内齿块式径向调绳离合器装置设计.docx

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内齿块式径向调绳离合器装置设计

摘要

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。

双滚筒在大型煤矿上广泛应用，提升人员和物料的效率非常高。

绳索在两个滚筒上的缠绕方向相反，所以两个载重室的运动方向相反。

但是，随着长时间的运转，绳索受到力的作用而产生拉长变形。

因此，导致载重室不能准确的回的初始位置。

所以，调绳离合器的作用就凸显起来。

径向齿轮离合器目前广泛使用，但由于结构复杂,加大了轴向长度，增加了设备的重量,设备本身的成本较高。

结合径向齿轮离合器的特点，我们设计了一种把原内齿圈做成内齿块，原齿块和固定毂合为一个外齿轮毂，为主要结构的新型多齿块径向手动离合器。

两个滚筒一个是活动的，一个是固定的。

在活动滚筒的所在轴上安装离合器。

该离合器主要由：

外齿轮毂、内齿块、拉杆机构等组成。

内齿块两端的滑槽与活动滚筒的腹板连成一体。

正常提升时，内齿块与外齿轮毂啮合。

。

动力从主轴传递到外齿轮毂，再到内齿块上，通过两侧滑槽传递到活动滚筒上。

主轴带动滚筒一起转动，完成提升或下放任务。

调节绳长时，固定活动滚筒后，转动内齿块上方的螺杆，拉动内齿块沿滑槽移动，与外齿轮毂脱开。

依次把几个内齿块都脱离外齿轮毂后，主轴就与活动滚筒脱离开来，即可进行调绳操作。

调绳离合器在双滚筒矿用提升机上有巨大的作用，具有一定的现实意义。

关键词：

矿用提升机调绳离合器内齿块外齿轮毂滑槽

Abstract

Hoistislargeandfixedequipmentofundergroundandground,isthemainmeansoftransport,inmineproductionandconstructionplaysanimportantrolein.Mineliftingmachineismainlyusedforcoal,metalandnon-metallicmineralsincoal,oreandganguelifting,liftingpersonnel,lowermaterial,toolsandequipment.

Minehoistwithcompressedair,ventilationandwaterdrainagedeviceconsistingoffourminefixedequipment,isasetofcomplexmachinery--Electricalgroup.Thereforethereasonableselectionofminehoistingmachinehasgreatsignificance.

Thecharacteristicsofminehoistiswithinacertaindistance,inhighspeedreciprocatingoperation.Inordertoensurethepromotionworkefficiencyandsafety,minehoistshouldhavegoodcontrolequipmentandperfectprotectiondevice.Minehoistintheworkupontheoccurrenceofmechanicalandelectricalfailures,itwillseriouslyaffectthemineproduction,andevencausecasualties.

Familiarwithminehoistperformance,structureandprinciplesofaction,improveinstallationquality,rationaluseofequipment,strengthenequipmentmaintenance,toensurethatenhancetheworkefficiencyandsafety,preventandeliminatethefaultsandaccidents,isofgreatsignificance.

Doublecylinderinlargecoalmineonthewidelyused,promotepersonnelandmaterialefficiencyisveryhigh.Theropeinthetworollersonthewoundintheoppositedirections,sothetwoloadcompartmentofthemotionintheoppositedirection.However,withthelongtimerunning,theropebytheforceresultingfromtheactionofstretchingdeformation.Therefore,ledtotheloadchambercannotaccuratelybacktotheinitialposition.Therefore,adjustingroperolehighlightedup.

Radialgearclutchiswidelyusedatpresent,butbecauseofthecomplexstructure,increasedaxiallength,increasedtheweightoftheequipment,theequipmentitselfhighcost.Combinedradialgearclutchfeatures,wedesignakindoftheinnergearringmadeinthetoothblock,theoriginaltoothblockandthefixedhubtoanoutergearhub,asthemainstructureofanewtypeofmultitoothblocksradialmanualclutch.Thetworollerisaactivity,oneisfixed.Inthemovablerollerismountedontheshaftclutch.Theclutchconsistsof:

theoutergearhub,toothblock,adrawrodmechanism.Internaltoothblocksatbothendsoftheslidinggrooveandthemovabledrumwebsintegrally.Duringnormalhoisting,innergearblockandtheouterbevelgearmeshing..Thepowerfromthemainshafttopasstotheoutergearhub,andthentotheinternaltoothblock,throughbothsidespassedtotheactivitiesoftheroller.Themainshaftdrivestherollertorotatetogether,raisingorloweringthetaskcompleted.Adjustingropelength,fixedactivityafterthedrum,rotatingtheinnertoothblocksatthetopofthescrew,pullmoveinsidethegearblockmovealongtheslidegroove,andtheoutergearhuboff.Inturnseveralinternaltoothblockdisengagesfromtheoutergearhub,mainshaftandmovablerollercanbeseparatedfrom,adjustingropeoperation.

Adjustingropeindoubledrumminehoisthasahugerole,hasthecertainpracticalsignificance.

Keywords:

minehoistropeadjustingclutchinnertoothblockoutergearhub

前言

毕业设计是本科学生在校的最后一次重要的严格的课程设计，它能够综合体现学生在这四年来的专业的学术能力。

同时，做好毕业设计为以后的工作和继续深造提供了宝贵的经验，因此，毕业设计有很大的意义。

河南焦作有着雄厚的机械制造基础。

特别是煤矿用绞车，提升机等产品以其类型齐全，制造工艺成熟，可靠性高等优点享誉省内外。

矿井提升机的结构可分为三个部分：

原动机部分（即电动机），与原动机相连的减速机部分，以及与减速机相连的滚筒部分。

我的设计题目是内齿块式径向调绳离合器装置设计。

调绳离合器在双滚筒矿用提升机上有巨大的作用，具有一定的现实意义。

双滚筒在大型煤矿上广泛应用，提升人员和物料的效率非常高。

绳索在两个滚筒上的缠绕方向相反，所以两个载重室的运动方向相反。

但是，随着长时间的运转，绳索受到力的作用而产生拉长变形。

因此，导致载重室不能准确的回的初始位置。

所以，调绳离合器的作用就凸显起来。

我的专业是机械设计，我的专业目标是熟练并掌握机械相关知识及理论，如：

机械零件，机械制造，机械设计。

同时，有一定的实际操作能力，并运用相关知识解决机械方向的一些设计方法及问题。

不但使我学过的知识能够充分运用，而且我能够使自己所学的东西在实际中有充分的运用。

提升机和提升绞车离合器的类型很多，按结构不同分类，常见的型式有：

支轮连接式、蜗轮蜗杆式、齿轮式等。

应用较多的是齿轮式，齿轮式又分轴向和径向齿轮离合器。

按操纵方式分，有手动、电动、液动等形式。

在国内外，提升机和提升绞车被广泛应用于矿山企业中升降人员和物料，而双滚筒提升机和提升绞车要求有一调绳装置，在需要调节提升钢丝绳的长度时，能使活动滚筒与主轴分离，主轴转动时，与固定滚筒产生相对运动。

在正常提升时，能够使活动卷筒与主轴连成一体，可靠的传递动力。

提升机和提升绞车对调绳离合器的基本要求是：

接合平稳、分离彻底、动作准确、结构简单、操纵省力、重量轻、强度大、寿命长、调绳精度高。

为了对调绳离合器有一个更全面的理解和科学的设计，在设计中有全新的设计思维，详细的图纸及理论计算。

在设计过程中，多次经牛振华老师和张益民老师的耐心指导，在此表示深深的谢意！

由于本人水平有限，时间仓促，在设计中难免有不少缺点和错误，恳切的希望老师们提出宝贵意见，给予批评指正！

第1章绪论

1.1国内外提升机研究状况

早在八百多年以前，我国古代劳动人民就发明了轱辘，用手摇骨碌从地下提升煤炭和矿石，以后发展成畜力绞车。

十九世纪，由于电力的发展，电力拖动的提升机逐渐代替蒸汽提升机。

近几十年来，矿井提升机有了更大的发展，出现了多绳摩擦式提升机以及先进的拖动和控制系统。

目前，国外的矿井提升机正向体积小、重量轻和自动化的方向发展，以适应深井和大量的需要。

解放以前，我国根本不能制造大型矿井提升机。

解放以后，我国建立了矿井提升机的制造工厂，并已由仿制和改进国外产品发展到能自行设计和制造。

目前，我国已能成批生产近代化的大型矿井提升机。

1958年，我国设计并试制成功第一台DJ2*4多绳摩擦式提升机，为我国矿井提升机的制造和使用开辟了一个新的领域。

目前，我国已能成批生产JKM型多绳摩擦式提升机，并正在逐渐形成多绳摩擦式提升机的新系列。

近三十年来，国外提升机机械部分都得到了飞速的发展。

起初的提升机是电动机通过减速器传动卷筒的系统，后来出现了直流慢速电动机和直流电动机悬臂安装直接传动的提升机。

1981年第一台用同步机悬臂传动的提升机在德国Monopol矿问世，1988年由MAVGHH和西门子合作制造的机电一体的提升机（习惯称为内装电机式）在德国Romberg矿诞生了，这是世界上第一台机械和电气融合成一体的同步电机传动提升机。

在提升机机械和电气传动技术飞速发展的同时，电子技术和计算机技术的发展，使提升机的电气控制系统更是日新月异。

早在上世纪七十年代，国外就将可编程控制器（PLC）应用于提升机控制。

上世纪八十年代初，计算机又被用于提升机的监视和管理。

计算机和PLC的应用，使提升机自动化水平、安全、可靠性都达到了一个新的高度，并提供了新的、现代化的管理、监视手段。

特别要强调的是，此时期在国外一著名的提升机制造公司，如西门子、ABB、ALSTHOM都利用新的技术和装备，开发或完善了提升机的安全保护和监控装置，使安全保护性能又有了新的提高。

就在国外科学技术突飞猛进发展的时候，我国提升机电控系统很长时间都处于落后的状况。

直到目前为止，我国正在服务的矿井提升机电控系统大多数还是转子回路串金属电阻的交流调速系统，设备陈旧、技术落后。

国产提升机安全性、可靠性差，在关键部位—上下两井口减速区段没有配套的有效的速度监视装置，就提升机控制技术而言，依然是陈旧的，和国外相比，我们存在很大的差距。

矿井提升系统的类型很多，按被提升对象分:

主井提升、副井提升;按井筒的提升道角度分:

竖井（如图1.1所示为竖井井架设备）和斜井;按提升容器分:

箕斗提升、笼提升、矿车提升;按提升类型分:

单绳缠绕式和多绳摩擦式等。

我国常用的矿用提升机主要是单绳缠绕式和多绳摩擦式。

我国的矿井与世界上矿业较发达的国家相比，开采的井型较小、矿井提升高度较浅，煤矿用提升机较多，其他矿（如金属矿、非金属矿）则较少。

因此在20世纪60年代开始单绳缠绕式矿井提升机采用较多（如图一，图二）。

图一井架

图二天轮

我国自己生产的直流电动机控制系统应用于20世纪90年代。

这种控制系统的优点是:

体积小、重量轻、占地面积小;基础省、安装方便、建筑费用低;无齿轮传动部分（不需要减速器）、总效率高、电能消耗少;单机容量大，适用范围广;调速平稳、调速范围广、调速精度高;易于控制，能实现自动化，安全可靠;节约电能。

矿井提升机对安全性、可靠性和调速性能的特殊要求，使得提升机电控系统的技术水平在一定程度上代表一个厂或国家的传动控制技术水平。

比较国内外矿用提升机系统，具体来说国外矿井提升机在电控方面的应用特点有以下几个方面:

l）提升工艺过程微机控制

提升工艺过程大都采用微机控制，由于微机功能强，使用灵活，运算速度快，监视显示易于实现，并具有诊断功能，这是采用模拟控制无法实现的。

2）提升行程控制

提升机的控制从本质上说是一个位置控制，要保证提升容器在预定地点准确停车，要求准确度高，目前可达到

2cm。

采用微机控制，可通过采集各种传感信号，如转角脉冲变换、钢丝绳打滑、井筒、滚筒及钢丝绳磨损等信号进行处理，计算出容器准确的位置而施以控制和保护。

一般过程控制用微机作监视，行程控制也采用单独下位机完成。

3）提升过程监视

提升过程监视与安全回路一样，是现代提升机控制的重要环节。

提升过程采用微机主要完成如下参数的监视:

a、提升过程中各工况参数（如速度、电流）监视:

b、各主要设备运行状态监视;c、各传感器（如位置开关、停车开关）信号的监视。

使各种故障在出现之前就得以处理，防止事故的发生，并对各被监视参数进行存储、保留或打印输出。

甚至与上位机联网，合并于矿井监测系统中。

4）安全回路

安全回路是指提升机在出现机械、电气故障时控制提升机进入安全保护状态的极为重要的环节。

为确保人员和设备的安全，对不同故障一般采用不同的处理方法。

安全回路极为重要，它是保护的最后环节之一，英、德几家公司都采用两台PC微机构成安全回路，使安全回路具有完善的故障监视功能，无论是提升机还是安全回路本身出项故障时都能准确地实施安全制动。

1.2提升机的用途

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。

1.3提升机的分类和结构

矿井提升机按不同的分类标准有不同的分类

（1）按钢丝绳在卷筒上的连接形式分为缠绕式提升机、摩擦式提升机[多轮的、单轮的（落地式,塔式）]

（2）按井上或井下使用分为地面式提升机、井下式提升机[电气防爆式、液压传动式、其他传动]

（3）按卷筒结构形式分为绞轮、圆锥形、圆柱圆锥形、圆柱形[圆柱卷筒型、可分离圆柱卷筒型]

（4）按电气传动形式分为交流式、直流式

（5）按传动形式分为电传动、液压传动

（6）按提升绳的多少分为单绳式、多绳式

（7）按卷筒数分为单筒式、多筒式按卷筒的数目，分为双卷筒和单卷筒。

双卷筒提升机：

它的两个卷筒在与轴的连接方式上有所不同：

其中一个卷筒通过楔键或热装与主轴固接在一起，称为固定卷筒，又称为死卷筒；另一个卷筒滑装在主轴上，通过离合器与主轴连接，故称之为游动卷筒，又称为活卷筒。

采用这种结构的目的是考虑到在矿井生产过程中提升钢丝绳在终端载荷作用下产生弹性伸长，或在多水平提升中提升水平的转换，需要两个卷筒之间能够相对转动，以调节绳长，使得两个容器分别对准井口和井底水平。

单卷筒提升机：

只有一个卷筒，一般仅用作单钩提升。

国产单绳缠绕式提升机有JT和JK两个系列：

JT系列提升机卷筒直径为800～1600mm,主要用于井下运输提升工作；JK系列提升机卷筒直径为2～5m，主要用于地面井口提升工作。

提升机都由若干部分组成：

主轴、缠绕机构、轴承和主制动器。

这些便是基本部分。

缠绕机构有好几种，最常用的结构是单圆柱形滚筒及双圆柱形滚筒。

对于单圆柱形滚筒，两根钢丝绳功用一个滚筒缠绕面；第一根钢丝绳自滚筒松开而相应地漏出的滚筒面由另一根钢丝绳缠上。

对于双圆柱形滚筒，没根钢丝绳都缠绕在特有的滚筒上，即在任何时刻钢丝绳都只是缠在两支滚筒总缠绕面的一半上。

在这种情形下，一个滚筒结实地固定在主轴上，另一个则活套在主轴上，借助于离合器与主轴相连，以便在必须时可使二滚筒作相对转动。

滚筒相对转动的可能行使得提升设备的操作变得容易，因为可以容易地调节由于钢丝绳弹性变形而逐渐伸长的长度。

此外，还可以补偿由于对钢丝绳做周期性的试验而截下的长度。

依次，在每个滚筒的表面除了等于提升高度的钢丝绳长度外尚需附加30米长的钢丝绳，这样才有可能当滚筒作相对转动以使一根钢丝绳的铅垂长度增加时并不使另一根钢丝绳缩短。

当有双滚筒提升机时还可能更换操作水平。

当上容器停在井口车场时而下容器移至新的位置。

这在一个提升水平但有个承受台时也是需要的，例如翻转式罐笼当提升重物及提人时容器的终端位置是不同的。

当用单滚筒或滚筒的离合器不作用时，除原定水平外，如要服务于另一水平或承受台则仅能用一个提升容器；第二个容器不过起着平衡锤的作用，此时，提升生产率骤然减少一半。

提升机的第二个重要部分为把电动机的转动传到安置有缠绕机构的主轴上的减速器。

减速器结构因其类型、用途不同而异。

但无论何种类型的减速器，其基本结构都是由轴系部件、箱体及附件三大部分组成。

轴系部件包括传动件、轴和轴承组合，轴承组合包括轴承、轴承盖、密封装置以及调整垫片等。

减速器箱体上用以支持和固定轴系零件，保证传动件的啮合精度、良好润滑及密封的重要零件。

箱体质量约占减速器总质量的50/%。

因此，在箱体结构对减速器的工作性能、加工工艺、材料消耗、质量及成本等有很大影响，设计时必须全面考虑。

为了使减速器具备较完善的性能，如注油、排油、通气、吊运、检查油面高度、检查传动件啮合情况、保证加工精度和装拆方便等，在减速器箱体上常需设置某些装置或零件，将这些装置和零件及箱体上相应的局部结构统称为减速器附属装置或简称为附件。

它们包括：

视孔与视孔盖、通气器、游标、放游螺塞、定位销、启盖螺钉、吊运装置、油杯等。

制动器为提升机设备第三个重要部分。

制动器直接作用于制动轮或制动盘上产生制动力矩的部分按结构分为盘式和块式闸等；第四部分是传动机构，是控制并调节制动力矩的部分。

按传动能源分为油压、压气或弹簧等；第五部分为深度指示器及与其相连的控制保护装置，其用途为给司机指出提升容器在井筒中的位置；第六部分为操作台，电动机及制动器的操纵手把均匀集中在这里，有时也有离合器操纵手把；提升机最后一部分为油压及压气设备前者为每一机器所必备的；并且在油压制动传动时，它需作为机器润滑，同时也作为制动装置。

当用压气制动时，油压设备所起的作用仅限于机器的润滑，而此时需要附加压气设备，而在油压制动时却不需要附加压气设备。

在本次设计中，根据设计要求，着重设计双滚筒提升机的调绳离合器，其它部分的内容由于时间关系本次设计不予进行。

1.4矿井提升机操作、维护与检修

1.4.1操作规程

（一）许可运行条件：

1、电器控制装置完善、灵敏，配电装置及轮缘等处清洁、完好。

2、主传动电动机的短路及断电保护装置、过卷装置、过速保护装置、过负荷及无电压保护装置、闸瓦磨损保护装置、励磁检测装置必须灵敏、可靠。

3、司机操作台各控制按钮灵敏、可靠，各电流表、电压表并准确指示准确、可靠。

4、液压站油量充足，电磁阀、溢流阀等动作可靠，压力表灵敏、准确，卸压阀动作可靠，盘型闸起闭灵活。

5、主机部分、导向轮部分螺栓无松动、无缺少，绳槽无过度磨损。

6、钢丝绳无超标现象。

7、提升机紧急情况下，安全制动动作灵敏、可靠。

（二）开车前的检查、操作注意事项开车前检查：

1、开车前的检查：

对机体各