機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-JH-14型礦用回柱絞車設(shè)計(jì)【說明書+CAD+SOLIDWORKS】

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1、JH-14型礦用回柱絞車設(shè)計(jì)說明書 一、摘 要 回柱絞車是供煤礦井下采煤工作面回柱放頂?shù)闹饕O(shè)備。由于它的高度較低、重量又輕，特別適用于薄煤層和急傾斜煤層采煤工作面，以及各種采煤工作面沉入底板或被矸石壓埋的金屬支柱的回收。隨著機(jī)械化采煤程度的提高，它越來越多地被廣泛用于機(jī)械化采煤工作面，作為安裝、回收、牽引各種設(shè)備和備件之用。 目前，在回柱絞車的設(shè)計(jì)、制造以及應(yīng)用上，國(guó)內(nèi)與國(guó)外先進(jìn)水平相比仍有較大差距。國(guó)內(nèi)在設(shè)計(jì)制造回柱絞車過程中存在著一定程度上的缺點(diǎn)，重要的問題如：輪齒的根切、蝸桿毛坯的正確設(shè)計(jì)等。 這篇畢業(yè)設(shè)計(jì)的論文主要闡述的是一套回柱絞車傳動(dòng)局部

2、的設(shè)計(jì)方法，主要包括蝸輪蝸桿減速裝置、直齒圓柱齒輪傳動(dòng)、軸承和傳動(dòng)件的潤(rùn)滑系統(tǒng)，還包括制動(dòng)裝置的選用、一局部常見故障的分析以及日常的使用與維護(hù)等。 關(guān)鍵詞：回柱絞車 減速器 蝸輪 蝸桿 ABSTRACT Prop-pulling hoist is for underground mines coal face of main equipment blasting down the roof. Because of its high and low weight light, especially suitable for thin coal seam and the

3、 mining face, and various kinds of coal gangue sink or buried by pressing the pillar of the metal recycling. With the increase of mining mechanization degree, it is more and more widely used in mechanization mining face, as installation, recycling of equipment and spare parts of the traction. At pr

4、esent, in the design, manufacture, prop-pulling hoist and applications, the domestic and foreign advanced level compared to still have a large gap. In the design and manufacture of domestic prop-pulling hoist process, to a certain extent, the shortcomings of the important questions like: the root, t

5、he worm gear of blank design etc. This paper mainly expounds the graduation design is a set of transmission part prop-pulling hoist the design methods, including worm gear and worm reducer device, spur gears, bearings and drive transmission lubrication, including the selection of brake and the comm

6、on faults and daily use and maintenance, etc. Key words: prop pulling hoist；reducer ；worm ；gear 全套設(shè)計(jì)，請(qǐng)加12401814 目 錄 前 言 1 1.回柱絞車的概況與方案的初步擬定 5 國(guó)內(nèi)外回柱小絞車的概況 5 回柱絞車的主要傳動(dòng)方式類型 8 設(shè)計(jì)任務(wù)與方案的初步擬定 9 設(shè)計(jì)條件 9 原始數(shù)據(jù)見表1-1 9 方案的初步擬定 9 1.4 JH-14型回柱絞車 10 型號(hào)含義 10 主要組成局部 11 2.機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 12 傳動(dòng)方案確實(shí)定

7、12 傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力計(jì)算 14 電動(dòng)機(jī)確實(shí)定 14 分配總傳動(dòng)比 15 計(jì)算機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的性能參數(shù) 15 蝸輪蝸桿的設(shè)計(jì)計(jì)算 17 選擇蝸桿傳動(dòng)類型 17 選擇材料 17 承載能力計(jì)算 17 蝸輪輪齒的強(qiáng)度驗(yàn)算 18 計(jì)算蝸桿的各項(xiàng)參數(shù) 19 齒輪的傳動(dòng)設(shè)計(jì) 20 齒輪模數(shù)確實(shí)定 20 接觸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度的驗(yàn)算 22 驗(yàn)算接觸強(qiáng)度 22 驗(yàn)算彎曲強(qiáng)度 24 中間軸設(shè)計(jì) 25 選材 25 根本軸徑估算 25 軸上零件布置 26 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 26 2.6 主軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 26 主軸的設(shè)計(jì) 27 材料選擇 27 軸徑的初步估算 27 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

8、27 主軸的強(qiáng)度校核 28 3.減速器的潤(rùn)滑 32 傳動(dòng)件的潤(rùn)滑 32 軸承的潤(rùn)滑 32 4.滾筒主軸設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的問題 33 5.回柱絞車制動(dòng)器的設(shè)計(jì) 34 制動(dòng)器的形式和常用平安裝置 34 常用絞車制動(dòng)閘的形式 34 5.1.2.絞車上應(yīng)有的平安裝置 35 回柱絞車制動(dòng)器的作用 35 制動(dòng)器的選用和設(shè)計(jì) 36 制動(dòng)器確實(shí)定 36 帶式制動(dòng)器的工作原理 36 帶式制動(dòng)閘的閘帶有以下要求 37 制動(dòng)器的制動(dòng) 38 6.回柱絞車的操作要求及鋼絲繩斷裂原因分析 39 回柱絞車的操作要求 39 一般要求 39 開車前必須認(rèn)真檢查： 39 運(yùn)行中必須注意： 39

9、 運(yùn)輸回柱絞車時(shí)的考前須知 40 鋼絲繩斷絲原因分析 40 鋼絲繩間斷斷絲 40 鋼絲繩連續(xù)斷絲 40 7.使用與維修 42 安裝、固定和操作 42 后移 43 維護(hù)與檢修 43 結(jié)束語(yǔ) 45 致謝 46 參考文獻(xiàn) 47 前 言 當(dāng)前，我國(guó)煤礦工業(yè)正以日新月異的速度前進(jìn)，在井下回采工作中當(dāng)一個(gè)工作面的煤層開采完了以后要放頂。由于金屬本錢較高，這些支柱假設(shè)不收回，那么必然造成極大的浪費(fèi)。所以需用一臺(tái)回柱絞車?；刂g車是機(jī)械回柱的主要設(shè)備。在木支柱工作面和一些金屬支柱工作面，一般都采用回柱絞車回柱?；厥盏闹е芍匦录庸だ茫度氲缴a(chǎn)中去。如果人工回柱，平安性差、效率

10、低。使用回柱絞車回收既經(jīng)濟(jì)，又迅速，符合現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)的特點(diǎn)：高生產(chǎn)率和先進(jìn)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。 下面讓我們熟悉一下回柱絞車的特點(diǎn)以及它在井下回采面的布置方式. １、回柱絞車(含慢速絞車)的結(jié)構(gòu)有如下特點(diǎn)： 〔１〕傳動(dòng)系統(tǒng)都有一級(jí)減速比很大的蝸輪蝸桿傳動(dòng)，皆具備自鎖功能，不會(huì)發(fā)生下故重物拉動(dòng)滾筒旋轉(zhuǎn)情況。 〔２〕總傳動(dòng)比大(i＝150～230)，能在電動(dòng)機(jī)功率較小時(shí)，獲得較大的牽引力。 〔３〕具有整體結(jié)構(gòu)，便于移動(dòng)和安裝，甚至可以用回柱絞車牽引力來牽引絞車本身移動(dòng)。 〔４〕有的在電動(dòng)機(jī)聯(lián)軸器上裝有手動(dòng)制動(dòng)閘，有的在蝸輪減速器輸出軸上裝有活動(dòng)齒輪和錐形摩擦制動(dòng)器，使回柱絞車可以按信號(hào)準(zhǔn)確

11、停位，并能從滾筒上自由放繩(不受蝸桿傳動(dòng)自鎖影響)，且可控制放繩速度，防止松繩和亂繩。 〔５〕電氣控制裝置較簡(jiǎn)單，皆具備隔爆性能，可用于有瓦斯、煤塵的環(huán)境場(chǎng)所。 〔６〕因蝸輪蝸桿傳動(dòng)效率低，易造成發(fā)熱和溫升過高,所以必須重視潤(rùn)滑和維護(hù)。 ２、回柱絞車在井下回采工作面的布置方式主要有以下幾種： 圖1 在回風(fēng)巷布置回柱絞車 1回風(fēng)巷2 回柱絞車3 導(dǎo)向輪 回柱絞車安裝在回風(fēng)巷內(nèi)布置方式的優(yōu)點(diǎn)有：①回栓絞車不需經(jīng)常搬遷；②適合于煤層傾角較大、頂板破碎、壓力較大的工作面。缺點(diǎn)有；①回栓絞車可能影響回風(fēng)巷人員行走和材料運(yùn)輸工作；②鋼絲繩牽引時(shí)要繞過一個(gè)拐直角的導(dǎo)向輪，鋼絲繩受力大

12、容易損壞；②要求固定拐角導(dǎo)向輪的柱子或錨桿等必須牢固. 〔２〕回柱絞車安裝在回采工作面上端； 回柱絞車布置在緊靠回風(fēng)巷，且在工作面的上端相密集支柱之間。如圖2所示。 圖2 在回采工作面上布置回柱絞車 1 回風(fēng)巷 2 回柱絞車 3 鋼絲繩 回柱絞車安裝在回采工作面上端布置方式的優(yōu)點(diǎn)有：①鋼絲繩牽引不必拐彎，直線牽引，鋼絲繩運(yùn)行阻力小，不易損壞；②不影響回風(fēng)巷內(nèi)人員走動(dòng)和材料運(yùn)輸工作。缺點(diǎn)有：①每進(jìn)行一次循環(huán)都要移動(dòng)回柱絞車；⑧要求在頂板條件較好和煤層傾角較小的條件下采用。當(dāng)頂板壓力較大時(shí)，機(jī)座受力后易變形；②頂板嚴(yán)重冒落，可能埋住絞車，移設(shè)和檢修都很困難。這種布置方式很少采用。 〔

13、３〕回柱絞車直接安裝在工作面：回柱絞車直接安裝在工作面的多臺(tái)布置,方式如圖3所示 圖 3 在工作面上布置數(shù)臺(tái)絞車 1 回風(fēng)巷 2 回柱絞車 3 刮板輸送 回柱絞車直接安裝在工作面的多臺(tái)絞車布置方式的優(yōu)點(diǎn)有：①多臺(tái)同時(shí)回柱，加快回柱進(jìn)度，特別適合需要回柱的普通機(jī)械化采煤工作面，如使用刨煤機(jī)的回采工作面；②不影響回風(fēng)巷內(nèi)的人員走動(dòng)和材料運(yùn)輸工作；⑧鋼絲繩牽引不必拐彎，直線牽引，鋼絲繩運(yùn)行阻力小，不易損壞。缺點(diǎn)有，①每進(jìn)行—次循環(huán)都要移動(dòng)回柱絞車；②要求在頂板條件較好和煤層傾角較小的條件下采用；②頂板冒落，可能埋住絞車，移動(dòng)此處刪減NNNNNNNN字 需全套設(shè)計(jì)請(qǐng)聯(lián)系12401814

14、 T1=9550=9550=7553.39 N·m T2=9550=9550×=8881.84 N·m T3=9550=9550×=31588.46 N·m 表2-1 計(jì)算機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的性能參數(shù) 軸 功率P〔kw〕 轉(zhuǎn)速n〔〕 轉(zhuǎn)矩T〔N·m〕 電機(jī)軸 15 730 蝸桿軸 730 1軸 2軸 3軸 高速級(jí)傳動(dòng)件設(shè)計(jì) 根據(jù)?礦用小絞車?P189“回柱絞車主要技術(shù)規(guī)格〞，采用圓弧面蝸桿〔Z

15、C〕。 根據(jù)設(shè)計(jì)要求,并考慮到蝸桿傳動(dòng)傳遞的功率不大,速度是慢速,故蝸桿用40Cr,因需要效率高些,耐磨性好些,故蝸桿螺旋齒面要求淬火,硬度為250-300HB.蝸輪用鋁鐵青銅ZQAl9-4,金屬模鑄造.為了節(jié)約貴重的有色金屬,僅齒圈用青銅制造,二輪芯用灰鑄鐵HT25-47鑄造. 圓弧面蝸桿傳動(dòng)的損壞形式同圓柱蝸桿傳動(dòng)類似，主要是齒面磨損與膠合。為實(shí)現(xiàn)齒面之間的動(dòng)壓潤(rùn)滑，防止發(fā)生膠合和減輕磨損，圓弧面蝸桿傳動(dòng)的承載能力按以下驗(yàn)算： 〔１〕選擇蝸桿頭數(shù)，渦輪齒數(shù)及蝸桿包容渦輪的齒數(shù) Z1=1，Z2=iZ1=43，Z'== 〔２〕選擇傳動(dòng)比參數(shù) 根據(jù)i=40，n1=730r/min

16、,查[5]P312圖3-42，取I=1 〔３〕選擇材料系數(shù)，質(zhì)量系數(shù)及工作條件系數(shù) 齒輪材料為鋁鐵青銅，制造精度8級(jí)，啟動(dòng)頻繁，間歇工作制度，查[5]P312表3-20，取K1=1，K2=0.8，K3 〔４〕計(jì)算功率參數(shù) H===1123 〔５〕確定中心距 根據(jù)H=1123，n1=730r/min，查[5]P312圖3-43得A=225mm 〔６〕驗(yàn)算：[N1]===18.53kw，N1=18.5kw<[N1]， 滿足要求。 圓弧面蝸桿傳動(dòng)的蝸輪發(fā)生斷齒的情況是比擬少見的。但為慎重起見，必要時(shí)仍需對(duì)蝸輪輪齒進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算。由于蝸輪輪齒在受力時(shí)的變形造成卸載，引起載荷沿齒高方向分布不

17、均，使力的作用位置向齒根方向偏移。所以，蝸輪輪齒的折斷不是由于彎曲強(qiáng)度不夠，而是齒根剪切強(qiáng)度缺乏引起的。 〔１〕蝸輪圓周力 P2===199 KN 〔２〕蝸桿與蝸輪嚙合齒對(duì)之間的載荷分布不均勻系數(shù)，可取KP=0.5， B=54mm，Cn γ==9° γ2'=γ-〔γ1’+γ-×9- （３） 蝸輪齒根的許用剪應(yīng)力 [τσb ，　查[3]P205表8-9 σb=540，[τ×540=270 〔４〕λ0 =tg-1=tg-1° 　　　α0 =sin-1=sin-1° 〔５〕τ== =198<[τ] 故蝸輪齒根的剪切疲勞強(qiáng)度滿足要求。 〔１〕蝸桿頂圓直徑 Dd2=

18、= × 〔３〕校正蝸桿圓直徑 Dg1=2A-Dg2-2C=2××1.4=60mm 齒頂高、齒根高和全齒高 　h1× 　h1× 　h2× 　h2× 　h1=h1'+h1 　h2=h2'+h2 〔４〕分度圓直徑和成形圓直徑 　df2=Dd2-2h2× 　df1=2A-df2=2× 　d0===140.625,取d0=145mm 〔５〕蝸桿頂圓直徑和渦輪根圓直徑 　Dd1=df1+2h1'=75.91+2× 　Dg2=df2-2h2× 本設(shè)計(jì)的齒輪傳動(dòng)是由三個(gè)直齒圓柱齒輪來完成的。即小齒輪、過橋齒輪和大齒輪。小齒輪安裝在蝸桿軸上，中間齒輪和大齒輪安裝在中間軸和卷

19、筒上。通過這三個(gè)齒輪，將運(yùn)動(dòng)傳遞到卷筒上。 參考同類產(chǎn)品：選取小齒輪材料為40C鋼，齒面淬火，淬火硬度為HRC45~50；橋輪材料為40C鋼，外表淬火，淬火硬度為BRC48~55；大齒輪用40C合金鋼鑄成，調(diào)質(zhì)處理，硬HRC230~260。初選z=19, 那么z2=i19=23, z=i z323=83, 為減小傳動(dòng)的尺寸，小齒輪和橋齒輪均為硬齒面；大齒輪采用軟齒面，其目的是使大齒輪和中間齒輪使用壽命相當(dāng)。 模數(shù)大小需由彎曲疲勞強(qiáng)度確定。由于第二對(duì)齒輪傳動(dòng)承載較大，就按第二對(duì)齒輪傳動(dòng)初步計(jì)算。 按彎曲強(qiáng)度，m ① [1]P201式〔10-5〕

20、 式中，取載荷系數(shù)K=1.325　，z=23　，轉(zhuǎn)矩T=6338 Nw　 齒寬系數(shù) 橋輪、大齒輪許用彎曲應(yīng)力：[]=637MP，[]=396MP 齒形系數(shù)：Y=2.69 ， Y 應(yīng)力修正系數(shù)：Y=1.58 ， Y 以上數(shù)據(jù)均查自[1]P200 =＜= 就按二者中的大值計(jì)算，將諸值代入①式，得 M≥ = =8.5mm 圓整，取m=8mm。 〔１〕　齒數(shù)和精度等級(jí)：z=19，z=23,z=83, 圓周速度v=5 m/min，8極精度 〔２〕使用系數(shù) K=1 〔３〕動(dòng)載系數(shù) K=1.0，K=1.02 〔４〕齒向載荷分配系數(shù) K=1.21，K=1.

21、13 〔５〕齒寬系數(shù) =0.78，=0.51 　　以上2—5數(shù)據(jù)均查自[1]P193-205 〔６〕載荷系數(shù)K：K=K.K.K.K=1×1×× K=K.K.K.K=1××× 〔７〕總工作時(shí)間 設(shè)計(jì)每日工作8個(gè)小時(shí)，一年300天，使用壽命8年，使用期限內(nèi)工作時(shí)間占20% t=8×300×8×0.2=3840h 〔８〕工作應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 小齒輪為主動(dòng)輪，每轉(zhuǎn)一周，小齒輪同側(cè)嚙合一次；中間輪同一側(cè)齒面也嚙合一次。因此，接觸應(yīng)力按脈動(dòng)循環(huán)變化 N=60rnt=60×1×××10 N=N/i×10×10 N=N/i×10×10 〔９〕彈性系數(shù) Z，Z 〔10〕節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)

22、 Z=2.22，Z 〔11〕接觸疲勞極限 =1280 ，=1370 ，=950 〔12〕接觸平安系數(shù) S=S=1 〔13〕接觸壽命系數(shù) KHN1=1.15，KHN2=1.25，KHN3 　　以上9—13數(shù)據(jù)均查自[1]P201—210 〔14〕許用接觸應(yīng)力 []===1472 　[]===1713 　 []===1235 〔15〕齒寬 b1=b2=b3=100mm 〔16〕驗(yàn)算 =Z.Z =1453<[]=1472 =Z.Z =1224<[]=1235 經(jīng)計(jì)算知，大小齒輪

23、均滿足接觸強(qiáng)度要求。 （1） 齒形系數(shù)Y Y=2.85，Y=2.69，Y （2） 應(yīng)力修正系數(shù)Y Y=1.54，Y=1.575，Y （3） 彎曲疲勞極限 ＝600，＝650，＝450 （4） 彎曲平安系數(shù)S S （5） 應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N 小齒輪為主動(dòng)輪。每轉(zhuǎn)一周，小齒輪同一側(cè)嚙合一次，彎曲應(yīng)力按脈動(dòng)循環(huán)變化；中間同一側(cè)齒面口嚙合一次，彎曲應(yīng)力按對(duì)稱循環(huán)變化。 N=60rnt=60×1×××10 N=N/i×10×10 N=N/i×10×10 （6） 彎曲壽命系數(shù)KFN KFN1 =0.9，KFN2 =1.0，KFN

24、3 （7） 許用彎曲應(yīng)力[] []===540 []===650 []===518 (8) 驗(yàn)算： <[] <[] <[] <[] 經(jīng)計(jì)算知：大小齒輪均滿足彎曲強(qiáng)度要求，且具有高的可靠性。 中間軸〔過橋齒輪軸〕是為適應(yīng)絞車結(jié)構(gòu)上的需要〔加大滾筒與蝸輪軸的中心距〕而設(shè)計(jì)的，軸固定在底盤左側(cè)箱中部。軸上有一過橋齒輪，齒輪有40Cr合金鋼制成，齒面硬度為HRC50~55。齒輪孔內(nèi)鑲有銅套，軸心部挖空，加一個(gè)旋蓋〔壓油蓋〕，組成擠壓式油杯。下面就具體設(shè)計(jì)一下中間軸結(jié)構(gòu)。 ，中間軸傳遞功率P2=13.16 KW。轉(zhuǎn)速n2=14.15 r/min,轉(zhuǎn)

25、矩T2=8881.84 N·m 中間軸受力情況簡(jiǎn)單，且不是重要的軸，選45鋼就可以了。 由[1]P表15-3 查得A0=108 dA0=108 =105.4mm ， 取d=105mm 由于該軸并不旋轉(zhuǎn)，強(qiáng)度要求并不高，所以，根據(jù)同行業(yè)相關(guān)數(shù)據(jù)，取d=75mm。 軸外面套有軸套，過橋齒輪再固聯(lián)在軸套上，用螺釘將二者聯(lián)接。因中間軸不轉(zhuǎn)，無須軸承支撐。軸左端與支承架。 運(yùn)動(dòng)時(shí)，通過小齒輪與中間輪嚙合，帶動(dòng)軸套也隨之轉(zhuǎn)動(dòng)。但中間軸不能轉(zhuǎn)動(dòng)。將凸臺(tái)銑去一塊就是為了防止中間軸與軸套之

26、間由于某種原因而造成軸套帶動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)。由于軸套是運(yùn)動(dòng)的，需一套潤(rùn)滑機(jī)構(gòu)使軸套轉(zhuǎn)動(dòng)靈活；故在軸上開有油槽孔，軸套內(nèi)孔圓周上也均布3條油槽。加油時(shí)，將壓油蓋擰開，向螺孔中參加黃油，加滿后，擰緊壓油油蓋。軸套內(nèi)的三條油槽用來輸送和分布潤(rùn)滑油，油槽長(zhǎng)度應(yīng)小于軸套寬度。隨著軸套的轉(zhuǎn)動(dòng)發(fā)熱，黃油逐漸變稀，從軸上的油孔中滲出，隨軸套一起轉(zhuǎn)動(dòng)。這樣就將潤(rùn)滑油分布在軸套與中間軸的接觸面上，起保護(hù)中間軸和潤(rùn)滑的作用，相當(dāng)于一滑動(dòng)軸承。 軸與齒輪不直接接觸，通過軸套聯(lián)接。因而齒輪上的力不直接做用于軸上，中間軸的受力情況很簡(jiǎn)單，只受重力和支持力這兩個(gè)力而平衡。對(duì)這種情況，軸的直徑足夠大，不需強(qiáng)度校核。 2.6 主軸

27、的設(shè)計(jì)計(jì)算 JH-14型回柱絞車的主軸是一定心軸，固定在左右兩支承架上。它只起支承旋轉(zhuǎn)機(jī)的作用，而不傳遞動(dòng)力，即指承受彎矩作用。 選用鋼，為保證其機(jī)械性能，應(yīng)進(jìn)行調(diào)試處理。 估算公式： d≥A0 式中A0是與材料有關(guān)的系數(shù)，查[1]P表15-3 得A0=108 d≥A0=108× 由于此軸是固定心軸，受力情況并不嚴(yán)重。因此，接上式估算的軸徑可作為軸的最大直徑。參考現(xiàn)有同類產(chǎn)品，取最小軸徑d=115mm。 〔1〕確定軸上零件的布置方式。為使結(jié)構(gòu)緊湊，并考慮具體的工藝性和強(qiáng)度要求，將大齒輪與卷筒一側(cè)對(duì)稱地安裝在軸頸處。即大齒輪在卷筒右側(cè)，通過鍵與卷筒

28、固聯(lián)在一起。軸承兩端裝有軸承蓋，內(nèi)有檔油板和密封圈。軸承蓋用螺釘M1220與卷筒固定在一起。 〔2〕根據(jù)工藝和強(qiáng)度要求把軸制成階梯形，這樣可以使軸上零件定位可靠并且拆裝方便。 〔3〕確定軸的各段長(zhǎng)度。 。 〔4〕確定軸上圓角和倒角尺寸 取軸端倒角為,各軸肩處圓角半徑見圖紙. 至此，軸的設(shè)計(jì)完畢。下面畫出它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖： 圖2-1 軸的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 受力分析：卷筒部件的大齒輪和卷筒未與軸直接接觸，但其上的力通過軸承傳遞到了主軸上。因此，主軸所受軸承的力與卷筒所受軸承的力大小相等方向相反。另外，主軸兩端還受兩個(gè)支承架的支承力。假設(shè)考慮重力的作用，主軸還受卷筒部件的重壓作用

29、。 軸的空間受力圖： O X y z 圖2-2 軸的空間受力圖 由前知：R =392N，R=24500N；R=31642N，R35874N，估計(jì)卷筒重量約為154公斤，那么G=1509N。將軸上作用力分解為水平面受力圖和垂直面受力圖，求出水平面上和垂直面上的支承點(diǎn)反作用力，并畫出彎矩圖： 支反力： 根據(jù)平衡方程R+R=R+G+R R．64+G．236+R．408=R．472 解得，R=5383.8N，R 彎矩圖： 圖2-3 彎矩圖 YX面受力圖： 支反力： 根據(jù)平衡方程 R′+R′=R′+R′

30、 R′．64+R′．408=R′．472 解得，R′=26042.2N， R′ 彎矩圖： 圖2-4 彎矩圖 合成彎矩圖M= 圖2-5 合成彎矩圖 對(duì)照結(jié)構(gòu)圖，分析合成彎矩圖，可知主軸較危險(xiǎn)的三個(gè)部面分別是：中間軸頸110的右端面Ⅰ，右端面軸承的中間部面Ⅱ，右端軸頸的左端面Ⅲ?！仓鬏S結(jié)構(gòu)圖〕。 這三個(gè)合成彎矩分別是： M= = =2669644 M M= = 因?yàn)棰?、Ⅱ處的截面直徑相同，M＞ M，只需驗(yàn)算M就行了。 直徑校核： 心軸的截面尺寸是根據(jù)彎曲強(qiáng)度來計(jì)算。其危險(xiǎn)截面的尺寸可按下式確定。 d= 式中，

31、M——最大彎矩 []——許用彎曲應(yīng)力 ——對(duì)于實(shí)心軸=0，對(duì)于空心軸=，d：軸內(nèi)徑，d：軸外徑，對(duì)于卷筒主軸，查[Ⅰ]P，45鋼，=355MP。取平安系數(shù)n=2.0，那么[]===177.5 MP。主軸是實(shí)心軸，=0。 ∴d≥。 那么d===53.18mm＜75mm d===54.29mm＜85mm 由以上計(jì)算可以看出，主軸強(qiáng)度足夠。 閉式齒輪傳動(dòng)的潤(rùn)滑大局部要求潤(rùn)滑油有較高的粘度和較好的油性.潤(rùn)滑油的粘度可以根據(jù)齒輪的材料和圓周速度來選擇潤(rùn)滑油.蝸桿傳動(dòng)傳動(dòng)齒面間的滑動(dòng)速度大,傳動(dòng)效率低,發(fā)熱大,因此潤(rùn)滑對(duì)于蝸桿傳動(dòng)來說更為重要. 由于是

32、蝸桿-齒輪減速器,綜合考慮采用油池潤(rùn)滑方式.在多級(jí)減速器中,應(yīng)盡量使各級(jí)傳動(dòng)浸入油深度近于相等.一般齒頂圓到油池地面的距離不應(yīng)小于30～50mm,以免太淺時(shí)激起沉于積在箱底的油泥.根據(jù)齒輪及蝸桿傳動(dòng)的粘度平均值,選用HJ-50號(hào)機(jī)械油進(jìn)行潤(rùn)滑. —100攝氏度,而且工作環(huán)境油水分或較潮濕,所以選用鈣鈉基潤(rùn)滑脂(ZBE 36002-88). 主軸是絞車的主要部件之一,對(duì)于它的設(shè)計(jì)和使用,必須給予足夠的重視. 主軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)考慮如下幾點(diǎn): 〔1〕便于起吊、安裝和加工; 〔2〕卷筒主軸上的固定方式,不管用鍵或熱裝固定,都應(yīng)力求可靠、不松動(dòng),因?yàn)樗蓜?dòng)后不僅影響傳動(dòng),而且

33、會(huì)在軸上磨出溝槽,以至引起斷軸事故; 〔3〕軸的斷面變化不應(yīng)太劇烈,并要防止其它類型的、過大的應(yīng)力集中; 〔4〕軸的加工和熱處理需嚴(yán)格遵守規(guī)程,并于機(jī)械加工情在軸頭切樣檢驗(yàn),此外還要進(jìn)行探傷檢驗(yàn); 〔5〕對(duì)軸不僅有強(qiáng)度要求,而且還有剛度要求,通常撓度應(yīng)小于軸跨距的1/3000; 〔6〕主軸的材料一般采用45號(hào)鋼. 絞車制動(dòng)閘的形式有以下三種： 〔１〕帶式制動(dòng)閘 帶式制動(dòng)間有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、維修快捷等優(yōu)點(diǎn)，但也有制動(dòng)力矩受限、閘帶易磨損等缺點(diǎn)。一般用于井下小絞車. 〔２〕塊式制動(dòng)閘 塊式制動(dòng)閘因閘塊大都使用木塊而得其名。滾簡(jiǎn)直徑在1

34、．2m及其以上的老式絞車皆采用塊式制動(dòng)間。按結(jié)構(gòu)分，有角移式塊式制動(dòng)閘和平移式塊式制動(dòng)閘。 〔３〕盤式制動(dòng)閘 盤式制動(dòng)閘是一種利用盤形彈簧(又稱碟形彈簧)彈力緊閘和利用液壓推力松閘的一種新型絞車制動(dòng)裝置。由于使用多副制動(dòng)閘，制動(dòng)可靠性高；用電液調(diào)壓裝置來調(diào)節(jié)制動(dòng)力矩，操作方便，可調(diào)性好；慣性小，動(dòng)作快，靈敏度高；重量輕，外形尺寸??；通用性好等優(yōu)點(diǎn)，因而盤形閘獲得廣泛應(yīng)用。但也有制造精度高、密封要求嚴(yán)格和碟形彈簧可能失效等缺點(diǎn)，在使用維護(hù)中必須注意。 〔１〕制動(dòng)閘 各類絞車都必須具備制動(dòng)鬧，重要絞車應(yīng)有手動(dòng)操縱閘和能自動(dòng)操縱的保險(xiǎn)閘。如果手動(dòng)閘和保險(xiǎn)閘共同使用一套閘瓦制動(dòng)時(shí)，操縱和控

35、制機(jī)構(gòu)必須分開。滾筒直徑在o．8m及其以下的絞車只有手動(dòng)閘。 〔２〕深度指示器 深度指示器是指示提升容器在井筒中運(yùn)行位置的重要裝置。滾簡(jiǎn)直徑1.2m及其以上的絞車都裝有深度指示器。在深度指示器上都裝有減速警鈴、過卷保護(hù)開關(guān)、限速凸輪板、傳動(dòng)齒輪和離合聯(lián)軸節(jié)等。指示針裝在螺母上，由兩根絲杠帶動(dòng)，使兩根指針同時(shí)做上下移動(dòng)。 〔３〕各種保險(xiǎn)裝置 提刀絞車按規(guī)定要求必須裝設(shè)以下保險(xiǎn)裝置：防止過卷裝置、防止過速裝置、過負(fù)荷和欠電壓保護(hù)裝置、限速裝置、閘瓦過磨損保護(hù)裝置、松繩報(bào)警裝置、滿倉(cāng)保護(hù)裝置和深度指示器失效保護(hù)裝置等。滾筒直徑o．8m及其以下的絞車，由于絞車結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行速度較侵，一般都沒有

36、上述保險(xiǎn)裝置。滾簡(jiǎn)直徑1．2m及其以上的絞車．根據(jù)個(gè)同的使用要求設(shè)置不同類型和數(shù)量的保險(xiǎn)裝置。 〔１〕保證準(zhǔn)確停位，防止電動(dòng)機(jī)停電后,其轉(zhuǎn)子慣性仍繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng).〔２〕控制放繩速度，防止?jié)L筒上鋼絲繩亂纏繩。實(shí)際進(jìn)行回柱作業(yè)時(shí)，為縮短拴繩時(shí)間，可翻開回柱絞車的離合器．使?jié)L筒與蝸輪蝸桿減速箱脫開，拴繩工可迅速輕快地將鋼絲繩從滾簡(jiǎn)上拉出來，直至拴到需要回收的頂柱上。為限制滾筒放繩旋轉(zhuǎn)時(shí)的慣性，可使用制動(dòng)閘進(jìn)行控制，防止?jié)L筒上鋼絲繩亂繩. 根據(jù)給出的滾筒直徑以及絞車的實(shí)際情況,最后確定選用帶式制動(dòng)器. 帶式制動(dòng)器是常見的一種制動(dòng)器,工作原理為摩擦制動(dòng). 圖4-1為帶式制動(dòng)器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。制

37、動(dòng)塊與閘帶固聯(lián)并插入制動(dòng)槽內(nèi)。當(dāng)手柄在操作力P的作用下扳過死點(diǎn),閘帶緊箍閘輪并欲與之同轉(zhuǎn)由于制動(dòng)塊與槽的作用,可實(shí)現(xiàn)制動(dòng)目的。 圖5-1 帶式制動(dòng)器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 1閘輪 2閘帶 3制動(dòng)塊 4拉桿 5手柄 6機(jī)體制動(dòng)槽 帶式制動(dòng)器是靠作用力Q收緊制動(dòng)帶而抱住閘輪，即靠帶與輪間產(chǎn)生的摩擦力到達(dá)制動(dòng)目的。為了使帶能夠彎曲，帶通常必須做得很薄((2～4mm)。為了增加摩擦作用，制動(dòng)帶材料一般為鋼帶上覆有一層石棉織物或夾鐵紗帆布，這層覆蓋物也很薄，被粘結(jié)或鉚在鋼帶上，而且必須是連續(xù)和撓性的。 同其它類型的制動(dòng)器一樣，為了采用較小型號(hào)的制動(dòng)器和減小安裝尺寸，帶式制動(dòng)器也應(yīng)安裝在主電動(dòng)機(jī)

38、或高速軸上，以減小所需的制動(dòng)力矩。 帶式制動(dòng)閘的閘帶有以下要求 〔１〕閘帶(剎車帶)與鋼帶連接應(yīng)使用鋼或鋁質(zhì)鉚釘鉚接，鉚釘埋入閘帶深度不小于閘帶厚度的30％。間帶和鋼帶鉚接后．應(yīng)緊緊相貼，不得有皺折和拱曲現(xiàn)象；不得有間隙；鋼帶兩頭彎曲鉚接后的鉚釘頭不得高于閘帶厚度； 〔２〕帶式制動(dòng)閘安裝到絞車上后，閘帶與閘輪的接觸面積不小于閘帶面積的70％ 〔３〕閘帶使用后，不得有裂紋，閘帶磨損余厚不小于3mm； 〔４〕與閘帶相連接的拉桿螺栓、叉頭、閘把、銷軸等零件不得有損傷或變形，拉桿螺栓應(yīng)用背帽背緊； 〔５〕閘把及杠桿等應(yīng)操作靈活可靠，施閘后，閘帶不應(yīng)有明顯伸長(zhǎng)。注意緊閘后，間把位置個(gè)應(yīng)低十水

39、平位置，適當(dāng)保持在略有向L傾角的位置. 圖5-2手壓帶式制動(dòng)閘 1制動(dòng)閘 2手把 3叉頭 4拉桿軸承架 5丁字板 由條件知鋼絲繩的牽引力為45kN，又由前面知道滾筒的平均纏繞半徑，所以可以求出制動(dòng)力矩。即 〔１〕操作工必須經(jīng)過培訓(xùn)考試合格，方可上崗； 〔２〕操作工應(yīng)熟悉所操作回柱絞車的性能與結(jié)構(gòu)，熟悉信號(hào)的聯(lián)系方法，會(huì)檢查、維修、潤(rùn)滑、保養(yǎng)設(shè)備，并會(huì)處理—般性故障。 6.1.2開車前必須認(rèn)真檢查： 〔１〕檢查各部螺栓、銷于等有無松動(dòng)、檢查支撐柱是否牢固，發(fā)現(xiàn)松動(dòng)要及時(shí)撐緊。 〔２〕檢查機(jī)座有無開裂或明顯變形。安裝是否牢固，否那么應(yīng)

40、繼續(xù)加固壓穩(wěn)。 〔３〕檢查各電氣設(shè)備和信號(hào)裝置是否完好，是咨符合防爆要求。 〔４〕檢查鋼絲繩在滾筒上固定是否牢固，排列是否整齊．?dāng)嘟z磨損程度是否超過規(guī)定，有無咬傷、打結(jié)等現(xiàn)象。 〔５〕開車前應(yīng)檢查絞車與回柱導(dǎo)輪之間有無人員站止．假設(shè)有必須讓其躲開。 6.1.3運(yùn)行中必須注意： 〔１〕開車前必須松開手閘。 〔２〕運(yùn)行中必須精神集中，注意信號(hào)，注意與回柱工之間的密切配合；信號(hào)不清不能開車； 〔３〕注意觀察絞車各部運(yùn)轉(zhuǎn)情況，如電動(dòng)機(jī)聲響、鋼絲繩纏繞情況、減速器溫度(不得超過60℃)、電動(dòng)機(jī)外完溫度(不得越過70℃)等； 〔４〕絞車運(yùn)行中必須堅(jiān)守崗位，不得離開絞車，必須時(shí)常注意頂板及絞

41、車的支撐固定情況。 〔１〕盡量整體裝車，并固定牢固。 〔２〕在絞車自己拉自己時(shí)，必須保證導(dǎo)輪固定絕對(duì)可靠，并隨時(shí)維護(hù)好電動(dòng)機(jī)電纜，還應(yīng)注意觀察工作面及巷道周圍情況，不平安不得強(qiáng)行開車。 此種斷絲發(fā)生的部位是在鋼絲繩的同一側(cè)，斷絲數(shù)大多為2-4根，少局部有5-6根之多。連續(xù)斷絲的長(zhǎng)度在20～30mm左右，每隔lm左右出現(xiàn)一次。 連續(xù)斷絲數(shù)為2～5根不等，連續(xù)斷絲的長(zhǎng)度為鋼絲繩在滾筒上纏繞的工作長(zhǎng)度。經(jīng)過檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，這種斷絲是因?yàn)榻g車在工作中的位置不正確,鋼絲繩纏繞咬繩造成的。 7.1安裝、固定和操作 由于絞車須隨工作面的推進(jìn)而經(jīng)常移動(dòng)，所以要求固定支

42、護(hù)方法簡(jiǎn)便、可靠、平安，因而采用打頂柱和繩拴的方法。如以下圖所示。絞車后面的鋼絲繩扣可拴在橫木上或拴在柱腳上，拴好后，應(yīng)點(diǎn)動(dòng)開車將繩拉緊，再打兩根頂柱，頂柱上端應(yīng)向前傾斜10°左右。卷筒采用上面進(jìn)繩方式 圖7-1 卷筒進(jìn)繩方式 在煤層傾角小，頂板較好的工作面，絞車可直接安裝在工作面上進(jìn)行回柱，如果工作面長(zhǎng)度在100米以上可用兩臺(tái)或多臺(tái)絞車分別安裝在工作面各段上，分段同時(shí)進(jìn)行回柱。 在急傾斜煤層工作面上，絞車可安裝在回風(fēng)巷道中，鋼絲繩通過導(dǎo)向滑輪進(jìn)入工作面回柱。 在絞車安裝好后，應(yīng)進(jìn)行回柱試車，看絞車的安裝支護(hù)是否牢固、平安，電器設(shè)備的接地是否良好、可靠、絞車運(yùn)轉(zhuǎn)是否良好。 絞車進(jìn)行

43、回柱時(shí)，操作極為簡(jiǎn)便，司機(jī)按動(dòng)電鈕控制絞車的正、反及停車。司機(jī)與回柱工人要有信號(hào)聯(lián)絡(luò)，密切配合。在操作過程中，司機(jī)應(yīng)時(shí)刻注意信號(hào)，觀察絞車的工作情況，并幫助回繩。 絞車在每次回柱后，須沿排柱或沿巷道向后退移。后移的方法：將鋼絲繩拉到絞車前方拴到固定木柱上，開動(dòng)絞車便可自移。示意圖如下： 圖7-2 回柱絞車示意圖 對(duì)絞車應(yīng)經(jīng)常檢查各潤(rùn)滑部位的油量，蝸輪箱內(nèi)潤(rùn)滑油最高溫度不能超過70C，電動(dòng)機(jī)的最高溫升不能超過80C，對(duì)各緊固零件須經(jīng)常檢查，絞車發(fā)生不正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，應(yīng)及時(shí)停車檢查，并作記錄。 絞車的檢修可根據(jù)具體使用情況來確定。 下面，將JH-14型回柱絞車的技術(shù)規(guī)格、傳動(dòng)

44、零件的主要技術(shù)參數(shù)列表如下： 表7-3傳動(dòng)零件的技術(shù)參數(shù) 牽引力 千牛 140 卷筒尺寸 直徑 mm 400 寬度 300 鋼絲繩 直徑 mm 卷繩平均繩速 米/分 5 總減速比 185 卷筒容繩量 米 120 電動(dòng)機(jī) 型號(hào) YB200L-8 功率 千瓦 15 轉(zhuǎn)速 轉(zhuǎn)/每分 720 外形尺寸 長(zhǎng) mm 1983 寬 680 高 795 絞車重量〔包括電機(jī)〕 公斤 1350

45、 結(jié)束語(yǔ) JH-14型回柱絞車主要由電動(dòng)機(jī)、蝸輪箱局部、滾筒局部及機(jī)座等組成。我在做結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中有些是自己想出來的，有些是類比同類產(chǎn)品選定的。但都盡量使結(jié)構(gòu)合理、經(jīng)濟(jì)耐用；在設(shè)計(jì)計(jì)算中，對(duì)于常用的機(jī)械傳動(dòng)和零部件〔如蝸輪箱局部〕我都按有關(guān)書本的設(shè)計(jì)步驟計(jì)算。 通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，本人的個(gè)人方面都得到了鍛煉。設(shè)計(jì)中綜合運(yùn)用了?機(jī)械原理?、?機(jī)械設(shè)計(jì)?、?材料力學(xué)?、?機(jī)械工程材料?、?機(jī)械零件?、?互換性與測(cè)量技術(shù)?等多方面的知識(shí)，而且還學(xué)了不少的新知識(shí)。畢業(yè)設(shè)計(jì)是一項(xiàng)任務(wù)，更是一次學(xué)習(xí)的好時(shí)機(jī)。在畢業(yè)設(shè)計(jì)中，大學(xué)所學(xué)的功課得到了復(fù)習(xí)和穩(wěn)固，根本技能得到

46、了訓(xùn)練。然后更重要的是培養(yǎng)了我獨(dú)立工作、獨(dú)立思考及解決實(shí)際問題的能力。 因?yàn)槭钱a(chǎn)品設(shè)計(jì)，不可能從書本上找到現(xiàn)成的計(jì)算方法。實(shí)際上，即使參考書也沒有一本是關(guān)于本型號(hào)回柱絞車的。這給我的設(shè)計(jì)過程帶來了不少困難。所幸的是，指導(dǎo)老師一直關(guān)心、指導(dǎo)著我，給予我們很大的幫助。讓我參觀了實(shí)物，并且給我找來了相關(guān)的書籍和圖紙供我參考，讓我受益匪淺。其他老師同學(xué)也給予了熱情的幫助，再加上我的努力工作，終于完成了這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)。在此，對(duì)給予我們熱情幫助的老師、同學(xué)和工廠的技術(shù)人員表示誠(chéng)摯的謝意！ 致謝 本文從擬定題目到定稿，歷時(shí)一月余。在本設(shè)計(jì)完成之際，首先要向我的指導(dǎo)老師致以誠(chéng)摯的

47、謝意。在設(shè)計(jì)的過程中，指導(dǎo)老師給了我許許多多的幫助和關(guān)心。指導(dǎo)老師治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，待人平易近人，在指導(dǎo)老師的悉心指導(dǎo)中，我不僅學(xué)到了扎實(shí)的專業(yè)知識(shí)，也在怎樣處人處事等方面收益很多；同時(shí)他對(duì)工作的積極熱情、認(rèn)真負(fù)責(zé)、有條不紊、實(shí)事求是的態(tài)度，給我留下了深刻的印象，使我受益非淺。在此我謹(jǐn)向指導(dǎo)老師表示衷心的感謝和深深的敬意。同時(shí)，我要感謝我們學(xué)院給我們授課的各位老師，正是由于他們的傳道、授業(yè)、解惑，讓我學(xué)到了專業(yè)知識(shí)，并從他們身上學(xué)到了如何求知治學(xué)、如何為人處事。我也要感謝我的母校河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院，是她提供了良好的學(xué)習(xí)環(huán)境和生活環(huán)境，讓我的大學(xué)生活豐富多姿，為我的人生留下精彩的一筆。另外，衷心感謝我的同窗同學(xué)們和機(jī)械學(xué)院的師兄師姐們，在我畢業(yè)設(shè)計(jì)中，與他們的探討交流使我受益頗多；同時(shí)，他們也給了我很多無私的幫助和支持，我在此深表謝意。 最后，向我的親愛的家人和親愛的朋友表示深深的謝意，他們給予我的愛、理解、關(guān)心和支持是我不斷前進(jìn)的動(dòng)力。 學(xué)無止境。明天，將是我終身學(xué)習(xí)另一天的開始。 參考文獻(xiàn) [4] 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)編委會(huì).?機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)· [7] ?中華人民共和國(guó)煤炭行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)——回柱絞車MT/T 779—