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河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文
目 錄
前 言 4
1、緒論 5
1.1 礦井提升機(jī)的任務(wù)及其地位 5
1.2 礦井提升機(jī)的發(fā)展歷程 6
1.2.1 纏繞式提升機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r 6
1.2.2 各個(gè)系列提升機(jī)的主要特點(diǎn) 6
1.3 礦井提升機(jī)的類型和工作原理 8
1.3.1 礦井提升機(jī)的類型及其組成部分的特點(diǎn) 8
1.3.2 礦井提升機(jī)的工作原理 10
2提升機(jī)的選型和計(jì)算 18
2.1.1 罐籠選擇 18
2.1.2 鋼絲繩設(shè)計(jì)及選擇 18
2.1.3提升機(jī)的選用 19
2.2 提升機(jī)的運(yùn)動(dòng)學(xué)計(jì)算 20
2.2.1 選擇加減速度 20
2.2.2 速度各參數(shù)的計(jì)算 20
2.3 提升動(dòng)力學(xué)計(jì)算 21
2.3.1 預(yù)選電動(dòng)機(jī) 21
2.3.2 提升系統(tǒng)的變位質(zhì)量 21
2.3.3 力圖的計(jì)算 22
3 提升機(jī)減速器的設(shè)計(jì) 25
3.1 減速器的作用 25
3.2 減速器的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀 25
3.3 減速器的總體設(shè)計(jì) 26
3.3.1 擬定傳動(dòng)方案 26
3.3.2 電機(jī)選型 27
3.3.3傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比及其分配 27
3.3.4 計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù) 28
3.4 齒輪設(shè)計(jì) 29
3.4.1 高速級(jí)齒輪設(shè)計(jì) 29
3.4.2 低速級(jí)齒輪設(shè)計(jì) 37
3.5 軸的設(shè)計(jì) 44
3.5.1減速器高速軸1的設(shè)計(jì) 44
3.5.2 中間軸2的設(shè)計(jì) 49
3.5.3 低速級(jí)軸3的設(shè)計(jì) 51
4提升機(jī)制動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 54
4.1 礦井提升機(jī)制動(dòng)裝置的功用及類型 54
4.1.1 制動(dòng)裝置的功用 54
4.1.2 制動(dòng)裝置的類型 54
4.1.3 制動(dòng)系統(tǒng)的要求 55
4.2 制動(dòng)裝置的有關(guān)規(guī)定和要求 55
4.3 制動(dòng)器的主要類型 56
4.3.1 塊閘制動(dòng)器 56
4.3.2 綜合式制動(dòng)器 59
4.3.3 盤式制動(dòng)器 60
4.4 液壓盤式制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)和工作原理 61
4.4.1 液壓盤式制動(dòng)器的結(jié)構(gòu) 61
4.4.2 液壓盤式制動(dòng)器的工作原理 62
4.5盤式制動(dòng)器的設(shè)計(jì)計(jì)算 63
4.5.1 盤式制動(dòng)器工作時(shí)所需制動(dòng)力 63
4.5.2 每副閘應(yīng)有的制動(dòng)力矩 66
4.6 盤式制動(dòng)器的調(diào)整和維護(hù) 66
4.6.1 閘瓦間隙的調(diào)整 66
4.6.2 蝶形彈簧的檢查 67
4.7 提升機(jī)液壓工作站的設(shè)計(jì) 67
4.7.1 液壓站的功用 67
4.7.2 對(duì)交流拖動(dòng)提升機(jī)液壓站的工作要求 68
4.7.3 液壓站的組成部分 68
4.7.4 液壓站類型及其結(jié)構(gòu)原理 69
4.7.5 制動(dòng)力的調(diào)節(jié) 72
4.7.6 液壓站的維護(hù)及注意事項(xiàng) 76
總 結(jié) 78
致 謝 79
參考文獻(xiàn) 80
附錄 81
摘 要
目前我國(guó)許多煤礦礦井已經(jīng)轉(zhuǎn)向中、深部開采，礦井提升設(shè)備作為煤礦的關(guān)鍵設(shè)備，在礦井機(jī)械化生產(chǎn)中占有重要地位。制動(dòng)器是提升機(jī)(提升絞車)的重要組成部分之一，直接關(guān)系著提升機(jī)設(shè)備的安全運(yùn)行。多繩摩擦提升機(jī)具有體積小、質(zhì)量輕、安全可靠、提升能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，適用于較深的礦井提升。本文針對(duì)JK型提升機(jī)，對(duì)其制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。在對(duì)提升機(jī)的制動(dòng)器選型過(guò)程中，因盤式制動(dòng)器是近年來(lái)應(yīng)用較多的一種新型制動(dòng)器，它以其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)及良好的安全性能被廣大用戶認(rèn)可，特別是在結(jié)合了液壓系統(tǒng)和PLC 控制之后，液壓系統(tǒng)和PLC 超強(qiáng)的控制性能為盤式制動(dòng)器的應(yīng)用提供了巨大的工作平臺(tái)。制動(dòng)盤的制動(dòng)力，靠油缸內(nèi)充入油液而推動(dòng)活塞來(lái)壓縮盤式彈簧來(lái)實(shí)現(xiàn)。
液壓盤式制動(dòng)器作為最新一種制動(dòng)器，具有許多優(yōu)點(diǎn)，所以它在現(xiàn)代多種類型提升機(jī)中獲得廣泛的應(yīng)用。它具有制動(dòng)力大、工作靈活性穩(wěn)定、敏感度高等特點(diǎn)，對(duì)生產(chǎn)安全具有重要意義。
關(guān)鍵詞：提升機(jī)；單繩摩擦；制動(dòng)器；設(shè)計(jì)；液壓傳動(dòng)。
Abstract
Currently many of our coal mine has turned to deep mining. Mine coal upgrading equipment as the key equipment holds an important position in mechanized production of the mine. The brakes are one of the important components of a direct bearing on hoistthe safe operation of equipment. Multi-rope friction hoist with small size, light weight, safe, reliable, and strong ability to upgrade apply to the deeper mine hoist. In this paper, the braking system for JK type hoist have been designed. In the hoist brake selection process, because in recent years disc brake is used in the new brakes It's unique strengths and good safety performance recognized by the majority of use。Especially in the light of the hydraulic control system and the PLC, Hydraulic System and PLC super performance of the disc brake provide tremendous platform for the work. Brake disc braking force and rely on the fuel tank filled with oil that drives the piston to compress spring to achieve Disc.
Hydraulic disc brakes as the latest development of a brake, which has many advantages. Therefore it in a modern aircraft types to upgrade gain wider application. It is the braking force, flexibility stability, high sensitivity; on production safety is of great significance.
Keywords: Hoist; Multi-rope friction; Brake; Design; Hydraulic drive.
前 言
我國(guó)是個(gè)能源大國(guó)，也是礦山機(jī)電設(shè)備制造和使用大國(guó)。從20世紀(jì)50年代仿造第一臺(tái)礦井提升機(jī)以來(lái)，至今已設(shè)計(jì)制造、使用了近600多臺(tái)。隨著社會(huì)需求和現(xiàn)代技術(shù)的高速發(fā)展，礦山工業(yè)企業(yè)亟待生產(chǎn)設(shè)備及設(shè)施的機(jī)械化、電氣化、現(xiàn)代化。而礦山工業(yè)的提升機(jī)是咽喉設(shè)備，產(chǎn)品不斷更新?lián)Q代，老產(chǎn)品運(yùn)行年深日久，原本落后的結(jié)構(gòu)問(wèn)題暴露突出，故障增多，嚴(yán)重影響礦山的安全運(yùn)轉(zhuǎn)，抑制了礦山工業(yè)的高速發(fā)展，給國(guó)民經(jīng)濟(jì)帶來(lái)了不良的影響。
隨著國(guó)內(nèi)礦井生產(chǎn)量的日新月異的提高，對(duì)提高提升機(jī)的安全性、可靠性、生產(chǎn)效率以及整機(jī)自動(dòng)化運(yùn)行水平， 降低操作者及維護(hù)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度、處理設(shè)備事故的速度與對(duì)策等，成了迫切要求。
本次設(shè)計(jì)是關(guān)于2JK-2.0/20單繩纏繞式礦井提升機(jī)的設(shè)計(jì)，在本次設(shè)計(jì)中將大學(xué)四年所學(xué)習(xí)的材料力學(xué)，理論力學(xué)，機(jī)械制造，機(jī)械設(shè)計(jì)，機(jī)械制圖等知識(shí)進(jìn)行了一次綜合的運(yùn)用。本次設(shè)計(jì)不僅是對(duì)大學(xué)所學(xué)知識(shí)的總結(jié)和鞏固而且為以后進(jìn)入社會(huì)參見工作積累了一定的經(jīng)驗(yàn)，本次設(shè)計(jì)是個(gè)難得的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)。
在畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，通過(guò)上網(wǎng)查資料，圖書館借書，我逐步認(rèn)識(shí)了礦井提升機(jī)的工作原理和基本構(gòu)造，為我能夠圓滿完成設(shè)計(jì)任務(wù)奠定了良好的基礎(chǔ)。另外我要特別感謝這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的指導(dǎo)老師，劉建慧老師不僅給我提供了礦井提升機(jī)的相關(guān)資料而且給了我不少有用的建議，給我?guī)?lái)莫大的幫助。由于本人理論水平有限，實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)較少，本次設(shè)計(jì)就難免有錯(cuò)誤和考慮不足之處，敬請(qǐng)各位老師以及閱讀者提出寶貴的意見和建議。
1、緒論
1.1 礦井提升機(jī)的任務(wù)及其地位
煤炭是我國(guó)的主要能源，又是重要的化工原料。煤炭被譽(yù)為黑色金子，工業(yè)的食糧，它是十八世紀(jì)以來(lái)人類世界使用的的主要能源之一。雖然它的重要位置已被石油所代替，但在今后相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)，由于石油的日漸枯竭，必然走向衰敗，而煤炭因?yàn)閮?chǔ)量巨大，加之科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，煤炭氣化等新技術(shù)日趨成熟，并得到廣泛應(yīng)用，煤炭必將成為人類生活中的無(wú)法代替的能源之一。我國(guó)既是煤炭生產(chǎn)大國(guó)又是消費(fèi)大國(guó)，而根據(jù)我國(guó)的國(guó)情，在我國(guó)一次性能源結(jié)構(gòu)中，煤炭所占的比重一直是70％以上，在今后相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi)，煤炭仍然是我國(guó)的主要能源，故煤炭對(duì)我國(guó)的重要性不言而喻。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷改革開放，煤炭工業(yè)必將高速持續(xù)地向前發(fā)展。
礦井提升是煤炭生產(chǎn)過(guò)程中必不可少的重要生產(chǎn)環(huán)節(jié)。從井下采煤工作面采出的煤炭，只有通過(guò)礦井提升設(shè)備運(yùn)到地面，才能加以利用?？梢哉f(shuō)，礦井提升是礦井生產(chǎn)的“咽喉”，其設(shè)備在工作中一旦發(fā)生故障，將直接影響生產(chǎn)，甚至造成人身傷亡。此外，礦井提升系統(tǒng)的耗電量很大，一般占礦井生產(chǎn)總耗電量的50％-70％。因此，合理選擇維護(hù)使用這些設(shè)備，使之安全可靠、經(jīng)濟(jì)高效地運(yùn)轉(zhuǎn)，對(duì)保證礦井安全高效的生產(chǎn)，對(duì)提高煤炭企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益．都具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。由于礦井提升設(shè)備是在并下巷道內(nèi)和井簡(jiǎn)內(nèi)工作，空間受到限制，故要求它們結(jié)構(gòu)緊湊，外部尺寸盡量??；又因工作地經(jīng)常變化，因而要求其中的許多設(shè)備應(yīng)便于移置；因?yàn)榫掠型咚?、煤塵、淋水、潮濕等特殊工作條件，還要求設(shè)備應(yīng)防爆、耐腐蝕等。此外，礦井提升設(shè)備是一大型的綜合機(jī)械—電氣設(shè)備，其成本和耗電量比較高，所以，在新礦井的設(shè)計(jì)和老礦井的改建設(shè)計(jì)中，確定合理的提升系統(tǒng)時(shí)，必須經(jīng)過(guò)多方面的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，結(jié)合礦井的具體條件，在保證提升設(shè)備在選型和運(yùn)轉(zhuǎn)兩個(gè)方面都合理的前提下，要求提升設(shè)備具有良好的經(jīng)濟(jì)性。
1.2 礦井提升機(jī)的發(fā)展歷程
1.2.1 纏繞式提升機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r
纏繞式提升機(jī)的發(fā)展是為適應(yīng)我國(guó)礦山建設(shè)的需要，國(guó)產(chǎn)提升機(jī)大致可分為仿蘇、改進(jìn)及自行設(shè)計(jì)等三個(gè)階段。1953~1958年期間生產(chǎn)仿蘇產(chǎn)品BM系列提升機(jī)；KJ系列提升機(jī)是1958~1966年期間生產(chǎn)的仿蘇改進(jìn)產(chǎn)品；JKA系列是在KJ型基礎(chǔ)上的改進(jìn)產(chǎn)品；XKT系列提升機(jī)是1971年7月開始生產(chǎn)的自行設(shè)計(jì)產(chǎn)品，后又改為XKT-B系列，是已成批生產(chǎn)的新型礦井提升機(jī)。時(shí)至今日，中信公司生產(chǎn)的產(chǎn)品最齊全，JK/E，JKM，JTP，2JTP，JT等等。
1.2.2 各個(gè)系列提升機(jī)的主要特點(diǎn)
A. KJ型礦井提升機(jī)
1.)主軸裝置采用鑄鐵法蘭盤；
2.)調(diào)繩裝置為手動(dòng)蝸輪蝸桿式；
3.)制動(dòng)器為角移式；
4.)液壓傳動(dòng)裝置為手動(dòng)杠桿控制的三通閥和電磁鐵控制的四通閥；
5.)深度指示器為機(jī)械牌坊式；
6.)減速器為漸開線人字齒輪減速器。
B.JK（A）型礦井提升機(jī)
1.)調(diào)繩裝置為電動(dòng)蝸輪蝸桿式；
2.)制動(dòng)器為綜合式，改善了閘瓦的磨損情況；
3.)液壓傳動(dòng)裝置為手動(dòng)控制的低壓電液調(diào)節(jié)閥和電磁鐵控制的安全三通閥，操縱省力，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和半自動(dòng)化控制；
4.)減速器采用圓弧人字形齒輪減速器；提高了承載能力并減輕了重量。
C. XKT型礦井提升機(jī)
1)滾筒為焊接結(jié)構(gòu)，重量輕；
2.)采用液壓齒輪式快速調(diào)繩裝置，調(diào)繩省力省時(shí)；
3.)采用圓盤制動(dòng)系統(tǒng)（包括圓盤式制動(dòng)器和液壓站兩部分），此種系列具有以下的優(yōu)點(diǎn)：
（1）安全性較高；
（2）制動(dòng)力矩可調(diào)性好；
（3）慣性小、動(dòng)作快、靈敏性強(qiáng)；
（4）結(jié)構(gòu)緊湊、外形尺寸小、重量輕；
（5）通用性好；
（6）安裝、使用及維護(hù)比較簡(jiǎn)單；
4.)采用圓弧齒輪減速器，提高了承載能力，減輕了重量；
5.)采用了圓盤深度指示器。
XKT系列礦井提升機(jī)與KJ和JK（A）系列比較，有以下的優(yōu)點(diǎn)：
1）提升能力平均提高25%，重量平均減輕25%，
2）采用了一些新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)，如：盤式制動(dòng)器、液壓站、快速調(diào)繩裝置、微拖動(dòng)裝置等
3）通用化程度高。
D. GKT系列礦井提升機(jī)
采用JSZ-2×500型雙力線中心驅(qū)動(dòng)減速器，結(jié)構(gòu)緊湊，傳動(dòng)平穩(wěn)，噪音小。并采用雙列向心滾動(dòng)軸承，傳動(dòng)效率高，在實(shí)際工作中廠家建議傳動(dòng)效率取0.85~0.9；
滾筒為整體焊接結(jié)構(gòu)（2m提升機(jī)可根據(jù)用戶要求，供應(yīng)分割的焊接滾筒和制動(dòng)盤），采用滾動(dòng)軸承支座。雙滾筒提升機(jī)的主軸裝置，具有液壓操縱的、在結(jié)構(gòu)上作了改進(jìn)的齒輪離合器，調(diào)繩操作時(shí)間僅司機(jī)一人即可完成，節(jié)省了時(shí)間和人力；
配有自整角機(jī)傳動(dòng)的圓盤深度指示器（2m提升機(jī)若用戶要求時(shí)，可以改供給牌坊式深度指示器）；
制動(dòng)器為綜合式的液壓開啟的盤式制動(dòng)器；
采用集中控制的操縱臺(tái)。
1.3 礦井提升機(jī)的類型和工作原理
1.3.1 礦井提升機(jī)的類型及其組成部分的特點(diǎn)
提升機(jī)是礦井提升設(shè)備的主要組成部分，目前我國(guó)生產(chǎn)及使用的礦井提升機(jī)，按其滾筒的構(gòu)造特點(diǎn)可分為三大類，即單繩纏繞式、多繩摩擦式及內(nèi)裝式提升機(jī)。
單繩纏繞式提升機(jī)在我國(guó)礦井提升中占有很大的比重，目前在豎井、斜井、淺井、中小型礦井大量使用。其工作原理是把鋼絲繩的一線固定纏繞在提升機(jī)的滾筒上，另一端繞過(guò)井架上的天輪懸掛提升容器，利用滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)方向的不同，將鋼絲繩纏上或放松，完成提升或下放重物的任務(wù)。多繩摩擦式提升機(jī)其特點(diǎn)是靠鋼絲繩與摩擦輪之間的摩擦力傳動(dòng)，這種提升機(jī)由于具有安全可靠、體積小、質(zhì)量小，適用于深井提升等優(yōu)點(diǎn)，在我國(guó)礦井提升中也已得到較廣泛的應(yīng)用。
內(nèi)裝式提升機(jī)是世界上近年來(lái)研制成功的一種全新的新型提升機(jī)，從提升機(jī)的工作原理來(lái)看，它亦屬于摩擦提升范疇，但它實(shí)現(xiàn)了“內(nèi)裝”。所謂內(nèi)裝，就是格拖動(dòng)電機(jī)直接裝在摩擦輪內(nèi)部，使電機(jī)轉(zhuǎn)子與摩擦輪成為一體。內(nèi)裝式提升機(jī)摩擦輪的外觀與一般的摩擦式提升機(jī)毫無(wú)區(qū)別，但它卻把由電動(dòng)機(jī)、減速器和摩擦輪組成的常規(guī)式，發(fā)展成為省去減速器，而使摩擦輪相當(dāng)于電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子，主軸相當(dāng)于電動(dòng)機(jī)定子的高度，結(jié)構(gòu)新穎的提升機(jī)。同時(shí)為了使內(nèi)部電動(dòng)機(jī)冷卻，主軸可以做成空心軸作為冷卻風(fēng)道，這樣減少了設(shè)備結(jié)構(gòu)重量又減少了提升系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。世界上第1臺(tái)內(nèi)裝式提升機(jī)于1988年在德國(guó)豪斯阿登礦投入運(yùn)行，我國(guó)的開灤礦業(yè)集團(tuán)東歡坨煤礦也于1992年從德國(guó)引進(jìn)了1臺(tái)內(nèi)裝式提升機(jī)，迄今設(shè)備運(yùn)行良好。
內(nèi)裝式提升機(jī)是提升機(jī)的機(jī)械與電氣高度一體的完美結(jié)合，由于它體積?。亓枯p、基礎(chǔ)設(shè)施簡(jiǎn)單、設(shè)備造價(jià)低、運(yùn)行費(fèi)用低，與傳統(tǒng)的提升機(jī)相比，其各項(xiàng)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)都顯示出了很高的優(yōu)越性，引起了國(guó)際提升界極大的關(guān)注。內(nèi)裝式提升機(jī)的問(wèn)世，是提升機(jī)領(lǐng)域里的一個(gè)新的里程碑，它不但對(duì)提升機(jī)制造業(yè)產(chǎn)生巨大影響，還對(duì)礦井提升機(jī)的使用、維修也將引起變革，迫使人們用全新的概念去評(píng)價(jià)提升機(jī)性能的優(yōu)劣。內(nèi)裝式提升機(jī)的研制，在我國(guó)尚屬空白，應(yīng)給予足夠重視，以促進(jìn)國(guó)內(nèi)提升機(jī)的發(fā)展，趕超世界先進(jìn)水平。
1.3.2 礦井提升機(jī)的工作原理
按工作原理的不同，礦井提升機(jī)可分為兩類，如圖1-1所示。
圖1-1 礦井提升機(jī)按工作原理的分類
單繩纏繞式提升機(jī)的工作原地如圖1-2所示，簡(jiǎn)單地說(shuō)，就是用一根較粗的鋼絲線在卷筒上纏上和纏下來(lái)實(shí)現(xiàn)容器的提升和下放運(yùn)動(dòng)。提升機(jī)安裝在地面提升機(jī)房里，鋼絲繩一端固定在卷筒上，另一端繞過(guò)天輪后懸掛提升容器。圖1-2所承為單繩纏繞式單卷筒提升機(jī)，卷筒上固定兩根鋼絲繩，并應(yīng)使每根鋼絲繩在卷簡(jiǎn)上的纏繞方向相反。這樣，當(dāng)電動(dòng)機(jī)經(jīng)過(guò)減速器帶動(dòng)卷簡(jiǎn)旋轉(zhuǎn)時(shí)，兩根鋼絲繩便經(jīng)過(guò)天輪在卷筒上纏上和纏下，從而使提升容器在井筒里上下運(yùn)動(dòng)。不難看出，單繩纏繞式提升機(jī)的一個(gè)根本特點(diǎn)和缺點(diǎn)是鋼絲繩在卷筒上不斷的纏上和纏下，這就要求卷簡(jiǎn)必須具備一定的纏繞表面積，以便能容納下根據(jù)井深或提升高度所確定的鋼絲繩懸垂長(zhǎng)度。單純纏繞式提升機(jī)的規(guī)格性能、應(yīng)用范圍及機(jī)械結(jié)構(gòu)等，都是由這一特點(diǎn)來(lái)確定的。
單繩纏繞式雙卷筒提升機(jī)具有兩個(gè)卷簡(jiǎn)，每個(gè)卷筒上固定一根鋼絲繩，并應(yīng)使鋼絲繩在兩卷筒上的纏繞方向相反，其工作原理和特點(diǎn)與單卷筒提升機(jī)完全相同。多繩摩擦式提升機(jī)的工作原理與單純纏繞式提升機(jī)不同，鋼絲繩不是固定和纏繞在主導(dǎo)輪上，而是搭放在主導(dǎo)輪的摩擦襯墊上，如圖1-3所示，提升容器懸掛在鋼絲繩的兩端，在容器的底部還懸掛有平衡尾繩。提升機(jī)工作時(shí)，拉緊的鋼絲繩必須以一定的正壓力緊壓在摩擦襯墊上。當(dāng)主導(dǎo)輪由電動(dòng)機(jī)通過(guò)減速器帶動(dòng)向某一個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，在鋼絲繩和摩擦襯墊之間使發(fā)生根大的摩擦力，使鋼絲繩在這種摩擦力的作用下，跟隨主導(dǎo)輪一起運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)容器的提升和下放。不難看出，多繩摩擦式提升機(jī)的一個(gè)根本特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)是鋼絲繩不在主導(dǎo)輪上纏繞，而是搭放在主導(dǎo)輪的摩擦襯墊上，靠摩擦力進(jìn)行工作。同樣，多繩摩擦式提升機(jī)的規(guī)格性能、應(yīng)用范圍和機(jī)械結(jié)構(gòu)等，都是由這—特點(diǎn)來(lái)確定的。多繩摩擦式提升機(jī)特別適應(yīng)于深井和大產(chǎn)量的提升工作。多繩摩擦式提升機(jī)與單繩纏繞式提升機(jī)比較，在規(guī)格性能、應(yīng)用范圍、機(jī)械結(jié)構(gòu)和經(jīng)濟(jì)效果等方面都優(yōu)越得多，就深井和大產(chǎn)量來(lái)說(shuō)，是豎井提升的發(fā)展方向。但是，根據(jù)我國(guó)目前淺井多、斜并多的特點(diǎn)，單繩纏繞式提升機(jī)仍然是目前制造和使用的重點(diǎn)。對(duì)于部分深井和大產(chǎn)量的礦井，則應(yīng)該合理的選用多繩摩擦式提升機(jī)，而不宜選用大型的單繩纏繞式提升機(jī)。
圖1-2 單繩纏繞式提升機(jī)工作 圖1-3多繩摩擦式提升機(jī)
原理示意圖 工作原理圖
1—卷筒；2—鋼絲繩；3—天輪； 1—主導(dǎo)輪；2—導(dǎo)向輪；3—鋼絲繩；
4—容器；5—平衡尾繩 4—容器；5—平衡尾繩
此外，還有一種新的提升機(jī)類型：布雷爾式提升機(jī)。
1957年南非工程師Robert Blair發(fā)明了多繩纏繞式提升機(jī)（我國(guó)稱為布雷爾式提升機(jī)）。他是基于深井提升的實(shí)踐，總結(jié)了單繩纏繞式和多繩摩擦式提升機(jī)存在的問(wèn)題而產(chǎn)生的。眾所周知，單繩纏繞式提升機(jī)在井深超過(guò)1500m時(shí)，其主、尾繩和摩擦襯墊的壽命都幾乎下降，而且還會(huì)出現(xiàn)主繩震動(dòng)和尾繩難以管理等問(wèn)題。為了保證鋼絲繩的使用壽命，規(guī)定鋼絲繩的任意斷面處的應(yīng)力不應(yīng)過(guò)大（一般不應(yīng)大于),而摩擦提升機(jī)采用尾繩，在容器與鋼絲連接處的鋼絲繩斷面上，靜力隨容器位置的不同而改變的幅度很大，約為。如果以應(yīng)力波動(dòng)值不大于計(jì)算，則提升高度的極限約為1700m。布雷爾提升機(jī)不用尾繩，克服了這些弱點(diǎn)。又無(wú)防滑問(wèn)題。出現(xiàn)的問(wèn)題是體積大功耗大。
布雷爾提升機(jī)實(shí)際上是在較寬的卷筒上安裝一個(gè)中間擋板，把一個(gè)卷筒分隔成兩段，每段纏繞一根鋼絲繩，每個(gè)卷筒上的兩根鋼絲繩，繞過(guò)天輪以后共同連接到一個(gè)提升容器上，可見提升原理與單繩纏繞式無(wú)異，只是用兩根鋼絲繩代替一根鋼絲繩，因此繩徑和卷筒直徑相對(duì)減小了。
布雷爾提升機(jī)有三種不同的布置方式。如圖1所示，其中（a）為前后排列齒輪傳動(dòng)方式；（b）為直線布置式；（c）為電機(jī)直聯(lián)分別拖動(dòng)式。布雷爾提升機(jī)在結(jié)構(gòu)上有如下特點(diǎn)：
1）卷筒上的兩個(gè)纏繞間隔，必須設(shè)計(jì)成纏繞相同圈數(shù)和相同層數(shù)的鋼絲繩，以保證兩根繩中拉力平衡。
2）應(yīng)進(jìn)肯呢個(gè)纏繞多層以減少卷筒的寬度，實(shí)際證明，纏四層甚至是五層是無(wú)困難的，為了減少多層纏繞帶來(lái)的繩弦震動(dòng)和鋼絲繩排列不齊的擠壓喝磨損，一般多采用平行繩槽（Le Bus繩槽），并很好地設(shè)計(jì)間層過(guò)渡楔。
3）以為兩根鋼絲繩連在一個(gè)提升容器上，就存在如多繩摩擦提升的鋼絲繩拉力平衡問(wèn)題，布雷爾提升機(jī)使用兩種平衡方法。一種是平衡輪法，如圖2所示，兩根鋼絲繩以相反方向在平衡輪上纏繞數(shù)圈并固定在平衡輪上，拉力不平衡時(shí)，平衡輪可以轉(zhuǎn)動(dòng)。另一種方法是利用天倫來(lái)平衡鋼絲繩拉力，天輪裝在聯(lián)通的液壓缸上，借天倫的升降來(lái)平衡鋼絲繩拉力。
4）保證整齊的多層纏繞對(duì)布雷爾提升機(jī)是十分重要的，為了見識(shí)纏繩情況，設(shè)有纏繩檢測(cè)裝置，如圖3所示。在卷筒的每個(gè)纏繩間隔的整個(gè)寬度上，設(shè)有弧形板A，它距所纏繞的一層鋼絲繩有繩徑的間隙，弧形板由線圈2來(lái)控制?？呻S層數(shù)的不同而移動(dòng)（圖上為纏繞四層），另有閉鎖線圈3，纏繩過(guò)程中，它使插銷總是定位于軸上的凹槽中（凹槽與纏繞層數(shù)相對(duì)應(yīng)）。一層纏滿時(shí)，線圈3通電拔起閉鎖插銷，同時(shí)線圈B通電使軸4移動(dòng)，帶動(dòng)弧形板1后移或者前移，弧形板移到新的位置后，線圈2的3斷電閉鎖。如果在莫一層沒(méi)有一根繩提前纏到下層上，稀釋由于軸4被閉鎖，弧形板不能移動(dòng)，便在繩的壓力下繞軸6轉(zhuǎn)動(dòng)，使串與安全回路中的接點(diǎn)5打開，提升機(jī)以正常減速度停車。此外也可以用液壓控制檢測(cè)纏繩。
5）對(duì)制動(dòng)器的設(shè)計(jì)必須特別重視，特備是直聯(lián)電機(jī)分別拖動(dòng)時(shí)，由于不平衡靜力矩大，每個(gè)卷筒要設(shè)兩個(gè)制動(dòng)輪（盤）。
（a）前后排列齒輪傳動(dòng)布置
（b）直線式布置
（c）電器聯(lián)系直聯(lián)電機(jī)拖動(dòng)式布置
鋼絲繩拉力平衡輪
根據(jù)對(duì)單繩纏繞式、多繩摩擦式的布雷爾式提升機(jī)進(jìn)行一次提升量的井深，以及對(duì)功率和初期投資的比較結(jié)果，可以得出結(jié)論，每種提升機(jī)都一個(gè)臨界提升高度?？紤]繩中應(yīng)力波動(dòng)值不過(guò)大，多繩摩擦式提升機(jī)這個(gè)臨界高度約為1400m，布雷爾提升機(jī)約為2000m。小于臨界高度，布雷爾提升的一次提升量不變，而多繩摩擦提升則可大大增加。如果一次提升量相同，多繩摩擦提升機(jī)的均方根功率高，明顯優(yōu)于布雷爾提升機(jī)，這是由于布雷爾提升機(jī)的不平衡力矩大的緣故。影響初期投資的因素很多，但無(wú)疑多繩摩擦提升機(jī)要便宜的多，但是在那些不得不使用布雷爾提升機(jī)的礦井，這個(gè)問(wèn)題就要退居次要了，以為如果由于提升機(jī)的緣故，不得不改變礦井設(shè)計(jì)，或者采用分段提升，那么費(fèi)用就會(huì)超過(guò)布雷爾提升機(jī)的初期投資。由上述理由可見，1400m以內(nèi)的深井，使用多繩摩擦提升機(jī)合理；超過(guò)1400m的井深，兩者都可以使用，但布雷爾提升機(jī)較合理些；深井超過(guò)1700m以上時(shí)，采用布雷爾提升機(jī)最為合理.
2提升機(jī)的選型和計(jì)算
煤礦主井主要為了煤炭的運(yùn)輸提升，而副井只作為下放材料，設(shè)備，以及排矸（立井還作為人員上下的通道），副井一般采用罐籠提升。本次設(shè)計(jì)的就是副井所使用的提升機(jī)。
2.1.1 罐籠選擇
根據(jù)礦車類型按表選擇單層罐籠（YJGS-1.8-1)其技術(shù)規(guī)格為：
裝載礦車一輛，最大載重2.2噸、自重2噸、乘人數(shù)10人、斷面尺寸1800X1150
礦石一次提升重量：
廢石一次提升重量：
一次提升礦車總重：
2.1.2 鋼絲繩設(shè)計(jì)及選擇
選擇鋼絲繩時(shí)，應(yīng)根據(jù)使用條件和鋼絲繩的特點(diǎn)來(lái)考慮。我國(guó)單繩纏繞式提升機(jī)多為右螺旋纏繞，故應(yīng)選右捻繩，目的是防止鋼絲繩松捻。
1） 最大懸垂長(zhǎng)度：
2）鋼絲繩的選擇
考慮井不太深，根據(jù)貨源情況，選用6x19右捻鍍鋅鋼絲繩。
m------------------安全系數(shù)，罐籠類取7.5
按表選擇6x19鋼絲繩，其技術(shù)規(guī)格如下：
繩徑 d=24.5mm 每米繩重p=1.98kg/m
鋼絲破斷力總和N
鋼絲繩公稱抗拉強(qiáng)度
2.1.3提升機(jī)的選用
1卷筒直徑D=1000mm
2卷筒寬度B=1000mm
3鋼絲繩的最大靜張力
4鋼絲繩的最大靜張力差
5合理的提升速度
按照《礦井運(yùn)輸提升》附表12選擇2JK-2/20型提升機(jī)，其技術(shù)規(guī)格如下：卷筒直徑D=1000mm 寬度= B=1000mm 鋼絲繩最大靜張力 最大靜張力差：.配套的二級(jí)減速器比 i=11.5機(jī)器旋轉(zhuǎn)部分變位重量 （不包括天輪和電動(dòng)機(jī)）
2.2 提升機(jī)的運(yùn)動(dòng)學(xué)計(jì)算
2.2.1 選擇加減速度
根據(jù)煤礦安全規(guī)程規(guī)定，升降人員時(shí)加、減速度應(yīng)不大于0.75米/秒 選取加速度 減速度
2.2.2 速度各參數(shù)的計(jì)算
提升中段
由-305到-245
由-245到地面
由-305到地面
提升高度H
60m
260m
320m
加速時(shí)間
7s
7s
7s
加速距離
17.5m
17.5m
17.5m
減速時(shí)間
7s
7s
7s
減速距離
17.5m
17.5m
17.5m
等速距離
25m
225m
285m
等速時(shí)間
5s
45s
57s
一次提升時(shí)間
19s
59s
71s
2.3 提升動(dòng)力學(xué)計(jì)算
2.3.1 預(yù)選電動(dòng)機(jī)
電動(dòng)機(jī)的近似容量
選擇JRQ-147-8型電動(dòng)機(jī) 其技術(shù)規(guī)格N=200千瓦 額定轉(zhuǎn)速735轉(zhuǎn)/分
額定電壓=6000伏 轉(zhuǎn)子飛輪力矩125kg.
2.3.2 提升系統(tǒng)的變位質(zhì)量
(1) 礦石重量： Q=1400kg
(2) 罐籠重量：=2000kg
(3) 礦車重量： q=500kg
(4) 鋼絲繩重量：
（5) 機(jī)器旋轉(zhuǎn)部位變位質(zhì)量
(6)天輪的變位質(zhì)量：
（7） 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子變位質(zhì)量：
（8） 總變位質(zhì)量：
2.3.3 力圖的計(jì)算
a.在加速階段 動(dòng)力方程式
(1) 提升開始時(shí)，t=0,拖動(dòng)力為
=1.2X1400+1.98X350+2736X0.7
=4288.2kg
（2) 加速階段階段終了時(shí)， 拖動(dòng)力
b.在等速階段，動(dòng)力方程為
(1)在等速開始時(shí)，t=0 拖動(dòng)力方程為
（2） 等速終了時(shí)， 拖動(dòng)力為
C.減速階段
拖動(dòng)力方程式為：
（1） 減速階段開始時(shí)，t=0, 拖動(dòng)力為：
（2） 減速終了時(shí) t= ,拖動(dòng)力為：
3 提升機(jī)減速器的設(shè)計(jì)
3.1 減速器的作用
1）降速同時(shí)提高輸出扭矩，扭矩輸出比例按電機(jī)輸出乘減速比，但要注意不能超出減速器額定扭矩。
? ?2） 降速同時(shí)降低了負(fù)載的慣量，慣量的減少為減速比的平方。
3.2 減速器的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀
1）國(guó)外減速器現(xiàn)狀：齒輪減速器在各行各業(yè)中十分廣泛地使用著，是一種不可缺少的機(jī)械傳動(dòng)裝置。當(dāng)前減速器普遍存在著體積大、重量大，或者傳動(dòng)比大而機(jī)械效率過(guò)低的問(wèn)題。國(guó)外的減速器，以德國(guó)、丹麥和日本處于領(lǐng)先地位，特別在材料和制造工藝方面占據(jù)優(yōu)勢(shì)，減速器工作可靠性好，使用壽命長(zhǎng)。但其傳動(dòng)形式仍以定軸齒輪傳動(dòng)為主，體積和重量問(wèn)題，也未解決好。最近報(bào)導(dǎo)，日本住友重工研制的FA型高精度減速器，美國(guó)Alan-Newton公司研制的X-Y式減速器，在傳動(dòng)原理和結(jié)構(gòu)上與本項(xiàng)目類似或相近，都為目前先進(jìn)的齒輪減速器。當(dāng)今的減速器是向著大功率、大傳動(dòng)比、小體積、高機(jī)械效率以及使用壽命長(zhǎng)的方向發(fā)展。因此，除了不斷改進(jìn)材料品質(zhì)、提高工藝水平外，還在傳動(dòng)原理和傳動(dòng)結(jié)構(gòu)上深入探討和創(chuàng)新，平動(dòng)齒輪傳動(dòng)原理的出現(xiàn)就是一例。減速器與電動(dòng)機(jī)的連體結(jié)構(gòu)，也是大力開拓的形式，并已生產(chǎn)多種結(jié)構(gòu)形式和多種功率型號(hào)的產(chǎn)品。
2）國(guó)內(nèi)減速器現(xiàn)狀：國(guó)內(nèi)的減速器多以齒輪傳動(dòng)、蝸桿傳動(dòng)為主，但普遍存在著功率與重量比小，或者傳動(dòng)比大而機(jī)械效率過(guò)低的問(wèn)題。另外，材料品質(zhì)和工藝水平上還有許多弱點(diǎn)，特別是大型的減速器問(wèn)題更突出，使用壽命不長(zhǎng)。國(guó)內(nèi)使用的大型減速器（500kw以上），多從國(guó)外（如丹麥、德國(guó)等）進(jìn)口，花去不少的外匯。60年代開始生產(chǎn)的少齒差傳動(dòng)、擺線針輪傳動(dòng)、諧波傳動(dòng)等減速器具有傳動(dòng)比大，體積小、機(jī)械效率高等優(yōu)點(diǎn)?。但受其傳動(dòng)的理論的限制，不能傳遞過(guò)大的功率，功率一般都要小于40kw。由于在傳動(dòng)的理論上、工藝水平和材料品質(zhì)方面沒(méi)有突破，因此，沒(méi)能從根本上解決傳遞功率大、傳動(dòng)比大、體積小、重量輕、機(jī)械效率高等這些基本要求。90年代初期，國(guó)內(nèi)出現(xiàn)的三環(huán)（齒輪）減速器，是一種外平動(dòng)齒輪傳動(dòng)的減速器，它可實(shí)現(xiàn)較大的傳動(dòng)比，傳遞載荷的能力也大。它的體積和重量都比定軸齒輪減速器輕，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，效率亦高。由于該減速器的三軸平行結(jié)構(gòu)，故使功率/體積（或重量）比值仍小。且其輸入軸與輸出軸不在同一軸線上，這在使用上有許多不便。我國(guó)超大型減速器（如水泥生產(chǎn)行業(yè)，冶金，礦山行業(yè)都需要超大型減速器）大多依靠進(jìn)口，而本減速器的一個(gè)巨大優(yōu)勢(shì)就是可以做超大型的減速器，完全可以填補(bǔ)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的空白，并將具有較大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
3.3 減速器的總體設(shè)計(jì)
3.3.1 擬定傳動(dòng)方案
礦井提升機(jī)機(jī)是低速重載機(jī)械，工作條件較差，載荷有一定的沖擊，且有粉塵等。與其它傳動(dòng)方式相比，齒輪傳動(dòng)有效率高，尺寸小，適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，所以設(shè)計(jì)礦井提升機(jī)機(jī)采用齒輪傳動(dòng)。設(shè)計(jì)球磨機(jī)工作二十年，每年工作340天，每天連續(xù)工作13h。根據(jù)齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn)，擬定采用兩級(jí)傳動(dòng)，均采用閉式斜齒輪傳動(dòng)，如下圖所示：
3.3.2 電機(jī)選型
工業(yè)上一般用三相交流電源，無(wú)特殊要求，一般采用三相異步交流電機(jī)。由上章所知，選擇的是JRQ-147-8型電動(dòng)機(jī)，其技術(shù)規(guī)格N=200千瓦，額定轉(zhuǎn)速735轉(zhuǎn)/分，額定電壓為6000伏。
3.3.3傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比及其分配
由上章所知，選擇的是2JK-2/20型礦井提升機(jī)，其相配套的減速器的傳動(dòng)比為11.5,20,30三種，本次設(shè)計(jì)采用傳動(dòng)比為11.5的二級(jí)斜齒圓柱減速器。
分配傳動(dòng)比
選，則 ,則
3.3.4 計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)
1、各軸轉(zhuǎn)速 n
各軸標(biāo)號(hào)如圖
2、各軸功率
礦井提升機(jī)機(jī)是專用機(jī)械，應(yīng)用電機(jī)的輸入功率來(lái)計(jì)算各軸的輸入功率，電機(jī)的額定功率為200kw，電動(dòng)機(jī)的效率為，所以電動(dòng)機(jī)的輸出功率為185kw
各軸的輸入功率為：
0.99
3、各軸輸入轉(zhuǎn)矩
將以上結(jié)果，整理列入下表
項(xiàng) 目
電動(dòng)機(jī)軸
軸1
軸2
軸3
轉(zhuǎn)速（r/min）
735
735
216.2
63.9
功率（kW）
185
183.15
174.1
165.5
轉(zhuǎn)矩（N·m）
2403.7
2380.2
7768.9
24734.3
傳動(dòng)比
1
3.4
3.38246
3.4 齒輪設(shè)計(jì)
3.4.1 高速級(jí)齒輪設(shè)計(jì)
斜齒輪傳動(dòng)比較平穩(wěn)，沖擊、震動(dòng)、噪聲小，適用于高速重載傳動(dòng)，所以提升機(jī)磨傳動(dòng)裝置高速級(jí)選擇斜齒輪傳動(dòng)。
高速級(jí)傳動(dòng)位于減速器內(nèi)，屬閉式傳動(dòng)，所以按齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算，然后校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。
1、齒輪材料、精度等級(jí)、齒數(shù)及螺旋角選擇
小斜齒輪選擇40Cr，調(diào)質(zhì)處理，HB=241～286強(qiáng)度極限為700Mpa,屈服極限為50Mpa,齒面硬度為260HBS。大齒輪材料選用45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理，HB=217～255，選取硬度為：225 HBS 二者硬度差為：35 HBS，精度等級(jí)為7。
齒數(shù)選擇：小齒輪齒數(shù)，，取75
初選螺旋角
2.、按齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算
（1） 確定公式內(nèi)各計(jì)算量
1）選擇=1.6。
2）查圖10-30選擇區(qū)域系數(shù)=2.42。
3）計(jì)算小齒輪轉(zhuǎn)矩
4）齒寬系數(shù)，選
5）彈性影響系數(shù)，
6）按齒面硬度查得小齒輪接觸疲勞強(qiáng)度極限，大齒輪接觸疲勞強(qiáng)度極限
7）計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)
8）查疲勞強(qiáng)度壽命系數(shù)；
9）計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力
10）端面重合度，查得，，于是
取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1得
（2）計(jì)算
1）試算小齒輪分度圓直徑，代入的值.
2)計(jì)算圓周速度V
3)計(jì)算齒寬及模數(shù)
齒寬
模數(shù)
齒高
4）計(jì)算縱向重合度
5）計(jì)算載荷系數(shù)K
經(jīng)查課本《機(jī)械設(shè)計(jì)》表10-2得使用系數(shù) 根據(jù)v=7.14m/s,7級(jí)精度,查圖10-8得動(dòng)載系數(shù)，由表10-3查得；由表10-4用插值法查得7級(jí)精度、小齒輪相對(duì)支承非對(duì)稱布置時(shí)，齒向載荷分布系數(shù)
由,,2查圖10-13得,故載荷系數(shù)為：
6)按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑如下：
7)計(jì)算模數(shù)：
3 按照齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)，使用以下公式：
(1) 確定計(jì)算參數(shù)
1)計(jì)算載荷系數(shù)：
2) 根據(jù)縱向重合度 =1.875 查圖10-28得螺旋角影響系數(shù)
3）計(jì)算當(dāng)量齒數(shù).
4）查取齒形系數(shù)
查10-5表應(yīng)用插值法得
5）查取應(yīng)力校正系數(shù)
查10-5表應(yīng)用插值法得
（2）其余參數(shù)選擇
查圖10-20c表得小齒輪的彎曲疲勞極限 ;大齒輪的彎曲疲勞極限
查圖10-21表選取彎曲疲勞壽命系數(shù)
計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力
選取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4 ,利用公式求得如下:
MPa
4）計(jì)算大小齒輪的 并加以比較.
小齒輪的數(shù)值大
(3) 設(shè)計(jì)計(jì)算
對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)與由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)相差較大，為保證齒輪的在使用期間能滿足壽命要求，取較大值作為設(shè)計(jì)時(shí)參考的模數(shù)，取標(biāo)準(zhǔn)值=8mm,取分度圓直徑
取，則,取
4 幾何尺寸計(jì)算
（1）計(jì)算中心距
將中心距圓整為439mm
（2） 按圓整后的中心距修正螺旋角
（3 ）計(jì)算大，小圓的基圓直徑，齒圓直徑，齒根圓直徑
5 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：
以大齒輪為例,因齒輪齒頂圓直徑大于160mm, 所以選擇腹板式為好.其他有關(guān)尺寸按圖表推薦用的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì).
3.4.2 低速級(jí)齒輪設(shè)計(jì)
1、齒輪材料、精度等級(jí)、齒數(shù)及螺旋角選擇
小斜齒輪都選擇40Cr，調(diào)質(zhì)處理，HB=241～286強(qiáng)度極限為700Mpa,屈服極限為50Mpa,齒面硬度為260HBS。大齒輪材料選用45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理，HB=217～255，選取硬度為：225 HBS 二者硬度差為：35 HBS，精度等級(jí)為7。
齒數(shù)選擇：小齒輪齒數(shù)，，取82
初選螺旋角
2.、按齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算
（1） 確定公式內(nèi)各計(jì)算量
1）選擇=1.6。
2）查圖10-30選擇區(qū)域系數(shù)=2.42。
3）計(jì)算小齒輪轉(zhuǎn)矩
4）齒寬系數(shù)，選
5）彈性影響系數(shù)，
6）按齒面硬度查得小齒輪接觸疲勞強(qiáng)度極限，大齒輪接觸疲勞強(qiáng)度極限
7）計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)
8）查疲勞強(qiáng)度壽命系數(shù)；
9）計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力
10）端面重合度，查得，，于是
取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1得
（2）計(jì)算
1）試算小齒輪分度圓直徑，代入的值.
2)計(jì)算圓周速度V
3)計(jì)算齒寬及模數(shù)
齒寬
模數(shù)
齒高
4）計(jì)算縱向重合度
5）計(jì)算載荷系數(shù)K
經(jīng)查課本《機(jī)械設(shè)計(jì)》表10-2得使用系數(shù) 根據(jù)v=2.39m/s,7級(jí)精度,查圖10-8得動(dòng)載系數(shù)，由表10-3查得；由表10-4用插值法查得7級(jí)精度、小齒輪相對(duì)支承非對(duì)稱布置時(shí)，齒向載荷分布系數(shù)
由,,2查圖10-13得,故載荷系數(shù)為：
6)按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑如下：
7)計(jì)算模數(shù)：
3 按照齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)，使用以下公式：
(2) 確定計(jì)算參數(shù)
1)計(jì)算載荷系數(shù)：
2) 根據(jù)縱向重合度 =2.045 查圖10-28得螺旋角影響系數(shù)
3）計(jì)算當(dāng)量齒數(shù).
4）查取齒形系數(shù)
查10-5表應(yīng)用插值法得
5）查取應(yīng)力校正系數(shù)
查10-5表應(yīng)用插值法得
（2）其余參數(shù)選擇
查圖10-20c表得小齒輪的彎曲疲勞極限 ;大齒輪的彎曲疲勞極限
查圖10-21表選取彎曲疲勞壽命系數(shù)
計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力
選取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4 ,利用公式求得如下:
大齒輪的數(shù)值大
(4) 設(shè)計(jì)計(jì)算
對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)與由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)相差較大，為保證齒輪的在使用期間能滿足壽命要求，取較大值作為設(shè)計(jì)時(shí)參考的模數(shù)，取標(biāo)準(zhǔn)值=10mm,取分度圓直徑
取，則,取
4 幾何尺寸計(jì)算
（1）計(jì)算中心距
將中心距圓整為616mm
（2） 按圓整后的中心距修正螺旋角
因值改變不多,故參數(shù) 等不必修正
（3 ）計(jì)算大，小圓的基圓直徑，齒圓直徑，齒根圓直徑
5 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：
以大齒輪為例,因齒輪齒頂圓直徑大于160mm, 所以選擇腹板式為好.其他有關(guān)尺寸按圖表推薦用的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì).
3.5 軸的設(shè)計(jì)
3.5.1減速器高速軸1的設(shè)計(jì)
1、選擇材料
由于傳遞中小功率，軸的轉(zhuǎn)速較高，為保持尺寸穩(wěn)定性和減少熱處理變形可選用40，
經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，查得材料的力學(xué)性能數(shù)據(jù)為：
2、初步估算軸徑
由于軸的材料為40Cr鋼，調(diào)質(zhì)處理。，查參考文獻(xiàn)[機(jī)械設(shè)計(jì)] 選取 ，則得：
此軸上有一個(gè)鍵槽，則軸徑增大7%
輸入軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處的軸頸。為了使所選的,軸頸與聯(lián)軸器的孔頸相適應(yīng)，故需同時(shí)選取聯(lián)軸器型號(hào)。
聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩,查表取,則：
按照計(jì)算轉(zhuǎn)矩應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩的條件，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，選用LH7型彈性柱銷聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩為6300N.m。半聯(lián)軸器的孔徑為70mm,故取，故取輸入軸的最小直徑為70mm,半聯(lián)軸器長(zhǎng)度，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長(zhǎng)度。
3、齒輪的力分析計(jì)算：
圓周力:
徑向力： 、
軸向力：
4、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
高速軸1的形狀如下圖，為了方便清楚的進(jìn)行尺寸設(shè)計(jì)計(jì)算，圖上軸的各段標(biāo)注了相應(yīng)的數(shù)字。
1）為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位要求，1-2軸段左端需制出一軸肩，故取2-3段的直徑；右端用軸端擋圈定位。半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長(zhǎng)度，為了保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上而不壓在軸的端面上，故1-2段的長(zhǎng)度應(yīng)比略短一些，現(xiàn)取。
2）初步選擇滾動(dòng)軸承。因軸承同時(shí)受徑向力和軸向力的作用，故選用單列圓錐滾子軸承參照工作要求并根據(jù)；，由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取0基本游隙組、標(biāo)準(zhǔn)精度等級(jí)角接觸球軸承33016，其尺寸為，故；而。左端滾動(dòng)軸承采用軸肩進(jìn)行軸向定位。由手冊(cè)查得30316型軸承的定位軸肩高度，因此取。
3)已知齒輪輪轂的寬度為200mm，故取。4-5段比3-4段高出一個(gè)軸肩的高度，軸肩高度，故取h=7mm,則。根據(jù)實(shí)際情況取。
4）軸承端蓋的總寬度為20mm（由減速器及軸承端蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而定）。根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于添加潤(rùn)滑脂的要求，取端蓋的外端面與半聯(lián)軸器左端面之間的距離，故取。
5）取齒輪距箱體內(nèi)壁之距離，考慮到箱體的鑄造誤差，在確定滾動(dòng)軸承位置時(shí)，應(yīng)距離箱體內(nèi)壁一短距離s，取，已知滾動(dòng)軸承寬度，則 至此，已初步確定了軸的各段直徑和長(zhǎng)度。
6)軸上零件的周向定位
半聯(lián)軸器與軸的周向定位.采用平鍵連接。半聯(lián)軸器與軸的連接，選用平鍵為，長(zhǎng)度取95mm，半聯(lián)軸器與軸的配合為。滾動(dòng)軸承與軸的周向定位是由過(guò)渡配合來(lái)保證的，此處選軸的直徑公差為m6。
7）確定軸上圓角和倒角尺寸
取軸端倒角為，各軸肩處的圓角半徑見圖紙所示。
5 支座反力分析
1）水平面上支反力
2) 垂直反力
6 當(dāng)量彎矩
1）水平彎矩
2) 垂直面彎矩
3) 合成彎矩
根據(jù)以上數(shù)據(jù)，以及單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，取得
7、 校核強(qiáng)度
按扭彎合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度，由軸的結(jié)構(gòu)筒圖及當(dāng)量彎矩圖可知截面C處當(dāng)量彎矩最大，是軸的危險(xiǎn)截面，進(jìn)行校核時(shí)，只校核軸上承受最大當(dāng)量彎矩的截面的強(qiáng)度，則由軸的強(qiáng)度校核式
其中軸為直徑d=70mm的實(shí)心軸，則
故軸的強(qiáng)度足夠，軸安全可靠。
3.5.2 中間軸2的設(shè)計(jì)
1、選擇材料
軸2的材料與軸1的材料相同
2、初步估算軸徑
由于軸的材料為40Cr鋼，調(diào)質(zhì)處理。，查參考文獻(xiàn)[機(jī)械設(shè)計(jì)] 選取 ，則得：
3、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
高速軸1的形狀如下圖，為了方便清楚的進(jìn)行尺寸設(shè)計(jì)計(jì)算，圖上軸的各段標(biāo)注了相應(yīng)的數(shù)字。
1) 初步選擇滾動(dòng)軸承。軸的兩端采用深溝球軸承，顯然此軸的最小直徑在兩端的安裝軸承處，根據(jù)尺寸，由軸承產(chǎn)品目錄初步選0基本游隙組，標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的單列圓錐滾子軸承33016，其尺寸為，故，且（6-7段左端有一個(gè)擋圈），取(1-2段右端有一個(gè)套筒)
2）取安裝齒輪處的軸段2-3的直徑；齒輪的左端與左軸承之間采用軸套定位。已知齒輪輪轂的寬度為205mm,為了使套筒端面可靠地壓緊齒輪，此軸端應(yīng)略短于輪轂寬度，故取。齒輪的右端采用軸肩定位，軸肩高度，故取h=5mm，則。軸環(huán)寬度，取。
3）由低速級(jí)小齒輪的齒寬為273mm得。取軸段5-6比6-7段高出一個(gè)軸肩，取，。
4）齒輪與軸的周向定位采用平鍵連接，按，由表查得平鍵，取長(zhǎng)度為180mm。
5）軸的強(qiáng)度校核和軸1相同，經(jīng)校驗(yàn)強(qiáng)度足夠，安全。
3.5.3 低速級(jí)軸3的設(shè)計(jì)
1、選擇材料
軸3的材料與軸2的材料相同
2、初步估算軸徑
由于軸的材料為40Cr鋼，調(diào)質(zhì)處理。，查參考文獻(xiàn)[機(jī)械設(shè)計(jì)] 選取 ，則得：
此軸上有一個(gè)鍵槽，則軸徑增大7%
輸入軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處的軸頸。為了使所選的,軸頸與聯(lián)軸器的孔頸相適應(yīng)，故需同時(shí)選取聯(lián)軸器型號(hào)。
聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩,查表取,則：
按照計(jì)算轉(zhuǎn)矩應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩的條件，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，選用LH12型彈性柱銷聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩為63000N.m。半聯(lián)軸器的孔徑為170mm,故取，故取輸入軸的最小直徑為170mm,半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長(zhǎng)度為242mm
3、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
1）為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位要求，1-2軸段左端需制出一軸肩，故取2-3段的直徑；右端用軸端擋圈定位。半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長(zhǎng)度為，為了保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上而不壓在軸的端面上，故1-2段的長(zhǎng)度應(yīng)比略短一些，現(xiàn)取。
2）初步選擇軸承。因軸承同時(shí)受徑向力和軸向力選作用，故采用單列角接觸球軸承，因軸徑較大，采用專門制造的大軸承。取，，則，軸的6-7段左端由套筒定位，套筒長(zhǎng)12mm，取。
3)取安裝齒輪處的軸段；齒輪的右端與右軸承之間采用軸套定位。已知齒輪輪轂的寬度為278mm,為了使套筒端面可靠地壓緊齒輪，此軸端應(yīng)略短于輪轂寬度，故取。齒輪的左端采用軸肩定位，軸肩高度，故取h=6mm，則軸環(huán)處的直徑。軸環(huán)寬度，取。
4），取
5）齒輪與軸的周向定位采用平鍵連接，由選，取長(zhǎng)度為250mm。
6）軸的強(qiáng)度校核同軸1的方法相同，經(jīng)校核強(qiáng)度足夠，安全。
附 減速器的其他設(shè)計(jì)尺寸：
軸承端蓋凸緣厚度11mm，減速器殼體壁厚12mm，軸承距箱體內(nèi)壁8mm，齒輪距箱體內(nèi)壁16mm.
4提升機(jī)制動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
4.1 礦井提升機(jī)制動(dòng)裝置的功用及類型
4.1.1 制動(dòng)裝置的功用
1)在提升機(jī)正常工作的減速階段或下放重物時(shí)，參與調(diào)整提升機(jī)的運(yùn)行速度，并在提升終了時(shí)使之正常停車，即工作制動(dòng)；
2）當(dāng)提升機(jī)工作異常時(shí)使之迅速停車，以免事故擴(kuò)大，即安全制動(dòng)；
3）當(dāng)提升機(jī)檢修時(shí)，使之保持不動(dòng)；
4）雙筒提升機(jī)在進(jìn)行調(diào)繩操作時(shí)，是卷筒保持不動(dòng)。
4.1.2 制動(dòng)裝置的類型
制動(dòng)裝置中的制動(dòng)器按結(jié)構(gòu)分為塊閘和盤閘；傳動(dòng)裝置按傳動(dòng)能源分為油壓、氣壓及彈簧等。
JK型和BM型提升機(jī)使用油壓角移式制動(dòng)裝置。JK型和HKM3型提升機(jī)使用壓氣平移制動(dòng)裝置。JKA型提升機(jī)使用液壓綜合式制動(dòng)裝置。XKT型、JK型、GKT型、JKD型、JKM型、JKMD型提升機(jī)使用液壓盤式制動(dòng)裝置。礦用提升絞車使用手動(dòng)角移式制動(dòng)器作為工作制動(dòng)，重錘-電磁鐵絲杠螺母操縱的角移式制動(dòng)器或重錘-電力液壓推桿操縱的平移式制動(dòng)器作為安全制動(dòng)，擔(dān)新系列JT型提升絞車則使用液壓盤式制動(dòng)裝置。
4.1.3 制動(dòng)系統(tǒng)的要求
1）全部制動(dòng)力矩Mz不得小于小于提升機(jī)所允許最大靜力矩的三倍，則
2）一副制動(dòng)器的制動(dòng)力矩應(yīng)大于調(diào)繩力矩的的1.2倍，即
3）安全制動(dòng)時(shí)，對(duì)于提升重物，減速度必須小于5米/秒；對(duì)于下方重物，減速度應(yīng)大于1.5米/秒；
4）對(duì)于摩擦式提升，安全制動(dòng)時(shí)的減速度不應(yīng)使鋼絲繩滑動(dòng)。
4.2 制動(dòng)裝置的有關(guān)規(guī)定和要求
制動(dòng)速度快，但不要有過(guò)大的沖擊。因此，希望制動(dòng)器的空行時(shí)間（自斷電開始到制動(dòng)力開始產(chǎn)生的時(shí)間）不大于0.5秒，最好是不大于0.3秒。并要求制動(dòng)力源十分可靠。安全規(guī)程規(guī)定，安全制動(dòng)裝置的力源必須是重錘，但在目前提升機(jī)安全制動(dòng)的力源是彈簧而不是重錘，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間使用證明，也很可靠。對(duì)工作制動(dòng)的要求則有些不同，因?yàn)樗麉⑴c運(yùn)行的手段，故要求制動(dòng)力矩的大小可以任意（由司機(jī)控制，或根據(jù)提升運(yùn)行參數(shù)自動(dòng)調(diào)節(jié)）調(diào)整。對(duì)于小型提升機(jī)，制動(dòng)力源可用人力；對(duì)于較大的提升機(jī)，則用重錘、彈簧、氣壓等。為了使制動(dòng)裝置工作安全可靠，要求工作制動(dòng)與安全制動(dòng)在系統(tǒng)上互相獨(dú)立，以免失靈后相互影響。但二者的制動(dòng)力矩則不應(yīng)疊加，以免造成過(guò)大的減速度。不過(guò)目前不少制動(dòng)裝置的工作制動(dòng)和安全制動(dòng)在系統(tǒng)上都不是完全獨(dú)立的，而是大部分是共用的。制動(dòng)裝置