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任務(wù)書填寫要求
1．畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書由指導(dǎo)教師根據(jù)各課題的具體情況填寫，經(jīng)學(xué)生所在系的負(fù)責(zé)人審查、簽字后生效。此任務(wù)書應(yīng)在畢業(yè)設(shè)計(jì)開始前一周內(nèi)填好并發(fā)給學(xué)生；
2．任務(wù)書內(nèi)容必須用黑筆工整書寫或按教務(wù)處統(tǒng)一設(shè)計(jì)的電子文檔標(biāo)準(zhǔn)格式（可從教務(wù)處網(wǎng)頁上下載）打印，不得隨便涂改或潦草書寫，禁止打印在其它紙上后剪貼；
3．任務(wù)書內(nèi)填寫的內(nèi)容，必須和學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)完成的情況相一致，若有變更，應(yīng)當(dāng)經(jīng)過所在專業(yè)及系主管領(lǐng)導(dǎo)審批后方可重新填寫；
4．任務(wù)書內(nèi)有關(guān)“學(xué)院、系”、“專業(yè)”等名稱的填寫，應(yīng)寫中文全稱，不能寫數(shù)字代碼。學(xué)生的“學(xué)號”要寫全號（如02011401X02），不能只寫最后2位或1位數(shù)字；
5．有關(guān)年月日等日期的填寫，應(yīng)當(dāng)按照國標(biāo)GB/T 7408—94《數(shù)據(jù)元和交換格式、信息交換、日期和時(shí)間表示法》規(guī)定的要求，一律用阿拉伯?dāng)?shù)字書寫。如“2016年3月15日”或“2016-03-15”。
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書
1．畢業(yè)設(shè)計(jì)的任務(wù)和要求：
主軸是摩擦式提升機(jī)最為關(guān)鍵零部件之一，其承受了電動機(jī)和罐籠的受力與約束，電動機(jī)的設(shè)計(jì)及其與主軸系統(tǒng)的匹配是提升機(jī)設(shè)計(jì)中的重要工作。對其的建模及優(yōu)化設(shè)計(jì)可以顯著提升承載能力，并有效提高可靠性及使用壽命。本課題要求學(xué)生根據(jù)所給基本參數(shù)設(shè)計(jì)一套完整主軸系統(tǒng)，包括電機(jī)、聯(lián)軸器、主軸、鋼絲繩等零件以及它們之間的匹配。
2．畢業(yè)設(shè)計(jì)的具體工作內(nèi)容：
（1）摩擦式提升機(jī)基本參數(shù)如下：卷筒直徑：2.8m，允許最大靜張力：529kN，變位質(zhì)量：16180kg，允許最大靜張力差：150kN，允許最大速度：1.475m/s，容器自重：151.53kN，裝載礦車：1.5t，礦車自重：7.2kN，提升高度：209.909m，井塔高度：27m，圍包角：3.34rad。
（2）根據(jù)基本數(shù)據(jù)，計(jì)算額定轉(zhuǎn)矩、額定轉(zhuǎn)速、減速器減速比、軸承和鋼絲繩等基本參數(shù)。
（3）電機(jī)及聯(lián)軸器選型，確定減速器級別，設(shè)計(jì)減速器。
（4）主軸零件設(shè)計(jì)及校核。
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書
3．對畢業(yè)設(shè)計(jì)成果的要求：
（1）畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書，內(nèi)容須包括主軸系統(tǒng)各元件基本參數(shù)的計(jì)算
（2）主軸系統(tǒng)裝配圖1張
（3）主軸零件圖1張，減速器零件圖1張
（4）相關(guān)外文文獻(xiàn)翻譯1份
4．畢業(yè)設(shè)計(jì)工作進(jìn)度計(jì)劃：
起 迄 日 期
工 作 內(nèi) 容
2016年
2月29日 ~ 3月29日
3月30日 ~ 4月29日
4月30日 ~ 5月19日
5月20日 ~ 5月30日
6月1日 ~ 6月05日
文獻(xiàn)檢索、撰寫開題報(bào)告
零件基本參數(shù)計(jì)算
主軸系統(tǒng)零件匹配及校核
繪制零件圖和裝配圖
論文答辯
學(xué)生所在系審查意見：
統(tǒng)一下發(fā)任務(wù)書
系主任：
2016 年 2 月 29 日
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 開 題 報(bào) 告
1．結(jié)合畢業(yè)設(shè)計(jì)情況，根據(jù)所查閱的文獻(xiàn)資料，撰寫2000字左右的文獻(xiàn)綜述：
文 獻(xiàn) 綜 述
據(jù)統(tǒng)計(jì)，2015年我國煤炭產(chǎn)量為37.5億噸。我國是礦產(chǎn)資源大國，隨著科技發(fā)展及能源需求的增加，煤礦業(yè)的發(fā)展日新月異，煤炭所有能源中占80%左右，近幾年我國煤礦投入不斷加大，礦山機(jī)械的需求穩(wěn)步提高，且制造業(yè)的發(fā)展也與日俱增，因此礦山設(shè)備的制造和出口也在逐步提高，逐漸超過了世界上的一些發(fā)達(dá)國家，成為了加工和出口礦山機(jī)械的大國之一，只有技術(shù)先進(jìn)，安全可靠且質(zhì)量高設(shè)備才會成為客戶的首選。而在2016年，礦山機(jī)械行業(yè)的增長有些緩慢，主要的原因是受固定資產(chǎn)投資和需求疲軟的影響，由于全球城市化和挖掘難度加大等外在環(huán)境的作用，全世界對提升機(jī)的需求會逐年增加。在未來幾年，預(yù)計(jì)礦山機(jī)械的發(fā)展將會有跨越式的飛速發(fā)展，在我國第十三個(gè)五年計(jì)劃中明確指出：中國礦山機(jī)械的未來發(fā)展以節(jié)省能源，提高核心技術(shù)等為前進(jìn)方向，已成為礦山行業(yè)發(fā)展的導(dǎo)航。在黨的十八大報(bào)告中，國家鼓勵大型礦山向投資低，效益高，安全可靠，自動化程度高的方向發(fā)展，因此開發(fā)大型礦井提升設(shè)備具有廣闊的市場前景，我們必須要通過自主創(chuàng)新發(fā)展高端裝備制造。
我國設(shè)計(jì)制造現(xiàn)代意義上的礦井提升機(jī)可以追溯到二十世紀(jì)五十年代，經(jīng)歷了五十多年的發(fā)展，形成了多家制造公司、生產(chǎn)廠為礦山提供提升裝備的格局。第一臺單繩纏繞式提升機(jī)于 1953 年在撫順重型機(jī)器廠被設(shè)計(jì)生產(chǎn)制造。1958 年洛陽礦山機(jī)器廠（中信重型機(jī)械公司）開始獨(dú)立設(shè)計(jì)多繩摩擦式提升機(jī)。1960年我國第一臺多繩摩擦式提升機(jī)在遼寧阜新五龍礦東風(fēng)井投入運(yùn)行。1977 年中信設(shè)計(jì)試制了中國第一臺落地式多繩摩擦式提升機(jī)，填補(bǔ)了我國礦山生產(chǎn)行業(yè)的一項(xiàng)空白。經(jīng)我國工程科技工作者長年堅(jiān)持不懈的研究，學(xué)習(xí)和參考國內(nèi)外提升機(jī)系統(tǒng)的先進(jìn)技術(shù)，我國的多繩摩擦式提升機(jī)進(jìn)行了五次的技術(shù)更新改造，設(shè)計(jì)水平已經(jīng)有了很大的進(jìn)步。隨著我國科技和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，國內(nèi)用戶對提升機(jī)的需求也發(fā)生了明顯的變化，傳統(tǒng)的提升機(jī)設(shè)計(jì)已經(jīng)難于適應(yīng)現(xiàn)代市場的要求，產(chǎn)品的更新?lián)Q代快并且生產(chǎn)日期也日趨縮短，因此給產(chǎn)品的設(shè)計(jì)部門帶來了很大壓力，減小設(shè)計(jì)人員工作量，提高設(shè)計(jì)效率，保證產(chǎn)品安全可靠是當(dāng)前提升機(jī)發(fā)展
的重點(diǎn)。
國產(chǎn)提升機(jī)依然是沿用傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，參數(shù)的選擇和計(jì)算基本依靠經(jīng)驗(yàn)和估計(jì)，對大型提升機(jī)設(shè)計(jì)及關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研很多產(chǎn)品的設(shè)計(jì)仍然依靠傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方式，即利用現(xiàn)有的圖紙和經(jīng)驗(yàn)公式，采用類比法進(jìn)行設(shè)計(jì)，已經(jīng)不能滿足大型摩擦式提升機(jī)的設(shè)計(jì)要求，尤其是作為摩擦式提升機(jī)主要承載部件的主軸和摩擦輪的設(shè)計(jì)工作。在提升機(jī)的設(shè)計(jì)中，摩擦輪的強(qiáng)度計(jì)算是非常復(fù)雜的，這個(gè)問題引起了許多國內(nèi)外專家學(xué)者的重視，為此他們進(jìn)行了許多理論研究工作。與國外相比，在技術(shù)，安全性能和能源利用等方面存在很大的差距，因此為了加快國家大型礦山機(jī)械的發(fā)展需要，對全新提升機(jī)設(shè)備進(jìn)行開發(fā)，提高提升機(jī)的安全性、可靠性、生產(chǎn)效率以及整機(jī)自動化的運(yùn)行水平以及降低設(shè)計(jì)人員的工作強(qiáng)度成了迫切要求。研發(fā)提升機(jī)的自動化選型和主參數(shù)計(jì)算能夠極大推動礦山機(jī)械行業(yè)的發(fā)展，其應(yīng)用前景光明，具有較高經(jīng)濟(jì)和社會效益，有利于企業(yè)引領(lǐng)行業(yè)先進(jìn)技術(shù)水平，同時(shí)也提高了企業(yè)產(chǎn)品的市場競爭力。
礦井提升機(jī)是礦山生產(chǎn)過程中的重要設(shè)備，礦井提升系統(tǒng)具有環(huán)節(jié)多、速度快、質(zhì)量大、控制復(fù)雜、特性多變等特點(diǎn)，且提升機(jī)的工作狀況比較復(fù)雜，對提升機(jī)的影響比較大。雖然礦井提升系統(tǒng)存在緊急制動等一些保護(hù)措施，方便提升機(jī)的順利運(yùn)行，但采礦通常在一些山區(qū)等環(huán)境較為惡劣的地方，可能會使得提升機(jī)的一些零部件功能失效，致使提升系統(tǒng)的事故至今仍不時(shí)地發(fā)生。提升機(jī)及各配套設(shè)備逐漸的大型化，使得零部件的加工難度也不斷的加大，同時(shí)提升機(jī)每年的年產(chǎn)量不斷提高也使得對提升機(jī)安全性和可靠性的要求變得更加突出.所以提升機(jī)設(shè)計(jì)的安全性和選型的可靠性隨之變得更加的重要。摩擦式提升機(jī)是礦山生產(chǎn)中的關(guān)鍵設(shè)備，被廣泛應(yīng)用于煤炭、金屬等礦山開采行業(yè)中，承擔(dān)著溝通井上、井下，運(yùn)送人員、物資的任務(wù)，有礦山的“咽喉設(shè)備”之稱，提升機(jī)性能的好壞直接影響到礦山的正常生產(chǎn)和工人的生命安全，因此提升機(jī)的安全性與可靠性備受關(guān)注。
近年來，煤炭、金屬等礦山不斷向著大型化、高效化、技術(shù)和投資密集化的方向發(fā)展。作為礦山生產(chǎn)中不可或缺的大型提升設(shè)備，多繩摩擦式提升機(jī)以其提升能力大，提升高度高，鋼絲繩的安全系數(shù)較高，電動機(jī)消耗的功率低，機(jī)器的整體尺寸小、質(zhì)量輕，造價(jià)便宜等顯著優(yōu)點(diǎn)，贏得了使用單位的青睞，被眾多的大型礦山選為主要的提升設(shè)備。
隨著提升機(jī)的結(jié)構(gòu)逐漸變大，造成結(jié)構(gòu)件在加工制造時(shí)的難度也不斷的增大，同時(shí)提升能力的不斷提高也使得提升機(jī)設(shè)計(jì)的安全性和可靠性變得更加突出。國內(nèi)提升機(jī)主要采用靜態(tài)的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)法，其結(jié)構(gòu)參數(shù)的設(shè)定往往偏大，同時(shí)設(shè)計(jì)時(shí)間長，阻礙了產(chǎn)品的更新?lián)Q代和材料的節(jié)省，由于設(shè)計(jì)制造的問題，使得某些零部件過早失效，影響提升機(jī)的正常運(yùn)行。因此，傳統(tǒng)提升機(jī)的設(shè)計(jì)方法必然面臨著挑戰(zhàn)，市場競爭要求設(shè)計(jì)者在產(chǎn)品的優(yōu)化更新或新產(chǎn)品開發(fā)研究等過程中，選擇適當(dāng)?shù)默F(xiàn)代設(shè)計(jì)分析技術(shù)和方法進(jìn)行選型和計(jì)算，有效的縮短設(shè)計(jì)周期，更新?lián)Q代速度，將低各項(xiàng)成本，在理論分析和工程應(yīng)用上都具有十分重要的意義。
長時(shí)間以來我國對礦井提升機(jī)的設(shè)計(jì)制造以及礦石開采等方面的問題極為重視，對礦井提升設(shè)備的安全性能提出了很嚴(yán)格的要求?！睹旱V機(jī)電設(shè)備完好標(biāo)準(zhǔn)》與《煤礦安全規(guī)程》對此都有很明確的規(guī)定，對提升機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)使用必須定期進(jìn)行技術(shù)測定，保證其安全、可靠、經(jīng)濟(jì)地正常工作運(yùn)行，了解設(shè)備性能，并能及早發(fā)現(xiàn)其缺陷，做到防患于未然。但是這些規(guī)定和方法并不能夠適應(yīng)現(xiàn)代礦山生產(chǎn)的實(shí)際發(fā)展?fàn)顩r，因此有必要建立一套完整的提升機(jī)主參數(shù)計(jì)算和自動化選型的方案，以適應(yīng)當(dāng)前礦山生產(chǎn)及客戶的需求。隨著礦山開發(fā)日益向大型化、高產(chǎn)化方向發(fā)展，提升設(shè)備的訂貨也進(jìn)一步向大型化、成套化方向邁進(jìn)，多繩摩擦式提升機(jī)適用于深井的顯著優(yōu)點(diǎn)而越來越受到礦山用戶的歡迎和青睞。有些用戶甚至將與提升機(jī)配套使用的設(shè)備如提升容器（箕斗、罐籠）、鋼絲繩、電機(jī)等交由設(shè)計(jì)人員成套配置和提供，同時(shí)國外用戶在提升設(shè)備招標(biāo)時(shí)往往只提供礦山礦井的基本參數(shù)，并不提供提升機(jī)的基本技術(shù)參數(shù)，只有在提升機(jī)的基本技術(shù)參數(shù)
確定后才能進(jìn)行設(shè)計(jì)和投標(biāo)，這就使得企業(yè)在設(shè)計(jì)和投標(biāo)時(shí)非常被動，甚至無法完成設(shè)計(jì)。因此對與提升機(jī)主參數(shù)計(jì)算和設(shè)備的快速準(zhǔn)確選型進(jìn)行應(yīng)用研究是非常必要的，既能減輕設(shè)計(jì)者繁重的工作量，也能提高了企業(yè)的工作效率，同時(shí)也增加了企業(yè)中標(biāo)的成功率。
以實(shí)際數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，以現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法相結(jié)合為思想，采用不同建模方法建立多個(gè)模型，以實(shí)例檢驗(yàn)為手段，篩選出擬合度好、顯著性高的最優(yōu)模型，其計(jì)算結(jié)果與提升機(jī)設(shè)備的實(shí)際參數(shù)和規(guī)格相符，驗(yàn)證了模型的可靠性和實(shí)用性，解決了提升機(jī)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法中實(shí)際數(shù)據(jù)和理論數(shù)據(jù)間誤差較大，關(guān)鍵件與提升機(jī)不匹配，結(jié)構(gòu)參數(shù)偏大等問題。建立篩選最優(yōu)模型的用戶界面，從繪制出的模型結(jié)果曲線以及結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)載荷間的誤差，可以清晰的判斷出新設(shè)計(jì)方法比傳統(tǒng)方法更加準(zhǔn)確可靠且操作簡便。
基于最優(yōu)模型界面的建立，最后設(shè)計(jì)出提升機(jī)全套設(shè)備選型的軟件，在對初
始數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算的過程中，能夠自動對不滿足安全要求或國家標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)結(jié)果發(fā)
出提醒警告，用戶可以通過修正系數(shù)來解決所出現(xiàn)的問題，達(dá)到安全生產(chǎn)及所設(shè)
定標(biāo)準(zhǔn)的要求，使設(shè)計(jì)者避免了重復(fù)計(jì)算，減輕了工作強(qiáng)度，同時(shí)也提高了工作
效率，該研究為多繩摩擦式提升機(jī)的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)提供指導(dǎo)，有利于提高企業(yè)在行
業(yè)及國際市場的競爭力。
本課題對多繩摩擦提升機(jī)主參數(shù)計(jì)算及設(shè)備的自動化選型進(jìn)行研究，以礦山
實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，運(yùn)用現(xiàn)代化設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)相結(jié)合的思想為理念，分析提
升機(jī)設(shè)計(jì)的不合理之處：實(shí)際數(shù)據(jù)和理論數(shù)據(jù)存在較大誤差，關(guān)鍵件與提升機(jī)不
匹配，設(shè)計(jì)結(jié)果與實(shí)際情況不符合，設(shè)計(jì)時(shí)需反復(fù)選取參數(shù)進(jìn)行重復(fù)性計(jì)算和結(jié)
果驗(yàn)證等，造成設(shè)計(jì)人員工作量大、效率底等問題，嚴(yán)重影響了提升機(jī)主參數(shù)計(jì)
算的準(zhǔn)確性和選型的可靠性，因此為了適應(yīng)現(xiàn)代化的發(fā)展，為了提高礦山生產(chǎn)的安全要求，新的計(jì)算和選型方法的研究已經(jīng)刻不容緩，迫在眉睫。
摩擦式提升機(jī)
２． 本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段（途徑）：
摩擦式提升機(jī)工作的原理是通過鋼絲繩撘放在滾筒上，在滾筒轉(zhuǎn)動的同時(shí)，利用滾筒與鋼絲繩的摩擦力使得容器運(yùn)動。[1]
本課題在對傳動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中應(yīng)當(dāng)遵守的幾個(gè)原則：在本課題傳動系統(tǒng)中，對于傳動比的要求并不高，所以在選擇聯(lián)軸器的時(shí)候，不需要選擇剛性的聯(lián)軸器。由于電動機(jī)的轉(zhuǎn)速快于減速器的輸出端，所以在制動器的選擇為電動機(jī)輸出端，在功率不變的情況下，制動轉(zhuǎn)矩明顯小很多。進(jìn)而更加有利于系統(tǒng)的準(zhǔn)確制動。
同時(shí)，在提高系統(tǒng)效率的時(shí)候，應(yīng)當(dāng)考慮系統(tǒng)各部分的轉(zhuǎn)速給電動機(jī)帶來的不利影響。因?yàn)殡妱訖C(jī)的額定轉(zhuǎn)速越低，系統(tǒng)的輸出轉(zhuǎn)矩將會越穩(wěn)定，工作也會越平穩(wěn)。從而可以大大的減少系統(tǒng)的沖擊力，這個(gè)情況在設(shè)計(jì)中應(yīng)當(dāng)考慮進(jìn)去。
摩擦式提升機(jī)的主要的工作部分是主軸，滾筒。這兩部分在工作中所需的轉(zhuǎn)速比較低，在選擇低轉(zhuǎn)速電動機(jī)之后，由減速器降低速度，再由外嚙合齒輪傳動降速。這樣就可以達(dá)到工作轉(zhuǎn)速。同時(shí)，為了保障提升機(jī)工作的正常進(jìn)行，防止意外事故的出現(xiàn)，需要在滾筒的末端安裝工作閘進(jìn)行速度上的調(diào)整，這樣可以控制滾筒的升降的速度。與此同時(shí)，在電動機(jī)與減速器的連接處需要安裝安全閘，以便其在通電時(shí)放開閘輪，在出現(xiàn)意外事故的時(shí)候斷電抱緊閘輪，這樣便可起到安全保護(hù)的作用。
總體傳動原理如下圖2-1所示：
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畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 開 題 報(bào) 告
指導(dǎo)教師意見：
楊棟同學(xué)學(xué)習(xí)較為認(rèn)真，態(tài)度端正，在開題報(bào)告寫作過程中，能夠與導(dǎo)師溝通討論，對畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書中的要求能夠較為深刻的理解。
文獻(xiàn)綜述部分闡明了課題的最新研究動態(tài)，工作時(shí)間安排較為合理，需要進(jìn)一步的深化其研究內(nèi)容的理解，并且需要對研究方案的細(xì)化。
指導(dǎo)教師：
2016 年 3 月 20 日
所在系審查意見：
同意開題
系主任：
2016 年 3 月 22 日
附 錄A
?
英文原文?:
Spindle system design
Introduction liftingmachine Come nearly thirty years, foreign elevator machinery parts has been rapid development. firsthoist motorthrough reducer drive reel system, laterappeared DCspeed motor DCmotor directdrive hoist cantilever installation. Until now, our country electriccontrol system minehoist rotor loop seriesmost metalresistance ACspeed regulation system, obsolete equipment, backward technology. Domestic hoisting machine safety, reliability, keypositions twohead deceleration section without supporting effective speed monitoring device, elevatorcontrol technology, old,compared foreigncountries, we put verybig difference.?
Lifting machine consists severalcomponents: spindle, winding mechanism, bearing mainbrake. basicpart. severalwinding mechanism, mostcommonly used structure singlecylindrical roller cylindricalroller. singlecylindrical roller, two steel ropes function platenwinding surface; firstrope from releasecorresponding surface anotherwire wrap. cylindricaldrum, ropearound uniquedrum, anymoment steelwire rope wrappedaround tworoller assembly halfwinding
Hoist second important parts windingmechanism mainshaft reducer.Speed reducer structure because itstype, use different. matterwhat type reducer,its basic structure shaftparts, box accessoriesthree major components. Shaft parts including transmission parts, shaft bearingassembly, bearing assembly includes bearing,bearing cover, sealing device adjustingwasher.?
Therefore, boxbody structure speedreducer performance, processing technology, material consumption, cost qualityhas great influence, designmust consideredcomprehensively. speedreducer betterperformance, grease,oil drainage, ventilation, lifting, check oillevel, check transmissionelement meshing, ensuring processingprecision easyassembly reducerbox often need setcertain devices boxdevice correspondinglocal structure reducerattachments manholecovers, ventilator, cursor, positioningpin plug, open coverscrew, lifting device, oil cup.Brake acts directly brakewheel brakedisc braking torque generated blocktype brake; fourthpart transmissionmechanism, brakingtorque part.According drivingenergy hydraulic,pneumatic fifthpart depth indicator protectiondevice, its use wellbore;sixth part operationplatform, brakehandlebar uniform set here,sometimes clutch hand lastpart; hoist hydraulic pneumaticequipment eachmachine necessary; hydraulicbrake transmission, machinelubrication, brakedevice.
In?coal?production,?mine?hoist?is?the?equipment?to?carry?coal,?gangue,?materials,?workers?and?equipments?along?the?rockshaft,?the?only?way?linked?underground?and?aboveground,?knownas?mine?throat.?Mine?hoist?is?a?large-scale?reciprocating?machinery?which?has?the?feature?of?own?big?inertia,?load?changes,?running?speed,?and?wide?range?et?al..?The?advantagesanddisadvantages?of?its?operating?performance,?not?only?directly?affect?the?normal?production?and?coal?production?efficiency,?but?also?relate?to?equipment?and?personal?safety.?Inrecent?years,?mine?hoist?failures?and?accidents?have?happened at?home?and?abroad?which?have?paid?a?heavy?price?to?coal?companies.?Therefore,?the?production?technology?and?safetyof?mine?hoist?are?higher,?and?its?mechanical?manufacturing?technology?and?electrical?control?technology?has?been?an?important research?area?to?the?international?machine?building?industry?and?the?electric?control?industry.?
Mine?hoist?mainly?includs?the?working?device,?control?system,transmission?system?and?drag,?protection?systems?and?other?components.?To?the?inherent?safety?mine?hoist?design,?mainlythemechanical?system,?control?system?and?monitor?system?is?the?major?part?to?considered.?The?traditional?method?of?product?has?long?design?cycle,?high?costs.?However,?the?virtual?prototype?technology?has?the?advantage?in?saving?the?design?cost,?shortening?the?design?circle,?by?using?the?method?of?modeling,?simulation?first?and?then?builds?the?physical?prototype.?Therefore,?the?virtual?design?is?the?developing?trends?of?mechanical?design.?In?mechanical?system?design,?the?application?of?virtual?prototype?is?used?to?design?mine?hoist,?not?only?speeded?up?the?design?process,?also?simulated?a?variety?of?conditions?to?the?virtual?prototype?to?discover?design?faults,to?improve?mine?hoist?performance.?Mine?hoistmechanical?system?is?composed?of?spindle,?roller,?reducer,?motor,?brakes?and?other?components.??
Mine?hoist?control?system?includes?start,?run,?brake,?etc.,?the?requirements?in?control?system?are:??
In?normal?hoist?operation,?participation?in?hoist?speed?control,?brake?the?hoist?when?reaching?the?destination,?known?asthe?service?braking;?
In?case?of?emergency,?can?quickly?slow?down?as?required,?brake?hoist,?to?prevent?the?expansion?of?the?accident,?that?is?the?safety?braking;?Participate?in?the?hoist?speed?controlwhen?decelerati;?To?double-roller?hoist,?should?brake?the?moving?roller?and?fix?roller?respectively?when?regulating?rope?length,?replacement?level?and?changing?rope,?so?that,?movingroller?would?not?move?when?spindle?rotates?with?the?fixed?roller.?
Most?of?mine?hoists?in?China?(more?than?70%)?use?the?traditional?electric?control?system?(tkd-a?as?the?representative).The?control?system?is?composed?of?relay?logic?circuits,?largeair?contactors,?tachometer?generator?etc.,?which?is?a?touch?control?system.?After?years?of?development,?tkd-a?series?of?electric?control?system?has?formed?its?own?characteristics,?but?its?shortcomings?are?obvious.?Its?electrical?circuit?is?too?complicated,?multi-line,?causing?hoist?parking?and?accidents?occurred?due?to?electrical?fault.?With?the?computer?and?digital?technology,?to?form?a?digital?hoist?control?system?ofPLC?has?become?possible.?PLC?control?system?has?high?controlprecision,?parameter?stability,?simple?hardware?structure,?self-diagnostic?capability?and?communication?networking?function.
附 錄B
外文翻譯：
主軸系統(tǒng)設(shè)計(jì)
提升機(jī)概論近三十年來，國外提升機(jī)機(jī)械部分都得到了飛速的發(fā)展。起初的提升機(jī)是電動機(jī)通 過減速器傳動卷筒的系統(tǒng)，后來出現(xiàn)了直流慢速電動機(jī)和直流電動機(jī)懸臂安裝直接傳動的提升機(jī)。直到目前為止，礦井提升機(jī)電控系統(tǒng)大多數(shù)還是轉(zhuǎn)子回路串金 屬電阻的交流調(diào)速系統(tǒng).
提升機(jī)都由若干部分組成：主軸、纏繞機(jī)構(gòu)、軸承和主制動器。這些便是基本部分。 纏繞機(jī)構(gòu)有好幾種，最常用的結(jié)構(gòu)是單圓柱形滾筒及雙圓柱形滾筒。對于單圓柱形滾筒， 兩根鋼絲繩功用一個(gè)滾筒纏繞面；第一根鋼絲繩自滾筒松開而相應(yīng)地漏出的滾筒面由另 一根鋼絲繩纏上。對于雙圓柱形滾筒，沒根鋼絲繩都纏繞在特有的滾筒上，即在任何時(shí) 刻鋼絲繩都只是纏在兩支滾筒總纏繞面的一半上。在這種情形下，一個(gè)滾筒結(jié)實(shí)地固定 在主軸上，另一個(gè)則活套在主軸上，借助于離合器與主軸相連，以便在必須時(shí)可使二滾 筒作相對轉(zhuǎn)動。滾筒相對轉(zhuǎn)動的可能行使得提升設(shè)備的操作變得容易，因?yàn)榭梢匀菀椎?調(diào)節(jié)由于鋼絲繩彈性變形而逐漸伸長的長度。此外，還可以補(bǔ)償由于對鋼絲繩做周期性 的試驗(yàn)而截下的長度。
提升機(jī)的重要部分為把電動機(jī)的轉(zhuǎn)動傳到安置有纏繞機(jī)構(gòu)的主軸上的減速 器。減速器結(jié)構(gòu)因其類型、用途不同而異。但無論何種類型的減速器，其基本結(jié)構(gòu)都是 由軸系部件、箱體及附件三大部分組成。軸系部件包括傳動件、軸和軸承組合，軸承組 合包括軸承、軸承蓋、密封裝置以及調(diào)整墊片等。減速器箱體上用以支持和固定軸系零 件，保證傳動件的嚙合精度、良好潤滑及密封的重要零件。箱體質(zhì)量約占減速器總質(zhì)量 的50/%。因此，在箱體結(jié)構(gòu)對減速器的工作性能、加工工藝、材料消耗、質(zhì)量及成本等 有很大影響，設(shè)計(jì)時(shí)必須全面考慮。為了使減速器具備較完善的性能，如注油、排油、 通氣、吊運(yùn)、檢查油面高度、檢查傳動件嚙合情況、保證加工精度和裝拆方便等，在減 速器箱體上常需設(shè)置某些裝置或零件，將這些裝置和零件及箱體上相應(yīng)的局部結(jié)構(gòu)統(tǒng)稱 為減速器附屬裝置或簡稱為附件。它們包括：視孔與視孔蓋、通氣器、游標(biāo)、放游螺塞、 定位銷、啟蓋螺釘、吊運(yùn)裝置、油杯等。
多繩摩擦式提升機(jī)的主要部件有主軸、主導(dǎo)輪、主軸承、車槽裝置、減速器、 度指示器、制動裝置及導(dǎo)向輪等。主導(dǎo)輪表面裝有帶繩槽的摩擦襯墊。襯墊應(yīng)具有較高的摩擦系數(shù)和耐磨、耐壓性能,其材質(zhì)的優(yōu)劣直接影響提升機(jī)的生產(chǎn)能力、工作 安全性及應(yīng)用范圍。目前使用較多的襯墊材料有聚氯乙烯或聚氨基甲酸乙酯橡膠等。由 于鋼絲繩與主導(dǎo)輪襯墊間不可避免的蠕動和滑動，停車時(shí)深度指示器偏離零位，故應(yīng)設(shè) 自動調(diào)零裝置，在每次停車期間使指針自動指向零位。車槽裝置用于車削繩槽，保持直 徑一致，有利于每根鋼絲繩張力均勻。為了減少震動，可采用彈簧機(jī)座減速器。?
?總之，不同的提升機(jī)用于不同的場合，根據(jù)環(huán)境，產(chǎn)量，設(shè)備的配套，進(jìn)行選擇。 這樣，合理的選擇才能更好的為礦業(yè)服務(wù)。提升機(jī)和提升絞車被廣泛應(yīng)用于礦山企業(yè)中升降人員和物料，而雙滾筒提升機(jī)和提升絞車要求有一調(diào)繩裝置，在需要調(diào)節(jié)提升鋼絲繩的長度時(shí)，能使活動滾筒與主軸分離,主軸轉(zhuǎn)動時(shí)，與固定滾筒產(chǎn)生相對運(yùn)動。在正常提升時(shí)，能夠使活動卷筒與主軸連成一 體，可靠的傳遞動力。提升機(jī)和提升絞車對調(diào)繩離合器的基本要求是：接合平穩(wěn)、分離 徹底、動作準(zhǔn)確、結(jié)構(gòu)簡單、操縱省力、重量輕、強(qiáng)度大、壽命長、調(diào)繩精度高。
在煤礦生產(chǎn)中，礦井提升機(jī)是沿著巖石豎井?dāng)y帶煤炭、煤矸石、材料、工人和其他設(shè)施的設(shè)備，豎井是唯一的和地上地下連接的方式，就是我們所知的煤礦的喉嚨。礦井提升機(jī)是一種具有的大慣性、負(fù)荷變化、運(yùn)行速度快等特征的大型往復(fù)式機(jī)械。它本身操作性能的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)不僅直接影響到正常的產(chǎn)量和煤炭生產(chǎn)效率,而且關(guān)系著設(shè)備和人身安全。近年來，在國內(nèi)外發(fā)生的礦用提升機(jī)失效和意外情況，已經(jīng)讓煤炭企業(yè)付出了沉重的代價(jià)。因此,生產(chǎn)技術(shù)和礦用提升機(jī)的安全性越高，那么它的機(jī)械制造技術(shù)與電氣控制技術(shù)就會成為一個(gè)國際機(jī)械建筑行業(yè)和電氣控制行業(yè)的重要研究領(lǐng)域。
礦井提升機(jī)主要包括工作裝置、控制系統(tǒng)、傳輸系統(tǒng)和阻力、保護(hù)系統(tǒng)以及其他組成部分。在本質(zhì)安全的礦井提升機(jī)設(shè)計(jì)中，機(jī)械系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)是需要考慮的主要部分。
傳統(tǒng)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法周期長、成本高。然而,虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)通過采用建模、仿真，然后建立物理原型的方法從而有了節(jié)約設(shè)計(jì)成本、縮短設(shè)計(jì)周期的優(yōu)勢。因此,虛擬設(shè)計(jì)是機(jī)械設(shè)計(jì)發(fā)展的必然趨勢。在機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，應(yīng)用虛擬樣機(jī)來設(shè)計(jì)礦用提升機(jī)，不僅提高了設(shè)計(jì)速度，而且模擬了虛擬樣機(jī)的各種情況以發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)錯(cuò)誤，提高設(shè)計(jì)、改善礦井提升機(jī)的性能。
礦井提升機(jī)控制系統(tǒng)包括啟動、運(yùn)行、剎車等，控制系統(tǒng)的要求是：?在正常的提升機(jī)操作中，參與提升機(jī)的速度控制，到達(dá)目的地的時(shí)候制動提升機(jī)，稱為制動服務(wù)；萬一發(fā)生緊急情況,可以根據(jù)要求快速慢下來，制動提升機(jī)，以防止事故的擴(kuò)大，也就是安全制動；在減速的時(shí)候參與提升機(jī)的速度控制；對于雙滾筒提升機(jī)，在調(diào)節(jié)鋼絲繩長度、更換水平和變化的鋼絲繩時(shí)，應(yīng)該分別制動活動卷筒和固定卷筒。這樣以來，當(dāng)主軸隨固定卷筒一起轉(zhuǎn)時(shí)，活動卷筒就不能動了。?
中國的大部分礦井提升機(jī)（70%以上）使用傳統(tǒng)的電氣控制系統(tǒng)(以TKD-A作為代表)。TKD控制系統(tǒng)由邏輯電路、大型空氣接觸器、轉(zhuǎn)速發(fā)電機(jī)等部分組成，是一個(gè)觸摸控制系統(tǒng)。經(jīng)過多年的發(fā)展，TKD-A系列電動控制系統(tǒng)已經(jīng)形成了自身的特點(diǎn)，但其存在的缺陷顯而易見。其電路過于復(fù)雜、多線，由于電路故障使提升機(jī)造成停車和事故的發(fā)生。通過運(yùn)用計(jì)算機(jī)和數(shù)字技術(shù)，形成一個(gè)數(shù)字化提升機(jī)的PLC控制系統(tǒng)已成為可能。PLC控制系統(tǒng)具有較高的控制精度、參數(shù)穩(wěn)定、簡單的硬件結(jié)構(gòu)、自診斷能力和網(wǎng)絡(luò)通信功能。