矿用提升绞车制动系统设计

前言

我国是个采矿大国，也是矿山机电设备制造和使用大国。矿山提升机是井下和地面的工作机械。它是用钢丝绳带动容器（罐笼或箕斗）在井筒中升降，完成运送物料和人员的任务。

矿山提升机是由原来的提水工具逐步演变而来的，现代的矿井提升机提升量大，速度高，已发展成为电子计算机控制的全自动重型矿山机械。

随着国内矿井生产量的日新月异的提高，对矿井提升机的安全性、可靠性、生产效率以及整机自动化运行水平，降低操作者及维护人员的劳动强度，处理设备事故的速度与对策等成了迫切要求。而矿井提升机卷筒绳槽的加工也与安全性密切相关，钢丝绳的磨损速度，卷筒衬木的使用寿命，以及生产成本等问题的解决都应予以考虑。

本次设计是关于JTK-1.4×1.2矿用提升绞车制动系统的设计，在本次设计中将大学四年所学的材料力学，机械加工工艺学，画法几何及机械制图，机械原理，机械设计，机械制造装备设计等知识进行了一次综合性的运用，为以后进入工作岗位后进一步深造奠定了一定的实践基础，积累了一定的经验。

在毕业设计过程中张高峰老师以及理工大学工程训练中心张益民老师给予了我们很大的帮助，我们在两位老师的指导和帮助下了解了矿井提升机制动系统的工作原理和其基本的构造，并对我们设计的全过程进行辅导，为我们能够圆满的完成设计任务奠定了良好的基础。由于理论水平，实践经验所限，本设计难免有错误和考虑不足之处，敬请各位导师及阅读者提出宝贵的意见和建议。

第1章我国矿井提升机的使用状况

提升机是矿山大型固定设备之一，是联系井下与地面的主要运输工具，在矿山生产建设中起着重要的作用。矿井提升机主要用于煤矿、金属矿和非金属矿中提升煤炭、矿石和矸石、升降人员、下放材料、工具和设备。

矿井提升机与压气、通风和排水设备组成矿井四大固定设备，是一套复杂的机械——电气排组。所以合理的选用矿井提升机具有很大的意义。

矿井提升机的工作特点是在一定的距离内，以较高的速度往复运行。为保证提升工作高效率和安全可靠，矿井提升机应具有良好的控制设备和完善的保护装置。矿井提升机在工作中一旦发生机械和电器故障，就会严重地影响到矿井的生产，甚至造成人身伤亡。

熟悉矿井提升机的性能、结构和动作原理，提高安装质量，合理使用设备，加强设备维护，对于确保提升工作高效率和安全可靠，防止和杜绝故障及事故的发生，具有重大意义。

第2章矿井提升机的主要组成部分

矿井提升机作为一个完整的机械——电气机组，它的主要组成部分如下图所示：

图2-1

下面简单介绍一下各部分的作用：

一．工作机构

工作机构主要是指主轴装置和主轴承等，它的作用是：

1.缠绕或搭放提升机钢丝绳；

2.承受各种正常载荷（包括固定静载荷和工作载荷），并将次载荷经过轴承传给基础；

3.承受在各种紧急事故情况下所造成的非常载荷，在非常载荷作用下，主轴装置的各部分不应有残余变形；

4.当更换提升水平时，能调节钢丝绳的长度（仅限于单生缠绕式双卷筒提升机）。

因此,主装置应保证主轴、卷筒和其他部分有足够的强度和刚度。

二. 制动系统

1.制动器的作用是：

(1)在提升机停止工作时，能可靠的闸住机器；

(2)在减速阶段及下放重物时，参与提升机控制；

(3)紧急事故情况时，能使提升机安全制动，迅速停车，避免事故的扩大；

(4)双筒提升机在调节钢丝绳的长度时，应能闸住提升机的游动卷筒。

2.液压传动装置的作用是作为制动力的能源，并控制制动器动作，即根据需要来分别实现工作制动和安全制动。

三．机械传动系统

1.减速器的作用：

矿井提升机主轴的转数由于受提升机速度的限制，一般在10～60转/分之间，而用作拖动的电动机的转数，一般在480～96转/分之间。这样，除采用低速直流电动机拖动外，一般情况下不能将主轴与电动机直接联接，中间必须经过减速器。因而减速器的作用是减速和传递动力。

2.联轴器是用来联接提升机的旋转部分，并传递动力。

四．润滑系统

润滑系统的作用是：在提升机工作时，不间断地向主轴承、减速器轴承

和啮合齿面压送润滑油，以保证轴承和齿轮能良好的工作。润滑系统必须与自动保护系统和主电动机联锁：即润滑系统失灵时（如润滑油压力过高或过低，轴承温升过高等），主电动机断电，提升机进行安全制动。启动主电动机之前，必须先开动润滑油泵，以确保机器在充分润滑的条件下工作。

五．观测和操纵系统

观测和操纵系统包括斜面操纵台、深度指示器和测速发电机装置。六．拖动、控制和自动保护系统

拖动、控制和自动保护系统包括主拖动电动机和微拖动电动机、电气控制系统和自动保护系统。

图2-2KJ型单筒提升机的总体布置图

图2-3单筒提升机的主轴装置

1-筒壳 2-法兰盘 3-切向键 4-主轴 5-木衬 6-小绞轮7-蜗轮 8-蜗杆 9-支架 10-伞齿轮 11-手轮

图3-1

第3章制动器

一制动器的简介

制动器就是刹车。是使机械中的运动件停止或减速的机械零件。俗称刹车、闸。制动器主要由制动架、制动件和操纵装置等组成。有些制动器还装有制动件间隙的自动调整装置。为了减小制动力矩和结构尺寸，制动器通常装在设备的高速轴上，但对安全性要求较高的大型设备(如矿井提升机、电梯等)则应装在靠近设备工作部分的低速轴上。有些制动器已标准化和系列化，并由专业工厂制造以供选用。

制动器分为行车制动器（脚刹），驻车制动器（手刹）。在行车过程中，一般都采用行车制动（脚刹），便于在先进的过程中减速停车，不单是使汽车保持不动。若行车制动失灵时才采用驻车制动。当车停稳后，就要使用驻车制动（手刹），防止车辆前滑和后溜。停车后一般除使用驻车制动外，上坡要将档位挂在一档（防止后溜），下坡要将档位挂在倒档（防止前滑）。

使机械运转部件停止或减速所必须施加的阻力矩称为制动力矩。制动力矩是设计、选用制动器的依据，其大小由机械的型式和工作要求决定。制动器上所用摩擦材料（制动件）的性能直接影响制动过程，而影响其性能的主要因素为工作温度和温升速度。摩擦材料应具备高而稳定的摩擦系数和良好的耐磨性。摩擦材料分金属和非金属两类。前者常用的有铸铁、钢、青铜和粉末冶金摩擦材料等，后者有皮革、橡胶、木材和石棉等。

二制动器的结构形式

块式制动器结构型式较多，但工作原理及基本结构型式大同小异。块式制动器主要制动架、紧闸装置、松闸（亦称驱动）装置、制动副（如