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河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院
本科畢業(yè)設(shè)計（論文）中期檢查表
指導(dǎo)教師： 王得勝 職稱： 教授
所在院（系）： 機械與動力工程系 教研室（研究室）： 機械設(shè)計教研室
題 目
滾筒絞車總體設(shè)計
學(xué)生姓名
謝春磊
專業(yè)班級
08機設(shè)二班
學(xué)號
0828070027
一、選題質(zhì)量：（主要從以下四個方面填寫：1、選題是否符合專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)，能否體現(xiàn)綜合訓(xùn)練要求；2、題目難易程度；3、題目工作量；4、題目與生產(chǎn)、科研、經(jīng)濟、社會、文化及實驗室建設(shè)等實際的結(jié)合程度）
1、本題目符合機械設(shè)計專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)，能夠充分鍛煉和培養(yǎng)分析問題和實際操作能力，能夠體現(xiàn)綜合訓(xùn)練的要求；
2、本題目難易適中，符合本科畢業(yè)設(shè)計要求；
3、本題目工作量適中，能在規(guī)定的時間內(nèi)完成；
4、所選題目滾筒絞車的總體設(shè)計與實際貼合比較緊密，在實際的應(yīng)用中比較廣泛。在設(shè)計過程中，對機器的零件的設(shè)計和計算對我來說是以往所學(xué)知識的總結(jié)和應(yīng)用，所以能夠滿足綜合訓(xùn)練的要求
二、開題報告完成情況：
根據(jù)自己在各方面資料的收集和整理，通過對可行性的分析，結(jié)合老師給的題目的選擇，我完成了這次設(shè)計的選題。在選題結(jié)束之后，通過自己認真查閱相關(guān)的資料，最后結(jié)合本身的實際情況和設(shè)計的時間任務(wù)完成了開題報告。
三、階段性成果：
1、通過對滾筒絞車的了解，再加上有關(guān)書籍的介紹，算是對滾筒絞車有了一個大概的了解。前期階段主要是對有關(guān)于滾筒絞車的各方面的文獻和資料進行搜集，為設(shè)計以后的設(shè)計做了必要的準備。
2、中期階段主要是依據(jù)參考資料，從上面找到一些關(guān)于關(guān)于滾筒絞車的信息，首先對其零部件有了大致的了解，其次是已有了大概的設(shè)計方法，并開始了一些基本的結(jié)構(gòu)設(shè)計。
3、正在進行裝配圖的CAD畫圖和設(shè)計說明書。
四、存在主要問題：
由于這是我第一次單獨進行滾筒絞車總體設(shè)計，所以剛開始進展的并不是很順利。而我對這方面的知識掌握比較少，所以需要在圖書館和網(wǎng)上查找更多的相關(guān)資料，對有滾筒絞車的知識進行更深入的了解。不過我堅信，只要自己努力和在指導(dǎo)老師的指引下，我能把各方面的問題逐個擊破，最終順利完成畢業(yè)設(shè)計。
五、指導(dǎo)教師對學(xué)生在畢業(yè)實習(xí)中，勞動、學(xué)習(xí)紀律及畢業(yè)設(shè)計（論文）進展等方面的評語
指導(dǎo)教師： （簽名）
年 月 日
2
河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院
本科畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告
題目名稱
滾筒式絞車的總體設(shè)計
學(xué)生姓名
謝春磊
專業(yè)班級
08機設(shè)二班
學(xué)號
0828070027
一、 選題的目的和意義：
目的：
隨著國民經(jīng)濟對燃料和各種礦物需要量的不斷增長，礦井生產(chǎn)機械化、自動化和集中化程度的不斷提高，各種礦物的產(chǎn)量亦不斷擴大；我國煤礦和各類礦山每年都要生產(chǎn)大量的煤和礦石。為了使礦井生產(chǎn)能夠正常地進行和充分發(fā)揮設(shè)備的效能，目前在礦井井下主要運輸環(huán)節(jié)之間普遍設(shè)置了各類的煤倉，以調(diào)節(jié)和緩和各運輸環(huán)節(jié)的能力，使之連成一個有機的整體，以保證煤和礦石源源不斷地運到地面上來。因此，提升絞車礦井生產(chǎn)中的一個十分重要的環(huán)節(jié)，而煤倉的設(shè)計也成為礦井設(shè)計中重要的內(nèi)容。
礦井提升絞車是礦山重要和關(guān)鍵的設(shè)備之一，是礦山生產(chǎn)的“咽喉"設(shè)備，主要用于煤礦、 金屬礦及非金屬礦提升和下放人員、 提升煤炭、 礦石、 矸石及運輸材料和設(shè)備。提升絞車主要裝置由卷筒、傳動系統(tǒng)等組成。它的性能優(yōu)劣，運行是否正常，工作效率是否高，是否安全可靠，對礦山生產(chǎn)和人員、設(shè)備的安全有著重要的影響，為了適應(yīng)我國國民經(jīng)濟的高速發(fā)展，煤炭冶金工業(yè)要求建立大量的現(xiàn)代化礦山，提升機的市場前景樂觀；同時，由于國內(nèi)提升絞車生產(chǎn)廠家多，競爭激烈，對傳統(tǒng)提升機的設(shè)計方法提出挑戰(zhàn)，市場的競爭要求設(shè)計者推陳出新，瞄準國際提升機的發(fā)展方向，設(shè)計出質(zhì)量過硬性能最優(yōu)的產(chǎn)品，以滿足礦山行業(yè)要求。所以，對其進行現(xiàn)代設(shè)計研究，對于強化提升機的生產(chǎn)，提高效益具有重要意義。相信隨著課題的不斷深入，對帶式輸送機將會有更深入的了解，為以后的學(xué)習(xí)也能打下夯實的基礎(chǔ)。
意義：
目前中國絞車產(chǎn)業(yè)發(fā)展出現(xiàn)的問題中，許多情況不容樂觀，如質(zhì)量差、工作效率低、資源消耗大、環(huán)境污染嚴重、對自然資源破壞力大、維修繁瑣需高技術(shù)人員等等。所以這次設(shè)計有以下意義。
1）了解礦用絞車的結(jié)構(gòu)、特點以及工作原理。
2）對絞車各部分的性能的提高有重大意義:盡可能好地滿足工藝要求、便于操作。具有合理的強度與剛度，使用可靠，具有很好的經(jīng)濟性，重量輕，制造維修方便。
3）培養(yǎng)學(xué)生的自主設(shè)計能力
二、 國內(nèi)外研究綜述：
我國礦用絞車主要是指調(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(dāng)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(shè)計階段.回柱絞車大體上也是經(jīng)歷了仿制和自行設(shè)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(shè)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。
國外礦用絞車的種類、規(guī)格較多.工作機構(gòu)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(biāo)準化系列方向發(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、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(biāo)準。從工作機構(gòu)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(fēng)動的及液壓驅(qū)動，我國只有電動的和少量風(fēng)動的。
例如回柱絞車的薄弱環(huán)節(jié)是球面蝸輪副傳動，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，還是搬運設(shè)備，工作效率太低。隨著采煤機械化的發(fā)展，綜采設(shè)備的頻繁搬遷，又由于回柱絞車搬運，工作時間長占用人工多，因此這類絞車均應(yīng)設(shè)置快速回繩。
我國礦用絞車在壽命、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。
雖然我國礦用絞車參數(shù)系列水平優(yōu)于國外，但在標(biāo)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14000kg·f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(jié)構(gòu)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，分別安裝在機器的兩側(cè)對稱機體的中心布置，該機呈長條形適應(yīng)并下巷道的空間，體積小，底座呈雪橇形，安裝搬運方便。
三、 畢業(yè)設(shè)計（論文）所用的主要技術(shù)與方法：
1. 在圖書館查閱相關(guān)資料和機械設(shè)計手冊
2. 通過網(wǎng)絡(luò)搜集相關(guān)信息和資料
3. 老師的指導(dǎo)與講解
4. 利用各種文字處理軟件編寫設(shè)計說明書
5. 通過繪圖軟件繪制相關(guān)零件圖
四、 主要參考文獻與資料獲得情況：
1、《簡明機械零件設(shè)計實用手冊》，機械工業(yè)出版社，主編胡家秀
2、《機械零件設(shè)計手冊》，機械工業(yè)出版社，主編吳宗澤
3、《機械原理》，西北工業(yè)大學(xué)出版社，主編孫桓、陳作模等；
4、《機械設(shè)計》，高等教育出版社（第八版），主編濮良貴、紀名剛
5、《機械設(shè)計工程學(xué)[Ⅱ]》，中國礦業(yè)大學(xué)出版社，主編唐大放，馮小寧，楊現(xiàn)卿
6、《機械設(shè)計機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計》，中國礦業(yè)大學(xué)出版社，主編任濟生等
7、《減速器和變速器設(shè)計與選用手冊》，機械工業(yè)出版社，主編程乃士
8、《行星齒輪傳動設(shè)計》，化學(xué)工業(yè)出版社，主編饒振綱
五、 畢業(yè)設(shè)計（論文）進度安排（按周說明）
時間 計劃安排要求
1-2周 確定題目，收集相關(guān)資料
3周 確定設(shè)計方案，熟悉設(shè)計步驟
4周 絞車主要參數(shù)的設(shè)計與計算
5周 傳動系統(tǒng)設(shè)計
6周 主要部件的選型和結(jié)構(gòu)設(shè)計
7周 滾筒式絞車的使用說明
8周 破碎腔的設(shè)計
9周 產(chǎn)品色彩設(shè)計
10,11周 設(shè)計基本完成
12，3周 進行機械設(shè)計系統(tǒng)審查，開始設(shè)計圖紙
14周 完成設(shè)計圖紙
15周 完成設(shè)計說明書
16周 準備答辯。
六、 指導(dǎo)教師審批意見：
指導(dǎo)教師： （簽名）
年 月 日
4
滾筒絞車總體設(shè)計
目 錄
前 言 1
第一章 概述 2
1.1、絞車的發(fā)展 2
1.1.1 我國絞車的發(fā)展 2
1.1.2 國外絞車的發(fā)展 2
1.1.3 國內(nèi)外水平對比 3
1.1.4 總體發(fā)展趨勢 4
1.2 提升絞車簡述 4
1.3 調(diào)度絞車簡述 5
1.4 滾筒式絞車設(shè)計思路 5
第二章 滾筒絞車總體結(jié)構(gòu)設(shè)計方案 7
2.1 總體設(shè)計方案 7
2.2 系統(tǒng)概述 7
第三章 局部方案設(shè)計 9
3.1 驅(qū)動形式 9
3.2 減速箱的選用 10
3.3 傳動方案 10
3.4排繩方案 11
3.5 電氣控制方案 11
第四章 傳動方案的選擇及滾筒的設(shè)計 14
4.1 設(shè)計的原始數(shù)據(jù)和傳動方案選擇 14
4.2 傳動方案選擇 15
4.3 滾筒的設(shè)計 15
4.4 制動裝置設(shè)計 16
第五章 傳動系統(tǒng)的設(shè)計 18
5.1傳動比的設(shè)計與計算 18
5.2 減速裝置的傳動比分配計算 19
5.3 傳動裝置的運動參數(shù)計算 20
5.4 齒輪的傳動設(shè)計 22
5.5 軸的設(shè)計及計算 40
5.6 滾動軸承的校核計算 47
5.7 鍵的強度計算 48
第六章 行星架結(jié)構(gòu)設(shè)計 49
6.1 行星架形式的確定和材料的選定 49
6.2行星架的技術(shù)要求 49
第七章 滾筒式絞車制動器的設(shè)計 52
7.1 制動器的形式和常用安全裝置 52
7.2 制動器的選用和設(shè)計 54
第八章 滾筒式絞車的使用與說明 57
8.1 使用與維護 57
8.2 絞車的潤滑 58
8.3 絞車的裝配及檢驗 59
8.4 絞車的修復(fù)與零部件的更換 60
8.5 絞車的拆卸 60
結(jié) 束 語 62
致 謝 63
參 考 文 獻 65
前 言
絞車是一種用卷筒纏繞鋼絲繩或鏈條提升或牽引重物的輕小型起重設(shè)備，又稱卷揚機，因操作簡單、繞繩量大、移置方便而廣泛應(yīng)用。而本次設(shè)計對象是行星齒輪調(diào)度絞車，調(diào)度絞車主要用于礦井井下機地面裝載站調(diào)度編組礦車，中間巷到中拖運礦車及完成其他輔助搬運工作等。
在設(shè)計過程中根據(jù)絞車牽引力選擇電動的型號以及鋼絲繩的直徑，選擇后驗證速度是否與設(shè)計要求速度一致，根據(jù)要求設(shè)計絞車是通過兩級行星輪系及所采用的浮動機構(gòu)完成絞車的減速和傳動，其兩級行星齒輪傳動分別在滾筒的兩側(cè)，從而根據(jù)設(shè)計要求確定行星減速器的結(jié)構(gòu)和各個傳動部件的尺寸，根據(jù)滾筒的結(jié)構(gòu)形式選擇制動裝置為帶式制動，并對各個設(shè)計零部件進行校核等等。絞車通過操縱工作閘和制動閘來實現(xiàn)絞車卷筒的正轉(zhuǎn)和停轉(zhuǎn)，從而實現(xiàn)對重物的牽引和停止兩種工作狀態(tài)作靈活、制動可靠、噪音低以及隔爆性能、設(shè)計合理、操作方便，用途廣泛等特點。
在國內(nèi)，平均每年需求各種不同規(guī)格的調(diào)度絞車數(shù)萬臺，同時我國的礦用提升機和絞車交流調(diào)速技術(shù)一直處于比較落后狀態(tài)，幾乎沒有發(fā)展，導(dǎo)致高能耗和效率低的電動機轉(zhuǎn)子串電阻裝置一直占據(jù)主導(dǎo)地位，大大制約了其整機水平的提高。因此，改變現(xiàn)在礦用提升機和絞車的現(xiàn)狀和發(fā)展前景，是一項迫切的工作。調(diào)度絞車最主要的機械部位就是齒輪傳動部位，它的選擇嚴重影響絞車的外貌和性能，而漸開線行星齒輪傳動與普通齒輪傳動相比具有一系列的優(yōu)點。如：承載能力大，體積小，效率高，重量輕，傳動比大，噪聲小，可靠性高，壽命長以及便于維修的優(yōu)點。同時行星傳動的箱體比普通定軸齒輪傳動的箱體在同樣條件下，其重量要小幾倍，這也是本次設(shè)計選用行星齒輪傳動的重要原因。
第一章 概述
1.1、絞車的發(fā)展
1.1.1 我國絞車的發(fā)展
我國絞車主要經(jīng)歷了仿制、自行設(shè)計兩個階段。解放初期使用的產(chǎn)品主要來自日本與蘇聯(lián)，1958年以后，這些產(chǎn)品相繼被淘汰，并對蘇聯(lián)絞車進行了改進，于1964年進入自行設(shè)計階段。淮南煤機廠曾設(shè)計了擺線齒輪絞車和少齒輪差傳動絞車，徐州礦山設(shè)備制造廠也曾設(shè)計制造了擺線和行星齒輪傳動絞車，一些廠還設(shè)計試制了25kw的調(diào)度絞車。目前，礦用小絞車已經(jīng)在標(biāo)準化方面得到了相應(yīng)發(fā)展，于1982年，對以前制定的標(biāo)準進行了修訂。其標(biāo)準方為JB965-83，JB1409-83,。
1.1.2 國外絞車的發(fā)展
國外礦用小絞車使用很普遍，生產(chǎn)廠家也很多。蘇聯(lián)、美國、日本、瑞典等國都制造了礦用小絞車，而且，國外礦用小絞車種類、規(guī)格較多，比如調(diào)度絞車牽引力以100kgf到3600kgf，動力有電動的，液力的，風(fēng)動的。工作機構(gòu)有單筒、雙筒和摩擦。傳動形式有皮帶傳動、鏈式傳動、齒輪傳動、渦輪傳動、液壓傳動、行星輪傳動、擺線齒輪傳動等。其中采用行星輪傳動。其中采用行星輪傳動的比較多。發(fā)展趨勢是向著標(biāo)準化系列方向發(fā)展，向著體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊方向發(fā)展，向著高效、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。
1.1.3 國內(nèi)外水平對比
（1）品種
國外礦用小絞車的規(guī)格較多，適用于不同場合，我國的礦用小絞車規(guī)格較少，品種型號多，也較繁瑣，標(biāo)準化程度不夠高。
（2）型式
從工作機構(gòu)上分，國外有單筒、雙筒、摩擦式，而我國則較少。從原動力上分，國外有電動的、風(fēng)動的、液壓驅(qū)動的。我國只有少量的電動和風(fēng)動的。但近幾年有了較大程度的發(fā)展。
（3）結(jié)構(gòu)
我國及國外的調(diào)度絞車大多數(shù)采用行星齒輪傳動，其傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，但牽引力過小，特別是上山、下山很難實現(xiàn)較大設(shè)備的搬運工作。隨著采煤的機械化發(fā)展，綜采設(shè)備的頻繁搬遷，絞車也得到了相應(yīng)的發(fā)展。使得絞車還需要具備快速回繩的功能。
（4）產(chǎn)品性能
主要壽命、噪音、可靠性等綜合指標(biāo)與蘇聯(lián)等國還有一定的差距。
（5）三化水平
雖然我國的礦用小絞車參數(shù)系列化方面水平優(yōu)于國外，但在標(biāo)準化和通用化方面還遠不如發(fā)達機械制造國。
（6）技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)
我國的礦用小絞車技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)與國外特別是與蘇聯(lián)等機械發(fā)達國家還有一定的差距。
1.1.4 總體發(fā)展趨勢
縱觀國內(nèi)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）向著標(biāo)準化系列化方向發(fā)展
使各制造公司都有自己的產(chǎn)品系列型譜中，對絞車的性能、參數(shù)做進一步的明確規(guī)定，并強力推行實施，將設(shè)計、制造、使用、維護、帶來極大的方便。
（2）向體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊方向發(fā)展
力求將絞車的運動及傳動裝置、工作滾筒、制動裝置部分底座等主要部件綜合在一個系統(tǒng)中并加以統(tǒng)籌布局，充分利用空間，提高緊湊程度，做好外形封閉。
（3）向高效節(jié)能的方向發(fā)展
選取最佳參數(shù)，最大限度提高產(chǎn)品功能，采用合理的制造精度，提高生產(chǎn)效率。向壽命長，低噪音的方向發(fā)展，使得綜合性能指標(biāo)得到提高。
（4）向一機多能化、通用化方向發(fā)展；
（5）向大功率的方向發(fā)展；
（6）向外形簡單、平滑、美觀、大方方向發(fā)展。
1.2 提升絞車簡述
小型礦井提升所使用的絞車與大、中、型礦井井下運輸所用的絞車，一般滾筒直徑都在2米以下，通常稱這類提升機械為提升絞車。目前，市面上主要的絞車若按滾筒數(shù)目來分主要是單筒和雙筒兩種。單筒絞車用于單鉤提升，鋼絲繩的一端固定在滾筒上，另一端與提升容器相連，沿滾筒或斜井單股軌道牽引容器，向下運行時依靠貨載自重自溜下放。雙滾筒絞車用雙鉤提升，兩根鋼絲繩分別纏繞在絞車的兩個滾筒上，左滾筒下方出繩，右滾筒上方出繩。這樣，一邊向上運行，另一邊向下運行。雙鉤比單鉤生效率可提高一倍，但在多水平中使用時不方便的。按照滾筒的直徑大小來分，提升絞車主要有直徑為0.8米、1.2米.和1.6米三種。提升絞車主要用于大、中型礦井井下斜井巷道物料運輸，在建井期間亦可作為立井的臨時提升設(shè)備。對于產(chǎn)量低的小型礦井，則作為主要提升設(shè)備。
1.3 調(diào)度絞車簡述
調(diào)度絞車一般是用于井下水平巷道，在不太長的距離內(nèi)移動礦車，以及在中間巷道中托運礦車，又同時可以用于其他輔助搬運工作。
為使絞車體積減小，結(jié)構(gòu)緊湊，調(diào)度絞車一般是采用行星輪減速裝置，并將其裝入滾筒內(nèi)部，電動機也半伸入滾筒端部，這樣可以節(jié)省相當(dāng)?shù)目臻g，因此我的畢業(yè)設(shè)計主要是利用調(diào)度絞車的結(jié)構(gòu)特點來完成一個提升絞車。
1.4 滾筒式絞車設(shè)計思路
我所做的畢業(yè)設(shè)計題目是“滾筒絞車“主要是利用JT0.8×0.6型提升絞車的技術(shù)參數(shù)，以及JD-11.4型調(diào)度絞車的結(jié)構(gòu)（行星齒輪傳動）來進行產(chǎn)品的改良。也就是把JT0.8×0.6型提升絞車做成JD-11.4型調(diào)度絞車的形式。這樣，可以相對節(jié)省一定的空間，使得絞車結(jié)構(gòu)緊湊。
第二章 滾筒絞車總體結(jié)構(gòu)設(shè)計方案
2.1 總體設(shè)計方案
本次設(shè)計的單滾筒絞車是由電動機、減速器、聯(lián)軸器、滾筒、排繩機構(gòu)及底座組成。（圖2.1）
圖2.1 單滾筒絞車絞車結(jié)構(gòu)示意圖
2.2 系統(tǒng)概述
驅(qū)動方式有很多種，例如電力驅(qū)動、液壓驅(qū)動、氣壓驅(qū)動，介于驅(qū)動的結(jié)果是為使?jié)L筒旋轉(zhuǎn)來收放鋼絲繩，故本次設(shè)計采用電力驅(qū)動。
本次設(shè)計的傳動機構(gòu)采用兩級傳動，由減速器和開式齒輪組成。采用兩級傳動機構(gòu)主要原因是：從減速器的輸出軸與滾筒連接軸要保證同軸度，要確定安裝位置是否在筒一平面上，若是沒有應(yīng)開式齒輪來湊合，很難在同一平面上傳輸。齒輪傳動繼而帶動滾筒傳動，滾筒上纏繞的鋼絲繩隨著滾筒的正反轉(zhuǎn)達到快速收繩放繩的效果。
鋼絲繩在滾筒上一般為多層卷繞，為使鋼絲繩能排列整齊，在此要使用排繩機構(gòu)，最后整個絞車需要一個底架來支撐，這樣就形成了一個完整的絞車裝置。
第三章 局部方案設(shè)計
本章研究的是傳輸部分的設(shè)計，介紹了絞車設(shè)計的傳動方案，排繩機構(gòu)，驅(qū)動形式以及減速箱的選用。
3.1 驅(qū)動形式
由總體方案確定本次設(shè)計采用電動機驅(qū)動。絞車主卷筒傳動電動機的功率隨絞車拉力的噸位值不同而異。因為無調(diào)速要求，為了保證電動機具有較大的過載能力通常選用起重冶金用的交流電動機，功率在30千瓦以下的一般采用鼠籠式電動機，它具有控制簡單的優(yōu)點。在電網(wǎng)容量不夠，電動機功率又較大或要求平穩(wěn)地起制動的場合選用纏繞式電動機。目前使用的斷續(xù)工作制的交流起重冶金電動機的型號有JZ2,、JZR2和YZ、YZR型。
異步電動機分為鼠籠電動機和纏繞式電動機。
鼠籠電動機性能：簡單，耐用，可靠，易維護，價格低，特性硬，但啟動和調(diào)速性能差，輕載時功率因數(shù)低。一般無調(diào)速要求的機械廣泛采用。在可變頻率電源供電下可平滑調(diào)速。變極數(shù)多速電動機可分級變速調(diào)節(jié)，但體積大，價格較貴。
纏繞式電動機性能：因有滑環(huán)，比鼠籠電動機維護麻煩，價格也稍貴，轉(zhuǎn)子串電阻的特性屬軟特性，隨負載轉(zhuǎn)矩的增加，電機轉(zhuǎn)速顯著下降，但它啟動轉(zhuǎn)矩大，啟動時功率因數(shù)高，且可進行小范圍的速度調(diào)節(jié)，控制設(shè)備簡單，故廣泛用于各種生產(chǎn)機械，尤其是電網(wǎng)容量小、啟動次數(shù)多的機械，如提升機、起重機及軋鋼機械等。
在此選用YZR系列起重機三相異步電動機。YZR系列為繞線轉(zhuǎn)子電動機。有較高的機械強度及過載能力，轉(zhuǎn)動慣量小，適合頻繁快速啟動及反轉(zhuǎn)頻繁的制動場合。
3.2 減速箱的選用
介于設(shè)計的要求，需要傳動比大，傳動效率高，結(jié)構(gòu)緊湊，相對體積小，重量輕，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪聲低，適用于動力傳動中，故選用行星輪系減速器最合適不過，行星輪系減速器的特點是體積小、重量輕、承載能力大、效率高、工作平穩(wěn)的特點。由于傳動比的需要，現(xiàn)選擇NGW112-18型減速器。該減速器能充分滿足本設(shè)計的要求。
3.3 傳動方案
由總體方案確定本次設(shè)計使用齒輪傳動。齒輪傳動是現(xiàn)代機械中應(yīng)用最廣泛的一種傳動方式。齒輪傳動相對于帶傳動更能保證準確的傳動比，傳動裝置緊湊，壽命較長，傳動效率高：齒輪傳動相對于鏈傳動在高速運轉(zhuǎn)中也能保持平穩(wěn)，傳動噪聲小。
按齒輪傳動的工作條件，可分成開式齒輪傳動，半開式齒輪傳動及閉式齒輪傳動。
開式齒輪傳動常用在農(nóng)業(yè)機械，建筑機械以及簡易的機械設(shè)備中，沒有防塵罩或機殼，齒輪完全暴露在外面，不僅外界雜物極易侵入，而且潤滑不良，工作條件不好，齒輪容易磨損，故只宜用于低速轉(zhuǎn)動。
半開式齒輪傳動裝有簡單的防護罩，有時還在大齒輪部分侵入油池中，工作條件雖有改善，但仍不能做到嚴密防止外界雜物侵入，潤滑條件也不算太好。閉式齒輪傳動（齒輪箱），如汽車，機床，航空發(fā)動機等所用的齒輪傳動，都是裝在經(jīng)過精確加工且封閉嚴密的箱體內(nèi)的，與開式或半開式的齒輪傳動相比，潤滑或防護等條件最好，個軸的安裝精度及系統(tǒng)的剛度比較高，能保證較好的嚙合精度，多用于重要場合。
3.4排繩方案
排繩機構(gòu)是為了 使鋼絲繩在滾筒上卷繞時達到排列整齊目的而設(shè)置的。它主要由導(dǎo)桿、排繩螺桿、排繩器、傳動鏈輪和手動調(diào)整離合器等部分組成。導(dǎo)桿和排繩螺桿互相平行地固定在兩邊的支架上，而排繩器則是在兩端用滑動軸承支持在導(dǎo)桿和排繩螺桿上，用以維持其在移動時的穩(wěn)定性。在排繩器中部，通過滑行爪和排繩螺桿相嚙合，在螺桿的轉(zhuǎn)動下，就能沿著導(dǎo)桿和螺桿滑行。在排繩器架體內(nèi)，安裝有四根垂直滾柱和一個或一對水平滾柱，用以導(dǎo)向并保持鋼絲繩上貯繩筒時與貯繩筒軸線垂直。通過來自筒體的鏈輪傳動裝置，收繩卷繞時，排繩螺桿始終朝一個方向轉(zhuǎn)到（放繩時朝相反方向），而排繩器則按與滑行爪相嚙合的螺紋槽方向向前滑行，當(dāng)行至端部極限位置，螺紋槽折回自另一方向返回，與之嚙合的滑行爪帶動排繩器亦隨之折轉(zhuǎn)返回滑移。
3.5 電氣控制方案
由于前面驅(qū)動方式已定，本次設(shè)計采用纏繞異步電動機，通過其轉(zhuǎn)子軸上的滑環(huán)，向轉(zhuǎn)子繞組回路接入電阻，以便進行啟動和調(diào)速?，F(xiàn)采用JTK系列電控系統(tǒng)，它可以完成半自動運行，其正常運行控制有以下三種方式：
（1）正力電動加速-電動等速-電動減速的操作運行方法：
此種運行方式使用于重物向上提升，刺激將操作手柄逐檔推出，同時配合推出制動手柄，使提升絞車由起動逐漸均勻加速至全速。行至減速點時，XC失電，減速鈴響，電機串如少量的電阻維持較大力矩開始緩緩減速。司機將操作手柄阻擋收回，使提升絞車均勻的減速至低速，達到終點迅速收回兩手柄。
（2）正力電動加速-電動等速-負力減速
此種運行方式適用于較輕負荷向上提升，操作控制方法與前款大致相同，但不同之處在于減速時提升絞車帶慣性減速，并輔以輕閘，使負荷速度降低，達到終點時速度收回兩手柄停車。
（3）動力制動下放
如果提升絞車由重物下放、載人之工況，按規(guī)定控制系統(tǒng)應(yīng)配置動力制動系統(tǒng)。系運行方式有以下兩種：
（1）正力電動加速-發(fā)電等速-動力制動減速：
下放重物時，啟動動力制動電源（按下動力制動電源開關(guān)DQA），提升絞車在減速段和等速段運行方式與前款相同達到減速位置，減速鈴響，司機踏下動力制動踏板，投入動力制動電源。同時輕輕帶閘制動，待動力制動電流建立以后方能松開制動器。提升絞車在制動電流作用下減速，到達停車位置立即收回制動手柄隔和操作手柄至零位，停車。
（2）全程動力制動
開車信號發(fā)出，司機啟動動力制動電源，塔下動力制動腳踏板，待顯示有制動電流后，將操作手柄想負載下行方向以較快速速逐檔推至最大位置，同時緩緩松開制動手柄，提升絞車在重力作用下緩慢加速。司機可以通過改變腳踏板的角度來控制電流的大小，也可以改變操作手柄的位置，以滿足下方速速。若要終止電流，則必須將兩手柄收回至零位，待提升絞車終止后，才能松開踏板。
第四章 傳動方案的選擇及滾筒的設(shè)計
4.1 設(shè)計的原始數(shù)據(jù)和傳動方案選擇
1 電動機的選用
1）由所給的技術(shù)參數(shù)，電動機的功率為22KW 6級；選擇電動機的型號為YX180L-4，同步轉(zhuǎn)速為1500（額定轉(zhuǎn)矩：T=1.84）
2）選擇電動機的原因
1、首先是由所給技術(shù)參數(shù)決定的；
2、因為該絞車是用于礦井上面的提升設(shè)備，因此，此電動機不選防爆電機，其造價較高，若用于礦井下面的需求，可配置防爆電機等。
3）減速裝置的設(shè)計
對于此滾筒式絞車，其滾筒部分即相當(dāng)于減速器的外殼部分
由所給的參數(shù)
滾筒直徑（mm)
滾筒寬度（mm)
滾筒個數(shù)
速比
繩容量
800
600
1
20
3.14
層數(shù)
繩速m/s
繩徑（mm)
最大徑張力（KN)
最大徑張力差（KN）
4
3.14
16
30
15
根據(jù)這些數(shù)據(jù)的限制，涉及滾筒內(nèi)部減速裝置的形式，由于在滾筒內(nèi)部，我們采用行星輪減速裝置，可以實現(xiàn)較大的傳動比，且結(jié)構(gòu)緊湊。
4.2 傳動方案選擇
對于此滾筒式絞車，初步采用兩組外齒輪傳動副和一組行星輪系，并將其裝入滾筒內(nèi)部，電動機亦半深入卷筒端部；且絞車內(nèi)部各處均采用滾動軸承支撐，使其傳動靈活，但此絞車不同于調(diào)度絞車，它主要用于提升作用，因此，要附加緊急安全制動裝置，以及深度指示器等裝置。
我們主要利用JT-0.8*0.6型提升絞車以及JD-11.4型調(diào)度絞車的原理及外形進行改良，使其在能達到JT-0.8*0.6型提升絞車的提升能力下，也可以實現(xiàn)調(diào)度絞車行星傳動的形式，把減速器部分放入滾筒內(nèi)部，這便是初步的設(shè)計構(gòu)思。
4.3 滾筒的設(shè)計
滾筒材料 鑄鋼 鑄造成型
滾筒功能
（1） 在滾筒面上纏繞鋼絲繩，以牽引負荷；
（2）在滾筒制動盤上裝設(shè)差動制動裝置，借以操縱絞車運行和停止；
（3）在滾筒體腔內(nèi)裝設(shè)減速齒輪系，因而具有減速機殼的作
（三）滾筒的結(jié)構(gòu)
在滾筒內(nèi)部左端裝設(shè)用螺釘?shù)臐L柱體套，裝在電動機的端蓋伸出部分的軸承上，即壓入此套中，并用彈性擋圈軸向定位；
第一組外齒輪傳動副中的馬達齒輪用鍵及彈性擋圈與電動機軸連接，與外齒輪相嚙合，大齒輪架用兩個鍵與滾筒相連接，同時用6個螺栓固定在滾筒邊上；
第二組與第一組的相似，在此不再獒述；
第三組行星輪系的軸齒輪是太陽輪，用鍵與彈性擋圈固定在輸出軸上，裝在大齒輪架的兩個齒輪（行星輪）與軸齒輪（太陽輪）相嚙合，可在大齒輪中滾動，電動機與軸承支架用普通螺栓與螺尾錐銷固定在絞車機座上，螺尾錐銷在裝卸時其定位作用；在大齒輪架和擋圈柄尾用螺母鎖緊，通過軸承支架及軸承蓋并用6個螺栓拉緊滑圈，以阻止軸承移動，擋圈上的凸環(huán)與滑圈上的凹槽相嵌合，在其內(nèi)緣設(shè)氈圈，在滾筒面上有2個帶油洞的注油孔。鋼絲繩頭安入繩孔后，用螺釘及繩卡固定在滾筒側(cè)邊上。
4.4 制動裝置設(shè)計
絞車上有兩個差動制動裝置，其結(jié)構(gòu)尺寸及動作原理完全相同，在電動機一邊的制動作用帶用來制動滾筒；在大齒輪上的制動帶，具有摩擦離合器的作用。當(dāng)此制動帶被完全剎緊的時候，行星輪即沿著大齒輪滾動，帶動滾筒工作。制動鋼帶用鋁鉚釘與石棉鉚合在一起，制動時，按下制動手柄，經(jīng)杠桿和叉頭動作系統(tǒng)將2個拉桿軸承架拉起，使制動帶兩端相互靠攏，產(chǎn)生制動作用。向上制動手柄時，制動帶即可松開。調(diào)節(jié)活動螺栓擰入叉頭螺母中的長度，可使制動帶的拉緊力及制動手柄的位置得到調(diào)整。
固定在制動帶上的丁字板插入與絞車機座連接在一起的墊板中，以防止制動裝置在制動時轉(zhuǎn)動。制動盤上的鋼帶包和角為3500，絞車的電動機端蓋由鑄鋼制成，形成托架，為電動機的一個組成部分，并且也是絞車滾筒的一個支撐，通過滾筒軸承支撐滾筒。軸承支架用鑄鋼制成，是絞車滾筒的另一支撐，用螺栓將電動機與軸承支架固定在絞車底座上，并裝有螺釘以便校對。
第五章 傳動系統(tǒng)的設(shè)計
5.1傳動比的設(shè)計與計算
由所給的傳動比i=20,我們想到利用三級減速裝置，因此，我們可以采取以下兩種傳動方案。
方案（一）
方案（二）
比較以上兩種方案：
（一）采用外齒輪嚙合傳動
（二）采用內(nèi)齒輪嚙合傳動，由于我們所需的傳動比不大，故是選用（一）。
5.2 減速裝置的傳動比分配計算
由所給條件i1H=20
得到：
因此
即我們從此定軸輪系出發(fā)來進行傳動比的分配問題：
令外嚙合傳動比為：，則
因?qū)嶋H傳動比為:
實際總傳動比為：
滾筒的實際轉(zhuǎn)速：
滾筒的轉(zhuǎn)速為：
滾筒的轉(zhuǎn)速誤差：
滿足要求。
5.3 傳動裝置的運動參數(shù)計算
各軸功率計算
高速軸輸入功率：；
中間軸的輸入功率：
低速軸的輸入功率 ：
各軸的轉(zhuǎn)速的計算
高速軸的轉(zhuǎn)速：；
中間軸的轉(zhuǎn)速：
低速軸的轉(zhuǎn)速：
各軸的輸入轉(zhuǎn)矩
高速軸的輸入轉(zhuǎn)矩：
中間軸的輸入轉(zhuǎn)矩：
低速軸的輸入轉(zhuǎn)矩：
各軸的功率、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩、列于下表中：
軸號
功率kw
轉(zhuǎn)速r/min
扭矩Nmm
高速軸
21.78
1500
中間軸
20.92
828.73
低速軸
20.09
457.86
5.4 齒輪的傳動設(shè)計
一、外齒輪的傳動副設(shè)計
因為考慮到結(jié)構(gòu)性更好，我們采用把第一對外齒輪傳動和第二對外齒輪傳動設(shè)計成尺寸相同的形式，因為這樣，齒輪在傳動過程中，可以更好的運行。第一對齒輪的扭矩要比第二對齒輪的扭矩要小，因此，若從第一對齒輪設(shè)計開始，則后面的第二對齒輪可能不能滿足其強度的要求。故而我們可以試著采用從第二對齒輪開始進行設(shè)計，這樣，第一對齒輪肯定可以滿足其強度的要求，而且，這樣也節(jié)省了相當(dāng)?shù)囊徊糠謺r間。
選定齒輪的精度等級、材料及齒數(shù)
按外齒輪嚙合傳動的方案選用直齒圓柱齒輪進行傳動；
絞車為一般工作機器，速度不高，故可選用7級精度（GB10095-88）；
材料的選擇
選擇齒輪材料時，考慮到小齒輪齒數(shù)較大齒輪齒數(shù)少，小齒輪輪齒的工作次數(shù)較大齒輪的多，為使一對齒輪傳動更接近等強度，小齒輪常用好一些的材料。通常以應(yīng)使小齒輪的齒面硬度較大齒輪的齒面硬度高（20~50HBS）
小齒輪
40Cr
調(diào)質(zhì)處理
HB=270HBS
大齒輪
45
調(diào)質(zhì)處理
HB=240HBS
硬度差：
選用小齒輪的齒數(shù)為，則大齒輪的齒數(shù)為
選
2.按齒面接觸強度進行設(shè)計
?
試選用載荷系數(shù)：
扭矩
傳動比
齒寬系數(shù) （懸臂式）
材料彈性影響系數(shù)
應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：
7）由《機械設(shè)計》圖10-21安齒面硬度查的小齒輪的接觸疲勞極限
8）由圖10-19查得齒輪的接觸疲勞壽命系數(shù)
9)計算接觸疲勞需用應(yīng)力
取失效率為1%，安全系數(shù)為S=1
?計算
試算齒輪分度圓直徑的代入中較小的值
計算圓周速度
3）計算齒寬b
4）計算齒寬與齒高之比b/h
5）計算載荷系數(shù)
根據(jù)，7級精度，由圖10-8查得動載荷系數(shù)
直齒輪
由表10-2查得使用系數(shù)
由表10-4查得用插值法查得7級精度，小齒輪懸臂式布置時，
查得圖10-13的
載荷系數(shù)
按實際載荷系數(shù)校正所得分度圓直徑
計算模數(shù)m
按彎曲疲勞強度計算數(shù)值
?確定公式內(nèi)各計算數(shù)值
由圖10-20c查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限
大齒輪的彎曲疲勞強度極限
由圖10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù)
計算彎曲疲勞許用應(yīng)力
取彎曲疲勞安全系數(shù) ，由圖10-12得
計算載荷系數(shù)
查取齒形系數(shù)
由表10-5查得：
查取應(yīng)力校正系數(shù)
由表10-5查得
計算大小齒輪的并加以比較
小齒輪：
大齒輪：
由以上計算可知，大齒輪的數(shù)值大，故而選用大齒輪的進行設(shè)計計算
?設(shè)計計算
對比計算結(jié)果：m大小取決于彎曲疲勞強度，而齒輪接觸疲勞強度只與齒輪的直徑有關(guān)。因此，可以取彎曲疲勞強度的模數(shù)，并就近圓整，m=4，按接觸疲勞強度得的分度圓直徑
算出小齒輪的齒數(shù)
大齒輪的齒數(shù) 取
這樣設(shè)計出的齒輪傳動，既滿足了齒面接觸疲勞強度，又滿足了齒根彎曲疲勞強度，并做到了結(jié)構(gòu)緊湊，避免浪費。
幾何尺寸的計算
1）計算分度圓直徑：
計算中心距
計算齒輪寬度
取
按彎曲疲勞強度進行校核
1.
故大小齒輪均滿足強度要求。
大小齒輪的各部分計算尺寸如下：
序號
項目
代號
計算公式
結(jié) 果
小齒輪
大齒輪
1
齒數(shù)
z
30
54
2
模數(shù)
m
4
4
3
齒寬
b
65
60
4
齒頂高系數(shù)
ha*
1.0
1.0
5
頂隙系數(shù)
c*
0.25
0.25
6
壓力角
a
200
200
7
分度圓直徑
d
120
216
8
齒頂高
ha
4
4
9
齒根高
hf
5
5
10
齒全高
h
9
9
11
齒頂圓直徑
da
128
224
12
齒根圓直徑
df
110
206
13
基圓直徑
db
112.6
202.97
14
齒距
p
12.56
12.56
15
基圓齒距
pb
11.80
11.80
16
齒厚
s
6.25
6.25
17
齒槽寬
e
6.25
6.25
18
頂隙
c
1.0
1.0
19
標(biāo)準中心距
a
168
20
節(jié)圓直徑
d'
120
216
行星輪系的設(shè)計
1.選擇齒輪類型、精度等級、材料及其齒數(shù)等
1）直齒輪傳動；
2）7級精度 GB 10095-88；
3）材料的選擇
齒輪
性質(zhì)
材料
熱處理
表面硬度
齒面接觸疲勞極限
齒面彎曲疲勞極限
精度
太陽輪
40Cr
調(diào)質(zhì)
270HBS
800MPa
300MPa
7
行星輪
40Cr
調(diào)質(zhì)
270HBS
800MPa
300MPa
7
內(nèi)齒輪
2G310-570
調(diào)質(zhì)
190HBS
600MPa
240MPa
7
選擇內(nèi)齒輪、太陽輪、行星輪齒數(shù)
因確定該級傳動比為：，查表得行星輪數(shù)取為2
載荷不均衡系數(shù)
以下驗證該行星輪是否滿足相應(yīng)的條件
傳動比條件
同心條件
保證中心論和行星架軸線重合的條件下正確嚙合，為此，各對嚙合齒輪之間的中心距必須相等
若 ，則，為滿足同心條件，則，
裝配條件
保證各行星輪能均布安裝在兩中心齒輪之間，為此，各齒數(shù)與行星輪個數(shù)必須滿足裝配條件 （整數(shù)）
，為整數(shù)，故滿足裝配條件
鄰接條件
保證鄰接的兩個行星輪的齒數(shù)不能相碰
齒數(shù)、模數(shù)、和中心距的計算
按公式計算太陽輪的分度圓直徑
齒輪傳動比為：2.55；
使用系數(shù)為： 1.25；
算式系數(shù)為： 768（查表所得）；
綜合系數(shù)為： 2.0|（查表所得）；
太陽輪單個齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩
齒寬系數(shù) 取為0.6；
代入式中，計算得到：
所以模數(shù) ，取為
則
齒寬，取
故，
齒輪的強度驗算
確定計算負荷
名義轉(zhuǎn)距： ；
名義圓周力：
應(yīng)力循環(huán)次數(shù)
其中，太陽輪相對于行星架的轉(zhuǎn)速；
壽命周期為要求傳動總運轉(zhuǎn)時間
確定強度計算中的各種系數(shù)
使用系數(shù) ,取 KA=1.25（查表得);
動負荷系數(shù)
因 和
可根據(jù)圓周速度
由圖10-8查7級精度
C、齒向載荷分布系數(shù)
式中，計算接觸強度時運轉(zhuǎn)初期的齒向載荷分布系數(shù)
由圖5-2查得
計算接觸強度時運轉(zhuǎn)初期的齒向載荷分布系數(shù)
由圖5-4查得
計算彎曲強度時跑合系數(shù)
由圖5-5查得
與均載系數(shù)有關(guān)的系數(shù)，則分別為：0.7，,085
所以，
D、齒間載荷分布系數(shù)
因
精度 7級，硬齒面直齒輪
由表查得：
E、節(jié)點區(qū)域系數(shù)
F、彈性系數(shù)
G、載荷作用齒頂是，齒形系數(shù)，
根據(jù)（查圖5-11）
H、載荷作用齒頂時應(yīng)力修正系數(shù)：
I、重合度系數(shù)
其中，重合度計算如下：
兩輪分度圓半徑：
兩輪齒頂圓半徑：
兩齒頂圓壓力角：
又因兩齒輪是按照標(biāo)準中心距安裝，則
齒數(shù)比
計算接觸應(yīng)力基本值
接觸應(yīng)力
彎曲應(yīng)力值
彎曲應(yīng)力
確定計算許用接觸應(yīng)力
壽命系數(shù)
因(次），由圖5-19得
潤滑系數(shù)
因，查圖5-14得
速度系數(shù) ，查圖5-15得
粗糙度系數(shù)
由齒面 ，查圖5-16得
工作硬化系數(shù)
由圖5-17查得
尺寸系數(shù)由圖5-18查得
許用接觸應(yīng)力
確定接觸疲勞安全系數(shù)
確定計算許用彎曲應(yīng)力時的各種系數(shù)
齒輪應(yīng)力修正系數(shù) ;
壽命系數(shù) 查表5-25得 ;
相對齒根圓角敏系數(shù)，查表5-22得
齒根表面狀況系數(shù) 查表5-23得
尺寸系數(shù) ，由表5-24得
許用彎曲應(yīng)力
確定彎曲強度安全系數(shù)
15)行星輪系的相關(guān)尺寸總結(jié)
序號
項目
代號
結(jié) 果
太陽輪
行星輪
大齒輪
1
齒數(shù)
z
20
51
122
2
模數(shù)
m
6
6
6
3
齒寬
b
63
58
58
4
齒頂高系數(shù)
1.0
1.0
1.0
5
頂隙系數(shù)
0.25
0.25
0.25
6
壓力角
7
分度圓直徑
d
120
306
732
8
齒頂高
6
6
6
9
齒根高
7.5
7.5
7.5
10
齒全高
h
13.5
13.5
13.5
11
齒頂圓直徑
132
318
720
12
齒根圓直徑
105
301
747
13
基圓直徑
112.76
187.55
687.85
14
齒距
p
18.84
18.84
18.84
15
頂隙
1.5
1.5
1.5
16
標(biāo)準中心距
a
213
5.5 軸的設(shè)計及計算
中間軸的設(shè)計
由于高速軸是和電機軸連在一起的，亦即高速軸即電機軸，故不再對電機軸進行軸的設(shè)計，是標(biāo)準軸，直接對中間軸設(shè)計。
軸的材料的選取
有機械設(shè)計手冊我們選用40Cr，熱處理方式為調(diào)質(zhì)處理
軸頸的初步估算
取A=100，由公式 得
軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計
由軸的結(jié)構(gòu)及設(shè)計要求，取
小齒輪左側(cè)軸肩定位，取
初步選深溝球軸承，參照工作要求并根據(jù) ，由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取0基本游隙組，標(biāo)準精度等級的深溝球軸承61909，其尺寸為,(倒角半徑為，安裝尺寸為），故，
取
大齒輪右側(cè)用軸肩定位，取
（故此，中間軸的結(jié)構(gòu)初步確定）
按彎扭合成進行軸的強度校核
繪制計算簡圖；
計算有用在軸上的力
;
求支反力
垂直面（V） 根據(jù)可得
(校核 812.2+1461.9+605.2=2879.3，無誤）
水平面
(校核 15264.5+4016.7=17049.7+2231.5=19281.2，無誤）
計算彎距
垂直面
水平面
合成彎矩
作扭矩
作當(dāng)量彎矩 取
校核軸的強度
查表可知 許用彎曲應(yīng)力
驗證A處的強度
驗證B處的強度
故強度足夠。
低速軸的設(shè)計
軸的材料的選取
和上面高速軸一樣，選用40Cr，熱處理方式用同樣為調(diào)質(zhì)處理
軸頸的初步計算
軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計
1）根據(jù)設(shè)計要求 和所知條件,取
3）由及工作要求初步選深溝球軸承61910，其尺寸為
,安裝尺寸 ，
故，取
4）由齒輪右側(cè)由軸肩定位，故取
5）由齒寬為60，取
（故此，低速軸的結(jié)構(gòu)初步確定）
按彎扭合成進行強度校核
繪制計算簡圖
計算作用在軸上的力
求支反力
垂直面(V) 根據(jù) 可得
(校核 1412.1+1021.8+2541.7=4975.6，無誤）
水平面（H）根據(jù)可得
計算彎矩
垂直面
水平面
合成彎矩
作扭矩
作當(dāng)量彎矩 取
查表可知 許用彎曲應(yīng)力
驗證A處的強度
驗證B處的強度
故強度滿足。
5.6 滾動軸承的校核計算
作用在軸承上的載荷
當(dāng)量動載荷計算
查表得 61909型單列向心球軸承
故，則
驗證軸承的額定動載荷
軸承的使用壽命 小時
查表得
又根據(jù) ，查表得
則
5.7 鍵的強度計算
軸與齒輪的鍵聯(lián)接的校核
根據(jù)軸頸 ，查表6-1得
核算工作面的比壓
鍵的工作長度
鍵的工作高度
則
查表可知 鍵連接的許用比壓為：
則 ，即鍵連接強度滿足要求。
第六章 行星架結(jié)構(gòu)設(shè)計
6.1 行星架形式的確定和材料的選定
行星架是行星傳動中結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的一個重要零件，也是承受外力矩最大的零件。它有三種基本形式：雙壁整體式、雙壁剖分式和單臂式。因為本設(shè)計中傳動比較大，(NGW型單級)，所以行星輪軸承安裝在行星輪內(nèi)，采用雙壁整體式行星架（如圖6.1）這種型式的行星架結(jié)構(gòu)剛性大，受載變形小，因而有利于行星輪上載荷沿齒寬方向均勻分布，減少振動和噪聲。
行星架材料常用ZG55，由于鑄鋼件廢品率高，浪費大，很不經(jīng)濟?，F(xiàn)采用球墨鑄鐵QT600-3，重量輕，離心力小，噪聲也小，既降低了成本，又不影響機構(gòu)性能，且其它性能也有所提高。
6.2行星架的技術(shù)要求
1、中心距極限偏差
行星架上各行星輪上的軸孔與行星架基準軸線的中心距偏差會引起行星輪徑向位移，從而影響齒輪傳動側(cè)隙，且當(dāng)各中心距偏差的數(shù)值和方向不同時，要影響行星輪軸孔距相對弦距誤差的測量值，因而影響行星架的均載。一般要求控制其值在0.01～0.02之間。由中心距的基本數(shù)值和齒輪精度等級查表得：
對高速級 = 對低速級 =
2、相鄰行星輪軸孔距偏差
相鄰行星輪軸孔偏差是對各行星輪間載苛分配均衡性影響較大的因素，必須嚴格控制。值主要取決于各軸孔的分度誤差，而分度誤差又取決于機床和工藝裝配的精度。按下式計算：
高速級 = mm， 取 mm
低速級 = mm， 取 mm
圖6-1
3、行星輪軸孔對行星架基準線的平行度公差。
X方向軸線平行度誤差，Y 方向軸線平行度誤差
4、行星架的偏心誤差
行星架的偏心誤差可根據(jù)其中心距的極限偏差和相鄰行星輪軸孔距偏差的幾何關(guān)系求得。一般取
由于高速級 mm，所以取 =15 um
低速級 mm，取 =18 um
5、靜平衡試驗
為了保證傳動裝置的運轉(zhuǎn)的平穩(wěn)性，對行星架時行靜平衡。不平衡力矩應(yīng)小于0.5 N.m
第七章 滾筒式絞車制動器的設(shè)計
7.1 制動器的形式和常用安全裝置
1常用絞車制動閘的形式
絞車制動閘的形式有下列三種：
(1)帶式制動閘
帶式制動間有結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、維修快捷等優(yōu)點，但也有制動力矩受限、閘帶易磨損等缺點。一般用于井下小絞車.
(2)塊式制動閘
塊式制動閘因閘塊大都使用木塊而得其名。滾簡直徑在1．2m及其以上的老式絞車皆采用塊式制動間。按結(jié)構(gòu)分，有角移式塊式制動閘和平移式塊式制動閘。
(3)盤式制動閘
盤式制動閘是一種利用盤形彈簧(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裝置。由于使用多副制動閘，制動可靠性高；用電液調(diào)壓裝置來調(diào)節(jié)制動力矩，操作方便，可調(diào)性好；慣性小，動作快，靈敏度高；重量輕，外形尺寸小；通用性好等優(yōu)點，因而盤形閘獲得廣泛應(yīng)用。但也有制造精度高、密封要求嚴格和碟形彈簧可能失效等缺點，在使用維護中必須注意。
2.絞車上應(yīng)有的安全裝置
(1)制動閘
各類絞車都必須具備制動鬧，重要絞車應(yīng)有手動操縱閘和能自動操縱的保險閘。如果手動閘和保險閘共同使用一套閘瓦制動時，操縱和控制機構(gòu)必須分開。滾筒直徑在o．8m及其以下的絞車只有手動閘。
(2)深度指示器
深度指示器是指示提升容器在井筒中運行位置的重要裝置。滾簡直徑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、過卷保護開關(guān)、限速凸輪板、傳動齒輪和離合聯(lián)軸節(jié)等。指示針裝在螺母上，由兩根絲杠帶動，使兩根指針同時做上下移動。
(3)各種保險裝置
提刀絞車按規(guī)定要求必須裝設(shè)下列保險裝置：防止過卷裝置、防止過速裝置、過負荷和欠電壓保護裝置、限速裝置、閘瓦過磨損保護裝置、松繩報警裝置、滿倉保護裝置和深度指示器失效保護裝置等。滾筒直徑o．8m及其以下的絞車，由于絞車結(jié)構(gòu)簡單，運行速度較侵，一般都沒有上述保險裝置。滾簡直徑1．2m及其以上的絞車．根據(jù)個同的使用要求設(shè)置不同類型和數(shù)量的保險裝置。
3絞車制動器的作用
保證準確停位，防止電動機停電后,其轉(zhuǎn)子慣性仍繼續(xù)轉(zhuǎn)動.控制放繩速度，防止?jié)L筒上鋼絲繩亂纏繩。實際進行回柱作業(yè)時，為縮短拴繩時間，可打開回柱絞車的離合器．使?jié)L筒與蝸輪蝸桿減速箱脫開，拴繩工可迅速輕快地將鋼絲繩從滾簡上拉出來，直至拴到需要回收的頂柱上。為限制滾筒放繩旋轉(zhuǎn)時的慣性，可使用制動閘進行控制，防止?jié)L筒上鋼絲繩亂繩.
7.2 制動器的選用和設(shè)計
1制動器的確定
根據(jù)給出的滾筒直徑以及絞車的實際情況,最后確定選用帶式制動器.
2帶式制動器的工作原理
帶式制動器是常見的一種制動器,工作原理為摩擦制動. 圖4-1為帶式制動器結(jié)構(gòu)簡圖。制動塊與閘帶固聯(lián)并插入制動槽內(nèi)。當(dāng)手柄在操作力P的作用下扳過死點,閘帶緊箍閘輪并欲與之同轉(zhuǎn)由于制動塊與槽的作用,可實現(xiàn)制動目的。
圖7-1 帶式制動器結(jié)構(gòu)簡圖
1閘輪 2閘帶 3制動塊 4拉桿 5手柄 6機體制動槽
帶式制動器是靠作用力Q收緊制動帶而抱住閘輪，即靠帶與輪間產(chǎn)生的摩擦力達到制動目的。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。
同其它類型的制動器一樣，為了采用較小型號的制動器和減小安裝尺寸，帶式制動器也應(yīng)安裝在主電動機或高速軸上，以減小所需的制動力矩。3帶式制動閘的閘帶有下列要求
(1)閘帶(剎車帶)與鋼帶連接應(yīng)使用鋼或鋁質(zhì)鉚釘鉚接，鉚釘埋入閘帶深度不小于閘帶厚度的30％。間帶和鋼帶鉚接后．應(yīng)緊緊相貼，不得有皺折和拱曲現(xiàn)象；不得有間隙；鋼帶兩頭彎曲鉚接后的鉚釘頭不得高于閘帶厚度；
(2)帶式制動閘安裝到絞車上后，閘帶與閘輪的接觸面積不小于閘帶面積的70％
(3)閘帶使用后，不得有裂紋，閘帶磨損余厚不小于3mm；
(4)與閘帶相連接的拉桿螺栓、叉頭、閘把、銷軸等零件不得有損傷或變形，拉桿螺栓應(yīng)用背帽背緊；
(5)閘把及杠桿等應(yīng)操作靈活可靠，施閘后，閘帶不應(yīng)有明顯伸長。注意緊閘后，間把位置個應(yīng)低十水平位置，適當(dāng)保持在略有向L傾角的位置.
圖7-2手壓帶式制動閘
1制動閘 2手把 3叉頭 4拉桿軸承架 5丁字板
4制動器的制動
由已知條件知鋼絲繩的牽引力為45kN，又由前面知道滾筒的平均纏繞半徑，所以可以求出制動力矩。即
第八章 滾筒式絞車的使用與說明
8.1 使用與維護
絞車操縱的整個動作就是啟動和關(guān)閉電動機，及用雙手交替差動操作剎車手柄，其程序如下：
卷筒的剎車帶剎住，大內(nèi)齒輪上的硬松開，啟動電動機，使傳動齒輪開始運轉(zhuǎn)，此時，卷筒不轉(zhuǎn)動，僅大內(nèi)齒輪回轉(zhuǎn)著。
欲開動卷筒，只需將卷筒的剎車帶完全松開，而將大內(nèi)齒輪的剎車帶剎緊，這時大內(nèi)齒輪被剎住不動，由于行星輪系的作用，卷筒開始全速回轉(zhuǎn)，纏繞鋼絲繩，進行工作。絞車作業(yè)過程中，如欲使絞車暫時停止運轉(zhuǎn)，應(yīng)將大內(nèi)齒輪上的剎車帶松開，而將卷筒上的剎車帶剎緊，需微調(diào)節(jié)被牽引的負載的位置時，只需交替上或下壓左右剎車的手柄，使卷筒時轉(zhuǎn)時停即可。在操作手柄時，應(yīng)注意銷軸?；罟?jié)螺釘及墊板等零件的保護，防止損傷折曲，如停車時間較長，應(yīng)把電動機關(guān)閉。此時，如鋼絲繩處于拉緊狀態(tài)，為防止其向上墜滑，卷筒上的剎車帶必須牢牢剎住。當(dāng)欲使繩端重物放繩，卷筒反轉(zhuǎn)時，應(yīng)將電動機倒轉(zhuǎn)，先剎住卷筒，使絞車進入運行狀態(tài)。而后松開卷筒上的剎車手柄，緊剎大內(nèi)齒輪的剎車帶，卷筒既在電動機的驅(qū)動下正常反轉(zhuǎn)，而無過速之虞，下放的速度可借剎車帶對卷筒的半制動而加以控制、調(diào)整。
預(yù)定動作任務(wù)完成之后，即可停車，操作程序結(jié)束。
操作中英注意的事項：
滾筒的開動和停止必須迅速，以減少剎車帶的磨損，但不允許做急劇的開車、停車，以防損壞傳動機件。當(dāng)轎車在做下滑重物時，兩個剎車帶都必須接觸良好，穩(wěn)妥可靠，在電動機運時，兩個剎車不可同時剎住，否則有可能損壞減速裝置，燒毀電機。要經(jīng)常注意剎車時的工礦狀態(tài)，如果制動不靈活，就必須加以調(diào)整；落在剎車鼓上的油脂污物清除干凈，絞車的卷筒，剎車帶及軸承等工作溫度不得超過70攝氏度，如溫度劇烈上升，必須停車檢查。
在使用過程中，要定期檢查，聲音是否異常，有無振動現(xiàn)象；油質(zhì)、油量、油溫是否合格，有無漏油現(xiàn)象；密封裝置必須完整無損，以防止灰塵侵入及潤滑油外溢。此外如繩頭是否牢靠，傳動機內(nèi)部有無破損或咬住現(xiàn)象，另外有無過度磨損等，均需切實檢查，發(fā)現(xiàn)問題均需處理后才能開機。電動機不得堆積煤塵，溫度不得超過70，以防止淋水使電動機受潮。絞車如有較長時間擱置不用，其裸露部分，應(yīng)涂敷一層保護油以防銹蝕。
8.2 絞車的潤滑
及時充分的潤滑對保證絞車的安全運轉(zhuǎn)，延長使用壽命，具有很大的意義，潤滑材質(zhì)必須合乎要求，不能混有灰塵。污物及水等雜質(zhì)。
電動機后蓋的滾珠軸承及 軸承支架中的滾珠軸承用黃油潤滑，傳動機構(gòu)和行星輪用以2:1比例配制的黃油和機油的 混合油灌入卷筒內(nèi)潤滑。卷筒內(nèi)的注油量為2-2.5公斤。電動機轉(zhuǎn)子軸承的油量不得超過軸承室容積的2/3。
加油時，必須仔細清除油孔的灰塵、污垢，勿使其隨油進入絞車內(nèi)部，注油完畢后，應(yīng)將油堵緊。
新的絞車使用前應(yīng)先加潤滑油，新的或者是大修后的絞車，在運轉(zhuǎn)8-10天后，必須更換潤滑油，以去除零件在傳動過程中磨落的會加劇零件磨損的金屬微粒細屑。
在正常的情況下，每三個月至少要換一次油。潤滑油的溫度不得超過70攝氏度。
8.3 絞車的裝配及檢驗
1.組裝前的準備工作如下：
用高壓水槍或機械人工的方法徹底清除滾筒內(nèi)的鑄造粘砂，鏟削磨平修復(fù)遺留的鑄造缺陷。復(fù)檢加工件及外購件關(guān)鍵部分的尺寸，包括徑向的和軸向的有關(guān)尺寸以及密封件安裝倒角的尺寸。
檢查電動機及角軸架的中心高做下記錄，并準備相應(yīng)的墊片補正。
總裝前先裝成部件再進行總裝，總裝前，應(yīng)裝成以下各主要部件：
1）齒輪架部件；
2）大齒輪架部件；
3）內(nèi)大齒輪部件，即傳動系統(tǒng)裝置；
4）剎車部件；
5）底座部件
裝配時，應(yīng)注意以下事項：
所有零件表面，均需拭凈，嚴防鐵屑粒帶入，各運轉(zhuǎn)零件的潤滑油脂，可在裝配時按上述所指示的用油量進行涂注，所有滾動軸承，應(yīng)在油槽中加熱后（不許超過200攝氏度）進行套裝，不得硬打硬砸。
裝配前必須熟知絞車各部分的構(gòu)造，防止錯裝，漏裝，裝配完成之后，應(yīng)先盤車轉(zhuǎn)動，確認無不良現(xiàn)象及阻礙物后，再開動電動機試轉(zhuǎn)調(diào)整，使之進入常態(tài)。
8.4 絞車的修復(fù)與零部件的更換
1）石綿帶的更換
當(dāng)石棉帶磨損后的厚度小于2mm時需要更換，先鏟除鉚釘頭取下舊帶，再用心鉚釘上新帶。
2）軸承的更換
當(dāng)發(fā)現(xiàn)運轉(zhuǎn)有異常聲音、發(fā)熱不正常，如果觀其滾珠或滾道上有嚴重的剝落斑點，則需要按正確裝配方式予以更換。
3）鋼絲繩的更換
當(dāng)鋼絲繩磨損到技術(shù)規(guī)程所規(guī)定的限度時應(yīng)予以更換。
4）密封圈的更換
當(dāng)發(fā)現(xiàn)漏油時，應(yīng)及時查找原因予以更換。
8.5 絞車的拆卸
絞車按照裝配相反的順序進行拆卸
首先應(yīng)旋開繩卡，取下鋼絲繩，然后將剎車帶上的銷子取出，自墊板中將剎車部件取下。
其次擰去使端蓋、軸承支架與底座相連接的螺栓，擰出螺釘，將電動機從絞車的一邊拆去，然后擰去6個螺栓，取下壓簧和軸承支架，再擰去固接大齒輪架與滾筒的6個螺栓，此時即可將大內(nèi)齒輪部件及大齒輪部件一并從滾筒中取出。
為了拆下大內(nèi)齒輪及擋盤等零件，應(yīng)擰去6個螺栓，螺母及大內(nèi)齒輪的三個定向緊定螺釘，同時取下滾珠軸承一側(cè)的彈性擋圈，即可一一將它們拆下來。
為拆卸滾珠套機齒輪架應(yīng)在擰去緊定螺釘后，輕輕地擊出，此時要看一看油堵螺釘是否已擰去，否則將阻礙齒輪架的拆出。
為使?jié)L動軸承拆卸方便，在內(nèi)齒輪、擋圈安裝滾珠軸承部位的根部端面處均預(yù)鉆有拆卸孔?？稍诖慰字胁迦脬~棒，將滾動軸承輕輕擰出。電動機齒輪的拆卸，可籍電動機說明書內(nèi)附錄所示的工具，將其鉤腳插入電動機齒輪的孔中，擰旋軸桿，即可將其取下。
絞車各滾動軸承端部及齒輪柄尾上廣泛采用了65mm鋼制彈性擋圈定位，在拆卸時，要將手鉗鉗口部磨尖，插入彈性擋圈端部的小孔中，然后張開鉗口，輕輕地將它們?nèi)∠聛恚苑勒蹟?，如有不慎將其折斷，?yīng)以同樣規(guī)格素材質(zhì)的零件裝上，不允許用鐵絲、鐵皮裹纏。因為，這有使整臺機器脫開損毀的危險。所以零件拆卸要順次小心進行，不允許損壞零件或碰傷其表面，絞車的拆卸，應(yīng)在修理工廠進行。
結(jié) 束 語
經(jīng)過三個多月緊張的畢業(yè)設(shè)計，我終于完成了滾筒絞車的總體設(shè)計，這次設(shè)計著重對絞車中總體部分做了詳細的分析、計算。
在這次畢業(yè)設(shè)計過程中我查閱了大量的有關(guān)資料，這是對我的查閱資料的能力作了一次全面的檢驗。在設(shè)計過程中我充分利用了書本上的知識，大膽對以往的設(shè)計進行改進、創(chuàng)新。經(jīng)過指導(dǎo)老師的多次指導(dǎo)，和對設(shè)計內(nèi)容的多次修改，最終確定了設(shè)計方案。在指導(dǎo)老師的幫助下，檢查出了圖紙和計算中的一些錯誤，并作出了相應(yīng)的修改，在這個過程中，有過很多失敗的經(jīng)歷，在失敗中我吸取了經(jīng)驗教訓(xùn)，進一步培養(yǎng)了我對機械行業(yè)的興趣，也鍛煉了我不怕吃苦、不輕言放棄的精神。
在畢業(yè)設(shè)計中我自始自終才能全身心地投入，由于這學(xué)期基本沒有其它學(xué)習(xí)任務(wù)，所以我始終把設(shè)計放在第一位。雖然設(shè)計過程中碰到了比較多的困難，但我都在高愛華老師的指導(dǎo)和鼓勵下一一克服了，正是在指導(dǎo)老師的幫助下我才能夠順利完成這次設(shè)計。
然而在這次畢業(yè)設(shè)計過程中也暴露了不少問題。如在知識方面，機械繪圖過程中發(fā)現(xiàn)制圖基本功不夠太扎實，容易產(chǎn)生一些細節(jié)上的錯誤，考慮問題不夠全面；在個有素質(zhì)能力方面，發(fā)現(xiàn)自己有時候容易產(chǎn)生急躁情緒，缺乏足夠的耐心。畢業(yè)設(shè)計中所得到的心得體 會，經(jīng)驗教訓(xùn)我會在將來的工作實際中吸取教訓(xùn)，克服困難，努力提高自己。
致 謝
首先，我要感謝河南理工大學(xué)，感謝萬方科技學(xué)院，感謝機械系對我四年的培養(yǎng)，讓我學(xué)到了許許多多的知識，感謝各位老師在這四年里對我的關(guān)