第1章引言1.1課題研究的目的及意義礦井提升機是大型礦山企業(yè)固定設(shè)備技術(shù)之一，它在礦山的生產(chǎn)建設(shè)中起著極其重要的作用，它是連接地面和地下的主要交通工具。煤炭、礦石、矸子、金屬和非金屬礦山等的開采都可以使用到礦井提升機，此外，礦井提升機還可以用來實現(xiàn)人員和設(shè)備物資等的升降。礦井提升機屬于礦井四大固定設(shè)備之一，還有壓風(fēng)、通風(fēng)、排水設(shè)備與其共同構(gòu)成，這四大設(shè)備是一套十分復(fù)雜的機電排組。因此，對礦井提升機進行合理的開發(fā)與選型，對礦山事業(yè)來說有著十分重要的意義。礦井提升機可以一定距離內(nèi)進行高速的往返運動。因此，它應(yīng)該具備優(yōu)秀的控制設(shè)備和保護裝置，以此來達到確保設(shè)備能夠安全高效地運行的目的。如果礦井提升機在工作時產(chǎn)生了機電故障，這將會對礦山生產(chǎn)產(chǎn)生極大的影響，甚至還會造成人員傷亡。應(yīng)該對礦井提升機的結(jié)構(gòu)性能進行掌握，且應(yīng)該熟悉其工作原理，在生產(chǎn)安裝時提高質(zhì)量，在使用設(shè)備時應(yīng)該合理合規(guī)，使用后常常進行維護和保養(yǎng)，以此來保證能夠安全高效的進行工作，這對于防止和消除事故的發(fā)生是非常重要的。1.2礦井提升機的發(fā)展狀況礦井提升機在我國的發(fā)展有著十分悠久的發(fā)展史。八百多年前，轱轆就被我們國家古代的偉大勞動人民所發(fā)明了，需要用手搖動轱轆，將煤炭和礦石從地底下提上來，而后來發(fā)展成為了畜力絞車。到了二十世紀，隨著我國電力的發(fā)展，蒸汽提升機漸漸地被電力拖動的提升機系統(tǒng)所取代。這幾十年以來，隨著摩擦式礦井提升機和先進的拖動控制系統(tǒng)的面世，礦井提升機的發(fā)展取得了很大的提高。就目前的發(fā)展趨勢來看，國外的礦井提升機正在朝著既輕又小及自動化的方向發(fā)展，來滿足市場大批的、深井的需求。在解放之前，我們的國家基本上不存在造出大型的礦井提升機可能性。但是自解放以來，我們的國家成立了許多廠區(qū)來生產(chǎn)礦井提升機，且從模仿和改造國外的技術(shù)產(chǎn)品轉(zhuǎn)化成了我們可以自己進行設(shè)計和制造?，F(xiàn)在，我國已經(jīng)可以對近代化的較為大型礦井提升機進行大規(guī)模的制造了。1958年，我們國家成功的設(shè)計并試制了dj2*4多繩摩擦提升機，這項偉大的創(chuàng)舉為我們國家的礦井提升機在制造和使用方面開辟了新領(lǐng)域。現(xiàn)在，我們國家的企業(yè)不僅已經(jīng)可以大量的制造出JKM型多繩摩擦式礦井提升機，而且已經(jīng)開始一步步的向著多繩摩擦式礦井提升機的新系列發(fā)展。礦井提升機簡介2.1礦井提升機的工作原理在礦山提升設(shè)備中的動力部分是礦井提升機，它主要由主軸裝置，減速器，電動機，制動系統(tǒng)，深度指示器，電控系統(tǒng)等組成。纏繞式和摩擦式是礦井提升機的兩種提升分類。礦井提升機的動力源為電動機，動力從減速器傳遞到主軸裝置，使卷筒上的鋼絲繩實現(xiàn)收放目的，從而達到提升容器升降的目的。提升機的調(diào)速通過電氣傳動來實現(xiàn)，容器的深度由指示系統(tǒng)進行探測并展示，盤形制動器的制動通過液壓與電氣控制來實現(xiàn)，提升機的安全保護系統(tǒng)則是由各種傳感器和一些控制元件等組成的[1]。礦井提升機提升原理圖如圖2-1所示。圖2-1礦井提升機提升原理圖2.2纏繞式礦井提升機纏繞式礦井提升機根據(jù)卷筒不同方向的旋轉(zhuǎn)來實現(xiàn)提升容器的升降，它的工作原理是用鋼絲繩繞過天輪兩端分別將卷筒與提升容器相連接，電動機帶動卷筒朝不同的方向旋轉(zhuǎn)，卷筒上的鋼絲繩或纏繞或放出，從而來達到提升容器的提升與下放。以卷筒數(shù)量來劃分，可分為單卷筒纏繞式提升機與雙卷筒纏繞式提升機兩種。單卷筒纏繞式提升機只擁有一根鋼絲繩，這根鋼絲繩繞過天輪將卷筒與一個提升容器相連接。雙卷筒纏繞式提升機可用于雙提升，兩個直徑相同的卷筒上各纏繞一根鋼絲繩，這兩根鋼絲繩各連接一個提升容器，用相反的方向纏繞這兩根鋼絲繩，在兩個卷筒旋轉(zhuǎn)時，兩根鋼絲繩分別進行纏繞和釋放活動，以此來達到兩個提升容器的提升與下放目的。2.3摩擦式礦井提升機摩擦式礦井提升機通過摩擦力來實現(xiàn)提升容器的升降，它的工作原理是用鋼絲繩懸繞過摩擦輪（主導(dǎo)輪），或兩端分別將兩個提升容器相連接，或兩端分別將提升容器與平衡重相連接。將摩擦襯墊和鋼絲繩一同安裝在摩擦輪上，在提升機運轉(zhuǎn)時，它們兩者之間產(chǎn)生摩擦力，產(chǎn)生的摩擦力推動著鋼絲繩來進行提升容器的升降[2]。因為摩擦式礦井提升機既輕又小，且安全可靠，適合用于較深的礦井，所以摩擦式礦井提升機通常用于開采比較深的煤礦、金屬、非金屬礦山等。因其安裝方式有所不同，可以分為兩種類型：落地式摩擦式礦井提升機和井塔式礦井提升機。第3章課題設(shè)計簡介3.1設(shè)計課題本文設(shè)計的課題題目是：礦井提升機設(shè)計。本文將以JK-3/E礦井提升機為例，對機械部分和控制系統(tǒng)進行設(shè)計。JK-3/E提升機設(shè)計的主要技術(shù)性能參數(shù)：1.兩個卷筒的直徑均為3m；2.提升機額定運行速度7m/s；3.礦井深度450m。3.2產(chǎn)品的型號表示方法本產(chǎn)品執(zhí)行中華人民共和國機械工業(yè)聯(lián)合會標準及GB/T20961-2018《單繩纏繞式礦井提升機》，產(chǎn)品型號表示方法應(yīng)符合GB/T25706《礦山機械產(chǎn)品型號編制方法》的規(guī)定，表示方法如下：型號示例：2JK-3×2.2/E礦井提升機改進代號（E代產(chǎn)品）卷筒寬度（2.2m）卷筒直徑（3m）礦井提升機卷揚機類卷筒數(shù)量2（單筒不注）3.3產(chǎn)品的性能指標和設(shè)計參數(shù) 卷筒直徑 =3m 額定運行速度 =7m/s 爬行速度 =2m/s 礦井深度 =450m 容器自重 =4000kg 載重量 =6000kg第4章電控系統(tǒng)的設(shè)計4.1控制原理礦井提升機電控系統(tǒng)方案主要包括主控系統(tǒng)、變頻調(diào)速系統(tǒng)、信號系統(tǒng)和上位機監(jiān)控系統(tǒng)[4]，如圖4-1所示。主控系統(tǒng)選擇當前應(yīng)用十分廣泛的PLC，可以設(shè)置兩套一樣型號的PLC，以此來實現(xiàn)雙機備用，大大的增加了主控系統(tǒng)的可靠性。在提升機正常運行時，可以將其中的一臺做為主控機使用，而另一臺做為監(jiān)控機進行監(jiān)控備用。主控機可以對系統(tǒng)中的所有I/O接口進行控制，在主控機工作正常時，監(jiān)控機的I/O接口全部為關(guān)閉狀態(tài)，只用來監(jiān)控主控機的工作情況，如果主控機在運行時出現(xiàn)異常現(xiàn)象，監(jiān)控機可將主控權(quán)接管到手，以此來確?？刂葡到y(tǒng)能夠運行正常，可以在很大程度上有效地避免提升機失控發(fā)生事故。信號系統(tǒng)主要用來對提升機作業(yè)現(xiàn)場中的信號進行采集，再進行信號傳遞，如電機的轉(zhuǎn)速情況、深度指示模塊等，信息系統(tǒng)將在作業(yè)現(xiàn)場采集來的信號傳送到主控系統(tǒng)，主控系統(tǒng)再對所接收的信號進行分析和處理。變頻調(diào)速系統(tǒng)主要是對驅(qū)動電機進行調(diào)速，依據(jù)提升機在工作時的實際工作狀態(tài)狀況對其進行調(diào)整改變，比如對低電價進行高速運行，對高電價實施低速運行，以此來達到節(jié)能降耗的目的。上位機監(jiān)控系統(tǒng)的工作內(nèi)容是對提升機工作現(xiàn)場的運行狀況進行監(jiān)視和控制，如對礦井提升機在工作過程中的工藝流程及參數(shù)變化等進行監(jiān)控，工作人員可以對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行分析，可以掌握提升機的運行狀況，如果提升機出現(xiàn)了故障可以更加及時的發(fā)現(xiàn)，以此來達到保證礦井提升機能夠安全可靠工作的目的。圖4-1電控系統(tǒng)組成4.2硬件選型4.2.1PLC的選型PLC在中、小規(guī)?？刂葡到y(tǒng)中的應(yīng)用較為廣泛，由電源、中央處理器、信號、接口等模塊組成[4]，能夠滿足本設(shè)計在電控系統(tǒng)方案設(shè)計部分的需求。PLC在網(wǎng)絡(luò)通信方面具有較強的能力，并且其具有結(jié)構(gòu)簡單的特點，以此達到了確?？刂旗`活性的目的，本設(shè)計將選擇S7-300系列PLC，其性能參數(shù)如表4-1所示。表4-1S7-300系列PLC性能參數(shù)配套PS307電源模塊數(shù)字量（信號模塊）模擬量（信號模塊）輸入電壓AC220V，50Hz輸入模塊型號SM321DI32×4V輸入模塊型號SM331AI8×12輸出電壓DC24V數(shù)字量輸入點32個模擬量輸入點4個CPUCPU314C-2DP額定輸入電壓DC24V輸入模塊電壓、電流、電阻等CUP最大內(nèi)存8MB輸出模塊型號SM322DO32×4V/0.5A輸出模塊型號SM332AO4×12CUP具有I/O接口992個數(shù)字量輸出點32個模擬量輸出點4個模擬量輸入點數(shù)4+1/2最大輸出電流0.5A輸出模塊電壓、電流模擬量輸出點數(shù)4+1/2數(shù)字量輸入點數(shù)24/12數(shù)字量輸出點數(shù)24/124.2.2變頻器的選型對于礦井提升機的電控系統(tǒng)部分進行設(shè)計需要考慮是否經(jīng)濟實用等具體問題，高壓變頻器根據(jù)這一考慮選用的型號為JD-BP37/38系列。此系列變頻器運用了較為先進的控制技術(shù)，它可以依據(jù)系統(tǒng)提出的要求對參數(shù)進行設(shè)定，也可以實現(xiàn)瞬時斷電自啟等功能，這對于控制電路模塊化來說在檢修時將十分簡單便利；此系列變頻器享有PLC接口和觸摸屏設(shè)備，因此其擁有很強大的邏輯編輯性能，可以很好的實現(xiàn)人機交互功能；此系列變頻器可以實現(xiàn)十分全面的監(jiān)控，對故障進行診斷并對其進行定位，隨后發(fā)出報警信號，擁有良好的保護功能；此系列變頻器具有較高的輸入功率因數(shù)，不用給其配備補償裝置，可以對電器元件實施良好的保護功能，JD-BP37/38系列變頻器性能參數(shù)如表4-2所示。表4-2JD-BP37/38系列變頻器性能參數(shù)高-高電壓變頻器輸入電壓6kV或10kV輸出電壓6kV或10kV輸出波形階梯式正弦PWM波形通信協(xié)議MODBUS、PROFIBUS等 第5章 JK-3/E提升機的選擇和設(shè)計5.1JK型礦井提升機主軸裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計提升機的主軸是通過使用45MnMo鍛造后再進行精加工成形的，它在主軸裝置中擔(dān)任主要受力部件的角色。調(diào)繩離合器將游動卷筒通過軸瓦滑裝在主軸上，輪轂則將固定卷筒與主軸過盈相連接。游動卷筒與主軸之間會因為摩擦而產(chǎn)生大量熱量與熱應(yīng)力，于是通過油杯注入潤滑脂對它們之間的連接進行潤滑，以防止主軸的損壞。礦井提升機在運行時，鋼絲繩分別從游動卷筒的下方伸出和從固定卷筒上方伸出，由于咬繩會使鋼絲繩的磨損加劇，為了有效地防止鋼絲繩咬繩，在提升機上增設(shè)了過度裝置，也可以有效地防止主軸變形，起到一個保護作用。調(diào)繩離合器可以讓主軸與游動卷簡或連接或分離，從而可使兩卷筒進行相對轉(zhuǎn)動，以便于調(diào)節(jié)繩長和改變其水平方向，以達到調(diào)節(jié)兩個提升容器之間相對位置的目的。5-1雙卷筒礦井提升機主軸裝置結(jié)構(gòu)圖5.2主軸裝置的選型5.2.1鋼絲繩的選型 （5-1） （5-2）由以上計算參數(shù)選擇三角股鋼芯鋼絲繩，它的結(jié)構(gòu)型號是：6×37S+IWR。技術(shù)性能參數(shù)見表5-1：表5-1鋼絲繩技術(shù)性能參數(shù)鋼絲繩公稱直徑鋼絲繩近似重量鋼絲繩公稱抗拉強度鋼絲繩最小破斷拉力d（mm）（Kg/100m）（Mpa）（KN）36合成纖維芯鋼絲繩鋼芯鋼絲繩1670纖維芯鋼絲繩鋼芯鋼絲繩481542714770*注：最小鋼絲破拉力總和=鋼絲繩最小破斷拉力×1.226（纖維芯）或1.321（鋼芯）最小鋼絲破拉力總和=770KN×1.321=1017KN5.2.2卷筒寬度的選型 （5-3）由卷筒的直徑和以上計算所得的卷筒寬度來進行選擇標準提升機，選B=2.2m。5.2.3鋼絲繩最大靜張力－容器自重，kg；本設(shè)計選用為4000kg。－載重量，kg；本設(shè)計選用為6000kg。－鋼絲繩每米重量，kg/m。本設(shè)計選用為5.84kg/m。 （5-4）鋼絲繩安全系數(shù)n的驗算： （5-5）5.2.4鋼絲繩最大靜張力差 （5-6）5.2.5最大提升速度Vmax （5-7） （5-8）5.2.6電動機的選型 （5-9）由上述計算選用電動機型號為：Z710-320直流電動機。它的技術(shù)性能參數(shù)如下： 額定電壓660V時轉(zhuǎn)速 860r/min 最大轉(zhuǎn)速 1100r/min 功率 1500kW 效率 93.85.3主軸的選擇優(yōu)質(zhì)中碳鋼是主軸通常選用的材料，而45＃碳素結(jié)構(gòu)鋼是主軸最常選用的，因為它的材料價格便宜，它還對集中應(yīng)力的敏感性比較小，而且它的加工性能比較好，主軸一般不會選用合金鋼。本系列直徑為3m雙卷筒提升機的主軸通常選用光軸結(jié)構(gòu)，固定卷筒上的左右兩個支輪通過熱處理安裝在主軸上。主軸通常選擇優(yōu)質(zhì)中碳鋼45＃，它的主要技術(shù)性能參數(shù)如表5-2所示：表5-245＃鋼的主要技術(shù)性能參數(shù)熱處理正火回火毛坯直徑mm>100~300>300~500>500~700硬度HB162~217162~217156~217抗拉強度Mpa580560540屈服強度Mpa290280270彎曲疲勞極限Mpa235225215扭轉(zhuǎn)疲勞極限Mpa135120125許用靜應(yīng)力Mpa238224216許用疲勞應(yīng)力Mpa156~180150~173143~1655.4主軸的設(shè)計根據(jù)結(jié)構(gòu)及工藝要求，簡單地繪制出主軸的結(jié)構(gòu)草圖，并要初步對主軸的尺寸進行計算，可以根據(jù)傳遞扭矩初步計算或者結(jié)構(gòu)估計主軸的直徑，我們通常取d=(1/8-1/10)D，式子中D為礦井提升機卷筒的直徑，然后進行驗算。圖5-2主軸設(shè)計草圖本次設(shè)計的方案草圖如圖5-2所示。主軸采用兩點支撐，軸的右端通過低速聯(lián)軸器與減速器相連接，減速器再通過高速聯(lián)軸器與電動機相連接[3]。在軸上開一個鍵槽，后續(xù)可在此接口安裝深度指示器裝置。支輪與軸通過熱處理方式進行連接；而減速器與軸則采用兩個切向鍵來連接。第6章主要通用部件的選型6.1盤形制動器的選型對摩擦半徑進行預(yù)估算 （6-1）制動器所需要制動力矩 （6-2）制動器所需要總摩擦力 （6-3）單個制動器受到的正壓力 （6-4）由上述計算選用制動器型號：TS231。其技術(shù)性能參數(shù)如表6-1所示：表6-1TS231型號制動器技術(shù)性能參數(shù)TS231型號制動器制動器對數(shù)4對制動器裝置數(shù)量2個制動器產(chǎn)生最大壓力63KN6.2減速器的選型求所需最大輸出扭矩 （6-5）所需額定扭矩 （6-6）由上述計算選用減速器型號為：ZZL1000A-20。此型號減速器一些性能參數(shù)：高速級轉(zhuǎn)速為：750r/min；低速級轉(zhuǎn)速為：38r/min。6.3齒輪聯(lián)軸器的選型長期作用于聯(lián)軸器上的最大扭矩 （6-7）需要的最小允許扭矩 （6-8）由以上計算選用齒輪聯(lián)軸器型號為：CL17。它的公稱轉(zhuǎn)矩為；許用轉(zhuǎn)速380r/min。6.4彈性棒銷聯(lián)軸器的選型所需額定力矩（為滾動軸承時傳動效率為0.92） （6-9）選用的彈性棒銷聯(lián)軸器型號為：HL10。它的公稱轉(zhuǎn)矩為25000；許用轉(zhuǎn)速：鋼1500r/min，鐵1120r/min。第7章主軸的受力分析及校核7.1主軸強度校核所有的零部件安裝之后的重量，是可以被認為是全部的重量都放在了各個輪轂上，其中主軸的自重我們可以認為是均布載荷，還可以說它們是全部集中在每一個輪轂處，并且作用在每一個輪轂的中心上，在這個過程中載荷的大小是不變的。鋼絲繩的重量：這一項中載荷在提升的過程中是會發(fā)生變化的。但是與之相反在這個過程中鋼絲繩的拉力的大小卻是在一直發(fā)生變化的。關(guān)于主軸強度校核的計算說明：1.按照水平方向?qū)μ嵘龣C的出繩進行計算。2.由于在提升的過程中它的外載荷是不斷發(fā)生變化的，所以在設(shè)計的時候，會對于具體選哪幾個提升機根據(jù)工況來選擇，然后再對我們選的不同的工況外載荷來計算驗證一下，最后再進行一個每一個危險的斷面上的最大地外載荷來進行對它的強度計算。在本次設(shè)計中，我們選擇了用提升機來提升開始時候以及結(jié)束時候的不同的兩種典型工況。之后在此兩種工作狀況之下，觀察計算一下提升機的主軸裝置的最大受力極限，而且本次設(shè)計在對主軸裝置受力分析的時候也使用了典型分析，因為計算出來的數(shù)據(jù)會更加準確。3.本次設(shè)計的計算過程是用的最大切應(yīng)力理論，它的基礎(chǔ)是三強度理論，在這個理論中認為最大切應(yīng)力是屈服破壞的因素。其中最大切應(yīng)力的理論他可以更好的說出在低碳鋼的試件拉伸中會出現(xiàn)滑移線，而且跟其他有關(guān)的塑性材料中的每一種實驗的結(jié)果都很接近。這個計算過程非常簡單方便，所以應(yīng)用的范圍十分廣泛。7.1.1工況一提升開始，a=1m/s，h=450m。主軸上受到作用力的大小 轉(zhuǎn)矩 T=334.3 圓周力 =162.2KN 徑向力 =119.2KN軸承受到的支反力水平面上受到的支反力 （7-1） （7-2）圖7-1工況一垂直面上受到的支反力 （7-3） （7-4）彎矩計算C處上水平面受到的彎矩 （7-5）垂直面受到的彎矩 （7-6）D處上水平面受到的彎矩 （7-7）垂直面受到的彎矩 （7-8）合成彎矩的計算C處受到的彎矩 （7-9）D處受到的彎矩 （7-10）C、D處的彎矩計算軸為雙向回轉(zhuǎn)，將轉(zhuǎn)矩當對稱循環(huán)對待，，則C、D截面兩處的當量彎矩分別為： （7-11） （7-12）按彎扭合成應(yīng)力對軸的強度進行校核因截面C當量彎矩最大，所以截面C為可能危險截面。 （7-13）截面E處雖然只受轉(zhuǎn)矩，但它的直徑最小，所以該截面也為可能危險截面。 （7-14）所以主軸強度足夠。圖7-2危險截面從圖7-1中和圖7-2中可以發(fā)現(xiàn)，在計算彎矩過程中C處截面是最大的，Ⅰ處的截面處計算彎矩的時候是比較大的，這個時候圓角以及在配合邊緣處，它的應(yīng)力是集中的；不過經(jīng)過計算發(fā)現(xiàn)在Ⅱ截面處它的彎矩也是比較大的，在Ⅲ處它的截面計算彎矩雖然是不大的，但是它的直徑是最小的而且它不但有圓角、還有鍵槽。所以說上邊的4個截面可能都是危險的。計算時候可以采用許用安全系數(shù)[S]=1.5~1.8它的校核計算如下面所示：對截面C處的疲勞強度安全系數(shù)進行計算抗彎截面系數(shù) （7-15）抗扭截面系數(shù) （7-16）合成彎矩 （7-17）扭矩 （7-18）因為應(yīng)力為對稱循環(huán)應(yīng)力：彎曲應(yīng)力幅 （7-19）彎曲平均應(yīng)力 （7-20）扭剪應(yīng)力幅 （7-21）扭剪平均應(yīng)力 （7-22）彎曲、剪切疲勞極限 彎曲、扭轉(zhuǎn)的等效系數(shù) 絕對尺寸系數(shù) 表面質(zhì)量系數(shù)彎曲時配合邊緣處有效應(yīng)力集中系數(shù)為：扭轉(zhuǎn)時配合邊緣處有效應(yīng)力集中系數(shù)為：受彎矩作用時的安全系數(shù) （7-23）受扭矩作用時的安全系數(shù) （7-24）安全系數(shù) （7-25）Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ截面處安全系數(shù)校核同C截面處，經(jīng)計算均可證明安全。7.1.2工況二提升終了，a=0，h=0。主軸上受到的作用力大小 轉(zhuǎn)矩 T=334.3 圓周力 =123.8KN 徑向力 =132.1KN圖7-3工況二軸承上受到的的支反力 （7-26） （7-27）垂直面上受到的的支反力 （7-28） （7-29）彎矩計算C處水平面彎矩計算 （7-30）垂直面彎矩計算 （7-31）D處水平面彎矩計算 （7-32）垂直面彎矩計算 （7-33）合成彎矩計算C處合成彎矩計算 （7-34）D處合成彎矩計算 （7-35）D處彎矩計算軸為雙向回轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)矩當做對稱循環(huán)對待，，則截面D處的當量彎矩為 （7-36）按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強度因為截面D當量彎矩最大，所以截面D為可能危險截面。 （7-37）截面E處雖然只受轉(zhuǎn)矩，但它的直徑最小，所以則該截面也為可能危險截面。 （7-38）所以主軸強度足夠。圖7-4危險截面從圖7-3中和圖7-4中可以發(fā)現(xiàn)，在計算彎矩過程中D處截面是最大的，Ⅰ處的截面處計算彎矩的時候是比較大的，這個時候圓角以及在配合邊緣處，它的應(yīng)力是集中的；不過經(jīng)過計算發(fā)現(xiàn)在Ⅱ截面處它的彎矩也是比較大的，在Ⅲ處它的截面計算彎矩雖然是不大的，但是它的直徑是最小的而且它不但有圓角、還有鍵槽。所以說上邊的4個截面可能都是危險的。計算時候可以采用許用安全系數(shù)[S]=1.5~1.8，它的校核計算如下面所示：Ⅱ截面處疲勞強度安全系數(shù)計算抗彎截面系數(shù) （7-39）抗扭截面系數(shù) （7-40）合成彎矩 （7-41）扭矩 （7-42）因為應(yīng)力為對稱循環(huán)應(yīng)力：彎曲應(yīng)力幅 （7-43）彎曲平均應(yīng)力 （7-44）扭剪應(yīng)力幅 （7-45）扭剪平均應(yīng)力 （7-46）彎曲、剪切疲勞極限彎曲、扭轉(zhuǎn)的等效系數(shù)絕對尺寸系數(shù) 表面質(zhì)量系數(shù)彎曲時配合邊緣處與鍵連接處的有效應(yīng)力集中系數(shù)分別為 扭轉(zhuǎn)時配合邊緣處與鍵連接處的有效應(yīng)力集中系數(shù)分別為 計算取較大值，即 受彎矩作用時的安全系數(shù) （7-47）受扭矩作用時的安全系數(shù) （7-48）安全系數(shù) （7-49）D、Ⅰ、Ⅲ截面處的安全系數(shù)校核同Ⅱ截面處，經(jīng)計算均可證明安全。7.2主軸撓度校核不過在主軸上作用的載荷是不對稱的，所以發(fā)現(xiàn)最大撓度沒有發(fā)生在主軸中點。通過研究和數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，如果使用主軸中點處的撓度來代替的話，它的最大撓度的誤差將會非常小，所以下面的計算只是針對于主軸中點撓度來計算的，此外，由于主軸是階梯軸，所以可以使用很相近的當量直徑法來計算。圖7-5撓度計算示意圖當a＜b時嵌入Equation.3當a＞b時式中：P－主軸在垂直或水平面內(nèi)各節(jié)點上的作用力，N；E－主軸材料的彈性模數(shù)，；J－主軸的慣性矩，； 嵌入Equation.3 （7-50） （7-51）式中：L－主軸兩支點間長度，m；－i段階梯軸的長度，m；－i段階梯軸的直徑，cm。 （7-52） （7-53）7.2.1工況一：提升開始 （7-54） （7-55） （7-56） （7-57）撓度合成: （7-58） （7-59） （7-60）7.2.2工況二：提升終了 （7-61） （7-62） （7-63） （7-64）撓度合成: （7-65） （7-66） （7-67）主軸允許撓度： （7-68）由以上計算可得：因此主軸剛度合格。第8章軸承的計算及校核8.1軸承選型根據(jù)軸的直徑選擇軸承23080，軸承性能參數(shù)如表7-1所示。表7-1性能參數(shù)尺寸額定負荷（KN）極限轉(zhuǎn)速（r/min）d=400靜負荷4570脂540D=600動負荷C2100油670B=148重量165kg8.2軸承校核軸承壽命計算公式： （8-1）式中：C－選定的軸承的額定動負荷，N；N—軸承的工作轉(zhuǎn)速r/min；—修正后的當量動負荷， —軸承所受的動負荷，N；—負荷系數(shù)，一般可取=1.4。 （8-3）經(jīng)校核，軸承合格。第9章螺栓聯(lián)接的計算及校核9.1螺栓選用型號對連接孔進行選型，型號為： GB5782-86 M24120 對鉸制孔進行選型，型號為： GB27-88 M241209.2高強度螺栓平面摩擦聯(lián)接校核螺栓能夠產(chǎn)生的預(yù)拉力 （9-1）螺栓可以傳遞的力矩 （9-2）所需要傳遞的動力矩 （9-3）螺栓在擰緊時的力矩 （9-4）即 通過計算可以得出，選用的螺栓合格。9.3受扭轉(zhuǎn)力矩鉸制孔螺栓強度計算單個螺栓產(chǎn)生的剪切應(yīng)力 （9-5）螺栓材料的許用剪應(yīng)力 （9-6）因為 所以，通過計算得出選用的螺栓合格。第10章機器的安裝要求因為對礦井提升機使用了光電測速系統(tǒng)，所以對安裝場地有如下要求：1.在對礦井提升機進行安裝時，所處于的地理位置的海拔高度應(yīng)該在1000m以下，如果高于了1000m就需要對其進行特殊設(shè)計。2.作業(yè)位置的環(huán)境溫度不可以高于+40，最低溫度不能低于-5，并且在一天內(nèi)的平均溫度不可高于+35。3.需要對作業(yè)環(huán)境進行空氣清潔，使其在安裝時的位置溫度應(yīng)該與相對濕度成反比，如溫度為+40時，當?shù)氐南鄬穸纫陀?0%；而溫度在+20時為，相對濕度可以高一些到90%，作業(yè)時可能由于溫度變化會發(fā)生凝露現(xiàn)象也應(yīng)給予考慮。4.進行作業(yè)位置的空氣污染程度應(yīng)該處于國家環(huán)境衛(wèi)生方面的有關(guān)規(guī)定之內(nèi)。5.對電控設(shè)備進行安裝的傾斜度應(yīng)該小于5%。6.作業(yè)地基處應(yīng)滿足的振動條件：當振動頻率在10-150時，最大振動加速度應(yīng)當小于5。10.1卷筒1.為了防止鋼絲繩被損壞，在卷筒的出繩孔處不應(yīng)該有棱角和毛刺。2.由于咬繩會使鋼絲繩的磨損加劇，為了有效地防止鋼絲繩咬繩，可在提升機上增設(shè)過度裝置。3.兩個卷筒接合面處的連接螺栓應(yīng)該均勻擰緊，防止因螺栓松動發(fā)生事故。4.卷筒與制動器以及兩個支輪之間的接合面及相連接的摩擦面之間都應(yīng)當清洗干凈，并將他們之間的連接螺栓用扭力扳手擰緊。將卷筒和支輪緊固之前，應(yīng)該先用槽鋼把卷筒中的6-8個工藝割掉，以此來實現(xiàn)更加有效的確保接合面之間的摩擦力。10.2盤形制動器1.油污和防銹劑可以很大程度的減少制動力矩，因此應(yīng)該細致地清洗制動盤，并將制動盤上的清洗劑吹干。2.在閘瓦與制動盤之間全面接觸時，設(shè)計中平均的摩擦半徑應(yīng)該小于它們之間的實際平均摩擦半徑，否則不符合盤形制動器的安裝要求。10.3電動機1.電動機的基礎(chǔ)應(yīng)根據(jù)電動機的尺寸大小進行施工，在作業(yè)現(xiàn)場應(yīng)備好底架和地腳螺栓。2.半聯(lián)軸器安裝在電動機軸上，它在進行擴孔和插鍵槽時應(yīng)按照主電機軸的尺寸。電動機在擴孔加工時進行定心應(yīng)該從聯(lián)軸器外圓開始，在安裝時以達到主電機和減速器同心的目的。3.半聯(lián)軸器安裝到主電機軸上時應(yīng)進行熱處理，其在加熱時，溫度應(yīng)該低于，半聯(lián)軸器在加熱前需要對孔徑公差進行檢查，在加熱時需要保證受熱均勻，最好將其表面燒到淺黃色，并且要用之前準備好的量棒測量它的孔徑，然后將孔徑表面的油污擦拭干凈，最終把半聯(lián)軸器安裝在主電機軸上。10.4減速器1.對各調(diào)整墊鐵組進行調(diào)整，再次檢查與減速器相連接的各個設(shè)備，在確定安裝無誤后，應(yīng)該將各地腳螺栓均勻的擰緊。擰緊地腳螺栓之后，再次對減速器水平度誤差進行重新檢查。2.將各零部件清洗干凈，對各零部件數(shù)量按裝配圖中的明細欄進行逐步清點，隨后就可以對減速器進行安裝，需要從內(nèi)到外，從上到下進行安裝減速器，安裝時應(yīng)做到循序漸進，不應(yīng)該影響下一道工序。參考文獻楊闊然.X公司機加車間單元