天然氣管道通徑測量器機械結(jié)構(gòu)設(shè)計【優(yōu)秀課程畢業(yè)設(shè)計+含UG三維3D建模及3張CAD圖紙+帶任務(wù)書+35頁加正文1.12萬字】-jxsj24
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摘 要
本課題是針對天然氣管道內(nèi)徑測量的問題而進行設(shè)計。油氣管道運輸是世界上5大運輸方式，在國民經(jīng)濟中占有重要地位；然而，由于油氣管道介質(zhì)易燃易
爆，油氣管道失效，容易導(dǎo)致嚴(yán)重的事故，嚴(yán)重危害當(dāng)?shù)厝嗣竦纳拓敭a(chǎn)安全，可能會對當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境造成災(zāi)難性的后果。為了確保油氣管道的運輸安全，科學(xué)的檢查和合理維護油氣管道一直是世界各國關(guān)注的焦點和難點。
本次設(shè)計的通徑測量器能夠?qū)χ睆皆?00-1000mm的天然氣管道進行檢測，該機構(gòu)包括以下部分：
(1)列車式兩段機身結(jié)構(gòu)，可以通過一些彎道。
(2)傘狀的運動結(jié)構(gòu)，通過傘狀運動結(jié)構(gòu)的伸縮適應(yīng)不同內(nèi)徑的管道。
(3)前后分置驅(qū)動輪，可以雙向運行。
根據(jù)上述計算和設(shè)計，借助UG-NX10.0和CAD軟件完成了數(shù)字模型，經(jīng)過運動仿真驗證了本設(shè)計的正確性，為天然氣管道檢測技術(shù)提供了新的方法。
關(guān)鍵詞：天然氣管道；傘型結(jié)構(gòu)；內(nèi)徑測量；UG-NX10.0
ABSTRACT
This subject is aimed at the problem of measuring the inner diameter of natural gas pipeline. Oil and gas pipeline is the world's 5 major modes of transport, occupying the important position in national economy; however, due to the oil and gas pipeline medium flammable and explosive, oil and gas pipeline failure, easily lead to serious accidents, seriously endangering the safety of the local people's life and property, there could be disastrous consequences for the local ecosystem. In order to ensure the transportation safety of oil and gas pipelines, scientific examination and rational maintenance of oil and gas pipelines have always been the focus and difficulty of the world.
The designed diameter measuring device can measure the diameter of the natural gas pipeline at 400-1000mm, which includes the following parts:
(1) Train type two section fuselage structure can pass some curve.
(2) Umbrella movement structure, through the umbrella movement structure expansion, adapts the different bore diameter the pipeline.
(3) Drive the wheel before and after, which can operate in both directions.
According to the above calculation and design, the digital model has been completed by means of UG-NX10.0 and CAD software, and the correctness of the design has been proved by motion simulation. It provides a new method for gas pipeline inspection.
keywords: Natural gas pipeline; Umbrella shape structure; Bore diameter
measurement; UG-NX10.0
目 錄
1 緒論 1
2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 2
2.1國外現(xiàn)狀分析 2
2.1.1 非接觸式通徑檢測器 3
2.1.2 接觸式通徑檢測器 3
2.2國內(nèi)研究現(xiàn)狀 4
3 通徑測量器初步設(shè)計 6
3.1 運動方式 6
3.1.1 拖曳式 6
3.1.2 非拖曳式 6
3.2 驅(qū)動方式選擇 6
3.2.1 輪式行走 7
3.2.2 履帶行走 7
3.3 姿態(tài)調(diào)整的選擇 7
3.3.1 加傳感器的關(guān)節(jié)進行調(diào)整 7
3.3.2 利用吊籃方式進行調(diào)整 8
3.3.3 采用新式吊環(huán)進行調(diào)整 8
3.4 自適應(yīng)分析 9
4基本方案的確定 10
4.1 方案一的設(shè)計與分析 10
4.1.1 機身的設(shè)計 10
4.1.2測量臂的設(shè)計 10
4.1.3伸縮單元 11
4.1.4變量長度單位 12
4.1.5 關(guān)節(jié)單元 12
4.1.6 驅(qū)動輪的設(shè)計 13
4.1.7方案一的分析 13
4.2 方案二的設(shè)計與分析 13
4.2.1 機身的設(shè)計 14
4.2.2 機身內(nèi)部傳動結(jié)構(gòu)設(shè)計 14
4.2.3 進給螺桿與螺母的設(shè)計 15
4.2.4 吊籃的設(shè)計 15
4.2.5 測量臂的設(shè)計 16
4.2.6 方案二分析 16
4.3 方案選擇及優(yōu)化 16
5.1 機身結(jié)構(gòu) 18
5.1.1 機身內(nèi)部傳動機構(gòu)的設(shè)計 18
5.1.2 進給絲杠和螺母的設(shè)計 19
5.1.3選擇聯(lián)軸器 23
5.1.4選擇鍵 24
5.2吊環(huán)的設(shè)計 24
5.3 軸承的設(shè)計 25
5.4 測量臂的設(shè)計 25
5.5 驅(qū)動輪的設(shè)計 26
5.6總體裝配體設(shè)計 26
5.7測量器運動仿真 28
6 總結(jié) 29
參考文獻 30
致 謝 31
學(xué)生：郭楊棟 班級：機械 13學(xué)號： 20132008002 ? 近年來海內(nèi)外提升設(shè)備的發(fā)展異常迅猛，目的是讓設(shè)備更加智能化和更具安全性。對目前的提升設(shè)備堅持實行技術(shù)創(chuàng)新和改進，把陳舊的單一鎖鏈?zhǔn)礁倪M為多根鎖鏈?zhǔn)剑嵘拭黠@增強，單次重量也逐漸增加。 ? 煤礦的運輸提升是采挖生產(chǎn)中丌能缺失的步驟。從井下采煤工作面里所開采出的煤炭，只可利用礦井提升部分將其運送到空地上，才能被進一步使用。在運送煤炭的時候，也會運送矸石、材料、設(shè)備以及各類工人。礦井提升在礦山運行生產(chǎn)中占有重丼足輕重的位置，特別是現(xiàn)代化程度較高的大型、中型礦井對此更是需要提高重視。 1 2 3 4 提 升 容 器 鋼 絲 繩 礦 井 提 升 機 井 架 與 天 輪 5 運 動 學(xué) 計 算 6 動 力 學(xué) 計 算 設(shè)計任務(wù) ： 完成對立井提升設(shè)備的選型、計算及校核 提升容器的選擇 ? 確定經(jīng)濟提升速度 ? 估計一次循環(huán)時間 ? 一次性經(jīng)濟合理提升量 j /????? ?? 0 0 003600????????據(jù)提升機的速度及提升量來選擇合適的提升機。 ? 所需提升機的提升速度 ? 因此提升容器選擇 54型多繩提煤箕斗，箕斗自重 Q=6500重量 Q=4 000升鋼絲繩 4根，平衡尾繩 2根，繩間距 200 ? ?? ? ? ?? ?? ? ? ?m / ''??????????????? 鋼絲繩選擇 ? 鋼絲繩最大靜載荷 ? 首繩單位長度重量計算 ? 根據(jù)以上計算，選用（ ,6△(34)+1右捻各二根，查鋼絲繩規(guī)格表，其規(guī)格為 ????? )(m a 1 0 5 0 04 0 0 06 5 0 0 ????k g / 5 0 01011????? ???????????????k g / m(044.3?8?d) 7 6 5 0?k g / m m(1 5 5?B?關(guān)鍵問題：根據(jù)其靜載荷不相關(guān)提升需求來確定其鋼絲繩規(guī)格。 提升機選擇 ? 選擇提升機卷筒直徑的主要原則是：使鋼絲繩在卷筒上纏繞時所產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力丌要過大，以保證提升鋼絲繩具有一定的承載能力和使用壽命。理論不實踐已證明，繞經(jīng)卷筒和天輪的鋼絲繩，其彎曲應(yīng)力的大小及其疲勞壽命取決于卷筒不鋼絲繩直徑的比值。 D／ 絲繩所能承受的反復(fù)彎曲次數(shù)愈多，疲勞壽命愈長。 ? 提升機滾筒直徑的確定 ? 因此可滾筒直徑選用 ? 天輪直徑確定 ? 因此天輪選擇 5 2 0289090 ???? 0 0?t 2 5 2 0289090 ????t 2 8 0 0?? 據(jù)此主井提升裝置選用 )式多繩摩擦式提升機其主要參數(shù)為：滾筒直徑 2800輪直徑 2800動比 械旋轉(zhuǎn)部分的變位質(zhì)量 6500輪變位質(zhì)量 2300 提升機主導(dǎo)輪 提升機主軸裝置 提升機裝配圖 提升系統(tǒng)位置圖 提升電動機的選型 ? 電動機的功率計算 ? 電動機轉(zhuǎn)速計算 ? 初選電動機為 定功率 480步轉(zhuǎn)數(shù) 600r/級。 ? 確定提升機的實際提升速度 vk m ''????????? ????m i n/4 5 ' m ???????? ???? ?提升設(shè)備運動學(xué)計算 提升六階段速度圖和力圖如下 提升設(shè)備動力學(xué) 五階段的速度圖和力圖 ? 經(jīng)過提升電動機容量的計算、驗算以及提升設(shè)備的電耗及效率計算都符合要求。 因此，所選設(shè)備能夠滿足提升所需的條件。 ? 所選擇的提升機容器（箕斗）在實際使用中的提升效率有待檢驗。 ? 提升系統(tǒng)鋼絲繩的實際使用壽命和實際潤滑周期之間的關(guān)系尚未確定。 小結(jié)不感謝 通過這次畢業(yè)設(shè)計，使我對四年所學(xué)部分課程得到了全面復(fù)習(xí)和鞏固，鍛煉了自己分析和解決問題的能力。通過對礦井提升機的設(shè)計，懂得了一些煤礦機械化的一些關(guān)鍵性的問題，為以后參加工作打下了堅實的基礎(chǔ)。 感謝答辯老師的評閱。 大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） I 摘 要 近年來海內(nèi)外提升設(shè)備的發(fā)展異常迅猛 ， 目的是讓設(shè)備更加智能化和更具安 全性 。 對目前的提升設(shè)備堅持實行技術(shù)創(chuàng)新和改進 ， 把陳舊的單一鎖鏈?zhǔn)礁倪M為 多根鎖鏈?zhǔn)?， 提升效率明顯增強 ， 單次重 量 也逐漸增加 。 為了節(jié)省大量電能 ， 減 輕運行資本負擔(dān)和減去廠房面積 ， 多根鎖鏈?zhǔn)皆谀承用嫔细纳屏藛我绘i 鏈 式在 井深較深情況下所發(fā)現(xiàn)的缺陷 ， 選用尾部鎖鏈均衡 ， 其兩頭的張力差得到了有效 削減 ， 運轉(zhuǎn)也更加可靠穩(wěn)固 。 因此我選擇了多繩摩擦式提升機 。 機械產(chǎn)業(yè)的日 益 更新 ,都選擇了最先進的技術(shù)、最超前的工藝、最適合的材料 ,能使提升設(shè)備向安 全穩(wěn)固、運轉(zhuǎn)良好和高效自動化方向發(fā)展。 本次選型設(shè)計主要針對天輪 、 電動機 、 礦井提升機 、 鋼絲繩 、 提升容器 等 開 始了選型和計算，并且針對提升運動學(xué)和動力學(xué)開始了全方位的運算。 關(guān)鍵詞： 提升機；安全；可靠；選型 大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） at in to of of to of a to of In to in a in in to of to of to of to of 疆大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） 錄 1 緒論 ..................................................................................................................................... 1 井提升的地位與作用 ............................................................................................ 1 井提升的任務(wù) ....................................................................................................... 2 井提升的特點 ........................................................................................................ 2 井提升設(shè)備與提升系統(tǒng) ........................................................................................ 2 2 主井提升設(shè)備選型 .............................................................................................................. 3 升容器選擇（一期） ............................................................................................ 3 絲繩選擇 ................................................................................................................ 4 絲繩最大靜載荷 .......................................................................................... 5 繩單位長度重量計算 .................................................................................. 5 繩單位長度重量計算 .................................................................................. 6 絲繩的使用與保護 ...................................................................................... 6 升容器的選擇（二期） ........................................................................................ 7 升機的選擇 ............................................................................................................ 7 繩摩擦提升機的結(jié)構(gòu)特點 .......................................................................... 8 升機滾筒直徑的確定 ................................................................................ 10 大靜張力和最大靜張力差 ........................................................................ 10 井提升機與井筒相對位置的計算 ...................................................................... 11 架高度 ........................................................................................................ 12 絲繩弦長 .................................................................................................... 13 絲繩的出繩角 ............................................................................................ 13 升容器的最小自重 .................................................................................... 14 絲繩和提升機的校驗 ................................................................................ 14 升電動機的初選計算 .......................................................................................... 14 升設(shè)備的運動學(xué)計算 .......................................................................................... 16 升加速度的確定 ........................................................................................ 17 加速度 確定 ....................................................................................... 18 升減速度的確定 ........................................................................................ 18 升速度圖參數(shù)設(shè)計 .................................................................................... 18 升設(shè)備動力學(xué)計算 .............................................................................................. 20 升電動機容量的計算 .......................................................................................... 21 動機容量的驗算 ................................................................................................ 22 升設(shè)備的電耗及效率計算 ................................................................................ 23 3 副井提升設(shè)備選型設(shè)計 .................................................................................................... 24 升容器選擇 .......................................................................................................... 24 絲繩及提升機選擇 .............................................................................................. 24 端載荷計算 ................................................................................................ 24 繩單位長度重量 ........................................................................................ 24 繩單位長度質(zhì)量 ........................................................................................ 25 升機選 擇 .............................................................................................................. 25 擦輪直徑 .................................................................................................... 25 大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） 最大靜張力和最大靜張力差 ........................................................................ 25 升系統(tǒng)的確定 ...................................................................................................... 25 架高度 ........................................................................................................ 25 導(dǎo)輪和導(dǎo)向輪水平中心距離 .................................................................... 26 抱 ?的確定 ............................................................................................ 26 升容器最小自重校核 .......................................................................................... 26 絲繩和提升機校驗 .............................................................................................. 26 升電動機的初選計算 .......................................................................................... 27 升速度圖參數(shù)設(shè)計 .............................................................................................. 27 升設(shè)備的動力學(xué)計算 .......................................................................................... 29 小結(jié) ....................................................................................................................................... 32 參考文獻 ............................................................................................................................... 33 致謝 ....................................................................................................................................... 34 大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） 1 1 緒論 井提升的地位與作用 煤礦的運輸提升是采挖生產(chǎn)中不能缺失的步驟 。 從井下采煤工作面里所 開 采 出的煤炭 ， 只可利用礦井提升部分將其運送到空地上 ， 才能被進一步 使 用 。 在運 送煤炭的時候 ， 也會運送矸石 、 材料 、 設(shè)備以及各類工人 。 礦井提升在礦 山 運行 生產(chǎn)中占有重舉足輕重的位置 ， 特別是現(xiàn)代化程度較高的大型 、 中型礦井對此更 是需要提高重視。因為大型、中型礦井每年煤矸石的運輸能力可達數(shù)十萬噸 ,但 在復(fù)雜多變的巷道中需要輸送十噸以上 的運輸設(shè)備到工作面 ， 另外 ， 材料設(shè)備的 種類和規(guī)格相對較多 、 運輸?shù)牡攸c也較為分散 ， 上班下班的時限要求也比較緊急 等等，這些環(huán)節(jié)都與礦井提升息息相關(guān)。 因為礦井運輸提升是根據(jù)許多步驟以及各類機械設(shè)備共同組成 ， 若其中 一 個 步驟掉鏈子 ， 便讓工作面以及其余生產(chǎn)地點的生產(chǎn)停止 ， 嚴(yán)重則使整個礦井陷入 不能生產(chǎn)的沼澤 ， 所以 ， 礦井提升系統(tǒng)運作的可靠性直接牽扯礦山生產(chǎn)的可靠 性 。 以是，大家把礦山運輸與提升親切地形容為礦山生產(chǎn)的動脈和心臟。 從平安生產(chǎn)的層面考慮 ， 煤礦提升所發(fā)生禍端占比例較大 。 一方 面 ， 對煤炭 生產(chǎn)量有消極影響 ， 另 一方面 ， 會對作業(yè)人員的健康造成傷 害 。 以是 ， 運輸提升 的可靠穩(wěn)定關(guān)乎著礦井生產(chǎn)的安全。 從經(jīng)濟方面考慮 ， 礦井運輸提升的耗資在運營成本中持有較多比重 ， 因為地 面上和礦井里輸送設(shè)備有比較多的數(shù)量 ， 從事運輸和裝載作業(yè)的工人數(shù)量基本上 占全礦工人數(shù)量的一半甚至以上 。 由此 ， 準(zhǔn)確分配輸送設(shè)備及高效進行輸送作 業(yè) ， 對提高產(chǎn)煤量、削減運營耗資和提升作業(yè)人員生產(chǎn)效率有著顯著的效果。 從作業(yè)人員上下井需用時間來考慮，由于礦井開采、拓展的范圍不斷延伸， 作業(yè)工人自入井到進入采掘工作面作業(yè)地點一般所需時間為 外一些 作業(yè)工人還需攀爬斜井以及上山下山 ， 作業(yè)工人的體力消耗之大無法想象 ， 作業(yè) 工作時間 、 人員工作耐力受到很大挑戰(zhàn) ， 這種損失 是 悄無聲息的 、 并且是很 大 的 。 因為井型和開發(fā) 、 拓展范圍的不斷延伸 ， 運輸距離逐漸延 長 ， 這個問題日漸顯 著 。 目前國外技術(shù)較為先進的大型礦井這幾年來發(fā)展快速直達運輸作業(yè)人員小車 ， 竭 力爭取在 30作業(yè)人員送到工作面，可以大大提高作業(yè)人員效率和勞動 力 。 另外 ， 礦井開發(fā)拓展中的幾個大型技術(shù)問題 ， 例如沿煤層設(shè)布運輸大 巷 導(dǎo)致 的巷道凹凸不平的問題 ， 用陳舊方式是無法解決的 。 研發(fā)和采取較為先進的 輔助 運輸系統(tǒng)，對煤礦實現(xiàn)高產(chǎn)能高效率以及提升礦井的安全生產(chǎn)具有重大意義。 大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） 2 井提升的任務(wù) 礦井提升的任務(wù)很多，概括起來大致有以下幾點： （ 1）從工作面運送大量的煤到地面的裝載站； （ 2）將挖掘的矸石運向地上矸石場和矸石多樣性加工場； （ 3）將井下生產(chǎn)必要的材 料、工作設(shè)備運到工作面或者其他工作地點； （ 4）運送井下生產(chǎn)作業(yè)人員。 井提升的特點 （ 1） 因為礦井輸送機械是在礦井巷道或井筒內(nèi)運行 ， 所處空間受 限 定 ， 所以 需其構(gòu)造緊湊，外殼大小盡可能??； （ 2）由于礦井輸送機械步驟多 ,路程長度不同 ,且常不一 ,直線與斜線相互連 接,以及裝卸等次要機械 ,以滿足各種生產(chǎn)情況 ,礦井輸送需要具備各式型號。 （ 3）對于工作場所經(jīng)常發(fā)生變化 ,所以很多設(shè)備的要求都應(yīng)該容易移位。 （ 4） 礦井輸送機械在礦井深處運行時 ， 運行條件相對艱苦 ， 周邊狀況會 有 沼 氣以及灰塵 ， 所以 ， 礦井輸送機械 要具 備 要耐侵蝕 ， 防灰塵 ， 還要兼具防止爆炸 的特性。 井提升設(shè)備與提升系統(tǒng) 井架滑輪、提升機、鋼絲繩、裝卸設(shè)備、提升容器等構(gòu)成了礦井輸送機械。 根據(jù)結(jié)構(gòu)的起重集裝箱分為罐籠和料車等?；\可用于升降人員和設(shè)備 ,提高 煤矸石、材料等 ;跳過僅用于促進煤矸石。 提升機包括機械設(shè)備以及驅(qū)動控制系統(tǒng),依據(jù)運行方式和構(gòu)造差異分為纏繞 式提升機和摩擦提升機。目前 ,單繩提升機以及多繩摩擦提升機被廣泛應(yīng)用。在 礦井生產(chǎn)過程中 ,不僅要求提升設(shè)備具有較高的安全性和可靠性 ,而且還要求有 良好的經(jīng)濟效益 。 起重設(shè)備是一種大型設(shè)備 ,耗電量大 ,投資大 ,運行費用 高 ,應(yīng)結(jié) 合實際生產(chǎn)情況 ,確定最經(jīng)濟合理的設(shè)計方案。因為機械設(shè)備和提升機的構(gòu)造 , 礦井提升設(shè)備可由各種不一的升降系統(tǒng)組成 :多繩摩擦提升系統(tǒng)、主井箕斗提升 系統(tǒng)、副井罐籠提升系統(tǒng)等。 總之 ， 礦井輸送機械的種類有許多 ， 應(yīng)按工作原理 、 構(gòu)造特點逐個把 控 其 異 同性 。 對于礦井選用的輸送機械 ， 必須通過了解其周邊運行情況以及作業(yè)要 求 后， 方可匹配所需型號。 大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） 3 2 主井提升設(shè)備選型 設(shè)計依據(jù) 初期開采時 a 工作制度 年工作日 300 天，每天凈 提升時間 14 小時 井深 H=248m 提升方式： 雙箕斗提升，采用定重裝載 后期開采時 生產(chǎn)能力 a 井深 H=564m 工作制度：年作業(yè)天數(shù) 300，每日凈提送時長 14 小時 提升方式：定重裝載，雙箕斗提升 升容器選擇（一期） 該礦井初期開采煤時井深 248m，生產(chǎn)能力 a。后期開采煤時井深 564m， 生產(chǎn)能力 a。依據(jù)《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計規(guī)范》要求，對初期開采煤 和后期開采煤時主 、 副井提升設(shè)備全部按開采最后水平進行計算 。 計算步 驟 以后 者作為標(biāo)準(zhǔn)。 而為了避免耗能的增多 ， 減少運轉(zhuǎn)費用 ， 前期和后期的提升容器的選擇應(yīng)分 開計算。 確定經(jīng)濟提升速度 ??? H （ 2 注：本文中所出現(xiàn)的公式均出自于《采礦手冊》 式中 濟提升速度， m/s; H 煤礦深度和煤礦提升上下與井筒的高度差 （ 大約 41~61m） 。 ??( 564 ?? s 取 ??8m / s 估計一次循環(huán)時間 V H T ? j ? ????????（ 2 j a V 式中 經(jīng)濟提升速度估算的提升循環(huán)時間， s； ? 提升加速度，升降物料時， ???s2 j 大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） 4 ? 箕斗低速爬行時間， ?可取 10s； j ? 卸載休止時間取 8s；見表 2 2斗休止時間 箕斗規(guī)格 /t ??6 8~9 12 16 20 休止時間/s 8 10 12 16 20 ?? 8 ??64 8 ?10 ??8 ??次性經(jīng)濟合理提升量 f Tj ? （ 2 3600br t 式中 井年產(chǎn)量， t/a; C 提升不均衡系數(shù)，取 a f 提升富裕系數(shù)，主井提升設(shè)備對第一水平應(yīng)留有 富裕系數(shù)； 升設(shè)備年工作日為 300d; t 提升設(shè)備作業(yè)日小時數(shù)為 14h； m ??400000?8.5 j 3600?300?14 一次提升循環(huán)所需的時間 ?? ' ??3600f ??3600 ??300 ?14 ?4 ?400000 ?? 2 所需提升機的提升速度 a?T ' ???????????T ' ????????2 ??4 ? j j 2 ?18?- ?? ??18?2 - 4 ??564 2 ??s 式中 m—— 所選出的標(biāo)準(zhǔn)箕斗的一次提升實際貨載 量 ， 其值為箕斗的容積與 貨載密度的乘積， t； 因此提升容器 選 擇 5 ??4 型多繩提煤箕 斗 ， 箕斗自重 Q=6500載重 量 Q=4 000衡尾繩 2 根，繩間距 200升鋼絲繩 4 根。 絲繩選擇 豎井提升工作各種各樣 ， 鋼絲繩的選取要以最后的末端承載量來估算 。 該組 織的主要構(gòu)成是 提升鋼絲繩 ， 它是對煤礦日常作業(yè)和安全息息相關(guān) ， 也是提 升 部 分常常需換新的損耗品，在煤礦提升里依據(jù)需要選取可取的鋼絲繩，取長補短， 對其進行更好的利用。 選取鋼絲繩的具體型號，第一步需要按照下面的規(guī)定來進行選取。 v 大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） 5 ???（ 1）使用中不松股。 （ 2）符合使用場合及條件。 （ 3）特別注意作業(yè)的安全。 同時還應(yīng)考慮以下因素： （ 1）在靜筒淋水大，水的 較大，以還有出風(fēng)井中，因為侵蝕情況較 多，當(dāng)選取鍍鋅鋼絲繩。 （ 2）在破壞較大的情況選取的鋼絲繩，例如斜井提升，當(dāng)選取外層鋼 絲盡可能粗的 鋼絲繩。 （ 3）彎曲疲勞是造成破壞的重要因素，當(dāng)選取接觸式或者三角股繩。 （ 4）實驗說明，選用相同方向的捻繩比較合適作為提升鋼絲繩比較合適， 選用 比較適合多繩摩擦提升。 （ 5）罐道繩應(yīng)當(dāng)選取三角股繩或半密封繩，外表不粗糙，不易損耗。 （ 6）高溫以及火災(zāi)場所 ,舉例：煤矸石，應(yīng)當(dāng)選取金屬芯的鋼絲繩。礦井提 升運輸系統(tǒng)的不可或缺的構(gòu)成因素 是 提升鋼絲繩。因此 ,煤礦安全規(guī)程對礦井 提 升繩有特殊規(guī)定。 絲繩最大靜載荷 ??(Q ???g ???mz g ??mp 2 Q ????6500 ??4000 ??10500中 — 鋼絲繩最大計算靜 載 荷 ， N； 一次提升貨載的重力 Q=器 的自身重力 ??mz g ； 式中 P—— 鋼絲繩每米重力， N/m； — 提升鋼絲繩每米質(zhì)量， kg/m g—— 重力加速度 m / —— 鋼絲繩最大懸垂長度， m H ??H f ???中 — 礦井深度， m； H j —— 井架高度，箕斗提升 30~35m； （ 2 — 由井底車場水平至容器裝載位置容器底部的距離 m，箕斗提升 18~25m； H=564+30+21=615m 繩單位長度重量計算 ?? ?? m ??6 ???B ???（ 2 n??11?10 ????H ????大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） 6 式 中 ?B —— 鋼絲繩計算抗拉強度， 1700? ???????— 鋼絲繩安全系數(shù)，取 7； 10500 ??4 ???110 ???170 7 ?? m ??615?????根據(jù)以上計算，選用（ ,6△ (34)+1三角股鋼絲繩， 分別兩根 ，查鋼絲繩規(guī)格表，它的規(guī)格是 ?kg/m) ， d ??28(， ??47650(， ?B ??155(kg/。 繩長度重量計算 ' n m p n' p ??4 ?? m 2 式中 n—— 鋼絲繩首繩根數(shù)； n' —— 尾繩鋼絲繩根數(shù)為 2. 根據(jù)以上計算，尾繩選用 88 ??15?4 ??7 扁鋼絲繩 2 根，單位 重量為 q ?? m 絲繩的使用與維護 在作業(yè)中的鋼絲繩應(yīng)經(jīng)常涂油脂 ， 這對鋼絲繩的使用期限以及可靠性都是十 分關(guān)鍵的。潤滑的作用歸納有三： （ 1）保護鋼絲不銹蝕。 （ 2）潤滑作用，減少鋼絲繩的磨損。 （ 3）防止潮氣和水浸繩內(nèi)需添加繩芯油量。 在生產(chǎn)時需準(zhǔn)確地選擇專業(yè)油脂進行減小摩擦 。 對潤滑油提出下列要求。 （ 1）粘度好 ,油脂可以緊緊地粘在繩子上 ,震動 ,水不能洗掉。 （ 2）有良好的粘溫性能 ,在溫度較低時不硬化 ,溫度較高時不會損失。 （ 3）強調(diào)防止生銹和潤滑性能， 穩(wěn)定，要具備適當(dāng)?shù)耐该鞫?，才可? 出磨損及斷絲。 鋼絲繩的檢查和試驗 提升鋼絲繩每日必定認真檢驗并記錄斷絲情況，標(biāo)準(zhǔn)以 s 的速率進實 行 。 相關(guān)斷絲和鋼絲繩斷面縮小的極限要求和換繩要求 見 《 煤礦安 全規(guī) 程 》 有關(guān) 規(guī)定。 鋼絲繩若遇到突然停車 、 卡罐等強烈拉伸等一系列問題時候應(yīng)當(dāng)立 刻 停車檢 查，經(jīng)過沖擊拉伸的一段如果長度增長大于 者有肉眼可見損傷，應(yīng)立刻 更換新繩 。 多繩纏繞的情況下由下面調(diào)去上面的一段繩 ， 因為損耗較 大 ， 應(yīng)當(dāng)加 大檢驗而且每 1/4 年移動 1/4 圈。 檢查鋼絲繩的辦法現(xiàn)在基本是肉眼檢查以及雙手觸繩檢驗 ， 但是工作環(huán)境不 m 大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） 7 好并且不可看到繩內(nèi)斷絲問題 ， 所以世界上開發(fā)出了許多類型的探傷鋼絲 繩 的儀 j j 器。例如 “鋼絲繩在線無損探傷儀 ” 采用漏磁交聯(lián)放大原。 檢驗鋼絲繩銹蝕 、 磨損 、 內(nèi)外斷絲對鋼絲繩接頭焊 點和截面等有較為準(zhǔn)確的 定性 、 定量精度 。 嶄新的鋼絲繩繩在使用前全部要進行檢驗 。 檢驗合格 的 后補鋼 絲繩需要妥當(dāng)保存。 升容器的選擇（二期） 因為過程跟一期一致，所以計算過程簡化 H 取 248m a 由公式（ 2 ??? H ??( 估計一次循環(huán)時間 248 ?? s 得 ??6m / s 由公式（ 2 V H T ? j ? ??????j a ??? ??248 ?10 ??8 ??次性經(jīng)濟合理提升量 由公式（ 2 A m ? n f j 3600br t m ??250000 ??66.8 j 3600 ??300 ?14 ； ??次提升循環(huán)所需的時間 由公式（ 2 T ' ??3600?3600 ??300 ?14 ?2 ??需提升機的提升速度 f ?250000 ?1.2 a?T ' ?????????? T ' ????????2 ??4 ? j j ?18?- ?? ??18?2 - 4 ??248 2 ??3m/s 因此提升容器 選 擇 5 ??4 型多繩提煤箕 斗 ， 箕斗自重 Q=3800提升 鋼絲繩 4 根，繩間距 200m，平衡尾繩 2 根，載重量 Q=2 000 升機選擇 卷筒的直徑和寬度是纏繞式提升機的基本參 數(shù) 《煤礦安全規(guī)程 》 規(guī)定 ， 選擇 滾筒直徑的原則是使 鋼 絲繩繞卷筒時 ,彎曲應(yīng)力過大。保持 鋼 絲繩的一定的使 用 能力 和使用壽命 ,理論和實踐證明 ,鋼絲繩繞著卷筒輪的彎曲應(yīng)力和疲勞壽命 ,大 v 大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） 8 小取決于卷筒和鋼絲繩的直徑比。在鋼絲繩直徑相同的情況下 ,滾筒直徑變大 ,彎 曲應(yīng) 力變低，在不同繩直徑，相同卷直徑條件下，繩徑越小，即 D∕d 較大，彎曲 應(yīng)力低。 說明在不同的 D∕d 彎曲條件情況中，鋼絲繩試驗荷載與其耐久性的關(guān)系。 在相同試驗荷載時， D∕d 值越大，鋼絲繩在反復(fù)彎曲次數(shù)次數(shù)下壽命越高。 繩摩擦提升機的結(jié)構(gòu) 特點 多繩摩擦提升機的主要特點是在主輪上。主輪窄而小 ,車輪上設(shè)有帶有繩槽 的摩擦襯片 。 摩擦墊承受繩索 、 容器重 量 、 貨物重力 、 重力和重力平衡尾繩運行 載荷和沖擊載荷 ,因此必須具有足夠的抗壓強度 。 另外 ,還必須具備夠用的鋼絲繩 之間的摩擦系數(shù) ,用來提高起重機的設(shè)計和日產(chǎn)量 ,并防止滑動發(fā)生在提升過程 中。所以 ,摩擦墊片材料的優(yōu)缺點對提升機的性能、使用范圍和工作安全有直接 的影響。目前 ,使用膠帶 ,皮革 ,熱塑性塑料和聚乙烯塑料 ,聚氨酯橡膠等。 多繩摩擦提升機安裝了車槽裝置 ， 其作用是在機器裝備和操作時 ， 在主導(dǎo)輪 襯墊上車制 繩槽和依據(jù)損耗狀況 ， 經(jīng)常對繩槽進行車削 ， 從而確保每個繩槽直徑 一樣，損耗平衡，另外可使各鋼絲繩緊張度大致一樣、均勻受力。 繩的數(shù)量取決于終端的負荷和起升高度 ,有 2,4 和 6 繩。使用偶數(shù)繩的目的 是采用半捻鋼絲繩和右半捻鋼絲繩 ,以消除鋼絲繩扭轉(zhuǎn)引起的附加阻力。 因需平衡提升鋼絲繩的重力 ， 位于容器下方基本都會安裝平衡尾繩 ， 平衡尾 繩的重力決定了平衡尾繩的重量 ， 常用扁尾繩有 1 根或者 2 根 ， 圓股繩有 2 根或 者 3 根 ， 恰當(dāng)匹配后 ， 主繩重量和平衡尾繩重量大致一樣 ， 要么尾繩重量稍大于 主繩重量。 為了保 持多繩摩擦提升裝置提升繩的張力維持均衡 ,張力均衡裝置設(shè)置在容 器和鋼絲繩之間。 多繩摩擦提升機在運行時 ,有鋼絲繩爬行情況的發(fā)生 。 結(jié)果表明 ,鋼絲繩與主 輪的相對位移會增大 ,相對位移隨升力系數(shù)的增大而增大 。 除了蠕變 ,也 有 鋼絲繩 滑動和伸長這些情況。以上情況都對深度指示器的精度產(chǎn)生負面效應(yīng) ,因此有必 要在多繩摩擦提升機深度指示器上安裝一個調(diào)零部件 。 “ 零 ” 這個概念 ,就是指深 度指示構(gòu)造自身在容器中單次工作完成后 ,清除因為滑動產(chǎn)生的誤差 ,鋼絲繩伸 長所造成的蠕變和實際容器停車位置以及深度之間的零。 一些狀況發(fā)生時 ， 比 如 ， 在受限于井筒截面積和其余情況時 ， 主導(dǎo)輪直 徑 相 較于兩提升容器的中心距離較大 ， 這個時候 ， 目的是使主導(dǎo)輪兩側(cè)的鋼絲 繩 距離 縮短 ， 來滿足兩提升容器中心距的條件 ， 需安裝導(dǎo)向輪 。 在這個時候 ， 提升鋼絲 繩在主導(dǎo)輪上的圍包角變大 ， 提高了多繩摩擦提升機的防滑系數(shù) 。 那么單容器帶 平衡錘的提升系統(tǒng) ， 若選取帶導(dǎo)向輪的多繩摩擦提升機 ， 一般采取把導(dǎo)向 輪 安裝 大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） 9 在平衡錘的一邊。 （ 1）因為鋼絲繩不在卷筒上環(huán)繞 ,起升高度不受鋼絲繩承載力的限制。 （ 2）因為載荷由若干鋼絲繩承載 ,在同樣負載時，提升鋼絲繩的直徑小于單 繩提升機的直徑 ,主輪直徑較小。所以 ， 在一樣起吊負荷時，多繩提升機具有 重 量輕、體積小、易于制造、安裝運輸方便、節(jié)省材料等特點。 （ 3）多繩提升機運動質(zhì)量不大，相應(yīng)地降低了電機的容量和功耗。 （ 4）發(fā)生卡罐以及過卷問題時，主導(dǎo)輪打滑的幾率增 大，可避免發(fā)生繩斷 事故。 （ 5）繩多，同時扯斷鋼絲繩的可能性較低，使提升裝置的安全性得到了提 升，沒有必要安裝斷繩防墜器。 （ 1）幾根鋼絲繩的維護、調(diào)整、更換、懸掛和檢修工作是相當(dāng)麻煩的。 （ 2）鋼絲繩破壞，需要換新的時候 ,必須更換所有鋼絲繩，方可維持同一使 用狀況。 （ 3）因為他們不可調(diào)整繩的長度，當(dāng)雙鉤提升，不可同一時間作用多個平 面升高，同樣不能用在鑿井提升。 （ 4）因為鋼絲繩與主導(dǎo)輪上襯墊之間存在蠕爬情況，對深度指示器的精度 有影響。 多繩摩擦提升機的良好特性是明顯的 ，尤對于具備較大大提升能力的深井。 經(jīng)過對多繩摩擦提升機存在的不足開始具體剖析 ， 顯而易見 ， 以上問題 是 不難處 理和解決 。 例如 ： 在礦井涌水時 ， 除了采取措施堵水外 ， 為了減少鋼絲繩的腐 蝕 ， 用鍍鋅鋼絲繩可提高耐腐蝕性 。 另外在平時還可以定期對鋼絲繩涂戈培 油 用來防 滑防腐蝕 ， 提高鋼絲繩的工作條件 。 總的來說 ， 多繩摩擦提升機已成為現(xiàn) 代 推廣 的發(fā)展趨勢。 對于多繩摩擦提升機鋼絲繩的首繩的數(shù)量 ， 終端載荷和提升高度起到了決定 性作用 ， 雖然在理論上可以無窮多 ， 但實際有以下幾個限制因 素 ： 懸掛設(shè)備質(zhì) 量 、 主導(dǎo)輪寬度、各繩分配 、鋼絲繩 最小直徑、鋼絲繩的檢查與維修因素。根據(jù)實 際經(jīng)驗，針對我國礦井當(dāng)前的具體情況，數(shù)量為 4 根或 6 根最合適，優(yōu)先選擇 4 根 。 特殊情況下會考慮采用 8 根 。 鋼絲繩采用半數(shù)左捻半數(shù)右捻 ， 并相互交錯排 列是為了減少容器扭轉(zhuǎn)對罐道造成的壓力。 10 圖 2繩摩擦式礦井提升機 升機滾筒直徑的確定 D ??90d ??90 ??28 ??2520此可滾筒直徑選用 D ??2800 天輪直徑 （ 2 ??90d ??90 ??28 ??2520此天輪選擇 ??2800個。 大靜張力和最大靜張力差 最大靜張力： Fj ??Q ???P H ??6500 ??4000 ???615 ??12476大靜張力差 Fc ??Q ???4000 ???615 ??5977 2 （ 2 （ 2 大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） 11 表 2?4 (I)式多繩摩擦式提升機 型號 摩擦輪直徑 鋼絲繩根數(shù) 鋼 絲 繩 最 大 靜 張 力 差 鋼 絲 繩 最 大 靜 張力 鋼絲繩間距 最 大 提 升 速度 減速器 導(dǎo)向輪直徑 機 器 定 位 重 量 ( 包 括 電機) 導(dǎo) 向 輪 變 位 重 量 機 器 重 量 (不含 電 氣 重量) 外形尺寸 ( 長 × 寬 × 高 ) m 根 N mm m/s 型 號 速 比 m kg kg kg m 4(I) 140 340 300 10 00 500 2300 4530 0 0* 據(jù)此主井提升 裝 置選用 ?4 (I)式多繩摩擦式 提 升機 ， 其主要參數(shù) 為 ： 滾筒直徑 2800輪直徑 2800動比 械旋轉(zhuǎn) 部分的變位質(zhì)量 6500輪變位質(zhì)量 2300墊摩擦系數(shù) ???見表 2井提升機與井筒相對位置的計算 提升機和井筒的互相的坐標(biāo)關(guān)系 ， 依據(jù)卸載工作便捷 ， 地上輸送的便利還有 設(shè)備運作的穩(wěn)定決定 。 以上全部應(yīng)當(dāng)在礦工工廠的整體安排下克服 。 普遍選用一 般罐籠提升的情況 ， 提升機房在重車運行一側(cè)的對面 ， 當(dāng)使用箕斗提 升 時候 ， 提 升機房在卸載一側(cè)的對面 。 井架上部天輪 ， 依據(jù)提升機的種類以及作 用 ， 容器在 井筒中的安裝位置還有提升機房所在位置一系列等等。需要安裝于相同水平軸 線 ， 或者相同垂 直面 。 提升機設(shè)置位置確定好后 ， 仍需選定對提升機相對位 置 造 成效應(yīng)的 5 個因素， 5 個因素之間共同影響共同制約。 大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） 12 大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） 架高度 圖 2井提升設(shè)備 H ??????????e （ 2 式中 — 卸載高度， 12m； — 容器全高 — 過卷高度；對立井提升過卷高度的規(guī)定值見表 2 — 天輪半徑； e—— 上下天輪垂直距離； 13 大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） 表 2井提升過卷高度取值 ?? ???? ??2 2 上 提 升 速 度 m/s ??3 4 6 8 ??10 過 卷 高 度 和 過放距離，m =12+= H=36m 提升機摩擦輪中心線距井筒中心線距離 ????D ???34 ???? ??28m 絲繩弦長 下弦長 L ? ?H ??C ?2 ????L ? s ??? 0 ??? s 2 2 ??2 （ 2 ? ?31?? ????28 ?????? ???? ?? 2 2 ???上弦長 L ? ?H ??C ?2 ????L ? s ???x 0 s ? ??2 （ 2 ? ?36 ?? ????28 ?????????絲繩的出繩角 下出繩角 ???? ?2 2 ????下 ??1 ?? ??s ?? ??s 2 2 （ 2 ??1??8 ??????52。 39'9' ' 2 ?? 2 上出繩角 ????? ????51。 37'28'' 2 2 14 大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） 升容器的最小自重 按靜防滑條件，容器自重為： (1??2?j ??[ ( ?1) ? Q ??0 (2??[(1??2 ?????6015 ??4 ???615 ??4955 動防滑條件 c ??[ ??(1??2W1 a ?? g 2???g ?1 ]Q ?[ 1??g a ?g ) ?1 2????]?0 (21??? 1 (1??g g ) ?1 1??? 1 (1??g g ) ?1 ?(1??2 ??? ?[ ??6015 1?? 1??2 ?1?? ?[ ??2380 ??4 ???615 1??1??2 ? 鋼絲繩和提升機的校驗 校驗鋼絲繩的安全系數(shù) m ? ???c (2m ?? 4 ??51300 ????386 ??滿足要求 升電動機的初選計算 提升電動機的初步選擇計算是在對提升設(shè)備的計劃對比以及對提升設(shè)備進 行動力學(xué)計算時實行。礦井提升用電動機普遍分為直流、交流兩種。 現(xiàn)在 ， 國內(nèi)煤礦普遍選用 交流繞線式感應(yīng)電動機 。 這種電動機設(shè) 備 簡易 、 成 本低 ， 但是加速和低速運行階段電能需求大 ， 調(diào)速受限 。 特別當(dāng)電動機容 量 大于 1000更不可采用單電機驅(qū)動 。 直流拖動有晶閘管供電 、 發(fā)電機組供電兩 類 ， 其優(yōu)越性是調(diào)速性能較好，需要功耗較少，方便自動化，缺點是成本較高。 電動機的功率計算 15 大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） m m ?? N ? m ????1000?j ??1000?j （ 2 式中