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【中文3620字】
電力絞車的控制
對于電動機的控制，我們所知道的最好的方式就是使用由許多點動式按鈕組成的簡單的手工操作臺。而這種操作臺在某些應(yīng)用方面可能仍然是個不錯的選擇，如一些令人頭痛的復(fù)雜的控制也可以用。這篇文章講述了，在你設(shè)計、組建或是購買絞車控制器之前，你必須對電動機的基本電氣設(shè)備和你將需要尋址的用戶接口命令進行編址。
首先，手動控制臺應(yīng)該是手動控制型的，因此，如果你把你的手指移開按鈕，絞車就會停車。另外，每個控制工作站都需要配備緊急制動閘，緊急制動閘可以切斷絞車的所有電源，而不僅僅是控制電路的。仔細想想看，如果絞車在該停車時，它卻沒有停下來，你就確實需要一種故障保障的方法去切斷線路的電源。在控制工作臺上設(shè)置一個關(guān)鍵操作開關(guān)，也是一個非常好的主意，特別是在通向工作站的線路不能控制時，就可以用那個開關(guān)來控制。
(在設(shè)計控制臺時，即使是最簡單的手工控制臺，也要考慮設(shè)置由專門人員操作的安全操作按鍵。)
控制定速電動機
對于一臺定速絞車的實際控制設(shè)備是一臺三相起動器。電動機的轉(zhuǎn)向被反向，是通過簡單的開關(guān)控制相序從A-B-C變換到C-B-A。這些動作被完成，是通過兩個三磁極式電流接觸器，而且它們是互鎖的，所以，它們不可能被同時關(guān)閉。NEC公司要求同時擁有過載和短路保護裝置。為了保護電動機免受由于機械過載引起的過熱的影響，在起動器內(nèi)要安裝熱量過載延遲裝置。當(dāng)熱量過載延遲裝置過熱時，它所擁有的雙金屬長條斷開電動機的電源。除此外，還可以選擇一臺電熱調(diào)節(jié)器可以用纏繞的方式安裝在電動機上，它可以用于監(jiān)控電動機的溫度變化。對于短路保護，我們一般是通過電動機常用的熔斷器來實現(xiàn)的。
一臺獨立的線性電流接觸器，被配置的電流接觸器應(yīng)該超過主回路的電流接觸器，從而達到冗余的目的。這臺電流接觸器是由安全電路來控制的，如：緊急制動和越程極限。
我們可以使用限位開關(guān)來實現(xiàn)上述的操作。當(dāng)你到達正常的行程極限位置末端時，絞車就會停車，并且你只能夠向相反的方向移動絞車(即遠離極限位置的方向)。這里也需要一個越程限制以防萬一，由于電氣的或者機械的問題，而使絞車的運行超過正常的極限位。如果你碰到越程限制器，線形電流接觸器就會打開，因此，絞車將無法被驅(qū)動超過這個極限位置。如果上述情況發(fā)生，就需要請專業(yè)的技術(shù)人員來檢查導(dǎo)致碰到越程限制器的具體原因。然后，你就能夠用起動器內(nèi)部的彈力恢復(fù)撥動開關(guān)來處理越程的問題，而不是使用跳閘器或是手工切斷電流接觸器。
變速的必要條件
當(dāng)然，簡單的定速起動器被變速驅(qū)動器所取代。這就使事情開始變得有趣起來了！至少，你需要在控制操作臺上增加一個速度表盤。操縱桿是一個較好的操作接口，由于它使你對部件的移動有一個更直觀的控制。
不幸的是，你不能僅僅從你的本地控制臺去發(fā)命令控制老式的變速驅(qū)動器，此外，你不能希望它在初始階段，就能安全而可靠的提升與下放設(shè)備。大多數(shù)的變速驅(qū)動器不能實現(xiàn)上述的要求，因為它們并不是設(shè)計用來做提升工作的。驅(qū)動器需要設(shè)置成在制動器松開之前，就能夠在電動機上產(chǎn)生扭矩，并且，當(dāng)停車時，即在扭矩撤銷之前，制動器將先動作。
許多年來，直流電動機和驅(qū)動器提供了一些普遍的解決方案，如它們在各種速度時都具有良好的力矩特性。對于大多數(shù)的絞車所需求的大型直流電動機是很貴的，那要比同類型的交流電動機貴得多。雖然，早期的交流驅(qū)動器不是非常有用，如它們有一個非常有限速度適用范圍，而且僅產(chǎn)生低速小扭矩。如今，隨著直流驅(qū)動器的發(fā)展，低成本而且大量可用的交流電動機的出現(xiàn)，導(dǎo)致了一場交流驅(qū)動的革命。
變速交流驅(qū)動器有兩個系列。變頻轉(zhuǎn)換器已經(jīng)家喻戶曉，而且的確很容易使用。這些驅(qū)動器將交流轉(zhuǎn)換成直流，然后，再把它轉(zhuǎn)換回交流，轉(zhuǎn)換后的交流已經(jīng)是不同頻率的。如果驅(qū)動器產(chǎn)生30Hz的交流，一臺正常的60Hz的電動機將以一半的速度運行。從理論上說，這非常好，但是，在實際中，這將會有很多的問題。首先，一臺典型的60Hz的電動機在線性頻率低于2Hz或是3Hz的區(qū)域會出現(xiàn)誤差，并且，開始嵌齒(即急推，猛拉)，或是停車。這將限制你的速度范圍低于20：1，幾乎不適應(yīng)于運行階段的細微調(diào)節(jié)。其次，許多低成本的轉(zhuǎn)換器也不能夠在低速時提供額定扭矩。使用這些驅(qū)動器，將導(dǎo)致急速移動，或是對于提升部件完全的失效，準(zhǔn)確地說，當(dāng)你試圖去平穩(wěn)的提升一臺科學(xué)儀器時，你不愿看到這樣的情況。一些新型的變極器是閉環(huán)系統(tǒng)(從電動機獲得反饋，提供更加準(zhǔn)確的速度控制)，并且使電動機將會工作的相當(dāng)好。
交流驅(qū)動器的另一個系列是流量矢量型驅(qū)動器。這些元器件要求在電動機的主軸上安裝編碼器，使用這些編碼器會使驅(qū)動器可以準(zhǔn)確地監(jiān)控電機電樞的旋轉(zhuǎn)。處理器測定了準(zhǔn)確的磁性流量的矢量值，這些值要求使電樞在給定的速度下旋轉(zhuǎn)。這些驅(qū)動器允許有無窮大的速度，因此，你實際能夠在零速度時就產(chǎn)生額定扭矩。這些驅(qū)動器所提供的準(zhǔn)確的速度和位置的控制，使這些驅(qū)動器在高性能應(yīng)用方面受到歡迎。
(基于PLC的控制器提供有系統(tǒng)狀態(tài)和控制選項。這個屏幕展示給操作者全面的訪問卡內(nèi)基霍爾德的九層電梯提升的控制面板。)
基于PLC的系統(tǒng)
一臺PLC的全稱是可編程序邏輯控制器。首先，PLC的控制器發(fā)展到取代了基于五六十年代的工業(yè)控制系統(tǒng)的繼電器，它們工作在室內(nèi)的惡劣的工業(yè)環(huán)境中。這些是模塊化的系統(tǒng)，它們具有大量的各種各樣的I/O模塊。這些模塊化的系統(tǒng)可以很容易的實現(xiàn)把半自定義的硬件配置組裝起來，而這樣得到的配置的價錢也很合理。這些模塊包括：位置控制模塊，計數(shù)器，A/D和D/A轉(zhuǎn)換器，以及各種實體狀態(tài)或是物理接觸閉式輸出模塊。大量不同類型的I/O元器件和PLC的模塊屬性使得它成為一條有效的途徑去組裝自定義和半自定義的控制系統(tǒng)。
對于PLC系統(tǒng)的最大的不足就是缺少真實的大量的顯示功能，從而告訴你PLC正在做什么和幫助你對PLC進行編程。
第一臺被用于大型娛樂場所的專業(yè)的PLC系統(tǒng)之一，是在拉斯維加斯的原米高梅電影制片公司(現(xiàn)在的貝利公司)的搭車和四輪馬車系統(tǒng)上。許多的制造商提供了標(biāo)準(zhǔn)的基于PLC的系統(tǒng)和半自動化聲學(xué)的標(biāo)志的主機，設(shè)定命令行解釋器的位置，以及提升控制系統(tǒng)也是可用的。使用標(biāo)準(zhǔn)的模塊去組構(gòu)用戶自定義系統(tǒng)的能力是基于PLC的控制器的最大的優(yōu)勢。
高端控制器
對于復(fù)雜的傳動裝置，控制器開始變得復(fù)雜，超過了速度，時間以及位置控制。它們包括寫出復(fù)雜的指令，記錄輪廓線的移動，以及處理可以立即運行的多點指令的能力。
許多大型的歌劇院正向著點提升系統(tǒng)的方向發(fā)展，在那里為每一條提升繩索配置有一臺獨立的絞車，那些繩索等同于每條電路的調(diào)光器。當(dāng)多臺絞車被用來提升單個的部分時，這些絞車必須完全的同步，或是載荷能夠轉(zhuǎn)移，如此會導(dǎo)致一臺單獨的絞車變得有過載的危險?？刂葡到y(tǒng)必須能夠使被選的絞車保持同步，或是在一臺絞車不能夠保持與其他絞車同步時，能提供高速的同等的停車能力。對于一臺典型的高速達240英尺/分鐘和一臺要保持絞車的彼此間的速度誤差在1/8分之內(nèi)的設(shè)備，你只有少于三微秒的時間去確認問題，并嘗試糾正錯誤的絞車速度，在確定你失敗后，你起動組中所有絞車的停車。這將需要大量計算，快速I/O接口，以及好用的寫入軟件。
對于大型的繩索控制系統(tǒng)有兩種非常不同的解決方法。首先是，使用單獨的控制臺，對于一般的問題而言，這樣的控制臺應(yīng)該安裝在適合于操作者視角的位置。然而，這不僅不能夠從一個角度到另一個角度觀察，而且還不可以從一條指令到另一條指令的控制。這些困難已經(jīng)被部分解決。通過使用安裝在不同位置的視頻攝像機，而且這些攝象機連接于三維屏幕圖形，這些圖形使得操作者可以從任意的視角去觀察在三個坐標(biāo)方向上的預(yù)期的繩索運動。這些可以使得操作者，從一個適合他在實際的操作臺處的視角，或是實際的閉環(huán)電路照相機的視角，來觀察在屏幕上的繩索的運動。對于有內(nèi)部關(guān)聯(lián)的部件的復(fù)雜的移動，上述的觀察使得實現(xiàn)控制和查出故障原因變得更加簡單。
另一個解決的方案就是分布式系統(tǒng)，這個系統(tǒng)使用了多個輕便的控制臺。這將允許不同的操作者以同樣的方式控制傳動裝置的不同方面，我們已經(jīng)改進了手動控制裝置。一個生動的例子，就是在倫敦中部一個蔬菜花卉市場的皇家歌劇院使用了上述的方案，在那里用十個控制臺控制著240臺電動機。每個控制臺有五個錄音重放裝置，并且已經(jīng)被開啟，以便于每臺電動機被指派給一個單獨的控制臺。一位操作者和一個控制臺就能夠控制所有的裝置，但是，常常是一個控制臺可能是運行臺幕的提升，另一個控制臺是控制臺上的傳動裝置，以及第三個控制臺被用來在后臺將必要的背景畫面放下。
(刃口式輕便的控制臺允許多位操作者從最優(yōu)點出發(fā)來控制機器的運動，并且提供三維圖象的顯示。)
結(jié)論
有巨大變化的繩索控制系統(tǒng)，已經(jīng)從按鈕式的工作站發(fā)展到復(fù)雜的多用戶的計算機化的控制系統(tǒng)。當(dāng)要購買繩索控制系統(tǒng)時，你總是可以找到滿足你需要的。控制系統(tǒng)最重要的性能是安全性和可靠性。這些是有真實價值的性能，而且你會期望能以一個合適的價格買到這樣的安全性。與某個確定的產(chǎn)品制造商共事，他會使你知道如何進行安裝。而且，他將會讓你和用戶接觸，那些用戶有著與類似的要求。
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中國礦業(yè)大學(xué)2008屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第89頁
目 錄
1 緒論……………………………………………………………………………1
1.1 引言………………………………………………………………………1
1.2 概述 ……………………………………………………………………1
1.3 國內(nèi)外絞車的發(fā)展………………………………………………………3
1.4 JHB-8型回柱絞車的技術(shù)特點…………………………………………3
2 總體設(shè)計 …………………………………………………………………4
2.1 設(shè)計總則…………………………………………………………………4
2.2 設(shè)計條件…………………………………………………………………4
2.3 傳動方案的設(shè)計…………………………………………………………5
2.4 電動機的設(shè)計選擇………………………………………………………5
2.4.1 電動機輸出功率的計算………………………………………………5
2.4.2 確定電動機的型號……………………………………………………6
2.4.3 牽引鋼絲繩直徑的確定及滾筒直徑的確定…………………………7
2.5 滾筒的設(shè)計計算…………………………………………………………7
2.5.1 滾筒直徑……………………………………………………………7
2.5.2 滾筒寬度……………………………………………………………7
2.5.3 滾筒的外徑…………………………………………………………8
2.5.4 驗算滾筒的平均速度…………………………………………………8
2.5.5 驗算電機悶車時，鋼絲繩在里層的安全系數(shù)………………………9
3 減速器的設(shè)計計算…………………………………………………………10
3.1 減速器參數(shù)確定………………………………………………………10
3.2 圓弧蝸桿蝸輪的設(shè)計計算……………………………………………11
3.2.1 材料的選定…………………………………………………………12
3.2.2 初選參數(shù)……………………………………………………………12
3.2.3 蝸輪蝸桿參數(shù)計算及校核…………………………………………13
3.3 內(nèi)齒輪嚙合及過橋傳動設(shè)計…………………………………………17
3.3.1 傳動材料以及數(shù)據(jù)參數(shù)……………………………………………17
3.3.2 強度校核……………………………………………………………18
3.4 過橋齒輪與滾筒齒輪嚙合設(shè)計：………………………………………23
3.4.1 傳動材料以及數(shù)據(jù)參數(shù)……………………………………… …23
3.4.2 強度校核……………………………………………………………24
3.5 減速器傳動軸的設(shè)計校核……………………………………………29
3.5.1 第1軸的設(shè)計計算……………………………………………………29
3.5.2第2軸的設(shè)計計算……………………………………………………36
3.5.3 第3軸的計算…………………………………………………………38
4 滾筒軸的設(shè)計計算…………………………………………………………39
4.1 滾筒和齒輪上的作用力………………………………………………39
4.2 確定軸的結(jié)構(gòu)方案……………………………………………………40
4.3 軸的強度校核…………………………………………………………41
4.3.1繪制軸的彎矩圖和扭矩圖……………………………………………41
5 系統(tǒng)傳動部件的校核………………………………………………………47
5.1 聯(lián)軸器上鍵的校核……………………………………………………47
5.2 蝸輪上鍵的校核………………………………………………………47
5.3 內(nèi)齒輪上鍵的校核……………………………………………………48
5.4 軸軸承的校核…………………………………………………………48
5.5 滾筒軸承的校核………………………………………………………51
5.6 制動器的校核…………………………………………………………51
5.7 滾筒聯(lián)結(jié)螺栓的校核…………………………………………………52
6 JHB-8型回柱絞車使用說明書………………………………………………54
6.1 使用范圍………………………………………………………………54
6.2 主要技術(shù)規(guī)范…………………………………………………………54
6.3 結(jié)構(gòu)特征………………………………………………………………54
6.4 絞車的潤滑與密封……………………………………………………55
6.5 電氣操縱系統(tǒng)…………………………………………………………55
6.6 絞車的裝配、調(diào)整、及試運轉(zhuǎn)…………………………………………55
6.6.1 卷筒裝置……………………………………………………………56
6.6.2 空負荷試運轉(zhuǎn)………………………………………………………56
6.6.3 負荷試運轉(zhuǎn)…………………………………………………………56
6.7 安裝、固定、操作和后移………………………………………………57
6.8 絞車的操作規(guī)程………………………………………………………59
6.8.1 工作前的注意事項…………………………………………………60
6.8.2 工作時應(yīng)遵守下列規(guī)定……………………………………………60
6.8.3 工作后應(yīng)注意的事項………………………………………………61
6.9 絞車的維護、拆卸與修理………………………………………………61
6.10《煤礦安全規(guī)程》對礦井提升機和絞車規(guī)定…………………………62
6.11絞車的運輸和貯存……………………………………………………67
小結(jié) ……………………………………………………………………………68
參考文獻 ………………………………………………………………………69
附錄 ……………………………………………………………………………70
翻譯部分
英文原文…………………………………………………………………74
中文譯文…………………………………………………………………83
致謝……………………………………………………………………………90
摘 要
JHB—8型回柱絞車是一種有效的礦山輔助運搬設(shè)備。該型絞車主要應(yīng)用于回柱放頂之用，同時也可用于上山、下山、平巷等綜采工作面設(shè)備的搬遷，比如液壓支架、溜槽等。此外，拉緊皮帶機機頭、運料、調(diào)度車輛等工作都可以用這種絞車來完成。在港口、碼頭、建筑工地、工廠企業(yè)，這種絞車也可以發(fā)揮作用。
JHB—8型回柱絞車的傳動系統(tǒng)采用兩級傳動，包括蝸輪蝸桿齒輪傳動、圓柱齒輪傳動，在設(shè)計過程中采用承載能力大的圓弧蝸輪蝸桿；而且采用了開式齒輪傳動，大大簡化了機械部分的傳動系統(tǒng)，便于安裝和拆卸，結(jié)構(gòu)布置緊湊、合理。
在設(shè)計過程采用錐面制動端蓋實現(xiàn)了工作狀態(tài)和制動狀態(tài)的互鎖。絞車起動時動載小，鋼絲繩受到的沖擊小。只需輕輕點動電機控制按鈕，就可起動電機，然后操作制動的手柄，便可實現(xiàn)絞車的動作。
設(shè)計中為使回柱絞車具有良好的防爆性能采用了防爆電動機以及防爆磁力啟動器和防爆按鈕開關(guān)。該絞車適用條件強、使用壽命長。該絞車結(jié)構(gòu)緊湊，外形尺寸??；結(jié)構(gòu)為近似對稱布置，外形美觀，成長條形，底座呈雪橇狀；絞車重心低，底座剛性好，可安裝地錨，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，安全可靠，安裝方便。
關(guān)鍵詞：回柱絞車； 圓弧蝸輪蝸桿； 制動
ABSTRACT
JHB—8 to prop pulling winch is an effective mine auxiliary equipment shipped to move. This type of winch mainly used to top-of-use, but also can be used to uphill, downhill, Pingxiang fully mechanized coal face, such as the relocation of equipment, such as hydraulic support, the chute, and so on. In addition, the belt-tighten the nose, and transport material, scheduling and other work vehicles can be used to complete the winch. At ports, terminals, construction sites, factories and enterprises, the winch can also play a role.
JHB—8 to prop pulling winch—drive system using two transmission, including worm worm gear drive, cylindrical gear transmission, in the process of designing a large carrying capacity of the arc Worm Gear, and adopted the open-gear transmission, greatly simplifies the Mechanical part of the drive system, easy to install and demolition, structural layout compact and reasonable.
In the design process using cone brake cover state and work to achieve a state of interlocking brake. Starting at the winch dynamic small, the impact on the rope. Just gently move the motor control button, we can start the electrical and operation of the brake handle, can be realized winch action.
Design for the prop pulling winch has a good performance by the explosion-proof electrical explosion-proof and explosion-proof magnetic starter button switch. The winch conditions apply strong and long life. The winch compact structure, shape, small size, structure similar to symmetrical layout, aesthetic appearance, growth Strip, a sled-shaped base; winch low center of gravity, rigid base, and can be installed to anchor, a smooth operation, safety and reliability, ease of installation.
Keywords：prop pulling winch; arc Worm Gear; brake
1 緒論
1.1引言
煤炭是當(dāng)前我國能源的主要組成部分之一，是國民經(jīng)濟保持高速增長的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。但是目前我國的煤炭工業(yè)的發(fā)展遠不能滿足整個國民經(jīng)濟的發(fā)展需要。因此必須以更快的速度發(fā)展煤炭工業(yè)。然而，高速發(fā)展煤炭工業(yè)的出路在于煤炭工業(yè)的機械化。
煤炭工業(yè)的機械化是指采掘、支護、運搬、提升的機械化。其中運搬包括運搬和輔助運搬。絞車就是輔助運搬的其中一種。我國絞車的發(fā)展大致分為三個階段。20世紀(jì)50年代主要是仿制設(shè)計階段；60年代，自行設(shè)計階段；70年代以后，我國進入標(biāo)準(zhǔn)化、系列化設(shè)計階段。
1.2概述
回柱絞車又稱慢速絞車，是供煤礦井下采煤工作面回柱放頂之用。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回收沉入底板或被矸石壓埋的金屬支柱。隨著機械化采煤程度的提高，它越來越多地被廣泛用于機械化采煤工作面，作為安裝、回收牽引各種設(shè)備和備件。
JHB-8型回柱絞車是一種有效的礦山輔助設(shè)備。該型絞車主要應(yīng)用于回柱放頂之用，同時也可用于上山、下山、平巷等綜采工作面設(shè)備的搬遷，比如液壓支架、溜槽等。此外，拉緊皮帶機機頭、運料、調(diào)度車輛等工作都可以用這種絞車來完成。在港口、碼頭、建筑工地、工廠企業(yè)，這種回柱絞車也可以發(fā)揮作用?？梢姡刂g車在煤炭行業(yè)、機械行業(yè)，包括部分其他行業(yè)都有著不可忽視的地位。
回柱絞車在回采工作面的布置方式有以下三種：
1）安裝在回風(fēng)巷內(nèi)，距回采工作面約。這種布置方式適用條件廣，尤其是煤層傾角較大，頂板破碎，壓力較大的工作面。但這種布置方式會影響回風(fēng)巷的運料工作。每一次回柱需移動導(dǎo)向輪，鋼絲繩繞過導(dǎo)向輪，多了一個拐彎，摩擦阻力增大，鋼絲繩容易損壞。按這種方式布置的回柱絞車，必須沿鋼絲繩牽引方向長條式布置，絞車寬度不應(yīng)超過，過寬則會堵塞巷道。因為運料工人常常從機體旁經(jīng)過，齒輪一定要密閉，不然就容易引起事故。
2）安設(shè)在回采工作面上端，緊靠回風(fēng)巷上部和密集支柱之間。這種布置方式當(dāng)頂板較好，煤層傾角較小的條件下采用。但每進行一個循環(huán)都須移動絞車，且需移開柱子，因而不夠方便。在工作面上方頂板壓力較大時，機座受力容易變形，可能引起齒輪嚙合不良，甚至回柱絞車有被壓埋的危險。
3）安設(shè)在工作面上，工作面上有數(shù)臺絞車同時回柱，加快回柱速度。這種布置方式對淺截深的機采工作面尤為需要。例臺徐州礦務(wù)局認為，回柱設(shè)備是當(dāng)前提高煤產(chǎn)量的關(guān)鍵?，F(xiàn)在安排回柱放頂時間是每天一個班（8小時），而用刨煤機進尺米只要2小時就能完成，因此，只要加快回柱速度，就會收到提高煤產(chǎn)量的效果。
回柱絞車結(jié)構(gòu)的一般分析
1）按驅(qū)動機構(gòu)分
（1）手搖式回柱絞車
手搖式回柱絞車用于人工回柱，體積小，重量輕，移動方便，結(jié)構(gòu)簡單。但人工回柱效率低，安全性差，一般只用作輔助作業(yè)，或在回收金屬支柱時使用。
（2）風(fēng)動回柱絞車
風(fēng)動回柱絞車?yán)Υ?，重量輕，適用于我國西南地區(qū)的超級瓦斯礦，但是風(fēng)動回柱絞車成本較高，使用范圍受到限制。
（3）電動回柱絞車
電動回柱絞車使用范圍最廣，目前各制造廠生產(chǎn)的多為電動回柱絞車。
2）按滾筒結(jié)構(gòu)分
（1）纏繞式滾筒
纏繞式滾筒具有一定的容繩量，操作簡單，使用范圍廣，但體積和重量都比較大，現(xiàn)在生產(chǎn)的回柱絞車以采用纏繞式滾筒的為最多。
（2）摩擦式滾筒
摩擦式滾筒多制成雙曲線型，靠滾筒上的幾圈鋼絲繩與滾筒的摩擦力帶動鋼絲繩進行工作，滾筒量不受限制，也不存在排繩子問題，解決了“咬繩現(xiàn)象，這種絞車尚在試驗中。
（3）鏈條滾筒
鏈條滾筒即用纏繞鏈條來進行回柱工作。因鏈條較重，不宜太長，如某廠生產(chǎn)的三噸輕便回柱絞車，鏈條僅有6米，因此，使用這種回柱絞車的極少。
3）按傳動機構(gòu)分
（1）普通蝸桿蝸輪傳動
淮南煤礦機械廠1952年生產(chǎn)的HJ-14型回柱絞車，第一級為普通蝸桿蝸輪傳動，再經(jīng)過二級圓柱齒輪帶動滾筒。采用蝸桿蝸輪傳動機械效率低，雖具有結(jié)構(gòu)結(jié)實耐用的優(yōu)點，但體積重量都很大，搬運困難，不適于井下狹窄環(huán)境和經(jīng)常移動的特點，故此類回柱絞車已不再生產(chǎn)。
（2）圓弧面蝸桿傳動
現(xiàn)在生產(chǎn)的各種回柱絞車均采用圓弧面蝸桿傳動，機械效率提高到約為機器體積和重量都相應(yīng)減少。
1.3 國內(nèi)外絞車的發(fā)展
近40年我國的煤炭行業(yè)發(fā)生了巨大變化，總裁機械化水平達到國際先進水平，綜采單采原煤產(chǎn)量早已突破了百萬噸，然而煤炭工業(yè)機械化離不開運輸，運輸又離不了輔助運輸設(shè)備，絞車就是輔助運輸設(shè)備的一種。原煤的運輸也已經(jīng)實現(xiàn)了大運量娦式輸送機化，但井下軌道輔助運輸與之很不適應(yīng)，材料的運較基本上沿用傳統(tǒng)的小絞車群接?式的運輸，運輸戰(zhàn)線長，環(huán)節(jié)多，占用搬運設(shè)備、人員多，安全性差，效率低。盡管一些煤礦對其進行了技術(shù)改造, 但仍然滿足不了當(dāng)前礦井發(fā)展和生產(chǎn)的需要?？梢姷V井輔?運輸是當(dāng)前現(xiàn)代化礦井建設(shè)的關(guān)鍵和重點。
我國絞車的誕生是從20世紀(jì)50年代開始的，初期主要仿制日本和蘇聯(lián)的；60年代進入了自行設(shè)計階段；到了70年代，隨著技術(shù)的慢慢成熟，絞車的設(shè)計也進入了標(biāo)準(zhǔn)化和系列化的發(fā)展階段。但與國外水平相比，我國的絞車在品種、型式、結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品性能，三化水平（參數(shù)化、標(biāo)準(zhǔn)化、通用化）和技術(shù)經(jīng)濟方面還存在一定的差距。
國外礦用絞車發(fā)展趨勢有以下幾個特點：
1）標(biāo)準(zhǔn)化系列化；
2）體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊；
3）高效節(jié)能；
4）壽命長、低噪音；
5）一機多能、通用化高f、大功率；
6）外形簡單、平滑、美觀、大方。
針對國外的情況我們應(yīng)譏采取以下措施：
1）制定完善標(biāo)準(zhǔn)，進行產(chǎn)品更新改造和提高產(chǎn)品性能；
2）完善測試手段，重點放在產(chǎn)品性能檢測；
3）技術(shù)引進和更新?lián)Q代相結(jié)合；
4）組織專業(yè)化生產(chǎn)，爭取在較短時間內(nèi)達到先進國家的水平。
1.4 JHB-8型回柱絞車的技術(shù)特點
1）速度變化不大，回柱效率高
JHB-8型回柱絞車工作時的牽引速度為，平均速度,最大牽引力為，容繩量為，工作效率大大提高。
2）結(jié)構(gòu)簡單，布置合理
JHB-8型回柱絞車的傳動系統(tǒng)采用兩級傳動，包括圓弧蝸輪蝸桿齒輪傳動、圓柱齒輪傳動，而且采用了開式齒輪傳動，大大簡化了機械部分的傳動系統(tǒng)，便于安裝和拆卸，結(jié)構(gòu)布置緊湊、合理。
3）操作簡單，安全可靠
JHB-8型回柱絞車采用錐面實現(xiàn)了工作狀態(tài)和制動狀態(tài)的互鎖。絞車起動時動載小，鋼絲繩受到的沖擊小。只需輕輕點動電機控制按鈕，就可起動電機，然后操作制動的手把，便可實現(xiàn)絞車的動作。
2 總 體 設(shè) 計
2.1設(shè) 計 總 則
1）煤礦生產(chǎn)，安全第一。
2）面向生產(chǎn)，力求實效，以滿足用戶最大實際需求。
3）要考慮到回柱時的各種問題。
4）貫徹執(zhí)行國家、部、專業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)及有關(guān)規(guī)定。
5）技術(shù)比較先進，并要求多用途。
使用環(huán)境和工作條件
（1）環(huán)境溫度為；環(huán)境相對濕度不超過；海拔高度以下。
（2）周圍空氣中的甲烷、煤塵、硫化氫和二氧化碳等不得超過《煤礦安全規(guī)程》中所規(guī)定的安全含量。
2.2 設(shè) 計 條 件
最大牽引力：
平均牽引速度：
容繩量：
2.3 傳動方案的設(shè)計
—過橋齒輪 —蝸桿 —蝸輪
—內(nèi)齒輪 —滑移齒輪 —大齒輪
1—蝸桿軸 2—蝸輪軸 3—過橋齒輪軸 4—滾筒軸
圖2.1 JHB-8型回柱絞車傳動系統(tǒng)圖
其傳動路線是：
防爆電機→聯(lián)軸器→蝸桿→蝸輪→內(nèi)齒輪→外齒輪→過橋齒輪→大齒輪→卷筒。
2.4電動機的設(shè)計選擇
2.4.1電動機輸出功率的計算
已知：
最大拉力
平均繩速
即：
則：
根據(jù)以上的傳動方案圖2.1可得：
總傳動效率
其中：
聯(lián)軸器的效率為；
軸承的效率為；
蝸輪蝸桿傳動效率為；
齒輪傳動效率=0.97。
2.4.2確定電動機的型號
電動機所需的額定功率與電動機輸出功率之間有以下的關(guān)系：
其中：─用以考慮電動機和工作機的運轉(zhuǎn)等外部因素引起的附加動載荷而引入的系數(shù)，取
同時，絞車井下使用，條件比較惡劣，要求電動機必須具有防爆功能，查《機械零件設(shè)計手冊》，得到電動機的型號：
額定功率
實際轉(zhuǎn)速
重量：
其外形尺寸：
電機中心高度：
電動機軸直徑長度：
2.4.3牽引鋼絲繩直徑的確定及滾筒直徑的確定
回柱絞車主要用于回采工作面中的回柱放頂，亦可用于托運重物和調(diào)度車輛等用途。由于其工作環(huán)境惡劣，要求其具有一定的防腐蝕及防銹能力。
鋼絲繩的安全系數(shù)取，則鋼絲繩所能承受的拉力需滿足以下的要求：
拉
其中：拉
則：
查《機械設(shè)計手冊》， 表
選擇： 繩
股
繩纖維芯，鋼絲繩表面鍍絡(luò)。
其主要參數(shù)如下：
鋼絲繩直徑：
鋼絲直徑：
鋼絲總斷面面積：
參考重力：
鋼絲繩公稱抗拉強度：
鋼絲破斷拉力總和：
2.5滾筒的設(shè)計計算
2.5.1滾筒直徑
式中，─鋼絲繩直徑
則
取
2.5.2滾筒寬度
滾筒的寬度直接影響到最終產(chǎn)品的寬度，因此它的寬度必然要有最大值的限制，即不能太寬。滾筒的寬度太窄的話，那么與減速器裝配起來后，就會顯得不協(xié)調(diào)。所以滾筒的寬度不能隨便確定，而最好是在畫圖的過程中把它定下來，這樣有利于整體的配合。讓人看起來協(xié)調(diào)、美觀、大方。但現(xiàn)在考慮到滾筒的平均速度以及便于下面的各種計算，我們暫定滾筒寬度為。
2.5.3滾筒的外徑
按照常規(guī)，同時根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》，鋼絲繩的纏繞層數(shù)最好不要超過5層，也就是說，控制在5層以內(nèi),但也可以超過層。
滾筒的容繩量，我們?yōu)?，?jù)以上設(shè)計可知，每一層纏繞的圈數(shù)：
（圈）
每一圈所纏繞的長度：
計算鋼絲繩的纏繞層數(shù)為（層）
則鋼絲繩在卷筒上的最小纏饒直經(jīng)：
鋼絲繩在卷筒上的最大纏饒直經(jīng)：
鋼絲繩在卷筒上的平均纏饒直經(jīng)：
根據(jù)設(shè)計要求平均速度為
滾筒的轉(zhuǎn)速為：
計算出系統(tǒng)總傳動比為：
2.5.4驗算滾筒的平均速度（鋼絲繩平均速度）：
1）最小速度
2）最大速度
3）平均速度
2.5.5驗算電機悶車時，鋼絲繩在里層的安全系數(shù)
1）電機在悶車時，鋼絲繩的拉力
2）電機悶車時，鋼絲繩在里層的安全系數(shù)
所以電機悶車時，鋼絲繩也安全。
3 減速器的設(shè)計計算
3.1減速器參數(shù)確定
根據(jù)減速器情況并查蝸輪蝸桿傳動設(shè)計參數(shù)，決定兩級傳動比的分配情況如下:
第一級蝸輪傳動：
第二級齒輪傳動：
電動機輸出功率：
系統(tǒng)總傳動比：
第一級：
第二級：
系統(tǒng)中各個傳動軸的速度：
1軸
2軸 =
3軸 軸轉(zhuǎn)速：=
齒輪轉(zhuǎn)速：=
4軸 軸轉(zhuǎn)速： =
齒輪轉(zhuǎn)速： =
各軸功率計算：
電機輸出功率為：
1軸 =
2軸
3軸
4軸
計算各軸扭距
1軸
2軸
3軸 軸上扭矩：
齒輪扭矩：
4軸 軸上扭矩：
齒輪扭矩：
3.2圓弧蝸桿蝸輪的設(shè)計計算
蝸桿傳動用于于傳遞空間交錯的兩軸間運動和動力,通常兩軸的交角為。蝸桿傳動的特點：
1）傳動比大，在動力傳動中，一般傳動比，在分度機構(gòu)中，傳動比可達成1000；
2）傳動平穩(wěn)，沖擊載荷??；
3）具有自鎖性；
4）相對滑動速度較大，當(dāng)工作條件不夠好時，會產(chǎn)生嚴(yán)重的摩擦磨損，傳動效率低，自鎖性時效率僅為左右；
5）要采用減摩性較好的貴重有色金屬的合金作蝸輪，成本較高。
蝸桿傳動的類型：有圓柱蝸桿傳動、環(huán)面蝸桿傳動、錐蝸桿傳動。
圓柱蝸桿傳動又分為普通圓柱蝸桿傳動和圓弧圓柱蝸桿傳動。
普通圓柱蝸桿傳動分為阿基米德蝸桿（ZA蝸桿）、法向直廓蝸桿（ZN蝸桿）和漸開線蝸桿（ZI蝸桿）。
各蝸桿傳動的特點及應(yīng)用：
阿基米德蝸桿：端面齒廓為阿基米德螺旋線，軸向齒廓為直線。加工時，車刀切削平面通過蝸桿軸線。一般用于低速、輕載或不重要的傳動。
法向直廓蝸桿：端面齒廓為漸開線。加工時，車刀刀刃平面與基圓相切，可在專用機床上磨削，易保證加工精度。一般用于蝸桿頭數(shù)較多、轉(zhuǎn)速效高且精度要求較高的傳動。
漸開線蝸桿：端面齒廓為延伸漸開線，法面齒廓為直線。可用砂輪磨削，常用于多頭、精密的傳動。
圓弧圓柱蝸桿傳動：蝸桿齒廓為內(nèi)凹弧形，蝸輪齒廓為凸弧形。其綜合曲率半徑較大，承載能力高， 較普通圓柱蝸桿傳動高。廣泛應(yīng)用于冶金、礦山、化工、建筑、起重等機械設(shè)備中。
環(huán)面蝸桿傳動:同時嚙合的齒對數(shù)多,由于齒的接觸線與相對運動方向處處幾乎垂直,齒面間形成動壓油膜條件好,承載能力高于普通圓柱蝸桿傳動約倍.制造和安裝較復(fù)雜,對精度要求高。
錐蝸桿傳動：同時嚙合的齒對數(shù)多，重合度大。傳動比大，一般為。承載能力和效率較高。側(cè)隙可調(diào)整，機構(gòu)緊湊。制造安裝簡單方便。但傳動具有非對稱性，正反轉(zhuǎn)受力、承載能力和效率均不相同。
在此，選用圓弧圓柱蝸桿傳動。
3.2.1 材料的選定
蝸桿材料：
35CrMo,整體調(diào)質(zhì)處理，硬度HB240～270，齒面氮化深度，齒面硬度HV516～615(HRC50～56)。
，
蝸輪材料：
ZQSn6-6-3 金屬模型鑄造
3.2.2初選參數(shù)
根據(jù)《機械設(shè)計手冊》表16.5-37，16.5-37
查得：
中心距：
傳動比：39
模數(shù)：8
蝸桿：
齒廓曲率半徑：
軸向齒形角：
齒頂高：
頂隙c：
軸向齒厚：
導(dǎo)程角
圓弧中心坐標(biāo)：
齒頂?shù)箞A圓角半徑r：
根據(jù)《機械設(shè)計手冊》選取，
蝸輪轉(zhuǎn)速 18.72
蝸桿轉(zhuǎn)速 n
3.2.3蝸輪蝸桿參數(shù)計算及校核
1) 蝸桿分度圓直徑：
2) 蝸輪分度圓直徑:
3) 蝸輪變位系數(shù)
4) 頂隙C：
5) 蝸桿齒頂高：
6) 蝸桿齒根高：
7) 蝸桿齒根圓直徑:
8) 蝸桿齒頂圓直徑：
9) 蝸輪齒頂高：
10) 蝸輪齒根高：
11) 蝸輪齒根圓直徑：
12) 蝸輪喉圓直徑：
13) 蝸輪頂圓直徑：
14) 蝸桿軸向齒厚：
=
15) 蝸桿法向齒厚：
16) 蝸輪齒寬：
17) 蝸桿齒寬：
18) 圓弧中心坐標(biāo)：
蝸輪蝸桿傳動的失效形式與齒輪一樣，也會出現(xiàn)齒面點蝕、膠合、磨損和齒根折斷等。由于蝸輪材料硬度較蝸桿為低，所以失效經(jīng)常發(fā)生在蝸輪輪齒上。
根據(jù)《機械設(shè)計手冊》齒輪傳動P243頁3.1.4
軸向圓弧圓柱蝸桿傳動的齒面接觸強度的計算可以近似的采用普通圓柱蝸桿傳動的齒面接觸輕度計算方法（見表16.5-10），由于這種傳動是凹凸面接觸，當(dāng)量曲率半徑大。接觸線方向有利于潤滑，因此可以視為接觸應(yīng)力較小。用表16.5-10的公式可將降低，或把增大。
由于這種傳動的蝸輪齒根較厚，一般不產(chǎn)生齒根折斷。因此不必計算齒根彎曲強度。有關(guān)其他的選擇可以參考普通圓柱蝸桿傳動。
求蝸輪的圓周速度，并校核效率：
實際傳動比：
蝸輪的圓周速度：
滑動速度：
求傳動效率，按式（16.5-3）
式中
取；。
所以，
與暫取值0.85接近。
校核蝸輪齒面的接觸強度：
按表16.5-10，齒面接觸強度驗算公式為：
式中：
查表16.5-11得：
查表16.5-12得：(間歇工作);
蝸輪傳遞的實際轉(zhuǎn)矩：
5337.95
當(dāng)時。查圖16.5-4得.
將上式帶入。計算出：
所以，強度滿足。
3.3內(nèi)齒輪嚙合及過橋傳動設(shè)計
齒輪傳動是機械傳動中應(yīng)用最廣泛的一種傳動。目前，齒輪傳動的功率可高達數(shù)萬千瓦，圓周速度可達，直徑可達以上單級傳動比可達8以上，傳動效率達。齒輪傳動承載能力大，效率高，傳動比準(zhǔn)確，結(jié)構(gòu)緊湊，工作可靠，使用壽命長。但制造和安裝精度要求高，制造費高，不宜用于中心距較大的場合。
按工作條件，齒輪傳動可做成開式、半開式和閉式齒輪傳動。開式齒輪傳動，齒輪完全外露，易落入灰砂和雜物，不能保證良好的潤滑，故輪齒易磨損，多用于低速級、不重要的場合。半開式齒輪傳動，齒輪浸入油池內(nèi)，上裝護罩，但不封閉。閉式齒輪傳動，其齒輪和軸承完全封閉在箱體內(nèi)，能保證良好的潤滑和較好的嚙合精度，為多數(shù)齒輪傳動所采用。
按齒面硬度，齒輪可分為軟齒面和硬齒面齒輪。
3.3.1傳動材料以及數(shù)據(jù)參數(shù)
5)材料及熱處理
小齒輪選用， 滲碳淬火回火HRC56～62；
內(nèi)齒輪選用， 滲碳淬火回火HRC56～62；
過橋齒輪選用， 滲碳淬火回火HRC56～62。
3.3.2強度校核
1）按接觸疲勞強度校核
（1）:
（2）:
（3）:
（4）:
（5）
由表8—119，選?。?
（6）
由圖8—32
（7）
由圖8—34表8—120
（8） 圖8—35
，
（9）
由圖8—36查得：
（10）
由表8—122查得：
（11）
由圖8—38d查得：
（12）
（13）
由圖8—39，按允許點蝕查得：
，
（14）
由圖8—40
（15）
由圖8—41 查得：
（16）粗糙度系數(shù)
由圖8—41，齒面粗糙度3.2，，0.95，
（17）
由圖8—43查得：
（18）齒數(shù)比u：
（19）
其中重合度系數(shù)取
（20）
（21）
（22）
由此可知，齒輪的接觸疲勞強度通過。
2）按彎曲疲勞強度校核
（1) 圖8—34 表8—120
（2)
由圖8—44，查
，
（3) 直齒輪
（4)
由圖8—47d查得：
（5)
由表8—124得：
（6)
由圖8—49
（7) 由圖8—50查得：
按
重合度：
=[(-tan)+(-tan)]
=[20(tan(arccos-)+
20(tan(arccos-)]
=1.86
重合度系數(shù)=0.25+0.75/1.86=0.65
（8)
（9)
10)
查表8—121得：
11)
過橋齒輪在傳動系統(tǒng)中只起傳遞轉(zhuǎn)矩和動力，不改變傳動比。過橋齒輪的的尺寸參數(shù)數(shù)據(jù)和外齒輪的相同。所以其強度校核和外齒輪相差部大，強度也應(yīng)滿足要求。
因此根據(jù)以上設(shè)計計算得出在傳遞過程中。強度足夠。以下給出內(nèi)齒輪傳動以及過橋齒輪的設(shè)計參數(shù)。其中：為內(nèi)齒輪，為滑移齒輪，為過橋齒輪。
齒輪其他主要尺寸計算
齒輪分度圓直徑：
根圓直徑：
齒根高：
=
頂圓直徑：
齒頂高：
3.4過橋齒輪與滾筒齒輪嚙合設(shè)計：
3.4.1傳動材料以及數(shù)據(jù)參數(shù)
5)材料及熱處理
滾筒齒輪選用20，滲碳淬火回火HRC56～62；
過橋齒輪選用20，滲碳淬火回火HRC56～62
3.4.2強度校核
齒輪傳動的失效主要發(fā)生在輪齒部位，其他部位很少失效。輪齒的主要形式有輪齒折斷、齒面點蝕、齒面膠合、齒面磨損和塑性變形。
輪齒折斷指齒輪一個或多個齒在齒根部位整體或局部的斷裂。輪齒因受到短是過載或沖擊栽荷時，引起輪齒突然斷裂，叫過載折斷。輪齒在多次重復(fù)的彎曲應(yīng)力和應(yīng)力集中作用下的折斷，叫疲勞折斷。
齒面點蝕是指在交變的接觸應(yīng)力多次反復(fù)作用下，在齒面節(jié)線附近，會出現(xiàn)若干小裂紋。封閉在裂紋中的潤滑油，在壓力作用下，產(chǎn)生楔擠作用而使裂紋擴大，最后導(dǎo)致表層小片狀剝落而形成麻點狀凹坑，形成齒面疲勞點蝕。
齒面膠合是指在高速重載和低速重載傳動時，相嚙合齒面金屬發(fā)生粘焊現(xiàn)象，隨著齒面相對運動，粘焊處衩撕破脫胎換骨后輪齒表面沿滑動方向形成溝痕，一般出現(xiàn)在齒頂和齒根處。
齒面磨損是指當(dāng)外界的硬屑落入運動著的齒面間，就可能產(chǎn)生磨粒磨損。另外當(dāng)表面粗糙的硬齒與較軟的輪齒面相嚙合時，由于相對滑動，軟齒表面易被劃傷也可能產(chǎn)生齒面磨粒磨損。
塑性變形是當(dāng)齒輪材料較軟面載荷摩擦力又很大時，嚙合過程中，齒面表層會沿著摩擦力的方向產(chǎn)生塑性變形從而破壞正確齒形。主動輪在節(jié)線附近形成凹槽，從動輪在節(jié)線附近形成凸脊。
1）按接觸疲勞強度校核
（1）
（2）
（3）
（4）齒寬：
（5）
由表8—119選?。?
（6）
由圖8—32 選取
（7）
由圖8—34表8—120選取
，
（8） 圖8—35
（9）
由圖8—36查得：
（10）
由表8—122查得：
（11）
由圖8—38d查得：
（12）
（13）
由圖8—39，按允許點蝕查得：
（14）
由圖8—40
（15）
由圖8—41
，，
查得：
（16）粗糙度系數(shù)
由圖8—41，齒面粗糙度3.2，，
（17）
由圖8—43查得：
（18）齒數(shù)比u :
（19）
其中重合度系數(shù)取
（20）
（21）
得：
（22）
由此可知，齒輪的接觸疲勞強度通過。
2）按彎曲疲勞強度校核
（1） 圖8—34 表8—120
（2）
由圖8—44，查
（3） 直齒輪
得：
（4）
由圖8—47d查得：
（5）
由表8—124得：
（6）
由圖8—49
（7） 由圖8—50查得：
按
重合度
=[(-tan)+(-tan)]
=[20(tan(arccos-)+
72(tan(arccos- )]
=1.68
重合度系數(shù):
（8）
（9）
（10）
查表8—121得：
（11）
齒輪其他主要尺寸計算
齒輪分度圓直徑：
根圓直徑：
=
頂圓直徑：
3.5減速器傳動軸的設(shè)計校核
3.5.1 第1軸的設(shè)計計算
1）計算軸和齒輪上的作用力
其中：,
,
蝸桿分度圓直徑
蝸輪分度圓直徑
在傳動過程中，蝸桿齒面上所受的的力可以分解為3個相互垂直的分力：圓周力、徑向力、軸向力。
蝸桿圓周力：==
蝸桿軸向力: = =
蝸輪圓周力：
蝸輪軸向力:
徑向力：
2）初步估算軸的直徑
蝸桿的材料為35CrMo
由式計算軸的最小直徑，由于軸跨度很長且要要考慮軸上鍵槽的影響使軸加大60%來確保安全；
查表：取A=100
則
因為軸的最小直徑段通過聯(lián)軸器與電動機軸相連。由上可知電動機軸的直徑使。故取軸的最小直徑為。
3）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計
（1）確定軸的結(jié)構(gòu)方案
右軸承從軸的右端裝入，右邊靠軸肩定位，左邊靠軸承蓋。左軸承從軸的左端裝入，左邊靠軸肩定位，右邊靠軸承蓋。由于齒輪直徑小，故做成齒輪軸，齒輪軸段的長度取。右邊半聯(lián)軸器靠軸肩定位。采用單列圓錐滾子軸承和剛性聯(lián)軸器。圖的結(jié)構(gòu)如圖3.1所示：
圖3.1
（2）確定各軸段直徑和長度
段 根據(jù)，并且與電動機輸出軸的直徑相配合來選擇聯(lián)軸器并確定軸Ⅰ段的軸頸。根據(jù)選擇聯(lián)軸器型號為:YL10型。
公稱轉(zhuǎn)矩。軸孔長度，總長。軸的長度比轂孔長度少短一點為。由軸徑根據(jù)選擇鍵。尺寸為，，。
段 考慮到軸承端蓋的大小和厚度，以及端蓋的裝拆，所以②段軸的長度為，此段要定位聯(lián)軸器，所以軸的直徑要大于，故取。
段 此段上裝有圓錐滾子軸承,考慮到軸承的便于裝拆以及軸承端蓋對軸承的定位，取要大于，且要符合標(biāo)準(zhǔn)軸承內(nèi)徑，故取。查暫選軸承的型號為32313，其寬度,基本額定載荷，。軸承潤滑方式選擇脂潤滑?？紤]到軸承的定位取略小于軸承的寬度。。
段 便于拆卸軸承內(nèi)圈且要定位軸承，。取軸肩。
段 根據(jù)蝸輪的分度圓直徑以及蝸桿的齒輪長度暫定。便于圓弧面蝸桿的加工要小于圓弧面齒輪的分度圓直徑。故取。
此段為圓弧面齒輪，根據(jù)蝸輪蝸桿嚙合傳動取蝸桿，
此段與⑤段對稱布置，所以，。
段 此段與④段對稱布置，所以，。
段 該段軸的直徑。查暫選軸承的型號為32313，其寬度,基本額定載荷，。軸承潤滑方式選擇脂潤滑。軸的長度等于軸承的寬度，。
3）確定軸承及齒輪作用力的位置
如圖所示，先確定軸承支點的位置，查31313軸承，起支點,因此軸的支承點到齒輪載荷作用點距離，。
4）繪制軸的彎矩圖和扭矩圖
（1）求軸承反力
H水平面：
由圖3.2（b）求軸承反力
由得：
解得：
由
解得：
V垂直面：
由圖3.2（c）求軸承反力
由得：
解得
由：
解得
（2）求齒寬中點處彎矩
H水平面
V垂直面
合成彎矩M圖3.2（d）
扭矩 圖3.2（e）
軸的彎矩圖和扭矩圖如下面所示：
圖3.2 軸的受力簡圖
5）按彎扭合成強度校核軸的強度
當(dāng)量彎矩，取折合系數(shù)=0.6,則齒寬中點處當(dāng)量彎矩 圖3.2（f）
=
=
軸的材料為,整體調(diào)質(zhì)處理，硬度HB240～270，查得=930N/mm，由設(shè)計書中可查得材料許用應(yīng)力= 90N/mm。
軸的計算應(yīng)力為：
所以，該軸滿足強度要求。
6）確定危險截面：
根據(jù)載荷較大及截面較小的原則，選取截面B為危險截面
（1） 計算危險截面應(yīng)力：
截面右側(cè)彎矩：
截面上的扭矩：T = 161040
抗彎截面系數(shù)：21600mm3
抗扭截面系數(shù)：43200mm3
截面上的彎曲應(yīng)力：
截面上的扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力：
彎曲應(yīng)力幅：== 38
彎曲平均應(yīng)力：0
扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力的應(yīng)力幅與平均應(yīng)力相等，即：
1.865
（2）確定影響系數(shù)：
軸的材料為，調(diào)質(zhì)處理。
由表8-2查得 930 。440
280
軸肩圓角處的有效應(yīng)力集中系數(shù)、
根據(jù) 0 ，
查機械設(shè)計表8-9可得：= 2.0
= 1.5
尺寸系數(shù) 、，根據(jù)軸的截面查圖8-12的得
= 0.7
= 0.75
表面質(zhì)量系數(shù) 、 根據(jù)930 和表面加工方法為精車，查圖8-2，得
材料彎曲、扭轉(zhuǎn)的特性系數(shù) 、
取：= 0.1
= 0.5，= 0.05
由上面參數(shù)可得：
其中：
查表8-13中的許用安全系數(shù)值，查得該軸安全，校核通過。
3.5.2第2軸的設(shè)計計算
1）計算軸和齒輪上的作用力
其中：
蝸輪分度圓直徑
在傳動過程中，蝸輪齒面上所受的的力可以分解為3個相互垂直的分力：圓周力，徑向力，軸向力
蝸桿圓周力：==
蝸桿軸向力: ==
蝸輪圓周力：
蝸輪軸向力:
徑向力：
2）初步估算軸的直徑
取40Cr調(diào)質(zhì)作為軸的材料
由式計算軸的最小直徑，由于要考慮軸上鍵槽及倒角的影響使軸加大10%來確保安全；
查表，取A=100
則
故取軸的最小直徑為。
3）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計
（1）確定軸的結(jié)構(gòu)方案
右邊兩個軸承從軸的右端裝入，左軸承從軸的左端裝入，蝸輪從軸的右端轉(zhuǎn)入靠左右兩軸承定位，滑移齒輪和內(nèi)齒輪從軸的左端轉(zhuǎn)入。左端軸承靠箱體以及套筒定位，右端軸承靠端蓋定位。采用單列圓錐滾子軸承和深溝球軸承。
圖的結(jié)構(gòu)如圖3.3所示：
圖3.3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計
（2）確定各軸段直徑和長度
①段 根據(jù)，確定。
考慮到錐面端蓋的厚度，滑移齒輪的寬度，以及在回柱絞車運轉(zhuǎn)中的離合，剎車時，滑移齒輪在軸上移動的距離暫定，由于滑移齒輪在軸上既作滑移運動，又相對與軸作轉(zhuǎn)動，因此在此段軸上裝耐磨和減磨的軸套。查GB/T 18324-2001選擇軸套GB/T 18324-C90×105×160-CuSn8P。
②段 此段上裝有內(nèi)齒輪,考慮到右邊圓錐滾子軸承的定位以及內(nèi)齒輪的定位，取 ，。內(nèi)齒輪與軸之間通過鍵聯(lián)結(jié)。由軸徑根據(jù)選擇鍵C型。尺寸，，。
③段 此段裝有圓錐滾子軸承，考慮到軸承的定位與裝拆，以及與其相鄰零件的裝拆。取。根據(jù)軸的直徑查暫選軸承的型號為30322，其寬度,基本額定載荷，。軸承潤滑方式選擇脂潤滑?？紤]到軸承的定位此段軸的長度應(yīng)小于圓錐滾子軸承的厚度。故。
④段 此段上裝有蝸輪，蝸輪的寬度為，考慮到蝸輪定位與裝拆問題取。，。蝸輪與軸之間通過鍵聯(lián)結(jié)。由軸徑根據(jù)選擇鍵。尺寸為，，。
⑤段 此段與3段對應(yīng)，取。根據(jù)軸的直徑查暫選軸承的型號為30322，其寬度,基本額定載荷。軸承潤滑方式選擇脂潤滑。取此段軸的長度等于圓錐滾子軸承的厚度。故。
3.5.3第3軸的計算
1）此軸為過橋齒輪的支承軸，不傳遞轉(zhuǎn)矩，只承受彎矩。
軸上齒輪傳遞的功率：
軸上齒輪的轉(zhuǎn)速：
2）初步估算軸的直徑
取40Cr調(diào)質(zhì)作為軸的材料，由式
由于此軸只承受彎矩，不傳遞轉(zhuǎn)矩。所以附加系數(shù)0.7.
查表取A=100
則 0.7×100
所以，取軸最小直徑
3）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計
（1）確定軸的結(jié)構(gòu)方案
此軸支承過橋齒輪。為了齒輪的便于裝拆，軸取階梯裝。分為三段，
兩邊直徑小中間直徑大。圖的結(jié)構(gòu)如圖3.4所示。
圖3.4
（2）確定軸的直徑和長度
①段 此段取最小直徑。由于這一段起支承作用，考慮到箱體的厚度。取。
②段 上裝有過橋齒輪，為了齒輪兩邊有一定的空間，所以軸的長度應(yīng)不齒輪厚度少大一點，過橋齒輪厚度為，所以取。為了齒輪的裝拆。此段直徑應(yīng)比第一段的大，故取。過橋齒輪相對與軸作轉(zhuǎn)動，因此在此段軸上裝耐磨和減磨的軸套。查GB/T 18324-2001選擇軸套GB/T 18324-C90×105×100-CuSn8P。
③段 與一段對稱，。
4 滾筒軸的設(shè)計計算
4.1滾筒和齒輪上的作用力
由于滾筒軸只承受彎矩，并沒有承受轉(zhuǎn)矩。所以滾筒軸轉(zhuǎn)速為零。
為了便于計算。用軸上齒輪的參數(shù)來進行計算和校核。
其中：
軸上齒輪受力：
圓周力：= =
徑向力：
回柱絞車的最大拉力：
初步估算軸的直徑
取40Cr調(diào)質(zhì)作為軸的材料
由式計算軸的最小直徑，由于滾筒軸主要承受彎矩。所以乘以0.95作為系數(shù)。
查表得40Cr取A=100
則
圓整
4.2確定軸的結(jié)構(gòu)方案
滾筒軸在回柱絞車中時很重要的。它的結(jié)構(gòu)設(shè)計直接關(guān)系到整個回柱絞車性能。對于滾筒軸設(shè)計成近乎對稱的結(jié)構(gòu)，右圓柱滾子軸承從軸的右端裝入，左邊裝有密封圈。密封群左邊靠軸肩定位圓柱滾子軸承右端靠軸承端蓋定位。，同理，左圓柱滾子軸承從軸的左端裝入，右邊裝有密封圈。密封群右邊靠軸肩定位，圓柱滾子軸承左端靠軸承端蓋定位。軸的結(jié)構(gòu)如圖4.1所示。
圖4.1
（1）確定各軸段直徑和長度
段 根據(jù)，確定，根據(jù)滾筒支承座的厚度。確定。
段 考慮到軸與滾筒支承座之間的定位，所以此段軸的直徑要大于，故取。大齒輪靠螺栓與滾筒聯(lián)結(jié)在一起。從而帶動滾筒轉(zhuǎn)動卷繩。大齒輪厚度為，大齒輪在轉(zhuǎn)動過程中與支承座不發(fā)生干涉，所以此段長度要大于大齒輪的厚度，軸承端蓋的厚度，故取。
段 此段上裝有圓柱滾子軸承和密封圈，考慮到軸承和密封圈的便于裝拆以及軸承端蓋對軸承的定位，取要大于，且要符合標(biāo)準(zhǔn)軸承內(nèi)徑，故取。查機械設(shè)計手冊暫選軸承的型號為N2228，其寬度,基本額定載荷，。軸承潤滑方式選擇脂潤滑。查機械設(shè)計手冊得密封圈寬度為。為了軸承和密封圈的定位軸的長度應(yīng)小于兩者寬度之和。故取。
段 此段為軸肩，便于定位。取，取。
段 根據(jù)滾筒軸結(jié)構(gòu)上的需要。取，。
段 此段與4段相對稱，為軸肩，便于定位。取，
段 此段與3段對稱布置，上裝有圓柱滾子軸承和密封圈，考慮到軸承和密封圈的便于裝拆以及軸承端蓋對軸承的定位，取。查機械設(shè)計手冊暫選軸承的型號為N2228，其寬度,基本額定載荷，。軸承潤滑方式選擇脂潤滑。查機械設(shè)計手冊得密封圈寬度為。為了軸承和密封圈的定位軸的長度應(yīng)小于兩者寬度之和。故取。
段 此段與1段相對應(yīng)，所以取，。
4.3軸的強度校核
為了便于計算，先確定各個作用點以及支點的位置。如圖4.2所示：
4.3.1繪制軸的彎矩圖和扭矩圖
先將大齒輪、卷筒看作一個整體，求軸承作用卷筒上的力。
經(jīng)分析知，當(dāng)鋼絲繩位于靠大齒輪端時，軸承、軸的受力最大，將各力移至卷筒軸心上：
1）求滾動軸承反力
H水平面：
由圖4.2（a）求軸承反力
由得：
解得：
由
解得：
V垂直面：
由圖可知，在垂直面軸承沒有受力。
2）對整個滾筒軸分析
（1）求軸承座反力
H水平面：
由圖4.2（b）求軸承反力
由得：
解得：
由
解得：
V垂直面：
由圖求軸承座反力
由得：
解得
由：
解得
（2）求各處的彎矩
B點處
H水平面：
V垂直面：
C點處
H水平面：
V垂直面：
D點處
H水平面：
V垂直面：
合成彎矩M：
軸的彎矩圖和扭矩圖如下面4.2所示：
圖4.2
3）按彎扭合成強度校核軸的強度
由于滾筒軸只承受彎矩，沒有扭矩。
所以；
軸的材料為40Cr,整體調(diào)質(zhì)處理，硬度HB240-285
查得=685N/mm，由設(shè)計書中可查得材料許用應(yīng)力= 60N/mm。
軸的計算應(yīng)力為：
所以該軸滿足強度要求。
4）確定危險截面：
根據(jù)載荷較大及截面較小的原則，選取截面D為危險截面
（1） 計算危險截面應(yīng)力：
截面右側(cè)彎矩：
抗彎截面系數(shù)：172800
截面上的彎曲應(yīng)力：
彎曲應(yīng)力幅：== 14.53
彎曲平均應(yīng)力：0
（2）確定影響系數(shù)：
軸的材料為40Cr 鋼，調(diào)質(zhì)處理。
由表8-2查得 685 ，335
185
軸肩圓角處的有效應(yīng)力集中系數(shù)、
根據(jù) 0 ，
查機械設(shè)計表8-9可得：= 2.0
= 1.5
尺寸系數(shù) 、，根據(jù)軸的截面查圖8-12的得
= 0.7
= 0.75
表面質(zhì)量系數(shù) 、 根據(jù)685 和表面加工方法為精車，查圖8-2，得
== 0.84
由上面參數(shù)可得：
查表8-13中的許用安全系數(shù)值，查得該軸安全，校核通過。
5 系統(tǒng)傳動部件的校核
5.1聯(lián)軸器上鍵的校核
查機械零件設(shè)計手冊表5-