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Robot
Robot is a type of mechantronics equipment which synthesizes the last research achievement of engine and precision engine, micro-electronics and computer, automation control and drive, sensor and message dispose and artificial intelligence and so on.With the development of economic and the demand for automation control, robot technology is developed quickly and all types of the robots products are come into being.The practicality use of robot products not only solves the problems which are difficult to operate for human being, but also advances the industrial automation program.At present, the research and development of robot involves several kinds of technology and the robot system configuration is so complex that the cost at large is high which to a certain extent limit the robot abroad use. To development economic practicality and high reliability robot system will be value to robot social application and economy development.
With the rapid progress with the control economy and expanding of the modern cities, the let of sewage is increasing quickly: With the development of modern technology and the enhancement of consciousness about environment reserve, more and more people realized the importance and urgent of sewage disposal. Active bacteria method is an effective technique for sewage disposal，The lacunaris plastic is an effective basement for active bacteria adhesion for sewage disposal. The abundance requirement for lacunaris plastic makes it is a consequent for the plastic producing with automation and high productivity. Therefore, it is very necessary to design a manipulator that can automatically fulfill the plastic holding.
With the analysis of the problems in the design of the plastic holding manipulator and synthesizing the robot research and development condition in recent years, a economic scheme is concluded on the basis of the analysis of mechanical configuration, transform system, drive device and control system and guided by the idea of the characteristic and complex of mechanical configuration, electronic, software and hardware.
In this article, the mechanical configuration combines the character of direction coordinate and the arthrosis coordinate which can improve the stability and operation flexibility of the system. The main function of the transmission mechanism is to transmit power to implement department and complete the necessary movement. In this transmission structure, the screw transmission mechanism transmits the rotary motion into linear motion. Worm gear can give vary transmission ratio. Both of the transmission mechanisms have a characteristic of compact structure. The design of drive system often is limited by the environment condition and the factor of cost and technical lever. The step motor can receive digital signal directly and has the ability to response outer environment immediately and has no accumulation error, which often is used in driving system. In this driving system, open-loop control system is composed of stepping motor, which can satisfy the demand not only for control precision but also for the target of economic and practicality. On this basis，the analysis of stepping motor in power calculating and style selecting is also given.
The analysis of kinematics and dynamics for object holding manipulator is given in completing the design of mechanical structure and drive system. Kinematics analysis is the basis of path programming and track control. The positive and reverse analysis of manipulator gives the relationship between manipulator space and drive space in position and speed. The relationship between manipulator’s tip position and arthrosis angles is concluded by coordinate transform method. The geometry method is used in solving inverse kinematics problem and the result will provide theory evidence for control system.
The f0unction of dynamics is to get the relationship between the movement and force and the target is to satisfy the demand of real time control. in this chamfer, Newton-Euripides method is used in analysis dynamic problem of七he cleaning robot and the arthrosis force and torque are given which provide the foundation for step motor selecting and structure dynamic optimal ting.
Control system is the key and core part of the object holding manipulator system design which will direct effect the reliability and practicality of the robot system in the division of configuration and control function and also will effect or limit the development cost and cycle. With the demand of the PCL-839 card, the PC computer which has a. tight structure and is easy to be extended is used as the principal computer cell and takes the function of system initialization, data operation and dispose, step motor drive and error diagnose and so on. A t the same time, the configuration structure features, task principles and the position function with high precision of the control card PCL-839 are analyzed. Hardware is the matter foundation of the control. System and the software is the spirit of the control system. The target of the software is to combine all the parts in optimizing style and to improve the efficiency and reliability of the control system.
The software design of the object holding manipulator control system is divided into several blocks such as system initialization block, data process block and error station detect and dispose model and so on. PCL-839 card can solve the communication between the main computer and the control cells and take the measure of reducing the influence of the outer signal to the control system. The start and stop frequency of the step motor is far lower than the maximum running frequency. In order to improve the efficiency of the step motor, the increase and decrease of the speed is must considered when the step motor running in high speed and start or stop with great acceleration. The increase and decrease of the motor’s speed can be controlled by the pulse freque ncy sent to the step motor drive with a rational method. This can be implemented either by hardware or by software.
A step motor shift control method is proposed, which is simple to calculate, easy to realize and the theory means is straightforward. The motor'''' s acceleration can fit the torque-frequency curve properly with this method. And the amount of calculation load is less than the linear acceleration shift control method and the method which is based on the exponential rule to change speed. The method is tested by experiment.
A t last, the research content and the achievement are sum up and the problems and shortages in main the content are also listed. The development and application of robot in the future is expected.
機器人
機器人是典型的機電一體化裝置，它綜合運用了機械與精密機械、微電子與計算機、自動控制與驅動、傳感器與信息處理以及人工智能等多學科的最新研究成果，隨著經濟的發(fā)展和各行各業(yè)對自動化程度要求的提高，機器人技術得到了迅速發(fā)展，出現了各種各樣的機器人產品。機器人產品的實用化，既解決了許多單靠人力難以解決的實際問題，又促進了工業(yè)自動化的進程。目前，由于機器人的研制和開發(fā)涉及多方面的技術，系統(tǒng)結構復雜，開發(fā)和研制的成本普遍較高，在某種程度上限制了該項技術的廣泛應用，因此，研制經濟型、實用化、高可靠性機器人系統(tǒng)具有廣泛的社會現實意義和經濟價值。
由于我國經濟建設和城市化的快速發(fā)展，城市污水排放量增長很快，污水處理己經擺在了人們的議事日程上來。隨著科學技術的發(fā)展和人類知識水平的提高，人們越來越認識到污水處理的重要性和迫切性，科學家和研究人員發(fā)現塑料制品在水中是用于污水處理的很有效的污泥菌群的附著體。塑料制品的大量需求，使得塑料制品生產的自動化和高效率要求成為經濟發(fā)展的必然。
本文結合塑料一次擠出成型機和塑料抓取機械手的研制過程中出現的問題，綜述近兒年機器人技術研究和發(fā)展的狀況，在充分發(fā)揮機、電、軟、硬件各自特點和優(yōu)勢互補的基礎上，對物料抓取機械手整體機械結構、傳動系統(tǒng)、驅動裝置和控制系統(tǒng)進行了分析和設計，提出了一套經濟型設計方案。
采用直角坐標和關節(jié)坐標相結合的框架式機械結構形式，這種方式能夠提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和操作靈活性。傳動裝置的作用是將驅動元件的動力傳遞給機器人機械手相應的執(zhí)行機構，以實現各種必要的運動，傳動方式上采用結構緊湊、傳動比大的蝸輪蝸桿傳動和將旋轉運動轉換為直線運動的螺旋傳動。機械手驅動系統(tǒng)的設計往往受到作業(yè)環(huán)境條件的限制，同時也要考慮價格因素的影響以及能夠達到的技術水平。由于步進電機能夠直接接收數字量，響應速度快而且工作可靠并無累積誤差，常用作數字控制系統(tǒng)驅動機構的動力元件，因此，在驅動裝置中采用由步進電機構成的開環(huán)控制方式，這種方式既能滿足控制精度的要求，又能達到經濟性、實用化目的，在此基礎上，對步進電機的功率計一算及選型問題經行了分析。
在完成機械結構和驅動系統(tǒng)設計的基礎上，對物料抓取機械手運動學和動力學進行了分析。運動學分析是路徑規(guī)劃和軌跡控制的基礎，對操作臂進行了運動學正、逆問題的分析可以完成操作空間位置和速度向驅動空間的映射，采用齊次坐標變換法得到了操作臂末端位置和姿態(tài)隨關節(jié)夾角之間的變換關系，采用幾何法分析了操作臂的逆向運動學方程求解問題，對控制系統(tǒng)設計提供了理論依據。
機器人動力學是研究物體的運動和作用力之間的關系的科學，研究的目的是為了滿足是實時性控制的需要，本文采用牛頓-歐拉方法對物料抓取機械手動力學進行了分析，計算出了關節(jié)力和關節(jié)力矩，為步進電機的選型和動力學分析與結構優(yōu)化提供理論依據?？刂撇糠质钦麄€物料抓取機械手系統(tǒng)設計關鍵和核心，它在結構和功能上的劃分和實現直接關系到機器人系統(tǒng)的可靠性、實用性，也影響和制約機械手系統(tǒng)的研制成本和開發(fā)周期。
在控制主機的選用上，采用結構緊湊、擴展功能強和可靠性高的PC工業(yè)控制計算機作為主機，配以PCL-839卡主要承擔系統(tǒng)功能初始化、數據運算與處理、步進電機驅動以及故障診斷等功能;同時對PCL-839卡的結構特點、功能原理和其高定位功能等給與了分析。硬件是整個控制系統(tǒng)以及極限位置功能賴以存在的物質基礎，軟件則是計算機控制系統(tǒng)的神經中樞，軟件設計的目的是以最優(yōu)的方式將各部分功能有機的結合起來，使系統(tǒng)具有較高的運行效率和較強的可靠性。
在物料抓取機械手軟件的設計上，采用的是模塊化結構，分為系統(tǒng)初始化模塊、數據處理模塊和故障狀態(tài)檢測與處理等幾部分。主控計算機和各控制單元之間全部由PCL-839卡聯系，并且由該卡實現抗干擾等問題，減少外部信號對系統(tǒng)的影響。 步進電機的啟停頻率遠遠小于其最高運行頻率，為了提高工作效率，需要步進電機高速運行并快速啟停時，必須考慮它的升，降速控制問題。電機的升降速控制可以歸結為以某種合理的力一式控制發(fā)送到步進電機驅動器的脈沖頻率，這可由硬件實現，也可由軟件方法來實現。
本文提出了一種算法簡單、易于實現、理論意義明確的步進電機變速控制策略:定時器常量修改變速控制方案。該方法能使步進電機加速度與其力矩——頻率曲線較好地擬合，從而提高變速效率。而且它的計算量比線性加速度變速和基于指數規(guī)律加速度的變速控制小得多。通過實驗證明了該方法的有效性。
最后，對論文主要研究內容和取得的技術成果進行了總結，提出了存在的問題和不足，同時對機器人技術的發(fā)展和應用進行了展望。
河南理工大學本科畢業(yè)設計（論文）中期檢查表
指導教師： 張 昌 娟 職 稱： 講 師
所在院（系）：機械與動力工程學院 教研室（系、研究所）：
題 目
JT1.0提升絞車設計
學生姓名
王旭峰
專業(yè)班級
機制05-4班
學號
0503010420
一、進度情況說明
在畢業(yè)實習時對JT-1.0絞車有了一些感觀的認識，撰寫完畢業(yè)實習報告之后，查閱了大量關于JT-1.0提升絞車的資料，在撰寫了畢業(yè)實習報告之后，對自己初步設計的幾個方案進行經濟性、可行性的分析比較，選出最好方案然后進行設計分析及計算，寫畢業(yè)設計論文，需要掌握CAD軟件繪圖技術。
復習并熟悉了尺寸、公差和配合的標注?，F在已經用CAD完成了主軸、齒輪與支輪的設計，及一些簡單的受力分析?；就瓿闪嗽O計說明書的書寫，還有JT-1.0主軸裝配圖及總裝圖需要繪制。
二、階段性成果：
4月份進行了實習，為畢業(yè)設計的開始奠定了基礎；
5月完成了主軸裝置的鋼絲繩、滾筒、主軸等的強度計算和校荷；
6月上旬準備完成圖紙的繪制；
6月中旬對已完成的論文進行審核和設計，進行整理裝訂。
三、存在主要問題及解決方法
1、一些設計參數數據計算不夠精確，還得反復進行驗算；
2、設計中不太熟悉的結構設計、繪制有遺漏和錯誤，認真檢查后進行更
正；
3、一些零件的結構設計和校核方法太過繁多，的認真進行比較選出最好
的方法；
4、對傳動系統(tǒng)及其制動系統(tǒng)的工作原理不太了解。
老師帶領我們在校工廠參看了JT-1.0提升絞車基本結構，并講解了其基
本組成、工作原理，使我對JT-1.0提升絞車有了進一步的了解。
四、指導教師對學生在畢業(yè)設計（論文）中的紀律及畢業(yè)設計（論文）任務的完成進展等方面的評語
指導教師： （簽名）
年 月 日
河南理工大學本科畢業(yè)設計（論文）開題報告
題目名稱
JT1.0提升絞車設計
學生姓名
王旭峰
專業(yè)班級
機制05-4班
學號
0503010420
一、選題的目的和意義：
1 能夠掌握設計計算的基本原理和方法,提高設計計算的能力.
2 加深領會計算的基本理論和深化所學的理論知識.
3 樹立正確的設計思想，為以后在工作中遇到相關問題提供解決依據.
通過本次畢業(yè)設計，能使我們把先修的基礎和專業(yè)基礎課程中所獲得的理論知識在實際的設計工作中綜合地加以應用，鍛煉我們理論知識運用于實際工作的能力，鍛煉搜集整理資料的能力，通過畢業(yè)設計之后能夠熟練應用有關參考資料、計算圖表、手冊；熟悉有關的國家標準和部頒標準，為以后成為優(yōu)秀的工程技術人員打下良好的基礎
二、國內外研究現狀簡述：
提升機是礦山大型固定機械之一,主要用于各種重物的升降和輸送。提升機由電動機和減速器以及主軸裝置三部分組成,各部分之間分別由聯軸器聯接。電動機是動力源,減速器是傳動系統(tǒng),主軸裝置為執(zhí)行和控制部分,其中以主軸裝置的設計最為重要。
對傳統(tǒng)的提升機繼電系統(tǒng)進行PLC改造是國內外普遍采用的提升提升機性能的主要措施。PLC具有體積小、重量輕、改造方便且成本低等一系列優(yōu)點，在提升機控制系統(tǒng)中得到了廣泛的應用
三、畢業(yè)設計（論文）所采用的研究方法和手段：
1在學校圖書館查閱相關資料。
2在工廠的實踐畢業(yè)實習。
3通過老師和工程師的指導。
4通過瀏覽因特網上的相關資料。
5通過對相關資料和數據的理論計算和分析
6整理，繪圖，寫設計說明書及畢業(yè)論文
四、主要參考文獻與資料獲得情況
[1] 中南冶金學院. 礦井提升設備.冶金工業(yè)出版, 1980
[2] 吳宗澤, 羅圣國. 機械設計課程設計手冊, 高等教育出版社, 1998
[3].潘 英, 礦山提升機械設計, 中國礦業(yè)大學出版社, 2000
[4] 機械設計手冊編委會, 機械設計手冊, 北京：機械工業(yè)出版社, 2007
[5] 孔慶華, 劉傳紹. 極限配合與測量技術基礎, 上海：同濟大學出版社.2001
[6] 劉小年, 機械制圖, 北京：機械工業(yè)出版., 2003
[7] 濮良貴, 紀名剛. 機械設計, 北京：高等教育出版社, 2001.
[8] 顧崇銜, 機械制造工藝學, .陜西：陜西科學技術出版社, 1999.
五、畢業(yè)設計（論文）進度安排（按周說明）：
第 5-7 周：畢業(yè)實習
第 8-9 周：開題報告、明確課題，收集資料;
第 10 周：總體設計，確定各分審計部分的主要參數；
第11-12周：技術設計冰編寫設計說明書；
第13-14周：繪圖，上交圖紙；
第15-17周：知道老師反饋論文及圖紙，修改論文，指導答辯，答辯。
六、指導教師審批意見（對選題的可行性、研究方法、進度安排作出評價，對是否開題作出決定）：
指導教師： （簽名）
年 月 日
畢
業(yè)
實
習
報
告
姓 名: 王旭峰
班 級: 機制05-4班
學 號: 0503010420
指導老師: 張昌娟
日 期: 2007.5
一、實習目的
生產實習在我們機自專業(yè)知識結構中是必不可少的，并且還作為一個獨立的項目列入專業(yè)教學計劃中的。其目的在于通過實習使學生獲得基本生產的感性知識，理論聯系實際，擴大知識面；同時專業(yè)實習又是鍛煉和培養(yǎng)學生業(yè)務能力及素質的重要渠道，培養(yǎng)當代大學生的實踐能力，也是學生接觸社會、了解產業(yè)狀況、了解國情的一個重要途徑，逐步實現由學生到社會的轉變，培養(yǎng)我們初步擔任技術工作的能力、初步了解企業(yè)管理的基本方法和技能；體驗企業(yè)工作的內容和方法。這些實際知識，對我們學習后面的課程乃至以后的工作，都是十分必要的基礎。
二、實習時間
二零零九年四月
三、實習地點
焦作神華重型機械制造有限公司
四、實習內容
第一章 實習簡介
新學期在做完我們的課程設計后，我們開始了畢業(yè)實習，其主要目的是為了我們即將迎來的畢業(yè)設計，因此此次實習有很重要的意義。具體說來，這次實習是為畢業(yè)設計服務的。他將幫助我們完成設計任務，了解和深入我們所選的題目。
我選的題目是JT-1.0t提升絞車，對于這個題目我感覺是比較感興趣的的。指導老師鄧老師要求我們廣泛閱讀先關理論知識，對提升絞車有一定了解其次超聲加工作為比較前沿的題目也是比較陌生的，因此這就更加使我提高了對本次實習的重視度。我們實習的地點選在焦作神華機械有限公司，地點在那兒無所謂，關鍵是給我們提供了一個了解生產實踐，升華理論知識的契機。作為第二實習地點的河南理工大學機械廠，使我們對提升絞車有了比較系統(tǒng)的了解和認識。根據制造工藝的不同，可把提升絞車的滾筒結構分為鑄造一焊接混合型(支輪為鑄造，滾筒為焊接)和焊接型。JT系列提升絞車可供煤礦、金屬礦、非金屬礦在傾斜巷道作升降物料和人員之用，也可作為小型豎井的提升設備。此外，還可以地下或地面作其它運輸及輔助工作。JT-1.0型礦用提升絞車主要用于礦井運輸、調車及斜坡提升物料之用。
在實習過程中，每時每刻都在努力學習相關知識，在實習的三周中，我通過查閱大量資料，并和工人師傅交流和學習，使自己得到有價值的資料和信息。
在設計計算方時，假設滾筒承受集中載荷，按平面簡化力系繪制各構件的內力圖，按材料力學中簡支梁的有關公式計算其危險截面的最大彎曲應力或剪應力；用安全系數的概念來校核其強度；通過適當的增大安全系數的辦法來進行結構件設計，以適應其工作的惡劣環(huán)境。這種方法精度低，安全系數大。許多東西依靠前人的經驗，直接使用結果，這樣又存在著一定的不合理性，但是設計的過程均是按照《煤炭安全規(guī)程》，所以有足夠的可靠性。
暫緊張的實習很快就結束了，在這段時間里我的收獲是豐厚的，在學校老師、工廠師傅的指導和幫助下，我對珩磨和超聲珩磨有了深刻的認識，這一切為我做好畢業(yè)設計更增加了一份信心。
通過本次實習，使我擴大了視野增長了不少見識。同時更為做完做好畢業(yè)設計打下了良好的基礎，在此對曾給予我?guī)椭睦蠋熀凸と藥煾当硎靖兄x。
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第二章 神華公司簡介
焦作神華重型機械制造有限公司(原焦作重型機械制造有責任限公司)是集科技開發(fā)、生產經營、技術服務于一體，具有百年歷史的國家二級企業(yè)，國家二級計量單位，省級 文明單位，中國煤礦機械裝備公司及河南省煤礦機械制造公司成員廠。公司現有職工二千多人，其中各類專業(yè)技術人員300余人，中、高級專業(yè)技術職稱人員50余人。擁有固定資產5000萬元，年產值7000萬元，各種機加工設備300臺（套），其中5m立車、5m滾齒機、大型數顯落地鏜銑床等精良設備50臺（套）。公司技術力量雄厚，下設機械加工、鉚焊、鑄造、熱處理、檢測及安裝等分廠，有先進的理化實驗、計量檢測、產品檢測、信息中心等。本公司面向煤礦、建材、化工、冶金、電力、環(huán)保等行業(yè)，可承攬年產120萬噸煤炭設備、30萬噸水泥成套設備、15萬千瓦電煤磨設備及20萬噸純堿成套設備、0.6—30萬千瓦燃煤電廠環(huán)保設備制造及安裝，產品遠銷全國二十六個省、市、自治區(qū)，曾多次為國家重點工程配套。2000年12月獲得中國方圓認證委員會質量認證中心ISO9001國際質量體系認證。我們的質量方針是：滿足顧客的需要是我們永恒的追求。質量目標是：質量體系按ISO9001標準保持穩(wěn)定有效運行，產品一次交驗合格率95%。以高質量、低成本、優(yōu)質服務、達到顧客滿意為宗旨。本公司面向煤礦、建材、化工、冶金、電力、環(huán)保等行業(yè)。多次為國家重點工程配套帶式輸送機，在用戶中享有較高聲譽。
公司依靠科技進步，堅持走質量效益型道路，形成了從新產品開發(fā)、生產制造、銷售和服務全過程的質量保證體系。作為國家二級計量合格單位，我公司擁有一套完整的質量檢測系統(tǒng)，嚴格的管理程序，先進的測試設備，檢測手段齊全，從原材料進廠到產品出廠，每一個環(huán)節(jié)都進行嚴格檢查。企業(yè)設有質量測試中心，中心有九個實驗室：化驗室、硬度實驗室、金相室、探傷室、力學實驗室、熱工儀表室、機械性能測試室、計量鑒定室、托輥實驗室。各種檢測儀器和設備30余臺，主要有：大型金相顯微鏡，布洛維硬度計，長度測試儀、超聲波探傷儀、磨損試驗機、高頻疲勞試驗機、X射線探傷儀，各種拖輥性能測試設備等。通過以上測試手段可以對我廠產品的成品，半成品以及材料的物理，化學和機械性能進行測試分析和質量控制。我公司技術力量雄厚，產品設計采用計算機輔助設計和工藝，先后開發(fā)出一批具有國內先進水平的新產品，提高了產品的市場競爭力。
第三章 提升絞車的發(fā)展狀況
3.1提升絞車的用途和發(fā)展概況
提升絞車是礦山的重要設備之一，是聯系井下與地面的主要運輸工具。 我國對滾筒直徑在2m和2m以上的提升設備稱之為提升機(防爆液壓絞車除外)，對滾筒直徑在2m以下的俗稱為絞車。
提升絞車主要用于煤礦、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、工具和設備。
礦井提升絞車與壓氣、通風和排水設備組成礦井四大固定設備，是一套復雜的機械——電氣組。所以合理的選用礦井提升絞車具有很大的意義。
提升絞車的工作特點是在一定的距離內，以較高的速度往復運行。為保證提升工作高效率和安全可靠，提升絞車應具有良好的控制設備和完善的保護裝置。提升絞車在工作中一旦發(fā)生機械和電氣故障，就會嚴重地影響到礦井的生產，甚至造成人身傷亡。
熟悉提升絞車機的性能、結構及工作原理，提高安裝質量，合理使用設備，加強設備維護，對于確保提升工作效率和安全可靠，防止和杜絕故障及事故發(fā)生，具有重大意義。
提升絞車已有很長的發(fā)展歷史。早在八百多年以箭．我國古代勞動人民就發(fā)明了轆轤，用手搖轆轤從地下提升煤炭和礦石，以后發(fā)展成畜力絞車。十九世紀，西方資本主義國家制造出蒸汽提升機，并用于生產。到二十世紀，由于電力的發(fā)展，電力拖動的提升機逐漸代替蒸汽提升機。近幾十年來，礦井提升機有了更大的發(fā)展，出現了多繩摩擦式提升機以及先進的拖動和控制系統(tǒng)。目前，國外的礦井提升機正向體積小、重量輕和自動化的方向發(fā)展，以適應深井和大產量的需要。隨著生產技術不斷的進步，礦井提升設備正在朝著大型化、高效化、自動化方向發(fā)展。
目前我國生產的主要結構形式有：單繩纏繞式的單筒和雙筒礦井提升機；摩擦式的多繩落地式和塔式多繩摩擦式提升機；拖動方式則技需要設計，另外用于井下的有液壓傳動礦井提升機等。
3.2提升絞車的工作原理
按工作原理的不同，礦井提升絞車可分為兩類，如圖3-1所示。
提升絞車—（1）單繩纏繞式—a單卷筒提升機
b雙卷筒提升機
（2）多繩摩擦式提升機
單繩纏繞式提升絞車的工作原地如圖3—1所示，簡單地說，就是用一根較粗的鋼絲線在眷筒上纏上和纏下來實現容器的提升和下放運動。提升絞車安裝在地面提升機房里，鋼絲繩一端固定在卷筒上，另一端繞過天輪后懸掛提升容器。圖3—1所承為單繩纏繞式單卷筒提升機，卷筒上固定兩根鋼絲繩，并應使每根鋼絲繩在卷簡上的纏繞方向相反。這樣，當電動機經過減速器帶動卷簡旋轉時，兩根鋼絲繩便經過天輪在卷筒上纏上和纏下，從而使提升容器在井筒里上下運動。不難看出，單繩纏繞式提升機的一個根本特點和缺點是鋼絲繩在卷筒上不斷的纏上和纏下，這就要求卷簡必須具備一定的纏繞表面積，以便能容納下根據井深或提升高度所確定的鋼絲繩懸垂長度。單純纏繞式提升機的規(guī)格性能、應用范圍相機械結構等，都是由這一特點來確定的。
單繩纏繞式雙卷筒提升絞車具有兩個卷簡，每個卷筒上固定一根鋼絲繩，并應使鋼絲繩在兩卷筒上的纏繞方向相反，其工作原理和特點與單卷筒提升絞車完全相同。多繩摩擦式提升絞車的工作原理與單純纏繞式提升絞車不同，鋼絲繩不是固定和纏繞在主導輪上，而是搭放在主導輪的摩擦襯墊上，如圖3—2所示，提升容器懸掛在鋼絲繩的兩端，在容器的底部還懸掛有平衡尾繩。提升絞車工作時，拉緊的鋼絲繩必須以一定的正壓力緊壓在摩擦襯墊上。當主導輪由電動機通過減速器帶動向某一個方向轉動時，在鋼絲繩和摩擦襯墊之間使發(fā)生根大的摩擦力，使鋼絲繩在這種摩擦力的作用下，跟隨主導輪一起運動，從而實現容器的提升和下放。不難看出，多繩摩擦式提升機的一個根本特點和優(yōu)點是鋼絲繩不在主導輪上纏繞，而是搭放在主導輪的摩擦襯墊上，靠摩擦力進行工作。同樣，多繩摩擦式提升機的規(guī)格性能、應用范圍和機械結構等，都是由這—特點來確定的。
多純摩擦式提升機特別適應于深井和大產量的提升工作。多繩摩擦式提升機與單繩纏繞式提升絞車比較，在規(guī)格性能、應用范圍、機械結構和經濟效果等方面都優(yōu)越得多，就深井和大產量來說，是豎井提升的發(fā)展方向。
但是，根據我國目前淺井多、斜并多的特點，單繩纏繞式提升絞車仍然是目前制造和使用的重點。對于部分深井和大產量的礦井，則應該合理的選用多繩摩擦式提升機，而不宜選用大型的單繩纏繞式提升機。
圖3—1單繩纏繞式提升絞車工作 圖3—2多繩摩擦式提升機
原理示意圖 工作原理圖
1—卷筒；2—鋼絲繩；3—天輪； 1—主導輪；2—導向輪；3—鋼絲繩；
4—容器；5—平衡尾繩 4—容器；5—平衡尾繩
3.3礦井提升設備的分類
礦井提升設備按照不同情況可分成如下類別：
(一)按用途分：
主井提升設備一專門提升煤炭或矸石的設備；
副井提升設備—完成提升矸石，升降人員，運送材料，設備等輔助工作的設備。
(二)按井筒傾角分：
豎井提升設備；
斜井提升設備。
（三)按提升機絞筒的構造分
等直徑絞筒提升設備；
變直徑絞筒提升設備；
摩擦輪提升設備。
(四)按拖動裝置分：
電動機提升設備—交流電動機拖動的提升設備，支流電動機拖動的提升設備；
蒸氣提升設備。
(五)按容器分：
罐籠提升段備；
箕斗提升設備。
(六)按提升系統(tǒng)的平衡分：
不平衡提升設備；
平衡提升設備—靜力平衡提升段備，
動力平衡提升設備
第四章 提升絞車的主要組成部分和各部分的用途
4.1提升機械性能參數
設計提升機械系列參數的出發(fā)點是用較少規(guī)格的提升機去滿足最廣泛的使用需要，當然，也可以不設參數系列，而完全根據用戶的需要。
反映提升機械性能的參數很多，如卷筒直徑、寬度、最大提升速度、容繩量和電動機功率等等。根據這些參數間的相互關系，可把它們分為：
1)條件參數 它是作為限制條件而預先給出的參數，是提升機參數所應滿足的先決條件。包括其他標準已作了規(guī)定的數據，如優(yōu)先數系，電動機的同步轉數和額定轉數等；
2)主參數 在提升絞車的性能參數中，有一個(或最多兩個)參數是主要的。它代表了
提升機械的主要性能特征，稱為主參數。它是提升機械設計的主要依據，其他參數均從屬于主參數；
3)次要參數 它是由主參數決定的，與主參數有某種依賴關系。有的可表示為某種確定的因數關系，如卷簡直徑與最大靜張力之間的關系。有的則有一定的相關關系。
當然，主參數并不能完全代替其他參數，但只要選擇得當，就可以最大限度地代表該提升機械的性能。
主參數的基本特征是：
1)能反映產品的基本特性，
2)最穩(wěn)定的參數。
此外，主參數要便于使用。
確定主參數的步驟是：
1)選擇主參；
2)確定主參數的上下限；
3)確定主參數系列。
提升機械的主參數選擇方法，可采用主成分分析法，即分析所有性能參數間的關系，只要它們不相互獨立，總有可能從中找出一個或兩個作為主要性能的特征參數。
現以纏繞式提升機械為例，說明主參數與次要參數的關系。提升機械的容繩量與卷筒直徑、寬度及纏繞層數有關。根據安全規(guī)程，纏繞層數因不同的提升條件而有具體規(guī)定。因而，容繩量這一參數就有著固定的、可以計算的關系。
卷筒直徑與鋼繩最大靜張力之間也有著大致固定的關系。因為根據安全規(guī)程規(guī)定，卷簡直徑與鋼繩直徑之比為60～80，只要鋼絲繩的型式、規(guī)格和使用條件一旦確定，卷簡直徑和鋼絲繩最大靜張力這兩個參數間的關系就可以確定。
提升最大速度這一參數與提升工作的經濟性及安全性有關。當卷筒直徑確定后，最大提升速度就確定了卷筒的轉數，或者說，當卷簡轉數在某一范圍時，最大提升速度為卷簡直徑的函數。
至于卷筒的寬度，看來似乎與卷筒直徑沒有什么關系。但是，考慮到實際情況，例如卷筒過寬時容易造成鋼絲繩偏角超限，也容易造成主軸撓度超限等問題，而這些問題又都與卷簡直徑及鋼絲繩直徑有關，因而卷簡寬度與卷簡直徑兩參數間也就有了一定的關系，而并不相互獨立。
4.2提升絞車制動系統(tǒng)
現代礦井提升機的制動系統(tǒng)是所有提升設備中最重要、最復雜的裝置。它由制動器和傳動機構組成。制動器是直接作用于制動輪或者制動盤上產生制動力矩的部分，按其結構可分為盤式制動器和塊式制動器等。傳動機構是控制并調節(jié)制動力矩的部分，新型號提升機采用油壓盤式閘制動系統(tǒng)，舊型號提升機采用油壓或氣壓塊閘式制動傳動系統(tǒng)。
1)、制動系統(tǒng)的作用
(1)保證提升容器按給定狀態(tài)運動，并在需要的位置制動——工作制動。
(2)在可能造成事故的不正常工作狀態(tài)下，緊急制動以保障人員和設備的安全——緊急制動。
(3)更換水平調節(jié)繩長時，制動活卷筒。工作制動、緊急制動都可用手動或自動。手動操作時，由司機進行；急制動由提升設備的保護裝置進行，工作制動由行程調節(jié)器進行。
2) 制動系統(tǒng)的要求
(1)提升機除有制動裝置外，還裝有定車裝置，以使在調整卷筒位置時使用。
(2)全部制動力矩Mz不得小于提升機最大設計靜載荷所需要紐矩的3倍。即：
(3)一副制動器的制動力矩 應大于調繩力矩 的1.2倍，即：
3) JT-1.0×0.8型提升絞車有兩套制動系統(tǒng)，一為手動帶閘工作制動器，由操縱手把、制動杠桿、拐臂、制動鋼帶等零件組成，用于控制絞車的速度。另一為YWZ系列液壓推桿安全制動器，在出現緊急情況是，使絞車緊急制動。
2）JT-1.0×0.8型礦用提升絞車制動器的作用是；
(1)在提升機停止工作時，能可靠的閘住機器；
(2)在減速階段及下放重物時參與提升機的控制；
(3)緊急事故情況時，能使提升機安全制動，迅速停車，以免事故的擴大；
液壓傳動裝置的作用是作為制動力的能源，并控制制動器動作，即根據需要來分別實現工作制動和安全制動。
4.3機械傳動系統(tǒng)
機械傳動系統(tǒng)包括減速器和聯軸器：
1)．減速器的作用：
礦井提升裝備主軸的轉數由于受提升速度的限制，一般在l0一60轉／|分之間，而用作拖動的電動機的轉數，一般在480一960轉／分之間。這樣，除采用低速直流電動機拖動外，一般情況下不能將主軸與電動機直接聯接，中間必須經過減速器。因而減速器的作用是減速印傳遞動力。
JT-1.0絞車采用的是一級斜齒輪減速器，主要由齒輪軸、輸出軸、傳動齒輪、軸承、箱體等組成。其公稱傳動比為1：4.83。在減速器的箱體上有視孔窗，用以檢查齒輪嚙合情況和加注潤滑油。下部設有油尺用以檢查減速箱中的油位。
2)．聯軸器是用來聯接提升機的旋轉部分，并傳遞動力．
JT-1.0×0.8型提升絞車電動機與減速器的聯接采用彈性柱銷聯軸器。它由半聯軸器、柱銷等零件組成。由于柱銷具有緩沖和減震作用，因而具有傳動平穩(wěn)、噪音小、安全可靠、易于維護等優(yōu)點。主軸與減速器輸出軸的連接采用齒式聯軸器。它主要由半聯軸器、內齒圈、外齒套、擋板等組成。具有承載能力大、易維護、對誤差不敏感等優(yōu)點。
4.4潤滑系統(tǒng)
潤滑系統(tǒng)是一切機械系統(tǒng)中很重要的一個環(huán)節(jié)。潤滑系統(tǒng)的作用是：在提升絞車工作時，不間斷地向主軸承、減邊器軸承和嚙合齒面壓送潤滑油，以保證軸承和齒輪能良好的工作潤滑系統(tǒng)必須與自動保護系統(tǒng)和主電動機聯鎖：即潤滑系統(tǒng)失靈時(如潤滑油壓力過高或過低、軸承溫升過高等)，主電動機斷電，提升機進行安全制動。啟動主電動機之前，必須先開動潤滑油泵，以確保機器在充分潤滑的條件下工作。
提升絞車的轉動或滑動部位之間的相對運動就會產生摩擦，若潤滑不好或潤滑方式不妥，都會使其性能惡化，加速零部件的磨損。因而，潤滑是與磨擦、磨損密切相關的，正確地選擇潤滑材料，采用合理的潤滑方式，可以減少零部件的磨損，延長使用壽命，防止事故的發(fā)生，有很重要的作用。
1、手工加潤滑劑
即人工用油壺、油槍、脂槍、脂杯或用手抹的方法，將潤滑劑(油或脂)送到潤滑部位。
2．油環(huán)潤滑
利用套在軸頸上的油環(huán)，轉動時油帶起供給潤滑部位，稱之為油環(huán)潤滑。一般用于滑動軸承加油。
3．飛濺潤滑
依靠旋轉的齒輪將油池中的潤滑油甩起，使油濺落到齒輪的嚙合面上，稱之為飛濺潤滑，也叫作油池潤滑式油浴潤滑。這種潤滑方式在齒輪及蝸輪傳動中應用較多。
4．壓力循環(huán)潤滑
油泵工作產生壓力將潤滑油送到各潤滑點后流回油箱，經冷卻、過濾后又循環(huán)使用的方法叫壓力循環(huán)潤滑，它多用于高速、重載、精密的機械潤滑中。如JK型提升機的主軸承、減速器的軸承和齒輪，以及JKM型多繩摩擦式提升機的減速器齒輪等均采用壓力循環(huán)潤滑方法進行潤滑。
由于零件的潤油方式不同，造成零件設計時必須考慮到是否開有加油孔等結構。
4.5觀察與操縱系統(tǒng)
觀測和操縱系統(tǒng)包括斜面操縱臺、深度指示器和測速發(fā)電機裝置。這里只介紹一下深度指示器。
JT-1.0×0.8型提升絞車采用的是龍門式深度指示器，單繩牌坊式深度指示器由兩部分組成，一部分是與提升機主軸軸端成直角連接的傳遞運動的裝置，即牌坊式深度指示器傳動裝置。另一部分是深度指示器，兩者通過聯軸器相連。
深度指示器的工作原理：提升機主軸的旋轉運動由傳動裝置傳給深度指示器，經過齒輪對傳給絲杠，使兩根垂直絲杠以互為相反的方向旋轉。當絲杠旋轉時，帶有指針的兩個梯形螺母也以互為相反的方向移動，即一個向上，另一個向下。絲扛的轉數與主軸的轉數成正比，因而也與容器在井筒中位置相對應，因此螺母上指針在絲杠上的位置也與之相對應，通過指針便能準確地指出容器在井筒中的位置。
深度指示器主要由箱體、螺旋齒輪、絲杠、螺母、鏈輪、機架、限位開關等組成。它能提示提升容器在井筒中的位置，其上的行程開關參與絞車過卷或過放保護等功能。當絲杠上的螺母桿碰壓相應的形成開關時，控制線路將產生相應的動作進行相應的保護，從而保證礦井的安全生產。深度指示器配有76齒，50齒，25齒三種鏈輪與主軸上的鏈輪分別構成1：1、1：1.5、1：3的傳動比，分別用于井深600—400米、400—200米、200米以下三種情況。根據提升機使用場合的不同可選用不同的齒數鏈輪。
深度指示器的作用是：
(1) 指示提升容器的運行位置，
(2) 容器接近井口卸載位置和井底停車場時，發(fā)出減速信號
(3) 當提升機超速和過卷時進行限速和過卷保護，
(4) 對于多繩摩擦式提升機，深度指示器還應能自動調零，以消除由于鋼絲繩在主導輪摩擦襯墊上的滑動、蛹動和自然伸長等所造成的指示誤差。
4.6自動保護系統(tǒng)
礦井提升絞車自動保護系統(tǒng)的作用是：在司機不參與的情況下，發(fā)生故障時能自動將主電動機斷開并同時進行安全制動而實現對系統(tǒng)的保護。
自動保護系統(tǒng)應具有如下性能：
(1) 提升絞車超速時(包括等速印減速階段的超速)自動對系統(tǒng)進行保護；
(2) 提升容器過卷時自動對系統(tǒng)進行保護；
(3) 創(chuàng)動油欠壓或超壓時自動對系統(tǒng)進行保護；
(4) 潤滑油欠壓或超壓時對動對系統(tǒng)進行保護；
(5) 軸承溫升過高和制動油溫升過高時自動對系統(tǒng)進行保護；
(6) 閘瓦磨損超過規(guī)定值對自動對系統(tǒng)進行保護；
(7) 電動機過電流或失壓(斷電)時自動對系統(tǒng)進行保護。
根據上述各項自動保護作用的要求，自動保護可分為提升機運行過程中的自動保護和一次提升結束時的自動保護。
第五章 提升絞車卷筒的結構及其計算
礦井提升機的滾筒是纏繞鋼絲繩的。并承受鋼絲繩拉力所造成的各種載荷，滾
筒一般由三部分組成，即筒殼、法蘭盤(支輪)及支環(huán)。筒殼是滾筒的主要承載部件，支輪是支撐筒殼和傳遞力的部件，支環(huán)是增加筒殼穩(wěn)定性的。
過去生產和使用的kJ系列提升機筒殼開裂的現象較為普遍。分據其原因，主要是因為筒殼處于變載荷作用下，應力狀態(tài)復雜，其理論計算還不夠完善結構設計不盡合理，加工裝配和使用維護上存在一定缺陷。
但是，歸根結底，解決簡殼開裂現象的主要對策是正確分析筒殼的應力狀態(tài)，計算其強度。因為，只有正確分析了解筒殼的應力狀態(tài)，才能提出適應于這種應力狀態(tài)的合理的結構設計，在加工工藝上使用維護上保證這種設計的實現。同時，從提高煤炭產量，挖掘設備潛力的角度看，筒的承載狀態(tài)和強度計算，也是十分必要的。
5.1卷筒結構
礦井提升機卷筒結構部分如圖3—1所示：
圖5-1 卷筒結構
1-主軸 2-軸承 3-軸承支座 4-支輪
5-木襯 6-鋼絲繩 7-擋繩板 8-閘盤
根據制造工藝的不同，可把提升絞車的卷筒結構分為鑄造、焊接混合型的(支輪為鑄造，卷筒為焊接)和焊接型的。焊接型卷筒的結構見圖5—2及圖5—3。
圖5-2 焊接型卷筒
1- 支輪（焊接型） 2-筒殼 3--支環(huán) 4木襯
圖5-3 搭板連接
1-筒殼 2- 支環(huán) 3、4-搭板
圖5—1所示的支輪為鑄鋼(小型提升機也有用鑄鐵的)。它用螺釘與簡殼相連。簡殼可以是整體的；也可以是分辨的，互相間以螺釘連接，如圖5—3和圖5—4所示。
圖5—4角鋼連接
1—筒殼；2—支環(huán)；
3—搭板；4—角鋼；5—墊片
5.2支輪
在圖5-3之中，其卷筒與支輪全部為焊接結構，在筒殼內還有圓環(huán)形的加強筋(稱為支環(huán))，在支輪與筒殼連接處和輪輻上都加有剛性較大的加強筋板。從側面來看，這些卷筒的支輪大多呈輻條形或在整板上開有較大的孔。當支輪的變形與筒殼的變形相比可以忽略時，稱它為剛性支輪，圖5—1和圖5—2所示均為剛性支輪。如支輪的變形與筒殼變形相比不可忽略時，稱它為彈性支輪。它的特點是筒殼與支輪的應力分布較均勻。
圖5—5圓環(huán)結構彈性支輪
1—輪轂；2—圓板支輪（a0）；3—筒殼；4—木襯
圖5—6 圓板結構彈性支輪
1—輪轂；2—圓板支輪；3—筒殼；4—木襯
經驗表明，圖5—1所示的結構在制造工藝上較復雜，而目往往容易出現早期失效。因此現代大小型提升機卷筒常采用圖5—5和圖5—6所示的卷筒結構，它們的支輪是彈性的。
這兩種結構共同的特點是取消了支環(huán)，用較厚的筒殼來承擔裁
荷，并且支輪改為輻板式(即在支輪上開有兩個人孔)或圓環(huán)式。這做工藝上較簡單，同時也可以避免由于焊接工藝不當造成加強筋附近的局部應力過高。經驗表明，這種改進是成功的。
圖5—4與圖5—5所示，卷筒結構的不同之處還在于前者的輻板與軸線垂直，而后者的支輪與軸線成某一角度(約3—6。)，初看起來，這種傾斜式輻板似乎可以減少筒殼與支輪連接點的剛度，從而減小其彎應力。但由于增加了壓縮應力，故對減小合或應力水平并不有效加上它的制造工藝較為復雜，所以不再傾向于使用它了。
5.3木襯
卷筒外一般設有木襯，并在其上車有繩槽，目的是減少鋼繩與筒殼直接接觸而造成的磨損，并使鋼繩排列整齊。但木襯使用壽命不長，更換費時、費科，故有人不設木襯而直接在卷筒完上車出繩槽，但這樣則要求增加筒殼厚度(一般約需增加l／3)，從而也增加了機重。圖5—7為其結構之一，值得注意的是，該結構中閘盤和支輪是用螺栓連接的。
圖5—7 無木襯卷筒
1—輪輻2—筒殼；3—擋繩板；4—閘盤
根據礦用提升絞車的結構及參數要求，筒殼上的木襯結構及尺寸設計結果如圖5—8所示：
圖5-8 木襯結構
材料為硬雜木。其技術要求：（1）表面粗糙度不超過；（2）木襯水分不得超過20﹪。（3）允許有木節(jié)，但面積不得超過20﹪；（4）木材不允許有裂紋和夾層。
5.4繩槽
繩槽有螺旋形及環(huán)形兩種，在單層纏繞時采用螺旋形繩掐就足以使排繩整齊。當上層鋼繩纏繞在下層上面時，滾筒每轉過一周，上層鋼繩就會有兩次“橫跨”下層繩圈的現象，如圖5—9，并在擋繩板處形成楔形區(qū)而造成咬繩現象。圖5—9中I—I及分別為上層繩圈第一次和第二次橫跨下層繩圈處。為解決這一問題，可采用圖5—10中所示的四種平行式的繩槽。
圖5—9 雙層纏繞時鋼絲繩的兩次過渡
圖5—10四種平行繩槽展開圖
(a)平面單過渡平行繩槽；(b)斜繩槽過渡平行繩槽；
(c)斜繩槽雙過渡平行繩槽；(d)斜繩槽雙過渡不等平行繩槽
這幾種形式的繩槽均可不同程度地改善上層繩槽圈橫跨下層繩圈時的刮繩與咬繩現象，使排繩整齊，可以提高鋼絲繩的使用壽命。目前圖5-10a形式的使用效果為好，可以延長鋼絲繩壽命50%左右，圖5-10d可以減少鋼絲繩的動應力。
鋼絲繩使用情況還表明，剛繩磨損最嚴重的部分是相鄰兩層的過渡處。因為這時鋼繩與擋板間形成一楔行段，其寬度隨著纏繞過程由寬到窄。后一層鋼繩在較寬的楔行段中（寬度大于或等于鋼繩直徑）可以順利地纏入此楔行段之中，如圖5-10b所示。
第一層最后一圈
（a） （b） （c）
圖5-11 鋼絲繩的層間過渡
當楔行段的寬度小于鋼繩直徑且其差值在某一段范圍內時，鋼繩在力作用下擠入楔行段便形成咬繩現象（它們的長度大約為半圈）。當楔行段寬度不能擠入鋼繩時，由于相鄰兩層鋼繩的纏繞方向相反，故鋼繩開始向上爬，并騎在下層鋼繩之上形成一過渡繩圈，它的位置由A到B，如圖5-11c所示。當下放時，原來被擠入和拉出是造成鋼繩在此處早期過渡磨損的原因之一，這一過程也會增加鋼繩的動載荷。根據統(tǒng)計，多層纏繞時鋼繩的使用壽命僅為單層纏繞時的一半左右。
圖5—12過渡塊（雙層纏繞）
改進方法是在鋼繩纏繞的層間過渡處設置一過渡塊。它的作用是當楔行段的寬度小于鋼繩直徑是，不讓鋼繩擠入而引導它爬過相鄰的繩圈，進行順利的層間過渡。如圖5-12所示。
當然，過渡塊的尺寸大小是決定其能否順利引導繩過渡的關鍵。不過有的滾筒不加過渡塊，而把層間過渡處的繩槽形狀加以改造，使之符合過渡的要求，這在本質上與加過渡塊相同。
筒殼、閘盤、擋繩板的結構及尺寸設計在圖紙中詳細列出，在此不再做具體分析。
5.5卷筒的失效形式及原因
卷筒的失效形式主要有：
(1)裂紋 出現于筒殼、支輪及支環(huán)上。筒殼上的裂紋多出現于圓周方向和螺釘孔處。如圖5—13所示。支輪的裂紋多出現于人孔周邊，呈放射狀。支環(huán)的裂紋多出現于焊縫處，或支環(huán)斷裂。
圖5—13 筒殼的裂紋形式示意圖
(a)沿筒殼圓周方向局部開裂；(b)沿焊縫和支輪處局部開裂
1—筒殼；2—支環(huán)
(2)局部變形過大 多數是筒殼中部塌陷。
(3)連接螺拴被剪斷或彎曲變形過大，造成這些失效的原因是復雜的，具體分析，一般來說可能有：
1)理論計算有誤 例如某礦使用的2×4×1.7仿蘇型提升機，根據正確計算應有3～
4個支環(huán)，而實際只有兩個，故造成卷筒強度不足；
2)結構設計不良 造成卷筒各部分剛度相差過大。例如所加支輪和支環(huán)的結構不合理形成局部剛性過高從而導致局部應力過高，不符合彈性均勾化設計原則；
3)加工安裝不當 例如卷筒不圓，或支環(huán)與筒殼貼合不好等；
4)使用維修不當 僅如過載，以及加速度過大等；
5)原材料有缺陷 例如內部裂紋等；
6)焊接工藝不當 例如焊條或焊接參數選用不當，焊接處清洗不凈，以及焊后不進；行熱處理或熱處理不當造成焊接殘余應力過高等；
7)原設計許用應力選取過大 例如蘇制或仿蘇的2×4×1.7和2×4×1.8提升機，
標準中可以采用8t底卸式箕斗，鋼繩直徑可達47．5mm，鋼繩最大靜拉力可分別達到17.5t和18t，而筒殼厚度僅有16mm，其應力可達180～200MPa，因此就很容易出現裂紋。
第六章 主軸的設計
主軸是JT-1.0×0.8型提升絞車承載的主要部件，提升絞車的主要工作構件如滾筒、軸承、離合器以及聯軸器等均安裝在主軸上。有些小型提升機的主軸還裝有減速的末級大齒輪。電動機通過主軸驅動滾筒．主軸也是傳動的主要部件。提升絞車主軸應能承受工作過程中的外負荷而不發(fā)生殘余變形和過量的彈性變形，同時要保證一定的使用壽命。主軸往往是提升機中重量最大的一個零件，其尺寸和傳遞的力矩也較大。
6.1主軸的結構設計
主軸裝置是一個完整的結構，包括軸承、端蓋、離合器、聯軸器、支輪等多個部件，而有根據主軸的應用場合不同，具體軸上需用的部件和結構也不盡相同，例如本絞車上用到的部件有滾筒、支輪、軸承、液壓馬達、端蓋、制動輪轂等部件，本例中主軸的結構簡圖如6-1圖所示：
圖 6-1 主軸結構簡圖
結構上除應滿足強度和剛度要求外，還應重視工藝和安裝方面的問題。主軸的結構設計應考慮如下幾點：
（1）要便于起吊、拆裝和加工。零件在軸上要求定位準確，工作中不發(fā)生移動。例如，為了便于安裝、找正，提升機主軸目前一般做成兩支點。為了便于加工，主軸軸向尺寸不宜過長．以免需要大型工裝及需要大型爐進行熱處理等。現代提升機上已普遍采用滾動軸承代替原來的滑動軸承，這樣可減小主軸軸向尺寸：為便于安裝，主軸結構應作相應考慮。如圖6-1所示滾筒主軸，考慮到安裝上的方便，安裝調整環(huán)，以便在裝配時修正。
（2）滾筒在軸上的固定方法可用切向鍵也可用靜配合，JT-1.0×0.8型提升絞車的滾筒采用切向鍵固定，但不論用何種方法都應使連接可靠，不允許在運轉中出現松動現象。對鍵連接應有防墜裝置。
（3）軸的結構應盡量使軸受力合理，避免或減輕應力集中，以保證軸的疲勞強度。軸徑變化處過渡圓角半徑不宜過小。根據需要和可能對主軸進行表面強化處理（如噴丸、滾壓等）以提高其疲勞強度。
（4）主軸是主要承載部件且受交變應力，故對其工藝要求較高。主軸鍛造后必須進行探傷試驗及機械性能試驗，當有裂紋及其他缺陷存在時，此軸的壽命會受到影響。主軸鍛造、加工后要進行熱處理，熱處理方法用正火也有調質的。
（5）主軸材料一般采用優(yōu)質中碳鋼，最常用的是45鋼碳素結構鋼。這種材料價廉、對應力集中敏感性小、加工性能好，通過調質處理，可獲得強度、耐磨性和沖擊韌性都比較好的綜合機械性能。一般采用合金鋼，因為碳鋼與合金鋼的彈性模量相差很小，用合金鋼雖可提高主軸強度，但對提高主軸強度意義不大。經過鍛造、正火處理機械性能不低于下表數值：
表 6-1
機械性能
（公斤力∕）
（公斤力∕）
（℅）
（公斤力.米∕）
HB
要求
58
29
15
2.5
180～217
（6）必須進行材料質量探傷檢查，不得有降低機械強度和使用性能缺陷。
（7）軸頸的表面光潔度不低于Ra6.3，非配合面和圓角光潔度不低于Ra12.5 ，且用樣板檢查其圓角。
6.2 主軸尺寸的確定及軸承的選擇
絞車滾筒部件具有嚴格的對稱性，因此，在其主軸結構上也具有對稱性。在設計軸的開始估算軸的最小直徑dmin。
所選軸的材料仍為45鋼，調質處理
由
A0 ——由材料的許用扭轉應力所確定的系數，其值為A0=103~126；
P主——主軸的功率，其值為P主=45×η=45×0.76=34.2kw；
n ——主軸的轉速，其值為
利用上式估算軸徑時，應注意以下幾點：
（1）對于外伸軸，由上式求出的直徑，為外伸軸段的最小直徑；對于非外伸軸，計算時應取較大的A值，估算的軸徑可作為安裝齒輪處的直徑。
（2）計算軸徑處有鍵槽時，應適當增大軸徑以補償鍵槽對軸強度的削弱作用。
（3）外伸軸段裝有聯軸器時，外伸段的軸徑應與聯軸器轂孔直徑相適應；外伸軸段用聯軸器與電動機軸相連時，應注意外伸段的直徑與電動機軸的直徑不能相差太大。
對于該液壓絞車的滾筒制動輪轂與主軸的聯接方式采用過盈配合聯接。其特點是結構簡單，無鍵槽不削弱主軸強度，輪轂定心好，聯接可靠，承受重載、沖擊和震動的性能較好。但配合尺寸的制造精度要求較高，裝配工藝復雜。
由于JT-1.0×0.8型提升絞車的工作條件的限制，該主軸軸承主要承受徑向載荷，結合設計的主軸最小直徑，根據手冊《機械零件設計手冊》吳宗澤主編 機械工業(yè)出版社 2006.3第八章 滾動軸承，選擇軸承前首先考慮滾動軸承的失效形式。
滾動軸承的失效形式主要有疲勞剝落，過量的永久變形和磨損—疲勞剝落是正常失效形式．它決定了軸承的疲勞壽命；過量水久變形使軸承在運轉中產生劇烈的振動和噪聲；磨損使軸承游隙、噪聲、振動增大，降低軸承的運轉精度；一些精密機械用的軸承，可用磨損確定軸求壽命。疲勞剝落可根據使用壽命，由基本額定動載荷限定載荷能力；過量永久變形可有基本額定靜載荷限定載荷能力；磨損尚無統(tǒng)一的計算方法。
此外，還有膠合、企圖斷裂、滾動體壓碎、保持架磨損和斷裂、電蝕、銹蝕等失效形式。在正常使用情況下。這些失效是應該避免的．因此稱之為非正常失效。
綜上，選擇雙列調心滾子軸承，其參數、簡圖（6-2）及其安裝尺寸如下表所示：
表6-2
基本尺寸
安裝尺寸
計算系數
基本額定 載荷
極限轉速
軸承代號
d
D
B
da
Da
ra
e
Y1
Y2
Y0
Cr
Co
脂潤滑
油潤滑
圓柱孔
mm
mm
KN
r/min
110
200
53
122
192
2.5
0.42
1.6
2.4
1.6
698
755
1200
1600
97522E
圖 6-2 軸承尺寸及安裝圖
其余結構設計根據具體工藝分析和設計要求以及結構形式等方面綜合考慮，參考《機械設計課程設計指導書》王昆主編 高等教育出版社及《機械零件設計手冊》吳宗澤主編 機械工業(yè)出版社及其它零件手冊等設計出主軸。
小結
本次實習使我又一次親身感受了所學知識與實際的應用，理論與實際的相結合，讓我們大開眼界，也算是對以前所學知識的一個初審吧！這次生產實習對于我們以后學習、找工作也真是受益菲淺。在短短的一個星期中，讓我們初步讓理性回到感性的重新認識，也讓我們初步的認識了這個社會，使我們鞏固并加深了對課堂所學理論知識的理解，進一步提高了我們實際動手、操作的能力，也為我們將來參加社會工作積累了初步經驗，對我們以后的學習及工作都有一定的現實意義。
并且還使我們對一些設備也有了一些更深的認識。使我們將理論應用于實踐，又從實踐中得到知識，完成了一個升華，增強了我們對本專業(yè)的認識?？梢哉f這次畢業(yè)實習讓我們得到了許多書本上不能獲得的知識，對操作技能也有了更深層次的了解。我覺得在我們即將進入社會前開展這次畢業(yè)實習是非常有用的。
可見這次畢業(yè)設計真的是一次較好的社會實踐活動，為我們步入社會做了一個很好的鋪墊，因為我們學習本專業(yè)的目的就是理論結合實際，學習知識就是為了應用，把所學的知識全部應用到實際生產當中去，這就是學習的目的，這次實習可以說是對我們的考核和檢驗，也使我們懂得了知識應用的重要性。