中原工学院毕业设计（论文）说明书 因此，研究制造自己的高效提升机是为经济发展和社会进步的长远考虑。本文首先综合比较了各种类型提升机的特点，根据经济效益和最大程度利用原则的实际情况选用了单绳缠绕式提升机的设计。然后，对单绳缠绕式提升机进行了总体结构设计并对其可靠性和可行性进行了分析。对提升机的主轴装置、联轴器、减速器、制动器等主要部件进行了技术分析和结构设计，完成了单绳缠绕式提升机的整体设计。此次设计的提升机主轴装置、减速器与制动系统是配套专用产品，电动机的选择可以灵活运用。这样可以提升机的应用 、维护、保养、检测等方面系统进行，有效提高提升机的工作效率。此次设计的单绳缠绕式提升机的特点是结构简单、受力均匀、运行平稳、摩擦阻力小、成本低、效率高、易于维护等特点，具有很强的适应性。
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中原工学院毕业设计（论文）说明书 2 提升机的发展及主要结构
2.1 概述
提升机在煤矿提升中的类型很多，有缠绕式提升机和摩擦式提升机两大类。而 缠绕式提升机又分为单绳、多绳和绞轮式。目前世界各国广泛采用单绳缠绕式圆柱 形卷筒提升机和多绳摩擦提升机。
缠绕式提升机与摩擦式提升机特点分别是：
（1）缠绕式 缠绕式提升机利用钢丝绳在卷筒上缠绕和放出，实现提升容器的 提升和下放。钢丝绳一端固定在提升机的卷筒上，另一端绕过井架天轮与提升容器 相连接，当卷筒由电机拖动以不同方向转动时，钢丝绳在卷筒上缠绕或放出，以带 动提升容器。
① 单绳缠绕式适用于浅井及中等深度矿井，结构简单。而当深井及大终端 载荷时候钢丝绳直径和卷筒容绳面积要求很大，这也使提升机体积庞大，给制造和 使用带来很大不方便，限制了单绳缠绕式提升机在深井条件下的使用。
② 多绳缠绕式 多绳缠绕式提升机不用尾绳，减少了主绳与容器连接处的应 力波动值，可以克服深井提升时尾绳带来的问题。而多绳缠绕式提升机的缺点很明 显，体积较大，功耗大，一般只用于提升高度超过 1400m 的深井及大载荷条件。
（2）摩擦式 随着矿井开采深度和产量的增加，摩擦式提升机优点就显现出来 ，它的摩擦轮宽度很小，不存在随提升高度的增加而增大的问题，同时它的主轴跨度较小，主轴的长度和直径均有所降低，从而使电动机容量和能耗都相应减小。但是摩擦式提升机主轴结构较缠绕式提升机复杂，总体能量消耗过大且很少用于小型煤矿，对中小型煤矿来说不能物尽所用，造成浪费。同时摩擦式提升机的摩擦安全性能并不完全可靠。单绳摩擦式提升机解决了卷筒宽度过大的问题，但不能解决卷筒直径和钢丝绳直径过大的问题。而多绳摩擦式提升机摩擦轮采用全焊接结构，不便于拆卸和维护。
从以上情况来看，单绳缠绕式提升机的特点是结构简单,事故少,受力均匀,运行 平稳,摩擦阻力小,可靠性高和能耗相比之下很小，且完全能实现工作情况及工作条 件的要求,在中小煤矿提升中有不可比拟的优点。缺点对钢丝绳直径和卷筒容绳面积 要求很大，这会导致提升机体积庞大，给制造、运输和使用以及硬件设备的建设带 来一些问题。但考虑到本次设计的应用范围，以及矿井生产的实际情况，单绳缠绕 式提升机是最合适可行的方案。
目前，矿井提升机最容易出现问题的部分主要是主轴和制动系统不稳定等缺点。 主轴装置是提升机的重要部件,它们的性能好坏直接关系到提升机的生产效率以及
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中原工学院毕业设计（论文）说明书 安全性和可靠性。主轴容易出现的故障包括卷筒开裂、主轴疲劳损害、连接螺栓孔 出现裂纹。制动系统容易出现的问题是制动不迅速，没有适当缓冲。针对以上缺点， 在设计过程中，选用加厚卷筒，在卷筒毂上铸加强筋来提高卷筒部分的抗破坏能力， 防止卷筒开裂。为了防止主轴过早疲劳损伤，选用强度较高的 40Cr 钢，同时将左卷筒毂与主轴端采用过盈配合来提高主轴强度，将右卷筒毂与主轴采用压入式键连接，便于主轴部分的拆装、维护和清理。筒壳在与支轮联接螺栓孔处产生裂纹,其原因是筒壳与支轮圆周配合处存在局部较大缝隙,在长期载荷作用下产生疲劳开裂,处理方法除将开裂进行重焊外,在圆周缝隙处紧塞钢制垫片,消除已存在的缝隙。为了解决制动系统存在，采用制动性能较好的液压盘式制动器，很大程度上提高了制动系统的稳定性和可靠性。
2.2 单绳缠绕式提升机的主要结构与工作原理
2.2.1 主轴装置
本产品采用主轴装置为双卷筒形式，主要由主轴、卷筒、轮毂等部件组成。其 特点如下：
（1）主轴与左轮毂的连接采用过盈配合结构，提高了主轴的强度。 （2）主轴与左右轮毂的连接采用键连接过渡配合，便于卷筒拆卸、维修。 （3）采用焊接式卷筒，提高了卷筒的强度。
（4）制动盘与卷筒的连接采用装配式结构，制动盘已经进行了精加工，因此减 少了用户在安装时加工制动盘工作量，并便于运输和装拆，减少了制动盘的变形从 而延长了制动盘的使用寿命。
（5）主轴轴承采用滚动轴承结构，轴承选用圆锥滚子轴承，结构简单，安装维 护方便，并提高设备的运转效率，降低了电耗。
（6）钢丝绳出绳方法：双卷筒提升机一般在卷筒上边出绳。 2.2.2 盘形制动器装置
盘形制动器是矿井提升机制动系统的重要部件，作为工作制动和安全制动，因 此该部件不仅要求结构紧凑，重量轻而且要求安全可靠，动作灵敏。盘行制动器用液压站是结合国内最先进的液压站：
（1）液压阀采用 25MPa 以上压力等级的高压液压阀，确保液压站的运行可靠性 ；
（2）调压阀采用电磁式比例溢流阀加比例放大器调节系统压力，使系统压力调
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中原工学院毕业设计（论文）说明书 节稳定性更强，控制精度更高，调节更方便；
（3）液压站的设计及出厂试验标准完全满足最新 JB/T3277-2004《矿井提升机 和矿用提升绞车液压站》标准；
（4）主要技术参数：① 额定工作油压：6.3MPa；② 油泵最大流量：9L/min ③ 油箱容积：500L；④ 正常工作油温：15到60摄氏度；⑤ 液压油牌号：夏季 N64 抗磨液压油；冬季 N32 抗磨液压油；⑥ 油泵驱动电机：Y90L-4-B5；⑦ 液压站油液清洁度：NAS1638-11 级。
其工作原理是液压控制弹簧力制动，当油压增大，作用力施加于弹簧，从而作 用于制动盘对卷筒制动。松开液压阀，油压降低，弹簧作用撤回，制动消除。 2.2.3 减速器
该产品为与提升机配套使用，为专用产品，是二级齿轮减速器，结构有两级齿 轮、机体、机盖组成。齿轮润滑是由单独的润滑油站进行稀油强制润滑，润滑油采 用 GB5903-1995 中规定的，L-CKC100（冬季）或 L-CKC150（夏季）工业齿轮油，供应困难时可用 90 号机械油代替。根据各轴的直径选用滚动轴承与滚针轴承，结构简单，安装维护方便，提高了设备的运转效率。
减速器在制造出厂前已经跑合，安装好的减速器必须经过逐级加负荷试车。不 准不经过试车投入全负荷运转，负荷试车有十分重要的意义，它不仅在一定程度上 纠正制造和安装误差，提高接触精度，而且也是齿面金属材料锻炼体质的过程，这 对于抗疲劳十分有利，试运转可与机器的负荷试车一起进行。
减速器在使用过程中应防止齿面的破坏，齿面破坏的形式主要有两种：一种是 点蚀破坏，点蚀破坏又分为疲劳点蚀和早期点蚀。另一种是磨损破坏，齿面擦伤及 断齿，这种现象较少。早期点蚀主要原因是由于齿面接触不良及超负荷运转引起的 齿面接触应力增大，所以在负荷试车的时候不应该进行超负荷运转，待齿面接触情 况达到规定要求时，再满负荷运转。对于后期点蚀（疲劳点蚀）主要由几个原因造 成的，接触精度不好；大小齿轮表面硬度差偏小，配合性能及抗疲劳性能差；润滑 油太稀等，因此应针对以上情况采用对应措施，如采用黏度较大的润滑油为宜。
2.2.4 联轴器
本系列产品采用两种结构相同的联轴器，设计原则是在满足使用要求的前提下， 以结构简单、易于维护检查、更换为目标。此联轴器采用柱销联轴器和整体式外套 结构，因此可以减少机器启动和停车前的惯性冲击，并且确保两轴连接的可靠性， 主要结构是有挡板、联接螺钉、两个半联轴器和柱销组成。两个联轴器中，由于主
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中原工学院毕业设计（论文）说明书 轴部分载荷较大，容易受冲击，故采用比电机联轴器较少的挡板螺钉。
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