《礦井提升機(jī)設(shè)計》word版

《《礦井提升機(jī)設(shè)計》word版》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《《礦井提升機(jī)設(shè)計》word版（52頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、摘要 副井提升機(jī)是礦井大型固定設(shè)備之一，它的主要任務(wù)是沿井筒提升矸石、廢料，下放材料，升降人員和設(shè)備等，其性能好壞直接關(guān)系到礦山的生產(chǎn)效率和安全性及可靠性。本文針對目前副井提升設(shè)備的現(xiàn)狀，從實際需要出發(fā)，設(shè)計了副井提升機(jī)的驅(qū)動系統(tǒng)，主要包括主軸、減速器、聯(lián)軸器的設(shè)計和計算，鋼絲繩、卷筒、電動機(jī)的選型等。 目前國內(nèi)外大中型礦井的新井設(shè)計幾乎全部選用多繩摩擦提升系統(tǒng)。多繩摩擦提升系統(tǒng)具有很多顯著的優(yōu)點，如安全可靠、節(jié)省鋼材和技術(shù)先進(jìn)等。主軸、減速器、聯(lián)軸器等是其主要組成部分，它們性能的好壞決定了提升機(jī)工作性能和安全可靠性的優(yōu)劣，因此，合理地選擇和設(shè)計這些零部件具有很重要的意義。 為此，必須熟

2、悉和掌握礦井提升設(shè)備的結(jié)構(gòu)、工作原理、性能特點等方面的知識，以做到設(shè)計合理，計算精確，使設(shè)計出的提升機(jī)能夠安全，可靠、經(jīng)濟(jì)地工作。 關(guān)鍵詞:副井提升機(jī) 主軸 減速器 聯(lián)軸器 ABSTRACT Auxiliary mine hoister is one of the large fixed eqipment in the mine.its main task is raising the waste rock and waste material,decentralizing materials,lifting personnel and eqipments and so on. its

3、performance is directly related to the efficiency, safety and reliability of the mining productionthe. Aiming at the present situation and according to the actual needs,this text finisted the design of the driving systemof auxiliary mine hoister, mainly including the design and calculation of spindl

4、e, reducer, coupling,and the selection of steel wire, drum, motor selection, etc. Bothat home and abroad, the new wells’design of large and medium-sized mines almost all use the hoisting system with more rope friction. It has many prominent advantages, such as it’s safe and reliable, it can save s

5、teel and we have advanced technology about it, etc. Spindle, reducer, couplings etc is the main component of the mine hoister, they decided the working performance and safety grounds of the hoister, therefore, the reliability of reasonable selection and design of these parts have very important sign

6、ificance. Therefore, we must be familiar with and grasp the structure, working principle and characteristics of the mine hoister , in order to achieve reasonable design and accurate calculation , and in order that the hoist can be safe, reliable,and economical to work.. Keywords:auxiliarymine ho

7、istspindlereducercoupling 前言 畢業(yè)設(shè)計是培訓(xùn)學(xué)生綜合運用本專業(yè)所學(xué)的專業(yè)知識來分析、解決實際問題的能力的重要教學(xué)環(huán)節(jié)，是對四年所學(xué)知識的復(fù)習(xí)和鞏固，同時也促進(jìn)了同學(xué)們之間的互相探討、互相學(xué)習(xí)。通過畢業(yè)設(shè)計不僅可以鞏固我們的專業(yè)知識，為以后的工作打下堅實的基礎(chǔ)，而且還培養(yǎng)了我們熟練使用資料，運用工具書的能力。 為了能夠充分運用本專業(yè)所學(xué)的知識，本文選擇了副井提升機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的設(shè)計，通過同學(xué)們之間的互相探討和老師的認(rèn)真指導(dǎo)，完成了對減速器、主軸的整體設(shè)計以及其它零部件的選型。在設(shè)計過程中，從圖書館查閱了大量的相關(guān)文獻(xiàn)，并在網(wǎng)上搜集了很多相關(guān)資料，從中尋找設(shè)計思路和

8、設(shè)計方法，經(jīng)過認(rèn)真的分析和比較，最終選擇了多繩摩擦提升機(jī)的設(shè)計。 由于礦井深度和產(chǎn)量的不斷增加，纏繞式提升機(jī)的卷筒直徑和寬度也隨之增大，使得提升機(jī)卷筒體積龐大而笨重，給制造、運輸、安裝等帶來很大的不便。由此產(chǎn)生了多繩摩擦式提升機(jī)，多繩摩擦提升機(jī)有很多顯著的優(yōu)點，如結(jié)構(gòu)緊湊、安全可靠、技術(shù)先進(jìn)等，目前我國大多采用這種形式的提升機(jī)。 該設(shè)計力求內(nèi)容精練、重點突出。在整個設(shè)計過程中，指導(dǎo)老師呂鯤老師給予了很多指導(dǎo)和幫助，在此特表示深深的感激。 由于時間倉促，再加上所學(xué)知識有限，設(shè)計中難免出現(xiàn)錯誤或不當(dāng)之處，懇請各位教師給予一定的批評和建議。 目 錄 1 緒論1 1.1 礦井提升機(jī)1

9、 1.2 礦井提升機(jī)的主要結(jié)構(gòu)及其作用3 1.2.1 工作機(jī)構(gòu)3 1.2.2 制動系統(tǒng)4 1.2.3 機(jī)械傳動系統(tǒng)4 1.3礦井提升機(jī)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢4 1.4 多繩摩擦提升機(jī)的工作原理5 1.5多繩摩擦式礦井提升機(jī)的優(yōu)點及其局限性6 1.6多繩摩擦式礦井提升機(jī)在國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀8 2 系統(tǒng)設(shè)計方案的確定9 2.1 設(shè)計參數(shù)9 2.2 設(shè)計方案的確定9 3 鋼絲繩的選擇和卷筒尺寸的確定11 3.1 提升容器型號的選擇11 3.2 提升鋼絲繩的選擇12 3.2.1 鋼絲繩的結(jié)構(gòu)12 3.2.2 鋼絲繩的選擇12 3.3 卷筒尺寸的確定13 3.3.1 卷筒結(jié)

10、構(gòu)13 3.3.2卷筒尺寸的確定14 4 減速機(jī)構(gòu)的設(shè)計16 4.1 減速機(jī)構(gòu)總體設(shè)計方案16 4.2 電動機(jī)的選擇和傳動比的計算17 4.3 計算運動和動力參數(shù)18 4.4 齒輪的設(shè)計19 4.4.1 選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù)19 4.4.2 按齒面接觸強度設(shè)計19 4.4.3 按齒根彎曲強度設(shè)計21 4.5 傳動軸的設(shè)計計算25 4.5.1 高速軸的設(shè)計計算25 4.5.2 低速軸的設(shè)計計算29 4.5.3 聯(lián)軸器和軸承的選擇32 4.6 軸系部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計36 4.6.1 軸承蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計36 4.6.2 軸外伸處的密封設(shè)計39 4.6.3

11、 套筒的設(shè)計39 4.7 減速器箱體的設(shè)計40 4.7.1 減速器箱體結(jié)構(gòu)尺寸40 4.7.2 油面位置及箱座高度的確定42 4.7.3 油溝的結(jié)構(gòu)形式及尺寸43 4.8 減速器的附件43 4.8.1 檢查孔與檢查孔蓋的設(shè)計44 4.8.2 通氣器的結(jié)構(gòu)及尺寸45 4.8.3放油孔、螺塞和封油圈45 4.8.4 油標(biāo)指示器47 4.8.5 起吊裝置47 4.8.6 定位銷49 4.8.7啟蓋螺釘50 5 主軸的設(shè)計計算與校核51 5.1 概述51 5.2 主軸設(shè)計計算51 5.3主軸強度校核55 6 總結(jié)62 致謝63 參考文獻(xiàn)64 1 緒論

12、 1.1 礦井提升機(jī) 礦山提升機(jī)是通過鋼絲繩帶動容器（罐籠或箕斗）沿井筒升降，與裝卸裝置、封閉井塔或敞開井架、導(dǎo)向輪或天倫等組成的以完成輸送人員設(shè)備、煤炭、矸石等物料為任務(wù)的大型機(jī)械設(shè)備。 提升設(shè)備是一個系統(tǒng)，主要包括提升機(jī)、提升主鋼絲繩、提升容器等。提升系統(tǒng)按被提升對象分為主井提升和副井提升。主井是用于提升礦產(chǎn)品，副井是用于提升和下放設(shè)備、提升矸石、下放礦井礦物挖出后防塌陷的充填物等輔助材料，以及升降人員之用。所以也有把副井稱之為輔井，副井的提升容器一般都用罐籠。 礦井提升機(jī)是提升系統(tǒng)中最主要的組成部分。按提升鋼絲繩的工作原理，可分為纏繞式礦井提升機(jī)和摩擦式礦井提升機(jī)兩類。

13、 圖1-1纏繞式礦井提升機(jī) 纏繞式礦井提升機(jī)（如圖1-1）有單繩纏繞式和多繩纏繞式兩種，提升鋼絲繩纏繞在卷筒上的方式與一般絞車類似，無論立井或斜井均可以使用，但提升高度和最大載荷等，受現(xiàn)有鋼絲繩的制造能力和滾筒容繩量的限制。一般而言，當(dāng)鋼絲繩直徑大于60mm時，制造困難，同時會導(dǎo)致提升機(jī)及提升設(shè)備龐大。所以，一般提升載荷重量不得超過20t，一層纏繞時的提升高度不超過600m。 圖1-2落地摩擦式礦井提升機(jī) 摩擦式礦井提升機(jī)適用于鑿井以外的各種豎井提升。提升繩搭掛在摩擦輪上，利用與摩擦襯墊的摩擦力使容器上升。提升繩的兩端各連接一個容器，或一端連接容器，另一端

14、連接平衡重。為提高經(jīng)濟(jì)效益和安全性，摩擦式礦井提升機(jī)采用尾繩平衡提升方式，即配有與提升繩重量相等的尾繩。容器處于井筒中的任何位置時，摩擦輪兩側(cè)的提升繩和尾繩的重量之和總是相等的。一般將布置在井筒頂部塔架上的這種提升機(jī)稱為塔式摩擦式礦井提升機(jī)。塔架高出地面幾十米，在地震區(qū)和地表土層特厚的礦區(qū)建造井塔耗資較大。布置在地面的稱為落地摩擦式礦井提升機(jī)（如圖1-2），這種提升機(jī)的提升繩通過井架天輪引入井筒，與容器相連。落地多繩摩擦提升機(jī)是在塔式多繩提升機(jī)的基礎(chǔ)上將主機(jī)裝置由空中搬到地面。 1.2 礦井提升機(jī)的主要結(jié)構(gòu)及其作用 礦井提升機(jī)主要有電動機(jī)、主軸裝置、減速器、卷筒、制動系統(tǒng)、深度指示系統(tǒng)、測

15、速限速系統(tǒng)和操縱系統(tǒng)組成，采用交流或直流電機(jī)驅(qū)動。采用低速電動機(jī)時可不用減速器，電動機(jī)直接與卷筒主軸相連，或?qū)㈦妱訖C(jī)轉(zhuǎn)子裝在卷筒主軸的末端。傳動功率大時，可采用2臺或4臺電動機(jī)同時驅(qū)動。一臺提升機(jī)的總功率已達(dá)到11600千瓦。制動系統(tǒng)是保證提升機(jī)安全運行的重要裝置。遇到緊急情況時，制動系統(tǒng)應(yīng)通過可調(diào)節(jié)制動力矩的液壓系統(tǒng)產(chǎn)生兩級安全制動，以保證提升機(jī)及時停車又不產(chǎn)生制動過猛現(xiàn)象。交流電機(jī)驅(qū)動的提升機(jī)，其制動系統(tǒng)還要具有靈敏的制動力矩可調(diào)性能，以準(zhǔn)確控制提升機(jī)在臨近停車點時的運行速度。下面分別介紹和本設(shè)計有關(guān)部分的功能。 1.2.1工作機(jī)構(gòu) 工作機(jī)構(gòu)主要是指主軸裝置和主軸承等，它的作用是：

16、⑴纏繞和搭放提升鋼絲繩； ⑵承受各種正常載荷（包括固定靜載荷和工作載荷）； ⑶承受在各種緊急事故下所造成的非常負(fù)荷，在非常負(fù)荷作用下，主軸承裝置的各個部分不應(yīng)有殘余變形； ⑷當(dāng)更換提升水平時，能調(diào)節(jié)鋼絲繩的長度（僅限于單繩纏繞式雙卷筒提升機(jī)） 1.2.2 制動系統(tǒng) 制動系統(tǒng)包括制動器和液壓傳動裝置兩部分。制動器的作用是： ⑴在提升機(jī)停止工作時，能可靠地閘住機(jī)器； ⑵在減速階段及下放重物時，參與提升機(jī)的控制； ⑶緊急事故情況下，能使提升機(jī)安全制動，迅速停車，避免事故的擴(kuò)大； ⑷雙筒提升機(jī)在調(diào)節(jié)鋼絲繩長度時，應(yīng)能閘住提升機(jī)的游動卷筒。 1.2.3 機(jī)械傳動系統(tǒng) 機(jī)械傳動系統(tǒng)包

17、括減速器和聯(lián)軸器。 ⑴減速器的作用 礦井提升機(jī)主軸的轉(zhuǎn)速受到提升速度的限制，一般在10-60r/min之間，而拖動提升機(jī)的交流電機(jī)轉(zhuǎn)速通常在480-960r/min的范圍內(nèi)，這樣除采用低速直流電動機(jī)驅(qū)動之外，一般情況下不能將主軸和電動機(jī)直接連接，中間必須經(jīng)過減速器。因而減速器的作用是減速和傳遞動力。 ⑵聯(lián)軸器是用來連接提升機(jī)的旋轉(zhuǎn)部分，并傳遞動力。 1.3礦井提升機(jī)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 我國是采煤大國，也是礦山機(jī)電設(shè)備制造和使用大國。解放后我國工業(yè)技術(shù)得到了迅速發(fā)展，建立了自己的提升機(jī)制造業(yè)。目前我國可以成批生產(chǎn)各種現(xiàn)代化大型礦井提升機(jī)以及各種配套設(shè)備，無論從設(shè)計、制造、自動控制等各方面

18、，我國生產(chǎn)的礦井提升設(shè)備都正在跨入世界先進(jìn)的行列。 從世界礦井提升機(jī)的發(fā)展趨勢看，各國為爭奪用戶市場，開發(fā)了各種形式、規(guī)格的提升機(jī)，以達(dá)到高效、低能耗、低成本目的。礦井提升機(jī)發(fā)展總趨勢可歸結(jié)為：在總體上向大負(fù)載、高速、大型化發(fā)展。在提高礦井提升機(jī)的可靠性上也都非常重視，為此除了十分重視礦井提升機(jī)的制造質(zhì)量外，在部件生產(chǎn)上都力求專業(yè)化生產(chǎn)。在設(shè)計研究上也有很大的投入，如為了提高生產(chǎn)效率，消除操作上的人為因素，在主井提升機(jī)一般都配備全自動提升運行裝置。在副井提升上提升機(jī)房內(nèi)也不舍=設(shè)提升機(jī)操作員，而趨向于在提升容器內(nèi)由使用人員直接控制提升機(jī)運行。再者，為確保提升設(shè)備無事故運行，在提升設(shè)備有可能出

19、現(xiàn)故障的各個環(huán)節(jié)上，設(shè)雙回路系統(tǒng)，并在系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)上設(shè)有各種檢測、控制、自診斷以及記錄和保護(hù)裝置。因此在提升系統(tǒng)的檢測、控制等各種元器件方面也做了許多工作。 國外礦井提升機(jī)的發(fā)展已有一百多年歷史，世界上經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的一些國家，提升機(jī)的運行速度已達(dá)20-25m/s，一次提升量達(dá)到50t，電動機(jī)容量已超過10000KW。目前，國內(nèi)經(jīng)常使用的提升機(jī)有單繩纏繞式和多繩摩擦式兩種形式。提升設(shè)備的各項具體技術(shù)都有飛速發(fā)展，隨著礦井開采深度不斷加深和采用集中提升方式，多繩摩擦式礦井提升機(jī)有較大的發(fā)展前途。 1.4 多繩摩擦提升機(jī)的工作原理 圖1-3多繩摩擦式礦井提升機(jī) 多繩摩擦提升機(jī)的工作原理與單繩

20、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，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，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)輪由電動機(jī)通過減速器帶動向某一個方向轉(zhuǎn)動時，在鋼絲繩和摩擦襯墊之間便發(fā)生很大的摩擦力，使鋼絲繩在這種摩擦力的作用下，跟隨主導(dǎo)輪一起運動，從而實現(xiàn)容器的提升和下放。 多繩摩擦式同時使用數(shù)根提升鋼絲繩來提升容器和負(fù)載，只用于立井中，其提升高度和最大載荷不受容繩量的限制。所以它的提升高度和最大載荷都比單繩纏繞式提升機(jī)大。 1.5多繩摩擦式礦井提升機(jī)的優(yōu)點及其局限性 在國內(nèi)外，多繩摩擦式提升機(jī)

21、得到飛躍發(fā)展，同單繩纏繞式提升機(jī)相比，它具備以下優(yōu)點： 1）由于鋼絲繩不是纏繞在卷筒上，所以提升高度不受卷筒容繩量的限制，更適用于深井提升，這是多繩提升機(jī)較突出的優(yōu)點。例如瑞典某礦井使用50t箕斗的8繩提升機(jī)，提升高度為1300m主導(dǎo)輪的直徑僅為4m，若用單繩纏繞式提升機(jī)，則滾筒直徑將達(dá)7.2到8m，纏繞寬度將達(dá)5到4.5m，鋼絲繩直徑將為80mm，不僅設(shè)備重量大，而且設(shè)備和鋼絲繩直徑過大，制造和安裝使用維修都較困難。 2）由于提升容器是由數(shù)根鋼絲繩所承擔(dān)，提升鋼絲繩直徑就比相同載荷下單繩提升的小，并導(dǎo)致主導(dǎo)輪直徑小，因而在同樣提升載荷下，多繩提升機(jī)具有體積小，重量輕，節(jié)省材料，制造容易，

22、安裝和運輸方便等特點。 3）由于多繩摩擦式提升機(jī)運動質(zhì)量小，拖動電動機(jī)的容量與耗電量都相應(yīng)減少。 4）由于多根鋼絲繩提升，幾根鋼絲繩被同時拉斷的可能性極小，因此提高了提升設(shè)備的安全性，可不設(shè)斷繩保險器（防墜器），這就給使用鋼絲繩罐道礦井提供了有利條件。 5）在卡罐和過卷的情況下，有打滑的可能性，可避免斷繩事故發(fā)生。 6）由于多繩提升機(jī)的提升鋼絲繩一般都是偶數(shù)，因而可以用相同數(shù)量的左捻和右捻鋼絲繩，這樣，提升鋼絲繩在運行中產(chǎn)生的阻力就可以相互抵消，從而減輕了提升容器因鋼絲繩扭力而產(chǎn)生對罐道的側(cè)向壓力，既降低了運行中的摩擦阻力，又可以減輕罐耳和罐道的單向摩擦，從而延長了罐耳和罐道的使用壽命

23、。 7）由于主導(dǎo)輪寬度較小，軸的跨度也小，改善了主軸的負(fù)載性能。 8）主導(dǎo)輪上不纏繩，提升鋼絲繩沒有在纏繩時沿軸中心方向上的擠壓力（單繩纏繞式礦井提升機(jī)上會受這種力的影響，通常稱之為“咬繩”），而且，由于鋼絲繩承受的動應(yīng)力和靜應(yīng)力都低，因而有利于鋼絲繩使用壽命的提高。 但多繩摩擦式礦井提升機(jī)也有它的局限性： 1）數(shù)根鋼絲繩的懸掛、更換時工作量大，維護(hù)檢修、調(diào)整工作較復(fù)雜。 2）當(dāng)有一根鋼絲繩損壞而需要更換時，為了保持各鋼絲繩具有相同的工作條件，則需要更換所有的鋼絲繩。 3）因不能調(diào)解繩長，故雙鉤提升不能用于幾個中段提升，也不適用于鑿井提升。 4）當(dāng)?shù)V井很深時（例如超過1200到1

24、500m），鋼絲繩故障較多，故不適用于特別深的礦井提升。 5）由于使用數(shù)根直徑較細(xì)的鋼絲繩提升，鋼絲繩的外露總面積增加了，在井筒中受礦井腐蝕氣體侵蝕的面積就相應(yīng)增加，加之由于鋼絲繩直徑較細(xì)，鋼絲繩的繩股中鋼絲直徑也較細(xì)，耐磨性也明顯降低，諸因素對鋼絲繩的使用壽命產(chǎn)生了不利的影響。尤其是對于某些礦井的淋水呈酸性，腐蝕性則是影響鋼絲繩使用壽命的重要原因之一。 綜上所述，多繩摩擦式礦井提升機(jī)的優(yōu)越性是顯著的，特別是對提升量大的深井，單繩纏繞式提升機(jī)是無法比擬的。通過對多繩摩擦式礦井提升機(jī)的缺點進(jìn)行分析，可以發(fā)現(xiàn)，這些缺點是可以克服和減輕的。例如，對于井筒中涌水較大的礦井，除了采取堵水的措施，以減

25、輕對鋼絲繩的銹蝕外，還可以采用鍍鋅鋼絲繩，以提高抗腐蝕性能。另外在運行中還可以定期對鋼絲繩涂以防腐防滑的戈培油，以改善鋼絲繩的工作條件，總之，多繩摩擦式礦井提升機(jī)已成為現(xiàn)代提升的發(fā)展方向之一。 1.6多繩摩擦式礦井提升機(jī)在國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀 多繩摩擦式礦井提升機(jī)隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，其增長速度很快，使用范圍也日益增多，不僅立井使用，國外在斜井或露天斜坡也在使用，例如，聯(lián)邦德國米爾斯露天礦，1954年在斜坡上使用了單箕斗四繩提升機(jī)，采用封閉式鋼絲繩，直徑為32mm。又如，奧地利Wodzyki礦井是斜井，1960年以前就使用了雙繩摩擦式礦井提升機(jī)，井筒傾角是24度，斜長1138m，串車提升，繩速8

26、m/s，提升6輛煤車和2輛矸石車，有效負(fù)荷13.56t，為了防止鋼絲繩在主導(dǎo)輪上產(chǎn)生滑動，在井底尾繩環(huán)處安裝種錘拉緊的導(dǎo)向輪。國內(nèi)是使用的多繩摩擦式提升機(jī)也日益增多，1960年第一臺多繩摩擦式提升機(jī)投入運行以來，大量的這種提升機(jī)在我國安裝運行。 目前，國外多繩摩擦式礦井提升機(jī)的發(fā)展方向是：發(fā)展落地式和斜井多繩摩擦式提升機(jī)，研究其用于特淺井、盲井的可能性，以擴(kuò)大起使用范圍；采用新結(jié)構(gòu)，以減小機(jī)器的外形尺寸和重量；實現(xiàn)自動化和遙控，以提高工作的可靠性和生產(chǎn)效率，以適應(yīng)深礦井和大生產(chǎn)量的需求多年來；大量采用先進(jìn)的拖動、控制系統(tǒng)，甚至是全液壓型等。 隨著礦井開采深度不斷加深和采用集中提升方式，多繩

27、摩擦式礦井提升機(jī)有較大的發(fā)展前途。并為此探索具有耐磨性好、摩擦系數(shù)高的摩擦襯墊材料。新結(jié)構(gòu)的多繩纏繞式礦井提升機(jī)開始在一些國家使用，它對提升高度大的深井開采有重要意義；采用液壓馬達(dá)代替電動機(jī)的防爆提升機(jī)受到重視；氣力提升也正在研究和發(fā)展中。 現(xiàn)在，各國為爭奪用戶市場，開發(fā)了各種形式、規(guī)格的礦井提升機(jī)，以適應(yīng)各國礦井的開采深度，達(dá)到高效、低能耗、低成倍的目的。礦井提升機(jī)的發(fā)展總趨勢可歸結(jié)為：在總體上向大負(fù)荷、高速、大型化方向發(fā)展。實用、經(jīng)濟(jì)、高效、可靠的提升機(jī)產(chǎn)品是使用者和制造者共同的追求。 2 系統(tǒng)設(shè)計方案的確定 2.1 設(shè)計參數(shù): 礦用副井提升機(jī)

28、最大提升重量10噸 提升高度800m 2.2 設(shè)計方案的確定 由第一章中的內(nèi)容可知，礦井提升機(jī)按提升鋼絲繩的工作原理，可分為纏繞式礦井提升機(jī)和摩擦式礦井提升機(jī)兩類。纏繞式礦井提升機(jī)有單繩纏繞式和多繩纏繞式兩種，提升鋼絲繩纏繞在卷筒上的方式與一般絞車類似，無論立井或斜井均可以使用，但提升高度和最大載荷等，受現(xiàn)有鋼絲繩的制造能力和滾筒容繩量的限制。一般而言，當(dāng)鋼絲繩直徑大于60mm時，制造困難，同時會導(dǎo)致提升機(jī)及提升設(shè)備龐大。所以，一般提升載荷重量不得超過20t，一層纏繞時的提升高度不超過600m。 多繩摩擦式提升機(jī)適合用在中等深度和較深的礦井中，相對于纏繞式提升機(jī)具有安全

29、可靠、結(jié)構(gòu)緊湊、節(jié)省材料、技術(shù)先進(jìn)等優(yōu)點。目前國內(nèi)外大中型礦井的新井設(shè)計幾乎全部選用多繩摩擦式提升系統(tǒng)。經(jīng)過對纏繞式提升機(jī)和摩擦式提升機(jī)優(yōu)缺點的比較和分析，可發(fā)現(xiàn)多繩摩擦式礦井提升機(jī)的優(yōu)越性是顯著的，特別是對提升量大的深井，單繩纏繞式提升機(jī)是無法比擬的。通過對多繩摩擦式礦井提升機(jī)的缺點進(jìn)行分析，可以發(fā)現(xiàn)，這些缺點是可以克服和減輕的。例如，對于井筒中涌水較大的礦井，除了采取堵水的措施，以減輕對鋼絲繩的銹蝕外，還可以采用鍍鋅鋼絲繩，以提高抗腐蝕性能。另外在運行中還可以定期對鋼絲繩涂以防腐防滑的戈培油，以改善鋼絲繩的工作條件，總之，多繩摩擦式礦井提升機(jī)已成為現(xiàn)代提升的發(fā)展方向之一。 由于本論文設(shè)計

30、的提升機(jī)用在井深800米、提升重量10噸的大型深井煤礦，大多數(shù)纏繞式提升機(jī)都不能滿足要求，因此選用多繩摩擦提升方式，多繩摩擦式提升系統(tǒng)又分為井塔式和落地式兩種，井塔式摩擦提升機(jī)不僅不受礦井地形的限制，簡化了工業(yè)廣場，而且鋼絲繩不會受到雨雪的影響，我國目前大都采用這種形式的提升機(jī)，技術(shù)比較成熟。因此在本副井設(shè)計中采用井塔式多繩摩擦式提升機(jī)，其提升系統(tǒng)的工作過程是： 主電機(jī)——聯(lián)軸器——減速器——聯(lián)軸器——提升機(jī)——鋼絲繩 ——導(dǎo)向天輪——多繩罐籠 根據(jù)煤礦條件確定提升載荷和選用液壓支架寬度，確定使用合適的提升容器，然后選用合適的鋼絲繩，然后根據(jù)載荷對提升機(jī)進(jìn)行防滑驗算，計算出提升的靜張力和靜

31、張力差，結(jié)合提升機(jī)所需的提升速度，算出系統(tǒng)所需的功率，根據(jù)功率選用合適的電動機(jī)，進(jìn)而選用合適的聯(lián)軸器并設(shè)計出合適的減速器和主軸，通過聯(lián)軸器將功率傳給提升機(jī)，提升機(jī)通過卷筒襯墊與鋼絲繩的摩擦力對煤礦所需物料和工作人員進(jìn)行往復(fù)的提升和下運，從而完成整個提升運輸工作。 3 鋼絲繩的選擇和卷筒尺寸的確定 3.1 提升容器型號的選擇 礦井提升容器時直接提升礦石、廢石、人員、材料及設(shè)備的工具。按提升容器類型分為罐籠、箕斗、串車、臺車、斜井人車和吊桶等。其中罐籠和箕斗應(yīng)用最為廣泛。罐籠主要用于副井提升，箕斗主要用于主井提升。 煤炭系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)普通罐籠按固定車廂式礦車名義裝載質(zhì)量分為1t、1.5t、3t三

32、種形式。按提升鋼絲繩的數(shù)目可分為單繩罐籠和多繩罐籠。 罐籠按層數(shù)分為單層、雙層和多層罐籠；按制作材質(zhì)分為鋼制罐籠和合金罐籠。 由于本設(shè)計的提升系統(tǒng)為多繩摩擦式提升，且為井深800m，最大提升重量10t的大型副井，故選用型號為： GDG1.5/9/2/4的多繩雙層罐籠 G—罐籠 D—豎井多繩 G—剛性罐道 1.5—裝載礦車的名義載重量為1.5t 9—軌距900mm 2—罐籠層數(shù)2層 4—礦車數(shù)4個 具體參數(shù)為： 罐籠裝載量： 14.68t 罐籠質(zhì)量： 10.93t 最大終端載荷：57/56t

33、根據(jù)所選罐籠型號，選型號為MGC1.7-9的礦車，該礦車的有效容積為1.7立方米，自重975kg，名義載重量1.5t。 3.2 提升鋼絲繩的選擇 提升鋼絲繩是礦車提升設(shè)備的一個重要部件，也是一個表薄弱的環(huán)節(jié)，它不僅直接關(guān)系到礦井的正常生產(chǎn)和人員的生命安全，而且其規(guī)格尺寸還將決定提升機(jī)的規(guī)格。在礦井這個服務(wù)年限里，鋼絲繩是需要經(jīng)常更換的易耗品，所以它又關(guān)系到提升設(shè)備的經(jīng)濟(jì)運行問題。因此對于提升機(jī)鋼絲繩必須予以足夠的重視。 3.2.1 鋼絲繩的結(jié)構(gòu) 礦用鋼絲繩都是絲→股→繩結(jié)構(gòu)，即先有鋼絲捻成繩股，再有繩股捻成繩。制造鋼絲繩的鋼絲是由優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)圓鋼冷拔而成的，一般直徑為0.4到4mm，剛

34、絲的抗拉強度為1400到2000N/mm2,我國多用1550和1700兩種。為了增強抗腐蝕能力，鋼絲表面可以鍍鋅，稱為鍍鋅鋼絲，未鍍鋅的稱為光面鋼絲。此為還可以用鋼絲韌性來標(biāo)志，分為特好、Ⅰ號和Ⅱ號三種，提升礦物用的鋼絲繩可以選用特號或Ⅰ號鋼絲來制造，提升人員用的鋼絲繩只允許用特號鋼絲來制造。 在由鋼絲捻成股時有一個股芯，在由股捻成繩 時有一個繩芯。股芯一般為鋼絲，繩芯有金屬繩芯和纖維繩芯兩種，前者由鋼絲組成，后者可用劍麻、黃麻或有機(jī)纖維制成。繩芯的作用是支持繩股，使繩富于彈性，并可儲存潤滑油，防止內(nèi)部鋼絲腐蝕生銹。 3.2.2 鋼絲繩的選擇 經(jīng)常性作業(yè)中，以提矸作業(yè)載荷最重，故以此條件

35、選擇鋼絲繩。 一次提矸量Q Q=4rq.V=4×1350×1.7=9180kg 根據(jù)罐籠型號，決定選用六繩摩擦提升機(jī)，n=6；采用三根尾繩，n1=3。 已知提人又提貨的鋼絲繩安全系數(shù)ma，按《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定應(yīng)用下式計算 ma≥c=7.77 式中Hc為主繩，其值為 Hc=Hs+Hj+Hh=800+30+25=855m 式中：井塔高度Hj暫取30m；尾繩環(huán)高度Hh暫取25m。 主繩單位重力p 式中： 根據(jù)計算出的p值，選用6T（25股）鋼絲繩。其主要參數(shù)數(shù)值為：鋼絲繩直徑d=28mm，每米重力p=29.19N/m,鋼絲最大直徑δmax=2.2mm,鋼絲最小破斷拉力總

36、和Qq=489kN，鋼絲繩公稱抗拉強度1550Mpa。根據(jù)主繩情況，選用6×19鋼絲繩作尾繩。其主要參數(shù)值為鋼絲繩直徑dw=40mm,每米重力q=59N/m。 由于，可認(rèn)為本系統(tǒng)為等重尾繩系統(tǒng)。 下面驗算安全系數(shù)ma 所選鋼絲繩符合要求。 3.3 卷筒尺寸的確定 3.3.1 卷筒結(jié)構(gòu) 卷筒結(jié)構(gòu)形式多樣，可按下述方法分類： 按制造方式不同可分為鑄造卷筒和焊接卷筒。鑄造卷筒應(yīng)用廣泛。絞車卷筒大多為鑄造卷筒，成本低，工藝性好，但質(zhì)量大，適用于中小型絞車。大噸位絞車一般采用鑄鋼卷筒。鑄鋼卷筒雖然承受能力較大，但成本較高，若工藝允許，可采用鋼板焊接結(jié)構(gòu)。 按照卷筒內(nèi)部是否帶有筋板，可分為

37、帶筋板卷筒和不帶筋板卷筒。無論是卷筒內(nèi)的環(huán)向筋還是縱向筋，均增加制造難度，同時在筋板和筒壁的連接處還會引起應(yīng)力集中。 按照結(jié)構(gòu)的整體性，卷筒可分為整體式卷筒和分體式卷筒。絞車噸位比較小時，卷筒常采用整體結(jié)構(gòu)。較大噸位的卷筒，常做成分體裝配形式，這樣可以簡化工藝，減輕重量。 按照轉(zhuǎn)矩的傳遞方式來分，常采用端側(cè)板周邊大齒輪外嚙合式和筒端或筒內(nèi)齒輪內(nèi)嚙合方式。這種卷筒的特點是卷筒軸只承受彎矩。 暫取分體裝配式鑄鋼卷筒，鋼板焊接結(jié)構(gòu)。 3.3.2卷筒尺寸的確定 ⑴計算卷筒直徑 我國《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定，對于井下用的提升機(jī)，其直徑與鋼絲繩直徑的關(guān)系如下 D——主導(dǎo)輪直徑，mm； d——鋼

38、絲繩直徑，mm； δmax——鋼絲繩中最粗鋼絲的直徑，mm。 故取D=2800mm 鋼絲繩與主導(dǎo)輪的圍包角a>180度時可增大摩擦力，故取a為190o 根據(jù)鋼絲繩直徑選TSG-2500-17導(dǎo)向輪 即井上固定天輪，參數(shù)為 直徑為2500mm 繩槽半徑17mm 導(dǎo)向輪變位質(zhì)量3.69t 取繩間距250mm ⑵提升機(jī)防滑驗算 靜防滑系數(shù)為 其中 Fjs=Qg+Qzg+6pHcg+4qcg+ζxQg=400919N Fjx= Qzg+6pHcg-ζxQg=247059N 則有 驗算合格。 動防滑系數(shù)為 a1為提升機(jī)加速度按《煤礦安全規(guī)程》取a1=0.5m/s2

39、ms=Q+Qz+4qc+6pHc/g=39910kg mx=Qz+6pHc/g+Gx/g=29900kg 則有 驗算合格。 4減速機(jī)構(gòu)的設(shè)計 4.1 減速機(jī)構(gòu)總體設(shè)計方案 ⑴組成：傳動裝置由電動機(jī)、減速器、工作機(jī)組成。 減速器是整個提升機(jī)機(jī)械系統(tǒng)中的一個重要組成部分，所以它的使用工況與提升機(jī)相同，礦井提升機(jī)多說是三班不停地運轉(zhuǎn)著，提升機(jī)的負(fù)荷類型屬于中等沖擊、中等應(yīng)力、正反向運轉(zhuǎn)，啟動頻繁，啟動時的負(fù)荷一般是正常工作負(fù)荷的1.5到2倍。在運轉(zhuǎn)過程中，還會出現(xiàn)少量沖擊。這種使用工礦確定了減速器的工作狀況、負(fù)荷特性，以至于破壞形式。 對于井塔式多繩摩擦提升機(jī)，多采用中心驅(qū)動ZG型漸

40、開線齒輪減速器和雙電機(jī)輸入單出軸的平行軸ZD2R型漸開線齒輪減速器。 圖4-1雙入軸平行軸齒輪減速器傳動系統(tǒng)圖 經(jīng)綜合比較，本設(shè)計采用雙電機(jī)輸入單出軸的平行軸漸開線齒輪減速器，該類減速器除具備有漸開線平行軸齒輪減速器的優(yōu)缺點外，由于是雙輸入軸，屬多點嚙合，故傳動功率大。又由于一個輸出大齒輪和兩個小齒輪相嚙合，省去一個大齒輪，重量比較輕。 初步確定傳動系統(tǒng)總體方案如圖4-1所示，減速器內(nèi)部選擇一個漸開線圓柱大齒輪和兩個漸開線圓柱小齒輪相嚙合。 傳動系統(tǒng)的總效率 ＝22 為聯(lián)軸器的效率取0.99 為軸承傳動效率取0.98 為齒輪傳動的效率取0.97 為卷筒傳遞的效率取0.96

41、為油損取0.95 則 ＝0.992×0.982×0.97×0.96×0.95=0.83 4.2 電動機(jī)的選擇和傳動比的計算 提升機(jī)經(jīng)濟(jì)速度 H為礦井提升深度800米代入得 提升機(jī)所需的功率為 F為提升機(jī)提升的重力即提升機(jī)卷筒靜張力差為 則有 電動機(jī)所需額定功率 k為功率儲備系數(shù)取1.2代入得 由于采用的是雙電機(jī)輸入，所以每臺電機(jī)所需的額定功率為 取1250kw 根據(jù)提升機(jī)特點選YR1250-8/1430三相交流繞線型異步電動機(jī)，其同步轉(zhuǎn)速為750r/min，額定功率1250kw 卷筒轉(zhuǎn)速為 則傳動比 4.3 計算運動和動力參數(shù) （1）各軸的轉(zhuǎn)速 ＝＝＝7

42、50r/min ＝/＝750/9.73＝77r/min (2)各軸輸入功率 ＝=＝1250×0.99＝1237.5kW ＝2η2＝2×1237.5×0.98×0.97＝2352.7kW (3)各軸輸入轉(zhuǎn)矩 電動機(jī)軸的輸出轉(zhuǎn)矩 =9550=9550×1250/750=15916.7 N·m 所以: ＝==15916.7×0.99=15757.5 N·m ＝2=2×15757.5×0.98×0.97=29958.2 N·m 運動和動力參數(shù)結(jié)果如下表 軸名/參數(shù) 輸入功率 kw 輸入轉(zhuǎn)矩 N.m 轉(zhuǎn)速 r/min 電動機(jī)軸 750 Ⅰ軸 1237.5

43、 15757.5 750 Ⅱ軸 2352.7 29958.2 77 Ⅲ軸 1237.5 15757.5 750 4.4 齒輪的設(shè)計 4.4.1 選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù) ① 按圖4-1所示的傳動方案，選用直齒圓柱齒輪傳動。 ② 提升機(jī)工作載荷較大，工作時間較長，故選7級精度。 ③ 材料選擇。由《機(jī)械設(shè)計》表10-1選擇小齒輪材料為40Cr（調(diào)質(zhì)），硬度為280HBS，大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為240HBS，二者材料硬度差為40HBS。 ④ 選小齒輪齒數(shù)Z1=15，大齒輪齒數(shù)Z2=15×9.73=145.5，取Z2=146 4.4.2 按齒面接觸

44、強度設(shè)計 由設(shè)計計算公式（10-9a）進(jìn)行試算，即 ⑴確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值 ① 試選載荷系數(shù)=1.5 ② 計算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩。 ③ 由表10-7選取齒寬系數(shù)。 ④ 由表10-6查得材料的彈性影響系數(shù)ZE=189.8Mpa ⑤ 由圖10-21d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度極限，大齒輪的接觸疲勞強度極限。 ⑥ 由式10-13計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)。 取使用壽命Lh=50000h，則有 N1=60n1jLh=60×750×1×50000=2.250×109 N2=2.250×109/9.7=2.319×108 ⑦ 由圖10-19取接觸疲勞壽命系數(shù)K=0.91，K=0.96

45、 ⑧ 計算接觸疲勞許用應(yīng)力。 取失效概率為1%，安全系數(shù)s=1.由式（10-12）得 []==0.91×600=546 []==0.96×550=528 ⑵計算 ①試算小齒輪的分度圓直徑d，代入[]中較小的值 = ②計算圓周速度 ③計算齒寬b和模數(shù)m 計算齒寬b b==1.3×319.72=415.64mm 計算摸數(shù)m m= ④計算齒寬與高之比 齒高h(yuǎn)=2.25m=2.25×21.31=47.96 ⑤計算載荷系數(shù)K。 根據(jù),7級精度,由圖10-8查得動載系數(shù)K=1.2； 直齒輪，K==1； 由表10-2查得使用系數(shù)KA=1.25； 由表10-4用插值法查

46、得7級精度、小齒輪相對支撐對稱布置時，K=1.379； 由，K=1.379查圖10-13得K=1.4； 故載荷系數(shù): K＝KAKKK=1.25×1.2×1×1.379=2.069 ⑦按實際載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑由式（10-10a）得 ⑧計算模數(shù) = 4.4.3 按齒根彎曲強度設(shè)計 由（10-5）得彎曲強度的設(shè)計公式為 ≥ ⑴確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值 ①由圖10-20c查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限， 大齒輪的彎曲強度極限。 ②由圖10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù)K=0.86 ， K=0.91 ③計算彎曲疲勞許用應(yīng)力 取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4，由

47、式（10-12）得 []= []= ④計算載荷系數(shù)K ⑤查取齒形系數(shù) 由表10-5查得 ⑥查取應(yīng)力校正系數(shù) 由表10-5查得 ⑦計算大小齒輪的并加以比較 大齒輪的數(shù)值大.選用. ⑵ 設(shè)計計算 ① 計算模數(shù) 對比計算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強度計算的模數(shù)m大于由齒根彎曲疲勞強度計算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)m的大小取決于彎曲強度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑有關(guān)，可取由彎曲強度算得的模數(shù)15.3并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值m=16mm，按接觸強度算得的分度圓直徑d1=387mm，算出小齒輪齒數(shù) 大齒輪齒數(shù) ②幾何尺寸計算 計算分度圓直徑

48、計算中心距 計算齒輪寬度 取B2=460mm，B1=480mm ③齒輪其他尺寸計算與結(jié)構(gòu)設(shè)計 1) 小齒輪的相關(guān)尺寸 分度圓直徑 齒頂高 齒根高 齒全高 齒頂圓直徑 齒根圓直徑 基圓直徑 齒距 齒厚 齒槽寬 基圓齒距 法向齒距 頂隙 中心距 傳動比 2) 大齒輪的相關(guān)尺寸 分度圓直徑 齒頂高 齒根高 齒全高 齒頂圓直徑 齒根圓 基圓直徑 齒

49、距 齒厚 齒槽寬 基圓齒距 法向齒距 頂隙 中心距 4.5 傳動軸的設(shè)計計算 4.5.1 高速軸的設(shè)計計算 ⑴求作用在齒輪上的力 圓周力Ft和徑向力Fr的大小分別為 ⑵初步確定軸的最小直徑 先按式（15-2）初步估算軸的直徑，選取州的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)表15-3，取A0=115，于是得 輸出軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處的軸的直徑d1，為了使所選的州的直徑d1與聯(lián)軸器的軸徑相適應(yīng)，故需同時選擇聯(lián)軸器型號。 聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩T聯(lián)=k4T3，查表14-1，考慮到轉(zhuǎn)矩變化較大，選k4=1.

50、9，則 T聯(lián)=k4T3=1.9×1.576×107=3×107N.mm 按照計算轉(zhuǎn)矩應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩的條件，查聯(lián)軸器手冊，選用LZ10型彈性柱銷聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩為31500N.m，半聯(lián)軸器的孔徑d=140mm，故取，半聯(lián)軸器長度L=252mm，半聯(lián)軸器與與軸配合的轂孔長度L1=202mm。 ⑶軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 圖4-1軸Ⅰ設(shè)計草圖 ① 擬定軸上零件的裝配方案 如上圖所示，軸1上安裝聯(lián)軸器，軸2上安裝擋圈，軸3和軸5上安裝聯(lián)軸器，軸4做成齒輪軸。 ②根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度 1） 為了滿足半聯(lián)軸器的要求的軸向定位要求,1軸段右端需要制出一軸肩,故取2段的直徑;左

51、端用軸端擋圈定位,按軸端直徑取擋圈直徑。半聯(lián)軸器與 L1=202mm， 為了保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上而不壓在軸端上, 故1段的長度應(yīng)比L1略短一些,現(xiàn)取。 2） 初步選擇滾動軸承.因軸承同時受有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)精度級的單列圓錐滾子軸承32030 X2型，其尺寸為，故，而。 右端滾動軸承采用軸肩進(jìn)行軸向定位.由手冊上查得32030 X2型軸承定位軸肩高度。 3）4段做成齒輪軸，已知齒輪寬度B1=390mm，齒輪端面與內(nèi)機(jī)壁距離取70，因此 4）軸承端蓋的總寬度為20mm(由減速器及軸承端蓋的

52、結(jié)構(gòu)設(shè)計而定) .根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對軸承添加潤滑脂的要求,取端蓋的外端面與半聯(lián)軸器右端面間的距離 ,故取. 至此,已初步確定了軸的各端直徑和長度. 5）軸上零件的周向定位 半聯(lián)軸器與軸的周向定位均采用平鍵連接。選用平鍵為50mm×28mm×180mm，半聯(lián)軸器與軸的配合為。滾動軸承與軸的周向定位是由過渡配合來保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為m6。 ⑷求軸上的載荷 首先根據(jù)結(jié)構(gòu)圖作出軸的計算簡圖, 確定頂軸承的支點位置時, 查《機(jī)械設(shè)計手冊》，對于32030 X2型的圓錐滾子軸承,a=47mm,因此,做為簡支梁的軸的支承跨距. ⑸按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強度 進(jìn)行校核時通

53、常只校核軸上承受最大彎矩和最大扭矩的截面的強度，根據(jù)軸的受力條件，取，則軸的計算應(yīng)力 == 前已選軸材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。 查表15-1得[]=60MP 〈 [] ，故安全 4.5.2 低速軸的設(shè)計計算 ⑴求作用在齒輪上的力 圓周力Ft和徑向力Fr的大小分別為 ⑵初步確定軸的最小直徑 先按式（15-2）初步估算軸的直徑，選取州的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)表15-3，取A0=108，于是得 輸出軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處的軸的直徑d1，為了使所選的軸的直徑d1與聯(lián)軸器的軸徑相適應(yīng)，故需同時選擇聯(lián)軸器型號。 聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩T聯(lián)=k4T3，查表14-1，考慮到轉(zhuǎn)矩變化

54、較大，選k4=1.9，則 T聯(lián)=k4T3=1.9×2.996×107=5.7×107N.mm 按照計算轉(zhuǎn)矩應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩的條件，查聯(lián)軸器手冊，選用LZ17 型彈性柱銷齒式聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩為355000N.m，半聯(lián)軸器的孔徑d=340mm，故取，半聯(lián)軸器長度L=450mm，半聯(lián)軸器與與軸配合的轂孔長度L1=360mm。 ⑶軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 圖4-2軸Ⅱ設(shè)計草圖 ① 擬定軸上零件的裝配方案 如上圖所示，軸1上安裝聯(lián)軸器，軸2上安裝擋圈，軸3和軸6安裝軸承，軸4用于定位軸承，軸5安裝齒輪。 ②根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度 1） 為了滿足半聯(lián)軸器的要求的軸向定位要求,

55、1軸段右端需要制出一軸肩,故取2段的直徑;左端用軸端擋圈定位,按軸端直徑取擋圈直徑。半聯(lián)軸器與 L1=360mm， 為了保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上而不壓在軸端上, 故1段的長度應(yīng)比L1略短一些,現(xiàn)取。 3） 初步選擇滾動軸承.因軸承同時受有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)精度級的單列圓錐滾子軸承32972型，其尺寸為，故，而。 右端滾動軸承采用軸肩進(jìn)行軸向定位.由手冊上查得32972型軸承定位軸肩高度， 3）5段安裝齒輪，齒輪右端與右端與右軸承之間采用套筒定位，已知齒輪輪轂的寬度為380mm，為了使套筒端面可

56、靠地壓緊齒輪，此軸段應(yīng)略短于輪轂寬度，故取，齒輪端面與內(nèi)機(jī)壁距離 取70，因此 ，同時套筒寬度取75mm，則有 4） 軸承端蓋的總寬度為30mm(由減速器及軸承端蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計而定) .根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對軸承添加潤滑脂的要求,取端蓋的外端面與半聯(lián)軸器右端面間的距離 ,故取. 至此,已初步確定了軸的各端直徑和長度. 5）軸上零件的周向定位 半聯(lián)軸器與軸的周向定位均采用平鍵連接。選用平鍵為80mm×40mm×350mm，半聯(lián)軸器與軸的配合為。滾動軸承與軸的周向定位是由過渡配合來保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為m6。 ⑷求軸上的載荷 首先根據(jù)結(jié)構(gòu)圖作出軸的計算簡圖, 確定頂軸

57、承的支點位置時, 查《機(jī)械設(shè)計手冊》 對于32030 X2型的圓錐滾子軸承,a=84mm,因此,做為簡支梁的軸的支承跨距. ⑸ 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強度 進(jìn)行校核時通常只校核軸上承受最大彎矩和最大扭矩的截面的強度，根據(jù)軸的受力條件，取，則軸的計算應(yīng)力 == 前已選軸材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。 查表15-1得[]=60MP 〈 [] ，故安全 4.5.3 聯(lián)軸器和軸承的選擇 ⑴聯(lián)軸器的選擇 ①電動機(jī)與減速器輸入軸的聯(lián)軸器選用LZ10型彈性柱銷聯(lián)軸器，其具體參數(shù)為： 型號: LZ10 公稱轉(zhuǎn)矩Tn /(N·m): 31500 許用轉(zhuǎn)矩[n] /(r/m

58、in): 2100 軸孔直徑 d1、d2: 110 軸孔長度L|Y型: 212 軸孔長度L|J1型: 167 D: 335 D1: 245 B: 152 s: 8 轉(zhuǎn)動慣量 I/(kg·m^2): 2.236 質(zhì)量 m/kg: 165.5 其結(jié)構(gòu)形式如圖4-3所示。 圖4-3 ②由于主軸的各段直徑還未確定，暫時按輸出軸端的直徑選擇減速器和主軸之間的聯(lián)軸器，暫選用LZ16型彈性柱銷齒式聯(lián)軸器，其具體參數(shù)為： 型號: LZ17 公稱轉(zhuǎn)矩Tn /(N·m): 355000 許用轉(zhuǎn)矩[n] /(r/

59、min): 950 軸孔直徑 d1、d2: 340 軸孔長度L|Y型: 550 軸孔長度L|J1型: 450 D: 770 D1: 550 B: 285 s: 10 轉(zhuǎn)動慣量 I/(kg·m^2): 106.0 質(zhì)量 m/kg: 1535 其結(jié)構(gòu)形式如圖4-3所示。 ⑵滾動軸承的選擇 ① 低速軸選擇0基本游隙組、標(biāo)準(zhǔn)精度級的單列圓錐滾子軸承32030 X2型，其具體參數(shù)為： 軸承代號|30000型: 32030 X2 基本尺寸/mm|d: 150 基本尺寸/mm| D: 225 基本尺

60、寸/mm|T: 48 基本尺寸/mm|B: 45 基本尺寸/mm|C: 38 安裝尺寸/mm|a1(min): 7 安裝尺寸/mm|a2(min): 12 安裝尺寸/mm|ra(max): 2.5 安裝尺寸/mm|rb(max): 2.1 其他尺寸/mm|a≈: 47.0 其他尺寸/mm|r(min): 3 其他尺寸/mm|r1(min): 2.5 基本額定載荷/kN|Cr: 292 基本額定載荷/kN|C0r: 525 極限轉(zhuǎn)速/(r/min)|油: 1700 重量/kg|W≈: 6

61、.2 其結(jié)構(gòu)形式如圖4-4所示。 圖4-4 ② 高速軸軸承選擇0基本游隙組、標(biāo)準(zhǔn)精度級的單列圓錐滾子軸承32972型，其具體參數(shù)為： 軸承代號|30000型: 32972 基本尺寸/mm|d: 360 基本尺寸/mm| D: 480 基本尺寸/mm|T: 76 基本尺寸/mm|B: 76 基本尺寸/mm|C: 57 安裝尺寸/mm|da(min): 375 安裝尺寸/mm|db(max): 381 安裝尺寸/mm| Da(min): 436 安裝尺寸/mm|Da(max): 466 安裝尺寸/mm|Db(m

62、in): 466 安裝尺寸/mm|a1(min): 13 安裝尺寸/mm|a2(min): 19 安裝尺寸/mm|ra(max): 3 安裝尺寸/mm|rb(max): 2.5 其他尺寸/mm|a≈: 96.2 其他尺寸/mm|r(min): 4 其他尺寸/mm|r1(min): 3 基本額定載荷/kN|Cr: 1060 基本額定載荷/kN|C0r: 2430 極限轉(zhuǎn)速/(r/min)|油: 630 重量/kg|W≈: 36.3 4.6 軸系部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 4.6.1 軸承蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計 軸承蓋用

63、以固定軸承、調(diào)整軸承間隙及承受軸向載荷，軸承蓋有嵌入式和凸緣式兩種。 嵌入式軸承蓋結(jié)構(gòu)簡單，為增強其密封性能，常與O形密封圈配合使用。由于調(diào)整軸承間隙時，需打開箱蓋，放置調(diào)整墊片，比較麻煩，故多用于不調(diào)整間隙的軸承處。 凸緣式軸承蓋，調(diào)整軸承間隙比較方便，密封性能好，應(yīng)用較多。 凸緣式軸承蓋多用鑄鐵鑄造，應(yīng)使其具有良好的鑄造工藝性。對穿通式軸承蓋，由于安裝密封件要求軸承蓋與軸配合處有較大厚度，設(shè)計時應(yīng)使其厚度均勻。 當(dāng)軸承采用箱體內(nèi)的潤滑油潤滑時，為了將傳動件飛濺的油經(jīng)箱體剖分面上的油溝引入軸承，應(yīng)在軸承蓋上開槽，并將軸承蓋的端部直徑做小些，以保證油路暢通，見圖4-5 圖 4-5 軸

64、承端蓋的結(jié)構(gòu)尺寸 表4-1 軸承外徑 螺釘直徑 螺釘數(shù) 45~65 8 4 70~100 10 4 110~140 12 6 150~230 16 6 (1)　1、3軸上的軸承端蓋的結(jié)構(gòu)及尺寸 由結(jié)構(gòu)確定 ，有密封件尺寸確定 (2)　2軸上的軸承端蓋的結(jié)構(gòu)及尺寸 由結(jié)構(gòu)確定 ，有密封件尺寸確定 4.6.2 軸外伸處的密封設(shè)計 在輸入軸或輸出軸的外伸處，為防止?jié)櫥瑒┩饴┘巴饨绲幕覊m、水分和其它雜質(zhì)浸入，造成軸承的磨損或腐蝕，要求設(shè)置密封裝置。 旋轉(zhuǎn)軸唇形密封圈適用于轉(zhuǎn)速不高的稀油潤滑，其結(jié)構(gòu)形式見圖4-6。 圖4-6 唇形密封圈密封 4.6

65、.3 套筒的設(shè)計 套筒選用材料為：；其結(jié)構(gòu)如圖4-7所示： 圖4-7 套筒的結(jié)構(gòu)尺寸 4.7 減速器箱體的設(shè)計 4.7.1 減速器箱體結(jié)構(gòu)尺寸 減速器的箱體采用鑄造（HT200）制成，采用剖分式結(jié)構(gòu)為了保證齒輪佳合質(zhì)量， 大端蓋分機(jī)體采用配合。 鑄鐵減速器箱體結(jié)構(gòu)尺寸如下表所示： 名稱 符號 二級減速器尺寸關(guān)系 箱體壁厚 δ ，取 箱蓋壁厚 ，取 箱座凸緣厚度 箱蓋凸緣厚度 箱座底凸緣厚度 地腳螺釘直徑 取 地腳螺釘?shù)臄?shù)目 時， 軸承旁聯(lián)接螺栓直徑 ，取 箱蓋與箱座聯(lián)接螺栓直徑 ，取 聯(lián)接螺栓直

66、徑的間距 之間 軸承端蓋螺釘直徑 ，取 窺視孔蓋螺釘直徑 ，取 定位銷直徑 ，取 、、至外箱壁的距離 取 、至凸緣邊緣距離 取 軸承旁凸臺半徑 凸臺高度 外箱壁至軸承座端面距離 大齒輪頂圓與內(nèi)箱壁距離 ，取 齒輪端面與內(nèi)箱壁距離 箱蓋、箱座筋板 ，取 軸承端蓋外徑 軸承座孔直徑 軸承旁聯(lián)接螺栓距離 盡量靠近，以互不干涉為準(zhǔn)，一般取 4.7.2 油面位置及箱座高度的確定 當(dāng)傳動零件采用浸油潤滑時，浸油深度應(yīng)根據(jù)傳動零件的類型而定。對于圓柱齒輪，通常取浸油深度為一個齒高。 為避免傳動零件轉(zhuǎn)動時將沉積在油池底部的污物攪起，造成齒面磨損，應(yīng)使大齒輪齒頂距油池底面的距離不小于。所以取大齒輪齒頂距油池底面的距離為。 4.7.3 油溝的結(jié)構(gòu)形式及尺寸 (1)輸油溝 當(dāng)軸承利用傳動零件飛濺起來的潤滑油潤滑時，應(yīng)在箱座的剖分面上開設(shè)輸油溝，使濺起的油沿箱蓋內(nèi)壁經(jīng)斜面流入輸油溝內(nèi)，在經(jīng)軸承蓋上的導(dǎo)油槽流入軸承，其結(jié)構(gòu)尺寸見圖4-8。 圖4-8 油溝的結(jié)構(gòu) (2)回油溝