多绳摩擦式矿井提升机设计说明

摘要

本文对多绳磨擦式矿井提升机发展及应用、种类及结构进行了综合阐述，对多绳摩擦式矿井提升的优缺点进行了分类和研究；论证了多绳摩擦提升的工作原理；介绍了多绳摩擦式矿井提升机的各种型号；在制动工作原理进行说明的基础上，对制动器进行了选型。结合特定的矿井的采煤及地质情况，对多绳摩擦式矿井提升机进行设备选型，形成一整套完备的矿井提升系统，整个系统的电控系统非常重要，所以最后对所设计的系统进行了电控系统设计。

多绳摩擦式矿井提升机系统的各系统的型号选型计算，及对各系统的统一布置，确定各系统的工作位置和尺寸，这些对多绳摩擦式矿井提升机在实际应用中提供了必要参数。

关键词：多绳摩擦式矿井提升机；选型；制动；系统

Abstract

In this paper, rope and more friction-mine hoist the development and application, type and structure of a comprehensive elaboration of multi-rope friction-mine the advantages and disadvantages of upgrading the classification and study of multi-rope friction demonstration enhance the work of principle; introduced a multi - - Rope friction-mine hoist the various models in principle that brake work on the basis of a selection of the brake. With a specific mine coal mining and geological conditions, the multi-rope friction-mine hoist a selection of equipment, a set of comprehensive mine hoist system, the whole system of electronic control is very important, so the final design of the system The control design. Multi-rope friction-mine hoist system of the Selection System Model, and the layout of the unified system, the system determine the location and size of these multi-rope friction-mine hoist in practical application to provide the necessary Parameters.

Keywords: multi-rope friction-mine hoist; Selection; braking; system

目录

摘要 (i)

Abstract (ii)

前言 (v)

1 提升机的概述 (1)

1.1提升机的简介 (1)

1.2提升机的用途和发展概况 (2)

1.3提升机的工作原理 (4)

2 提升机的组成 (6)

2.1 工作机构 (6)

2.2 制动系统 (7)

2.2.1制动装置的功用 (7)

2.2.2 制动装置的类型 (8)

2.3 机械传动系统 (8)

2.4润滑系统 (8)

2.5观察和操纵系统 (9)

2.6拖动，控制和自动保护系统 (9)

2.7辅助部分 (10)

3 提升机的选型计算 (11)

3.1设计依据 (11)

3.2提升容器选择 (11)

3.3钢丝绳选择 (12)

3.3.1绳端荷载计算 (12)

3.3.2首绳单位长度重量 (12)

3.3.3尾绳单位长度重量 (13)

3.4提升机的选择 (13)

3.4.1摩擦轮的最小直径 (13)

3.4.2最大静力和最大静力差 (14)

3.5电机的选择 (14)

3.6提升机的校核 (15)

3.6.1提升机直径验算 (15)

3.6.2钢丝绳校验（提升矸石） (15)

3.7 提升系统计算 (15)

3.7.1井架高度计算 (15)

3.7.2 上绳弦长计算 (16)

3.7.3 上绳仰角计算 (16)

3.7.4 下绳弦长计算 (16)

3.7.5 下绳仰角计算 (16)

3.7.6 围包角计算 (16)

3.7.7 上弦距下弦最小距离计算 (16)

4 提升机卷筒的设计 (18)

4.1卷筒的分类 (18)

4.2 卷筒绳槽的确定 (18)

4.3卷筒的确定 (19)

4.3.1 卷筒节径设计 (20)

4.3.2 卷筒的长度设计 (20)

4.3.3 卷筒壁厚设计 (20)

4.4 卷筒强度计算 (20)

5 卷筒主轴的设计 (22)

5.1 卷筒轴的受力分析与工作应力分析 (22)

5.2 轴的设计计算 (22)

5.3确定各段轴的直径和长度 (23)

5.4 轴的校核 (24)

6 提升机的制动系统 (25)

6.1 盘式制动器 (25)

6.1.1 盘式制动器的布置方式 (26)

6.1.2 盘式制动器的工作原理 (27)

6.2盘式制动器的设计计算 (27)

6.2.1 盘式制动器工作时所需制动力 (27)

6.2.2 每副闸应有的制动力矩 (30)

6.2.3实际正压力的计算 (30)

6.2.4制动器液压缸的结构与设计计算 (30)

6.3 盘式制动器的调整和维护 (34)

6.3.1 闸瓦间隙的调整 (34)

6.3.2 蝶形弹簧的检查 (34)

7 提升机的液压站 (35)

7.1 液压站的功用 (35)

7.2 提升机液压站的工作要求 (35)

7.3 液压站的组成部分 (35)

7.4液压站的维护及注意事项 (35)

8 提升机电控系统 (37)

8.1提升机控制系统组成 (37)

8.2提升机控制系统的功能 (37)

8.3安全回路 (40)

8.4电气制动 (42)

8.5 特点 (42)

8.6矿井提升机控制系统的操作步骤 (43)

8.7 提升机各部分分析 (47)

结论 (68)

致 (69)

参考文献 (70)

前言

目前，国外多绳摩擦式矿井提升机的发展方向是：发展落地式和斜井多绳摩擦式提升机，研究其用于特浅井、盲井的可能性，以扩大起使用围；采用新结构，以减小机器的外形尺寸和重量；实现自动化和遥控，以提高工作的可靠性和生产效率。

在国外，多绳摩擦式提升机得到飞跃发展，同单绳缠绕式提升机相比，它具备以下优点：

1）由于钢丝绳不是缠绕在卷筒上，所以提升高度不受卷筒容绳量的限制，更适用于深井提升，这是多绳提升机较突出的优点。例如瑞典某矿井使用50t箕斗的8绳提升机，提升高度为1300m主导轮的直径仅为4m，若用单绳缠绕式提升机，则滚筒直径将达7.2到8m，缠绕宽度将达5到4.5m，钢丝绳直径将为80mm，不仅设备重量大，而且设备和钢丝绳直径过大，制造和安装使用维修都较困难。

2）由于提升容器是由数根钢丝绳所承担，提升钢丝绳直径就比相同载荷下单绳提升的小，并导致主导轮直径小，因而在同样提升载荷下，多绳提升机具有体积小，重量轻，节省材料，制造容易，安装和运输方便等特点。

3）由于多绳摩擦式提升机运动质量小，拖动电动机的容量与耗电量都相应减少。

4）由于多根钢丝绳提升，几根钢丝绳被同时拉断的可能性极小，因此提高了提升设备的安全性，可不设断绳保险器（防坠器），这就给使用钢丝绳罐道矿井提供了有利条件。

5）在卡罐和过卷的情况下，有打滑的可能性，可避免断绳事故发生。

6）由于多绳提升机的提升钢丝绳一般都是偶数，因而可以用相同数量的左捻和右捻钢丝绳，这样，提升钢丝绳在运行中产生的阻力就可以相互抵消，从而减轻了提升容器因钢丝绳扭力而产生对罐道的侧向压力，既降低了运行中的摩擦阻力，又可以减轻罐耳和罐道的单向摩擦，从而延长了罐耳和罐道的使用寿命。

7）由于主导轮宽度较小，轴的跨度也小，改善了主轴的负载性能。

8）主导轮上不缠绳，提升钢丝绳没有在缠绳时沿轴中心方向上的挤压力（单绳缠绕式矿井提升机上会受这种力的影响，通常称之为“咬绳”），而且，由于钢丝绳承受的动应力和静应力都低，因而有利于钢丝绳使用寿命的提高。

通过本次的毕业设计，进一步熟悉多绳摩擦式矿井提升机各部分的工作原理，完成矿井多绳摩擦式提升机总体机构之中的各个部件的设计和校核计算，使之能够在合适的矿井下进行运作，而且使提升机的生产效率大大的提高，保证矿井工作的顺利进行。

1 提升机的概述

1.1提升机的简介

矿井提升机是一种大型提升机械设备。由电机带动机械设备，以带动钢丝绳从而带动容器在井筒中升降，完成输送任务。矿井提升机是由原始的提水工具逐步发展演变而来。现代的矿井提升机提升量大，速度高，安全性高，已发展成为电子计算机控制的全自动重型矿山机械。

矿井提升机主要由电动机、减速器、卷筒（或摩擦轮）、制动系统、深度指示系统、测速限速系统和操纵系统等组成，采用交流或直流电机驱动。按提升钢丝绳的工作原理分缠绕式矿井提升机和摩擦式矿井提升机。缠绕式矿井提升机有单卷筒和双卷筒两种，钢丝绳在卷筒上的缠绕方式与一般绞车类似。单筒大多只有一根钢丝绳，连接一个容器。双筒的每个卷筒各配一根钢丝绳，连接两个容器，运转时一个容器上升，另一个容器下降。缠绕式矿井提升机大多用于年产量在120万吨以下、井深小于400米的矿井中。摩擦式矿井提升机的提升绳搭挂在摩擦轮上，利用与摩擦轮衬垫的摩擦力使容器上升。提升绳的两端各连接一个容器，或一端连接容器，另一端连接平衡重。摩擦式矿井提升机根据布置方式分为塔式摩擦式矿井提升机（机房设在井筒顶部塔架上）和落地摩擦式矿井提升机（机房直接设在地面上）两种。按提升绳的数量又分为单绳摩擦式矿井提升机和多绳摩擦式矿井提升机。后者的优点是：可采用较细的钢丝绳和直径较小的摩擦轮，从而机组尺寸小，便于制造；速度高、提升能力大、安全性好。年产120万吨以上、井深小于2100米的竖井大多采用这种提升机

矿井提升机具有以下特点：

（1）安全性

所谓安全性，就是不能发生突然事故。由于矿井提升设备在矿山生产中所占的地位十分重要，其运转的安全性．不仅直接影响整个矿井的生产，而且还涉及人员的生命安全。因此各国都对矿井提升设备提出了极严格的要求。在我国这些规定包括在《煤矿安全规程》只中。

（2）可靠性