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提升机制动系统设计毕业设计说明书.doc
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1、目 录第1章 矿井提高设备概述11.1 提高机的定义11.2 提高机的分类11.2.1 按用途分11.2.2 按拖动方式分11.2.3 按提高容器类型分11.2.4 按井筒的倾角分11.2.5 按提高机类型分11.3 提高机的制动装置的功用、类型71.3.1 制动装置的功用81.3.2 制动装置的类型81.4提高机型号的选用及制动器的设计类型81.4.1提高机的选用81.4.2制动器的设计类型9第2章 提高机的选型计算(4.5米4多绳摩擦轮)102.1 工作参数112.2 速度图112.3 变位重量132.4 力图132.5 等效力:152.6 启动力矩与等效力的比例:162.7 有效功率:1
2、62.8电机最大轴功率及选型:162.9液压站工作原理172.9.1 提高机液压站系统172.9.2 液压站系统原理图172.9.3 控制电路图18第3章 提高机制动装置的结构设计203.1 制动装置的有关规定和规定203.2 提高机制动器重要类型213.2.1 块式制动器213.2.2盘式制动器223.3 盘式制动器的结构及工作原理233.3.1盘式制动器的布置方式233.3.2盘式制动器的结构243.4 制动器的设计计算253.4.1 拟定在工作状态下所需要的制动力253.4.2 拟定制动器数量313.4.3 碟型弹簧的选型计算353.4.4 制动器液压缸的结构与设计计算413.5 制动器
3、的强度校核493.5.1制动力整定计算493.5.2 液压站油压整定计算51第4章 制动器的工作可靠性评估534.1 盘式制动器的安装规定及调整534.1.1 盘式制动器的规定(涉及零部件)534.1.2 盘式制动器闸瓦间隙的调整534.2制动器的故障模式及可靠性图框554.3制动器的优化设计及工作可靠性评估564.3.1 设计变量564.3.2 优化策略574.4制动器的维护可靠性评估58第5章 结论60总 结61英文原文62中文翻译71参考文献77致 谢78摘 要目前我国许多煤矿矿井已经转向中、深部开采,矿井提高设备作为煤矿的关键设备,在矿井机械化生产中占有重要地位。制动器是提高机(提高绞
4、车)的重要组成部分之一,直接关系着提高机设备的安全运营。多绳摩擦提高机具有体积小、质量轻、安全可靠、提高能力强等优点,合用于较深的矿井提高。本文针对JKMD型(4.5米4多绳摩擦轮)提高机,对其制动系统进行设计。在对提高机的制动器选型过程中,因盘式制动器是近年来应用较多的一种新型制动器,它以其独特的优点及良好的安全性能被广大用户认可,特别是在结合了液压系统和PLC 控制之后,液压系统和PLC 超强的控制性能为盘式制动器的应用提供了巨大的工作平台。制动盘的制动力,靠油缸内充入油液而推动活塞来压缩盘式弹簧来实现。液压盘式制动器作为最新一种制动器,具有许多优点,所以它在现代多种类型提高机中获得广泛的
5、应用。它具有制动力大、工作灵活性稳定、敏感度高等特点,对生产安全具有重要意义。关键词:提高机;多绳摩擦;制动器;设计;液压传动。AbstractCurrently 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
6、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 JKMD type (4.5 meters over four-rope friction round) hoist have been de
7、signed.In the hoist brake selection process, because in recent years disc brake is used in the new brakes Its 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 performa
8、nce 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 mod
9、ern aircraft types to upgrade gain wider application. It is the braking force, flexibility stability, high sensitivity; on production safety is of great significance.全套图纸及更多设计请联系QQ:Keywords: Hoist; Multi-rope friction; Brake; Design; Hydraulic drive. 第1章 矿井提高设备概述1.1 提高机的定义矿井提高机是矿井大型固定设备之一,它的重要任务就是沿井
10、筒提高煤炭、矿石和矸石;升降人员和设备;下放材料和工具等。矿井提高设备是联系井下与地面的纽带,是重要的提高运送工具,因此它整个矿井生产中占有重要的地位。 1.2 提高机的分类1.2.1 按用途分(1) 主井提高设备主井提高设备的任务是专门提高井下生产的煤炭。年产30万吨以上的矿井,主井提高容器多采用箕斗;年产30万吨以下的矿井,一般采用罐笼(立井)或串车(斜井)。(2) 副井提高设备副井提高设备的任务是提高矸石、废料,下放材料,升降人员和设备等。副井提高容器采用普通罐笼(立井)和串车(斜井)。1.2.2 按拖动方式分按提高机电力拖动方式分为交流拖动提高设备和直流拖动提高设备。1.2.3 按提高
11、容器类型分分为箕斗、罐笼、串车等提高设备。1.2.4 按井筒的倾角分提高设备按井筒倾角可分为立井提高设备和斜井提高设备。立井提高时,提高容器采用箕斗或罐笼等.斜井提高时,提高容器一般采用矿车(串车)或斜井箕斗。串车提高合用于井筒倾角不大于;斜井箕斗提高合用于井筒倾角在范围内。近年来大型斜井提高多采用胶带输送机。1.2.5 按提高机类型分(1) 单绳缠绕式提高设备单绳缠绕式提高设备目前大部分为直径圆柱型滚筒,在个别的老矿井,尚有使用变直径滚筒(如双圆柱圆锥型滚筒)提高设备。1) KJ型(23m)和BM及JKA型单绳缠绕式提高机KJ(23m)型单绳缠绕式提高机是我国在19581966年生产的仿苏B
12、M-2A型提高机,按滚筒个数来分,有单滚筒和双滚筒的提高机;按布置方式来分,有带地下室和不带地下室的提高机,可根据设计而选用,但两者技术性能完全相同。(A) KJ型(23m)提高机代号意义以KJ22.51.2D-20型为例说明如下:K-矿井;J-卷扬机(提高机);2-双滚筒(单滚筒时为1);2.5-滚筒名义直径,m;1.2-每个滚筒的两侧党绳板的距离,m;D-带地下室(无D字表达不带地下室);20-减速器名义传动比。(B) KJ型(23m)和BM型提高机的机构特点重要有:(a) 制动装置采用角移式块型制动器,重锤制动传动,油压操纵装置;(b) 双滚筒提高机采用手动涡轮涡杆式调绳离合器;(c)
13、减速器采用渐开线人字形齿轮传动;(d) 使用机械牌坊式深度指示器;(e) 设有机械限速器。(C) JKA型单绳缠绕式提高机是在KJ型提高机的基础上改善后制造的。JKA型双滚筒提高机在结构上具有下列特点:(a) 调绳装置即离合器为电动涡轮涡杆式离合器,因而调绳工作简便省力;(b) 采用综合式制动器,改善了闸瓦的磨损情况;(c) 液压站采用手动控制的低压电液调节阀和电磁铁控制的安全三通阀,分别对工作制动和安全制动进行控制;(d) 减速器采用圆弧形人字齿轮传动,提高了减速器的承载能力,并减轻了重量。2) KJ型(46m)和HKM3型单绳缠绕式提高机苏联新克拉马托尔机械制造厂生产的HKM3型提高机的结
14、构特点:(a) 滚筒采用焊接结构;(b) 采用气动齿轮式调绳离合器;(c) 制动器为新平移式块闸;(d) 采用压气制动传动装置;(e) 使用机械牌坊式深度指示器;(f) 减速器采用渐开线人字齿轮,有一级传动和二级传动两种;(g) 有电气限速器,尚有机械限速器。我国现有煤矿矿井多数是按照五十年代的标准设计的,为了快出煤、多余煤,当时重要是建设中、小型矿井,并且一方面开采浅部煤层。五十年代,我国的矿井提高设备重要是从苏联进口的BM型产品和国产仿苏KJ型产品,设备的可选性小,重要是满足开采浅部煤层的需要。进入80年代以后,我国许多煤矿矿井已逐渐转向中深部开采,国家统煤矿矿井的平均深度已由200米延伸
15、到400米,现在已达600米、1000米。根据国内外的实践经验,落地式摩擦提高设备,是在矿井延伸后使现有提高设备满足加大提高高度规定的行之有效的办法。(A) 主提高钢丝绳的选择(a) 钢丝绳的结构形式应优先选用三角股钢丝绳及线接触圆股钢丝绳,当由于供应因素,亦可以选用普通圆股点接触平行捻钢丝绳。钢丝绳公称抗拉强度宜选用1550帕。(b) 钢丝绳的安全系数根据煤矿安全规程规定,钢丝绳的安全系数应符合下式:升降人员和物料 升降物料 式中 提高钢丝绳的悬垂长度,m。(c) 钢丝绳数目选择落地摩擦式提高机的钢丝绳树木以24绳为宜。(B) 尾绳的选择目前,绝大多数使用多绳摩擦式提高机的矿井,都由本来选用
16、扁钢丝绳作平衡尾绳而改为使用圆股钢丝绳作平衡尾绳。新建的矿井,设计中也已所有选用圆股钢丝绳作平衡尾绳。这重要是由于扁钢丝绳生产效率低、供应困难。选用圆股钢丝绳作平衡尾绳时,以多层股(不旋转)圆股钢丝绳中的187和347两种结构较为合适。但目前这两种产品尚不能满足需要,因而当供应困难时,也可选用普通圆股钢丝绳,如选用619和637等。应注意的是,选用钢丝绳股中的钢丝不可过细,并应尽也许选用镀锌钢丝绳,以提高使用寿命。当采用两条平衡尾绳时,可以选用左向交互捻和右向交互捻的钢丝绳各一条。图1-1 缠绕式提高机摩擦衬片上的包围角选择全套图纸及更多设计请联系QQ:(2) 多绳摩擦式提高设备多绳摩擦式提高
17、设备可分为塔式和落地式(KJM和JKMD型多绳摩擦轮提高机)。多绳摩擦提高机的井架一般多采用钢结构四斜腿井架。放绳挂罐后在主绳张力水平分力作用下,使井架产生弹性变形、井架有倾斜现象。一般井筒采用冻结施工,井架基础随着井筒冻结层解冻变化。基础会产生少量下降。井架在受主绳张力作用下基础下沉不均衡也会使井架倾斜。由于井架倾斜、天轮轴心线相对位移,这种位移一般在投入使用初期产生,并渐渐逐于稳定。此外,天轮绳槽摩擦衬垫一般采用国内产品尼龙1010、进口K25,由于衬垫是磨损材料,从初期使用到更换之前,即剩余厚度为钢丝绳直径一半之前,提高绳落绳点向绞车房方向渐变位移,一般位置变化范围030mm。多绳提高机
18、由于使用了数根钢丝绳代替一根钢丝绳。钢丝绳的直径变小了,摩擦轮的直径因而变小,但由于有多根钢丝绳,所以摩擦轮变为摩擦筒,宽度稍有加宽。设采用n根钢丝绳,则多绳与单绳提高机钢丝绳直径间有如下关系: 同理,摩擦筒(主导轮)直径: 多绳摩擦提高机如图1-2所示:1主导轮 2天轮 3提高机钢丝绳 4提高容器 5尾绳图1-2 多绳摩擦提高机主轴装置的特点:它与缠绕式提高来代替木衬,由于摩擦提高是靠摩擦力来传递动力的,所以衬垫挤压固定在筒壳上。摩擦衬垫形成衬圈,其上再车出绳槽,初车时槽深为1/3绳径,槽距(即绳心距)约为绳径的10倍运用熟知的柔索欧拉公式可知,摩擦轮两侧钢丝绳拉力的极限比值为 式中 自然对
19、数的底,等于2.71828; 钢丝绳对于摩擦轮的围包角; 钢丝绳与衬垫间的摩擦系数,通常取=0.2当钢丝绳拉力比大于上式右端所给出的数值时,钢丝绳对摩擦轮产生相对滑动。为了避免这种滑动,两侧拉力不能达成其极限比值,而应有一安全系数,式改写为 若考虑防滑而加入防滑安全系数,则有 全套图纸及更多设计请联系QQ:或者 下降时的减速度 2) 用作固定闸的安全制动闸 制动力 静态安全系数 3) 在安全制动的情况下制动控制器能对制动器的故障进行补偿。根据第三节计算,下降运营时,安全制动所需要的最大制动力为634千牛顿,由于她比总的有效制动力872千牛顿要小,它可以由制动控制器进行调节。(5) 假如减速度达
20、不到,就要预先调节安全制动力,使它达成第3节中对下降运营计算得到的保险制动力,这样它才干正常控制。 运用恒定制动力可以得到如下的减速度值如表3-6所示:表3-6 在恒定制动力下提高的减速度工作状态下降负载提高负载空载超载U质量m安全制动闸的制动力减速度32.7吨20889吨634千牛顿32.7吨20889吨634千牛顿02吨17639吨634千牛顿在液压装置中,产生所需要的恒定剩余压力计算如下:(钢丝绳有效直径的安全制动力)根据下图的压力/制动力曲线可以发现对制动力,其剩余压压力/制动力曲线如表3-7所示:630800.274108701928028930700800.309217503262
21、0活塞工作需要的最小压力(效率) 安全制动闸的最小调整释放压力 已知液压缸:工作油压P=21.9; 活塞直径D=8.5cm 活塞面积A=56.7制动器液压缸如图3-12所示:图3-12 盘式制动器液压缸示意图计算下列数值:= P, 总阻力损失率,=0.70.8 当活塞0.2 m/s时,取=0.7,所以=21.90.7,得=87KN。 由于0.5m/s,查表液压与气压传动 得0.3,取=0.3,得=,所以=2.61KN即移动负载为m=261Kg。在一般工况下=0.20.3,取d=0.2D,得d=1.7cm ,壁厚与内径之比往往为,所以取=8cm(8) 盘式制动器所需的最大工作油压的拟定;盘式闸制
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