JH-20回柱絞車設(shè)計(jì)【含4張CAD圖帶開題報(bào)告】
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XXX XXX,JH-20回柱絞車設(shè)計(jì),答辯人：XXX,指導(dǎo)老師：XXXX,目錄 CONTENT,選題的背景及意義
電動(dòng)機(jī)的選擇
軸的設(shè)計(jì)計(jì)算
鋼絲繩的選擇及卷筒的設(shè)計(jì)
鍵聯(lián)接
制動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)與選用
減速器渦輪蝸桿的設(shè)計(jì)
軸承的選用
發(fā)展前景,課題背景及其意義,,回柱絞車是礦山用來回收單體支柱等設(shè)備，動(dòng)力來源于電動(dòng)機(jī)，通過傳動(dòng)系統(tǒng)帶動(dòng)纏繞有鋼絲繩的滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)來牽引鋼絲繩運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)單體支柱的回收。通過設(shè)計(jì)可以掌握典型的通用機(jī)械的設(shè)計(jì)過程。
絞車的特點(diǎn)在于它安全可靠，易于實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速，換向平穩(wěn)等。絞車被廣泛用于井下開采工作面。因此絞車性能技術(shù)水平的高低將會(huì)直接影響到礦山的生產(chǎn)效率和職工的生命安全。,選擇電動(dòng)機(jī),4,考慮到設(shè)計(jì)的絞車用于井下開采工作面，所以需要選用防爆電動(dòng)機(jī)。通過計(jì)算傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比并對(duì)其進(jìn)行分配。對(duì)各軸的動(dòng)力參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，最后得出傳動(dòng)裝置的參數(shù)結(jié)果。
通過計(jì)算結(jié)果最終選擇YBK2-225M-6型號(hào)的電動(dòng)機(jī)，主要參數(shù)是：
額定電壓：380V/660V、660V/1140V 額定頻率：50Hz 功率范圍：2.2kW — 200kW
安裝形式：B3、B5 絕緣等級(jí)：F級(jí) 防護(hù)等級(jí)：IP55,軸的設(shè)計(jì)計(jì)算,軸是組成機(jī)器的主要零件之一。一切作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)零件，都必須安裝在軸上
才能進(jìn)行運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力的傳遞。因此軸的主要功用是支承回轉(zhuǎn)零件及傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。
通過計(jì)算得出軸的尺寸大小并對(duì)軸進(jìn)行校核。,鋼絲繩的選擇及卷筒的設(shè)計(jì),建筑卷揚(yáng)機(jī)系多層纏繞，更適合選取的是強(qiáng)度較高，能承受高溫和橫向壓力的雙捻制金屬絲芯鋼絲繩。通過計(jì)算得出鋼絲繩的直徑為19mm。
考慮到卷筒材料具有良好的鑄造性和焊接工藝性，且貨源廣泛，在本設(shè)計(jì)中選取的材料為ZG270-500，經(jīng)過計(jì)算得出卷筒的節(jié)徑、容繩寬度、邊緣直徑纏繞層數(shù)和容繩量的尺寸參數(shù)。,鍵聯(lián)接,7,鍵聯(lián)接是通過鍵將軸與軸上零件結(jié)合在一起，實(shí)現(xiàn)周向固定，并傳遞轉(zhuǎn)矩的連接。
本次設(shè)計(jì)中采用的是A型平鍵，由之前算的軸的直徑d=130mm，通過查表可以得出鍵寬為32mm鍵高為18mm鍵的長度為60mm。
則鍵標(biāo)記為鍵14×64GB1096-1979.
最后通過計(jì)算校核平鍵的擠壓強(qiáng)度。,,圖 普通平鍵聯(lián)接,制動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)與選用,8,制動(dòng)器是利用摩擦力矩降低機(jī)器運(yùn)動(dòng)部件的轉(zhuǎn)速或使其停止回轉(zhuǎn)的裝置。
為了減小制動(dòng)力矩，縮小制動(dòng)器尺寸，通常將制動(dòng)器裝在機(jī)構(gòu)的高速軸上，或減速器的輸入軸上。
礦井中使用的這類絞車要靠制動(dòng)器來控制達(dá)到絞車的制動(dòng)，而靠蝸輪蝸桿來達(dá)到自鎖防止卷筒的反轉(zhuǎn)。
在使用制動(dòng)裝置時(shí)要對(duì)聯(lián)接銷軸；中間聯(lián)接軸；和手柄進(jìn)行強(qiáng)度校核。,減速器渦輪蝸桿的設(shè)計(jì),2018/6/25,,9,減速器常用在動(dòng)力機(jī)和工作機(jī)之間作為減速的傳動(dòng)裝置。
本次設(shè)計(jì)中選用蝸輪蝸桿的原因是因?yàn)樗Y(jié)構(gòu)緊湊，工作平穩(wěn)，無噪聲，沖擊振動(dòng)小而且能夠得到很大的單級(jí)傳動(dòng)比。之后提出對(duì)減速器的潤滑。,軸承的選用,2018/6/25,www.islide.cc 「 讓PPT設(shè)計(jì)簡單起來！」,10,軸承是支承軸頸的部件，有時(shí)也用來支承軸上的回轉(zhuǎn)零件。
由于蝸桿上同時(shí)受有軸向力和徑向力且機(jī)器受有較大的力矩負(fù)荷所以選用圓錐滾子軸承。
由于蝸桿上同時(shí)受有軸向力和徑向力所以選擇深溝球軸承和推力球軸承相配合的方式。,發(fā)展前景,11,雖然我國礦山機(jī)械的生產(chǎn)在世界上占有舉足輕重的位置，但是數(shù)控技術(shù)和數(shù)控裝備是制造工業(yè)現(xiàn)代化的重要基礎(chǔ)。唯有盡快發(fā)展數(shù)控化的回柱絞車才能有更好的發(fā)展情景。回柱絞車的數(shù)控化更是能提高操作工人的生命安全，因此絞車的發(fā)展需要更加的數(shù)控化和自動(dòng)化。,致謝 感恩,許旭東,2018年5月25日,XXX XXX,JH-20回柱絞車設(shè)計(jì),答辯人：XXX,指導(dǎo)老師：XXXX,目錄 CONTENT,選題的背景及意義
電動(dòng)機(jī)的選擇
軸的設(shè)計(jì)計(jì)算
鋼絲繩的選擇及卷筒的設(shè)計(jì)
鍵聯(lián)接
制動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)與選用
減速器渦輪蝸桿的設(shè)計(jì)
軸承的選用
發(fā)展前景,課題背景及其意義,,回柱絞車是礦山用來回收單體支柱等設(shè)備，動(dòng)力來源于電動(dòng)機(jī)，通過傳動(dòng)系統(tǒng)帶動(dòng)纏繞有鋼絲繩的滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)來牽引鋼絲繩運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)單體支柱的回收。通過設(shè)計(jì)可以掌握典型的通用機(jī)械的設(shè)計(jì)過程。
絞車的特點(diǎn)在于它安全可靠，易于實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速，換向平穩(wěn)等。絞車被廣泛用于井下開采工作面。因此絞車性能技術(shù)水平的高低將會(huì)直接影響到礦山的生產(chǎn)效率和職工的生命安全。,選擇電動(dòng)機(jī),4,考慮到設(shè)計(jì)的絞車用于井下開采工作面，所以需要選用防爆電動(dòng)機(jī)。通過計(jì)算傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比并對(duì)其進(jìn)行分配。對(duì)各軸的動(dòng)力參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，最后得出傳動(dòng)裝置的參數(shù)結(jié)果。
通過計(jì)算結(jié)果最終選擇YBK2-225M-6型號(hào)的電動(dòng)機(jī)，主要參數(shù)是：
額定電壓：380V/660V、660V/1140V 額定頻率：50Hz 功率范圍：2.2kW — 200kW
安裝形式：B3、B5 絕緣等級(jí)：F級(jí) 防護(hù)等級(jí)：IP55,軸的設(shè)計(jì)計(jì)算,軸是組成機(jī)器的主要零件之一。一切作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)零件，都必須安裝在軸上
才能進(jìn)行運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力的傳遞。因此軸的主要功用是支承回轉(zhuǎn)零件及傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。
通過計(jì)算得出軸的尺寸大小并對(duì)軸進(jìn)行校核。,鋼絲繩的選擇及卷筒的設(shè)計(jì),建筑卷揚(yáng)機(jī)系多層纏繞，更適合選取的是強(qiáng)度較高，能承受高溫和橫向壓力的雙捻制金屬絲芯鋼絲繩。通過計(jì)算得出鋼絲繩的直徑為19mm。
考慮到卷筒材料具有良好的鑄造性和焊接工藝性，且貨源廣泛，在本設(shè)計(jì)中選取的材料為ZG270-500，經(jīng)過計(jì)算得出卷筒的節(jié)徑、容繩寬度、邊緣直徑纏繞層數(shù)和容繩量的尺寸參數(shù)。,鍵聯(lián)接,7,鍵聯(lián)接是通過鍵將軸與軸上零件結(jié)合在一起，實(shí)現(xiàn)周向固定，并傳遞轉(zhuǎn)矩的連接。
本次設(shè)計(jì)中采用的是A型平鍵，由之前算的軸的直徑d=130mm，通過查表可以得出鍵寬為32mm鍵高為18mm鍵的長度為60mm。
則鍵標(biāo)記為鍵14×64GB1096-1979.
最后通過計(jì)算校核平鍵的擠壓強(qiáng)度。,,圖 普通平鍵聯(lián)接,制動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)與選用,8,制動(dòng)器是利用摩擦力矩降低機(jī)器運(yùn)動(dòng)部件的轉(zhuǎn)速或使其停止回轉(zhuǎn)的裝置。
為了減小制動(dòng)力矩，縮小制動(dòng)器尺寸，通常將制動(dòng)器裝在機(jī)構(gòu)的高速軸上，或減速器的輸入軸上。
礦井中使用的這類絞車要靠制動(dòng)器來控制達(dá)到絞車的制動(dòng)，而靠蝸輪蝸桿來達(dá)到自鎖防止卷筒的反轉(zhuǎn)。
在使用制動(dòng)裝置時(shí)要對(duì)聯(lián)接銷軸；中間聯(lián)接軸；和手柄進(jìn)行強(qiáng)度校核。,減速器渦輪蝸桿的設(shè)計(jì),2018/6/25,,9,減速器常用在動(dòng)力機(jī)和工作機(jī)之間作為減速的傳動(dòng)裝置。
本次設(shè)計(jì)中選用蝸輪蝸桿的原因是因?yàn)樗Y(jié)構(gòu)緊湊，工作平穩(wěn)，無噪聲，沖擊振動(dòng)小而且能夠得到很大的單級(jí)傳動(dòng)比。之后提出對(duì)減速器的潤滑。,軸承的選用,2018/6/25,www.islide.cc 「 讓PPT設(shè)計(jì)簡單起來！」,10,軸承是支承軸頸的部件，有時(shí)也用來支承軸上的回轉(zhuǎn)零件。
由于蝸桿上同時(shí)受有軸向力和徑向力且機(jī)器受有較大的力矩負(fù)荷所以選用圓錐滾子軸承。
由于蝸桿上同時(shí)受有軸向力和徑向力所以選擇深溝球軸承和推力球軸承相配合的方式。,發(fā)展前景,11,雖然我國礦山機(jī)械的生產(chǎn)在世界上占有舉足輕重的位置，但是數(shù)控技術(shù)和數(shù)控裝備是制造工業(yè)現(xiàn)代化的重要基礎(chǔ)。唯有盡快發(fā)展數(shù)控化的回柱絞車才能有更好的發(fā)展情景。回柱絞車的數(shù)控化更是能提高操作工人的生命安全，因此絞車的發(fā)展需要更加的數(shù)控化和自動(dòng)化。,致謝 感恩,許旭東,2018年5月25日,Journal of Materials Processing Technology 155-156（2004）1839-1846適用于機(jī)械工程應(yīng)用的輕質(zhì)空心球復(fù)合材料（HSC）E. Baumeister a,?, S。 KLAEGER a，A。 Kaldos ba德國馬格德堡 Otto-von-Guericke大學(xué)制造技術(shù)與質(zhì)量管理研究所b英國利物浦利物浦約翰摩爾斯大學(xué)工程學(xué)院摘要輕量化結(jié)構(gòu)是機(jī)床設(shè)計(jì)中的一個(gè)新趨勢(shì)，可確保更高的速度和更高的加速度。 機(jī)械工程中的驅(qū)動(dòng)和控制系統(tǒng)需要最近開發(fā)的輕質(zhì)材料提供的輕量化設(shè)計(jì)，因此具有經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。 空心球復(fù)合材料（HSC）由多達(dá)80體積的空心球體和作為粘合劑的反應(yīng)性樹脂體系組成。 最近開發(fā)的HSC材料 - 空心球體由陶瓷，硅酸鹽，塑料或金屬制成，提供一系列不同化學(xué)成分，粒度分布，密度，體積密度，軟化溫度和壓縮的結(jié)構(gòu)材料。 因此，對(duì)于各種應(yīng)用，可以獲得具有不同性質(zhì)的大量HSC變體。 HSC材料的機(jī)械性能取決于球形空心體的性質(zhì)。 HSC材料的機(jī)械和熱性能可以通過使用動(dòng)態(tài)力學(xué)分析（DMA），差示掃描量熱儀（DSC）和熱機(jī)械分析（TMA）來表征。 選定的HSC結(jié)構(gòu)（例如機(jī)床組件，機(jī)械手臂）的熱性能和機(jī)械性能證明了這種新材料的靈活性和應(yīng)用可行性。關(guān)鍵詞：輕質(zhì)材料; 空心球復(fù)合材料（HSC）; 機(jī)械性能; 機(jī)械工業(yè)1. 介紹在包括汽車和飛機(jī)制造在內(nèi)的機(jī)械工程中，使用相同的輕質(zhì)建筑原理來滿足形狀，結(jié)構(gòu)，材料中的各種復(fù)雜需求，并且需要針對(duì)技術(shù)需求和財(cái)務(wù)考慮優(yōu)化生產(chǎn)工藝選擇。 使用有限元方法對(duì)機(jī)床進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)可能導(dǎo)致加速或阻尼行為的實(shí)質(zhì)性改進(jìn)。 新型替代材料在機(jī)床設(shè)計(jì)中的應(yīng)用通過充分利用材料，高強(qiáng)度和剛度以及最大限度的功能完整性和經(jīng)濟(jì)性，大大減少了重量的減少 [1]. 對(duì)輕質(zhì)機(jī)器結(jié)構(gòu)的要求以材料數(shù)量的最佳使用為特征。 這些要求很難滿足單體結(jié)構(gòu)。 因此，蜂窩材料，例如蜂窩材料，金屬泡沫材料或復(fù)合泡沫材料的應(yīng)用將很快變得重要起來。 金屬和纖維的組合材料可以適應(yīng)不同的條件，類似于自然結(jié)構(gòu)，就像手里的骨頭一樣。 圖1。 這是一個(gè)與支撐系統(tǒng)相連的泡沫結(jié)構(gòu)，肌肉和肌腱用于運(yùn)動(dòng)。圖1.人手的細(xì)胞結(jié)構(gòu)2. 空心球復(fù)合材料減少材料質(zhì)量的另一種方法是使用高百分比體積的含有空氣或氣體的空心球體和反應(yīng)性樹脂體系 [2]. 在這項(xiàng)研究中，空心球復(fù)合材料由剛玉基（0.5-1 mm）大空心球和鋁硅酸鹽Fillite（5-300μ，m）微空心球組成，如圖所示 圖2 [3].在最近的研究計(jì)劃中，將12種不同類型的空心球與冷和熱硬化劑環(huán)氧樹脂（EP）以及有和無纖維增強(qiáng)劑結(jié)合使用，導(dǎo)致超過20種具有不同性能的HSC變體。 空心球的直徑在10到2000微米之間變化，壁厚僅為直徑尺寸的10％。 球體的圓形提供了高包裝密度和最小的粘滯阻力。3. 空心球復(fù)合材料的性質(zhì)為了確定HSC在機(jī)械工程領(lǐng)域的應(yīng)用領(lǐng)域，確定材料的熱和機(jī)械性能以及確定機(jī)器元件FE計(jì)算所需的特征值非常重要。 由于HSC材料缺乏標(biāo)準(zhǔn)，熱敏和機(jī)械測(cè)試必須根據(jù)聚合物混凝土和塑料材料的相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行管理。 德國標(biāo)準(zhǔn)DIN 51290規(guī)定了最小尺寸樣品不應(yīng)小于用過的填料的最大粒徑的三倍 [4]. 其結(jié)果是，基于塑料標(biāo)準(zhǔn)的首選樣品幾何形狀必須修改以應(yīng)用于HSC。3.1熱性能進(jìn)行調(diào)查以獲得環(huán)氧樹脂的熱行為和硬化 [5] 和HSC使用差示掃描量熱儀（DSC 200）。 所獲得的典型溫度為：玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（Tg），固化溫度（T治愈），熱降解開始時(shí)的溫度（T牛）。 所獲得的溫度及其對(duì)剩余反應(yīng)物（b..Hr）的殘余反應(yīng)熱的影響顯示于 圖3。 可以說，HSC的熱行為主要由所用的環(huán)氧樹脂決定?？梢允褂脽釞C(jī)械分析（TMA）測(cè)量Tg（α1）和Tg（α2）上的線性熱膨脹系數(shù)的線性熱膨脹系數(shù)。 圖4 表明，隨著 65％（樣品2）至78％（樣品3）的填料百分比體積增加，α1和α2值將更小，這歸因于78％的HSC材料用于研究。為了最小化機(jī)床元件的熱變形，了解α1值是很重要的。 表格1 包括一些HSC變體的α1 - ，Tg和α2 –值。圖2（a）剛玉的散裝材料0.5-1毫米; （b）Fillite內(nèi)部（SEM）; （c）空心球復(fù)合物（剛玉和Fillite）; （d）空心球復(fù)合物（SEM）的內(nèi)部×圖3. 11.1毫克環(huán)氧樹脂的Ephrata（1）和12.3毫克HSC的DSC掃描由剛玉和Fillite（2）組成，在空氣中加熱速率為20 K / min圖4.不同樹脂體積分?jǐn)?shù)的環(huán)氧樹脂和HSC變體的TMA曲線這些值取決于所使用的基礎(chǔ)材料，可以從以下公式確定 [6]:α= viαi (1)其中vi是體積百分比，αi是熱膨脹系數(shù)。組件的vi和αi值通常是可用，但在這種情況下，填料的熱膨脹系數(shù)和HSC中包封的氣體對(duì)α1的影響是未知的。 但是，α的值剛玉（ex-Al2O3 ）為9.5×10? 6K?1 [7].計(jì)算出的環(huán)氧樹脂的α值為70×10?6×K?1。 計(jì)算出的樣品5的α1值為22.8×10?6×K?1，與實(shí)驗(yàn)得到的23.4 10?6K?1。 環(huán)氧樹脂三點(diǎn)彎曲試樣的動(dòng)態(tài)力學(xué)分析（DMA）研究（a）和HSC-樣品3（b）顯示在 圖5。 在更高的頻率下，Tg移動(dòng)到更高的溫度值 [8] 并且由于DMA方法的敏感性，對(duì)于半固化的樣品發(fā)現(xiàn)兩個(gè)Tg點(diǎn)。 在 Tg區(qū)域開始時(shí)，發(fā)生微凸起運(yùn)動(dòng)，隨后發(fā)生熵彈性狀態(tài)，其中彈性溫度上的模量不太重要。 值得注意的是，與樣品1（環(huán)氧樹脂）相比，填料改善了樣品3（HSC）的++√硬度（E1）。表格1α1 - 環(huán)氧樹脂和HSC的值樣品 組成 α 1（×10 ?6K?1） Tg（ ?C） α 2（×10 ?6K?1） 固化時(shí)間（天）1 只有環(huán)氧樹脂Ebalta 70.9 60 105.3 302 65體積％的Fillite 剛玉 33.1 51.5 64.1 283 78體積％的Fillite 剛玉 22.3 52.4 51.9 304 78體積％的Fillite 34.5 62.6 49.1 215 78體積％剛玉0-2毫米 23.4 51.3 30.8 19圖5.（b）的環(huán)氧樹脂（樣品1）（a）和HSC（樣品3）的彈性彎曲模量（E1），損耗模量（E11）和對(duì)數(shù)減少量（D）3.2機(jī)械性能環(huán)氧樹脂Ebalta 120 / TL（EP）和HSC的彈性模量（E）通過機(jī)械測(cè)試獲得并示于 表2 環(huán)氧樹脂和HSC樣品的機(jī)械性能顯示在 表2， 以及用于目的的鋼（St），玻璃纖維（GF）和碳纖維（CF）材料的比較。 材料的密度（ρ）表明HSC是輕質(zhì)材料。 剛度（E）與密度之比是材料選擇的重要參數(shù)。 為了比較等尺寸但不同材料的兩根鋼筋的抗壓強(qiáng)度，將公式簡化為3E / g [9]. 從表中清楚地看出，HSC-樣品2-4具有比鋼或玻璃纖維更高的壓縮模量 [10]. 如果GF或CF制造成層壓板，則其機(jī)械性能變得更小。 CF的明顯缺點(diǎn)是各向異性，而HSC在各個(gè)方向都是各向同性的。表2與鋼（St），玻璃纖維（GF）或碳纖維（CF）相比，環(huán)氧樹脂和HSC 的密度和楊氏模量（E ）值 EP， 樣 品 1 空心球復(fù)合材料 圣 GF CF√3E / g（ √3 MPa cm3/ g） 13.2 21.4 21 24.6 18.7 7.6 16 34.5圖6 顯示了環(huán)氧樹脂和HSC-樣品2-5的拉伸強(qiáng)度（σt）和比強(qiáng)度。 拉伸試驗(yàn)片的長度為250mm，厚度為10mm，寬度為25mm。 根據(jù)DIN EN ISO 527-3以5mm / min的速度進(jìn)行拉伸強(qiáng)度測(cè)試。 樣品3（Fillite和剛玉0.5-1mm）和樣品4（Fillite）的比強(qiáng)度高于環(huán)氧樹脂。 結(jié)果是，與使用相同質(zhì)量的材料相比，當(dāng)使用樣品2-4時(shí)可以制造更大體積的部件，并且其承受與樣品1制成的部件相同的拉伸強(qiáng)度。用具有100mm長度，30mm厚度和30mm寬度的試件進(jìn)行壓縮試驗(yàn)。 壓縮測(cè)試的速度為1毫米/分鐘。 選定的HSC變體的壓縮應(yīng)力 - 應(yīng)變曲線顯示在 圖7。 圓形，方形等的符號(hào)表示每種變體的樣品5-10的壓縮強(qiáng)度的平均值（σc）和相應(yīng)的壓縮應(yīng)變的平均值。 中的σc值 圖7 大于σt的 圖6 因?yàn)樵趬嚎s測(cè)試中，孔隙將被封閉并阻止裂縫的擴(kuò)展。 樣品4和5 in 圖7 表明，在多孔固體如聚合物泡沫或金屬泡沫的壓縮測(cè)試過程中，在變形過程中會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)典型的階段 [11,12]. 在低應(yīng)變下幾乎線性彈性行為之后，曲線顯示具有幾乎恒定載荷的長平臺(tái)，但與其他細(xì)胞固體相比，HSC材料在經(jīng)受壓縮方面優(yōu)異。 填充較小填充劑類型Fillite的樣品4表現(xiàn)得更好因?yàn)闃悠?具有更高的孔隙率，所以比填充剛玉的壓縮更小。 樣品2和3具有高填充密度，從而提供更高的抗壓強(qiáng)度值。 樣品2中樹脂的體積百分比的增加提高了σc值 [13]. 球體的尺寸越小，高原區(qū)域越顯著，因?yàn)樵谶@種情況下裂紋擴(kuò)展可以通過障礙物（球體或孔隙）迅速停止。 這就解釋了為什么填充有較小顆粒裂縫的樣品看起來是對(duì)角的，而填充有較大填料的樣品發(fā)展為橫向裂紋。 必須指出的是，填料和粘合劑之間的粘合鍵是非常重要的。 如果球體的剛度高于樹脂的剛度，則樹脂開始開裂，反之亦然。樣品2 樣品3 樣品4 樣品5ρ （g / cm 3） 1.15 0.95 0.9 0.65 1.16 7.8 2.6 1.78E（GPa） 3.5 7.8 6.8 4.1 8.7 210 73 235可以使用樣品3,4和5的斷裂表面的掃描電子顯微照片（SEM）圖像來解釋損傷傳播 圖8。 樣品4的Fillite球體 圖8a 壞了。 由于樣品5英寸的陶瓷空心球的壁厚不同， 圖8b， 球體在不同的層面被打破。 樣品5的較大剛玉球體之間的空間大于樣品5的較小的Fillite球體之間的空間。填料的較好填充密度顯示在 圖8c， 其中樣品3填充有已知體積百分比分?jǐn)?shù)的不同粒徑的球體，從而與樣品4或5相比，導(dǎo)致樣品3的機(jī)械性能改善。彎曲應(yīng)力在 圖9 使用具有以下尺寸的三點(diǎn)彎曲樣品確定圖6. EP（樣品1）和HSC（樣品2-5）的拉伸強(qiáng)度和比強(qiáng)度圖7.壓縮試驗(yàn)后HSC變體和試樣的典型壓應(yīng)力 - 應(yīng)變曲線圖8.彎曲HSC樣品中斷裂表面的SEM圖根據(jù)DIN EN ISO 178，長度為240 mm，寬度為20 mm，高度為12 mm，檢測(cè)速度為4.8 mm / min。 HSC的彎曲強(qiáng)度值小于環(huán)氧樹脂的彎曲強(qiáng)度值。 在施加的力的另一側(cè)的一些HSC變體用碳或玻璃纖維增強(qiáng)以改善拉伸性能。樣品3是陶瓷和硅酸鋁空心球的混合物，并且具有比填充有單一填料類型的樣品4或5更好的機(jī)械性能。 樣品3的熱膨脹系數(shù)與樣品2或4相比較小。作為機(jī)床部件和其他工程部件的建筑材料。4.HSC在機(jī)械工程中的應(yīng)用在研究計(jì)劃中，開發(fā)了許多機(jī)器元件，例如用于SCARA Adept機(jī)器人的銑床夾具和機(jī)器人手臂。這些部件成功地進(jìn)行了測(cè)試，并證明了HSC材料在機(jī)械工程中的應(yīng)用。 有限的元件方案COSAR提供了關(guān)于碳纖維增強(qiáng)件和鋁連接件方向設(shè)計(jì)變更需求的指示。 中的模型 圖10 承受1000MPa的彎曲力，并且所形成的應(yīng)力保持在可接受的極限以下 [14]. 基于獲得的結(jié)果，兩個(gè)機(jī)器人手臂是用碳纖維或鋁合金棒加強(qiáng)的HSC制成的。 這些機(jī)器人手臂的重量比原來的鋁合金手臂重量輕10％和25％。從HSC成功開發(fā)出一臺(tái)銑床臺(tái)來代替一張鋼臺(tái)。 已開發(fā)的HSC工作臺(tái)采用鋼筋和碳纖維層壓板設(shè)計(jì)，可承受典型的抗拉強(qiáng)度。 達(dá)到的質(zhì)量減少量在30％到80％之間，從而增強(qiáng)了動(dòng)態(tài)特性。 HSC工作臺(tái)的阻尼性能優(yōu)于鑄鐵工作臺(tái)，這部分歸因于如圖所示的層結(jié)構(gòu) 圖11 [15].圖9.環(huán)氧樹脂，有和沒有碳纖維或玻璃纖維的HSC的彎曲強(qiáng)度值圖10.由鋁合金（a）和HSC（b）制成的有限元模型和機(jī)器人手臂圖11.由HSC，鋼板和碳層壓板制成的銑床表5.結(jié)論可以說，HSC材料結(jié)合金屬或纖維增強(qiáng)材料可以成功替代光線金屬或金屬泡沫。這項(xiàng)研究中，許多具有良好尺寸精度的機(jī)器制造零件已經(jīng)被生產(chǎn)出來，并且測(cè)試結(jié)果很好。中空材料的球形形狀比纖維或不規(guī)則填料提供更平滑的表面，并且樹脂消耗顯著降低。由于材料和生產(chǎn)成本低，HSC材料的應(yīng)用對(duì)用戶有利。卓越的振動(dòng)和阻尼性能以及非常低的導(dǎo)熱性和合成熱變形使得HSC材料成功應(yīng)用于各種工程領(lǐng)域。通過改變基質(zhì)材料的組成和體積，該材料的耐化學(xué)性和易于回收是該材料的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)。6.致謝作者要感謝文化部在德國的土地薩克森安哈爾特。常感謝馬格德堡Otto-von-Guericke大學(xué)制造與質(zhì)量管理研究所的同事以及材料和材料研究所的同事。金融得到DAAD和英國文化協(xié)會(huì)的大力支持表示衷心的感謝。7.參考[1]S. Klaeger，E. Baumeister，Untersuchung von Hohlkugelkomposit als Leichtbauwerkstoff。 Internationale Fachtagung“Polymerwerktsoffe”，Halle，Saale，2001年。[2]P. Menz， Maschinenbaugruppen aus Kompositmaterial， Dt-Patent No.1952 367 (1996).[3]NN，來自公司 Omya和Treibacher 的信息，2000。[4]DIN 52190：Prüfungvon Reaktionsharzbeton，Teil 3.Prüfunggeson-dert hergestellterProbek?rper，1991。[5]EA Turi，聚合物材料的熱表征卷。 2，布魯克林，1997。[6]TA Osswald， G. Menges， 工 程 聚 合 物 材 料 科 學(xué) ， Hanser出 版 社 ， 慕 尼 黑 ， 1995年 。[7]H. Salmang，H. Scholze，Keramik。 Teil 1. Allgemeine Grundlagen und wichtige Eigenschaften。 Sechste，verbesserte und erweiterte Au-flage，Springer-Verlag，Berlin，1982。[8]S. Knappe， Netsch公司的 DMA測(cè)量，未發(fā)表，2000。[9]B. Knauer，A. 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It is widely used because it is easy to operate and can be easily moved. Winches are often used in buildings, forestry, industry, mines, etc. to raise descending objects.Nowadays, with the excellent development of mechanical technology in society, winch plays an increasingly important role. The object of this study design is the JH-20 winch. The key to the whole system is its transmission system. Therefore, in this design, a two-stage reduction gear with a spur gear drive and a worm drive was used. This kind of transmission system can make its entire system structure stable. In the research, the important parts of the winch were studied and designed so as to guarantee the high performance of the winch.In order to ensure the safety of the winch during operation, the electric motor used in the design has anti-explosion performance and has corresponding switches to operate.The main content of the article is: 1 Analysis of the main shaft. From the relevant knowledge learned, the important parts of the winch spindle of this model were studied, and the relevant mechanical model of the design research was established, and the fundamental method of designing the spindle was found. 2 According to the design requirements of the winch in this study, analyze the design principle of the reducer, and then verify whether it is feasible in the trial test. Finally, the results of the experiment were studied. The research results obtained in this paper have important reference significance for the design of the winch, and can be important for the next step of research.Keywords： JH-20 winch braking device spindle充值后即可下載預(yù)覽所包含的全套帶圖紙?jiān)次募嚎s包，需要其他課題加 Q--1459919609III目 錄摘要 ..................................................................................................................................................IAbstract..........................................................................................................................................II1 緒論 .............................................................................................................................................11.1 絞車的概述 ...........................................................................................................................11.2 絞車的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn) ...............................................................................................................11.3 絞車的分類 ............................................................................................................................11.4 絞車的發(fā)展 ............................................................................................................................22 電動(dòng)機(jī)的選擇 .............................................................................................................................32.1 電動(dòng)機(jī)的計(jì)算 .......................................................................................................................32.1.1 電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)和型號(hào)選擇 .............................................................................................32.1.2 電動(dòng)機(jī)輸出功率的計(jì)算 .................................................................................................32.2 傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比的計(jì)算及分配 ........................................................................................42.2.1 總傳動(dòng)比計(jì)算 ..................................................................................................................42.2.2 傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比的分配 ..............................................................................................42.3 動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算 ....................................................................................................................42.3.1 軸的轉(zhuǎn)速計(jì)算 ..................................................................................................................52.3.2 軸的輸入功率計(jì)算 ..........................................................................................................52.3.3 軸的輸入轉(zhuǎn)矩計(jì)算 ..........................................................................................................53 設(shè)計(jì)軸的計(jì)算 .............................................................................................................................73.1 軸的概述 ................................................................................................................................73.2 主軸的設(shè)計(jì) ............................................................................................................................93.3 軸的核查 ..............................................................................................................................103.3.1 核查主軸Ⅶ軸 ...............................................................................................................103.4 研究分析卷筒軸 ..................................................................................................................114 選用鋼絲繩并設(shè)計(jì)卷筒 .........................................................................................................164.1 選用鋼絲繩 ..........................................................................................................................164.1.1 鋼絲繩的概述 ................................................................................................................164.1.2 選用合適的鋼絲繩直徑 ................................................................................................164.2 設(shè)計(jì)卷筒 ..............................................................................................................................174.2.1 選取材料 ........................................................................................................................174.2.2 計(jì)算容繩的尺寸大小 ....................................................................................................174.2.3 計(jì)算卷筒壁的強(qiáng)度以及厚度 ........................................................................................185 鍵聯(lián)接 .......................................................................................................................................205.1 鍵聯(lián)接的概述 ......................................................................................................................20充值后即可下載預(yù)覽所包含的全套帶圖紙?jiān)次募嚎s包，需要其他課題加 Q--1459919609IV5.2 選擇合適的鍵 ......................................................................................................................205.3 核查平鍵強(qiáng)度 ......................................................................................................................216 研究分析制動(dòng)器 .....................................................................................................................227 減速器蝸輪蝸桿的設(shè)計(jì) .........................................................................................................247.1 渦輪蝸桿的計(jì)算 ..................................................................................................................247.2 減速器的潤滑 .....................................................................................................................287.2.1 傳動(dòng)裝置的潤滑 ...........................................................................................................287.2.2 軸承的潤滑 ....................................................................................................................288 軸承的選用及密封方法 .........................................................................................................308.1 滾動(dòng)軸承的概述 ..................................................................................................................308.2 蝸輪軸上軸承的選用 ..........................................................................................................308.3 蝸桿軸上軸承的選用 ..........................................................................................................318.4 密封結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) .................................................................................................................319 軸承游隙 .................................................................................................................................3210 絞車的常見故障及處理方法 .................................................................................................33結(jié)論 ...............................................................................................................................................35致謝 ...............................................................................................................................................36參考文獻(xiàn) .......................................................................................................................................37充值后即可下載預(yù)覽所包含的全套帶圖紙?jiān)次募嚎s包，需要其他課題加 Q--145991960911 緒論1.1 絞車的概述絞車，又稱卷揚(yáng)機(jī)，因?yàn)槠浼軜?gòu)小，重量輕等原因而被廣泛應(yīng)用到采礦過程中，主要用來提升或牽引一些裝備。由于絞車的出現(xiàn)，使得整個(gè)煤礦產(chǎn)業(yè)朝著機(jī)械化的方向不斷的邁進(jìn)。本文中研究的 JH-20 回柱絞車是在煤礦行業(yè)中較為廣泛使用的機(jī)械。究其原因在于它的牽引力適宜且它的安裝維護(hù)使用簡單。它也是一種通用的機(jī)械設(shè)備，應(yīng)用范圍較為廣闊。1.2 絞車的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)絞車主要由電動(dòng)機(jī)、卷筒裝置、剎車裝置、底座、減速器等部件組成。絞車的主要特點(diǎn)在于它的架構(gòu)小，質(zhì)量輕，使用方便等。同時(shí)絞車的通用范圍廣闊，既可以單獨(dú)使用，也可以作為起重大型機(jī)械的組成部件。1.3 絞車的分類絞車的分類方法有很多，這里采用按照絞車的的動(dòng)力進(jìn)行分類，絞車可分為氣動(dòng)、手動(dòng)、電動(dòng)、液壓等幾類。1.氣動(dòng)絞車氣動(dòng)絞車是以氣動(dòng)馬達(dá)作為動(dòng)力的，需要配置壓縮空氣站，如沒有壓縮空氣站也可手動(dòng)操作。它的優(yōu)勢(shì)在于它的啟動(dòng)力矩大，有著過載保護(hù)的能力，同時(shí)具有耐潮耐濕的性能，可以在雨雪天氣下安全工作，但是它的噪音較大，需要配置相應(yīng)的消音器來避免噪音污染。2.手動(dòng)絞車手動(dòng)絞車是一種輪軸機(jī)構(gòu)，通過手動(dòng)來牽引拖拉重物。提升重物用的手動(dòng)絞車需要配置安全手柄跟制動(dòng)器，同時(shí)為了能夠使重要保持在相應(yīng)的位置，需要在手動(dòng)絞車的手柄傳動(dòng)機(jī)構(gòu)上裝有停止器。由于啟動(dòng)力矩不足，因此手動(dòng)絞車一般用于質(zhì)量輕、沒有電源條件的工作情況下使用。3.電動(dòng)絞車電動(dòng)絞車是以電動(dòng)機(jī)為源動(dòng)力，通過多種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)來驅(qū)動(dòng)滾筒旋轉(zhuǎn)，從而來提供和所需的牽引力。因此多用于提升重物或工作所需牽引力較大的條件下。但是由于它的結(jié)構(gòu)設(shè)備復(fù)雜、安裝維修難度高，所以對(duì)保養(yǎng)人員的技術(shù)要求更加的嚴(yán)苛。4.液壓絞車液壓絞車是以油泵作為源動(dòng)力的，通過液壓馬達(dá)來提供動(dòng)力。它的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)在于架構(gòu)緊湊、體積較小、質(zhì)量輕，所以當(dāng)發(fā)生過載的情況下，不會(huì)出現(xiàn)較大的沖擊。由于它是以油液為工作介質(zhì)，因此它的元件壽命較長。同時(shí)在性能上它還具有工作效率高、安充值后即可下載預(yù)覽所包含的全套帶圖紙?jiān)次募嚎s包，需要其他課題加 Q--14599196092全性能好、啟動(dòng)力矩足、穩(wěn)定性能好的特點(diǎn)。相比于氣壓絞車它的噪音較小。1.4 絞車的發(fā)展煤炭是全球能源使用的重要組成部分之一，而隨著社會(huì)的發(fā)展，煤礦產(chǎn)業(yè)的機(jī)械化程度越來越深，在當(dāng)今社會(huì)機(jī)械化水平的飛速發(fā)展的情況下，我國的機(jī)械技術(shù)也得到了質(zhì)的飛躍，近年來我國的煤礦技術(shù)發(fā)生了翻天覆地的改變，已經(jīng)接近國際的先進(jìn)水平。其中煤礦產(chǎn)業(yè)的機(jī)械化包括礦物運(yùn)輸和輔助運(yùn)輸。而絞車則是輔助運(yùn)輸設(shè)備的一種。但是在井下開采煤礦工作面上仍然需要的是牽引力大、穩(wěn)定性能好、安全性高、生產(chǎn)效率高的礦用機(jī)械。在解放后我國的絞車開始生產(chǎn)，距今已有 70 年的發(fā)展歷史。在 50 年代期間，絞車的生產(chǎn)被提到了第一個(gè)五年計(jì)劃中，在此期間仿制了兩種絞車，一種是按照蘇聯(lián)圖紙生產(chǎn)的 1011 型和 1012 型電控慢速絞車，另一種是日本的 JIS8001 型絞車。到了 60 年代時(shí)期，社會(huì)生產(chǎn)的不斷發(fā)展，絞車的使用被廣泛應(yīng)用，為了生產(chǎn)發(fā)展，出現(xiàn)了第一批絞車行業(yè)。在 70 年代時(shí)，出現(xiàn)了更多品種的絞車，到了 70 年代中后期，我國的煤礦產(chǎn)業(yè)出現(xiàn)了低落，絞車的發(fā)展變得停滯不前，沒有新的架構(gòu)也沒有新的產(chǎn)品出現(xiàn)。到了 70 年代末，隨著我國的改革開放政策，絞車被進(jìn)行了防爆設(shè)計(jì)，從而被用到井下開采工作面，然而由于設(shè)備自動(dòng)化程度不高，無法實(shí)現(xiàn)無人操作，因此安全事故并沒有因此減少。到了 20 世紀(jì)，隨著全球油價(jià)的高升不降，煤炭產(chǎn)業(yè)再一次被人重視，而絞車這種礦用機(jī)械需求量不斷增加，隨后出現(xiàn)了各種品種的絞車，在此期間，絞車的自動(dòng)化程度再次加深，所以機(jī)械設(shè)備的自動(dòng)化和數(shù)字化是必然的走向。 充值后即可下載預(yù)覽所包含的全套帶圖紙?jiān)次募嚎s包，需要其他課題加 Q--145991960932 電動(dòng)機(jī)的選擇2.1 電動(dòng)機(jī)的計(jì)算2.1.1 電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)和型號(hào)選擇電動(dòng)機(jī)是將電能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能的設(shè)備，是較為常用的原動(dòng)機(jī)。而電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)、型號(hào)、輸出功率的選擇是根據(jù)工作時(shí)工況來決定的。電動(dòng)機(jī)按照它電源的不同可以分為交流電動(dòng)機(jī)和直流電動(dòng)機(jī)。在工業(yè)上多采用交流電動(dòng)機(jī)，在此次設(shè)計(jì)中，采用 Y 型籠型三相異步電動(dòng)機(jī)，究其原因在于它的設(shè)計(jì)新意、工作效率高、噪音低、安全性好、使用方便等特點(diǎn)。JH-20 回柱絞車設(shè)計(jì)是用于井下開采工作面的礦用設(shè)備，考慮到井下開采安全事故問題，因此電動(dòng)機(jī)需要采用防爆電動(dòng)機(jī)，所以選用 380V 的 YBK 防爆電動(dòng)機(jī)。2.1.2 電動(dòng)機(jī)輸出功率的計(jì)算1．電動(dòng)機(jī)的靜功率計(jì)算公式為：（2-1）?wpd?式中 wwKP工 作 效 率 ，?總 效 率 ，?電動(dòng)機(jī)的功率計(jì)算如下：（2-2）KWpWVFw 61.78501310 ?????式（2.2）中 Fw-----阻力。Vw-----線速度（M/S） 。----效率。W?其中8501.4321????w查得聯(lián)軸器的傳動(dòng)效率為 0.99，卷筒的傳動(dòng)效率為 0.96，齒輪的傳動(dòng)效率為0.97，軸承的傳動(dòng)效率為 0.98所以取 ， ， ，0.91??.620.973??.842．電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的計(jì)算卷筒軸的轉(zhuǎn)速如下：（2-3）min02.134.3.rdvn????查得：電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速的適合范圍為： 充值后即可下載預(yù)覽所包含的全套帶圖紙?jiān)次募嚎s包，需要其他課題加 Q--14599196094（2-4）min6.3715~48.02.13)8~24(rniad ????經(jīng)計(jì)算得:表 2-1 電動(dòng)機(jī)主要參數(shù)型號(hào) 額定功率（Kw） 轉(zhuǎn)速 r/minYBK2-225M-6 30 9802.2 傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比的計(jì)算及分配2.2.1 總傳動(dòng)比計(jì)算傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比為：（2-5）nima?式中 電 動(dòng) 機(jī) 轉(zhuǎn) 速?mn工 作 機(jī) 的 主 軸 轉(zhuǎn) 速26.75min0.1398??rnima總傳動(dòng)比的計(jì)算公式為： （2-6）?2.2.2 傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比的分配取 則5.20?i 95.26.70?ia由于潤滑因素，查閱可得 ，則 。.1 43.7.10?i2.3 動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算要進(jìn)行動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算，就得推算出轉(zhuǎn)矩和功率。設(shè)將各個(gè)軸由高速到低速依次分成Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ軸。 傳 動(dòng) 比、 ?021i傳 動(dòng) 效 率、 ??）軸 的 輸 入 功 率 （、 w021 KT? ）輸 入 轉(zhuǎn) 矩 （、 MNp*? ）轉(zhuǎn) 速 （、 min/r021?n由此可以得出軸的動(dòng)力參數(shù)：充值后即可下載預(yù)覽所包含的全套帶圖紙?jiān)次募嚎s包，需要其他課題加 Q--14599196095圖 2-1 電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)示意圖2.3.1 軸的轉(zhuǎn)速計(jì)算Ⅰ軸： min/9801rn?Ⅱ軸： in/43.175.2riⅢ軸： m.8.23?Ⅳ軸： ＝ 4.34?inin/.13r2.3.2 軸的輸入功率計(jì)算Ⅰ軸—Ⅳ軸的輸入功率：Ⅰ軸： kwpd 34.2198.0211 ?????Ⅱ軸： 9734.2Ⅲ軸： kw.18023 ??Ⅳ軸： k...34?取 ， ，0.91??.8209??其中 為電動(dòng)機(jī)的出功率（KW） ， 為聯(lián)軸器的傳動(dòng)效率， 為軸承的傳動(dòng)效率，dp1 2?為齒輪的傳動(dòng)效率；32.3.3 軸的輸入轉(zhuǎn)矩計(jì)算可知電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩：（2-7）mNnTmPdd .85219605950????Ⅰ軸—Ⅳ軸的輸入轉(zhuǎn)矩： NiTd .6721.8.2101 ????充值后即可下載預(yù)覽所包含的全套帶圖紙?jiān)次募嚎s包，需要其他課題加 Q--14599196096mNiT .281497.0875.62112 ?????643833i .03..44?計(jì)算如表所示表 2-2 各軸的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)根據(jù)傳動(dòng)裝置的參數(shù)計(jì)算結(jié)果可知：綜合決定采用 型號(hào)的電動(dòng)機(jī)，主要參數(shù)為：625?MYBK額定電壓：380V/660V、660V/1140V額定頻率：50Hz功率范圍：2.2kW — 200kW 安裝形式：B3、B5 絕緣等級(jí)：F 級(jí)防護(hù)等級(jí)：IP55主要性能參數(shù)如下表：表 2-3 電動(dòng)機(jī)的主要性能參數(shù)型號(hào) YBK2-225M-6千瓦 45額定功率馬力 60電流（A） 82.1轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)/分） 2970效率 92.5功率因素 0.9堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩 額定轉(zhuǎn)矩 2.0堵轉(zhuǎn)電流 額定電流 7.5重量（Kg） 349軸名 電動(dòng)機(jī)軸 Ⅰ軸 Ⅱ軸 Ⅲ軸 Ⅳ軸輸入 21.34 20.29 18.9 17.97效率 P（Kw)輸出 22 20.70 19.28 17.58 17.07輸入 216.67 1184.28 4887.46 13194.70轉(zhuǎn)矩T（T*M） 輸出 216.67 210.17 1125.07 4545.34 12534.97轉(zhuǎn)速N（r/min）980 980 980 170.43 38.47 13.54傳動(dòng)比 1 5.57 4.43 2.84效率 0.9 0.95 0.93 0.95充值后即可下載預(yù)覽所包含的全套帶圖紙?jiān)次募嚎s包，需要其他課題加 Q--145991960973 設(shè)計(jì)軸的計(jì)算3.1 軸的概述1.軸的用途及分類軸是一種用于支承轉(zhuǎn)動(dòng)零件并傳遞運(yùn)動(dòng)跟動(dòng)力的機(jī)械零件。軸的一般分類為曲軸、直軸、實(shí)心軸、空心軸、軟軸跟剛性軸等。軸的性能在于它的強(qiáng)度跟剛度以及它的震動(dòng)穩(wěn)定性。2.軸的材料使用軸的主要材料為碳素鋼和合金鋼因其碳素結(jié)構(gòu)鋼較高的綜合力學(xué)性能且它的價(jià)格低廉，所以應(yīng)用較為廣泛，其中以45 剛最為廣泛。同時(shí)為了改善其耐磨性等其他力學(xué)性能，應(yīng)進(jìn)行熱處理。而合金鋼由于它的高力學(xué)性能但是價(jià)格昂貴，所以多用于特殊要求的軸。3.軸的架構(gòu)研究軸的架構(gòu)設(shè)計(jì)研究分為軸的架構(gòu)及尺寸大?。ㄒ唬┓治鲚S上零件的裝配 要進(jìn)行軸的架構(gòu)設(shè)計(jì)首先等擬定出軸上零件的裝配情況。主要在于分配軸上零件的裝配方向順序等（二）進(jìn)行定位為了確保軸上零件位置的準(zhǔn)確性，所以需要對(duì)軸上零件進(jìn)行軸向及徑向定位。①軸上零件的徑向定位軸上零件的徑向定位通常用過盈配合、花鍵、切向鍵、平鍵等來實(shí)現(xiàn)的。其目的是為了防止軸上零件跟軸之間發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)。②軸上零件的軸向定位軸上零件的軸向定位是靠軸肩軸環(huán)、圓螺母、圓錐面、彈性擋圈、套筒、軸端擋板來實(shí)現(xiàn)的。4.軸的強(qiáng)度計(jì)算軸的強(qiáng)度計(jì)算是要為了使得軸滿足強(qiáng)度剛度要求（1）計(jì)算軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度：(3-1)??3950.2T TPnWd?????式中： ）扭 矩 切 應(yīng) 力 （ paM??；）扭 矩 （ mNT.）抗 扭 矩 截 面 系 數(shù) （）轉(zhuǎn) 速 （ in/rn充值后即可下載預(yù)覽所包含的全套帶圖紙?jiān)次募嚎s包，需要其他課題加 Q--14599196098）傳 遞 功 率 （ KWP?）截 面 處 軸 的 直 徑 （ md）許 用 扭 轉(zhuǎn) 切 應(yīng) 力 （ pa][ M?上式中可知：d≥ (3-2) ????33330950950.2.2TTPPAnn??????式中 A0= ，??3950.2T?其中 0431PdAn?????????式中 , d?即內(nèi)徑 d1 比上外徑 d，一般取 。0.6~5??倘若軸截面上設(shè)有鍵槽時(shí)，需要增大軸徑來對(duì)軸強(qiáng)度進(jìn)行一定的削弱。當(dāng) d 大于100mm 時(shí)，有一個(gè)鍵槽軸徑增加百分之三，有兩個(gè)時(shí)，需要增加百分之七。當(dāng) d 小于或者等于 100mm 時(shí)，有一個(gè)鍵槽軸徑增加百分之五到百分之七；有兩個(gè)鍵槽需增加百分之十到百分之十五左右.最后其標(biāo)準(zhǔn)直徑為軸徑的圓整直徑。（2）計(jì)算軸的彎扭合成強(qiáng)度①作出計(jì)算簡圖作圖時(shí)，首先計(jì)算出軸上零件所受力，然后分解成水平方向上跟垂直方向上的力。最后求出各個(gè)零件處的水平反力跟垂直反力。②作出彎矩圖根據(jù)所作的簡圖，從水平和垂直平面分別計(jì)算力所產(chǎn)生的彎矩，并在水平面和垂直面分別作出所受的彎矩示意圖，最后按照計(jì)算公式算出總彎矩并作出示意圖。③作出扭矩圖（3）核實(shí)軸強(qiáng)度根據(jù)第三理論，計(jì)算應(yīng)力為：(3-3)24ca????由于有循環(huán)特性的存在，故代入系數(shù) a,如下所示：（3-??224ca????充值后即可下載預(yù)覽所包含的全套帶圖紙?jiān)次募嚎s包，需要其他課題加 Q--145991960994）如軸直徑為 d，彎曲應(yīng)力 ，MW??扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 ，2T?代入上式中，則有軸的彎矩合成強(qiáng)度為：（3-5）????2222 14ca MTTWW??????????????????????其中： ）計(jì) 算 應(yīng) 力 （ pa?；）軸 所 受 彎 矩 （ mNM.；）軸 所 受 扭 矩 （T；）抗 彎 截 面 系 數(shù) （。可 用 彎 曲 應(yīng) 力?][?3.2 主軸的設(shè)計(jì)1)V 軸設(shè)計(jì)基本參數(shù)為：軸單位時(shí)間內(nèi)所做功的大小為 P=5.504KW，軸在單位時(shí)間內(nèi)所做的圓周運(yùn)動(dòng)最低次數(shù)為 n=30r/min ，軸產(chǎn)生的扭曲變形程度為 T=1700N.m求齒輪所受到的力：= =1tFdT/2708?KN1.9?1tanr?5cosn.2軸直徑與長度的計(jì)算：軸的材料為 45 鋼，經(jīng)過熱處理后查表可知 =110，0A查閱可知計(jì)算公式：（3-6）0431Pdn?????????將已知條件下的 , 代入上式中 , 設(shè) ，最后可得min/30r?5.kw?0.5??充值后即可下載預(yù)覽所包含的全套帶圖紙?jiān)次募嚎s包，需要其他課題加 Q--14599196091053.16?d由于存在兩個(gè)鍵槽故 70)1('??％d套筒安裝在 d1=70取用輕（2）216 系列。 大小為： 814026DB??長度為：L1=110mm(2) mm21`702.79.dh????選用 3600 型 36216 的軸承，安裝在 d2=80 處大小為： 8146DB（3） （0）2 尺寸系列 N218E 的圓柱子滾筒安裝在軸的前端部分大小為： 903d???3.3 軸的核查3.3.1 核查主軸Ⅶ軸1. 計(jì)算齒輪上所受到的力= =1tFdT/21708?KN.9?tanr?56cosn.2.H 面：12 128099.4,8.106.4783..HNtNHNHNFFKWFMKm???? ???由 上 式 解 得 ：V 面：充值后即可下載預(yù)覽所包含的全套帶圖紙?jiān)次募嚎s包，需要其他課題加 Q--14599196091112 127963.609,.970485.1.VNrVNVNVNCFFKFKMKm??????由 上 式 可 得 ：計(jì)算 M 221234.5.HVC??3.計(jì)算物體轉(zhuǎn)動(dòng)的的力矩，作出扭矩圖。T=1700N.m求出受力截面的彎矩，作彎矩圖。??221120.397.86.845caMTKNm???4.核查 ??1333.0.142cacWdm???????經(jīng)查閱可得： ??160aMP??故軸可以使用。3.4 研究分析卷筒軸充值后即可下載預(yù)覽所包含的全套帶圖紙?jiān)次募嚎s包，需要其他課題加 Q--145991960912絞車的設(shè)計(jì)中卷筒軸的設(shè)計(jì)由于重要，原因在與卷筒軸的可靠性跟絞車的安全性能有著密不可分的聯(lián)系，所以卷筒軸的架構(gòu)設(shè)計(jì)變得十分的重要?？紤]到絞車的安全性，對(duì)卷筒軸的結(jié)構(gòu)要求時(shí)所受應(yīng)力要小并且集中。除此以外，還要研究卷筒軸在經(jīng)過多次變載荷作用下而不會(huì)發(fā)生破壞的最大應(yīng)力，同時(shí)還要核實(shí)軸的剛度。本次設(shè)計(jì)采用 45 鋼作為卷筒軸材料，經(jīng)過熱處理經(jīng)查閱可知：650BMpa??360Spa??13???5bM可知鋼絲繩正常情況下所受拉力為 ，卷筒的直徑長度 ，繩的直eFKN02Dm?徑長度 9.4dm?按照卷筒的設(shè)計(jì)尺寸可得軸的基本尺寸如下圖所示： 圖 3-1 軸的基本尺寸a)分析軸的受力情況水平方向上所受反力：軸在此方面上未受到作用力，因此 Fa=0垂直方向上所受反力： 軸受到了鋼絲繩上的拉力以及兩個(gè)軸承反作用力可得軸所受力得示意圖為：圖 3-2 軸垂直面的受力圖由于 FC= N50故得123.768.75cbbF???由上式可知 =2719 =228112F充值后即可下載預(yù)覽所包含的全套帶圖紙?jiān)次募嚎s包，需要其他課題加 Q--145991960913作出軸垂直面得彎矩圖 圖 3-3 軸垂直面彎矩圖軸發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)所受的力矩圖如下625000 N.mm 625000 N.mm圖 3-4 軸所受的扭矩圖6250N.m150???LFcT轉(zhuǎn)矩圖 625000 N.mm489 785圖 3-5 軸受的轉(zhuǎn)矩圖b)軸徑的核查許用應(yīng)力：查表可得 [ ] [ ]=0b?pa12.5M?1b??60pa應(yīng)力校正系數(shù)： =[ ]/[ ]=60/102.5=0.59??當(dāng)量轉(zhuǎn)矩： mNT.730.59?當(dāng)量彎矩：M= N.mm2222()58549???軸長：D= mm384.810.16??故該設(shè)計(jì)的軸徑適宜。c)計(jì)算軸在經(jīng)過多次變載荷作用下而不會(huì)發(fā)生破壞的最大應(yīng)力充值后即可下載預(yù)覽所包含的全套帶圖紙?jiān)次募嚎s包，需要其他課題加 Q--145991960914首先計(jì)算出鋼絲繩所受的當(dāng)量拉力，從而得出軸在經(jīng)過多次變載荷作用下而不會(huì)發(fā)生破壞的最大應(yīng)力，故得出：（3-edFK??7）其中 ）鋼 絲 繩 的 當(dāng) 量 拉 力 （dNF?。經(jīng)查閱可知當(dāng) 量 拉 力 系 數(shù)K1.5d1.5342d??平均應(yīng)力和應(yīng)力幅關(guān)系如下： 2bma?331.75026.94.0.dBbKMMpa? ?????94..am軸的最大應(yīng)力計(jì)算安全系數(shù)為： 1300.511.897..4197.3072amSK???????????查閱可知 應(yīng) 力 集 中 系 數(shù)??K8?K表 面 狀 態(tài) 系 數(shù)? 2.0?絕 對(duì) 尺 寸 系 數(shù)? 7??等 效 系 數(shù)?.34??查得可知軸的疲勞強(qiáng)度計(jì)算的安全系數(shù)在 ，??15~8S故而該軸強(qiáng)度適宜。d)計(jì)算軸強(qiáng)度并核查用靜強(qiáng)度計(jì)算拉力公式來求的軸的靜強(qiáng)度，計(jì)算公式如下：ejF???max式中 ）大 拉 力 （軸 靜 強(qiáng) 度 計(jì) 算 所 受 的 最 NFj?max，查閱可知?jiǎng)?載 系 數(shù)?1.35靜強(qiáng)度計(jì)算的安全系數(shù) 64.151.0827.62???WMSBS??充值后即可下載預(yù)覽所包含的全套帶圖紙?jiān)次募嚎s包，需要其他課題加 Q--145991960915當(dāng) 時(shí)， ，6.0?bS???1.2~4S?由上可知，核實(shí)軸強(qiáng)度適宜。充值后即可下載預(yù)覽所包含的全套帶圖紙?jiān)次募嚎s包，需要其他課題加 Q--1459919609164 選用鋼絲繩并設(shè)計(jì)卷筒絞車工作時(shí)依靠鋼絲繩提升拖拉重物來完成的，加上工作時(shí)的工況復(fù)雜，一旦鋼絲繩出現(xiàn)問題，會(huì)造成嚴(yán)重的事故，因此鋼絲繩的選用十分重要。4.1 選用鋼絲繩4.1.1 鋼絲繩的概述鋼絲繩是按照一定的規(guī)則將鋼絲捻在一起。繩芯、鋼絲和潤滑脂組成了鋼絲繩。繩芯是由鋼芯跟纖維芯所組成的。纖維芯主要是天然纖維芯和合成纖維芯兩種，鋼芯則是金屬纖維芯和金屬絲股芯。由纖維芯構(gòu)成的鋼絲具有良好的彈性功能，在捻制時(shí)所受到的彎曲應(yīng)力也較小但是承受不了橫向所受的應(yīng)力；而由鋼芯所組成的鋼絲繩具有高強(qiáng)度，并且能夠耐高溫、承受橫向應(yīng)力，但是跟纖維芯相反，它的擾性很差。由于絞車的鋼絲繩需要多層纏繞，所以會(huì)選擇金屬芯股芯制成的鋼絲繩。鋼絲繩的分類有多種，可按照材質(zhì)分類，也可按照表面狀態(tài)進(jìn)行分類。同時(shí)也能按照捻制的方法分類。按照第三種分類方式，鋼絲繩被分為單股繩、雙捻繩跟三捻繩。考慮到絞車設(shè)計(jì)中多用交捻鋼絲繩，所以在此次設(shè)計(jì)中優(yōu)先選取雙捻繩制的金屬芯鋼絲繩。4.1.2 選用合適的鋼絲繩直徑查閱可知鋼絲繩的安全系數(shù)計(jì)算公式為：(4-1)??nfsepg??其中： ）鋼 絲 繩 所 受 拉 力 （ Nsp?鋼 絲 繩 額 定 拉 力ef??系 數(shù)絞 車 工 作 時(shí) 最 小 的 安 全n經(jīng)查閱可知卷揚(yáng)機(jī)的工作級(jí)別為 A6，故取 =6??nKN (4-2)sefp??30?ps鋼絲繩需大于或者等于以下的計(jì)算值：cd?min m4.186.min?其中 ）（鋼 絲 繩 所 受 的 最 大 拉 力 KNS?，查得 =0.1036選 取 系 數(shù)c查閱可知 d=19(mm),鋼絲繩的抗拉強(qiáng)度為 1770MPa鋼繩是重要容器跟卷揚(yáng)機(jī)間得紐帶，所以鋼絲繩在礦采安全性方面顯得格外重要。充值后即可下載預(yù)覽所包含的全套帶圖紙?jiān)次募嚎s包，需要其他課題加 Q--145991960917但有些煤礦由于設(shè)施落后、技術(shù)問題、管理問題等原因，會(huì)導(dǎo)致各種安全問題的出現(xiàn)，甚至影響到礦采工人的生命安全。因此對(duì)鋼絲繩的選用、使用、維護(hù)等方面要求更高。以此來保證煤礦安全事故隱患的降低。下面來介紹幾個(gè)來增加鋼絲繩使用壽命的方法： 高頻率的檢查鋼絲繩的使用情況做好對(duì)鋼絲繩的維護(hù)保養(yǎng)及時(shí)的對(duì)鋼絲繩加油潤滑處理。4.2 設(shè)計(jì)卷筒卷揚(yáng)機(jī)中卷筒所受的作用力十分的復(fù)雜，并且卷筒是卷揚(yáng)機(jī)中的主要零件構(gòu)成，對(duì)卷揚(yáng)機(jī)的安全性、工作效率及穩(wěn)定性起到至關(guān)重要的作用。4.2.1 選取材料卷筒材料應(yīng)該有良好的可鍛造性，并且需要廣泛的資源。故在此次設(shè)計(jì)中選用ZG270-500 作為材料，其所受的最大應(yīng)力為、MpaB270??paS50??4.2.2 計(jì)算容繩的尺寸大小按照國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定來選用容繩的基本尺寸參數(shù)（1）卷筒的節(jié)圓直徑 D卷筒節(jié)圓直徑 需要滿足：(4-3)dKe?其中： ，查閱可知筒 繩 直 徑 比?eK19?）鋼 絲 繩 直 徑 （ md所以 3619???設(shè) D420（2）容繩的寬度 ``tB卷筒容繩的寬度 ，需要滿足：t(4-4)03Dt?其中 ）卷 筒 直 徑 （ m?0所以 423??tB設(shè) t6?（3） 卷筒的邊緣直徑 k卷筒端側(cè)面的直徑需要滿足下式：(4-5)dDsk4??其中 ——最外層的鋼絲繩直徑，由公式 可得sD??dSs120??——鋼絲繩纏繞層數(shù)S充值后即可下載預(yù)覽所包含的全套帶圖紙?jiān)次募嚎s包，需要其他課題加 Q--145991960918所以 設(shè)51947????kDmDK60?（4）纏繞層數(shù) S由公式可得(4-6)dK20??其中 ）安 全 高 度 （ mmK?所以 d38192??故 設(shè)79.42460?S 4?S（5）卷筒容繩量 L鋼絲繩在卷筒上纏繞時(shí)，卷筒所能容納下最大長度的鋼絲繩被稱為卷筒的容繩量 L 的計(jì)算公式如下可知：第 層的繩芯直徑是：i(4-7)??dSDii 120???上式中的 ——第 層， 。iS?,3故 m69341???2471????584第 層鋼絲繩的長度為i????30102)( ??dSDdBLit?m625.49341961 ???? 12 98.76)( 33 ?????L 018204 ??故 L 為：iL?1685.9.703.645. ???m9274.2.3 計(jì)算卷筒壁的強(qiáng)度以及厚度（1）計(jì)算多層纏繞系數(shù) sA查閱可知計(jì)算 As 的公式為：(4-8)?????????????1122SSs ?式中 鋼 絲 繩 纏 繞 層 數(shù)?S充值后即可下載預(yù)覽所包含的全套帶圖紙?jiān)次募嚎s包，需要其他課題加 Q--145991960919??EtF'?180dDe'20'?式中 鋼 絲 繩 的 纏 繞 中 心 間 隙?t mdt19.0.?卷 筒 壁 厚?)(m卷 筒 直 徑0DD342鋼 絲 繩 直 徑d應(yīng) 力 除 以 縱 向 上 的 應(yīng) 變'E)(MpaGpaE10'應(yīng) 力 除 以 橫 向 上 的 應(yīng) 變?' M6'?應(yīng) 力 除 以 應(yīng) 變 )( 2截 面 面 積'F2m求得 5.1?sA(2)計(jì)算卷筒壁的厚度卷筒壁的厚度公式： ??cestFA???式中 ）鋼 絲 繩 的 額 定 拉 力 （ NFe?查閱絞車設(shè)計(jì)手冊(cè)可知 Mpac183?所以 故取024.51??? m4?（3）計(jì)算卷筒壁的強(qiáng)度??cesctFA????pa43.172.051??通過計(jì)算結(jié)果可知，卷筒壁的強(qiáng)度符合要求。充值后即可下載預(yù)覽所包含的全套帶圖紙?jiān)次募嚎s包，需要其他課題加 Q--1459919609205 鍵聯(lián)接5.1 鍵聯(lián)接的概述為了能夠?qū)⑤S與軸上零件之間的位置固定來傳遞動(dòng)力，這便是鍵聯(lián)接的作用。鍵聯(lián)接的特點(diǎn)在于它架構(gòu)簡單，能夠?qū)崿F(xiàn)拆卸聯(lián)接，且它的工作性能穩(wěn)定，故鍵聯(lián)接已被推廣使用在各個(gè)領(lǐng)域。鍵聯(lián)接分為平鍵聯(lián)接，半圓鍵聯(lián)接，楔鍵聯(lián)接，切向鍵聯(lián)接等幾種平鍵聯(lián)接按照用途可以分為一下三種：普通平鍵、導(dǎo)向平鍵和滑鍵。普通平鍵根據(jù)鍵的端面形狀結(jié)構(gòu)可以分為：圓頭（A 型） ，方頭（B 型）及單圓頭（C型）三種。A 型圓頭平鍵的圓頭部分無法被充分的使用，原因在于 A 型平鍵鍵槽的端面所受應(yīng)力集中過大。它的優(yōu)點(diǎn)在于它的鍵能夠在鍵槽中較完好的固定，適合固定在鍵槽銑刀銑出的鍵槽中。B 型方頭平鍵能夠避免 A 型平鍵的缺點(diǎn)，是由于它的鍵槽是用盤銑刀銑出的，相對(duì)于外形較大的鍵來說，B 型鍵槽需要用螺釘來進(jìn)行固定來防止鍵的松動(dòng)。C 型單圓頭平鍵通常用于聯(lián)接軸端。導(dǎo)向平鍵與滑鍵通常用于軸上零件需要軸向運(yùn)動(dòng)時(shí)采用。導(dǎo)向平鍵屬于活動(dòng)聯(lián)接，主要的失效形式是工作面的磨損。它是一個(gè)長平鍵，是依靠螺釘來固定在鍵槽里的。為了便于拆卸，關(guān)鍵是要使用一個(gè)起鍵螺釘，這樣螺釘就可以擰開，鍵就從鑰匙槽里取出。傳動(dòng)軸上的傳動(dòng)部位可以沿著鍵沿軸向滑動(dòng)。當(dāng)各部件之間的距離較大時(shí)，應(yīng)使用滑鍵，因?yàn)閷?dǎo)向平鍵的要求長度太大，不能制造?；瑝K鍵固定在輪轂上，輪轂驅(qū)動(dòng)滑塊鍵在軸上的鍵槽上進(jìn)行軸向滑動(dòng)。這樣，只有一個(gè)更長的鍵槽可以在軸上研磨，并且可以縮短鍵。5.2 選擇合適的鍵選擇鍵的方式是從選擇的型號(hào)跟尺寸來確定的。按照鍵聯(lián)接的架構(gòu)特點(diǎn)和工作時(shí)的使用情況來選擇型號(hào)。而確定尺寸是根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定及所需強(qiáng)度來確定。 鍵的截面尺寸大小以及它的長度是鍵的基本尺寸參數(shù)。普通平鍵的