开题报告

河南理工大学本科毕业设计（论文）开题报告

题目名称多绳摩擦式提升机选型设计及机械结构优化设计

学生姓名李赛专业班级机设四班学号1016101077 一、选题的目的和意义：

近年来，在我国能源、原材料工业的快速发展背景下，煤矿、金属矿的不断开发，提升机作为矿用的主要提升设备，其在我国矿山机械中占有地位越来越凸显重要。尤其在煤矿中担负着矿井的煤炭、矸石、人员、各种材料和设备的提升和运送任务，是煤矿的咽喉所在地。随着矿井开采深度的不断加深和井下大型综采设备的使用，多绳摩擦式提升机相比缠绕式提升机以其提升能力大、提升高度大、钢丝绳安全系数大、电动机消耗功率低、机器整体尺寸小、造价便宜等显著优点，被越来越多用于矿井提升中。同时随着矿井年产量的不断增加，多绳摩擦式提升机正朝着大型化方向发展。提升机结构的大型化，加大了机械加工的难度，提升能力的提高使得摩擦轮强度问题变得更加突出。为了便于机械加工并使提升机主导轮结构的强度更趋合理，利用现代设计方法对多绳提升机结构进行强度分析和方案设计，在理论分析和工程应用上都具有十分重要的意义。

本课题将采用有限元分析方法，应用有限元分析软件ANSYS对提升机的摩擦轮在工作过程中所受的应力及应变做一个较为详细的分析，并通过对比分析各种不同结构下的应力应变值，得出影响摩擦轮强度的因素，在此基础上提出更为合理的设计方案，为提升机摩擦轮的设计提供了一些具有参考价值的建议，为现场生产提供了可靠的设计依据。

二、国内外研究综述：

矿井提升机已有很长的发展历史。早在八百多年以前，我国古代劳动人民就

发明了辘轳，用手摇辘轳从地下提升煤炭和矿石，以后发展成畜力绞车。十九世

纪，西方资本主义国家制造出蒸汽提升机并用于生产。到二十世纪，由于电力的

发展，电力拖动的提升机逐渐代替蒸汽提升机。我国提升设备的设计制造，是在

解放以后才开始的。1953年抚顺重型机器厂制造了我国第一台缠绕式双滚筒提升机。1958年洛阳矿山机器厂设计制造了我国第一台2×3多绳摩擦式提升机。1961

年该厂又新设计制造Ⅸ型新系列单绳缠绕式提升机，采用了一些新结构，与老型

提升机相比较，提升能力平均提高24％。这种系列的提升机技术先进，运行安全

可靠，在大中型矿山的应用非常广泛。近年来我国新建和在建特大型矿井年产量

愈来愈大，提升设备的任务更加繁重，多绳摩擦式提升机与单绳缠绕式提升机相比，具有质量轻、体积小、安全可靠、适应较深矿井等优点，是提升设备今后的主要发展方向之一，我国正在在大力发展多绳摩擦式提升机。

随着现在设计理论和方法不断发展，最近几年关于利用有限元软件对提升机主轴、卷筒等进行有限元分析的文章发表了很多，比如说洛阳矿山机械工程设计研究院的霍玉玲曾运用I．DEAS软件对提升机主轴装置进行了有限元分析，同常规设计计算比较，通过有限元分析可以得到主轴装置装配后的综合刚度，更能反映实际的变形情况；重庆大学的陈器等人用I．DEAS软件对JKMD．2．24×3型提升机卷筒和主轴分别进行了有限元建模及计算，对产品改型设计起到了理论上的指导作用；黑龙江科技学院的何风梅等人用ANSYS软件计算分析了提升机卷筒是否用木衬以及采用不同木衬材料时卷筒的应力大小及分布规律；辽宁工程技术大学的魏巍等人应用ANSYS软件对提升机筒壳在静力状态下，进行了线性的三维有限元分析，计算木衬对筒壳应力分布及强度大小的影响，从而得出木衬的作用洲；西安科技大学的黄刚等利用有限元软件ANSYS对受弯扭载荷的Ⅺ型双卷筒提升机主轴进行有限元数值分析，对几种工况下主轴应力应变场进行了探讨；西安科技学院的徐尚龙等利用ANSYS 软件对受扭转的KJ型提升机主轴进行数值分析，很方便地找出了应力集中的位置，为主轴的设计和失效分析提供了可靠的理论依据，同样得到结论：ANSYS软件能够完成传统的强度计算方法不能或不能精确完成的工作。

三、毕业设计（论文）所用的主要技术与方法：

1、通过老师的指导。

2、通过查阅图书馆相关书籍和浏览网页相关电子资料。

3、利用office进行资料整理及书写毕业论文。

4、利用proe5.0绘制工程模型、出二维工程图。

5、利用ansys对模型进行有限元分析，对结构进行结构优化。

四、主要参考文献与资料获得情况：

《多绳摩擦提升系统动力学研究与工程设计》——李玉瑾编著煤炭工业出版社。

《矿井提升机械设计》——潘英编著中国矿业大学出版社。

《矿井提升机械设计》——彭兆行编著机械工业出版社。

《矿山固定机械手册》煤炭工业出版社。

《矿井多绳提升选型设计》——范家骏煤炭工业出版社。

《ansys14有限元分析自学手册》——李兵、龚鹏涵编著人民邮电出版社。

《ansys结构分析单元与应用》——王新敏、李义强、徐宏伟编著人民交通出版社。《基于ANSYS的矿井提升机摩擦轮强度研究》——游俊红编著西安科技大学。

五、毕业设计（论文）进度安排（按周说明）

1、毕业设计选题、查阅相关资料及相关实习；（2周）。

2、方案确定、理论计算与三维造型设计；（4周）

3、对模型进行有限元分析及结构优化；（2周）

4、绘制装配图、零件图；（3周）

5、检查、修改设计及确定毕业设计论文；（3周）

6、准备答辩及答辩；（2周）

六、指导教师审批意见：

指导教师：（签名）

年月日