JH14型礦用回柱絞車設計

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1、摘 要 回柱絞車又稱慢速絞車，是供煤礦井下采煤工作面回柱放頂之用。由于它的高度較低重量又輕，特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柱。隨著機械化采煤程度的提高，它越來越多地被廣泛用于機械化采煤工作面，作為安裝、回收牽引各種設備和備件之用 目前，在回柱絞車的設計、制造以及應用上，國內與國外先進水平相比仍有較大差距。國內在設計制造回柱絞車過程中存在著一定程度上的缺點，重要的問題如：輪齒的根切、蝸桿毛坯的正確設計等。 這篇畢業(yè)設計的論文主要闡述的是一套回柱絞車傳動部分的設計方法，主要包括蝸輪蝸桿減速裝置、直齒圓柱齒輪傳動、軸承和傳動件的潤滑

2、系統(tǒng)，還包括制動裝置的選用、一部分常見故障的分析以及日常的使用與維護等。 關鍵詞：回柱絞車 減速器 蝸輪 蝸桿 目 錄 前 言 1 1.回柱絞車的概況與方案的初步擬定 5 1.1國內外回柱小絞車的概況 5 1.2回柱絞車的主要傳動方式類型 8 1.3設計任務與方案的初步擬定 9 1.3.1設計條件 9 1.3.2原始數(shù)據(jù)見表1-1 9 1.3.3方案的初步擬定 9 1.4 JH-14型回柱絞車 10 1.4.1型號含義 10 1.4.2主要組成部分 11 2.機械傳動系統(tǒng)方案設計 12 2.1傳動方案的確定 1

3、2 2.2傳動系統(tǒng)的動力計算 14 2.2.1電動機的確定 14 2.2.2分配總傳動比 15 2.2.3計算機械傳動系統(tǒng)的性能參數(shù) 15 2.3蝸輪蝸桿的設計計算 17 2.3.1選擇蝸桿傳動類型 17 2.3.2選擇材料 17 2.3.3承載能力計算 17 2.3.4蝸輪輪齒的強度驗算 18 2.3.5計算蝸桿的各項參數(shù) 19 2.4齒輪的傳動設計 20 2.4.1齒輪模數(shù)的確定 20 2.4.2接觸強度和彎曲強度的驗算 22 2.4.3驗算接觸強度 22 2.4.4驗算彎曲強度 24 2.5中間軸設計 25 2.5.1選材 25 2.5.2基本軸徑估算

4、 25 2.5.3軸上零件布置 26 2.5.4軸的結構設計 26 2.6 主軸的設計計算 26 2.6.1主軸的設計 27 2.6.2材料選擇 27 2.6.3軸徑的初步估算 27 2.6.4軸的結構設計 27 2.6.5主軸的強度校核 28 3.減速器的潤滑 32 3.1傳動件的潤滑 32 3.2軸承的潤滑 32 4.滾筒主軸設計應考慮的問題 33 5.回柱絞車制動器的設計 34 5.1制動器的形式和常用安全裝置 34 5.1.1常用絞車制動閘的形式 34 5.1.2.絞車上應有的安全裝置 35 5.1.3回柱絞車制動器的作用 35 5.2制動器的選用和

5、設計 36 5.2.1制動器的確定 36 5.2.2帶式制動器的工作原理 36 5.2.3帶式制動閘的閘帶有下列要求 37 5.2.4制動器的制動 38 6.回柱絞車的操作要求及鋼絲繩斷裂原因分析 39 6.1回柱絞車的操作要求 39 6.1.1一般要求 39 6.1.2開車前必須認真檢查： 39 6.1.3運行中必須注意： 39 6.2運輸回柱絞車時的注意事項 40 6.3鋼絲繩斷絲原因分析 40 6.3.1鋼絲繩間斷斷絲 40 6.3.2鋼絲繩連續(xù)斷絲 40 7.使用與維修 42 7.1安裝、固定和操作 42 7.2后移 43 7.3維護與檢修 43 結

6、束語 45 致謝 46 參考文獻 47 前 言 當前，我國煤礦工業(yè)正以日新月異的速度前進，在井下回采工作中當一個工作面的煤層開采完了以后要放頂。由于金屬成本較高，這些支柱若不收回，則必然造成極大的浪費。所以需用一臺回柱絞車。回柱絞車是機械回柱的主要設備。在木支柱工作面和一些金屬支柱工作面，一般都采用回柱絞車回柱?；厥盏闹е芍匦录庸だ茫度氲缴a(chǎn)中去。如果人工回柱，安全性差、效率低。使用回柱絞車回收既經(jīng)濟，又迅速，符合現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)的特點：高生產(chǎn)率和先進的技術經(jīng)濟指標。 下面讓我們熟悉一下回柱絞車的特點以及它在井下回采面的布置方式. １、回柱絞車(含慢速絞車)的結構有如下特點

7、： （１）傳動系統(tǒng)都有一級減速比很大的蝸輪蝸桿傳動，皆具備自鎖功能，不會發(fā)生下故重物拉動滾筒旋轉情況。 （２）總傳動比大(i＝150～230)，能在電動機功率較小時，獲得較大的牽引力。 （３）具有整體結構，便于移動和安裝，甚至可以用回柱絞車牽引力來牽引絞車本身移動。 （４）有的在電動機聯(lián)軸器上裝有手動制動閘，有的在蝸輪減速器輸出軸上裝有活動齒輪和錐形摩擦制動器，使回柱絞車可以按信號準確停位，并能從滾筒上自由放繩(不受蝸桿傳動自鎖影響)，且可控制放繩速度，防止松繩和亂繩。 （５）電氣控制裝置較簡單，皆具備隔爆性能，可用于有瓦斯、煤塵的環(huán)境場所。 （６）因蝸輪蝸桿傳動效率低，易造成發(fā)熱

8、和溫升過高,所以必須重視潤滑和維護。 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巷內：回柱絞車安裝在回風巷內的位置、應符合作業(yè)規(guī)程定.如圖1所示 圖1 在回風巷布置回柱絞車 1回風巷2 回柱絞車3 導向輪 回柱絞車安裝在回風巷內布置方式的優(yōu)點有：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。缺點有；①回栓絞車可能影響回風巷人員行走和材料運輸工作；②鋼絲繩牽引時要繞過一個拐直角的導向輪，鋼絲繩受力大容易損壞；②要求固定拐角導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

9、風巷，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 回風巷 2 回柱絞車 3 鋼絲繩 回柱絞車安裝在回采工作面上端布置方式的優(yōu)點有：①鋼絲繩牽引不必拐彎，直線牽引，鋼絲繩運行阻力小，不易損壞；②不影響回風巷內人員走動和材料運輸工作。缺點有：①每進行一次循環(huán)都要移動回柱絞車；⑧要求在頂板條件較好和煤層傾角較小的條件下采用。當頂板壓力較大時，機座受力后易變形；②頂板嚴重冒落，可能埋住絞車，移設和檢修都很困難。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布置,方式如圖3所示 圖 3 在工作面上布置數(shù)臺絞

10、車 1 回風巷 2 回柱絞車 3 刮板輸送 回柱絞車直接安裝在工作面的多臺絞車布置方式的優(yōu)點有：①多臺同時回柱，加快回柱進度，特別適合需要回柱的普通機械化采煤工作面，如使用刨煤機的回采工作面；②不影響回風巷內的人員走動和材料運輸工作；⑧鋼絲繩牽引不必拐彎，直線牽引，鋼絲繩運行阻力小，不易損壞。缺點有，①每進行—次循環(huán)都要移動回柱絞車；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，移動和檢修都很困難。這種布置方式是在回柱工藝時間大大超過來煤工藝時間的情況下采用，可提高采煤工作面生產(chǎn)能力和經(jīng)濟效益，但應在確保安全的前提下謹慎推廣使用。

11、 1.回柱絞車的概況與方案的初步擬定 1.1國內外回柱小絞車的概況 我國礦用小絞車主要是指調度絞車和回柱絞車，它經(jīng)歷了仿制、自行設計兩個階段。解放初期使用的礦用小絞車有日本的、蘇聯(lián)的，因此當時生產(chǎn)的礦用小絞車也是測繪仿制日本和蘇聯(lián)的產(chǎn)品。1958年后這些產(chǎn)品相繼被淘汰，并對蘇聯(lián)絞車進行了改進，于1964年進入了自行設計階段.回柱絞車大體上也是經(jīng)歷了仿制和自行設計的兩個階段，八十年代以前一直使用的是仿制的老產(chǎn)品，八十年代中期才開始設計新型的回柱絞車，主要針對效率極低的球面蝸輪副、慢速工作和快速回繩等環(huán)節(jié)進行根本的改進。 國外礦用小絞車的種類、規(guī)格較多 .工作機構有單筒、雙筒和

12、摩擦式 .傳動型式 有皮帶傳動、鏈式傳動、齒輪傳動、蝸輪傳動、液壓傳動、行 星齒輪傳動和擺線齒 輪傳動等。其中采用行星齒輪傳動的比較多。發(fā)展趨勢向標準化系列方向發(fā)展 ，向 體積小、重量輕、結構緊湊方向發(fā)展;向 高效、節(jié)能、壽命長、低噪 音、一機多能 通用化、大功率、外形簡單、平滑、美觀、大方方向發(fā)展 礦用小絞車標準化方面，1967年制定了調度絞車部標準，1971年制定了回柱絞車部標準.1982年對上述兩個標準都進行了修訂，其標準方為JB965-83. JB1409-83.國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、瑞典等國都制造礦用小絞車。 國外礦用小絞車的種類、規(guī)

13、格較多.工作機構有單筒、雙筒和摩擦式.傳動型式有皮帶傳動、鏈式傳動、齒輪傳動、蝸輪傳動、液壓傳動、行星齒輪傳動和擺線齒輪傳動等。其中采用行星齒輪傳動的比較多。發(fā)展趨勢向標準化系列方向發(fā)展，向體積小、重量輕、結構緊湊方向發(fā)展;向高效、節(jié)能、壽命長、低噪音、一機多能通用化、大功率、外形簡單、平滑、美觀、大方方向發(fā)展。 國外礦用小絞車規(guī)格比較多，適用不同場合，我國礦用小絞車的規(guī)格少，品種型號多而亂，也較繁雜，沒有統(tǒng)一標準。從工作機構上分，國外有單筒、雙筒及摩擦式三種，我國只有單筒一種型式。從原動力上分，國外有電動的、風動的及液壓驅動，我國只有電動的和少量風動的。 例如回柱絞車的薄弱環(huán)節(jié)是球面蝸

14、輪副傳動，回柱絞車的主傳動均采用了蝸輪副傳動，這是因為蝸輪副傳動比大，又具有自鎖性，故其傳動效率較低，一般只有0. 4～0.45，回柱絞車的總傳動效率更低?；乩K速度慢，所有的回柱絞車回繩速度和工作牽引速度相同.不論絞車用于回柱放頂，還是搬運設備，工作效率太低。隨著采煤機械化的發(fā)展，綜采設備的頻繁搬遷，又由于回柱絞車搬運，工作時間長占用人工多，因此這類絞車均應設置快速回繩。 我國礦用小絞車在壽命、噪音、可靠性等綜合指標與蘇聯(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，我國目前不具備測試手段壽命無法考核，但從對用戶的訪問中得知，壽命達不到5年.噪音也稍大。 雖然我國礦

15、用小絞車參數(shù)系列水平優(yōu)于國外，但在標準化和通用化方面遠不如發(fā)達采煤機械制造國。比如牽引力14000kgf這一檔回柱絞車就有四種型號. JHC-14型一級減速為蝸輪副傳動、二級為行星齒輪傳動(少齒差傳動)。JHZ-14型二級減速為蝸輪副傳動，一級和三級減速為圓柱齒輪傳動。JM-14型是在一級蝸輪副減速之后,其二級、三級減速為直齒圓柱齒輪傳動。JH-14型是在一級蝸輪副減速之后，其二級減速為直齒圓柱齒輪傳動，也是傳動系統(tǒng)最簡單的一種。 回柱絞車以電動使用最廣，傳動型式以球面蝸輪副居多，該機主要結構型式為電動機懸裝在蝸輪副減速器的后部，蝸輪副減速器為第一級減速，第二級和第三級為圓柱齒輪傳動

16、，分別安裝在機器的兩側對稱機體的中心布置，該機呈長條形適應并下巷道的空間，體積小，底座呈雪橇形，安裝搬運方便。 縱觀國外礦用小絞車的發(fā)展情況其發(fā)展趨勢有以下幾個特點。 (1)向標準化系列化方向發(fā)展，蘇聯(lián)、日本、美國、德國、英國已有礦用小絞車國家標準.并且這些國家的各制造公司有自己的產(chǎn)品系列型譜。在這些國家標準和系列型譜中，對絞車的性能、參數(shù)做了明確的規(guī)定，并強力推行和實施，給設計和制造、使用、維護帶來極大方便。 (2)向體積小、重量輕、結構緊湊方向發(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，各國都在力求將絞車的原動機、傳動裝置、工作滾筒、制動操作等部分

17、及底座等主要部件綜合在一個系統(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。為此有的將傳動部分置于滾筒內部，有的緊貼滾筒端部，有的將電機埋入滾筒內部，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)達的國家如蘇聯(lián)、日本在紋車各種參數(shù)的設置上進行優(yōu)化設計，選取最佳參數(shù)，最大限度提高產(chǎn)品功能。在傳動機構上盡量采用較先進的傳動型式，并采用合理的制造精度，以提高生產(chǎn)效率。在產(chǎn)品節(jié)能方面各國各公司都很重視。蘇聯(lián)和日本在絞車設計方面為節(jié)約電耗，對電機功率在全面分析絞車的實際工作情況的基礎上確定。使電機的功率保證絞車的功能(牽引力、牽引速度)等，又能使電機功率得以充分

18、利用。 (4)向壽命長、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，是產(chǎn)品質量的綜合性反應。壽命長，經(jīng)濟效益才能高;噪音低,有利工人身心健康。 (5)向一機多能、通用化方向發(fā)展。礦用小絞車在使用過程中不僅做調度用，而且還做運輸及其他輔助工作。使用范圍擴大，要求絞車有比較強的適應能力。把調度、運輸、輔助絞車歸納為一個標準。三種絞車結構相近，大同小異。即主機相近而制動操作部分則根據(jù)各自的使用條件有所區(qū)別。有的國家已經(jīng)打破了行業(yè)界限，把各行業(yè)的卷揚機設備統(tǒng)歸為卷揚機類。這樣便于生產(chǎn)使用和維護。便于提高產(chǎn)品質量和社會經(jīng)濟效益。隨著管理水平的提高，產(chǎn)品通用化程度也必然的不斷提

19、高，這是今后產(chǎn)品發(fā)展的必然趨勢。 (6)向大功率方向發(fā)展。隨著生產(chǎn)的發(fā)展，原來的產(chǎn)品越來越不能滿足用戶的要求。長期的生產(chǎn)實踐的成功經(jīng)驗表明，調度絞車除調度礦車外，也用于運搬設備，又如回柱絞車除用于回柱放頂外，有時也用于搬運綜采及各類機電設備時，運距一般較長，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，因此解決上述問題的同時要加大絞車的功率，滿足用戶的要求。 (7) 向外形簡單、平滑、美觀、大方方向發(fā)展。由于各國力求使產(chǎn)品的結構緊湊、體積小、重量輕、大都采用了機電合一的綜合機構。外表只能看到滾簡和制動操縱部分。整個絞車近似一個圓形，顯得線條簡單外形平滑，

20、為了爭奪市場，各國絞車在外形上巧妙的構思，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方式類型 我國常用的回柱絞車類型及其傳動方式有下列幾種: 1.型回柱絞車,其傳動方式為:一組斜齒輪,一組蝸輪,一組直齒輪 2.型回柱絞車,其傳動方式為:一組蝸輪,一組直齒輪 3.回柱絞車,其傳動方式有兩種,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 4.型回柱絞車,其傳動方式為:一組蝸輪,一組直齒輪 5.型回柱絞車,其傳動方式為:一組蝸輪,一組少齒差行星齒輪 6.型回柱絞車,其傳動方式為:一組直齒輪,一組蝸輪,一組直齒輪 7.型回柱絞車,其傳動方式為

21、:一組圓錐齒輪,一組變速直齒輪,一組行星齒輪,一組直齒輪． 1.3設計任務與方案的初步擬定 礦用回柱絞車傳動裝置設計 1.3.1設計條件 1）機器用途:煤礦井下回收支柱用的慢速絞車; 2）工作情況:工作穩(wěn)定、平穩(wěn),間歇工作(工作與停歇時間比為1:2),繩筒轉向定期變換; 3）運動要求:絞車繩筒轉速誤差不超過8%; 4）工作能力:儲備余量10%; 1.3.2原始數(shù)據(jù)見表1-1 1.3.3方案的初步擬定 根據(jù)設計要求，所給原始數(shù)據(jù),經(jīng)過對回柱絞車常用型號的傳動方式比較,最后選用一級為蝸桿傳動,一級齒輪傳動的傳動方式.其傳動結構圖如圖1-1: 表1-1 絞車原始數(shù)

22、據(jù) 項目 數(shù)據(jù) 鋼繩牽引力（KN） 140 鋼繩最大速度(m/min) 5 繩筒直徑(mm) 380 鋼繩直徑(mm) 21.5 繩筒容繩量(m) 120 圖1-1 JH-14回柱絞車的結構簡圖 1、電動機 2、連軸器 3、蝸輪蝸桿減速器 4、小齒輪 5、中間齒輪 6、大齒輪 7、滾筒 1.4 JH-14型回柱絞車 1.4.1型號含義 J卷揚機類，H回柱絞車，14鋼絲繩拉力140（KN）。 1.4.2主要組成部分 JH-14型回柱絞車由電動機，圓弧面蝸桿蝸輪減速器，中間軸，卷筒，底盤五大部分組成。其傳動原理是：動力由電動機通過一

23、對聯(lián)軸器傳動圓弧面蝸桿、蝸輪，由蝸輪軸上的小齒輪經(jīng)中間過橋齒輪傳動大齒輪，大齒輪帶動卷筒，卷筒引鋼絲繩進行工作。 2.機械傳動系統(tǒng)方案設計 2.1傳動方案的確定 根據(jù)機械器的工藝性能、結構要求、空間位置和總傳動比等條件選擇機械傳動系統(tǒng)所需的傳動類型，并擬定從動力機到工作機構之間機械傳動系統(tǒng)的設計方案和總體布置。 一般情況下，盡管動力機的輸出功率滿足工作機構的要求，但輸出的轉速、扭矩或運動形式很難符合工作機構的需要，這時就需要采用某種機械傳動裝置。這是絕大多數(shù)機械設計的共同特點。 按照傳動原理的不同，機械傳動裝置可分為摩擦傳動、嚙合傳動和夜壓傳動三種。根據(jù)傳動比能否改變，機

24、械傳動裝置又可分為可調傳動比傳動、固定傳動比傳動和變傳動比傳動三類。回柱絞車一般采用固定傳動比傳動。 減速器傳動：本回柱絞車由于總減速比較大，為i=186而采用動力蝸桿減速器。蝸桿傳動的主要特點是：傳動比大、結構緊湊、工作平穩(wěn)、無噪聲、自鎖性能好。對于回柱絞車，要求卷筒能夠自鎖。即卷筒的正反轉只能由電動機的正反轉來控制；當電源切斷時絞車馬上停止工作；卷筒本身不能自由轉動，以免發(fā)生事故。這就需要設計一個裝置來控制卷筒的自轉。而蝸輪蝸桿傳動就起到了這個作用。因為若取蝸桿的蝸螺旋線開角小于齒輪間的當量摩擦角，則當蝸輪主動時，機構自鎖，即只能蝸桿帶動蝸輪，而不能蝸輪帶動蝸桿。因此，采用蝸輪蝸桿減速器

25、，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重要原因。 但是，采用蝸桿減速器也有一缺點，就是傳動效率低，這點應在具體的蝸桿減速器設計中充分重視，并設法提高。 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裝置。它與普通的蝸桿傳動相比，其不同在于，具有良好的潤滑條件使齒面之間建立連續(xù)的潤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，效率高（高10-15%）等優(yōu)點。 齒輪傳動:選擇齒輪傳動，是由于齒輪傳動具有工作可靠，使用壽命長，瞬時傳動比為常數(shù)；傳動效率高、結構緊湊、功率和速度適用范圍廣等優(yōu)點

26、。因斜齒輪傳動時會產(chǎn)生軸向力，對傳動不利。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。 從結構上看：如果讓蝸輪軸上的齒輪與主軸上的齒輪嚙合，由于傳動比大，會造成兩齒輪大小相差過甚，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，因為根據(jù)強度要求限制了軸徑，從而控制小齒輪的尺寸只能小到某一程度。否則，會給加工成本帶來諸多不便。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?，決定增加一中間軸，軸上安裝一過橋齒輪。這樣，既可以得到合適的傳動比，又可以令

27、整體布局合理。 現(xiàn)代生產(chǎn)的發(fā)展，無論在承載能力、工作可靠穩(wěn)定方面，還是在結構尺寸和重量方面，對齒輪的傳動的要求愈來愈高。標準齒輪由于存在一些缺點限制了它的應用范圍。為了滿足設計要求，我們決定設計三個變位齒輪，作為改善齒輪傳動質量的有效方法。 2.2傳動系統(tǒng)的動力計算 2.2.1電動機的確定 1、電動機類型的選擇 因為通常生產(chǎn)場所所用的都是三相交流電源，所以采用交流電動機；由于回柱絞車常用于有煤塵和瓦斯的爆炸性氣體的井下，所選電機要具有防暴性能。為此，應選用Y系列三相異步防暴機。 2、電動機功率的確定 參考現(xiàn)有同類產(chǎn)品，先假以卷筒寬度B=300mm，鋼絲繩直徑=

28、21.5mm，卷筒直徑D=400mm 卷筒轉速n w===3.68 繩筒軸的輸出功率：P w===9.29kw 傳動裝置效率η=η1η2η3 其中η1—聯(lián)軸器效率；η1=0.995； η2—蝸桿減速器效率；η2=0.9； η3—齒輪傳動效率；η3=0.98； η=η1η2η3=0.9950.90.98=0.877 電動機所需功率：P0===10.6kw 根據(jù)P0查機械設計手冊，選取YB200L—8電機。其額定功率P=15kw>P0=10.6kw，滿足要求。額定轉速n=730，總減速比i==183.4，與已知同類產(chǎn)品i=1

29、86相差不大，故所選電機合適。 2.2.2分配總傳動比 根據(jù)機械傳動系統(tǒng)的設計方案把總傳動比分配到各級傳動上，并要求各級傳動結構緊湊，承載能力高，工作可靠，制造經(jīng)濟和效率高。 各級傳動比的連乘積應等于總傳動比，即i=i.i.i…式中，i、i、i…分別為各級傳動的傳動比。根據(jù)i=186。并參考現(xiàn)有同類回柱絞車，確定各傳動的傳動比為： 蝸輪蝸桿傳動比：i=43 第一對齒輪傳動比：i=1.2 第二對齒輪傳動比：i=3.6 總傳動比i=i.i.i=431.23.6=185.76186 2.2.3計算機械傳動系統(tǒng)的性能參數(shù)

30、 機械傳動系統(tǒng)的性能參數(shù)包括各級傳動的轉速、功率、扭矩等。這是機械傳動系統(tǒng)方案優(yōu)劣的重要指標，也就是各級傳動強度設計的依據(jù)。 1、計算各軸轉速： n=730r/min n= n=730r/min n1==730=16.98r/min n2===14.15r/min n3===3.9r/min 2、計算各軸功率： P=15kw P= Pη1=150.995=14.925kw

31、 P1= Pη2=14.9250.9=13.43kw P2= P1η3=13.430.98=13.16kw P3= P2η3=13.160.98=12.90kw 3、計算各軸扭矩： T=9550=9550=196.23 Nm T=9550=9550=195.25 Nm T1=9550=9550=7553.39 Nm T2=9550=9550=8881.84 Nm

32、 T3=9550=9550=31588.46 Nm 表2-1 計算機械傳動系統(tǒng)的性能參數(shù) 軸 功率P（kw） 轉速n（） 轉矩T（Nm） 電機軸 15 730 196.23 蝸桿軸 14.925 730 195.25 1軸 13.43 16.98 7553.39 2軸 13.16 14.15 8881.84 3軸 12.9 3.9 31588.46 2.3蝸輪蝸桿的設計計算 高速級傳動件設計 2.3.1選擇蝸桿傳動類型 根據(jù)《礦用小絞車》P189“回柱絞車主要技術規(guī)格”，采用圓弧面蝸桿（Z

33、C）。 2.3.2選擇材料 根據(jù)設計要求,并考慮到蝸桿傳動傳遞的功率不大,速度是慢速,故蝸桿用40Cr,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250-300HB.蝸輪用鋁鐵青銅ZQAl9-4,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HT25-47鑄造. 2.3.3承載能力計算 圓弧面蝸桿傳動的損壞形式同圓柱蝸桿傳動類似，主要是齒面磨損與膠合。為實現(xiàn)齒面之間的動壓潤滑，避免發(fā)生膠合和減輕磨損，圓弧面蝸桿傳動的承載能力按以下驗算： （１）選擇蝸桿頭數(shù)，渦輪齒數(shù)及蝸桿包容渦輪的齒數(shù) Z1=1，Z2=iZ1=43，Z===4.3 （２）選擇傳

34、動比參數(shù) 根據(jù)i=40，n1=730r/min,查[5]P312圖3-42，取I=1 （３）選擇材料系數(shù)，質量系數(shù)及工作條件系數(shù) 齒輪材料為鋁鐵青銅，制造精度8級，啟動頻繁，間歇工作制度，查[5]P312表3-20，取K1=1，K2=0.8，K3=1.06 （４）計算功率參數(shù) H===1123 （５）確定中心距 根據(jù)H=1123，n1=730r/min，查[5]P312圖3-43得A=225mm （６）驗算：[N1]===18.53kw，N1=18.5kw<[N1]， 滿足要求。 2.3.4蝸輪輪齒的強度驗算 圓弧面蝸桿傳動的蝸輪發(fā)生斷齒的情況是比較少見的。但為慎重起見，必要時仍需

35、對蝸輪輪齒進行強度驗算。由于蝸輪輪齒在受力時的變形造成卸載，引起載荷沿齒高方向分布不均，使力的作用位置向齒根方向偏移。所以，蝸輪輪齒的折斷不是由于彎曲強度不夠，而是齒根剪切強度不足引起的。 （１）蝸輪圓周力 P2===199 KN （２）蝸桿與蝸輪嚙合齒對之間的載荷分布不均勻系數(shù)，可取KP=0.5， B=54mm，Cn=0.304 γ==9 γ2=γ-（γ1’+）=0.55γ-=0.559-=4.95 （３） 蝸輪齒根的許用剪應力 [τ]=0.5σb ，　查[3]P205表8-9 σb=540，[τ]=0.5540=270 （４）λ0 =tg-1=tg-1=6.53 　　　

36、α0 =sin-1=sin-1=22.95 （５）τ== =198<[τ] 故蝸輪齒根的剪切疲勞強度滿足要求。 2.3.5計算蝸桿的各項參數(shù) （１）蝸桿頂圓直徑 Dd2===387.19mm （２）徑向間隙 C=0.15=0.15=1.4 （３）校正蝸桿圓直徑 Dg1=2A-Dg2-2C=2225-387.19-21.4=60mm 齒頂高、齒根高和全齒高 　h1=0.9=0.9=8.42mm 　h1"=0.85=0.85=7.95mm 　h2=0.7=0.7=6.55mm 　h2"=1.05=1.05=9.82mm 　h1=h1+h1"=8.42+7.95=16

37、.37mm 　h2=h2+h2"=6.55+9.82=16.37mm （４）分度圓直徑和成形圓直徑 　df2=Dd2-2h2=387.19-26.55=374.09mm 　df1=2A-df2=2225-374.09=75.91mm 　d0===140.625,取d0=145mm （５）蝸桿頂圓直徑和渦輪根圓直徑 　Dd1=df1+2h1=75.91+26.55=89.01mm 　Dg2=df2-2h2"=374.09-29.82=354.45mm 2.4齒輪的傳動設計 本設計的齒輪傳動是由三個直齒圓柱齒輪來完成的。即小齒輪、過橋齒輪和大齒輪。小齒輪安裝在蝸桿軸上，中間齒輪

38、和大齒輪安裝在中間軸和卷筒上。通過這三個齒輪，將運動傳遞到卷筒上。 2.4.1齒輪模數(shù)的確定 參考同類產(chǎn)品：選取小齒輪材料為40C鋼，齒面淬火，淬火硬度為HRC45~50；橋輪材料為40C鋼，表面淬火，淬火硬度為BRC48~55；大齒輪用40C合金鋼鑄成，調質處理，硬HRC230~260。初選z=19, 則z2=i19=1.2119=23, z=i z3=3.623=83, 為減小傳動的尺寸，小齒輪和過橋齒輪均為硬齒面；大齒輪采用軟齒面，其目的是使大齒輪和中間齒輪使用壽命相當。 模數(shù)大小需由彎曲疲勞強度確定。由于第二對齒輪傳動承載較大，就按第二對齒輪傳動初步計算。 按彎曲強度

39、，m ① [1]P201式（10-5） 式中，取載荷系數(shù)K=1.325　，z=23　，轉矩T=6338 Nw　 齒寬系數(shù)=0.51 橋輪、大齒輪許用彎曲應力：[]=637MP，[]=396MP 齒形系數(shù)：Y=2.69 ， Y=2.21 應力修正系數(shù)：Y=1.58 ， Y=1.77 以上數(shù)據(jù)均查自[1]P200 =＜= 就按二者中的大值計算，將諸值代入①式，得 M≥ = =8.5mm 圓整，取m=8mm。 2.4.2接觸強度和彎曲強度的驗算 2.4.3驗算接觸強度 （１）　齒數(shù)和精度等級：z=19，z=23,z=83, 圓

40、周速度v=5 m/min，8極精度 （２）使用系數(shù) K=1 （３）動載系數(shù) K=1.0，K=1.02 （４）齒向載荷分配系數(shù) K=1.21，K=1.13 （５）齒寬系數(shù) =0.78，=0.51 　　以上2—5數(shù)據(jù)均查自[1]P193-205 （６）載荷系數(shù)K：K=K.K.K.K=111.11.21=1.33 K=K.K.K.K=11.021.151.13=1.325 （７）總工作時間 設計每日工作8個小時，一年300天，使用壽命8年，使用期限內工作時間占20% t=830080.2=3840h （８）工作應力循環(huán)次數(shù) 小齒輪為主動輪，每轉一周，小齒輪同側嚙合一次

41、；中間輪同一側齒面也嚙合一次。因此，接觸應力按脈動循環(huán)變化 N=60rnt=60116.983840=3.910 N=N/i=3.910/1.2=3.2610 N=N/i=3.2610/3.6=0.910 （９）彈性系數(shù) Z=189.8，Z=188.9 （10）節(jié)點區(qū)域系數(shù) Z=2.22，Z=2.5 （11）接觸疲勞極限 =1280 ，=1370 ，=950 （12）接觸安全系數(shù) S=S=1 （13）接觸壽命系數(shù) KHN1=1.15，KHN2=1.25，KHN3=1.3 　　以上9—13數(shù)據(jù)均查自[1]P201—210 （14）許用接觸應力 []===1472

42、 　[]===1713 　 []===1235 （15）齒寬 b1=b2=b3=100mm （16）驗算 =Z.Z=189.82.5 =1453<[]=1472 =Z.Z =188.92.5 =1224<[]=1235 經(jīng)計算知，大小齒輪均滿足接觸強度要求。 2.4.4驗算彎曲強度 （1） 齒形系數(shù)Y Y=2.85，Y=2.69，Y=2.21 （2） 應力修正系數(shù)Y Y=1.54，Y=1.575，Y=1.775 （3） 彎曲疲勞極限 ＝600，＝650，＝45

43、0 （4） 彎曲安全系數(shù)S S=1.0 （5） 應力循環(huán)次數(shù)N 小齒輪為主動輪。每轉一周，小齒輪同一側嚙合一次，彎曲應力按脈動循環(huán)變化；中間同一側齒面口嚙合一次，彎曲應力按對稱循環(huán)變化。 N=60rnt=60116.983840=3.910 N=N/i=3.910/1.2=3.2610 N=N/i=3.2610/3.6=0.910 （6） 彎曲壽命系數(shù)KFN KFN1 =0.9，KFN2 =1.0，KFN3 =1.15 （7） 許用彎曲應力[] []===540 []===650 []===518 (8) 驗算： <[]

44、 <[] <[] <[] 經(jīng)計算知：大小齒輪均滿足彎曲強度要求，且具有高的可靠性。 2.5中間軸設計 中間軸（過橋齒輪軸）是為適應絞車結構上的需要（加大滾筒與蝸輪軸的中心距）而設計的，軸固定在底盤左側箱中部。軸上有一過橋齒輪，齒輪有40Cr合金鋼制成，齒面硬度為HRC50~55。齒輪孔內鑲有銅套，軸心部挖空，加一個旋蓋（壓油蓋），組成擠壓式油杯。下面就具體設計一下中間軸結構。 已知，中間軸傳遞功率P2=13.16 KW。轉速n2=14.15 r/min,轉矩T2=8881.84 Nm 2.5.1選材 中間軸受力情況簡單，且不是重要的軸，選45鋼就可以了。 2.5.2

45、基本軸徑估算 由[1]P表15-3 查得A0=108 dA0=108 =105.4mm ， 取d=105mm 由于該軸并不旋轉，強度要求并不高，所以，根據(jù)同行業(yè)相關數(shù)據(jù)，取d=75mm。 2.5.3軸上零件布置 軸外面套有軸套，過橋齒輪再固聯(lián)在軸套上，用螺釘將二者聯(lián)接。因中間軸不轉，無須軸承支撐。軸左端與支承架。 2.5.4軸的結構設計 運動時，通過小齒輪與中間輪嚙合，帶動軸套也隨之轉動。但中間軸不能轉動。將凸臺銑去一塊就是為了防止中間軸與軸套之間由于某種原因而造成軸套帶動軸轉動。由于軸

46、套是運動的，需一套潤滑機構使軸套轉動靈活；故在軸上開有油槽孔，軸套內孔圓周上也均布3條油槽。加油時，將壓油蓋擰開，向螺孔中加入黃油，加滿后，擰緊壓油油蓋。軸套內的三條油槽用來輸送和分布潤滑油，油槽長度應小于軸套寬度。隨著軸套的轉動發(fā)熱，黃油逐漸變稀，從軸上的油孔中滲出，隨軸套一起轉動。這樣就將潤滑油分布在軸套與中間軸的接觸面上，起保護中間軸和潤滑的作用，相當于一滑動軸承。 軸與齒輪不直接接觸，通過軸套聯(lián)接。因而齒輪上的力不直接做用于軸上，中間軸的受力情況很簡單，只受重力和支持力這兩個力而平衡。對這種情況，軸的直徑足夠大，不需強度校核。 2.6 主軸的設計計算 JH-14型回柱絞車的主軸是

47、一定心軸，固定在左右兩支承架上。它只起支承旋轉機的作用，而不傳遞動力，即指承受彎矩作用。 2.6.1主軸的設計 由前知：卷筒上傳遞的功率是12.9kw，轉速n=3.9m/min 2.6.2材料選擇 選用鋼，為保證其機械性能，應進行調試處理。 2.6.3軸徑的初步估算 估算公式： d≥A0 式中A0是與材料有關的系數(shù)，查[1]P表15-3 得A0=108 d≥A0=108=99.76 圓整，取d=160.9mm 由于此軸是固定心軸，受力情況并不嚴重。因此，接上式估算的軸徑可作為軸的最大直徑。參考現(xiàn)有同類產(chǎn)品，取最小軸徑d=115mm。 2.6.4軸的結

48、構設計 （1）確定軸上零件的布置方式。為使結構緊湊，并考慮具體的工藝性和強度要求，將大齒輪與卷筒一側對稱地安裝在軸頸處。即大齒輪在卷筒右側，通過鍵與卷筒固聯(lián)在一起。軸承兩端裝有軸承蓋，內有檔油板和密封圈。軸承蓋用螺釘M1220與卷筒固定在一起。 （2）根據(jù)工藝和強度要求把軸制成階梯形，這樣可以使軸上零件 支反力： 根據(jù)平衡方程 R′+R′=R′+R′ R′．64+R′．408=R′．472 （１）開車前必須松開手閘。 （２）運行中必須精神集中，注意信號，注意與回柱工之間的密切配合；信號不清不能開車； （３）注意觀察絞車各部運轉情況，如電動機聲響、鋼

49、絲繩纏繞情況、減速器溫度(不得超過60℃)、電動機外完溫度(不得越過70℃)等； （４）絞車運行中必須堅守崗位，不得離開絞車，必須時常注意頂板及絞車的支撐固定情況。 此處刪除好多字，詳細的圖紙及其資料聯(lián)系qq656417679 6.2運輸回柱絞車時的注意事項 （１）盡量整體裝車，并固定牢固。 （２）在絞車自己拉自己時，必須保證導輪固定絕對可靠，并隨時維護好電動機電纜，還應注意觀察工作面及巷道周圍情況，不安全不得強行開車。 6.3鋼絲繩斷絲原因分析 6.3.1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，斷絲數(shù)大多為2-4根，少部分有5-6根之多。連續(xù)

50、斷絲的長度在20～30mm左右，每隔lm左右出現(xiàn)一次。 6.3.2鋼絲繩連續(xù)斷絲 連續(xù)斷絲數(shù)為2～5根不等，連續(xù)斷絲的長度為鋼絲繩在滾筒上纏繞的工作長度。經(jīng)過檢驗發(fā)現(xiàn)，這種斷絲是因為絞車在工作中的位置不正確,鋼絲繩纏繞咬繩造成的。 7.使用與維修 7.1安裝、固定和操作 由于絞車須隨工作面的推進而經(jīng)常移動，所以要求固定支護方法簡便、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，應點動開車將繩拉緊，再打兩根頂柱，頂柱上端應向前傾斜10左右。卷筒采用上面進繩方式 圖7-1 卷筒進繩方式 在煤層傾角小，頂板較好

51、的工作面，絞車可直接安裝在工作面上進行回柱，如果工作面長度在100米以上可用兩臺或多臺絞車分別安裝在工作面各段上，分段同時進行回柱。 在急傾斜煤層工作面上，絞車可安裝在回風巷道中，鋼絲繩通過導向滑輪進入工作面回柱。 在絞車安裝好后，應進行回柱試車，看絞車的安裝支護是否牢固、安全，電器設備的接地是否良好、可靠、絞車運轉是否良好。 絞車進行回柱時，操作極為簡便，司機按動電鈕控制絞車的正、反及停車。司機與回柱工人要有信號聯(lián)絡，密切配合。在操作過程中，司機應時刻注意信號，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

52、拴到固定木柱上，開動絞車便可自移。示意圖如下： 圖7-2 回柱絞車示意圖 7.3維護與檢修 對絞車應經(jīng)常檢查各潤滑部位的油量，蝸輪箱內潤滑油最高溫度不能超過70C，電動機的最高溫升不能超過80C，對各緊固零件須經(jīng)常檢查，絞車發(fā)生不正常運轉時，應及時停車檢查，并作記錄。 絞車的檢修可根據(jù)具體使用情況來確定。 下面，將JH-14型回柱絞車的技術規(guī)格、傳動零件的主要技術參數(shù)列表如下： 表7-3傳動零件的技術參數(shù) 牽引力 千牛 140 卷筒尺寸 直徑 mm 400 寬度 300 鋼絲繩 直徑 mm 21.5 卷繩平均繩速

53、 米/分 5 總減速比 185 卷筒容繩量 米 120 電動機 型號 YB200L-8 功率 千瓦 15 轉速 轉/每分 720 外形尺寸 長 mm 1983 寬 680 高 795 絞車重量（包括電機） 公斤 1350 結束語 JH-14型回柱絞車主要由電動機、蝸輪箱部分、滾筒部分及機座等組成。我在做結構設計中有些是自己想出來的，有些是類比同類產(chǎn)品選定的。但都盡量使結構合理、經(jīng)濟耐用；在設計計

54、算中，對于常用的機械傳動和零部件（如蝸輪箱部分）我都按有關書本的設計步驟計算。 通過這次畢業(yè)設計，本人的個人方面都得到了鍛煉。設計中綜合運用了《機械原理》、《機械設計》、《材料力學》、《機械工程材料》、《機械零件》、《互換性與測量技術》等多方面的知識，而且還學了不少的新知識。畢業(yè)設計是一項任務，更是一次學習的好機會。在畢業(yè)設計中，大學所學的功課得到了復習和鞏固，基本技能得到了訓練。然后更重要的是培養(yǎng)了我獨立工作、獨立思考及解決實際問題的能力。 因為是產(chǎn)品設計，不可能從書本上找到現(xiàn)成的計算方法。實際上，即使參考書也沒有一本是關于本型號回柱絞車的。這給我的設計過程帶來了不少困難。所幸的是，指導

55、老師一直關心、指導著我，給予我們很大的幫助。讓我參觀了實物，并且給我找來了相關的書籍和圖紙供我參考，讓我受益匪淺。其他老師同學也給予了熱情的幫助，再加上我的努力工作，終于完成了這次的畢業(yè)設計。在此，對給予我們熱情幫助的老師、同學和工廠的技術人員表示誠摯的謝意！ 致謝 本文從擬定題目到定稿，歷時一月余。在本設計完成之際，首先要向我的指導老師致以誠摯的謝意。在設計的過程中，指導老師給了我許許多多的幫助和關懷。指導老師治學嚴謹，待人平易近人，在指導老師的悉心指導中，我不僅學到了扎實的專業(yè)知識，也在怎樣處人處事等方面收益很多；同時他對工作的積極熱情、認真負責、有條不紊、實

56、事求是的態(tài)度，給我留下了深刻的印象，使我受益非淺。在此我謹向指導老師表示衷心的感謝和深深的敬意。同時，我要感謝我們學院給我們授課的各位老師，正是由于他們的傳道、授業(yè)、解惑，讓我學到了專業(yè)知識，并從他們身上學到了如何求知治學、如何為人處事。我也要感謝我的母校河南理工大學萬方科技學院，是她提供了良好的學習環(huán)境和生活環(huán)境，讓我的大學生活豐富多姿，為我的人生留下精彩的一筆。另外，衷心感謝我的同窗同學們和機械學院的師兄師姐們，在我畢業(yè)設計中，與他們的探討交流使我受益頗多；同時，他們也給了我很多無私的幫助和支持，我在此深表謝意。 最后，向我的親愛的家人和親愛的朋友表示深深的謝意，他們給予我的愛、

57、理解、關心和支持是我不斷前進的動力。 學無止境。明天，將是我終身學習另一天的開始。 參考文獻 [1] 濮良貴、紀名剛.《機械設計（第八版）》.高等教育出版社，2006.5 [2] 殷玉楓.《機械設計課程設計》.機械工業(yè)出版社，200.6 [3] 文九巴.《機械工程材料》.機械工業(yè)出版社，2006.3 [4] 機械設計手冊編委會.《機械設計手冊第五卷》.機械工業(yè)出版社，2004.8 [5] 焦作礦業(yè)學院、淮南煤炭學院、山西礦業(yè)學院.《煤礦機械傳動設計》.煤炭工業(yè)出版社，1979.3 [6] 王紹定.《礦用小絞車》.煤炭工業(yè)出版社，1981.3 [7] 《中華人民共和國煤炭行業(yè)標準——回柱絞車MT/T 779—1998》，1999.4實施