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1、精选优质文档-倾情为你奉上BF112防坠器设计说明书一开发防坠器的可行性和必要性目前我国煤矿安全形势十分严重，煤矿安全事故频频发生，安全生产已是煤矿生产的重中之重，立井提升是煤矿生产的主要环节，提升设备的安全可靠是保证安全生产的必要措施和手段。矿井提升工作中最大的安全隐患是提升钢丝绳断绳，它直接威胁着矿工的生命安全，所以可靠的设备不是权宜之计，而是长远的目标和方向。防坠器是立井提升，防止断绳后发生人身或设备事故的专用装备，所以开发研制防坠器完全是可行的，而且是必要的。二、确定设计方案根据我们多方面，广泛，深入的市场调查，并对同类型产品的分析比较和结合我公司的实际情况，确定如下设计方案：1.拟选
2、择适用于中小型矿井使用的防坠器；2.型式与结构选定（1）提升器罐道选定为钢罐道或钢丝绳罐道；（2）发动机构选择拉伸弹簧机构；（3）传动机构，选择传动轴连杆机构；（4）整体设计结构如结构设计图所示。三、设计计算1.设计的原始数据（1）提升器主要技术参数： 1 提升器型号规格：GLG1/6/1/21）乘坐人数23人；2）载车数2辆；总质量：3947Kg；4）罐体质量3300Kg；5）最大终端载荷74.5KN；6）提升钢丝绳直径27.5-37；2.工作过程分析与主要技术参数的设计计标。实际上，提升过程中，从断绳到提升器被制动而停止下落的过程是由三个简单过程组成的较复杂的过程，这三个简单过程是：（1）
3、断绳时，提升器以正常速度V0为初速度，以重力加速度g为负加速度的减速上升运动，其瞬时速度Vto=V0gt0，当Vto=0时，提升器停止上升。（2）当提升器停止上升，另一过程开始，即提升器开始以初速度为0，以g为加速度的自由落体运动，当抓捕器抓住制动绳时，自由落体运动结束，其时间为t1，速度为Vt1=gt1，行程为h= 1 2gt12。（3）自由落体运动结束的同时，第三过程开始，即以Vt1为初速度，以a为负加速度的减速运动，一直到提升器被制动而终止，这一过程被称为制动过程，其时间为t2，速度为Vt2= Vt1at2，行程 L=1 2at22，当Vt2=0时，V t1= at2。V t1= gt1
4、，gt1= at2， a g = t1 t2 （1）又h= 1 2gt12， L= 1 2gt22， h L= a g t12 t22（2）又由（1）式 t1 t2= a g，将t1 t2= a g代入（2）式中，得 h L= a g 。根据MT355-2005标准，选取a=2g，t1=0.15S时， 则有t2= 1 2 t1=0.075（S），L= 1 2at22=0.055m。（4）计算在最大终端载荷情况下的制动力。 2制动过程实际上是一种能量转换过程，即把提升器在断绳时的动能转换为制动力所作的功。即 1 2 =MVt12=FL式中M提升器质量，F为制动力。由上式，得F= MVt12 2L
5、，将M=3947+3300=7247（Kg），V t1=g t1=1.47，L=0.055代入上式中；得F=（N）=142.4KN。（5）防坠器抓捕器可靠性计算抓捕器受力图如图所示：滑块所受外力为N1、N2、P、F1、F2为摩擦力，F1=f1N1，F2= f2N2。力P为防坠器驱动弹簧旋于的初载荷，力P的作用对抓捕器的可靠自锁有利，我们为方便计算，设P=0。滑块处于平衡状态，则：X=0， N1f2SinN2cos=0，将F2=f2N2代入式中，得，N1N2f2SinN2cos=0 （1）Y=0， F1+F2 cos+ N2 Sin=0， 将F1= f1N1，F2= f2N2代入公式中，得N1f
6、1+ N2f2 cosN2 Sin=0 （2）由（1）式得，N1=（f2 Sin+ cos）N2 （3）由（2）式得，N1f1=（Sinf2 cos）N2 （4）将（3）式两边乘以 f1 得N1f1=（f1f2 Sin+ f1 cos）N2 （5）比较（4）式与（5）式，得Sinf2 cos= f1f2 Sin+ f1 cos，即， 3（1f1f2）Sin=（f1+f2）cos （6）取f1=0.15，f2=0.02，得0.997Sin=0.17 cos （7）由（7）式得，tan= 0.17 0.997 =0.， =9.68计算结果说明9.68时便可自锁，考虑到加工表面质量等因素，取=5.5
7、。虽然根据MT355-2005，5m/s250 m/s2，但为了制动平稳，保证人的安全和设备不受损伤，标准中又规定了最大终端载荷，按MT/T926-2004标准1t矿车立井单绳罐笼最大总质量，最大终端载荷74.5KN，确定制动负加速度值，因为制动过程是把载荷的动能转化为制动力所做的功，即 1 2 M Vt12=PL，式中P为最大终端载荷，L为制动行程，Vt1为制动初速度，L为制动行程（距离）；由式 1 2 M Vt12=PL，得L=MV2 t1/2P根据MT355-2005，取t1=0.15S（由t1= Vt1 g 得到。Vt1为提升速度 1.5米/秒），则Vt12=（g t1）2=（9.80
8、.15）2=2.16，将M=7247，P=74.5，Vt12=2.16，代入 L= MV2 t1/2P中，得L=0.105;由h= 1 2 gt12，得h= 1 29.80.152=0.110（m）又由 a g = h L ，a=gh/L=10.27（m/s2）即5m/s2a50m/s2，所以抓捕器可以满足1吨矿车立井单绳一层两车罐笼的标准要求；3.确定最大计算制动力当负加速度a取最大值时，制动力最大。根据MT355-2005，amax=50，4由 a g= h L，得L= gh a，式中g=9.8，h=0.110，a=50，L=9.80.11 50=0.021Vt1= gt1，Vt12= (
9、gt1)2=2.16由 1 2MVt12= FL，得F=MV2 t1/2L 式中F为最大计算制动M=7247， Vt12=2.16,L=0.021代入上式中，得,Fmax=F=N=372.7KN；4.确定主拉杆材料规格型号材料拟取45钢，直径d=55mm，抗拉强度极限=600N/mm2,材料截面积A= 4d2=0.785 d2，最大终端负荷Pmax=74.5KN；由Pmax=P=A=A n= 4d2 n=0.785 d2 n，得， n= 0.785 d2 Pmax=0.7855555600 74500 =19.12，n为安全系数，n=19.1213，符合MT355-2005要求。5.选用钢丝绳
10、按GB/T8918-1996选用637(a)301770钢芯钢丝绳并根钢丝绳破断拉力为F破=N；若双绳制动，则钢丝绳芯破断拉力F总破断=2N=1515KN，最大计算制动力Fmax=372.7KN，安全系数n= F总破 1.1Fmax=3.6953，钢丝绳选用合适。驱动弹簧的设计计算： 抓捕器楔子的受力情况如 右图所示从图中可知，楔子受 G、N1、 N、之力作用而处于 平衡状态并将钢丝绳在最大终 端载荷作用下，将钢丝绳夹紧。 5将N1力分解为N2、F3二个分力。由X=0,得 N-N2cos+F1sinF3 sin0 -(1)由Y=0,得 F3cosF1 cosF2 + G0 -(2)上式中, F
11、3N2tan, F1N2f1, F2Nf2.将5.50 f10.02 f20.0950.1。分别代入（1）、（2）式中。得N-N2cos+ N2f1sinN2tansin0 -(3)解（3）式，得，NN2（cosf1sin+ tansin）=1.0027 N2解（4）式，得N2sinN2f1Nf2 + G0 - (5)将N1.0027 N2代入（5）式中，得N2sinN2f11.0027 f2 N2 + G0 即G=（f1+1.0027 f2sin）N2（0.019410.024）N2N2（0.019460.024 ）N (6)提升容器最大终端载荷Pmax=4F2=74500（N），F2 =
12、74500 4因为F2Nf2，所以N= F2 f2 = 74500 40.095（0.1）=13500（）（N） 将N=13500（）代入（6）式中，得G=45325370（N）根据弹簧设计有关公式和查表，得弹簧钢丝直径，d=1.6pn kC = 1.6G kC = 12.11(mm)取d =12mm.根据弹簧设计相关资料和提升器结构的需要确定拉升弹簧的各主要要素:1原始条件:(1) 最大工作负荷:Pn = G = 4900(牛) = 500(kg)。（2）最小工作负荷:Pn =2156(牛) =220(kg)。6(3)工作行程: h = 105.6(mm)。(4)负荷种型: 类。(5)端部型
13、式: 两端磨平,留出掛环夹头每端48mm。(6)弹簧制造精度: 2级。(7)弹簧材料: 60Si2Mn。2弹簧各项参数：根据Pn值和提升器结构图要求，求得弹簧各项参数：(1) d = 12mm D = 60mm。(2) Pn=P2 =4900(N)=500(Kg)。(3) 工作圈数 n=20，总圈数n0=28.5。(4) 有效高度 H =246mm。(5) 总高度 H =48+246+48=342mm。(6) 最小工作负荷P1=220（Kg）。(7) 最大极限负荷P3=548（Kg）。(8) 最小负荷下工作高度：292.4mm。(9) 最大负荷下工作高度：351.5mm。（10）极限负荷下工作高度：361.6mm。 经技术审核，可以进行结构设计。 设计：姬定宏 审核：郭世彦 2008年3月7专心-专注-专业