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河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文
摘 要
礦山提升設(shè)備是礦山運(yùn)輸中的咽喉設(shè)備，占有特殊地位，是井下與地面聯(lián)系的主要工具。
礦山提升設(shè)備的用途是沿井筒提運(yùn)礦石和廢石，升降人員，下放材料、工具和設(shè)備。礦山提升設(shè)備在工作中如果一旦發(fā)生機(jī)械和電氣故障就會(huì)造成停產(chǎn)，甚至人身傷亡。為了保證生產(chǎn)和人員的安全要求礦山提升設(shè)備運(yùn)行準(zhǔn)確，安全可靠，井必須配有性能良好的控制設(shè)備和保護(hù)裝置。
礦山提升設(shè)備的耗電量一般占礦井總耗電量的30%一40%，所以為了降低礦石的成本，必須經(jīng)濟(jì)合理地選擇和使用礦山提升設(shè)備。礦山提升設(shè)備又是礦井最大固定設(shè)備之一，是—套較復(fù)雜的機(jī)械-電氣機(jī)組。
這篇畢業(yè)設(shè)計(jì)的論文主要闡述的是一套系統(tǒng)的關(guān)于環(huán)面蝸輪蝸桿減速器的設(shè)計(jì)方法。環(huán)面蝸輪蝸桿減速器是蝸輪蝸桿減速器的一種形式.這個(gè)方法是以加工過(guò)程和蝸輪減速器的使用條件的數(shù)學(xué)和物理公式為基礎(chǔ)的。
目前，在環(huán)面蝸輪蝸桿減速器的設(shè)計(jì)、制造以及應(yīng)用上，國(guó)內(nèi)與國(guó)外先進(jìn)水平相比仍有較大差距。國(guó)內(nèi)在設(shè)計(jì)制造環(huán)面蝸輪蝸桿減速器過(guò)程中存在著很大程度上的缺點(diǎn)，正如論文中揭示的那樣，重要的問(wèn)題如：輪齒的根切；蝸桿毛坯的正確設(shè)計(jì)；蝸輪蝸桿的校核。
關(guān)鍵詞：絞車 ；減速器 ；蝸輪 ；蝸桿
ABSTRACT
The mine lift technique is in the mine haulage pharynx and larynx equipment, holds the special status, and is the mine shaft and the ground relation main tool.
The mine lift technique use is picks up and ships the ore and the scrap rock along the well chamber, the fluctuation personnel, the release material, the tool and the equipment. Mine lift technique in work once if has the machinery and the electrical failure can create the production suspension, even person casualties. In order to guarantee the production and personnel's safety requirements mine lift technique movement is accurate, safe reliable, the well must have the performance good control device and the protective device.
The mine lift technique power consumption occupies the mine pit total power consumption generally 170%, therefore in order to reduce the ore the cost, must the economical reasonably choice and the use mine lift technique. The mine lift technique also is one of mine pit most greatly fixed equipments, is the complex machinery - electricity unit.
This paper of graduation project mainly presents a systematic approach for the design of circular worm gear reducer . circular worm gear reducer is one of the members in the worm gear reducer family . the approach is based on the mathematical formulations and physical formulation on the generation process and conditions for the type of worm reducer .
At present, we still fall far short of abroad advanced technology in design, manufacture and using. There are a lot of fault in the design of circular worm gear reduce. As can be revealed from the literature search , important problem such as： tooth undercutting ；proper design of worm gear blank；computations of worm and label gear.
Key words: Lifting hoist ；reducer ；worm ；ge
III
河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文
前 言 2
第一章 回柱絞車的概況與方案的初步擬定 6
1.1、國(guó)內(nèi)外回柱小絞車的概況 6
1.2、回柱絞車的主要傳動(dòng)方式類型 9
第二章 總體設(shè)計(jì)任務(wù)與方案的擬定 10
2.1總體方案的初步擬定 11
2.2主要組成部分 11
第三章 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 13
3.1 電動(dòng)機(jī)選擇 15
3.2計(jì)算傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比和分級(jí)傳動(dòng)比 16
3.3 傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù) 16
3.4 高速級(jí)傳動(dòng)件設(shè)計(jì) 17
3.5 低速級(jí)傳動(dòng)件設(shè)計(jì) 21
3.6高速軸設(shè)計(jì)(蝸桿軸) 25
3.7中間軸的設(shè)計(jì)(蝸輪齒輪軸) 30
3.8 低速軸的設(shè)計(jì) 33
3.9 蝸桿軸上的軸承壽命校核 36
第四章 箱體及附件設(shè)計(jì)與減速器的潤(rùn)滑 37
4.1 箱體主要基本結(jié)構(gòu)尺寸 37
4.2減速器的潤(rùn)滑 38
第五章 回柱絞車制動(dòng)器的設(shè)計(jì) 39
5.1常用絞車制動(dòng)閘的形式 39
5.2絞車上應(yīng)有的安全裝置 39
5.3回柱絞車制動(dòng)器的作用 40
5.4制動(dòng)器的選用和設(shè)計(jì) 41
第六章 回柱絞車的操作要求及鋼絲繩斷裂原因分析 43
6.1回柱絞車的操作要求 43
6.2開(kāi)車前必須認(rèn)真檢查 43
6.3運(yùn)行中必須注意 44
6.4鋼絲繩斷絲原因分析 44
第七章 使用與維護(hù) 45
7.1絞車的安裝操作 45
7.2后移 46
7.3維護(hù)與檢修 47
小 結(jié) 47
參考文獻(xiàn) 49
致 謝 50
前 言
礦用回柱絞車，又稱慢速絞車,是用來(lái)拆除和回收礦山回采工作面頂柱的機(jī)械設(shè)備。回柱作業(yè)屬危險(xiǎn)性工作，工作人員不能直接進(jìn)入回柱空頂區(qū)，此時(shí)可把回柱絞車布置在距回柱空頂危險(xiǎn)區(qū)段較遠(yuǎn)的安全地段，用鋼絲繩鉤頭來(lái)拉倒和回收頂柱。由于它的高度較低重量又好，持別適用于薄煤層、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杖。牽引力大和牽引速度慢是回柱絞車的主要性能要求。隨著機(jī)械化采煤程度的提高，它越來(lái)越多地被廣泛用于機(jī)械化采煤工作面，作為安裝、回收牽引各種設(shè)備稱備件之用?；刂g車除用來(lái)回柱放頂工作外，也可用來(lái)拖運(yùn)更韌和調(diào)運(yùn)車輛
下面讓我們熟悉一下回柱絞車的特點(diǎn)以及它在井下回采面的布置方式.
1.回柱絞車(含慢速絞車)的結(jié)構(gòu)有如下特點(diǎn)：
(1)傳動(dòng)系統(tǒng)都有一級(jí)減速比很大的蝸輪蝸桿傳動(dòng)，皆具備自鎖功能，不會(huì)發(fā)生下故重物拉動(dòng)滾筒旋轉(zhuǎn)情況。
(2)具有整體結(jié)構(gòu)，便于移動(dòng)和安裝，甚至可以用回柱絞車牽引力來(lái)牽引絞車本身移動(dòng)。
(3)總傳動(dòng)比大(i＝150～230)，能在電動(dòng)機(jī)功率較小時(shí)，獲得較大的牽引力。
(4)因蝸輪蝸桿傳動(dòng)效率低，易造成發(fā)熱和溫升過(guò)高,所以必須重視潤(rùn)滑和維護(hù)。
(5)有的在電動(dòng)機(jī)聯(lián)軸器上裝有手動(dòng)制動(dòng)閘，有的在蝸輪減速器輸出軸上裝有活動(dòng)齒輪和錐形摩擦制動(dòng)器，使回柱絞車可以按信號(hào)準(zhǔn)確停位，并能從滾筒上自由放繩(不受蝸桿傳動(dòng)自鎖影響)，且可控制放繩速度，防止松繩和亂繩。
(6)電氣控制裝置較簡(jiǎn)單，皆具備隔爆性能，可用于有瓦斯、煤塵的環(huán)境場(chǎng)所。
2.回柱絞車在井下回采工作面的布置方式主要有以下幾種：
(1)回柱絞車安裝在回風(fēng)巷內(nèi)：回柱絞車安裝在回風(fēng)巷內(nèi)的位置、應(yīng)符合作業(yè)規(guī)程定.如圖1所示.
圖1 在回風(fēng)巷布置回柱絞車
1回風(fēng)巷2 回柱絞車3 導(dǎo)向輪
Fig 1--In return air back-alley layout winch
1 Lane 2 to wind back to the winch-round 3-oriented
回柱絞車安裝在回風(fēng)巷內(nèi)布置方式的優(yōu)點(diǎn)有：①回栓絞車不需經(jīng)常搬遷；②適合于煤層傾角較大、頂板破碎、壓力較大的工作面。缺點(diǎn)有；①回栓絞車可能影響回風(fēng)巷人員行走和材料運(yùn)輸工作；②鋼絲繩牽引時(shí)要繞過(guò)一個(gè)拐直角的導(dǎo)向輪，鋼絲繩受力大容易損壞；②要求固定拐角導(dǎo)向輪的柱子或錨桿等必須牢固.
(2)回柱絞車安裝在回采工作面上端； 回柱絞車布置在緊靠回風(fēng)巷，且在工作面的上端相密集支柱之間．如圖2所示。
圖2 在回采工作面上布置回柱絞車
1 回風(fēng)巷 2 回柱絞車 3 鋼絲繩
Fig 2 --Recovery work surface layout in the back-winch
1 Lane 2 to wind back 3-wire rope winch
回柱絞車安裝在回采工作面上端布置方式的優(yōu)點(diǎn)有：①鋼絲繩牽引不必拐彎，直線牽引，鋼絲繩運(yùn)行阻力小，不易損壞；②不影響回風(fēng)巷內(nèi)人員走動(dòng)和材料運(yùn)輸工作。缺點(diǎn)有：①每進(jìn)行一次循環(huán)都要移動(dòng)回柱絞車；⑧要求在頂板條件較好和煤層傾角較小的條件下采用。當(dāng)頂板壓力較大時(shí)，機(jī)座受力后易變形；②頂板嚴(yán)重冒落，可能埋住絞車，移設(shè)和檢修都很困難。這種布置方式很少采用。
(3)回柱絞車直接安裝在工作面：回柱絞車直接安裝在工作面的多臺(tái)布置,方式如圖3所示.
圖 3 在工作面上布置數(shù)臺(tái)絞車
1 回風(fēng)巷 2 回柱絞車 3 刮板輸送
Fig 3--In the work surface layout several winch
1 Lane 2 to wind back to the winch-3 AFC
回柱絞車直接安裝在工作面的多臺(tái)絞車布置方式的優(yōu)點(diǎn)有：①多臺(tái)同時(shí)回柱，加快回柱進(jìn)度，特別適合需要回柱的普通機(jī)械化采煤工作面，如使用刨煤機(jī)的回采工作面；②不影響回風(fēng)巷內(nèi)的人員走動(dòng)和材料運(yùn)輸工作；⑧鋼絲繩牽引不必拐彎，直線牽引，鋼絲繩運(yùn)行阻力小，不易損壞。缺點(diǎn)有，①每進(jìn)行—次循環(huán)都要移動(dòng)回柱絞車；②要求在頂板條件較好和煤層傾角較小的條件下采用；②頂板冒落，可能埋住絞車，移設(shè)和檢修都很困難。這種布置方式是在回柱工藝時(shí)間大大超過(guò)來(lái)煤工藝時(shí)間的情況下采用，可提高采煤工作面生產(chǎn)能力和經(jīng)濟(jì)效益，但應(yīng)在確保安全的前提下謹(jǐn)慎推廣使用。
第一章 回柱絞車的概況與方案的初步擬定
1.1、國(guó)內(nèi)外回柱小絞車的概況
我國(guó)礦用小絞車主要是指調(diào)度絞車和回柱絞車，它經(jīng)歷了仿制、自行設(shè)計(jì)兩個(gè)階段。解放初期使用的礦用小絞車有日本的、蘇聯(lián)的，因此當(dāng)時(shí)生產(chǎn)的礦用小絞車也是測(cè)繪仿制日本和蘇聯(lián)的產(chǎn)品。1958年后這些產(chǎn)品相繼被淘汰，并對(duì)蘇聯(lián)絞車進(jìn)行了改進(jìn)，于1964年進(jìn)入了自行設(shè)計(jì)階段.回柱絞車大體上也是經(jīng)歷了仿制和自行設(shè)計(jì)的兩個(gè)階段，八十年代以前一直使用的是仿制的老產(chǎn)品，八十年代中期才開(kāi)始設(shè)計(jì)新型的回柱絞車，主要針對(duì)效率極低的球面蝸輪副、慢速工作和快速回繩等環(huán)節(jié)進(jìn)行根本的改進(jìn)。
礦用小絞車標(biāo)準(zhǔn)化方面，1967年制定了調(diào)度絞車部標(biāo)準(zhǔn)，1971年制定了回柱絞車部標(biāo)準(zhǔn).1982年對(duì)上述兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)都進(jìn)行了修訂，其標(biāo)準(zhǔn)方為JB965-83. JB1409-83.國(guó)外礦用小絞車使用很普通，生產(chǎn)廠家也很多。蘇聯(lián)、日本、美國(guó)、瑞典等國(guó)都制造礦用小絞車。
國(guó)外礦用小絞車的種類、規(guī)格較多.工作機(jī)構(gòu)有單筒、雙筒和摩擦式.傳動(dòng)型式有皮帶傳動(dòng)、鏈?zhǔn)絺鲃?dòng)、齒輪傳動(dòng)、蝸輪傳動(dòng)、液壓傳動(dòng)、行星齒輪傳動(dòng)和擺線齒輪傳動(dòng)等。其中采用行星齒輪傳動(dòng)的比較多。發(fā)展趨勢(shì)向標(biāo)準(zhǔn)化系列方向發(fā)展，向體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊方向發(fā)展;向高效、節(jié)能、壽命長(zhǎng)、低噪音、一機(jī)多能通用化、大功率、外形簡(jiǎn)單、平滑、美觀、大方方向發(fā)展。
國(guó)外礦用小絞車規(guī)格比較多，適用不同場(chǎng)合，我國(guó)礦用小絞車的規(guī)格少，品種型號(hào)多而亂，也較繁雜，沒(méi)有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。從工作機(jī)構(gòu)上分，國(guó)外有單筒、雙筒及摩擦式三種，我國(guó)只有單筒一種型式。從原動(dòng)力上分，國(guó)外有電動(dòng)的、風(fēng)動(dòng)的及液壓驅(qū)動(dòng)，我國(guó)只有電動(dòng)的和少量風(fēng)動(dòng)的。
例如回柱絞車的薄弱環(huán)節(jié)是球面蝸輪副傳動(dòng)，回柱絞車的主傳動(dòng)均采用了蝸輪副傳動(dòng)，這是因?yàn)槲佪喐眰鲃?dòng)比大，又具有自鎖性，故其傳動(dòng)效率較低，一般只有0. 4～0.45，回柱絞車的總傳動(dòng)效率更低。回繩速度慢，所有的回柱紋車回繩速度和工作牽引速度相同.不論絞車用于回柱放頂，還是搬運(yùn)設(shè)備，工作效率太低。隨著采煤機(jī)械化的發(fā)展，綜采設(shè)備的頻繁搬遷，又由于回柱絞車搬運(yùn)，工作時(shí)間長(zhǎng)占用人工多，因此這類絞車均應(yīng)設(shè)置快速回繩。
我國(guó)礦用小絞車在壽命、噪音、可靠性等綜合指標(biāo)與蘇聯(lián)有著一定的差距。蘇聯(lián)礦用小絞車使用壽命規(guī)定在5年以上，我國(guó)目前不具備測(cè)試手段壽命無(wú)法考核，但從對(duì)用戶的訪問(wèn)中得知，壽命達(dá)不到5年.噪音也稍大。
雖然我國(guó)礦用小絞車參數(shù)系列水平優(yōu)于國(guó)外，但在標(biāo)準(zhǔn)化和通用化方面遠(yuǎn)不如發(fā)達(dá)采煤機(jī)械制造國(guó)。比如牽引力14000kg·f這一檔回柱絞車就有四種型號(hào). JHC-14型一級(jí)減速為蝸輪副傳動(dòng)、二級(jí)為行星齒輪傳動(dòng)(少齒差傳動(dòng))。JHZ-14型二級(jí)減速為蝸輪副傳動(dòng)，一級(jí)和三級(jí)減速為圓柱齒輪傳動(dòng)。JM-14型是在一級(jí)蝸輪副減速之后,其二級(jí)、三級(jí)減速為直齒圓柱齒輪傳動(dòng)。JH-14型是在一級(jí)蝸輪副減速之后，其二級(jí)減速為直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，也是傳動(dòng)系統(tǒng)最簡(jiǎn)單的一種。
回柱絞車以電動(dòng)使用最廣，傳動(dòng)型式以球面蝸輪副居多，該機(jī)主要結(jié)構(gòu)型式為電動(dòng)機(jī)懸裝在蝸輪副減速器的后部，蝸輪副減速器為第一級(jí)減速，第二級(jí)和第三級(jí)為圓柱齒輪傳動(dòng)，分別安裝在機(jī)器的兩側(cè)對(duì)稱機(jī)體的中心布置，該機(jī)呈長(zhǎng)條形適應(yīng)并下巷道的空間，體積小，底座呈雪橇形，安裝搬運(yùn)方便。
縱觀國(guó)外礦用小絞車的發(fā)展情況其發(fā)展趨勢(shì)有以下幾個(gè)特點(diǎn)。
(1)向標(biāo)準(zhǔn)化系列化方向發(fā)展，蘇聯(lián)月本、美國(guó)、德國(guó)、英國(guó)已有礦用小絞車國(guó)家標(biāo)準(zhǔn).并且這些國(guó)家的各制造公司有自己的產(chǎn)品系列型譜。在這些國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和系列型譜中，對(duì)絞車的性能、參數(shù)做了明確的規(guī)定，并強(qiáng)力推行和實(shí)施，給設(shè)計(jì)和制造、使用、維護(hù)帶來(lái)極大方便。
(2)向體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊方向發(fā)展。由于煤礦井下狹窄的工作環(huán)境要求絞車體積小、重量輕，各國(guó)都在力求將絞車的原動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)裝置、工作滾筒、制動(dòng)操作等部分及底座等主要部件綜合在一個(gè)系統(tǒng)中加以統(tǒng)籌布局，充分利用空間提高緊湊程度，做好外形封閉。為此有的將傳動(dòng)部分置于滾筒內(nèi)部，有的緊貼滾筒端部，有的將電機(jī)埋入滾筒內(nèi)部，有的將底座支架減速器鑄為一體。
(3)向高效節(jié)能方向發(fā)展。世界工業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家如蘇聯(lián)、日本在紋車各種參數(shù)的設(shè)置上進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，選取最佳參數(shù)，最大限度提高產(chǎn)品功能。在傳動(dòng)機(jī)構(gòu)上盡量采用較先進(jìn)的傳動(dòng)型式，并采用合理的制造精度，以提高生產(chǎn)效率。在產(chǎn)品節(jié)能方面各國(guó)各公司都很重視。蘇聯(lián)和日本在絞車設(shè)計(jì)方面為節(jié)約電耗，對(duì)電機(jī)功率在全面分析絞車的實(shí)際工作情況的基礎(chǔ)上確定。使電機(jī)的功率保證絞車的功能(牽引力、牽引速度)等，又能使電機(jī)功率得以充分利用。
(4)向壽命長(zhǎng)、低噪音方向發(fā)展。壽命和噪音是衡量產(chǎn)品的綜合性能指標(biāo)，是產(chǎn)品質(zhì)量的綜合性反應(yīng)。壽命長(zhǎng)，經(jīng)濟(jì)效益才能高;噪音低,有利工人身心健康。
(5)向一機(jī)多能、通用化方向發(fā)展。礦用小絞車在使用過(guò)程中不僅做調(diào)度用，而且還做運(yùn)輸及其他輔助工作。使用范圍擴(kuò)大，要求絞車有比較強(qiáng)的適應(yīng)能力。把調(diào)度、運(yùn)輸、輔助絞車歸納為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。三種絞車結(jié)構(gòu)相近，大同小異。即主機(jī)相近而制動(dòng)操作部分則根據(jù)各自的使用條件有所區(qū)別。有的國(guó)家已經(jīng)打破了行業(yè)界限，把各行業(yè)的卷?yè)P(yáng)機(jī)設(shè)備統(tǒng)歸為卷?yè)P(yáng)機(jī)類。這樣便于生產(chǎn)使用和維護(hù)。便于提高產(chǎn)品質(zhì)量和社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。隨著管理水平的提高，產(chǎn)品通用化程度也必然的不斷提高，這是今后產(chǎn)品發(fā)展的必然趨勢(shì)。
(6)向大功率方向發(fā)展。隨著生產(chǎn)的發(fā)展，原來(lái)的產(chǎn)品越來(lái)越不能滿足用戶的要求。長(zhǎng)期的生產(chǎn)實(shí)踐的成功經(jīng)驗(yàn)表明，調(diào)度絞車除調(diào)度礦車外，也用于運(yùn)搬設(shè)備，又如回柱絞車除用于回柱放頂外，有時(shí)也用于運(yùn)搬綜采及各類機(jī)電設(shè)備時(shí)，運(yùn)距一般較長(zhǎng)，牽引和回繩用一種速度，且目前的回柱絞車牽引速度太慢，回繩速度更慢，因此解決上述問(wèn)題的同時(shí)要加大絞車的功率，滿足用戶的要求。
(7)向外形簡(jiǎn)單、平滑、美觀、大方方向發(fā)展。由于各國(guó)力求使產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕、大都采用了機(jī)電合一的綜合機(jī)構(gòu)。外表只能看到滾簡(jiǎn)和制動(dòng)操縱部分。整個(gè)絞車近似一個(gè)圓形，顯得線條簡(jiǎn)單外形平滑，為了爭(zhēng)奪市場(chǎng)，各國(guó)絞車在外形上巧妙的構(gòu)思，使得產(chǎn)品造型美觀，操作者感到舒適。
1.2、回柱絞車的主要傳動(dòng)方式類型
我國(guó)常用的回柱絞車類型及其傳動(dòng)方式有下列幾種:
1.型回柱絞車,其傳動(dòng)方式為:一組蝸輪,一組直齒輪
2.型回柱絞車,其傳動(dòng)方式為:一組直齒輪,一組蝸輪,一組直齒輪
3.型回柱絞車,其傳動(dòng)方式為:一組蝸輪,一組少齒差行星齒輪
4.型回柱絞車,其傳動(dòng)方式為:一組圓錐齒輪,一組變速直齒輪,一組行星齒輪,一組直齒輪
5.型回柱絞車,其傳動(dòng)方式為:一組斜齒輪,一組蝸輪,一組直齒輪
6.回柱絞車,其傳動(dòng)方式有兩種,一種為:一組蝸輪,兩組直齒輪;一組為一組斜齒輪,一組蝸輪,一組直齒輪.
第二章 總體設(shè)計(jì)任務(wù)與方案的擬定
2.1設(shè)計(jì)條件:
2.1.1機(jī)器用途:煤礦井下回收支柱用的慢速絞車;
2.1.2工作情況:工作穩(wěn)定、平穩(wěn),間歇工作(工作與停歇時(shí)間比為1:2),繩筒轉(zhuǎn)向定期變換;
2.1.3運(yùn)動(dòng)要求:絞車?yán)K筒轉(zhuǎn)速誤差不超過(guò)8%;
2.1.4工作能力:儲(chǔ)備余量10%;
2．2原始數(shù)據(jù)見(jiàn)表1-1:
表1-1絞車原始數(shù)據(jù)圖
Table 1-1 winch raw data plans
電動(dòng)機(jī)功率（KW） 37
鋼繩牽引力（KN） 37
鋼繩最大速度(m/min) 60
繩筒直徑(mm) 800
鋼繩直徑(mm) 14
最大纏繞層數(shù) 4
繩筒容繩量(mm) 80
—50—
2.3總體方案的初步擬定
根據(jù)設(shè)計(jì)要求，所給原始數(shù)據(jù),經(jīng)過(guò)對(duì)回柱絞車常用型號(hào)的傳動(dòng)方式比較,最后選用一級(jí)為蝸桿傳動(dòng),一級(jí)齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)方式.其傳動(dòng)結(jié)構(gòu)圖如圖1-1所示。該結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,而且占用的空間小,適合井下狹窄空間.第一級(jí)采用蝸桿機(jī)構(gòu),也符合回柱絞車傳動(dòng)比大的要求,所以經(jīng)過(guò)比較,最終我選擇此種傳動(dòng)方案.
圖1-1 JH-8回柱絞車的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖
2.4主要組成部分
JH-8型回柱絞車由電動(dòng)機(jī)，圓弧面蝸桿蝸輪減速器，卷筒，底盤(pán)五大部分組成。其傳動(dòng)原理是：動(dòng)力由電動(dòng)機(jī)通過(guò)一對(duì)聯(lián)軸器傳動(dòng)圓弧面蝸桿、蝸輪，由蝸輪軸上的小齒輪經(jīng)中間過(guò)橋齒輪傳動(dòng)大齒輪，大齒輪帶動(dòng)卷筒，卷筒引鋼絲繩進(jìn)行工作。
第三章 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)
根據(jù)機(jī)械器的工藝性能、結(jié)構(gòu)要求、空間位置和總傳動(dòng)比等條件選擇機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)所需的傳動(dòng)類型，并擬定從動(dòng)力機(jī)到工作機(jī)構(gòu)之間機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案和總體布置。
一般情況下，盡管動(dòng)力機(jī)的輸出功率滿足工作機(jī)構(gòu)的要求，但輸出的轉(zhuǎn)速、扭矩或運(yùn)動(dòng)形式很難符合工作機(jī)構(gòu)的需要，這時(shí)就需要采用某種機(jī)械傳動(dòng)裝置。這是絕大多數(shù)機(jī)械設(shè)計(jì)的共同特點(diǎn)。
按照傳動(dòng)原理的不同，機(jī)械傳動(dòng)裝置可分為摩擦傳動(dòng)、嚙合傳動(dòng)和推壓傳動(dòng)三種。根據(jù)傳動(dòng)比能否改變，機(jī)械傳動(dòng)裝置又可分為可調(diào)傳動(dòng)比傳動(dòng)、固定傳動(dòng)比傳動(dòng)和變傳動(dòng)比傳動(dòng)三類?；刂g車一般采用固定傳動(dòng)比傳動(dòng)。
減速器傳動(dòng)：本回柱絞車由于總減速比較大，而采用動(dòng)力蝸桿減速器。蝸桿傳動(dòng)的主要特點(diǎn)是：傳動(dòng)比大、結(jié)構(gòu)緊湊、工作平穩(wěn)、無(wú)噪聲、自鎖性能好。對(duì)于回柱絞車，要求卷筒能夠自鎖。即卷筒的正反轉(zhuǎn)只能由電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)來(lái)控制；當(dāng)電源切斷時(shí)絞車馬上停止工作；卷筒本身不能自由轉(zhuǎn)動(dòng)，以免發(fā)生事故。這就需要設(shè)計(jì)一個(gè)裝置來(lái)控制卷筒的自轉(zhuǎn)。而蝸輪蝸桿傳動(dòng)就起到了這個(gè)作用。因?yàn)槿羧∥仐U的蝸旋線開(kāi)角小于齒輪間的當(dāng)量摩擦角，則當(dāng)蝸輪主動(dòng)時(shí)，機(jī)構(gòu)自鎖，即只能蝸桿帶動(dòng)蝸輪，而不能蝸輪帶動(dòng)蝸桿。因此，采用蝸輪蝸桿減速器，就能保證卷筒的自鎖性。這就是回柱絞車采用蝸桿減速器的一個(gè)重要原因。
但是，采用蝸桿減速器也有一缺點(diǎn)，就是傳動(dòng)效率低，這點(diǎn)應(yīng)在具體的蝸桿減速器設(shè)計(jì)中充分重視，并設(shè)法提高。
采用圓弧齒圓柱蝸桿，就是提高效率的一種措施，這是一種新型的傳動(dòng)裝置。它與普通的蝸桿傳動(dòng)相比，其不同在于，具有良好的潤(rùn)滑條件使齒面之間建立連續(xù)的潤(rùn)滑油膜形成液體摩擦，從而降低摩擦系數(shù)，減輕磨損，提高了承載能力和效率。因此，它具有承載能力大，使用壽命長(zhǎng)，效率高（高10-15%）等優(yōu)點(diǎn)。
齒輪傳動(dòng):選擇齒輪傳動(dòng)，是由于齒輪傳動(dòng)具有工作可靠，使用壽命長(zhǎng)，瞬時(shí)傳動(dòng)比為常數(shù)；傳動(dòng)效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、功率和速度適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。因斜齒輪傳動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生軸向力，對(duì)傳動(dòng)不利。若采用人字齒輪，雖可使齒輪軸向力自行抵消，但人字齒輪制造比較困難，所以選擇直齒輪傳動(dòng)。
從結(jié)構(gòu)上看：如果讓蝸輪軸上的齒輪與主軸上的齒輪嚙合，由于傳動(dòng)比大，會(huì)造成兩齒輪大小相差過(guò)甚，大齒輪太大以至于不好安裝和制造，而且外形尺寸也太大。另外，渦輪軸上的小齒輪也不能太小，因?yàn)楦鶕?jù)強(qiáng)度要求限制了軸徑，從而控制小齒輪的尺寸只能小到某一程度。否則，會(huì)給加工成本帶來(lái)諸多不便。況且卷筒和大齒輪以及蝸輪尺寸都較大，讓蝸輪上的齒輪與卷筒上的齒輪直接嚙合，受尺寸限制，不容易做到?；谝陨显颍瑳Q定增加一中間軸，軸上安裝一過(guò)橋齒輪。這樣，既可以得到合適的傳動(dòng)比，又可以令整體布局合理。
現(xiàn)代生產(chǎn)的發(fā)展，無(wú)論在承載能力、工作可靠穩(wěn)定方面，還是在結(jié)構(gòu)尺寸和重量方面，對(duì)齒輪的傳動(dòng)的要求愈來(lái)愈高。標(biāo)準(zhǔn)齒輪由于存在一些缺點(diǎn)限制了它的應(yīng)用范圍。為了滿足設(shè)計(jì)要求，我們決定設(shè)計(jì)三個(gè)變位齒輪，作為改善齒輪傳動(dòng)質(zhì)量的有效方法。
已知條件:鋼繩牽引力F=37kN,最大速度V=60m/min,繩筒直徑D=800mm,鋼繩直徑d=14mm ，則滾筒轉(zhuǎn)速為
初步擬定出二級(jí)傳動(dòng)的傳動(dòng)方案。因?yàn)槭蔷鹿ぷ?，是多粉塵，潮濕，易燃易爆的場(chǎng)合，而且傳遞的功率大，傳動(dòng)要求嚴(yán)格，尺寸要求緊湊，所以最后選定蝸桿-齒輪二級(jí)減速器.即：JH-8型回柱絞車。
3.1 電動(dòng)機(jī)選擇
3.1.1電動(dòng)機(jī)類型和結(jié)構(gòu)型式
回柱絞車主要用于井下回收支柱用,為防止瓦斯、粉塵等有害氣體引起爆炸,故絞車的電動(dòng)機(jī)需要選用礦用防爆電機(jī).防爆電機(jī)的選型原則是安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理、維護(hù)方便,同其它的防爆電氣設(shè)備一樣應(yīng)根據(jù)危險(xiǎn)場(chǎng)所的類別和區(qū)域等級(jí)以及在該場(chǎng)所存在的爆炸性混合物的級(jí)別、組別來(lái)選用.在這里我們選用YB系列防爆型三相異步電動(dòng)機(jī).結(jié)構(gòu)為封閉臥式結(jié)構(gòu).
3.1.2傳動(dòng)裝置的總效率
式中為從電動(dòng)機(jī)到繩筒之間各傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和軸承的效率，由表查的滾動(dòng)軸承＝0.99，蝸桿傳動(dòng)＝0.8，圓柱齒輪傳動(dòng)＝0.97，彈性聯(lián)軸器＝0.99，繩筒滑動(dòng)軸承＝0.96
則
3.1.3電動(dòng)機(jī)額定功率
根據(jù)原始數(shù)據(jù)選取電動(dòng)機(jī)的額定功率
3.1.4電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速
因?yàn)槭窃诰鹿ぷ?要考慮到其安全可靠性,所以選用防爆電機(jī)，即YB系列防爆三相異步電機(jī),同步轉(zhuǎn)速為1500m/min,滿載時(shí)轉(zhuǎn)速為1480r/min.
3.2計(jì)算傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比和分級(jí)傳動(dòng)比
根據(jù)機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案把總傳動(dòng)比分配到各級(jí)傳動(dòng)上，并要求各級(jí)傳動(dòng)結(jié)構(gòu)緊湊，承載能力高，工作可靠，制造經(jīng)濟(jì)和效率高。
3.2.1傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比
3.2.2分配各級(jí)傳動(dòng)比
取蝸桿傳動(dòng)比，圓柱齒輪傳動(dòng)比
3.3 傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)
3.3.1各軸轉(zhuǎn)速
高速軸為1軸，中間軸為2軸，低速軸為3軸，則
3.3.2各軸輸入功率
按電動(dòng)機(jī)的額定功率計(jì)算各軸輸入功率，即
3.3.3各軸轉(zhuǎn)矩
3.4 高速級(jí)傳動(dòng)件設(shè)計(jì)
3.4.1選擇蝸桿傳動(dòng)類型
根據(jù)GB/T10085—1988的推薦,采用漸開(kāi)線蝸桿(ZI)
3.4.2選擇材料
根據(jù)設(shè)計(jì)要求,并考慮到蝸桿傳動(dòng)傳遞的功率不大適中,速度
是慢速,故蝸桿用20Cr,因需要效率高些,耐磨性好些,故蝸桿螺旋齒面要求淬火,硬度為45-55HRC.蝸輪用鑄鋁鐵青銅ZCuAl10Fe3,金屬模鑄造.為了節(jié)約貴重的有色金屬,僅齒圈用青銅制造,二輪芯用灰鑄鐵HT100鑄造.
3.4.3蝸輪蝸桿設(shè)計(jì)
3.4.3．1按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)
根據(jù)閉式蝸桿傳動(dòng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則,先按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì),再校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度.
3.4.3．2確定作用再蝸輪上的轉(zhuǎn)矩
由計(jì)算可知
3.4.3．3確定載荷系數(shù)K
因工作較穩(wěn)定,故取載荷分布不均有系數(shù);由表選取使用系數(shù);由于轉(zhuǎn)速不高,沖擊不大,可取動(dòng)載系數(shù),
則
3.4.3.4確定彈性影響系數(shù)
因選用得式鑄造鋁鐵青銅蝸輪和鋼蝸桿相配,故
3.4.3．5確定接觸系數(shù)
先假設(shè)蝸桿分度圓直徑和傳動(dòng)中心距得比值,從中查得
3.4.3．6確定許用接觸應(yīng)力
根據(jù)蝸輪材料為鑄鋁鐵青銅ZCuAl10Fe3,金屬模鑄造,蝸桿螺旋齒面硬度＞46HRC,可得蝸輪得基本許用應(yīng)力
應(yīng)力循環(huán)次數(shù)
壽命系數(shù)
則
3.4.3.7計(jì)算中心距
取中心距,根據(jù)傳動(dòng)比,從手冊(cè)中取模數(shù),蝸桿分度圓直徑.這時(shí),可得接觸系數(shù),因?yàn)?因此以上計(jì)算結(jié)果可用.
3.4.3.8蝸桿與蝸輪的主要參數(shù)與幾何尺寸
1)蝸桿
軸向齒距;直徑系數(shù);齒頂圓直徑;齒根圓直徑分度圓導(dǎo)程角;蝸桿軸向齒厚.
2)蝸輪
蝸輪齒數(shù);變位系數(shù)X=-0.5
驗(yàn)算傳動(dòng)比
這時(shí)傳動(dòng)比誤差為 這是允許的
蝸輪分度圓直徑
蝸輪喉圓直徑
蝸輪齒根圓直徑
蝸輪咽喉母圓半徑
3.4.3.9校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度
當(dāng)量齒數(shù)
根據(jù),,從中可查得齒形系數(shù)
螺旋角系數(shù)
許用彎曲應(yīng)力
從中可得由ZCuAl10Fe3制造的蝸輪的基本許用彎曲應(yīng)力
壽命系數(shù)
所以,
彎曲強(qiáng)度是滿足的.
3.4.3.10驗(yàn)算效率
已知 ， ；與相對(duì)滑動(dòng)速度有關(guān)。
從表中用插值法查得
帶人式中得 大于原估計(jì)值，因此不用重算。
3.4.3.11精度等級(jí)公差
考慮到所設(shè)計(jì)和表面粗糙度的確定的蝸桿傳動(dòng)是動(dòng)力傳動(dòng),屬于通用機(jī)械減速器,從GB/T 10089-1988圓柱蝸桿,蝸輪精度中選擇8級(jí)精度,側(cè)隙種類為f,標(biāo)注為8f GB/T 10089-1988.然后由有關(guān)手冊(cè)查得要求的公差項(xiàng)目及表面粗糙度.
8.工作圖見(jiàn)圖紙
3.5 低速級(jí)傳動(dòng)件設(shè)計(jì)
1.選擇齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù)
1）選用直齒圓柱齒輪
2）絞車為一般工作機(jī)器，速度不高，故選用7級(jí)精度(GB10095-88)
3）材料選擇 選擇小齒輪材料為40Cr（調(diào)質(zhì)）硬度為280HBS，大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)）硬度為240HBS，兩者材料硬度差為40HBS
4） 選小齒輪齒數(shù)，則大齒輪齒數(shù)
2.按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)
1） 確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值
(1)試選載荷系數(shù) (初選)
(2)小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩
(3)選齒寬系數(shù)
(4)由此可得的材料的彈性影響因數(shù)
(5)按齒面硬度查得小齒輪接觸疲勞強(qiáng)度極限，大齒輪接觸疲勞強(qiáng)度極限
(6)計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)
(7)可得接觸疲勞壽命系數(shù),
(8)計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力
取失效概率為1％，安全系數(shù)S＝1
2） 計(jì)算
(1)試計(jì)算小齒輪分度圓直徑，代入中的較小的值
(2)計(jì)算圓周速度
(3)計(jì)算齒寬b
(4)計(jì)算齒寬與齒高b/h
模數(shù)
齒高
(5)計(jì)算載荷系數(shù)K
根據(jù) ，7級(jí)精度，查圖得動(dòng)載荷系數(shù)
直齒輪， ；
由表10-2查得使用系數(shù) ；
由表用插值法查得7級(jí)精度，小齒輪相對(duì)支承非對(duì)稱布置時(shí)
故動(dòng)載荷系數(shù)
（6） 按實(shí)際的載荷系數(shù)教正所算得的分度圓直徑得
（7） 計(jì)算模數(shù) m
3、 安齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)
彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為
3.1確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值
3.1.1 由圖查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限；大齒輪的彎曲強(qiáng)度極限；
3.1.2由圖取彎曲疲勞壽命系數(shù) ，
3.1.3 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力
取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4 則得
3.1.4計(jì)算載荷系數(shù)K
3.1.5查取齒形系數(shù)
由表查得
3.1.6查取應(yīng)力校正系數(shù)
由表查得
3.1.7計(jì)算大小齒輪的并加以比較
大齒輪的數(shù)值較大
3.2設(shè)計(jì)計(jì)算
對(duì)此計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)M 大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，由于齒數(shù)模數(shù)M的大小主要取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑（即模數(shù)與齒數(shù)的乘積）有關(guān)，可取由彎曲強(qiáng)度算得的模數(shù)6.555并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值M = 8 mm ,按接觸強(qiáng)度算得的分度圓直徑，算出小齒輪齒數(shù) 大齒輪的齒數(shù) 取
這樣設(shè)計(jì)出的齒輪傳動(dòng)，既滿足了齒面接觸疲勞強(qiáng)度，又滿足了齒根彎曲疲勞強(qiáng)度，并做到結(jié)構(gòu)緊湊，避免浪費(fèi)。
4、 幾何尺寸計(jì)算
4.1計(jì)算分度圓直徑
4.2計(jì)算中心距
4.3計(jì)算齒輪寬度
取
5、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及繪制齒輪零件圖（見(jiàn)圖紙）
3.6高速軸設(shè)計(jì)(蝸桿軸)
3.6.1軸的材料選擇
選用45號(hào)鋼,調(diào)質(zhì).
3.6.2求作用在蝸桿上的力
已知:,,,蝸桿分度圓直徑. 所以,
圓周力
軸向力
徑向力
3.6.3初步確定軸的最小直徑
根據(jù)表15-3,取,于是得
最小直徑處是安裝聯(lián)軸器得直徑,為使所選的軸直徑與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng),故需同時(shí)選聯(lián)軸器的型號(hào).
聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩,查表14-1,取,則
按照計(jì)算轉(zhuǎn)矩應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩的條件,查標(biāo)準(zhǔn)GB/T5014-1985,選用TL7型彈性套柱銷聯(lián)軸器,公稱轉(zhuǎn)矩,許用轉(zhuǎn)速2800r/min.半聯(lián)軸器孔 徑為48mm,故取軸徑;半聯(lián)軸器長(zhǎng)度L=112mm。
3.6.4結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
3.6.4.1、擬定軸上零件的轉(zhuǎn)配方案
3.6.4.1軸的校核
水平面支反力
則
則
垂直面支反力
其中
則
水平面彎矩
垂直面彎矩
總彎矩
扭矩
下圖所示為高速軸的水平面彎矩圖,垂直面彎矩圖,合成彎矩圖以及扭矩圖.
從軸的結(jié)構(gòu)圖以及彎距圖和扭距圖中可以看出C是軸的危面.
3.6.4.3按彎曲合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度
進(jìn)行校核時(shí),通常只校核軸上承受最大彎距和扭距的截面的強(qiáng)度.取,軸的計(jì)算應(yīng)力為
之前選定軸的材料為45號(hào)鋼,調(diào)質(zhì)處理.查得.因,故安全.
3.7中間軸的設(shè)計(jì)(蝸輪齒輪軸)
3.7.1軸的材料選擇
選用45號(hào)鋼,調(diào)質(zhì).
3.7.2求作用在蝸輪和齒輪上的力
已知:, ,,小齒輪分度圓直徑
作用在蝸輪上的力:
作用在小齒輪上的力:
3.7.3初步估算軸的最小直徑
取材料為45號(hào)鋼,調(diào)質(zhì).取,于是得
最小直徑處安裝軸承,所以取軸徑為80mm.,所以選取7016C型角接觸球軸承,,,
3.7.4結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
3.7.4.1擬定軸上零件的傳配方案
3.7.4.2軸的校核
水平面支反力
則
垂直面支反力
其中
則
水平面彎矩
垂直面彎矩
總彎矩
扭矩
3.7.4.3按彎曲合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度
進(jìn)行校核時(shí),通常只校核軸上承受最大彎距和扭距的截面的強(qiáng)度.取,軸的計(jì)算應(yīng)力為
之前選定軸的材料為45號(hào)鋼,調(diào)質(zhì)處理.查得.因,故安全.
3.8 低速軸的設(shè)計(jì)
3.8.1軸的材料選擇
選用45號(hào)鋼,調(diào)質(zhì).
3.8.2求作用在大齒輪上的力
由小齒輪的受力情況,可以得出大齒輪的受力,即
3.8.3初步確定軸的最小直徑
選軸的材料為45號(hào)鋼,調(diào)質(zhì)處理.取,于是得
3.8.4擬定軸上零件的傳配方案 （見(jiàn)圖紙)
3.8.5軸的校核
水平面支反力 則
垂直面支反力 則
水平面彎矩
垂直面彎矩
總彎矩
扭矩
3.8.6按彎曲合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度
進(jìn)行校核時(shí),通常只校核軸上承受最大彎距和扭距的截面的強(qiáng)度.取,軸的計(jì)算應(yīng)力為
之前選定軸的材料為45號(hào)鋼,調(diào)質(zhì)處理.查得.因,故安全.
3.9 蝸桿軸上的軸承壽命校核
1.在設(shè)計(jì)蝸桿選用的軸承為7312B型角接觸球軸承,由手冊(cè)查得，
(1)由滾動(dòng)軸承樣本可查得,,70000型軸承背對(duì)背或面對(duì) 面成對(duì)安裝在軸上時(shí),當(dāng)量載荷可以按下式計(jì)算:
1)當(dāng)
2)當(dāng)
,且工作平穩(wěn),取,按上面式(2)計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷,即
(2)計(jì)算預(yù)期壽命
(3)求該軸承應(yīng)具有的基本額定動(dòng)載荷
故選擇此對(duì)軸承在軸上合適.
第四章 箱體及附件設(shè)計(jì)與減速器的潤(rùn)滑
4.1 箱體主要基本結(jié)構(gòu)尺寸
表2-1箱體主要基本結(jié)構(gòu)尺寸
Tab. 2-1 Box size of the main basic structure
名 稱 尺 寸(mm)
箱座壁厚 16
箱蓋壁厚 10
箱座上部凸緣厚度 18
箱蓋上部凸緣厚度 14.4
箱座底凸緣厚度 30
地腳螺釘數(shù)目 6
地腳螺釘直徑 24
軸承旁聯(lián)接螺釘直徑 18
蓋于座聯(lián)接螺栓直徑 12
視孔蓋螺釘直徑 7
定位銷直徑 10
箱蓋加強(qiáng)筋厚度 8
箱座加強(qiáng)筋厚度 10
4.2減速器的潤(rùn)滑
4.2.1傳動(dòng)件的潤(rùn)滑
閉式齒輪傳動(dòng)的潤(rùn)滑大部分要求潤(rùn)滑油有較高的粘度和較好的油性.潤(rùn)滑油的粘度可以根據(jù)齒輪的材料和圓周速度來(lái)選擇潤(rùn)滑油.蝸桿傳動(dòng)傳動(dòng)齒面間的滑動(dòng)速度大,傳動(dòng)效率低,發(fā)熱大,因此潤(rùn)滑對(duì)于蝸桿傳動(dòng)來(lái)說(shuō)更為重要.
由于是蝸桿-齒輪減速器,綜合考慮采用油池潤(rùn)滑方式.在多級(jí)減速器中,應(yīng)盡量使各級(jí)傳動(dòng)浸入油深度近于相等.一般齒頂圓到油池地面的距離不應(yīng)小于30～50mm,以免太淺時(shí)激起沉于積在箱底的油泥.根據(jù)齒輪及蝸桿傳動(dòng)的粘度平均值,選用HJ-50號(hào)機(jī)械油進(jìn)行潤(rùn)滑.
4.2.2軸承的潤(rùn)滑
軸承的潤(rùn)滑盡可能利用傳動(dòng)件的潤(rùn)滑方法來(lái)實(shí)現(xiàn),通常根據(jù)齒輪或蝸桿的圓周速度來(lái)選擇.由飛濺油量不能滿足軸承的需要,這時(shí)需要采用油脂如何方法,故在軸承內(nèi)側(cè)設(shè)置擋油環(huán),以免油池中的油浸入軸承,稀釋潤(rùn)滑油.由于工作溫度在80—100攝氏度,而且工作環(huán)境油水分或較潮濕,所以選用鈣鈉基潤(rùn)滑脂(ZBE 36002-88).
第五章 回柱絞車制動(dòng)器的設(shè)計(jì)
5.1常用絞車制動(dòng)閘的形式
絞車制動(dòng)閘的形式有下列三種：
(1)帶式制動(dòng)閘
帶式制動(dòng)間有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、維修快捷等優(yōu)點(diǎn)，但也有制動(dòng)力矩受限、閘帶易磨損等缺點(diǎn)。一般用于井下小絞車.
(2)塊式制動(dòng)閘
塊式制動(dòng)閘因閘塊大都使用木塊而得其名。滾簡(jiǎn)直徑在1．2m及其以上的老式絞車皆采用塊式制動(dòng)間。按結(jié)構(gòu)分，有角移式塊式制動(dòng)閘和平移式塊式制動(dòng)閘。
(3)盤(pán)式制動(dòng)閘
盤(pán)式制動(dòng)閘是一種利用盤(pán)形彈簧(又稱碟形彈簧)彈力緊閘和利用液壓推力松閘的一種新型絞車制動(dòng)裝置。由于使用多副制動(dòng)閘，制動(dòng)可靠性高；用電液調(diào)壓裝置來(lái)調(diào)節(jié)制動(dòng)力矩，操作方便，可調(diào)性好；慣性小，動(dòng)作快，靈敏度高；重量輕，外形尺寸?。煌ㄓ眯院玫葍?yōu)點(diǎn)，因而盤(pán)形閘獲得廣泛應(yīng)用。但也有制造精度高、密封要求嚴(yán)格和碟形彈簧可能失效等缺點(diǎn)，在使用維護(hù)中必須注意。
5.2絞車上應(yīng)有的安全裝置
5.2.1制動(dòng)閘
各類絞車都必須具備制動(dòng)鬧，重要紋車應(yīng)有手動(dòng)操縱閘和能自動(dòng)操縱的保險(xiǎn)閘。如果手動(dòng)閘和保險(xiǎn)閘共同使用一套閘瓦制動(dòng)時(shí)，操縱和控制機(jī)構(gòu)必須分開(kāi)。滾筒直徑在o．8m及其以下的絞車只有手動(dòng)閘。
5.2.2深度指示器
深度指示器是指示提升容器在井筒中運(yùn)行位置的重要裝置。滾簡(jiǎn)直徑1.2m及其以上的絞車都裝有深度指示器。在深度指示器上都裝有減速警鈴、過(guò)卷保護(hù)開(kāi)關(guān)、限速凸輪板、傳動(dòng)齒輪和離合聯(lián)軸節(jié)等。指示針裝在螺母上，由兩根絲杠帶動(dòng)，使兩根指針同時(shí)做上下移動(dòng)。
5.2.3各種保險(xiǎn)裝置
提刀絞車按規(guī)定要求必須裝設(shè)下列保險(xiǎn)裝置：防止過(guò)卷裝置、防止過(guò)速裝置、過(guò)負(fù)荷和欠電壓保護(hù)裝置、限速裝置、閘瓦過(guò)磨損保護(hù)裝置、松繩報(bào)警裝置、滿倉(cāng)保護(hù)裝置和深度指示器失效保護(hù)裝置等。滾筒直徑o．8m及其以下的絞車，由于絞車結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行速度較侵，一般都沒(méi)有上述保險(xiǎn)裝置。滾簡(jiǎn)直徑1．2m及其以上的絞車．根據(jù)個(gè)同的使用要求設(shè)置不同類型和數(shù)量的保險(xiǎn)裝置。
5.3回柱絞車制動(dòng)器的作用
1.保證準(zhǔn)確停位，防止電動(dòng)機(jī)停電后,其轉(zhuǎn)子慣性仍繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng).
2.控制放繩速度，防止?jié)L筒上鋼絲繩亂纏繩。實(shí)際進(jìn)行回柱作業(yè)時(shí)，為縮短拴繩時(shí)間，可打開(kāi)回柱絞車的離合器．使?jié)L筒與蝸輪蝸桿減速箱脫開(kāi)，拴繩工可迅速輕快地將鋼絲繩從滾簡(jiǎn)上拉出來(lái)，直至拴到需要回收的頂校上。為限制滾筒放繩旋轉(zhuǎn)時(shí)的慣性，可使用制動(dòng)閘進(jìn)行控制，防止?jié)L筒上鋼絲繩亂繩.
5.4制動(dòng)器的選用和設(shè)計(jì)
5.4.1制動(dòng)器的確定
根據(jù)給出的滾筒直徑以及絞車的實(shí)際情況,最后確定選用帶式制動(dòng)器.
5.4.2帶式制動(dòng)器的工作原理
帶式制動(dòng)器是常見(jiàn)的一種制動(dòng)器,工作原理為摩擦制動(dòng). 圖4-1為帶式制動(dòng)器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。制動(dòng)塊與閘帶固聯(lián)并插入制動(dòng)槽內(nèi)。當(dāng)手柄在操作力P的作用下扳過(guò)死點(diǎn),閘帶緊箍閘輪并欲與之同轉(zhuǎn)由于制動(dòng)塊與槽的作用,可實(shí)現(xiàn)制動(dòng)目的。
圖4-1 帶式制動(dòng)器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖
1閘輪 2閘帶 3制動(dòng)塊 4拉桿 5手柄 6機(jī)體制動(dòng)槽
Fig.4-1-- With brake structure diagram
1 gateway round 2 with three gates brake block 4 drawbars 5 body brake handle 6 slot
帶式制動(dòng)器是靠作用力Q收緊制動(dòng)帶而抱住閘輪，即靠帶與輪間產(chǎn)生的摩擦力達(dá)到制動(dòng)目的。為了使帶能夠彎曲，帶通常必須做得很薄((2～4mm)。為了增加摩擦作用，制動(dòng)帶材料一般為鋼帶上覆有一層石棉織物或夾鐵紗帆布，這層覆蓋物也很薄，被粘結(jié)或鉚在鋼帶上，而且必須是連續(xù)和撓性的。
同其它類型的制動(dòng)器一樣，為了采用較小型號(hào)的制動(dòng)器和減小安裝尺寸，帶式制動(dòng)器也應(yīng)安裝在主電動(dòng)機(jī)或高速軸上，以減小所需的制動(dòng)力矩。
第六章 回柱絞車的操作要求及鋼絲繩斷裂原因分析
6.1回柱絞車的操作要求
(1)操作工必須經(jīng)過(guò)培訓(xùn)考試合格，方可上崗；
(2)操作工應(yīng)熟悉所操作回柱絞車的性能與結(jié)構(gòu)，熟悉信號(hào)的聯(lián)系方法，會(huì)檢查、維修、潤(rùn)滑、保養(yǎng)設(shè)備，并會(huì)處理—般性故障。
6.2開(kāi)車前必須認(rèn)真檢查
(1)檢查各部螺栓、銷于等有無(wú)松動(dòng)、檢查支撐柱是否牢固，發(fā)現(xiàn)松動(dòng)要及時(shí)撐緊。
(2)檢查機(jī)座有無(wú)開(kāi)裂或明顯變形。安裝是否牢固，否則應(yīng)繼續(xù)加固壓穩(wěn)。
(3)檢查各電氣設(shè)備和信號(hào)裝置是否完好，是咨符合防爆要求。
(4)檢查鋼絲繩在滾筒上固定是否牢固，排列是否整齊．?dāng)嘟z磨損程度是否超過(guò)規(guī)定，有無(wú)咬傷、打結(jié)等現(xiàn)象。
(5)開(kāi)車前應(yīng)檢查絞車與回柱導(dǎo)輪之間有無(wú)人員站止．若有必須讓其躲開(kāi)。
6.3運(yùn)行中必須注意
(1)開(kāi)車前必須松開(kāi)手閘。
(2)運(yùn)行中必須精神集中，注意信號(hào)，注意與回柱工之間的密切配合；信號(hào)不清不能開(kāi)車；
(3)注意觀察絞車各部運(yùn)轉(zhuǎn)情況，如電動(dòng)機(jī)聲響、鋼絲繩纏繞情況、減速器溫度(不得超過(guò)60℃)、電動(dòng)機(jī)外完溫度(不得越過(guò)70℃)等；
(4)絞車運(yùn)行中必須堅(jiān)守崗位，不得離開(kāi)絞車，必須時(shí)常注意頂板及絞車的支撐固定情況。
6.4鋼絲繩斷絲原因分析
6.4.1鋼絲繩間斷斷絲
此種斷絲發(fā)生的部位是在鋼絲繩的同一側(cè)，斷絲數(shù)大多為2-4根，少部分有5-6根之多。連續(xù)斷絲的長(zhǎng)度在20～30mm左右，每隔lm左右出現(xiàn)一次.
6.4.2鋼絲繩連續(xù)斷絲
連續(xù)斷絲數(shù)為2～5根不等，連續(xù)斷絲的長(zhǎng)度為鋼絲繩在滾筒上纏繞的工作長(zhǎng)度。經(jīng)過(guò)檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，這種斷絲是因?yàn)榻g車在工作中的位置不正確,鋼絲繩纏繞咬繩造成的.
第七章 使用與維護(hù)
7.1絞車的安裝操作
由于絞車須隨工作面的推進(jìn)而經(jīng)常移動(dòng)，所以要求固定支護(hù)方法簡(jiǎn)便、可靠、安全，因而采用打頂柱和繩拴的方法。如下圖所示。絞車后面的鋼絲繩扣可拴在橫木上或拴在柱腳上，拴好后，應(yīng)點(diǎn)動(dòng)開(kāi)車將繩拉緊，再打兩根頂柱，頂柱上端應(yīng)向前傾斜10°左右。卷筒采用上面進(jìn)繩方式
圖7-1 卷筒進(jìn)繩方式
在煤層傾角小，頂板較好的工作面，絞車可直接安裝在工作面上進(jìn)行回柱，如果工作面長(zhǎng)度在100米以上可用兩臺(tái)或多臺(tái)絞車分別安裝在工作面各段上，分段同時(shí)進(jìn)行回柱。
在急傾斜煤層工作面上，絞車可安裝在回風(fēng)巷道中，鋼絲繩通過(guò)導(dǎo)向滑輪進(jìn)入工作面回柱。
在絞車安裝好后，應(yīng)進(jìn)行回柱試車，看絞車的安裝支護(hù)是否牢固、安全，電器設(shè)備的接地是否良好、可靠、絞車運(yùn)轉(zhuǎn)是否良好。
絞車進(jìn)行回柱時(shí)，操作極為簡(jiǎn)便，司機(jī)按動(dòng)電鈕控制絞車的正、反及停車。司機(jī)與回柱工人要有信號(hào)聯(lián)絡(luò)，密切配合。在操作過(guò)程中，司機(jī)應(yīng)時(shí)刻注意信號(hào)，觀察絞車的工作情況，并幫助回繩。
7.2后移
絞車在每次回柱后，須沿排柱或沿巷道向后退移。后移的方法：將鋼絲繩拉到絞車后方拴到固定木柱上，開(kāi)動(dòng)絞車便可自移。示意圖如下：
圖7-2 回柱絞車示意圖
7.3維護(hù)與檢修
對(duì)絞車應(yīng)經(jīng)常檢查各潤(rùn)滑部位的油量，蝸輪箱內(nèi)潤(rùn)滑油最高溫度不能超過(guò)70C，電動(dòng)機(jī)的最高溫升不能超過(guò)80C，對(duì)各緊固零件須經(jīng)常檢查，絞車發(fā)生不正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，應(yīng)及時(shí)停車檢查，并作記錄。
小 結(jié)
這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)幾乎用到了我們大學(xué)所學(xué)的所有專業(yè)課程,可以說(shuō)是我們大學(xué)所學(xué)專業(yè)知識(shí)的一次綜合考察和評(píng)定.通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì),使我們對(duì)以前所學(xué)的專業(yè)知識(shí)有了一個(gè)總體的認(rèn)識(shí)與融會(huì)貫通.例如我們?cè)谠O(shè)計(jì)過(guò)程當(dāng)中需要用到所學(xué)的工程制圖、材料力學(xué)、機(jī)械工程材料、機(jī)械設(shè)計(jì)、極限配合與公差以及CAD計(jì)算機(jī)輔助制圖等基礎(chǔ)的專業(yè)知識(shí).在做畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中,不僅使我們熟悉了舊的的知識(shí)點(diǎn),還使我們發(fā)現(xiàn)了許多以前沒(méi)有注意的細(xì)節(jié)問(wèn)題,而這些細(xì)節(jié)問(wèn)題恰恰是決定我們是否能夠成為一名合格的機(jī)械技術(shù)人才的關(guān)鍵所在.
此外,我感覺(jué)兩個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)極大的豐富了我們的知識(shí)面,使我學(xué)到了許多知識(shí),不僅僅局限于多學(xué)的專業(yè)知識(shí).在做設(shè)計(jì)的過(guò)程中,由于需要用到課本外的知識(shí),這要求我們上網(wǎng)或者到圖書(shū)館等查閱資料.例如在設(shè)計(jì)傳動(dòng)方案時(shí)就需要我們對(duì)絞車的工作環(huán)境和工作能力等由一定的了解才能選擇合適的傳動(dòng)方式.由于以前沒(méi)有注意此方面的問(wèn)題,所以必須通過(guò)實(shí)踐認(rèn)識(shí)和查閱資料才能做到更好.
到這里,大學(xué)生活馬上就要告一段落,但是有了這一次工作前的綜合考核,我想在以后的工作中我可以面對(duì)任何困難的考驗(yàn).
河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文
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致 謝
設(shè)計(jì)已接近尾聲了，在近半年的畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，經(jīng)歷了反復(fù)重做、改正的痛苦，也經(jīng)歷了解決問(wèn)題后的喜悅和振奮；出現(xiàn)了很多問(wèn)題和挫折，同時(shí)也學(xué)到了很多的東西。通過(guò)設(shè)計(jì)我對(duì)知識(shí)的理解更加深了一步。如果沒(méi)有老師們的悉心指導(dǎo)，就不會(huì)順利完成設(shè)計(jì)，所以，在此我要感謝老師們給予的幫助和指導(dǎo)。
本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)能按時(shí)的完成，我由衷的感謝我的指導(dǎo)老師，由于我做的課題回柱絞車的資料很少，而且這種機(jī)械大部分使用在井下，平時(shí)很難見(jiàn)到，為了豐富我們的實(shí)踐知識(shí)，加深對(duì)回柱絞車的印象。在設(shè)計(jì)以前，老師給我們講解了回柱絞車的工作原理及工作特