提升機的提升機構設計及天輪的有限元分析

機械論文編號:JX049   附開題報告,外文翻譯,實習報告,論文字數:18047,頁數:61

目錄

前言………………………………………………………………………………1
1礦井提升設備…………………………………………………………………2
1.1 礦井提升設備的概述………………………………………………………2
1.1.1 礦井提升設備的歷史………………………………………………………2
1.1.2 礦井提升設備的任務………………………………………………………2
1.1.3 礦井提升設備的分類………………………………………………………2
1.1.4 礦井提升設備的組成………………………………………………………3
1.2 礦井提升設備的問題………………………………………………………3
1.2.1礦井提升設備的問題……………………………………………………3
1.2.2礦井提升設備問題的解決………………………………………………3
1.3 落地式多繩摩擦提升機……………………………………………………3
1.3.1落地式多繩摩擦提升機的組成……………………………………………3
1.3.2 落地式多繩摩擦提升機的工作原理………………………………………3
2 多繩摩擦提升機的結構設計…………………………………………………5
2.1設計依據………………………………………………………………………5
2.2 選擇箕斗……………………………………………………………………6
2.2.1 提升高度…………………………………………………………………6
2.2.2 經濟提升速度…………………………………………………………6
2.2.3 一次提升循環時間估算…………………………………………………6
2.2.4 小時提升次數……………………………………………………………6
2.2.5 小時提升量……………………………………………………………6
2.2.6 一次合理的提升量………………………………………………………7
2.2.7 確定箕斗及其參數…………………………………………………………7
2.3 選擇鋼絲繩……………………………………………………………………7
2.3.1 選擇鋼絲繩…………………………………………………………………7
2.3.2 主繩所允許的最小安全系數……………………………………………8
2.3.3確定鋼絲繩主繩……………………………………………………………8
2.3.4 確定鋼絲繩尾繩……………………………………………………………9
2.3.5 確定重尾繩系統的重力差………………………………………………9
2.3.6 確定最大靜張力………………………………………………………9
2.3.7 驗算主繩的安全系數…………………………………………………10
2.4 選擇摩擦輪…………………………………………………………………10
2.4.1 摩擦輪直徑……………………………………………………………10
2.4.2 驗算所選提升機強度……………………………………………………10
2.5 選擇天輪……………………………………………………………………12
2.6 計算提升機與井筒的相對位置……………………………………………13
2.6.1 確定井架高度…………………………………………………………13
2.6.2 計算提升機摩擦輪中心至井筒中鋼絲繩間的水平距離……………13
2.6.3 計算鋼絲繩弦長………………………………………………………14
2.7 預選電動機…………………………………………………………………15
2.7.1 確定電機額定轉數……………………………………………………15
2.7.2 電動機作用于摩擦輪上的額定力……………………………………17
2.7.3 計算提升系統總變位質量…………………………………………17
3 運動學參數設計………………………………………………………………19
3.1 確定提升加速度…………………………………………………………19
3.1.1 按減速器能力確定最大加速度…………………………………………19
3.1.2 按充分利用電機能力計算加速度……………………………………19
3.1.3保證動防滑安全系數下的最大加速度…………………………………19
3.2 確定下降減速度…………………………………………………………21
3.2.1 自由滑行減速方式下的減速度………………………………………21
3.2.2 制動減速方式下的減速度……………………………………………21
3.2.3 電動機減速方式下的減速度…………………………………………21
3.3 各階段運動參數設計………………………………………………………22
3.3.1 初加速階段………………………………………………………………22
3.3.2 主加速階段………………………………………………………………22
3.3.3 爬行階段…………………………………………………………………23
3.3.4 減速階段…………………………………………………………………23
3.3.5 等速階段…………………………………………………………………23
3.4 一次提升循環時間………………………………………………………23
3.5 實際小時提升量…………………………………………………………24
4 提升系統的各階段動力學計算………………………………………………25
4.1 提升開始……………………………………………………………………25
4.2 箕斗出卸載曲軌時…………………………………………………………25
4.3 主加速階段…………………………………………………………………25
4.4 等速階段……………………………………………………………………26
4.5 減速階段……………………………………………………………………26
4.6 爬行階段……………………………………………………………………26
4.7 提升工作圖…………………………………………………………………27
5 校核……………………………………………………………………………28
5.1校核電機容量…………………………………………………………………28
5.1.1 計算等效時間…………………………………………………………28
5.1.2 計算等效力……………………………………………………………28
5.1.3 驗算電動機的等效功率………………………………………………29
5.1.4 正常過負荷驗算…………………………………………………………29
5.2 動防滑驗算………………………………………………………………29
6 提升電耗與提升效率…………………………………………………………31
6.1 一次提升電耗……………………………………………………………31
6.2 噸煤電耗…………………………………………………………………31
6.3 一次提升有益電耗………………………………………………………31
6.4 提升效率…………………………………………………………………31
6.5 提升能力富裕系數………………………………………………………31
7 天輪的有限元分析……………………………………………………………32
7.1 有限元分析的意義…………………………………………………………32
7.2 分析過程……………………………………………………………………32
7.2.1 有限元分析的目的………………………………………………………32
7.2.2 天輪結構模型的建立……………………………………………………32
7.3 天輪建模單元特性…………………………………………………………37
7.4 天輪網格劃分情況…………………………………………………………37
7.5 天輪施加約束情況…………………………………………………………40
7.6 天輪受力情況………………………………………………………………40
7.7 天輪分析結果………………………………………………………………42
8 天輪軸的有限元分析…………………………………………………………45
8.1 天輪軸的建模………………………………………………………………45
8.2 天輪軸網格劃分情況………………………………………………………46
8.3 天輪軸施加約束情況………………………………………………………47
8.4 天輪軸受力情況……………………………………………………………47
8.5 天輪軸分析結果……………………………………………………………48
9 技術經濟分析…………………………………………………………………51
10 結論…………………………………………………………………………52
致謝………………………………………………………………………………53
參考文獻…………………………………………………………………………54
附錄A 譯文……………………………………………………………………55

摘要

我國是個采礦大國，也是礦山機電設備制造和使用的大國，而礦山工業的提升機是咽喉設備。產品不斷更新換代，礦井提升設備正朝著大型化、高效化、自動化方向發展，在這種新的條件下，早期安裝的一些BM型和KJ型提升設備，其提升高度已滿足不了礦井延深的需要，因此對落地式摩擦提升設備的設計是滿足加大提升高度要求的行之有效的辦法。本文將淺井（200米左右）延深到深井(600米及以上)作為設計條件進行設計，并進行了一系列的運動學、動力學和經濟指標的驗算，以滿足現代提升的需要。
天輪是落地式摩擦提升機的重要部分，在天輪的結構設計中，對其進行有限元分析對提高天輪的靜態性能和優化天輪結構設計，均具有重要意義。將有限元技術應用于天輪結構分析，提出改進意見，使結構能夠滿足強度和剛度要求，己經成為天輪設計以及現代工程設計的重要組成部分。實踐證明，利用有限元法對天輪結構進行分析是有效的，可進行靜態分析。
本文作者以所設計的天輪為例，在工程圖紙的基礎上，首先利用ANSYS軟件建立了天輪結構的幾何模型。然后利用實體單元，建立了供強度計算的有限元模型并進行了簡化。在有限元模型的建立過程中，不但考慮了邊界條件的處理與簡化，還考慮了天輪結構以及作用在其上的載荷的處理方法，進行了天輪結構的強度計算。計算結果表明，文中建立的有限元模型是合理的，分析是正確的，所得結果可直接用于指導天輪設計的改進和性能評價。
關鍵詞：摩擦式提升機；天輪；ANSYS；有限元分析

Abstract

Our country is not only a great mining nation, but also a great nation of making and using mine electromechanical devices. However, the elevator of the is the throat of mine industry equipment, which is kept being unceasing renewed , and has the tendency of a larger scale, higher efficiency , the development of automation . In this new conditions, some of the early installed the BM and the KJ lifting devices could not satisfy the needs of the mine extending. Therefore, it is an effective way to design the console-model friction lifting device ,which can increase the lifting height well. In this article ,design conditions are changed from shallow minds(about 200 meters) to deep minds(600 meters and above) to design, and we do the checking computations to a series of kinematics, dynamics and the economic indicators in order to meet the needs of modern promotion.      
The sky sprocket is the important part of the console-model friction lifting machine, in the design of it , performing the finite element analysis to it to enhance the static performance and optimized the design of the sky sprocket structural, this method has the important meaning. Applying the finite element technique to analyze the structure of it, put forward better opinions to satisfy the sky sprocket 's requests in stiffness and strength, become the main part in the sky sprocket designing and the modern engineering . It has been proved that using FEA in the sky sprocket analysis is efficient, the static analysis can be proceeded.
 In the thesis, the author take the sky sprocket as an example, on the basis of two-dimensional project drawings, firstly established a geometry model of the full scale sprocket model, By using solid element, the finite element model for strength analysis was set up and simplified. The FEA model also involves treatments of boundary conditions, simplified ,treatment of the sky sprocket and deals with the fixed weight and loading that is put on the structure. The calculation of strength of the sky sprocket 's structure is expatiated.
The calculating results prove that the finite element model established in the text is rational, the analysis is correct, and the results could directly help to eva luate and improve the design of the sky sprocket.
Key words: friction lifting machine; the sky sprocket; ANSYS; FEA