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1、摘要目前我国许多煤矿矿井已经转向中、深部开采，矿井提升设备作为煤矿的关键设备，在矿井机械化生产中占有重要地位。制动器是提升机(提升绞车)的重要组成部分之一，直接关系着提升机设备的安全运行。多绳摩擦提升机具有体积小、质量轻、安全可靠、提升能力强等优点，适用于较深的矿井提升。本文针对JKMD型(4.5米4多绳摩擦轮)提升机，对其制动系统和滚筒进行设计。在对提升机的制动器选型过程中，因盘式制动器是近年来应用较多的一种新型制动器，它以其独特的优点及良好的安全性能被广大用户认可，特别是在结合了液压系统和PLC 控制之后，液压系统和PLC 超强的控制性能为盘式制动器的应用提供了巨大的工作平台。制动盘的制动
2、力，靠油缸内充入油液而推动活塞来压缩盘式弹簧来实现。液压盘式制动器作为最新一种制动器，具有许多优点，所以它在现代多种类型提升机中获得广泛的应用。它具有制动力大、工作灵活性稳定、敏感度高等特点，对生产安全具有重要意义。关键词：提升机；多绳摩擦；制动器；设计；液压传动。AbstractCurrently many of our coal mine has turned to deep mining. Mine coal upgrading equipment as the key equipment holds an important position in mechanized product
3、ion of the mine. The brakes are one of the important components of a direct bearing on Hoist the safe operation of equipment.Multi-rope friction hoist with small size, light weight, safe, reliable, and strong ability to upgrade apply to the deeper mine hoist. In this paper, the braking system for JK
4、MD type (4.5 meters over four-rope friction round) hoist have been designed.In the hoist brake selection process, because in recent years disc brake is used in the new brakes Its unique strengths and good safety performance recognized by the majority of users. Especially in the light of the hydrauli
5、c control system and the PLC, Hydraulic System and PLC super performance of the disc brake provides a tremendous platform for the work. Brake disc braking force and rely on the fuel tank filled with oil that drives the piston to compress spring to achieve Disc.Hydraulic disc brakes as the latest dev
6、elopment of a brake, which has many advantages. Therefore it in a modern aircraft types to upgrade gain wider application. It is the braking force, flexibility stability, high sensitivity; on production safety is of great significance.Keywords: Hoist; Multi-rope friction; Brake; Design; Hydraulic dr
7、ive.目录前言11 矿井提升设备31.1 提升机的定义31.2 提升机的分类31.2.1 按用途分31.2.2 按拖动方式分31.2.3 按提升容器类型分41.2.4 按井筒的倾角分41.2.5 按提升机类型分41.3 提升机的制动装置的功用、类型121.3.1 制动装置的功用131.3.2 制动装置的类型131.4提升机型号的选用及制动器的设计类型141.4.1 提升机的选用141.4.2 制动器的设计类型142 提升机的选型计算(4.5米4多绳摩擦轮)162.1 工作参数172.2 速度图182.3 变位重量202.4 力图202.5 等效力232.6 启动力矩与等效力的比例232.7
8、有效功率232.8 电机最大轴功率及选型232.9 液压站工作原理252.9.1 提升机液压站系统252.9.2 液压站系统原理图如图2-6所示253 卷筒的结构设计及尺寸确定283.1卷筒的分类283.2卷筒绳槽的确定293.3卷筒的设计303.3.1 卷筒节径 设计303.3.2 卷筒的长度设计313.3.3 卷筒壁厚设计313.4 卷筒强度计算324 卷筒轴的设计计算344.1 卷筒轴的受力分析与工作应力分析344.2 卷筒轴的设计计算354.2.1 心轴的疲劳强度计算354.2.2 心轴的静强度计算375 提升机制动装置的结构设计385.1 制动装置的有关规定和要求385.2 提升机制
9、动器主要类型405.2.1 块式制动器405.2.2 盘式制动器425.3 盘式制动器的结构及工作原理435.3.1 盘式制动器的布置方式435.3.2 盘式制动器的结构445.4 制动器的设计计算465.4.1 确定在工作状态下所需要的制动力465.4.2 确定制动器数量535.4.3 碟型弹簧的选型计算585.4.4 制动器液压缸的结构与设计计算655.5 制动器的强度校核775.5.1制动力整定计算775.5.2 液压站油压整定计算806 制动器的工作可靠性评定826.1 盘式制动器的安装要求及调整826.1.1 盘式制动器的要求（包括零部件）826.1.2 盘式制动器闸瓦间隙的调整83
10、6.2 制动器的故障模式及可靠性图框856.3 制动器的优化设计及工作可靠性评定876.3.1 设计变量886.3.2 优化策略886.4 制动器的维护可靠性评定907 结论93总 结94参考文献95前言目前，国外多绳摩擦式矿井提升机的发展方向是：发展落地式和斜井多绳摩擦式提升机，研究其用于特浅井、盲井的可能性，以扩大起使用范围；采用新结构，以减小机器的外形尺寸和重量；实现自动化和遥控，以提高工作的可靠性和生产效率。在国内外，多绳摩擦式提升机得到飞跃发展，同单绳缠绕式提升机相比，它具备以下优点：1）由于钢丝绳不是缠绕在卷筒上，所以提升高度不受卷筒容绳量的限制，更适用于深井提升，这是多绳提升机较
11、突出的优点。例如瑞典某矿井使用50t箕斗的8绳提升机，提升高度为1300m主导轮的直径仅为4m，若用单绳缠绕式提升机，则滚筒直径将达7.2到8m，缠绕宽度将达5到4.5m，钢丝绳直径将为80mm，不仅设备重量大，而且设备和钢丝绳直径过大，制造和安装使用维修都较困难。2）由于提升容器是由数根钢丝绳所承担，提升钢丝绳直径就比相同载荷下单绳提升的小，并导致主导轮直径小，因而在同样提升载荷下，多绳提升机具有体积小，重量轻，节省材料，制造容易，安装和运输方便等特点。3）由于多绳摩擦式提升机运动质量小，拖动电动机的容量与耗电量都相应减少。4）由于多根钢丝绳提升，几根钢丝绳被同时拉断的可能性极小，因此提高了
12、提升设备的安全性，可不设断绳保险器（防坠器），这就给使用钢丝绳罐道矿井提供了有利条件。5）在卡罐和过卷的情况下，有打滑的可能性，可避免断绳事故发生。6）由于多绳提升机的提升钢丝绳一般都是偶数，因而可以用相同数量的左捻和右捻钢丝绳，这样，提升钢丝绳在运行中产生的阻力就可以相互抵消，从而减轻了提升容器因钢丝绳扭力而产生对罐道的侧向压力，既降低了运行中的摩擦阻力，又可以减轻罐耳和罐道的单向摩擦，从而延长了罐耳和罐道的使用寿命。7）由于主导轮宽度较小，轴的跨度也小，改善了主轴的负载性能。8）主导轮上不缠绳，提升钢丝绳没有在缠绳时沿轴中心方向上的挤压力（单绳缠绕式矿井提升机上会受这种力的影响，通常称之为
13、“咬绳”），而且，由于钢丝绳承受的动应力和静应力都低，因而有利于钢丝绳使用寿命的提高。通过本次的毕业设计，进一步熟悉多绳摩擦式矿井提升机各部分的工作原理，完成矿井多绳摩擦式提升机总体机构之中的各个部件的设计和校核计算，使之能够在合适的矿井下进行运作，而且使提升机的生产效率大大的提高，保证矿井工作的顺利进行。1 矿井提升设备1.1 提升机的定义矿井提升机是矿井大型固定设备之一，它的主要任务就是沿井筒提升煤炭、矿石和矸石；升降人员和设备；下放材料和工具等。矿井提升设备是联系井下与地面的纽带，是主要的提升运输工具，因此它在整个矿井生产中占有重要的地位。1.2 提升机的分类1.2.1 按用途分(1)
14、主井提升设备主井提升设备的任务是专门提升井下生产的煤炭。年产30万吨以上的矿井，主井提升容器多采用罐笼；年产30万吨以下的矿井，一般采用罐笼(立井)或串车(斜井)。(2) 副井提升设备副井提升设备的任务是提升矸石、废料，下放材料，升降人员和设备等。副井提升容器采用普通罐笼(立井)和串车(斜井)。1.2.2 按拖动方式分按提升机电力拖动方式分为交流拖动提升设备和直流拖动提升设备。1.2.3 按提升容器类型分分为箕斗、罐笼、串车等提升设备。1.2.4 按井筒的倾角分提升设备按井筒倾角可分为立井提升设备和斜井提升设备。立井提升时，提升容器采用箕斗或罐笼等.斜井提升时，提升容器一般采用矿车(串车)或斜
15、井箕斗。串车提升适用于井筒倾角不大于；斜井箕斗提升适用于井筒倾角在范围内。近年来大型斜井提升多采用胶带输送机。1.2.5 按提升机类型分(1) 单绳缠绕式提升设备单绳缠绕式提升设备目前大部分为直径圆柱型滚筒，在个别的老矿井，还有使用变直径滚筒(如双圆柱圆锥型滚筒)提升设备。1) KJ型(23m)和BM及JKA型单绳缠绕式提升机KJ(23m)型单绳缠绕式提升机是我国在19581966年生产的仿苏BM-2A型提升机，按滚筒个数来分，有单滚筒和双滚筒的提升机；按布置方式来分，有带地下室和不带地下室的提升机，可根据设计而选用，但二者技术性能完全相同。(A) KJ型(23m)提升机代号意义以KJ22.5
16、1.2D-20型为例说明如下：K-矿井；J-卷扬机(提升机)；2-双滚筒(单滚筒时为1)；2.5-滚筒名义直径，m；1.2-每个滚筒的两侧挡绳板的距离，m；D-带地下室(无D字表示不带地下室)；20-减速器名义传动比。(B) KJ型(23m)和BM型提升机的机构特点主要有：(a) 制动装置采用角移式块型制动器,重锤制动传动，油压操纵装置；(b) 双滚筒提升机采用手动蜗轮蜗杆式调绳离合器；(c) 减速器采用渐开线人字形齿轮传动；(d) 使用机械牌坊式深度指示器；(e) 设有机械限速器。(C) JKA型单绳缠绕式提升机是在KJ型提升机的基础上改进后制造的。JKA型双滚筒提升机在结构上具有下列特点：
17、(a) 调绳装置即离合器为电动蜗轮蜗杆式离合器，因而调绳工作简便省力；(b) 采用综合式制动器,改善了闸瓦的磨损情况；(c) 液压站采用手动控制的低压电液调节阀和电磁铁控制的安全三通阀，分别对工作制动和安全制动进行控制；(d) 减速器采用圆弧形人字齿轮传动，提高了减速器的承载能力，并减轻了重量。2) KJ型(46m)和HKM3型单绳缠绕式提升机苏联新克拉马托尔机械制造厂生产的HKM3型提升机的结构特点：(a) 滚筒采用焊接结构；(b) 采用气动齿轮式调绳离合器；(c) 制动器为新平移式块闸；(d) 采用压气制动传动装置；(e) 使用机械牌坊式深度指示器；(f) 减速器采用渐开线人字齿轮，有一级
18、传动和二级传动两种；(g) 有电气限速器,还有机械限速器。我国现有煤矿矿井多数是按照五十年代的标准设计的，为了快出煤、多出煤，当时主要是建设中、小型矿井，并且首先开采浅部煤层。五十年代，我国的矿井提升设备主要是从苏联进口的BM型产品和国产仿苏KJ型产品，设备的可选性小，主要是满足开采浅部煤层的需要。进入80年代以后，我国许多煤矿矿井已逐渐转向中深部开采，国家统煤矿矿井的平均深度已由200米延伸到400米，现在已达600米、1000米。根据国内外的实践经验，落地式摩擦提升设备，是在矿井延伸后使现有提升设备满足加大提升高度要求的行之有效的办法。(A) 主提升钢丝绳的选择(a) 钢丝绳的结构形式应优
19、先选用三角股钢丝绳及线接触圆股钢丝绳，当由于供应原因，亦可以选用普通圆股点接触平行捻钢丝绳。钢丝绳公称抗拉强度宜选用1550帕。(b) 钢丝绳的安全系数根据煤矿安全规程规定，钢丝绳的安全系数应符合下式：升降人员和物料 升降物料 式中 提升钢丝绳的悬垂长度，m。(c) 钢丝绳数目选择落地摩擦式提升机的钢丝绳数目以24绳为宜。(B) 尾绳的选择目前，绝大多数使用多绳摩擦式提升机的矿井，都由原来选用扁钢丝绳作平衡尾绳而改为使用圆股钢丝绳作平衡尾绳。新建的矿井，设计中也已全部选用圆股钢丝绳作平衡尾绳。这主要是因为扁钢丝绳生产效率低、供应困难。选用圆股钢丝绳作平衡尾绳时，以多层股（不旋转）圆股钢丝绳中的
20、187和347两种结构较为合适。但目前这两种产品尚不能满足需要，因而当供应困难时，也可选用普通圆股钢丝绳，如选用619和637等。应注意的是，选用钢丝绳股中的钢丝不可过细，并应尽可能选用镀锌钢丝绳，以提高使用寿命。当采用两条平衡尾绳时，可以选用左向交互捻和右向交互捻的钢丝绳各一条。(a) 主导轮直径D的确定根据煤矿安全规程规定，主导轮直径D应符合式：无导向轮 有导向轮 式中 主提升钢丝绳直径， mm；主导轮直径D除应符合上述规定外，还应按摩擦衬垫的许用比压q来校核，即： 式中 主导轮上升（重载）侧钢丝绳静张力，N； 主导轮下降（重载）侧钢丝绳静张力，N； q摩擦衬垫的许用比压，取q=； 主绳数
21、目。根据经验，现有3米以下提升机改造后的主导轮直径D可取为： 滚筒直径（m） 主导轮直径（m） 2.0 2.02.25 2.5 2.52.8 3.0 3.03.25(C) 钢丝绳间距 (D) 天轮直径 (E) 钢丝绳在摩擦衬垫上的围包角当井深大于300米时，取： 如图1-1 （a）、（b）。当井深小于300米时，取： 如图1-1 （c）、（d）。图1-1 缠绕式提升机摩擦衬片上的包围角选择(2) 多绳摩擦式提升设备多绳摩擦式提升设备可分为塔式和落地式（KJM和JKMD型多绳摩擦轮提升机）。多绳摩擦提升机的井架一般多采用钢结构四斜腿井架。放绳挂罐后在主绳张力水平分力作用下，使井架产生弹性变形、井
22、架有倾斜现象。一般井筒采用冻结施工，井架基础随着井筒冻结层解冻变化。基础会产生少量下降。井架在受主绳张力作用下基础下沉不均衡也会使井架倾斜。由于井架倾斜、天轮轴心线相对位移，这种位移一般在投入使用初期产生，并渐渐逐于稳定。另外，天轮绳槽摩擦衬垫一般采用国内产品尼龙1010、进口K25，由于衬垫是磨损材料，从初期使用到更换之前，即剩余厚度为钢丝绳直径一半之前，提升绳落绳点向绞车房方向渐变位移，一般位置变化范围030mm。多绳提升机由于使用了数根钢丝绳代替一根钢丝绳。钢丝绳的直径变小了，摩擦轮的直径因而变小，但由于有多根钢丝绳，所以摩擦轮变为摩擦筒，宽度稍有加宽。设采用n根钢丝绳，则多绳与单绳提升
23、机钢丝绳直径间有如下关系： 同理，摩擦筒（主导轮）直径： 多绳摩擦提升机如图1-2所示：1主导轮 2天轮 3提升机钢丝绳 4提升容器 5尾绳图1-2 多绳摩擦提升机主轴装置的特点：它与缠绕式提升来代替木衬，由于摩擦提升是靠摩擦力来传递动力的，所以衬垫挤压固定在筒壳上。摩擦衬垫形成衬圈，其上再车出绳槽，初车时槽深为1/3绳径，槽距（即绳心距）约为绳径的10倍利用熟知的柔索欧拉公式可知，摩擦轮两侧钢丝绳拉力的极限比值为 式中 自然对数的底，等于2.71828； 钢丝绳对于摩擦轮的围包角； 钢丝绳与衬垫间的摩擦系数，通常取=0.2当钢丝绳拉力比大于上式右端所给出的数值时，钢丝绳对摩擦轮产生相对滑动。
24、为了避免这种滑动，两侧拉力不能达到其极限比值，而应有一安全系数，式改写为 若考虑防滑而加入防滑安全系数，则有 或者 式中防滑安全系数，如果式中和仅计及静力，则得防滑安全系数；如果计算和时考虑了惯性力的影响，则得动防滑安全系数。我国煤矿设计规范规定 有些国家不按拉力差来考虑防滑，而是把两侧的拉力比的极限值控制在1.5以内，即： 在某些特殊情况，例如进行紧急制动时，可能产生超前滑动，即钢丝绳的运动速度大于摩擦轮槽处的线速度，此时的防滑安全系数为 煤矿安全规程规定，紧急制动时不能产生滑动，即1。当下放重物进行紧急制动时，更容易继发性滑动。1.3 提升机的制动装置的功用、类型提升机的安全运行,很大程度
25、上取决于制动器的工作可靠性。从狭义可靠性理解,盘式制动器包含不可维修因素，如制动弹簧失效之后,影响制动力矩，需要更换新弹簧才能使制动器可靠性达到原有水平；闸瓦与闸盘之间摩擦系衰减，也只能靠更换新闸瓦方能维持原有可靠性水平。从广义可靠性理解,盘式制动器含有可维修因素，如闸瓦磨损后产生的间隙增大，经调整便可达到原有可靠性。液压站零件发生故障，修理后也能使制动器可靠性达到设计水平。由此可知，制动器的工作可靠性是固有可靠性和使用可靠性的综合反映。固有可靠性是由制动器设计制造及材料等因素决定的，在制动器产品出厂时便已明确，使用可靠性则是安装、维护及操作等因素决定的，它反映了制动器固有可靠性在实际运行中的
26、发挥程度。 因此，固有可靠性的体现,受使用可靠性的限制，固有可靠性再高，使用可靠性却较低，制动器的实际工作可靠性依然不会高。制动装置提升机(提升绞车)的重要组成部分之一，直接关系着提升机设备的安全运行。它由两部分组成：制动器(通常称做闸)和传动装置。制动器是直接作用于制动轮或制动盘上产生制动力矩的机构，传动装置是控制并调节制动力矩的机构。 1.3.1 制动装置的功用制动系统是提升机不可缺少的重要组成部分。是提升机最关键也是最后一道安全保障装置，制动装置的可靠性直接关系到提升机的安全运行。制动力矩不足是导致提升设备过卷、放大滑等事故的直接因素。(1) 在提升机停止工作时能可靠地闸住提升机，即正常
27、停车；(2) 在减速阶段及下放重物时,参与提升机的控制，即工作制动；(3) 当发生紧急事故或其他意外情况时，能迅速而合乎要求地闸住提升机，即安全制动；(4)双滚筒提升机在更换水平、调节钢丝绳长度时，能够闸住提升机的游动滚筒而松开固定滚筒。1.3.2 制动装置的类型制动装置中的制动器按结构分为块闸(角移式或平移式)和盘闸；传动装置按传动能源分为油压(液压)、压气(气动)及弹簧等。KJ型(23m) 和BM型提升机使用油压角移式制动装置。KJ型(46m) 和HKM3型提升机使用压气平移式制动装置。JKA型提升机使用液压综合式制动装置。XKT型、JK型、GKT型(2m)、JKD型、JKM型、JKMD型
28、提升机使用液压盘式制动装置。矿用提升绞车使用手动角移式制动器作为工作制动.重锤电磁铁丝杠螺母操纵的角移式制动器或重锤电力液压推杆操纵的平移式制动器作为安全制动，但新系列JT型(1.21.6m) JKM（JKMD）型提升绞车则使用液压盘式制动装置。1.4提升机型号的选用及制动器的设计类型1.4.1 提升机的选用JKMD型（4.5米4多绳摩擦轮）提升机是基于挠性体摩擦传动原理实现的。它利用提升钢丝绳与驱动共同滚筒之间的摩擦力拖动提升容器在井筒中往复运行，加之采用多根钢丝绳共同承担载荷的方式，因而多绳摩擦提升机具有以下优点：(1) 提升机体积小；(2) 钢丝绳断绳的危害性减小；(3) 提升高度大。1
29、.4.2 制动器的设计类型盘式制动器是近年来应用较多的一种新型制动器，它以其独特的优点及良好的安全性能被广大用户认可。我们见过的带碟刹的摩托车，就是盘式制动器最简单的应用。它的制动原理与鼓闸式、抱闸式制动器的原理相同，仍为摩擦式制动，但它却有别于老式的鼓闸式和抱闸式制动器，特别是在结合了液压系统和PLC 控制之后，液压系统和PLC 超强的控制性能为盘式制动器的应用提供了巨大的工作平台。(1) 盘式制动器与其它类型制动器相比较，其优点是：因多副制动器同时使用，即使一副制动器失灵，也只是影响一部分制动力矩，故可靠性高，操作方便，制动力矩可调性好，惯性小，动作快，灵敏度高；重量轻，结构紧凑，外形尺寸
30、小，安装维护方便；通用性大等。由于制动器具有许多优点，所以它在现代多种类型提升机中获得广泛的应用。(2) 盘式制动器的缺点：对于制动盘和制动器的制造精度要求较高；对闸瓦的性能要求较高等。(3)液压盘式制动器作为最新开发出来的一种制动器，其发展前景远大，尤其是将液压电气控制结合在盘式制动器上，相信随着液压和电气技术的进一步发展，会更有利于盘式制动器的发展。2 提升机的选型计算(4.5米4多绳摩擦轮)多绳摩擦提升机具有体积小、质量轻、安全可靠、提升能力强等优点，适用于较深的矿井提升。本文针对JKMD型(4.5米4多绳摩擦轮)提升机，对其制动系统进行设计。下表2-1为JKMD型提升机(图2-1)的型
31、号及相关数据：表2-1 提升机的相关参数名称单位型号JKMD-4.54摩擦轮直径钢丝绳根数钢丝绳最大静张力差钢丝绳最大静张力钢丝绳最大直径钢丝绳间距最大提升速度天轮直径质量(不包括电气部分)m根KNKNmmmmm/smt4.5427093045350144.5图2-1 JKM（JKMD）型多绳摩擦轮提升机2.1 工作参数 有效载荷 32500kg 井筒深度： 602.4m 提升距离 600m 提升速度 15m/s 加速度 减速度 主导轮直径 4.5m 主导轮转速 爬行距离 0 爬行速度 0 停止时间 28s 提升绳长度 820m 尾绳长度 640m 升绳重量 49.08kg/m 尾绳重量 49
32、.08kg/m 带悬挂装置罐笼重量 4000kg 抛物线段变加速度系数 如无抛物线段 2.2 速度图加速时间： 抛物线段加速时间： 减速时间： 爬行时间： 加速度行程： 具体加速度如图2-2所示：图2-2 提升机加速度 变加速度行程： 减速度行程： 等速度行程： 等速段时间： 总的运行时间：2.3 变位重量有效载重 32500kg两个带悬挂装置罐笼总重 80000kg提升绳重量： 29782 kg尾绳重量： 23245 kg滚筒变位重量：22222 kg天轮：12827 kg：不包括电机和减速器的变位重量： 20175 kg电机： 5792 kg不带减速器直接传动时减速器： 电机转矩（包括电机
33、联轴节）总变位重量：千克2.4 力图提升机载物时载重力如图2-3所示：图2-3 提升机载物力图负荷力： 摩擦力：启动力： 加速力： 减速力： 制动力： 提升机实际速度如图2-4所示：图2-4 提升机实际力图提升机实际力图如图2-5所示：图2-5 提升机实际速度图2.5 等效力注：（1）矿井效率取0.85，一般在8096%之间 （2）传动效率直接传动取1，间接传动取9698%之间。2.6 启动力矩与等效力的比例2.7 有效功率 2.8 电机最大轴功率及选型 时， 时， 其中； 当时， 只有当时，而且 （）由于电机为短时工作，可以充分利用电机的过载能力，以减少电机的容量，降低机器的成本和尺寸。电机
34、型号：ZKTD25045P直流电动机额定功率：1500kW效率：92额定转速：56rmin重量：620kg 注：由于电机为短时工作，可以充分利用它的过载能力，以减少电机的容量，降低机器的成本和尺寸。因此选择ZKTD25045P型直流电动机即可。2.9 液压站工作原理2.9.1 提升机液压站系统最大工作油压 油泵最大供油量残压 一级制动油压值 可调一级制动延迟时间 可调 液压站用油牌号40#稠化液压油2.9.2 液压站系统原理图如图2-6所示1电动机；2油泵；3粗滤油器；4电液比例溢流阀；5精滤油器；6液控阀；7油箱；8油压表；9溢流阀；10电接点压力表；11单向节流阀；12单向顺向阀；13蓄能
35、器；14油缸；G1G7二位二通电磁阀；G8G9三位四通电磁阀图2-6 液压站系统原理图2.9.3 控制电路图如图2-7所示：图2-7 控制电路图(1)正常工作制动：启动液压站电动机后即为正常工作状态，其制动力的大小，通过调节电液比例溢流阀4的电流大小来调整系统压力。液压站中电磁阀的控制由电磁阀的控制状况表确定。(2)井中紧急制动：它是在提升容器还没有到位，即井口容器到位信号闭合前，AC接点信号闭合，为满足制动减速度的要求，采用二级制动，液压站中电磁阀的控制由电磁阀的控制状况表确定。(3)井口紧急制动：它是在提升容器到位信号已经闭合，AC接点信号又闭合，这时采用紧急制动情况，以防止恶性事故的发生
36、。液压站中电磁阀的控制由电磁阀的控制状况表确定。(4)调绳：在调绳状态时，转换打开开关并推动。可调闸手柄，把调绳离合器打开，然后转到调绳状态，压力油进入B管，打开提升机固定卷筒制动器，提升机即可开车进行调绳。调绳完毕后转到离合器合上状态，指导调绳离合器合上。(5)电磁阀检测信号：液压站中每一个电磁阀都有一个阀芯检测传感器，当电磁阀正常工作时，而阀芯没有到位，这时会发出故障信号，并 通过PLC报警或显示。各电磁阀工作状况见表2-2。可调闸手柄，把调绳离合器打开，然后转到调绳状态，压力油进入B管，打开提升机固定卷筒制动器，提升机即可开车进行调绳。调绳完毕后转到离合器合上状态，指导调绳离合器合上。电
37、磁阀工作状况表：表2-2 电磁阀工作状况工作类型G1G2G3G4G5G6G7G8G9备注正常工作 +表示通电表示断电井中紧急制动延时延时+井中紧急制动调绳离合器打开+固定卷+ + + +筒转动合上+(6)残压保护信号：残压保护信号需要和停车信号共同作用，如果停车信号闭合，同时残压高于设定的压力值，这时实施紧急制动。(7)温度报警信号、压差报警信号：当油温过高或滤油器压差过高时，温度报警信号或压差报警信号闭合，并通过PLC报警或显示。3 卷筒的结构设计及尺寸确定卷筒尺寸得由已知起升速度、起升高度和钢丝绳的尺寸来确定。卷筒用来卷绕钢丝绳，把原动机的驱动力传递给钢丝绳，并把原动机的回转运动变为所需要
38、的直线运动。卷筒通常是中空的圆柱形，特殊要求的卷筒也有做成圆锥或曲线形的。3.1 卷筒的分类 按照钢丝绳在卷筒上的卷绕层数分，卷筒分单层绕和多层绕两种。一般起重机大多采用单层绕卷筒。只有在绕绳量特别大或特别要求机构紧凑的情况下，为了缩小卷筒的外形尺寸，才采用多层绕的方式。本设计采用单层绕。 按照卷筒的表面分，有光卷筒和带螺旋槽卷筒两种。光卷筒用于多层卷绕，其结构比较简单，钢丝绳按螺旋形紧密地排列在卷筒表面上，绳圈的节矩等于钢丝绳的直径。由于钢丝绳和卷筒表面之间接触应力较高，相邻绳圈在工作时又有摩擦，钢丝绳使用寿命就要降低。为了使钢丝绳在卷筒表面上排列整齐，单层绕卷筒一般都有螺旋槽，有了绳槽后，
39、使钢丝绳与卷筒的接触面积增加，因而减小了它们之间的接触应力，也消除了在卷筒卷绕过程中绳圈间可能产生的摩擦，因此提高了钢丝绳的使用寿命，目前，多层绕卷筒也制成带绳槽的，更为合理。绳槽在卷筒上的卷绕方向可以制成左旋或右旋。单联滑轮组的卷筒只有一条螺旋绳槽；双联滑轮的卷筒，两侧应分别右一条左旋和右旋的绳槽。绳槽的形状分别为标准绳槽和深槽两种，如图（31）。图 31（a） 标准绳槽 （b） 深绳槽3.2 卷筒绳槽的确定查机械设计手册知，卷筒绳槽槽底半径R，槽深c 槽的节矩t 其尺寸关系为： R=（0.540.6）d（ d 为钢丝绳直径 ） （31）绳槽深度：标准槽：=（0.250.4）d （mm） （
40、32）深槽： =（0.60.9） d （mm） （33）绳槽节距：标准槽：d（24） （mm） （34）深槽： d（68） （mm） （35）卷筒槽多数采用标准槽，只有在使用过程中钢丝绳有可能脱槽的情况才使用深槽，本设计选用标准槽，钢丝绳直径选用45mm， R=（0.540.6）d mm=24.327mm 取R=25mmc=（0.250.4）d mm =11.2518mm 取c=16mm td（24）mm=48mm3.3卷筒的设计卷筒按照转矩的传递方式来分有端侧板周边大齿轮外啮合式和筒端或筒内齿轮内啮合式，其共同特点是卷筒轴只承受弯矩，不承受转矩。本设计卷筒采用内齿轮啮合式。如图（32）。图 32 内齿啮合式卷筒卷筒的设计主要尺寸有节径 、卷筒长度 L 、卷筒壁厚 。3.3.1 卷筒节径 设计卷筒的节径即卷筒的卷绕直径，查机械设计手册知不能小于下式： （36）式中 按钢丝绳中心计算的卷筒最小直径（mm）； h 与机构工作级别和钢丝绳结构有关的系数，根据工作环境级别为，查机械设计手册h=28； d 钢丝绳的直径（mm）。按式计算： 9845 4410（mm）选取=4500（mm）3.3.2 卷筒的长度设计查机械设计手册，选取标准卷筒长度为2500mm3.3.3 卷筒壁厚设计本设计为了延长钢丝绳的寿命，用铸铁卷筒，对于铸铁卷筒可按经验公式初步确定，然后进行强度验算。