近年來(lái)隨著礦產(chǎn)資源開(kāi)采向深部發(fā)展,深井開(kāi)采設(shè)備需求持續(xù)增加,但目前國(guó)內(nèi)深井提升設(shè)備尚存在著疲勞壽命短,抗沖擊性能差及設(shè)備沉重臃腫等性能弊端,傳統(tǒng)千米級(jí)深井提升設(shè)備亟待改造升級(jí).在此背景下,本課題對(duì)深井提升中最為常用的JKM系列提升機(jī)進(jìn)行了創(chuàng)新研究.本文首先對(duì)不同結(jié)構(gòu)形式的提升機(jī)性能進(jìn)行了利弊探討,并根據(jù)千米級(jí)深井的具體工況選定提升方案為摩擦式提升機(jī)JKM系列;通過(guò)分析傳統(tǒng)JKM系列提升機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)并結(jié)合相應(yīng)的工程案例,找出制約傳統(tǒng)JKM系列提升機(jī)疲勞壽命,抗沖擊性能的主要部件——主軸裝置;對(duì)傳統(tǒng)JKM系列主軸裝置結(jié)構(gòu)進(jìn)行了系統(tǒng)的剖析,并針對(duì)結(jié)構(gòu)存在的問(wèn)題,改變了摩擦襯墊裝配方式,取消了壓塊的使用,并設(shè)計(jì)了全新結(jié)構(gòu)的摩擦輪.其次本文運(yùn)用CAD/CAE技術(shù)對(duì)新型結(jié)構(gòu)摩擦輪進(jìn)行三維造型及相應(yīng)的靜力與拓?fù)鋬?yōu)化分析,以結(jié)構(gòu)應(yīng)力分布均勻及結(jié)構(gòu)質(zhì)量輕便為目標(biāo)反復(fù)調(diào)整新型摩擦輪結(jié)構(gòu),得到最終的結(jié)構(gòu)形式;對(duì)同類型的新舊兩種摩擦輪結(jié)構(gòu)進(jìn)行高周疲勞分析與線性屈曲分析,結(jié)果表明相比于傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)摩擦輪,新型結(jié)構(gòu)摩擦輪在疲勞壽命,抗沖擊性能上有著明顯優(yōu)勢(shì),且克服了設(shè)備臃腫,質(zhì)量大等問(wèn)題;根據(jù)已設(shè)計(jì)的新型結(jié)構(gòu)摩擦輪,選取了使用電機(jī),軸承并設(shè)計(jì)了與之相配和的主軸結(jié)構(gòu),完成了完整的主軸裝置系統(tǒng)的設(shè)計(jì).第三本文根據(jù)礦井工況要求對(duì)鋼絲繩進(jìn)行了選型,并建立了摩擦輪——鋼絲繩——重物的提升系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型,運(yùn)用虛擬樣機(jī)技術(shù)對(duì)新型結(jié)構(gòu)摩擦輪在三種常用的加速度曲線下(梯形加速度曲線,正線形加速曲線及三角形加速曲線)進(jìn)行了運(yùn)行過(guò)程的仿真模擬,通過(guò)對(duì)比三種加速度曲線下鋼絲繩產(chǎn)生的沖擊大小確定了最佳提升曲線為梯形加速曲線.最后對(duì)所設(shè)計(jì)的新型主軸裝置,運(yùn)用啟動(dòng)沖擊限制理論,計(jì)算出其在梯形加速度曲線下的最佳運(yùn)動(dòng)參數(shù),并在該參數(shù)下的對(duì)主軸裝置進(jìn)行了瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析,驗(yàn)證了參數(shù)計(jì)算的合理性;根據(jù)瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析結(jié)果提出對(duì)主軸裝置進(jìn)行強(qiáng)化處理的措施.最終完成對(duì)摩擦輪,主軸裝配圖及零件圖的設(shè)計(jì),并給出新型結(jié)構(gòu)主軸裝置的最佳運(yùn)動(dòng)參數(shù).本文針對(duì)傳統(tǒng)JKM系列提升機(jī)存在的問(wèn)題,設(shè)計(jì)了全新結(jié)構(gòu)的主軸裝置,新型主軸裝置能夠有效提高JKM系列提升機(jī)的疲勞壽命與抗沖擊性能,并有著質(zhì)量小,結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)勢(shì).通過(guò)計(jì)算與數(shù)值仿真的手段得到了適用于新型設(shè)備的最佳運(yùn)用學(xué)參數(shù),使提升過(guò)程更為安全可靠.本文的研究對(duì)于提高我國(guó)深井提升設(shè)備的技術(shù)水平,縮短與國(guó)外先進(jìn)產(chǎn)品的差距具有重要意義,同時(shí)研究過(guò)程中所使用的理念與方法亦可為企業(yè)新產(chǎn)品的研發(fā)提供相應(yīng)的理論支撐,可有效降低工程人員對(duì)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的依賴程度,對(duì)于縮短產(chǎn)品的研發(fā)周期,搶占市場(chǎng)先機(jī)具有重要作用.