礦井提升機(jī)畢業(yè)設(shè)計(jì)

PAGE22摘要此次設(shè)計(jì)主要完成礦井提升機(jī)的減速器以及主軸裝置部分的設(shè)計(jì)。提升機(jī)是礦山大型固定設(shè)備之一，是聯(lián)系井下與地面的主要運(yùn)輸工具，在礦山生產(chǎn)建設(shè)中起著重要的作用。礦井提升機(jī)與壓氣、通風(fēng)和排水設(shè)備組成礦井四大固定設(shè)備，是一套復(fù)雜的機(jī)械——電氣排組。相比以前實(shí)習(xí)中所見(jiàn)到的礦井提升機(jī)，本次設(shè)計(jì)中將提升機(jī)的一次提升量定為2噸，提升機(jī)所選電機(jī)轉(zhuǎn)速范圍約為710~750r/min，能夠滿足中小產(chǎn)量礦井的實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性要求。此次設(shè)計(jì)所選部件均由計(jì)算后查閱相關(guān)資料而得，符合機(jī)械設(shè)計(jì)要求。關(guān)鍵詞：礦井提升機(jī)、減速器、滾筒、主軸裝置目錄1緒論 31.1提升機(jī)的用途和發(fā)展概況 31.2提升機(jī)的結(jié)構(gòu)和用途 62總體方案設(shè)計(jì) 82.1設(shè)計(jì)任務(wù)說(shuō)明 82.2總體設(shè)計(jì)的內(nèi)容及要求 93電動(dòng)機(jī)的選擇 113.1電動(dòng)機(jī)基本知識(shí) 113.2選擇電動(dòng)機(jī)的容量 113.3傳動(dòng)比的分配 123.4計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù) 124鋼絲繩的選擇 144.1鋼絲繩相關(guān)計(jì)算 144.2選擇標(biāo)準(zhǔn)鋼絲繩 144.3計(jì)算鋼絲繩的最大靜拉力 155滾筒的設(shè)計(jì) 165.1滾筒有關(guān)尺寸的計(jì)算 165.2滾筒結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 165.3滾筒的強(qiáng)度計(jì)算 185.3.1筒殼的計(jì)算載荷 185.3.2筒殼強(qiáng)度的校核 215.3.3支輪處筒殼應(yīng)力的校核 215.3.4支環(huán)處筒殼應(yīng)力的校核 225.4筒殼的強(qiáng)度穩(wěn)定性校核 246減速器的設(shè)計(jì)及聯(lián)軸器的選型與校核 256.1齒輪傳動(dòng) 256.1.1高速級(jí)齒輪 256.1.2低速軸齒輪傳動(dòng) 306.2軸的設(shè)計(jì) 356.2.1輸入軸即高速軸的設(shè)計(jì) 356.2.2中間軸的設(shè)計(jì) 426.2.3輸出軸即低速軸的設(shè)計(jì) 476.3箱體設(shè)計(jì)及尺寸的計(jì)算 537主軸的設(shè)計(jì) 557.1主軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 557.2主軸的強(qiáng)度校核 567.2.1求主軸的正常載荷 577.2.2支反力的計(jì)算 597.2.3按彎扭組合校核強(qiáng)度 607.2.4正常載荷下主軸強(qiáng)度驗(yàn)算 638深度指示器的介紹及選用 669其它部件的設(shè)計(jì)與選用 68致謝 69參考文獻(xiàn) 701緒論1.1提升機(jī)的用途和發(fā)展概況提升機(jī)是礦山大型固定設(shè)備之一，是聯(lián)系井下與地面的主要運(yùn)輸工具，在礦山生產(chǎn)建設(shè)中起著重要的作用。礦井提升機(jī)主要用于煤礦、金屬礦和非金屬礦中提升煤炭、礦石和矸石、升降人員、下放材料、工具和設(shè)備。礦井提升機(jī)與壓氣、通風(fēng)和排水設(shè)備組成礦井四大固定設(shè)備，是一套復(fù)雜的機(jī)械——電氣排組。所以合理的選用礦井提升機(jī)具有很大的意義。礦井提升機(jī)的工作特點(diǎn)是在一定的距離內(nèi)，以較高的速度往復(fù)運(yùn)行。為保證提升工作高效率和安全可靠，礦井提升機(jī)應(yīng)具有良好的控制設(shè)備和完善的保護(hù)裝置。礦井提升機(jī)在工作中一旦發(fā)生機(jī)械和電器故障，就會(huì)嚴(yán)重地影響到礦井的生產(chǎn)，甚至造成人身傷亡。熟悉礦井提升機(jī)的性能、結(jié)構(gòu)和動(dòng)作原理，提高安裝質(zhì)量，合理使用設(shè)備，加強(qiáng)設(shè)備維護(hù)，對(duì)于確保提升工作高效率和安全可靠，防止和杜絕故障及事故的發(fā)生，具有重大意義。礦井提升機(jī)已有很長(zhǎng)的發(fā)展歷史。早在八百多年以前，我國(guó)古代勞動(dòng)人民就發(fā)明了轱轆，用手搖骨碌從地下提升煤炭和礦石，以后發(fā)展成畜力絞車(chē)，轆轤就是現(xiàn)代絞車(chē)和提升機(jī)的始祖。十九世紀(jì)，由于電力的發(fā)展，電力拖動(dòng)的提升機(jī)逐漸代替蒸汽提升機(jī)。近幾十年來(lái)，礦井提升機(jī)有了更大的發(fā)展，出現(xiàn)了多繩摩擦式提升機(jī)以及先進(jìn)的拖動(dòng)和控制系統(tǒng)。目前，國(guó)外的礦井提升機(jī)正向體積小、重量輕和自動(dòng)化的方向發(fā)展，以適應(yīng)深井和大量的需要。礦井提升機(jī)主要由電動(dòng)機(jī)、減速器、卷筒(或摩擦輪)、制動(dòng)系統(tǒng)、深度指示系統(tǒng)、測(cè)速限速系統(tǒng)和操縱系統(tǒng)等組成，采用交流或直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)。按提升鋼絲繩的工作原理分纏繞式礦井提升機(jī)和摩擦式礦井提升機(jī)。纏繞式礦井提升機(jī)有單卷筒和雙卷筒兩種，鋼絲繩在卷筒上的纏繞方式與一般絞車(chē)類似。單筒大多只有一根鋼絲繩，連接一個(gè)容器。雙筒的每個(gè)卷筒各配一根鋼絲繩，連接兩個(gè)容器，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)一個(gè)容器上升，另一個(gè)容器下降。纏繞式礦井提升機(jī)大多用于年產(chǎn)量在120萬(wàn)噸以下、井深小于400米的礦井中。摩擦式礦井提升機(jī)的提升繩搭掛在摩擦輪上，利用與摩擦輪襯墊的摩擦力使容器上升。提升繩的兩端各連接一個(gè)容器，或一端連接容器，另一端連接平衡重。摩擦式礦井提升機(jī)根據(jù)布置方式分為塔式摩擦式礦井提升機(jī)（機(jī)房設(shè)在井筒頂部塔架上）和落地摩擦式礦井提升機(jī)（機(jī)房直接設(shè)在地面上）兩種。按提升繩的數(shù)量又分為單繩摩擦式礦井提升機(jī)和多繩摩擦式礦井提升機(jī)。后者的優(yōu)點(diǎn)是：可采用較細(xì)的鋼絲繩和直徑較小的摩擦輪,從而機(jī)組尺寸小，便于制造；速度高、提升能力大、安全性好。年產(chǎn)120萬(wàn)噸以上、井深小于2100米的豎井大多采用這種提升機(jī)。解放以前，我國(guó)根本不能制造大型礦井提升機(jī)。我國(guó)的采礦工業(yè)十分落后，礦山生產(chǎn)幾乎完全依靠繁重的體力勞動(dòng)，只在某些環(huán)節(jié)采用一些機(jī)械，如提升、排水、通風(fēng)。在礦山運(yùn)輸方面，除了幾個(gè)較大的礦井，在主要運(yùn)輸巷道內(nèi)使用電機(jī)車(chē)外，其余都是采用人推車(chē)和畜力拉車(chē)，甚至還有用人背筐和拖筐，勞動(dòng)強(qiáng)度極大，勞動(dòng)生產(chǎn)率極為低下。解放以后，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，我國(guó)建立了礦井提升機(jī)的制造工廠，并已由仿制和改進(jìn)國(guó)外產(chǎn)品發(fā)展到能自行設(shè)計(jì)和制造礦井提升機(jī)設(shè)備。目前，我國(guó)已能成批生產(chǎn)近代化的大型礦井提升機(jī)。1958年，我國(guó)設(shè)計(jì)并試制成功第一臺(tái)DJ2*4多繩摩擦式提升機(jī)，為我國(guó)礦井提升機(jī)的制造和使用開(kāi)辟了一個(gè)新的領(lǐng)域。20世紀(jì)70年代開(kāi)始，仿制的產(chǎn)品在我國(guó)陸續(xù)使用后，發(fā)現(xiàn)一些結(jié)構(gòu)上不完善的地方，就開(kāi)始進(jìn)行了一些新結(jié)構(gòu)的試驗(yàn)和研究（尤其是制動(dòng)系統(tǒng)），在取得一些成果的基礎(chǔ)上，吸收了國(guó)外礦井提升機(jī)的新技術(shù)，結(jié)合我國(guó)礦井提升機(jī)系列參數(shù)的貫徹，1966年開(kāi)始設(shè)計(jì)了我國(guó)第一臺(tái)大型單繩礦井提升機(jī)，并于1970年在湖北銅錄山銅礦使用。這臺(tái)設(shè)備主要特點(diǎn)是：(1)參數(shù)采用我國(guó)制定的新標(biāo)準(zhǔn)（參數(shù)指標(biāo)比以前有較大的提高）；(2)卷筒改為全焊接式鋼板結(jié)構(gòu)，并且結(jié)構(gòu)上也有改進(jìn)，比原來(lái)KJ型單繩提升機(jī)的結(jié)構(gòu)更合理，強(qiáng)度上有較大的提高；(3)卷筒調(diào)繩離合器采用距離操縱，采用液壓缸直接推動(dòng)的齒輪式離合器，減輕了操縱勞動(dòng)強(qiáng)度并可遠(yuǎn)距離控制；(4)活動(dòng)卷筒內(nèi)的大軸套改用滾動(dòng)軸承，改善了原銅套磨損較快的狀況；(5)在提升機(jī)上首先采用盤(pán)形制動(dòng)器（雙彈簧式），大大提高了制動(dòng)可靠性，并且結(jié)構(gòu)也更緊湊；(6)制動(dòng)器控制系統(tǒng)采用中壓和新研制成功的電液調(diào)壓系統(tǒng)，較大提高了制動(dòng)力調(diào)節(jié)的快速性和靈敏度；(7)深度指示器采用了電氣自整角機(jī)同步遠(yuǎn)距離傳輸?shù)膱A盤(pán)結(jié)構(gòu)（在司機(jī)操縱臺(tái)上），由于電液調(diào)壓采用，使操縱者可以距離操縱礦井提升機(jī)。這臺(tái)提升機(jī)總體上是成功的，不論性能上、還是結(jié)構(gòu)上都有長(zhǎng)足進(jìn)步，當(dāng)然也有一些缺點(diǎn)，如圓盤(pán)式深度指示器，一方面用戶使用不習(xí)慣，另一方面制造上精度不夠，在使用中也發(fā)生地定些故障。目前，我國(guó)已能成批生產(chǎn)JKM型多繩摩擦式提升機(jī)，并正在逐漸形成多繩摩擦式提升機(jī)的新系列。我國(guó)所生產(chǎn)的礦井提升機(jī)約有90%采用的是串電阻調(diào)速的交流拖動(dòng)方式，分為單繩和多繩兩種系列，都采用改變轉(zhuǎn)差率S的調(diào)速方法。因此本次設(shè)計(jì)中所選電機(jī)也屬于交流電機(jī)。1.2提升機(jī)的結(jié)構(gòu)和用途每臺(tái)提升機(jī)都由若干部分組成：主軸、纏繞機(jī)構(gòu)、軸承和主制動(dòng)器。這些便是基本部分。纏繞機(jī)構(gòu)有好幾種，最常用的結(jié)構(gòu)是單圓柱形滾筒及雙圓柱形滾筒。對(duì)于單圓柱形滾筒，兩根鋼絲繩功用一個(gè)滾筒纏繞面；第一根鋼絲繩自滾筒松開(kāi)而相應(yīng)地漏出的滾筒面由另一根鋼絲繩纏上。對(duì)于雙圓柱形滾筒，沒(méi)根鋼絲繩都纏繞在特有的滾筒上，即在任何時(shí)刻鋼絲繩都只是纏在兩支滾筒總纏繞面的一半上。在這種情形下，一個(gè)滾筒結(jié)實(shí)地固定在主軸上，另一個(gè)則活套在主軸上，借助于離合器與主軸相連，以便在必須時(shí)可使二滾筒作相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。滾筒相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的可能行使得提升設(shè)備的操作變得容易，因?yàn)榭梢匀菀椎卣{(diào)節(jié)由于鋼絲繩彈性變形而逐漸伸長(zhǎng)的長(zhǎng)度。此外，還可以補(bǔ)償由于對(duì)鋼絲繩做周期性的試驗(yàn)而截下的長(zhǎng)度。依次，在每個(gè)滾筒的表面除了等于提升高度的鋼絲繩長(zhǎng)度外尚需附加30米長(zhǎng)的鋼絲繩，這樣才有可能當(dāng)滾筒作相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)以使一根鋼絲繩的鉛垂長(zhǎng)度增加時(shí)并不使另一根鋼絲繩縮短。當(dāng)有雙滾筒提升機(jī)時(shí)還可能更換操作水平。當(dāng)上容器停在井口車(chē)場(chǎng)時(shí)而下容器移至新的位置。這在一個(gè)提升水平但有個(gè)承受臺(tái)時(shí)也是需要的，例如翻轉(zhuǎn)式罐籠當(dāng)提升重物及提人時(shí)容器的終端位置是不同的。當(dāng)用單滾筒或滾筒的離合器不作用時(shí)，除原定水平外，如要服務(wù)于另一水平或承受臺(tái)則僅能用一個(gè)提升容器；第二個(gè)容器不過(guò)起著平衡錘的作用，此時(shí)，提升生產(chǎn)率驟然減少一半。提升機(jī)的第二個(gè)重要部分為把電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)傳到安置有纏繞機(jī)構(gòu)的主軸上的減速器。減速器結(jié)構(gòu)因其類型、用途不同而異。但無(wú)論何種類型的減速器，其基本結(jié)構(gòu)都是由軸系部件、箱體及附件三大部分組成。軸系部件包括傳動(dòng)件、軸和軸承組合，軸承組合包括軸承、軸承蓋、密封裝置以及調(diào)整墊片等。減速器箱體上用以支持和固定軸系零件，保證傳動(dòng)件的嚙合精度、良好潤(rùn)滑及密封的重要零件。箱體質(zhì)量約占減速器總質(zhì)量的50/%。因此，在箱體結(jié)構(gòu)對(duì)減速器的工作性能、加工工藝、材料消耗、質(zhì)量及成本等有很大影響，設(shè)計(jì)時(shí)必須全面考慮。為了使減速器具備較完善的性能，如注油、排油、通氣、吊運(yùn)、檢查油面高度、檢查傳動(dòng)件嚙合情況、保證加工精度和裝拆方便等，在減速器箱體上常需設(shè)置某些裝置或零件，將這些裝置和零件及箱體上相應(yīng)的局部結(jié)構(gòu)統(tǒng)稱為減速器附屬裝置或簡(jiǎn)稱為附件。它們包括：視孔與視孔蓋、通氣器、游標(biāo)、放游螺塞、定位銷(xiāo)、啟蓋螺釘、吊運(yùn)裝置、油杯等。制動(dòng)器是提升機(jī)設(shè)備第三個(gè)重要部分，它是由制動(dòng)器（執(zhí)行機(jī)構(gòu)，也稱為閘）和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)組成。制動(dòng)器直接作用于制動(dòng)輪或制動(dòng)盤(pán)上產(chǎn)生制動(dòng)力矩的部分按結(jié)構(gòu)分為盤(pán)式和塊式閘等。第四部分是傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，是控制并調(diào)節(jié)制動(dòng)力矩的部分。按傳動(dòng)能源分為油壓、壓氣或彈簧等；第五部分為深度指示器及與其相連的控制保護(hù)裝置，其用途為給司機(jī)指出提升容器在井筒中的位置；第六部分為操作臺(tái)，電動(dòng)機(jī)及制動(dòng)器的操縱手把均勻集中在這里，有時(shí)也有離合器操縱手把；提升機(jī)最后一部分為油壓及壓氣設(shè)備前者為每一機(jī)器所必備的；并且在油壓制動(dòng)傳動(dòng)時(shí)，它需作為機(jī)器潤(rùn)滑，同時(shí)也作為制動(dòng)裝置。當(dāng)用壓氣制動(dòng)時(shí)，油壓設(shè)備所起的作用僅限于機(jī)器的潤(rùn)滑，而此時(shí)需要附加壓氣設(shè)備，而在油壓制動(dòng)時(shí)卻不需要附加壓氣設(shè)備。在本次設(shè)計(jì)中，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，著重設(shè)計(jì)礦井提升機(jī)的減速器以及主軸部分，對(duì)本段所述幾個(gè)部分的內(nèi)容，由于時(shí)間關(guān)系本次，設(shè)計(jì)不予進(jìn)行。2總體方案設(shè)計(jì)2.1設(shè)計(jì)任務(wù)說(shuō)明某礦井，井深232米，裝載水平低于井下運(yùn)輸水平18米，卸載水平高于井口水平16米。單鉤箕斗提升，井筒直徑4.5米。試根據(jù)下列條件，設(shè)計(jì)一礦井提升機(jī)：1.年工作日b=300天2.日工作時(shí)t=14h3~5m3~5m/s710~750r/min4.所選電機(jī)轉(zhuǎn)速約為710~750r/min5.減速器級(jí)數(shù)二級(jí)減速6.所選提升機(jī)類型纏繞式7.提升箕斗自重一次提升量8.提升不均勻系數(shù)9.鋼絲繩出繩角10.總傳動(dòng)比i=14其他條件在計(jì)算是逐一給出或在圖中標(biāo)出。（注：本處所給提升機(jī)的參數(shù)為設(shè)計(jì)參考參數(shù)）。本次設(shè)計(jì)的傳動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)遵循以下幾個(gè)規(guī)則：由于傳動(dòng)系統(tǒng)要求的傳動(dòng)比不是十分精確，所以選擇聯(lián)軸器時(shí)不需要?jiǎng)傂月?lián)軸器。工作制動(dòng)器之所以選擇在電動(dòng)機(jī)輸出軸端，是由于電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速相對(duì)高于減速器輸出端，在功率一定的情況下所需的制動(dòng)矩明顯較小，從而有利于系統(tǒng)的準(zhǔn)確制動(dòng)。在提高系統(tǒng)效率的同時(shí)，應(yīng)注意系統(tǒng)各部位轉(zhuǎn)速給電動(dòng)機(jī)帶來(lái)的影響。由于電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速越低，其輸出轉(zhuǎn)矩愈穩(wěn)定，工作起來(lái)愈平穩(wěn)。從而大大降低了系統(tǒng)的沖擊力，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)加以考慮。1432圖2-1傳動(dòng)原理圖1電動(dòng)機(jī)2聯(lián)軸器3減速器4滾筒1432圖2-1傳動(dòng)原理圖1電動(dòng)機(jī)2聯(lián)軸器3減速器4滾筒2.2總體設(shè)計(jì)的內(nèi)容及要求總體設(shè)計(jì)的步驟一般由總裝草圖分拆成部件零件草圖，經(jīng)審核無(wú)誤后，再由零件工作圖、部件圖繪制總裝圖。本階段的主要任務(wù)是對(duì)確定的最佳初步總體設(shè)計(jì)進(jìn)一步完善。包括選擇材料、熱處理方法、進(jìn)行結(jié)構(gòu)形式設(shè)計(jì)和有關(guān)計(jì)算，完成機(jī)械產(chǎn)品的總體設(shè)計(jì)圖?？傮w設(shè)計(jì)圖是零件設(shè)計(jì)的依據(jù)。不僅要求嚴(yán)格按比例繪圖，而且還要表示出重要部件的主要結(jié)構(gòu)并標(biāo)注有關(guān)的重要尺寸。除此之外，還要完成部件和零件的設(shè)計(jì)，完成全部生產(chǎn)圖，并編制設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)等有關(guān)技術(shù)文件?？傮w設(shè)計(jì)時(shí)，要求部件滿足功能要求、零件結(jié)構(gòu)形狀要便于制造加工，常用零件盡可能標(biāo)準(zhǔn)化、通用化、組合化、對(duì)于總體設(shè)計(jì)還應(yīng)滿足總功能、人機(jī)工程、造型美學(xué)、包裝運(yùn)輸?shù)确矫娴囊?。此外，還要擬訂工藝文件、擬訂制造、裝配和使用規(guī)范，編制技術(shù)文件。如實(shí)際說(shuō)明書(shū)、標(biāo)準(zhǔn)件、外購(gòu)件明細(xì)表、備件、專用工具明細(xì)表等。以下是本次設(shè)計(jì)的詳細(xì)步驟：電動(dòng)機(jī)的選型設(shè)計(jì)————鋼絲繩的選型設(shè)計(jì)————滾筒部件的設(shè)計(jì)計(jì)算————減速器部分的設(shè)計(jì)計(jì)算————主軸的設(shè)計(jì)計(jì)算————其他零部件的選用與設(shè)計(jì)。3電動(dòng)機(jī)的選擇3.1電動(dòng)機(jī)基本知識(shí)電動(dòng)機(jī)是專業(yè)工廠批量生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)部件。電動(dòng)機(jī)分交流電動(dòng)機(jī)和直流電動(dòng)機(jī)兩種。由于直流電動(dòng)機(jī)需要電源，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格較高，因此，無(wú)特殊要求時(shí)不宜采用。生產(chǎn)單位一般用三相交流電源。因提升機(jī)工作在經(jīng)常啟動(dòng)、制動(dòng)的場(chǎng)合，要求電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，過(guò)載能力大，應(yīng)選用三相異步電動(dòng)機(jī)Y系列中的電動(dòng)機(jī)。3.2選擇電動(dòng)機(jī)的容量———提升機(jī)所需工作效率由已知，NV取則又電動(dòng)機(jī)所需工作功率即輸出功率為其中，傳動(dòng)裝置的總效率為組成傳動(dòng)裝置的各部分運(yùn)動(dòng)副效率的乘積即其中，為高速軸聯(lián)軸器的傳遞效率，為一對(duì)齒輪傳動(dòng)效率，為一對(duì)軸承的傳動(dòng)效率，低速軸聯(lián)軸器的傳遞效率，為滾筒的傳遞效率。查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)》（航空工業(yè)出版社）表10—5，取為0.99，為0.97，為0.99，為0.96則又由已知，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為710~750r/min，故查《簡(jiǎn)明機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》（同濟(jì)大學(xué)出版社）表7—1—2，選電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y315M—8，額定功率為75Kw，滿載轉(zhuǎn)速為740r/min，最大轉(zhuǎn)矩亦額定轉(zhuǎn)矩為2.0.同步轉(zhuǎn)速為750r/min，額定電壓為380v。3.3傳動(dòng)比的分配3.4計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)1）各軸轉(zhuǎn)速2）各軸功率:3）各軸轉(zhuǎn)矩:4鋼絲繩的選擇4.1鋼絲繩相關(guān)計(jì)算4.2選擇標(biāo)準(zhǔn)鋼絲繩4.3計(jì)算鋼絲繩的最大靜拉力5滾筒的設(shè)計(jì)滾筒的作用主要是通過(guò)一外嚙合圓柱齒輪傳動(dòng)，通過(guò)主軸把減速器箱傳遞給它的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)化成繞在它上面的鋼絲繩的線速度，以提升和下放物體。5.1滾筒有關(guān)尺寸的計(jì)算1.計(jì)算滾筒直徑2.驗(yàn)算滾筒直徑3.計(jì)算滾筒寬度5.2滾筒的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)礦井提升機(jī)的滾筒是纏繞鋼絲繩的，并且承受鋼絲繩的拉力所造成的各種載荷的主要部件和傳遞動(dòng)力的元件。在滾筒外殼上作用著下列力：（1）尚未纏到滾筒上的鋼絲繩的拉力，它使筒殼產(chǎn)生彎曲和扭轉(zhuǎn)；（2）已纏到滾筒上的鋼絲繩圈對(duì)筒殼產(chǎn)生的徑向壓縮。由于滾筒直徑較大，滾筒的慣性矩也比較大，所以由鋼絲繩弦拉力作用所引起的彎曲以及扭轉(zhuǎn)應(yīng)力都比較小，在設(shè)計(jì)中可以忽略不計(jì)。已纏到滾筒上的鋼絲繩圈對(duì)筒殼的徑向壓縮，所引起的筒殼壓縮應(yīng)力則比較大，一般可以達(dá)到1000千克/平方厘米以上。因此計(jì)算筒殼強(qiáng)度時(shí)，只考慮這種載荷。滾筒一般由三部分組成，即筒殼、法蘭盤(pán)（支輪）和支環(huán)。筒殼是滾筒最基本和最薄弱的元件，是滾筒的主要承載部分。其寬度一般為，本次設(shè)計(jì)中取為.支環(huán)的作用是增加滾筒的穩(wěn)定性。筒殼和支輪的材料為鋼板。礦井提升機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)實(shí)踐證明，木襯對(duì)筒殼能起到一定的保護(hù)作用，故設(shè)計(jì)時(shí)在筒殼外裝有木襯。但木襯對(duì)筒殼的保護(hù)只有在筒殼的形狀比較規(guī)則，沒(méi)有發(fā)生較大的變形，并且合適的木材制作木襯（現(xiàn)常用柞木、水曲柳或榆木等制作），使木襯與筒殼能各處均勻嚴(yán)密接觸的情況下才是有效的，故，在安裝提升機(jī)時(shí)，要求筒殼的外形是比較規(guī)則的圓柱體，木襯用上述木材制作，并按規(guī)定車(chē)制繩溝。裝設(shè)木襯時(shí)，應(yīng)使木襯襯條在長(zhǎng)度方向上與筒殼均勻嚴(yán)密的接觸，木襯襯條之間的縫隙應(yīng)盡量予以消除。在使用過(guò)程中當(dāng)木襯已經(jīng)磨損時(shí)，應(yīng)及時(shí)予以更換。圖6-1滾筒結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖其優(yōu)點(diǎn)是：1.滾筒內(nèi)部設(shè)有加強(qiáng)支環(huán)，增加了筒殼的剛度，筒殼鋼板較薄2.采用鑄鐵法蘭盤(pán)，節(jié)省鋼材，減少了焊接工作量和焊接內(nèi)應(yīng)力5.3滾筒的強(qiáng)度計(jì)算5.3.1筒殼的計(jì)算載荷5.3.2筒殼強(qiáng)度的校核5.3.3支輪處筒殼應(yīng)力的校核5.3.4支環(huán)處筒殼應(yīng)力的校核5.4筒殼的強(qiáng)度穩(wěn)定性校核6減速器的設(shè)計(jì)及聯(lián)軸器的選型與校核6.1.齒輪傳動(dòng)6.1.1高速級(jí)齒輪6.1.2低速軸齒輪傳動(dòng)6.2軸的設(shè)計(jì)6.2.1輸入軸即高速軸的設(shè)計(jì)7主軸的設(shè)計(jì)提升機(jī)主軸是承擔(dān)所有載荷，并將此載荷經(jīng)過(guò)軸承傳給地基的主要承力機(jī)構(gòu)。一切做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)件（如齒輪、渦輪等），都必須安裝在軸上才能進(jìn)行運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力傳遞，因此，軸的主要功用上支承回轉(zhuǎn)零件及傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。按照載荷的不同，軸可分為轉(zhuǎn)軸、心軸和傳動(dòng)軸三類。工作中既承受彎矩又承受扭矩的軸稱為轉(zhuǎn)軸；只承受彎矩而不承受扭矩的軸稱為傳動(dòng)軸。作用在提升機(jī)主軸上的載荷主要有下列幾種：1.由軸自身的重量和套裝在軸上的零件產(chǎn)生的固定靜載荷。安裝在主軸上的零件有滾筒、軸承、支輪、木襯、聯(lián)軸器及滾筒兩側(cè)與法蘭盤(pán)鑄成液體的制動(dòng)輪等。它們的重量可以認(rèn)為集中作用于各自的輪轂中心，而由主軸自重引起的近似均布荷重可以認(rèn)為作用于各輪轂中心及支座上集中來(lái)代替。2.提升機(jī)工作時(shí)的負(fù)載，包括鋼絲繩的拉力和在提升過(guò)程中鋼絲繩重量的變化等。3.當(dāng)發(fā)生事故緊急制動(dòng)時(shí)，或當(dāng)容器卡井筒中時(shí)，所發(fā)生的非正常載荷。由此可見(jiàn)，主軸應(yīng)該是轉(zhuǎn)軸。上述前兩項(xiàng)為正常載荷，第三項(xiàng)為非正常載荷。主軸在上述各載荷的作用下，承受彎曲和扭矩兩種應(yīng)力。軸的設(shè)計(jì)和其它零件相似，包括結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和強(qiáng)度驗(yàn)算兩方面的內(nèi)容。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是根據(jù)軸上零件的安裝、定位及軸的制造工藝等方面的要求，合理的確定軸的結(jié)構(gòu)形式和尺寸。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，會(huì)影響軸的工作能力和軸上零件的工作可靠性，還會(huì)增加軸的制造成本和軸上零件的裝配難度等。主軸的工作強(qiáng)度計(jì)算，主要是指按正常載荷進(jìn)行的疲勞強(qiáng)度計(jì)算，此外，還需要按非正常載荷進(jìn)行校核，即保證主軸在非常載荷作用下不產(chǎn)生殘余變形。7.1主軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1.提升機(jī)滾筒部件具有嚴(yán)格的對(duì)稱性，因此，在其主軸結(jié)構(gòu)上也具有對(duì)稱性。在設(shè)計(jì)軸的開(kāi)始估算軸的最小直徑所選軸的材料仍為45鋼，調(diào)質(zhì)處理由又考慮到軸最小直徑段與軸承聯(lián)接，此段軸上有一個(gè)鍵槽，故軸徑應(yīng)增大3%，則故結(jié)合查手冊(cè)選用圓柱滾子軸承N220E，其尺寸，故，長(zhǎng)度為L(zhǎng)=B=34mm，其余結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)根據(jù)具體工藝分析和設(shè)計(jì)要求以及結(jié)構(gòu)形式等方面綜合考慮（按減速器各軸設(shè)計(jì)方法）設(shè)計(jì)出主軸如圖所示圖7—1主軸結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖上圖中，、、根據(jù)相關(guān)條件，選用切向鍵，兩支輪處選用的切向鍵尺寸都為、，段選用的聯(lián)軸器CICL9型，其公稱轉(zhuǎn)矩為18000N.mm，半聯(lián)軸器的孔徑d=90mm，半聯(lián)軸器長(zhǎng)度為L(zhǎng)=212mm，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長(zhǎng)度。7.2主軸的強(qiáng)度校核提升機(jī)主軸強(qiáng)度演算包括三方面內(nèi)容：（1）按最大正常載荷計(jì)算軸危險(xiǎn)端面的安全系數(shù)，對(duì)于對(duì)稱循環(huán)應(yīng)力，一般取安全系數(shù)；對(duì)于非對(duì)稱循環(huán)應(yīng)力，取安全系數(shù)。（2）校核提升機(jī)主軸的剛度，軸的最大撓度式中，———主軸的跨度。（3）按事故載荷（卡罐情況）校核危險(xiǎn)端面的應(yīng)力，此應(yīng)力值應(yīng)小于材料的屈服限。提升機(jī)主軸強(qiáng)度的驗(yàn)算，可按機(jī)械零件中軸的計(jì)算方法進(jìn)行。但也應(yīng)該根據(jù)提升機(jī)的具體工作特點(diǎn)確定軸的正常載荷及事故載荷。7.2.1求主軸的正常載荷如前所述，作用在主軸上的正常載荷主要有：（1）安裝于主軸上各零件的自重以及軸的自重。安裝在主軸上的零件有滾筒、軸承、支輪、工作閘、聯(lián)軸器等。它們的重量可以認(rèn)為集中作用于兩支輪的輪轂中心。而由主軸自重引起的近似均布荷重可以認(rèn)為作用于各輪轂中心及支座上集中力來(lái)代替。（2）纏繞于滾筒上的鋼絲繩的繩重，通過(guò)滾筒支輪輪轂中心線作用于主軸上，它的大小在整個(gè)提升過(guò)程中鋼絲繩長(zhǎng)度是不段變化的。（3）由鋼絲繩拉力引起的彎矩和扭矩，經(jīng)支輪輪轂傳遞給主軸。因?yàn)樵诶p繞過(guò)程中鋼絲繩長(zhǎng)度不斷變化，鋼絲繩還要沿滾筒寬度移動(dòng)，因此，通過(guò)各支輪輪轂傳遞給主軸的載荷大小在整個(gè)提升過(guò)程中也是不斷變化的。既然在提升過(guò)程中載荷是變化的，那么究竟是按哪一種工況進(jìn)行工作的強(qiáng)度校核呢？這個(gè)問(wèn)題與許多因素有關(guān)，因此，不能做出簡(jiǎn)單的結(jié)論，所以通常在提升機(jī)鋼絲繩多層纏繞時(shí)都是按下列四種工況進(jìn)行計(jì)算。（1）上提重物，主軸加速度提升開(kāi)始時(shí)；（2）鋼絲繩在滾筒上纏滿兩層時(shí)；（3）鋼絲繩在滾筒上纏滿三層時(shí)；（4）鋼絲繩在滾筒上纏滿四層時(shí)。在分別進(jìn)行四種工況的計(jì)算之后，找出合力矩最大的危險(xiǎn)截面進(jìn)行計(jì)算。因本次設(shè)計(jì)中，鋼絲繩只能在滾筒上纏滿一層，第二層僅纏11圈，故本次設(shè)計(jì)只對(duì)前兩種工況進(jìn)行計(jì)算。下面就對(duì)設(shè)計(jì)中的主軸進(jìn)行校核。8深度指示器的介紹及選用8.1深度指示器的作用深度指示器的作用是：1.向司機(jī)指示提升容器在井筒中的位置；2.容器接近井口提升位置時(shí)發(fā)出減速信號(hào)；3.當(dāng)提升容器過(guò)卷?yè)P(yáng)式，動(dòng)作裝在深度指示器上的終點(diǎn)開(kāi)關(guān)，切斷安全保護(hù)回路，進(jìn)行安全制