立井钢丝绳罐道中间水平稳罐装置的设计[毕业论文+CAD图纸]

煤矿机械设计毕业论文：立井钢丝绳罐道中间水平稳罐装置的设计含论文，CAD图纸

立井钢丝绳罐道中间水平稳罐装置的设计[毕业论文+CAD图纸]

立井钢丝绳罐道中间水平稳罐装置的设计[毕业论文+CAD图纸]

摘 要

本次课题的主要内容是针对国内现有矿井的提升情况，解决在矿井提升环节所出现的提升容器摆动的问题，通过理论分析得知增大罐道钢丝绳的刚性系数可以在一定程度上减小罐笼的摆动量，为此我可以设计一种罐道钢丝绳抓捕机构，当罐笼需要在中间水平停车时，来给罐道钢丝绳设置人工终端以增大罐道绳的刚性系数，从而减小了罐笼的摆动量。通过我实地的观察得知矿井对提升运输的条件要求比较苛刻，这在客观上要求本次课题所设计的罐笼稳罐系统具有轻便而且实用的特点，结合这种情况本次课题所设计的稳罐系统是以液压油为动力源，靠液压系统驱动的一套稳罐系统。主体结构可分为两大部分，一是罐笼稳罐器，它安装于摇台下面，在液压系统的驱动下同摇台一起动作，让稳罐器的回转体进入罐笼稳罐罐耳来承受罐笼摆动时对稳罐器的冲击力，它是用来辅助罐道绳抓捕器稳罐的；二是罐道绳抓捕器，它安装于罐笼稳罐器的下面，当罐笼在中间水平有作业内容需要停车时，它配合摇台一起动作，完成罐道钢丝绳的抓捕，经过这一套动作以后便可以基本达到稳定罐笼的目的了。

关键词：中间水平；稳罐装置；罐笼

Abstract

This paper is mainly on the lifting situation of the current dometic mines, and resolve the problem of lifting containers swing problem in lifting process. Through theoretical analysis, to increase the rigidity factor of wire rope, on a certain degree, can reduce the swing of the cage. So I will design a can guide wire holding structure, when the cage needs to stop in the middle level, with setting up artificial terminal for the guide ropes to increase its rigidity factor, thereby reducing the swing of the cage .Field observations to have the knowledge that the mine field has relative rigorous requirements for lifting transportation. This is an objective requirement on this subject that the design of the cage tank steady system should be of functional and light characteristic.On combination of this issue, to design the tank steady system be a system with the power source of hydraulic oil, and driven by hydraulic system. The main structure can be divided into two parts, one is the cage stability cans,which can be installed below the shake platform, operating with the shake platform drive by the hydraulic system, with rotational body of the stability can entering into the stability ear of the cage to reduce impact for the steady machine on cage swinging process, which holds the stability can with assissting tank guide;The other is the guide ropes holder, which can be installed below the stabilization tank of the cage. when the cage in the middle level need to stop to operate, it moves with a shake platform, to complete holding of the wire rope.Such a system of operations can relize stabling the cage basically.

Key words：the middle level；the tank steady device；the tank

目 录

1.绪论………………………………………………………………………………1
1.1关于提升系统中罐笼定位的一些问题说明……………………………1
1.2提升容器中间水平定位装置的国内外概况及发展水平和趋势………2
2.本次课题的内容及目标…………………………………………………………7
3.完成本课题所需要的工作………………………………………………………8
4.设计方案的选用…………………………………………………………………8
5.本课题研究的意义………………………………………………………………9
6.本课题的研究内容和实现方法…………………………………………………9
6.1内容………………………………………………………………………9
6.2实现方法…………………………………………………………………9
7.立井钢丝绳罐道提升容器摆动量的分析计算…………………………………9
7.1单绳提升系统容器摆动分析……………………………………………9
7.2多绳提升系统容器摆动分析……………………………………………12
7.3罐道钢丝绳与提升容器的位置关系……………………………………18
7.4提升容器的摆动量计算…………………………………………………19
7.5排除中间水平容器偏扭的方法…………………………………………21
8立井钢丝绳罐道中间水平稳罐装置的设计……………………………………24
一、罐道钢丝绳抓捕器的设计
1.参数确定…………………………………………………………………………25
2抓捕爪连接轴的尺寸确定………………………………………………………26
3抓捕爪的尺寸确定………………………………………………………………30
4抓捕爪滚轮轴的尺寸确定………………………………………………………31
5罐道绳保护滚轮的尺寸确定……………………………………………………32
6抓捕爪连接钢管的选用…………………………………………………………32
7重锤块的选用……………………………………………………………………32
7.1精计算重锤块的尺………………………………………………………33
7.2对抓捕爪连接轴的修正计算……………………………………………35
8配重杆的尺寸确定………………………………………………………………36
9抓捕爪键的尺寸确定……………………………………………………………36
10配重杆键的尺寸确定…………………………………………………………37
11螺纹紧固件的选用……………………………………………………………37
12滑动轴承的选用………………………………………………………………39
12.1轴瓦的强度校核………………………………………………………40
12.2润滑方式与润滑剂的选择……………………………………………40
13轴套的尺寸确定………………………………………………………………40
二、罐笼稳罐器的设计
1.参数确定…………………………………………………………………………41
2.回转体中心轴的设计计算………………………………………………………41
3.轴承螺栓的尺寸确定……………………………………………………………44
4.支座螺栓的尺寸确定……………………………………………………………45
5.轴承的选用………………………………………………………………………47
5.1轴瓦的强度校核…………………………………………………………47
5.2润滑方式与润滑剂的选择………………………………………………48
6.回转体的尺寸确定………………………………………………………………48
7.轴套的尺寸确定…………………………………………………………………49
8.支座的尺寸确定…………………………………………………………………49
三、液压驱动系统的设计
1.稳罐系统对液压系统的要求……………………………………………………49
2.参数的确定………………………………………………………………………50
2.1回转体液压缸的载荷计算………………………………………………50
2.2抓捕器液压缸的载荷计算………………………………………………50
3.液压系统主要参数的计算………………………………………………………51
3.1初选系统工作压力………………………………………………………51
3.2计算液压缸的主要结构尺寸……………………………………………51
3.3计算液压缸所需流量……………………………………………………54
3.4绘制液压系统原理图……………………………………………………55
4.液压元件的选择…………………………………………………………………56
4.1液压泵的选择……………………………………………………………56
4.2电动机的选型……………………………………………………………57
4.3液压阀的选择……………………………………………………………58
4.4油管内径的设计计算……………………………………………………58
4.5油箱容量的确定…………………………………………………………60
5.液压系统性能的验算……………………………………………………………60
5.1液压系统的压力损失……………………………………………………60
5.2油箱的尺寸确定…………………………………………………………62
6.抓捕器液压缸与稳罐器液压缸的零件尺寸确定………………………………63
6.1液压缸油口直径的计算…………………………………………………63
6.2缸底厚度的计算…………………………………………………………63
6.3缸头的设计计算…………………………………………………………64
6.4缸筒壁厚的计算…………………………………………………………65
6.5液压缸缸底焊接联接强度的计算………………………………………65
7.活塞杆的稳定性验算……………………………………………………………67
参考文献…………………………………………………………………………70
英文原文…………………………………………………………………………72
中文译文…………………………………………………………………………79
致谢………………………………………………………………………………87

1 绪论

1.1关于提升系统中罐笼定位的一些问题说明

在煤矿的开采过程中，煤矿提升系统是煤矿运输的一个重要环节，而提升容器又是提升系统中不可缺少的一个组成部分，在众多提升容器中，罐笼是一种比较常用的多用途提升容器。在矿井提升过程中，各个水平需要进出矿车或上下人员，矿车在进罐时的冲击力和罐笼在提升过程中，钢丝绳围绕绳中心的反捻力都会使得罐笼在提升过程中出现偏摆的现象，这种摆动量会使得罐笼在各个水平停罐时，不能够准确对准出车平台，这将会直接造成提升系统提升效率的降低和提升钢丝绳的损害。因此，为了提高提升系统的效率和延长提升钢丝绳的使用寿命，需要通过一种罐笼稳罐装置将罐笼准确定位在停车水平，以此来补偿矿车进出罐笼时冲击力对罐笼造成的偏摆量，保证矿车可以平稳的进入罐笼，而又不会对罐道钢丝绳造成损害。对于使用钢丝绳作为罐道的提升系统，在井口于井底都设有钢性罐道，以此来减小矿车进出车时对罐笼造成的摆动量，国内通常使用的中间水平稳罐方式有四角罐道稳罐，另外国外还有伸缩式定位装置、带伸缩式千斤顶的定位装置、带支撑头的定位装置顿涅茨克煤矿机械设计院设计的罐笼中间水平定位装置等几种提升容器定位方式，但这几种提升容器定位方式均有不足之处，后面分述。

矿井提升系统是矿山生产的关键环节之一，它肩负着井上和井下联系的重要任务，在整个矿井中占有非常重要的地位，因此要求矿井提升机传动系统必须具有安全可靠、运行高效且停罐定位准确的能力。在我国许多矿井中，随着生产的力发展，采掘能力的提高，矿井提升系统将会渐渐变成矿井生产的一个制约因素，提升能力不足或效率低下是许多矿井生产的共性问题。造成这些问题的原因是多种的，而其中的原因之一就在于罐笼在提升过程中定位不够准确而导致的提升循环时间的延长。

如何优化罐笼在提升过程中的准确定位装置，缩短提升循环时间，提高提升效率，延长提升设备的使用寿命，使提升系统安全高效的运作是当前面临的一个重要课题。

1.2提升容器中间水平定位装置的国内外概况及发展水平和趋势

煤矿立井提升系统是矿井生产的一个重要环节，随着矿井服务年限的延长，开采深度的不断加深，无论是煤矿还是其它金属或非金属矿山，立井多水平提升的使用愈来愈多，解决这种多水平提升系统的中间水平提升容器的准确定位问题显得愈来愈重要。在稳罐的问题中，对使用钢丝绳作为罐道且用摇台作承接装置的罐笼，为了防止进出车冲击引起的罐笼摆动量问题，在需要停罐位置的各个作业水平应设置一段刚性罐道来进行稳罐，但在井筒中间水平因不便设置刚性罐道，需要另设稳罐装置，这种稳罐装置可以采用气动或液压专用设备，当罐笼停车后，稳罐装置自动伸出凸块将罐笼抱紧或限位，从而达到稳罐的目的。目前，国内外普遍使用的中间水平稳罐方式主要有两种：（1）采用井上、下口常用的四角罐道稳罐。当罐笼到达井上、下口时，在提升容器的四个角设置角钢或者是其它型钢罐道，限制罐笼由于装、卸载时引起的水平力致使提升容器向各个方向摆动。由于四角罐道与提升容器间的间隙小于或等于10厘米，为防止以全速度运行的罐笼冲击四角罐道，在实际提升过程中，只要罐笼接近中间水平时，无论是否需要停罐，都必须采取“减速——爬行——加速”的方式通过中间水平，由此带来的负面影响是造成控制系统复杂化，系统容易出现故障，提升能力和效率低下。（2）在端面组合罐道的提升系统中，引进国外技术，在中间水平的进、出车处设置一节可以移动的端面伸缩罐道，对于常用的双层罐笼，伸缩罐道的长度可以达到10米以上，这套罐笼稳罐系统由于其结构庞大，驱动系统复杂，刚度难以保证，在提升容器以全速运行时容易发生冲击，实际使用效果很不理想，目前国内在关于罐笼中间水平的稳定方面所做的研究很少。在早些年国外的一些公司和研究院也做过一些关于提升容器在中间水平的稳定方面的研究，现分述如下：

（1）伸缩式中间水平箕斗定位装置

如图1.2.1所示为箕斗在中间水平装载时的定位装置。箕斗借助特制的抓钩而定位。此种抓钩是两根在端部有凹口的杠杆。杠杆上的凹口用以捕捉罐道钢丝绳。钢丝绳在距离箕斗框架下部大约3米的地方被抓住。杠杆与钢丝绳接触的地方均有用输送胶带制作的衬垫，以免磨损钢丝绳。