自動(dòng)排繩調(diào)度絞車設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)要求

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目：自動(dòng)排繩調(diào)度絞車畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）要求及原始數(shù)據(jù)（資料）：一 設(shè)計(jì)要求：1. 根據(jù)原始數(shù)據(jù)和有關(guān)資料，進(jìn)行文獻(xiàn)檢索、調(diào)查研究工作；2. 綜合應(yīng)用所學(xué)基礎(chǔ)理論和專業(yè)知識(shí)，制定最佳設(shè)計(jì)方案；3. 所設(shè)計(jì)的自動(dòng)排繩調(diào)度絞車應(yīng)滿足在預(yù)定的各項(xiàng)性能指標(biāo)；4. 設(shè)計(jì)圖紙要求布局合理，清晰，符合國(guó)家制圖標(biāo)準(zhǔn)及有關(guān)規(guī)定；5. 畢業(yè)說(shuō)明書要求內(nèi)容完整、層次清晰、紋理通順，具體按太原理工大學(xué)畢業(yè)論文規(guī)范撰寫；6. 通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)，掌握自動(dòng)排繩調(diào)度絞車的結(jié)構(gòu)形式和設(shè)計(jì)方法；7. 獨(dú)立按時(shí)完成畢業(yè)設(shè)計(jì)所承擔(dān)的各項(xiàng)任務(wù)。二 原始數(shù)據(jù)（資料）：該自動(dòng)排繩調(diào)度絞車的應(yīng)用場(chǎng)所是礦井提升

2、，其工作年限為10年，每年有300個(gè)工作日，每個(gè)工作日工作8小時(shí)，占空比為0.2。鋼繩拉力： 1噸 電機(jī)的轉(zhuǎn)速： 1145r/min減速比i： 41滾筒寬度： 300mm三 畢業(yè)設(shè)計(jì)主要內(nèi)容：；4.鏈傳動(dòng)鏈條和鏈輪的設(shè)計(jì)和校核；相關(guān)外文資料并翻譯，至少5000字；四 學(xué)生應(yīng)交出的設(shè)計(jì)文件（論文）：1. 自動(dòng)排繩調(diào)度絞車的裝配圖一張A0；2. 絞車機(jī)座A1；3. 各種零件圖：四根軸A3；支座A3；鏈輪A4；凸輪滑塊A4；兩個(gè)齒輪A2；4. 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書五 主要參考文獻(xiàn)（資料）：鄭文緯.機(jī)械原理專業(yè)班級(jí) 機(jī)械設(shè)計(jì)0401班 學(xué)生 何勝茂 要求設(shè)計(jì)（論文）工作起止時(shí)間 2007.3.26-2007

3、.6.22 指導(dǎo)教師簽字日期教研室主任簽字日期系主任批準(zhǔn)簽字日期自動(dòng)排繩調(diào)度絞車設(shè)計(jì)摘 要絞車作為一種提升設(shè)備在各種場(chǎng)合中都有普遍應(yīng)用，尤其在煤礦提升和下放物料中有普遍應(yīng)用，但對(duì)于一般絞車經(jīng)常出現(xiàn)亂繩和松圈現(xiàn)象（參見附錄一），就目前的自動(dòng)排繩調(diào)度絞車的發(fā)展?fàn)顩r，一般分為三部分：一、防爆電機(jī)及絞車部分；二、排繩器部分；三、以上兩部分的連接（一般由鏈傳動(dòng)連接）?？偨Y(jié)實(shí)際生產(chǎn)中所用的自動(dòng)排繩調(diào)度絞車主要有兩種：一、對(duì)于需要較大拉力的調(diào)度絞車，普遍采用大推力的液壓排繩裝置調(diào)度絞車；二、對(duì)于需要較小拉力的調(diào)度絞車，則采用凸輪排繩調(diào)度絞車。本文就需要較小綱繩拉力的情況進(jìn)行了探討。在滿足工作條件的情況下，為

4、減小結(jié)構(gòu)尺寸和提高調(diào)度絞車的使用壽命，著力優(yōu)化傳動(dòng)比在各組件中的分配、合理設(shè)計(jì)了行星減速器結(jié)構(gòu)、滾子鏈傳動(dòng)和凸輪排繩機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)。為提高絞車運(yùn)行的平穩(wěn)性和可靠性，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，多采用圓柱滾子軸承和深溝球軸承的面對(duì)面布置而且盡量簡(jiǎn)化優(yōu)化了各個(gè)軸。關(guān)鍵詞：調(diào)度絞車；行星減速器；凸輪排繩機(jī)構(gòu)第一章 自動(dòng)排繩調(diào)度絞車的系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.1 概述礦井調(diào)度絞車包括機(jī)械設(shè)備及拖動(dòng)控制系統(tǒng)，是聯(lián)系地下和地上的重要途徑，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，它的安全、可靠運(yùn)行是整個(gè)礦井正常生產(chǎn)的必要條件，一旦發(fā)生故障，所造成的經(jīng)濟(jì)損失是巨大的。每次的測(cè)試結(jié)果表明大部分的絞車使用良好，但也存在一些帶有普

5、遍性的問(wèn)題，在一定程度上制約了煤炭產(chǎn)量，增加了生產(chǎn)成本，同時(shí)也影響了煤礦的安全生產(chǎn).對(duì)于國(guó)內(nèi)提升機(jī)存在一些普遍問(wèn)題如：1.提升設(shè)備完好率差，存在重大事故隱患。提升裝置必須裝設(shè)下列保險(xiǎn)裝置，即防過(guò)卷裝置、限速裝置、深度指示器失效保護(hù)裝置等，并滿足相應(yīng)的技術(shù)要求，但有許多礦用絞車沒(méi)有設(shè)置，違反了相應(yīng)規(guī)定。2.制動(dòng)裝置可靠性差。制動(dòng)裝置是提升絞車的重要組成部分，根據(jù)設(shè)計(jì)安裝要求，制動(dòng)盤加工表面粗糙度應(yīng)達(dá)到，偏差越小越好，最大不應(yīng)超過(guò)，但有的礦用絞車安裝質(zhì)量差，滾筒端面凹凸不平，使?jié)L筒在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，制動(dòng)輪間歇摩擦閘瓦，從而造成電機(jī)電流波動(dòng)大，電耗增加，并加速了閘瓦的磨損。還有的絞車松閘不徹底，有時(shí)還會(huì)因?yàn)?/p>

6、某些干擾因素引起突然緊閘現(xiàn)象。這種現(xiàn)象會(huì)影響機(jī)械系統(tǒng)的使用壽命，并有可能造成斷繩等事故。3.絞車實(shí)際運(yùn)行質(zhì)量較差、效率偏低。測(cè)試中發(fā)現(xiàn)大多數(shù)絞車均采用手動(dòng)控制，加速、減速及低速爬行和停車休止時(shí)間相對(duì)偏長(zhǎng)，使絞車提升能力下降，電機(jī)電耗增加。近年來(lái)，我國(guó)各生產(chǎn)廠家對(duì)結(jié)構(gòu)、調(diào)速裝置等進(jìn)行了許多改進(jìn)，并推出了許多更新?lián)Q代的產(chǎn)品。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，計(jì)算機(jī)和PLC的運(yùn)算速度加快、存貯能力加大、功能加強(qiáng)、體積減小，使煤礦機(jī)械的功能更強(qiáng)、性能更優(yōu)、效率更高.雖然國(guó)外礦用調(diào)度絞車的研究比較先進(jìn)，并能及時(shí)地將研究的成果運(yùn)用到礦用調(diào)度絞車的實(shí)際生產(chǎn)中（如單繩纏繞式調(diào)度絞車和多繩摩擦調(diào)度絞車），但由于這樣的調(diào)

7、度絞車制作金屬量消耗大、制造困難、成本昂貴，更重要的是直徑50mm以上的鋼繩只有幾個(gè)發(fā)達(dá)國(guó)家可以制造，而且價(jià)格貴的驚人。為經(jīng)濟(jì)有效地完成工程任務(wù)，設(shè)計(jì)制造一款輕載，高可靠性，操作安全，制動(dòng)性好的調(diào)度絞車，有了重要的價(jià)值。2.2 調(diào)度絞車的原始數(shù)據(jù)該自動(dòng)排繩調(diào)度絞車的應(yīng)用場(chǎng)所是礦井提升，其工作年限為10年，每年有300個(gè)工作日，每個(gè)工作日工作8小時(shí)，占空比為0.2。鋼繩拉力： 1噸 鋼繩直徑： 電機(jī)的轉(zhuǎn)速： 1145r/min減速比i 41滾筒寬度： 300mm2.3 選定系統(tǒng)方案圖1 傳動(dòng)系統(tǒng)圖B1-防爆電機(jī)B2-凸輪排繩器B3-減速器B4-鏈傳動(dòng)B5-滾筒Z1-齒輪m=4,z=17Z2-齒輪

8、m=4,z=37Z2'-齒輪m=4,z=17Z3-齒輪m=4,z=37Z3'-齒輪m=5,z=19Z4-齒輪m=5,z=71Z5-齒輪m=5,z=161ZC1-軸承N224EZC2-軸承N213ZC3-軸承6208ZC4-軸承6228ZC5-軸承6211ZC6-軸承62062.4 自動(dòng)排繩調(diào)度絞車的受力分析自動(dòng)排繩調(diào)度絞車的受力可簡(jiǎn)化成由兩部分組成：一，鋼繩直接作用于滾筒的拉力；二，鋼繩作用在有凸輪排繩機(jī)構(gòu)的拉力。下面分別就這兩部分力進(jìn)行受力分析:齒輪齒數(shù)的初步確定由調(diào)度絞車的傳動(dòng)比=41，并做出自動(dòng)排繩調(diào)度絞車的行星輪系簡(jiǎn)圖如下：由行星輪系1-2-3-H得式有行星輪系3-4-

9、5-H得得為了減小調(diào)度絞車的尺寸，在參考現(xiàn)有經(jīng)驗(yàn)的情況下，初步定，其模數(shù)m=4.考慮到滾筒直徑D=300mm的限制，齒輪的直徑滿足式中齒輪的齒數(shù)S滾筒的壁厚S=20mmD滾筒直徑 D=300mm齒輪的模數(shù)齒輪的齒數(shù)齒輪的模數(shù)求得：為了嚙合齒在齒輪的均勻分布取，則。在低速級(jí)受力嚙合齒輪的接觸應(yīng)力會(huì)比高速級(jí)的大很多，相應(yīng)可取齒輪3的齒數(shù)比高速級(jí)的齒數(shù)多，即；。，可得解得圓整為，則齒輪4的齒數(shù)2.43 計(jì)算滾筒的傳動(dòng)誤差：電機(jī)的轉(zhuǎn)速為w=1145r/min，滾筒的實(shí)際傳動(dòng)比為所以初步定滾筒的行星輪系的各齒輪齒數(shù)和模數(shù)的情況如下表：表一 齒輪傳動(dòng)名稱符號(hào)一組傳動(dòng)二組傳動(dòng)三組傳動(dòng)122'33&#

10、39;45齒數(shù)Z173717371971161模數(shù)m45鏈輪的傳動(dòng)比設(shè)計(jì)鏈輪是聯(lián)系絞車和凸輪排繩機(jī)構(gòu)的中間傳動(dòng)環(huán)，將絞車的部分扭矩傳遞到用于排繩的凸輪機(jī)構(gòu)。計(jì)算總傳動(dòng)比式中i-凸輪排繩機(jī)構(gòu)總傳動(dòng)比l滾筒寬度滾筒直徑計(jì)算得選用傳動(dòng)比的減速器，可以得到連傳動(dòng)的減速比為凸輪排繩機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)于圓柱凸輪機(jī)構(gòu)，滑塊在凸輪導(dǎo)槽內(nèi)的運(yùn)動(dòng)為擺動(dòng)從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)，通常許用壓力角。許用壓力角越大，在嚙合點(diǎn)處正壓力用于推動(dòng)滑塊排繩的分力就越大，但凸輪的直徑也會(huì)相應(yīng)增大。對(duì)于該自動(dòng)排繩調(diào)度絞車的凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角可取為（計(jì)算過(guò)程見附錄1）。從而可以求得凸輪直徑式中l(wèi)滾筒的直徑a凸輪機(jī)構(gòu)的許用壓力角計(jì)算得將凸輪直徑進(jìn)行圓整為240

11、mm。鋼繩作用在滾筒上的轉(zhuǎn)矩由調(diào)度絞車的容繩量L=300000mm，和滾筒寬度k為300mm，可計(jì)算排滿鋼繩后最外圈鋼繩的直徑其中 D排繩后鋼繩最外層直徑d滾筒直徑鋼繩直徑Q排繩的最大圈數(shù)其中：其中q鋼繩每圈增加的長(zhǎng)度 a1-第一圈鋼繩的長(zhǎng)度計(jì)算得所以外圈鋼繩的直徑D=287.25mm, 由于鋼繩的疊壓可以取D=280mm。故，排滿鋼繩后的最外圈鋼繩對(duì)滾筒產(chǎn)生地力矩T為式中F鋼繩的拉力計(jì)算得調(diào)度絞車滾筒內(nèi)各齒輪，軸的受力情況圖3調(diào)度絞車滾筒內(nèi)各齒輪受力圖嚙合點(diǎn)A車的受力FA嚙合點(diǎn)4三組傳動(dòng)嚙合點(diǎn)3二組傳動(dòng)嚙合點(diǎn)2一組傳動(dòng)嚙合點(diǎn)1鏈輪和凸輪的受力分析2.481 導(dǎo)桿及滑塊的受力由于在調(diào)度絞車工作

12、過(guò)程中，鋼繩并不是始終與滾筒的軸線垂直，所以必定會(huì)在鋼繩和滑塊之間產(chǎn)生摩擦力?？紤]到實(shí)際工作情況，本文按鋼繩與滾筒軸線夾角許用最大值10°計(jì)算。凸輪排繩機(jī)構(gòu)的簡(jiǎn)圖對(duì)A點(diǎn)和B點(diǎn)進(jìn)行受力分析如下圖：圓柱凸輪的受力分析圖其中：鋼繩與負(fù)載相連端的的拉力鋼繩與滾筒相連端的拉力 排繩立柱對(duì)鋼繩的作用力滑塊導(dǎo)桿對(duì)滑塊的作用力圓柱凸輪對(duì)滑塊的作用力由圓柱凸輪的受力分析圖可知對(duì)A點(diǎn)進(jìn)行受力分析可得：式中 q-鋼繩的偏斜角度，取計(jì)算得對(duì)滑塊B進(jìn)行受力分析可得： 和式中j-圓柱凸輪的許用壓力角計(jì)算得：對(duì)凸輪進(jìn)行受力分析如下圖： 其中圓柱滾子對(duì)凸輪導(dǎo)槽的徑向力圓柱滾子對(duì)凸輪導(dǎo)槽的軸向力進(jìn)行受力分析可得和計(jì)算

13、得：所以可以得到鋼繩對(duì)凸輪作用的力矩為式中鋼繩對(duì)凸輪產(chǎn)生的力矩d滾筒的直徑3鏈輪的受力分析鋼繩對(duì)凸輪產(chǎn)生的力矩經(jīng)過(guò)一個(gè)減速比為39的減速器傳遞到鏈輪機(jī)構(gòu)。在忽略各種摩擦等附加力及減速器的傳遞效率為的情況下，可求得作用在低速級(jí)鏈輪的扭矩為式中：負(fù)載作用在凸輪上的扭矩 減速器的傳動(dòng)比計(jì)算得：從而可以計(jì)算得低速級(jí)鏈輪的力矩本章小結(jié)：第二章 滾筒的設(shè)計(jì)和校核在第一章，我們根據(jù)已有經(jīng)驗(yàn)，我們確定了齒輪初步確定了齒輪的齒數(shù)和模數(shù)。在本章，我們將對(duì)齒輪進(jìn)行校驗(yàn)，并對(duì)各個(gè)危險(xiǎn)軸承和軸進(jìn)行設(shè)計(jì)和校驗(yàn)。由第一章，我們知道各個(gè)齒輪的受力情況，整理成表格形式并列表如下表二 齒輪受力情況嚙合點(diǎn)嚙合點(diǎn)1嚙合點(diǎn)2嚙合點(diǎn)3嚙

14、合點(diǎn)4受力KN表三 各齒輪的扭矩齒輪齒輪1齒輪2齒輪2齒輪3齒輪3齒輪4齒輪5扭矩KN·mm7676我們可以求出各個(gè)嚙合齒輪的相對(duì)轉(zhuǎn)速（見附表二）表四 各齒輪轉(zhuǎn)速嚙合點(diǎn)嚙合點(diǎn)1嚙合點(diǎn)2嚙合點(diǎn)3嚙合點(diǎn)4行星輪轉(zhuǎn)速相對(duì)轉(zhuǎn)速r/min111729223623628嚙合齒輪3和齒輪4的校核由絞車的使用條件和齒輪轉(zhuǎn)速和扭矩值，我們可參考已有經(jīng)驗(yàn)，選擇大齒輪的材料為45鋼，進(jìn)行調(diào)制處理，表面硬度為45HRC；小齒輪的材料為40Cr，先進(jìn)行調(diào)制處理然后進(jìn)行表面淬火，表明硬度達(dá)到50HRC。為提高運(yùn)行的平穩(wěn)性，取兩個(gè)齒輪的精度等級(jí)為8級(jí)。下面對(duì)齒輪進(jìn)行校核：1）齒面接觸應(yīng)力的計(jì)算齒面接觸應(yīng)力用下公式

15、計(jì)算：（4-6）-彈性系數(shù)，對(duì)鋼制齒輪取-節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)，查表因螺旋角b=00，可得-重合度系數(shù)。=2-使用系數(shù) =1.5-動(dòng)載系數(shù)，查表得=1.2-齒向載荷分配系數(shù)，由于小齒輪是非對(duì)稱布置且裝配時(shí)經(jīng)過(guò)檢驗(yàn)調(diào)整和跑合處理，查表可得A=1.09，B=0.16，C=0.31；齒寬系數(shù)的選擇：對(duì)于直齒圓柱齒輪為防止齒間應(yīng)力過(guò)大，齒寬系數(shù)不宜取大；為滿足強(qiáng)度條件，經(jīng)查表對(duì)非對(duì)稱布置的硬齒面齒輪，取齒寬系數(shù)。-齒間載荷分配系數(shù)先求 100查表得 =1.2則 預(yù)計(jì)使用壽命10年，每年有300個(gè)工作日，每個(gè)工作日工作時(shí)間為8小時(shí)，在絞車工作時(shí)間內(nèi)運(yùn)行狀態(tài)的占空比為0.2，故可計(jì)算出縱工作時(shí)間所以齒輪3的應(yīng)力循

16、環(huán)次數(shù)式中-齒輪每轉(zhuǎn)一周，同一側(cè)齒面的嚙合次數(shù)；齒輪轉(zhuǎn)速，r/min；齒輪的設(shè)計(jì)壽命,h對(duì)于齒輪3，所以可以計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)為對(duì)于齒輪4，可以計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)為由接觸壽命系數(shù)接觸受命系數(shù)圖，可查得=1.25。=式中-表面接觸疲勞強(qiáng)度，-接觸壽命系數(shù)，-接觸最小安全系數(shù)，求得求得因?yàn)?lt;，所以齒輪滿足接觸強(qiáng)度要求。2）齒根彎曲應(yīng)力的計(jì)算利用公式：（4-7）K=式中：K-載荷系數(shù)，-使用系數(shù),取 =1.5，-動(dòng)載系數(shù)取-重合度系數(shù) =0.70 -齒向載荷分布系數(shù) 查表得 =-=1/-齒形系數(shù) -應(yīng)力修正系數(shù) 則，彎曲應(yīng)力使用壽命選擇每天8小時(shí)工作制全年工作300天，經(jīng)查表可得出，=1材料選取滲

17、碳淬火鋼，其中接觸強(qiáng)度的最小安全系數(shù)則許用彎曲應(yīng)力 所以滿足彎曲強(qiáng)度要求。絞車內(nèi)各個(gè)軸在工作時(shí)，由于齒輪上有圓周力、徑向力的作用。軸的主要失效形式是軸強(qiáng)度不足，但為保證軸不因剛度不足而引起變性過(guò)大，而引起嚙合齒輪的震動(dòng)，噪聲，甚至破壞，也要校驗(yàn)剛度要求。但在設(shè)計(jì)時(shí)，一般按剛度設(shè)計(jì)，軸的直徑會(huì)比按強(qiáng)度設(shè)計(jì)的軸大得多。所以本文先進(jìn)行按軸剛度設(shè)計(jì)，再進(jìn)行強(qiáng)度的校核。按剛度設(shè)計(jì)軸時(shí)，在不引起齒輪磨損加劇的情況下，本文參考工程實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，選擇許用撓度為。 軸4的剛度驗(yàn)算對(duì)齒輪工作影響最大的的是軸在垂直面內(nèi)和水平面內(nèi)產(chǎn)生的撓度和軸在水平面內(nèi)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)角。前者使得齒輪的中心距發(fā)生變化，破壞了齒輪的正常嚙合，后者

18、使得齒輪相互歪斜。初步確定軸的尺寸以后，可以對(duì)軸4進(jìn)行強(qiáng)度和剛度驗(yàn)算，軸的撓度和轉(zhuǎn)角可以根據(jù)材料力學(xué)有關(guān)公式進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算時(shí)，僅計(jì)算齒輪所處位置軸的撓度和轉(zhuǎn)角。變速器軸在水平面內(nèi)撓度記為，垂直面內(nèi)的撓度記為，水平面內(nèi)轉(zhuǎn)角可分別用以下公式計(jì)算：圖4.1軸4的受力式中：Fr-齒輪齒寬中間平面上的徑向力（N）。Ft-齒輪齒寬中間平面上的圓周力（N）。E-軸材料的彈性摸量（軸的材料與齒輪是一樣的，為合金鋼），。I-慣性矩（mm4），對(duì)于實(shí)心軸，I=pd4/64，d軸的直徑（mm）。L/2-齒輪上的作用力到支座A、B的距離（mm）,L/2=35mm。L-支座間的距離（mm）,L=70mm。軸的全撓度為軸

19、在垂直平面內(nèi)和水平面內(nèi)的撓度許用值為：fc;fs=0.050.15mm；齒輪所在平面內(nèi)的轉(zhuǎn)角q不應(yīng)超過(guò)0.002rad。直齒圓柱齒輪受力通過(guò)下式計(jì)算：計(jì)算扭矩為：T1-小齒輪傳遞的扭矩D1-小齒輪的直徑計(jì)算得：由公式：、E=210000、整理得：因?yàn)橛薪?jīng)驗(yàn)值所以有代入數(shù)據(jù)得 由于考慮結(jié)構(gòu)問(wèn)題，行星輪的軸不可能取得這么小?？紤]到軸與行星齒輪的合理配合我們?nèi)=40mm。下面來(lái)檢驗(yàn)在d=40mm的情況下，該州是否滿足強(qiáng)度要求。（2）軸的強(qiáng)度計(jì)算由于軸上的水平作用力和垂直作用力在軸的中點(diǎn)處，在該點(diǎn)產(chǎn)生的力矩是最大的，所以我們只需檢驗(yàn)在該點(diǎn)處的最大應(yīng)力即可以，下面我們分別計(jì)算：水平面內(nèi)受力圖如下：圖4

20、.4一擋工作時(shí)軸的水平面受力圖其中a,b-水平作用力作用點(diǎn)到左右支座的距離，。從而我們可以計(jì)算出在該點(diǎn)產(chǎn)生的最大力矩為垂直面內(nèi)受力圖如下：圖4.5一擋工作時(shí)軸的垂直面受力圖其中a,b-水平作用力作用點(diǎn)到左右支座的距離，。從而我們可以計(jì)算出在該點(diǎn)產(chǎn)生的最大力矩為由于軸所受的扭矩為則當(dāng)量合成彎距為：因?yàn)?，所以軸在一擋作用時(shí)是滿足強(qiáng)度要求的。綜上所述：當(dāng)一擋工作時(shí)軸在強(qiáng)度和剛度方面都是滿足的。aaaaa軸承的校核1）軸四上的軸承的校核受力分析如下：圖中間軸軸承計(jì)算圖式中-左軸承的徑向力-右軸承的徑向力由于上面我們?cè)谥艿脑O(shè)計(jì)和校核一節(jié)中，出現(xiàn)的軸向力和徑向力是兩個(gè)軸承作用在軸上的力的簡(jiǎn)化?，F(xiàn)在我們把這

21、兩個(gè)力差分出來(lái)，以便求出單個(gè)軸承上的作用力。由于分析軸的受力可知，該結(jié)構(gòu)是對(duì)稱的，我們可以得出這里我們選用的是角接觸球軸承，雖然由受力分析可知，該兩個(gè)軸承不受軸向力作用，但為了提高行星輪在太陽(yáng)輪內(nèi)的運(yùn)動(dòng)精度，我們還是要采用面對(duì)面地角接觸球軸承來(lái)提高齒輪運(yùn)動(dòng)的精度。由于軸的直徑為40mm，所以選擇軸承6208。其具體參數(shù)可參見下表：表軸承的參數(shù):型號(hào)dDBCr(KN)Co(KN)7208408018由于軸承不受軸向力作用，所以有取中等沖擊，沖擊載荷系數(shù)。當(dāng)量動(dòng)載荷：依據(jù)公式：得：式中n-軸承的轉(zhuǎn)速Cr-軸承的額定動(dòng)載荷P-軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷軸承的壽命為：因?yàn)榻g車的使用條件為預(yù)訂壽命為10年，每年工

22、作300天，一天工作。我們可以計(jì)算軸承的工作時(shí)間為所以軸承滿足要求的。第三章 鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)和計(jì)算凸輪排繩機(jī)構(gòu)要將絞車的一部分力傳遞到凸輪排繩機(jī)構(gòu)上去，其工作情況是1中心距2環(huán)境比較惡劣3傳遞速度慢4要求不能有打滑和不嚴(yán)格的定傳動(dòng)比。一般情況下該傳動(dòng)裝置選擇鏈傳動(dòng)，因?yàn)榕c皮帶傳動(dòng)相比鏈傳動(dòng)具有1）不存在滑動(dòng)現(xiàn)象，2）工況相同時(shí)，結(jié)構(gòu)比較緊湊，不需要很大的張緊力，作用在軸上的載荷較小，效率較高；與齒輪傳動(dòng)相比鏈傳動(dòng)具有1）能在溫度較高濕度較大的環(huán)境下使用2）軸間距比齒輪傳動(dòng)大得多3）制造費(fèi)用低。我們也同樣選擇鏈傳動(dòng)，并對(duì)其各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)和檢驗(yàn)?；緮?shù)據(jù)由第一章自動(dòng)排繩調(diào)度絞車的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，我們已知

23、小鏈輪的轉(zhuǎn)速n1=27.93r/min，傳動(dòng)比i=1.655，大鏈輪的轉(zhuǎn)速n2=16.88r/min，·mm，初定小鏈輪的齒數(shù)為Z1=23所以求得大鏈輪的齒數(shù)Z2=Z1×i=38.065 經(jīng)過(guò)圓整取為38。初定中心矩a=40p鏈節(jié)數(shù)經(jīng)過(guò)圓整取鏈節(jié)數(shù)為91計(jì)算傳動(dòng)功率傳動(dòng)功率其中：-工作情況系數(shù)，該鏈傳動(dòng)有中等程度的沖擊取值為1.2，-小鏈輪齒數(shù)系數(shù)，小鏈輪齒數(shù)為23，-多排鏈排數(shù)系數(shù)，單排鏈輪取為1。將各取值代入式中得根據(jù)，n1=27.93r/min，查表滾子鏈傳動(dòng)額定功率曲線（A系列）。查出選用16A滾子鏈。確定中心矩因?yàn)樵撴渹鲃?dòng)的鏈速比較小故鏈傳動(dòng)的動(dòng)載荷可以忽略不計(jì)，

24、只需要對(duì)鏈傳動(dòng)的靜載荷進(jìn)行校驗(yàn)便可以。鏈速有效拉力離心拉力式中：q-滾子鏈每米的質(zhì)量，經(jīng)查表鏈號(hào)16A的滾子鏈每米質(zhì)量為/m。v-鏈速，垂度拉力式中-撓度相對(duì)值，對(duì)于水平傳動(dòng)取為6a-鏈傳動(dòng)中心矩g-重力加速度q-滾子鏈每米的質(zhì)量，經(jīng)查表鏈號(hào)16A的滾子鏈每米質(zhì)量為/m。緊邊總拉力松邊總拉力經(jīng)查表，牌號(hào)16A的單排滾子鏈的極限拉伸載荷因?yàn)樗詽M足要求。鏈輪輪齒的齒形應(yīng)保證鏈節(jié)能自由的進(jìn)入和退出，在嚙合時(shí)應(yīng)保證良好的接觸，同時(shí)它的形狀應(yīng)盡可能簡(jiǎn)單。標(biāo)準(zhǔn)只規(guī)定鏈輪的最大齒槽形磚和最小齒槽形狀。實(shí)際的齒操行裝載最大和最小范圍內(nèi)都可用，因而鏈輪的尺闊曲線的幾何形狀可以有很大的靈活性。這里我們用最常用的

25、齒廓即三圓弧一直線齒形。分度圓直徑齒頂圓直徑齒根圓直徑-滾子外徑，16A從而求得齒根圓直徑鏈輪的材料：鏈的使用壽命在很大程度上取決于鏈的材料及熱處理，制造精度等。鏈輪的材料應(yīng)滿足強(qiáng)度和耐磨性的要求。該自動(dòng)排繩調(diào)度絞車的鏈傳動(dòng)是在低速，輕載工況下運(yùn)行，鏈輪可采用中碳鋼制造。我們可選用45鋼。經(jīng)過(guò)調(diào)制處理和表面熱處理。對(duì)于凸輪排繩機(jī)構(gòu)，如果傳動(dòng)比的誤差值偏大會(huì)使鋼繩在滾筒上排列時(shí)產(chǎn)生壓繩現(xiàn)象，所以必須把傳動(dòng)比的精度控制在一定的范圍內(nèi)。這里允許鋼繩總長(zhǎng)的累積誤差為d=%(見附表三)。下面我們計(jì)算設(shè)計(jì)的鏈傳動(dòng)的累積傳動(dòng)比誤差。在第一章我們計(jì)算了滾筒經(jīng)鏈傳動(dòng)到凸輪排繩器上分配到鏈傳動(dòng)上的，而設(shè)計(jì)的鏈傳動(dòng)

26、的傳動(dòng)比i'=38/23=故鏈傳動(dòng)傳動(dòng)比的誤差為因?yàn)樗詽M足要求。第四章 凸輪的設(shè)計(jì)和計(jì)算凸輪排繩機(jī)構(gòu)是產(chǎn)生排繩力，將鋼繩依次排列在滾筒上的裝置。其設(shè)計(jì)的好壞直接關(guān)系到該自動(dòng)排繩調(diào)度絞車的正常使用。而設(shè)計(jì)的關(guān)鍵在于凸輪曲線的設(shè)計(jì)。在第一章我們選定了許用壓力角為40°，并且確定了凸輪的直徑為240mm。在本章，我們將設(shè)計(jì)凸輪的曲線和校驗(yàn)剛性沖擊。凸輪的輪闊形狀取決于從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。因此在設(shè)計(jì)凸輪輪廓曲線之前，應(yīng)首先根據(jù)工作要求確定從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。圓柱凸輪帶動(dòng)滑塊向左或向右作勻速滑動(dòng)。我們可以畫出滑塊從動(dòng)件位移線圖，如下：圓柱凸輪展開成平面后便成為移動(dòng)凸輪，因此可以用平面圖輪

27、的設(shè)計(jì)方法來(lái)繪制起展開輪廓曲線。我們可以根據(jù)從動(dòng)件的位移線圖畫出凸輪曲線的形狀如下： 圖4.2 理論圓柱凸輪曲線由于在圓柱凸輪曲線的左右兩個(gè)端點(diǎn)處會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的剛性沖擊，所以在該兩點(diǎn)必須有圓弧過(guò)渡。圓弧的曲率半徑的確定一般有兩種：一，按許用剛性沖擊值來(lái)求；二，按綱繩在兩端的停留時(shí)間來(lái)求。下面我們按第二種方法求出凸輪曲線的曲率半徑，然后用許用的剛性沖擊值來(lái)進(jìn)行校驗(yàn)。因?yàn)橥馆喤爬K裝置將凸輪的連續(xù)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變成滑塊的左右勻速直線運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)鋼繩一層一層排列在滾筒上面。而在滑塊運(yùn)動(dòng)到最左端或最右端時(shí)，必然會(huì)有一個(gè)短暫的停留時(shí)間。在這個(gè)時(shí)間內(nèi)，鋼繩在該位置纏繞兩周。然而由于鋼繩之間的作用力而使鋼繩自動(dòng)排

28、列在滾筒上，所以我們可以將在最左端或最右端停留時(shí)間取為鋼繩纏繞滾筒五周的時(shí)間。我們已知凸輪的轉(zhuǎn)速n=1145/48/41=0.582r/min；每層鋼繩的圈數(shù)為q=24圈，從而可以計(jì)算出這個(gè)時(shí)間為由此我們知道滑塊最左端或最右端應(yīng)該在如下圖位置圖4.3 過(guò)渡處的曲率我們也可以確定凸輪曲線在最左端和最右端的曲率半徑為其中d-鋼繩的直徑，d=12.5；a-壓力角，a=40°。從而可求出經(jīng)過(guò)圓整，取為36?，F(xiàn)在我們確定以半徑為36mm的凸輪曲線過(guò)度圓弧，滑塊運(yùn)動(dòng)在最左端或最右端的沖擊力（加速度）?；瑝K在凸輪曲線上（除最左端和最右端）處事勻速直線運(yùn)動(dòng)其速度因?yàn)樵谧钭蠖撕妥钣叶说耐Ａ魰r(shí)間（其中一

29、半為減速時(shí)間，一半為加速時(shí)間）為t=10.74s。所以我們可以計(jì)算出平均減速度´10-5m/s2。由這個(gè)加速度或減速度產(chǎn)生的慣性力是非常小的，可以忽略不計(jì)，所以凸輪曲線在過(guò)渡出的圓弧半徑設(shè)計(jì)為36mm不會(huì)造成強(qiáng)烈的剛性沖擊而影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。下面我們確定滾子半徑r里輪廓曲線求出來(lái)后，如果棍子半徑選擇不當(dāng)，其實(shí)際輪廓曲線也會(huì)出現(xiàn)過(guò)渡切割而導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)是真。r，r為過(guò)渡處的最小曲率半徑。但滾子半徑并不是越大越好，也不是越小越好。一般說(shuō)來(lái)滾子的曲率半徑增大對(duì)滾子的壽命會(huì)有顯著提高。但我們知道滾子半徑越大，在改善圓柱凸輪曲線槽和滾子的耐磨性的同時(shí)，這樣會(huì)使得曲線輪廓在過(guò)渡處變尖，從而產(chǎn)生的瞬時(shí)沖

30、擊會(huì)變大，而且滾子與曲線的接觸情況會(huì)變差。因此，合理選擇滾子半徑，對(duì)改善圓柱凸輪的耐磨性和接觸情況有顯著作用，從而可以提高凸輪排繩機(jī)構(gòu)的壽命。滾子半徑減小，情況則相反。在以往的圓柱凸輪排繩機(jī)構(gòu)對(duì)滾子半徑的選擇沒(méi)有通用的計(jì)算公式。所以憑一有的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，我們確定滾子半徑經(jīng)過(guò)圓整可以取為20mm。從而我們可以確定圓柱凸輪輪廓曲線如下圖：圖4.4 圓柱凸輪曲線附錄一 礦井提升機(jī)和礦用絞車的危險(xiǎn)情況、安全要求和措施及其判定摘自JB 8516 1997礦井提升機(jī)和礦用提升絞車安全要求1997-03-04發(fā)布1997-10-01實(shí)施中華人民共和國(guó)機(jī)械工業(yè)部發(fā)布一 危險(xiǎn)情況3.1 卷筒主要焊縫開焊主軸內(nèi)部存在

31、缺陷3.2 提升速度超過(guò)最大速度3.3 限速裝置失靈到達(dá)終端位置的速度超過(guò)規(guī)定值3.4 提升容器超過(guò)正常終端停止位置出現(xiàn)過(guò)卷現(xiàn)象3.5 超載和欠電壓運(yùn)行3.6 工作制動(dòng)失效3.7 安全制動(dòng)力矩不足或安全制動(dòng)失效3.8 多繩摩擦式提升機(jī)安全制動(dòng)時(shí)張力比值超過(guò)滑動(dòng)極限出現(xiàn)打滑現(xiàn)象3.9 制動(dòng)閘瓦設(shè)計(jì)摩擦系數(shù)不夠接觸面積不足過(guò)磨損嚴(yán)重3.10 安全制動(dòng)器空行程時(shí)間不能保證3.11 塊式閘拉桿有裂紋3.12 液壓站不能保證控制系統(tǒng)可靠3.13 深度指示器有故障或失效3.14 司機(jī)操縱臺(tái)位置噪聲過(guò)大3.15 礦井設(shè)備安裝處有過(guò)量的塵埃和爆炸性氣體不能滿足防爆要求3.16 制動(dòng)盤兩側(cè)或制動(dòng)輪上有降低摩擦系

32、數(shù)的介質(zhì)如水油等3.17 油路系統(tǒng)滲漏油嚴(yán)重3.18 監(jiān)測(cè)和保護(hù)裝置不齊全3.19 部件或系統(tǒng)自動(dòng)控制和聯(lián)鎖出現(xiàn)故障3.20 鋼絲繩安全系數(shù)不足二安全要求和措施4. 1 本標(biāo)準(zhǔn)安全技術(shù)原則與規(guī)范應(yīng)符合GB/T 15706.2 的規(guī)定4. 2 提升裝置的卷筒摩擦輪天輪導(dǎo)向輪和導(dǎo)向輥等的最小直徑同鋼絲繩直徑之比應(yīng)符合煤礦安全規(guī)程中第392 條或冶金地下礦山安全規(guī)程中的規(guī)定4. 3 立井的天輪摩擦輪導(dǎo)向輪的直徑或卷筒上繞繩部分的最小直徑同鋼絲繩中最粗鋼絲直徑之比應(yīng)符合煤礦安全規(guī)程中第393 條或冶金地下礦山安全規(guī)程中的規(guī)定4. 4 纏繞式礦井提升機(jī)和礦用提升絞車?yán)p繞鋼絲繩的層數(shù)應(yīng)符合煤礦安全規(guī)程中第

33、395 條或冶金地下礦山安全規(guī)程中的規(guī)定4. 5 卷筒上纏繞兩層或兩層以上鋼絲繩時(shí)擋繩板邊緣高出最外一層鋼絲繩的高度應(yīng)符合煤礦安JB 8516 1997全規(guī)程中第396 條或冶金地下礦山安全規(guī)程中的規(guī)定4. 6 立井中用罐籠升降人員的加速度減速度和最大速度用吊桶升降人員的最大速度應(yīng)符合煤礦安全規(guī)程中第400 條或冶金地下礦山安全規(guī)程中的規(guī)定4. 7 立井升降物料時(shí)提升容器最大速度應(yīng)符合煤礦安全規(guī)程中第401 條或冶金地下礦山安全規(guī)程中的規(guī)定4. 8 斜井提升容器的最大速度和最大加減速度應(yīng)符合煤礦安全規(guī)程中第402 條或冶金地下礦山安全規(guī)程中的規(guī)定4. 9 礦井提升機(jī)和礦用提升絞車應(yīng)安裝于無(wú)爆炸

34、介質(zhì)環(huán)境溫度為5 40 的機(jī)房?jī)?nèi)或環(huán)境溫度不高于28 的硐室內(nèi)4. 10 司機(jī)操縱臺(tái)位置處的噪聲聲壓級(jí)不得大于85 dB(A)4. 11 卷筒摩擦輪閘盤或閘輪的主要焊縫應(yīng)達(dá)到級(jí)焊縫要求并消除焊接內(nèi)應(yīng)力4. 12 主軸內(nèi)部不允許有夾層折疊裂紋鍛傷結(jié)疤和夾渣等缺陷4. 13 纏繞式礦井提升機(jī)和礦用提升絞車的調(diào)繩離合器在規(guī)定壓力下操作靈活可靠油缸及管路不能有滲漏油現(xiàn)象4. 14 纏繞式礦井提升機(jī)和礦用提升絞車鋼絲繩頭固定在卷筒上應(yīng)有特備的容繩或卡繩裝置不能系在卷筒軸上繩孔不能有銳利的邊緣鋼絲繩的彎曲不能形成銳角4. 15 每臺(tái)礦井提升機(jī)和礦用提升絞車都應(yīng)具備有工作制動(dòng)和安全制動(dòng)兩種功能且彼此各處各自

35、獨(dú)立而可靠地實(shí)施制動(dòng)閘可共用一套閘瓦也可分別配制其操縱和控制機(jī)構(gòu)應(yīng)分開安全制動(dòng)除司機(jī)操縱外還應(yīng)能自動(dòng)抱閘并且在抱閘的同時(shí)斷開電動(dòng)機(jī)電源雙卷筒兩套閘瓦的傳動(dòng)裝置應(yīng)分開而且正常提升時(shí)能同步動(dòng)作在調(diào)繩時(shí)活卷筒的閘瓦應(yīng)處于安全制動(dòng)狀態(tài)死卷筒的閘仍能正常操作4. 16 在立井和30 以上的傾斜井巷中纏繞式礦井提升機(jī)和礦用提升絞車在制動(dòng)狀態(tài)時(shí)所產(chǎn)生的力矩和實(shí)際提升最大靜荷重旋轉(zhuǎn)力矩之比不能小于3 對(duì)質(zhì)量模數(shù)小的絞車上提重載安全制動(dòng)閘的制動(dòng)減速度超過(guò)規(guī)定的限值其比值可適當(dāng)降低但不能小于2 在調(diào)整卷筒旋轉(zhuǎn)相對(duì)位置時(shí)制動(dòng)裝置在閘盤或閘輪上所產(chǎn)生的力矩不得小于該卷筒所懸重量形成的旋轉(zhuǎn)力矩的1.2 倍4. 17 多

36、繩摩擦式提升機(jī)防滑安全校驗(yàn)應(yīng)符合安全制動(dòng)閘所產(chǎn)生的安全制動(dòng)力矩值應(yīng)滿足不同負(fù)載滿載或空載在各種運(yùn)行上提或下放重物方式下產(chǎn)生緊急制動(dòng)減速時(shí)張力比值不超過(guò)鋼絲繩的滑動(dòng)極限且同時(shí)應(yīng)滿足重載下放減速度不小于1.5 m/s2 及重載提升減速度不大于5 m/s2工作制動(dòng)閘制動(dòng)力矩不小于提升最大靜荷重旋轉(zhuǎn)力矩的3 倍當(dāng)一級(jí)制動(dòng)裝置不能滿足要求時(shí)應(yīng)采用二級(jí)制動(dòng)裝置宜選用平衡提升系統(tǒng)4. 18 多繩摩擦式提升機(jī)的襯墊允許最大比壓應(yīng)達(dá)到2 MPa 鋼絲繩與摩擦襯墊之間的許用摩擦系數(shù)不小于0.2 有條件時(shí)宜采用4. 19 制動(dòng)閘瓦同制動(dòng)盤或制動(dòng)輪的設(shè)計(jì)摩擦系數(shù)不小于4. 20 制動(dòng)閘瓦同制動(dòng)輪或制動(dòng)盤接觸面積塊式制

37、動(dòng)器制動(dòng)時(shí)接觸面積不小于80%JB 8516 1997盤形制動(dòng)器制動(dòng)時(shí)接觸面積不小于604. 21 制動(dòng)閘松閘時(shí)閘瓦同閘輪或閘盤間隙塊式制動(dòng)器平移式不大于2 mm且上下相等塊式制動(dòng)器角移式不大于2.5 mm盤形制動(dòng)器不大于2 mm4. 22 各類制動(dòng)器安全制動(dòng)空行程時(shí)間壓縮空氣驅(qū)動(dòng)制動(dòng)器不能超過(guò)0.5 s儲(chǔ)能液壓驅(qū)動(dòng)制動(dòng)器不能超過(guò)0.6 s盤形制動(dòng)器不能超過(guò)0.3 s4. 23 塊式制動(dòng)器液壓系統(tǒng)不漏油蓄壓器在停機(jī)后連續(xù)15 min 蓄壓器油塞下降距離不超過(guò)100 mm塊式制動(dòng)器壓風(fēng)制動(dòng)系統(tǒng)不漏風(fēng)在停機(jī)后15 min 壓力下降不超過(guò)額定值的10%4. 24 塊式制動(dòng)器傳動(dòng)桿靈活可靠制動(dòng)橫拉桿和

38、拉桿不準(zhǔn)有裂紋4. 25 塊式制動(dòng)器操縱手把使用方便靈活安全可靠操縱力不大于50 N4. 26 盤形制動(dòng)器性能應(yīng)符合JB 8519 中的規(guī)定4. 27 液壓站安全性能應(yīng)符合JB 3277 91 中4.5 4.12 4.14 和4.20 4.22 的規(guī)定4. 28 制動(dòng)盤兩側(cè)或制動(dòng)輪上不得有影響降低摩擦系數(shù)的介質(zhì)如油水等4. 29 深度指示器系統(tǒng)要能準(zhǔn)確地指示出提升容器所在井筒中的位置指示清晰能發(fā)出減速停車和過(guò)卷等訊號(hào)并設(shè)有深度指示失效保護(hù)4. 30 模擬量控制交流傳動(dòng)礦井提升機(jī)電控設(shè)備的制動(dòng)保護(hù)和聯(lián)鎖功能應(yīng)符合JB 4263 86 中3.4 和3.5 的規(guī)定4. 31 模擬量控制直流傳動(dòng)礦井提

39、升機(jī)機(jī)組電控設(shè)備的電氣性能保護(hù)和聯(lián)鎖功能應(yīng)符合JB 6754.193 中4.5 和4.7 的規(guī)定4. 32 模擬量控制直流傳動(dòng)礦井提升機(jī)晶閘管電控設(shè)備的電氣性能保護(hù)和聯(lián)鎖功能應(yīng)符合JB 6754.293 中4.5 和4.7 的規(guī)定4. 33 礦用提升絞車電控設(shè)備的制動(dòng)保護(hù)和聯(lián)鎖可參照J(rèn)B 4263 86 中3.4 和3.5 的規(guī)定4. 34 有外露旋轉(zhuǎn)構(gòu)件如聯(lián)軸節(jié)開式齒輪等應(yīng)設(shè)固定的防護(hù)裝置4. 35 用于井下有隔爆要求的礦井提升機(jī)或絞車必須具備隔爆功能其電氣設(shè)備應(yīng)符合的規(guī)定5 安全要求和/或措施的判定5. 1 礦井提升機(jī)和礦用提升絞車的加速度減速度和最大速度技術(shù)指標(biāo)可在試驗(yàn)場(chǎng)或現(xiàn)場(chǎng)用提升機(jī)智能測(cè)試儀進(jìn)行測(cè)定也可用光電示波器電壓表或數(shù)字式測(cè)速儀等方法進(jìn)行測(cè)量其指標(biāo)按、4. 7 和4.8 的規(guī)定5. 2 操縱臺(tái)位置處的噪聲測(cè)量應(yīng)按GB/T 13325 的規(guī)定進(jìn)行測(cè)定其指標(biāo)按4.10 的規(guī)定5. 3 卷筒摩擦輪制動(dòng)盤或閘輪主要焊縫應(yīng)按GB/T 11345 中的規(guī)定進(jìn)行測(cè)定5. 4 主軸內(nèi)部缺陷應(yīng)按JB 1581 中的規(guī)定