毕业设计论文-单绳缠绕式提升机设计

毕业设计论文-单绳缠绕式提升机设计内容摘要：

备无事故运行，在提升设备有可能出事故的各个重要环节上，设有各种检测、控制、保护装置。 为了提高生产效率，消除操作上的人为因素，在提升设备上配备全自动运行控制装置。 无论是煤矿还是金属非金属矿山，无论是国内还是国外，随着矿井开采深度的加大，提升的井筒越来越深，缠绕式提升机由于受缠绕层数的限制，已不能满足开采的需要，因而逐渐被多绳摩擦式提升机所代替。 提升设备电气控制技术发展迅速。 目前，直流提升系统已经向直流整流装置 +编码测速技术 +PLC+PLC独立保护 +工业电 视 +计算机监控 +网络的方向发展；交流提升系统是向变频技术 +编码测速技术 +PLC+PLC独立保护 +工业电视 +计算机监控 +网络的方向发展；电气控制技术的发展使提升机的控制更加自动化，各种保护功能更加齐全，操作更简单，有效地提高了提升系统运行的稳定性和安全可靠性。 2 常见提升机的简介 缠绕式、摩擦式提升机的工作原理 我国目前广泛使用的有单绳缠绕式和多绳摩擦轮式两种，以下就重点介绍此两种提升机的工作原理。 2— 1 双筒缠绕式矿井提升机 河南理工大学本科毕业设计（论文） 9 单绳缠绕式提升机的工作原理 缠绕式提升机的主要部件有 主轴、卷筒 主轴承 调绳离合器、减速器、深度指示器和制动器。 示意图如图 22所示。 22缠绕式矿井提升机 单绳缠绕式提升机是较早出现的一种类型，工作原理比较简单，就是将钢丝绳的一端固定在提升机的卷筒上，另一端绕过井架上的天轮与提升容器相连接，利用两个卷筒上钢丝绳的缠绕方向的不同，当提升机转动时，使两个容器一个上升一个下降，以完成提升任务，这种提升机在我国矿山中广泛使用。 按卷筒数目的不同，有单筒及双筒提升机两种。 双筒提升机在主轴上装有两个卷筒，其中之一与主轴固接（键装或热装），称为固定卷筒；另一卷筒则 滑装在主轴上，通过离合器与主轴连接，称为游动卷筒。 将两种卷筒做成这样的目的，是为了在需要调绳及更换提升水平时，两个卷筒可以有相对运动。 单卷筒提升机只有一个卷筒，一般用于单钩提升，但是如果在单卷筒上固定两根钢丝绳，且其缠绕方向相反，也可作双钩提升，这时，由于一根钢丝绳自卷筒上松放，另一根则向卷筒上缠绕，卷筒表面得到了充分利用，所以单卷筒提升机相对于双卷筒提升机来说，质量和体积都小很多。 不过单卷筒提升机做双钩提升时，绳长的调节颇为不便，为此，可以把单卷筒制成可分离式的两部分，一部分与主轴固接，另一部分通过离合器 与主轴相连，这种型式的称为可分离式单卷筒提升机。 多绳摩擦式提升机的工作原理 多绳摩擦式提升机的主要部件有主轴、主导轮、主轴承、车槽装置、减速器、深度指示器、制动装置及导向轮。 由于使用了数根钢丝绳代替一根钢丝绳，钢丝绳的直径变小，摩擦轮虽变为摩擦筒（亦称主导轮）而稍有加宽，但其直径亦变小。 由于多绳不易在同一时间内断裂，故较为安全，多绳摩擦式提升机的结构图示如图 23。 河南理工大学本科毕业设计（论文） 10 图 23多绳摩擦式矿井提升机 由于开采深度的增加，需要缠在卷筒上的提升钢丝绳变长，因而矿井提升机的卷筒宽度加大，这带来了一系列 问题，如提升机主轴太长、绳弦偏角太大、机器加重而使转动惯量加大等。 为了解决这个矛盾，德国人 Koepe提出将钢丝绳搭在摩擦轮上，利用摩擦衬垫与钢丝绳之间的摩擦力来带动钢丝绳运动。 与卷筒缠绕式相比，摩擦轮的宽度显著地变窄了，同时由于跨度变小，提升机主轴的直径与长度均有所降低，结果显著地减轻了机器的重力，而且由于回转力矩的减少，亦将降低提升电动机的容量。 多绳摩擦提升设备的布置方式可分为塔式和落地式两类。 其提升系统示意图如图 24和 25所示。 河南理工大学本科毕业设计（论文） 11 多绳摩擦提升机的结构特点是与它的动力传递原理以及安装特点密切相关的。 即由于它是靠摩擦力来传递动力的，它必须有较高摩擦系数的衬垫，为了保持几根绳的绳槽处的深浅相同，即各绳的摩擦半径相同，需设切槽装置，为了补偿钢丝绳蠕动或滑动对深度指示器指示位置的影响，设置了深度指示器自动调零装置，为了在使用圆尾绳时尾绳可以松捻而避免打结，在罐笼底部下方设有尾绳悬挂装置。 摩擦提升依靠衬垫与钢丝绳之间的摩擦力来传递动力，因此其工作 可靠性就在于提升钢丝绳与安在主导轮上的摩擦衬垫之间是否产生滑动，即是否有足够的摩擦力。 缠绕式、摩擦式提升机的特点、存在的问题以及解决的方法 . 缠绕式提升机的特点、缺点以及问题的解决 缠绕式提升机最大的特点是其结构及工作原理十分简单，就是利用钢丝绳的缠绕方向的不同来实现物料的提升。 但是，正是因为其结构、工作原理简单也导致其存在以下很多的问题和不足。 (1)缠绕式提升机只能应用于浅井或中等深度的矿井中。 这是因为在深井及大终端载荷时钢丝绳和提升卷筒容绳面积要求太大，这导致了提升机体积庞大，质 量激增，使提升机的图 24 井塔式多绳摩擦提升系统示意图 图 25落地式多绳摩擦提升系统示意图 河南理工大学本科毕业设计（论文） 12 提升高度受到滚筒容绳量的限制，不适用于深井提升。 (2)单绳缠绕式提升机的载荷由单根钢丝绳承担，因此单绳缠绕式提升机的钢丝绳直径往往很大。 (3)缠绕式提升机的钢丝绳缠绕在卷筒上，因此其卷筒直径比较大，这就使其回转力矩比较大，这就使缠绕式提升机的质量比较大，从而使电动机的容量和耗电量也增大，所以提升机的效率比较低。 (4)卷筒的直径比较大，这就使提升机的提升速度受到了限制，因此电动机的转速也比较低，减速器比较大。 (5)缠绕式提升机的钢丝绳是缠绕在卷筒上，因此钢丝绳的弯曲次数比较多，这就导 致钢丝绳的工作条件比较差，钢丝绳的寿命降低。 (6)单绳缠绕式提升机是用单根钢丝绳提升容器，因此容器在提升过程中会发生转动，这就使提升容器的罐耳和罐道发生摩擦，产生摩擦阻力。 (7)单绳缠绕式提升机由单根钢丝绳提升容器，因此它的安全性比较低。 缠绕式提升机存在的一些问题是可以通过改变其结构而解决的。 例如：单绳缠绕式提升机的钢丝绳直径过大；单绳缠绕式提升机的提升容器的转动；单绳缠绕式提升机的安全性比较低。 这些都是由于提升是靠单根钢丝绳承载造成的，要解决这些问题可以增加提升钢丝绳的数量，即采用多绳缠绕式提升机。 而另一些解决不了的问题就要靠改变提升机的工作原理，采用摩擦式提升机来解决了。 [11] . 摩擦式提升机的特点、缺点以及问题的解决 多绳摩擦式提升机与单绳缠绕式提升机比较其主要优点： (1)提升高度不受滚筒容绳量的限制，适用于深井提升。 (2)载荷是由数根钢丝绳承担，故钢丝绳直径较相同载荷下单绳提升小。 (3)摩擦轮直径显著减小。 (4)由于摩擦轮直径小，回转力矩减小，在提升载荷相同的情况下，多绳摩擦提升机的质量比单绳缠绕式提升机小 1/4～ 1/5,提升电动机的容量和耗电量也相应降低，设备的效率提高。 (5)摩擦轮直径较小，在相同提升速度下，可以使用转速较高的电动机和较小的减速器。 (6)钢丝绳是搭放在摩擦轮上，减少钢丝绳的弯曲次数，改善了钢丝绳的工作条件。 (7)采用偶数跟提升钢丝绳，钢丝绳的捻向是左右捻各半，消除了提升容器在提升过程中的转动，减少了容器的罐耳和罐道的摩擦阻力。 (8)数根钢丝绳同时承受载荷，提升工作的安全性大为提高，数根钢丝绳被同时拉断的可能性极小，因此可以不再使用防坠器，从而减少了提升容器的质量。 河南理工大学本科毕业设计（论文） 13 虽然多绳摩擦提升机解决了单绳缠绕式提升机存在的一些问题，但是多绳摩擦提升机自身也存在 一定的缺陷与不足。 (1)数根钢丝绳的悬挂、更换、调整、维护检修工作复杂，而且有一根钢丝绳损坏需要更换时，为保持各钢丝绳具有相同的工作条件，往往需要更换所有的钢丝绳。 (2)因不能调节绳长，故双钩提升工作不适用于多水平提升。 (3)当井深超过 1700m时，钢丝绳与容器在连接处的应力波动的较大，钢丝绳的故障增多，故钢丝绳摩擦提升不宜用于超深井提升。 要解决多绳摩擦式提升机钢丝绳的悬挂、更换等检修复杂、不适用于多水平提升、不宜用于超深井提升这些问题，不是单靠改变提升机的结构能够解决的。 多绳摩擦式提升机本身的原理 是利用多根钢丝绳和摩擦衬垫的摩擦力来传动的，因此要解决多绳摩擦式提升机的这些问题就必须改变其工作原理，因此这些问题并不是摩擦式提升机自身可以解决的。 ] 3 矿井提升机的设计选型计算 设计依据 : 1 矿井年产量： An=50万吨 2 工作制度：年工作日 330天，日工作小时 16h 3 井筒深度： sH =300m 4 装载高度： Hz=25m 5 卸载高度： Hx=20m 6 煤的松散密度：  = 7 矿井 电压： 3000v、 6000v 8 主井提升方式：双箕斗 ,井底设煤仓，定量自动装载 竖井提升容器的选择 提升容器的比较及其应用范围 提升容器主要是底卸式箕斗和普通罐笼。 箕斗的优点是：质量轻，所需井筒断面积小，装卸载可自动化，且时间短，提升能力大。 箕斗的缺点是：井底及井口需要设置煤仓和装卸载设备，只能提升煤炭，不能升降人员、设备和材料，井架较高，需要另设一套辅助提升设备。 罐笼的优点是：井底及井口不需设置煤仓，可以提升煤炭、矸石，下放材料，升降人员河南理工大学本科毕业设计（论文） 14 和设备，井架较矮，有利于煤炭分类运输，罐笼的 缺点是：质量大，所需井筒断面积大，装卸载不能自动化，而且时间较长，生产效率较低。 选择箕斗还是选择罐笼，需要根据多方面的技术、经济指标来确定。 主井箕斗规格的选择 进行提升设备选型设计时，矿井年产量 An和矿井深度 Hs为已知条件。 当提升容器的类型确定后，还要选择容器的规格。 在提升任务确定之后，选择提升容器的规格有两种情况：一是选择较大规格的容器，一次提升量较大，则提升次数少。 这样，因为一次提升量较大，所需的提升钢丝绳直径和提升机直径较大，因而初期投资较多。 但提升次数较少，运转费用较少。 二是选择 较小规格的容器，情况和上述的相反，因而初期投资较少，而运转费用则较多。 那么，应该如何选择提升容器的规格才是合理的呢 ?其原则是：一次合理提升量应该使得初期投资费和运转费的加权平均总和最小。 为了确定一次合理提升量，从而选择标准的提升容器，可按以下步骤计算： [8] (1)确定合理的经济速度 Vj 与一次合理提升量相对应的，有一个合理的经济速度。 经研究证明，合理的经济速度 Vj 可用下式计算 [10]： HV j )~( （ 31） 式中： H为提升 高度， H=Hz+Hs+Hx。 Hz为装载的高度，根据设计任务书 Hz=25m。 Hs为矿井的深度，根据设计任务书 Hs=300m。 Hx为卸载高度，根据设计任务书 Hx=20m。 H=Hz+Hs+Hx=25+300+20=345m 所以 ： HV j )~( =（ ~） 345 =~ m/s 取 Vj= m/s (2)估算一次提升循环时间 XT   aVVHT jjX （ 32） 式中 ： a为提升加速度 ， 取 a=； μ为箕斗低速爬行时间，取μ =15s； θ 为箕斗装卸载休止时 间，一般取θ =8s。 河南理工大学本科毕业设计（论文） 15   aVVHT jjX=345/7+7/+15+8= 计算小时提升量 As )/( httb ACaAsrnfs  （ 33） 式中： C为提升不均衡系数 ，有井底煤仓时 C=~，无井底煤仓时取 C=，根据设计背景，本矿井有井底煤仓，因此取 C=。 An为矿井设计年产量 ,根据设计任务书 An=50万吨。 af为提升富裕系数，取 af=。 ts为提升设备每天工作小时数，根据设计任务书 ts=16h。 br为提升设备每年工作日数，根据设计任务书取 br=330天。 srnfs tb ACaA  = 450000/（ 330 16） = t/h (4)计算小时提升次数 ns Xs Tn 3600 （次） （ 34） Xs Tn 3600 =3600/= 次， 取 ns=42次。 (5)计算一次合理提升量 Q sSnAQ （ 35） sSnAQ =根据式（ 35）求出的一次合理提升量 Q ，查表 31选取与 Q 相等或接近的标准箕斗，其名义装载量可以大于或小于 Q。 在不加大提升机滚筒直径的条件下，应尽量选用大容量箕斗，以较底的速度运行，降低能耗，减少运转费用。 河南理工大学本科毕业设计（论文） 16 表 31箕斗规格型号 型号 JL3 JL4 JL6 名义装载质量 KN 30 40 60 有效容积 M 提升钢丝绳直径 m179。 31 37 43 刚性罐道 规格 380N/m钢轨 数量 2 箕斗质量 T 最大终端负荷 T 8 12。