式并列同时发展，可以按用
19、户要求供货。矿井提升机的生产厂很多，规模较大，品种较齐全的有：洛阳中信重型机械公司，鹤壁市巨兴矿山设备有限责任公司，锦州锦矿机器制造河南理工大学万方科技学院 08 届本科毕业论文（设计）5有限责任公司，山东泰鼎矿山机械有限责任公司等。1.3 提升机的技术性能1.3.1 缠绕式提升机及提升绞车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
20、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。1.3.2 提升绞车矿井提升绞车的发展道路基本上和矿井提升机相同，从仿苏的产品开始，到改进和自行设计并纳入型谱标准。1.4 各个系列提升机的主要结构特点（1） KJ 型矿井提升机1）主轴装置采用铸铁法兰盘；2）调绳装置为手动蜗轮蜗杆式；3）制动器为角移式；4）液压传动装置为手动杠杆控制的三通阀和电磁铁控制的四通阀；5）深度指示器为机械牌坊式；6）减速器为渐开线人字齿轮减速器。河南理工大学万方科技学院 08 届本科毕业论文（设计）6（2）
21、JK（A）型矿井提升机1）调绳装置为电动蜗轮蜗杆式；2）制动器为综合式，改善了闸瓦的磨损情况；3）液压传动装置为手动控制的低压电液调节阀和电磁铁控制的安全三通阀，操纵省力，易于实现自动化和半自动化控制；4）减速器采用圆弧形人字齿轮减速器；提高了承载能力并减轻了重量。（3） XKT 型矿井提升机1）滚筒为焊接结构，重量轻；2）采用液压齿轮式快速调绳装置，调绳省力省时；3）采用圆盘制动系统（包括圆盘式制动器和液压站两部分） ，此种系列具有以下的优点：安装、使用及维护比较简单；4）采用圆弧齿轮减速器，提高了承载能力，减轻了重量；5）采用了圆盘深度指示器。XKT 系列矿井提升机与 KJ 和 JK（A）系列比较，有以下的优点：提升能力平均提高 25%，重量平均减轻 25%，采用了一些新技术、新结构，如：盘式制动器、液压站、快速调绳装置、微拖动装置等通用化程度高。GKT 系列矿井提升机1）采用 JSZ-2500 型双力线中心驱动减速器，结构紧凑，传动平稳，噪音小。并采用双列向心滚动轴承，传动效率高，在实际工作中厂家建议传动效率 取 0.850.9；2）滚筒为整体焊接结构（2m 提升机可根据用户要求，供应分割的
