主井提升機(jī)減速機(jī)承載能力的可行性分析

1、1主井提升機(jī)減速機(jī)承載能力的可行性分析曉明礦范慶璽摘要針對(duì)曉明礦主井原提升能力低，無(wú)法滿足生產(chǎn)需要的問(wèn)題，實(shí)施技術(shù)改造，保留原減速機(jī)，增加其輸出扭矩，提高主井的提升能力，分析校核齒輪強(qiáng)度和低速軸受力情況，認(rèn)定主井提升機(jī)減速機(jī)承載能力具有安全性和可靠性。關(guān)鍵詞減速機(jī)承載能力分析計(jì)算1引言曉明礦原設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為60萬(wàn)ta。經(jīng)過(guò)1986年的改擴(kuò)建后已達(dá)到135萬(wàn)ta。其主井提升機(jī)型號(hào)為UP143.20.6，是老式蘇聯(lián)產(chǎn)品，減速機(jī)是HKM311

2、.5機(jī)型，其出廠允許最大輸出扭矩為28000kgm，多年來(lái)一直依此核定提升能力。隨著煤炭市場(chǎng)的繁榮，曉明礦的煤炭產(chǎn)品經(jīng)常出現(xiàn)供不應(yīng)求的情況。究其原因主井提升能力低，無(wú)法滿足生產(chǎn)的需要，為此對(duì)主井提升系統(tǒng)進(jìn)行了技術(shù)改造。改造后把一次提升循環(huán)時(shí)間縮短了2s，按2006年平均每天600斗計(jì)算，年提升能力可多提升約6萬(wàn)t。改造方案的實(shí)施，在不更換減速機(jī)的情況下，增加減速機(jī)輸出扭矩達(dá)到31393kgm，低速軸受力是否臨近疲勞狀態(tài)，提升機(jī)減速機(jī)承載

3、能力是否有負(fù)面影響等問(wèn)題，是曉明礦安全生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)被受關(guān)心的重要課題之一。所以，分析校核齒輪強(qiáng)度和低速軸受力情況，是論證主井提升機(jī)減速機(jī)承載能力可行性分析的核心內(nèi)容，是安全確認(rèn)的主途徑。2低速軸的受力分析針對(duì)曉明礦主井提升機(jī)原電控系統(tǒng)采用1000kw交流繞線式異步電機(jī)拖動(dòng)，轉(zhuǎn)子串切電阻調(diào)速方式，電機(jī)轉(zhuǎn)速375rpm，現(xiàn)改為雙800kw高速直流電機(jī)拖動(dòng)，電機(jī)轉(zhuǎn)速400rpm。改善了齒輪副的受力狀況，所以不需要進(jìn)行強(qiáng)度校核。但輸出軸輸出扭

4、矩有較大增加，需進(jìn)行校核計(jì)算。由于低速軸大齒輪及與其嚙合的齒輪是雙人字齒，故工作時(shí)產(chǎn)生的軸向力兩個(gè)方向互相抵消，兩側(cè)高速軸產(chǎn)生的徑向力大小相等，方向相反，切向力經(jīng)等效平移后其合力為零。所以，在水平面上各力的合力對(duì)軸不產(chǎn)生彎矩，在垂直面上只有軸與齒輪自重對(duì)軸產(chǎn)生彎矩。如附圖所示，因?yàn)檩S為一近似等徑圓柱體，其力的作用點(diǎn)可簡(jiǎn)化到齒輪中心。由附圖可知，齒輪與主軸合力15185kg；A點(diǎn)支座反力RAV為7345kg；垂直平面B點(diǎn)支座反力RBV為7

5、840kg。E點(diǎn)彎矩MW為4921kgm；軸的扭矩Mn為31393kgm。3式中RBV——B點(diǎn)支座反力，7840kg；RD——D點(diǎn)截面半徑，0.225mm。經(jīng)計(jì)算，Mwmax為1764kgm。鑒于對(duì)稱交變循環(huán)定律，Mwmin=－Mwmax=－1764kgm；扭矩Mnmin=－Mnmax=－31393kgm（參見(jiàn)圖1）；抗彎截面模量W為0.008946175m3?？古そ孛婺Ａ浚篧n=πd316=2W易知，Wn值為0.01789m3。彎曲平

6、均應(yīng)力：σm=(σwmaxσwmin)2=(MwmaxMwmin)2W顯見(jiàn)，σm值為“0”。彎曲應(yīng)力幅：σα=（σwmax－σwmin)2=(Mwmax－Mwmin)2W經(jīng)計(jì)算，σα值為0.1971kgmm2。扭轉(zhuǎn)平均應(yīng)力：τm=(τmaxτmin)2=(MnmaxMmin)2Wn顯見(jiàn)，τm值為“0”。扭矩應(yīng)力幅：τα=(τmax－τmin)2=(Mnmax－Mmin)2Wn經(jīng)計(jì)算，τα值為1754779kgm2。第二步，計(jì)算D斷面處的

7、應(yīng)力集中系數(shù)：Kσ=1qσ(ασ1)Kτ=1qτ(dτ1)按Dd=1.1，rd=25450=0.06，查表得：ασ=1.8，qσ=0.84；qτ=0.87，dτ=1.25。計(jì)算出Kσ、Kτ值，分別是1.67和1.22。應(yīng)力集中綜合影響系數(shù)：Kσ1=（Kσεσ1βσ1）（1βq）Kτ1=(Kτετ1βτ1)(1βq)經(jīng)查表尺寸系數(shù)εσ=0.55，ετ=0.75；表面狀態(tài)系數(shù)βσ=βτ=0.9，βq=1。計(jì)算出Kσ1、Kτ1值，分別是3.1