2109 JW-1200型調(diào)速型無極繩絞車的液壓調(diào)速裝置設(shè)計

2109 JW-1200型調(diào)速型無極繩絞車的液壓調(diào)速裝置設(shè)計,jw,調(diào)速,無極,絞車,液壓,裝置,設(shè)計 無極繩絞車液壓調(diào)速裝置設(shè)計河南理工大學萬方科技學院11摘要目前使用的無極繩絞車屬于直接啟動，無調(diào)速性能，在使用中，啟動平穩(wěn)性不好，不能夠進行調(diào)速，當?shù)V車運行到直角彎道、變坡點或軌道不平等處需要慢性的場合，由于速度不易控制，就對絞車、礦車或牽引的設(shè)備引起沖擊、造成礦車掉道等問題，一定程度上影響了安全高效生產(chǎn)。針對井下特殊的環(huán)境，改造現(xiàn)有的無極繩絞車，利用液壓泵驅(qū)動液壓馬達代替原來的防爆電機，實現(xiàn)無極調(diào)速，使絞車能夠平穩(wěn)的起步，方便的調(diào)速，能夠針對不同的工況，使用不同的速度來運行，得到安裝維護簡單、使用方便、節(jié)省人力、安全高效、運行可靠的目的。而液壓技術(shù)的發(fā)展，使液壓調(diào)速控制絞車更具有結(jié)構(gòu)緊湊、造價便宜、起動平穩(wěn)、調(diào)速方便、過載保護等優(yōu)點，特別是采用鼠籠式電機拖動，使電控系統(tǒng)簡單，實現(xiàn)了防爆要求。關(guān)鍵詞：無極繩絞車 無極調(diào)速 液壓無極繩絞車液壓調(diào)速裝置設(shè)計河南理工大學萬方科技學院22AbstractCurrent use of endless rope winch belongs to start directly, without the performance of speed adjustment, in use, a smooth start can not control, when the car runs into a right-angled bend, variable slope or track inequality require chronic situations, because the speed is not easy to control, the winch, or traction. The device caused by impact, causing the car off the track and other issues, to some extent affected the safety and high efficiency production.According to the special environment, reforming the existing endless rope winch, hydraulic pump driven by hydraulic motor instead of the explosion-proof motor, to realize stepless speed regulation, so that the winch can smooth starting, convenient speed regulation, can according to the different conditions, using different speed of operation, has simple installation and maintenance, convenient use, labor saving, safe and efficient, reliable operation of the purpose of.And the development of hydraulic technology, the hydraulic speed control winch has compact structure, low cost, stable starting, convenient speed regulation, overload protection and other advantages, particularly the squirrel-cage motor, the control system is simple, achieve explosion-proof requirements.Key words: endless rope winch stepless speed regulation of smooth starting無極繩絞車液壓調(diào)速裝置設(shè)計河南理工大學萬方科技學院33目錄前言 ......................................................................................................5第一章 現(xiàn)有無極繩絞車總體概況和發(fā)展 .........................................61.1 無極繩絞車用途 ...................................................................61.2 傳統(tǒng)無極繩絞車各零件及工作原理 ....................................61.2.1 絞車 ............................................................................61.2.2 張緊裝置 ....................................................................81.2.3 梭車 ............................................................................91.2.4 輪組 ..........................................................................101.3 傳統(tǒng)無極繩絞車存在的問題 ..............................................121.4 國內(nèi)外防爆液壓絞車的發(fā)展 ..............................................131.4.1 國外防爆液壓絞車的技術(shù)水平及發(fā)展趨勢 ...........131.4.2 國內(nèi)防爆液壓絞車的技術(shù)水平及發(fā)展趨勢 ...........14第二章 傳統(tǒng)無極繩絞車改造方案 ...................................................162.1 絞車基本情況 ......................................................................162.2 存在問題 .............................................................................162.3 解決問題的方案 .................................................................16第三章 無極繩絞車驅(qū)動工況分析和確定液壓系統(tǒng)的主要參數(shù) ...203.1 載荷的組成和計算 .............................................................203.1.1 工作載荷力矩 Fg ......................................................203.1.2 軸頸摩擦力矩 Tf.......................................................203.1.3 慣性力矩 Ta ..............................................................213.2 初選系統(tǒng)工作壓力 .............................................................223.3 確定液壓泵的最大工作壓力 Pp .........................................23第四章 制定基本方案和繪制液壓系統(tǒng)圖 .......................................244.1 系統(tǒng)基本方案制定 .............................................................244.1.1 制定調(diào)速方案 ..........................................................244.1.2 制定壓力控制方案 ...................................................254.1.3 制定順序動作方案 ...................................................25無極繩絞車液壓調(diào)速裝置設(shè)計河南理工大學萬方科技學院444.1.4 選擇液壓動力源 .......................................................264.2 繪制液壓系統(tǒng)圖 .................................................................27第五章 液壓元件的選擇 ...................................................................295.1 液壓泵的選擇 .....................................................................295.2 液壓馬達的選取 .................................................................305.2.1 確定液壓馬達的流量 ...............................................305.2.2 確定液壓馬達扭矩 ...................................................305.2.3 計算液壓馬達的排量 ...............................................305.2.4 選定液壓馬達 ..........................................................315.3 液壓閥的選擇 .....................................................................315.4 蓄能器的選擇 .....................................................................315.5 管道尺寸的確定 .................................................................325.6 油箱容量的確定 .................................................................34第六章 液壓系統(tǒng)性能驗算 ...............................................................356.1 液壓系統(tǒng)的發(fā)熱溫升計算 ..................................................356.1.1 液壓系統(tǒng)的發(fā)熱功率的計算 ...................................356.1.2 計算液壓系統(tǒng)的散熱功率 .......................................37第七章 減速器的選用 ......................................................................407.1 按減速器機械強度許用公稱輸入功率 P1 選用 .................407.1.1 確定減速器的負載功率 P2 ......................................407.1.2 確定工況系數(shù) KA、安全系數(shù) SA..............................407.1.3 求計算功率 P2c .........................................................417.1.4 求總傳動比 ..............................................................417.2 校核熱功率 .........................................................................427.2.1 確定系數(shù) f1、 f2、 f3 ....................................................427.2.2 計算熱功率 P2t .........................................................42第八章 減速器滾筒傳動齒輪設(shè)計 ...................................................448.1 選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù) ..........................448.2 按齒輪接觸疲勞強度設(shè)計 ..................................................448.3 齒根彎曲疲勞強度校核 ......................................................45總結(jié) ....................................................................................................47致謝 ....................................................................................................48參考文獻 ............................................................................................49附錄 ....................................................................................................50無極繩絞車液壓調(diào)速裝置設(shè)計河南理工大學萬方科技學院55前言無極繩絞車作為一種新型高效的煤礦輔助運輸設(shè)備，具有操作簡單、安裝方便、投資少、費用低、運距長、運輸連續(xù)性等優(yōu)點，很受煤礦的青睞。在煤礦井下其可取代多臺小絞車的接力運輸，實現(xiàn)工作面設(shè)備、材料和煤炭不經(jīng)轉(zhuǎn)載的連續(xù)運輸，簡化了運輸環(huán)節(jié)，減少了輔助人員，降低了工人勞動強，提高了工作效率、運行安全可靠。目前使用的無極繩絞車屬于直接啟動，無調(diào)速性能，在使用中，啟動平穩(wěn)能不好，不能夠進行調(diào)速，當?shù)V車運行到直角彎道、變坡點或軌道不平等處需要慢性的場合，由于速度不易控制，就對絞車、礦車或牽引的設(shè)備引起沖擊、造成礦車掉道等問題，一定程度上影響了安全高效生產(chǎn)。通過了解 JW-1200 型無極繩絞車的適用場合、結(jié)構(gòu)特點，各部件功能，液壓驅(qū)動的相關(guān)理論。針對井下特殊的環(huán)境，改造現(xiàn)有的無極繩絞車，利用液壓泵驅(qū)動液壓馬達代替原來的防爆電機，實現(xiàn)無極調(diào)速，使絞車能夠平穩(wěn)的起步，方便的調(diào)速，能夠針對不同的工況，使用不同的速度來運行，得到安裝維護簡單、使用方便、節(jié)省人力、安全高效、運行可靠的目的。無極繩絞車液壓調(diào)速裝置設(shè)計河南理工大學萬方科技學院66第一章 現(xiàn)有無極繩絞車總體概況和發(fā)展1.1 無極繩絞車用途無級繩連續(xù)牽引車是一種新型的被迅速推廣的煤礦輔助運輸裝備。以一臺無極繩絞車作為驅(qū)動裝置，以鋼絲繩為牽引構(gòu)件，與張緊裝置、梭車、尾輪等配套設(shè)備一起構(gòu)成一套完整的無級繩連續(xù)牽引車運輸系統(tǒng)，適合于有瓦斯和煤塵的煤礦井下工作面順槽和軌道港，實現(xiàn)材料、設(shè)備的長距離連續(xù)高效運輸，特別適合于大型綜采設(shè)備的連續(xù)運輸。也可用于金屬礦井下和地面的軌道運輸。綜采工作面設(shè)備輔助運輸以往一般使用的是小絞車和電瓶車聯(lián)合運輸，需要投入大量的人力、物力，且作業(yè)人員安全系數(shù)低，事故率高，運輸效率低，運行費用高；經(jīng)合理設(shè)計，再回風巷安裝一臺無級繩連續(xù)牽引絞車，解決了長距離運輸巷道變坡多、拐彎大等問題。無極繩絞車液壓調(diào)速裝置設(shè)計河南理工大學萬方科技學院771.2 傳統(tǒng)無極繩絞車各零件及工作原理1.2.1 絞車絞車是整個系統(tǒng)的動力源，采用機械傳動，如附圖 1，主要組成為:(1) 電機，為無極繩絞車提供動力。電動機選用隔爆型三相異步電動機、功率為 55—185KW、根據(jù)用戶需要可配置雙速電機或變頻電機。(2) 底座，由結(jié)構(gòu)件焊接成整體。通過地腳螺栓與基礎(chǔ)固定。(3) 減速箱，采用硬齒面齒輪。減速箱具有機械變速功能、可實現(xiàn)快慢兩種速度、快慢速比在 2 倍左右。如附圖 2無極繩絞車液壓調(diào)速裝置設(shè)計河南理工大學萬方科技學院88(4) 滾筒部分，滾筒部分由小齒輪軸、大齒輪、主軸、卷繩筒及繩襯等組成。(5) 聯(lián)軸器，聯(lián)軸器用于聯(lián)結(jié)電機和變速箱。 (6) 制動裝置，有電力液壓推桿和手動帶式二套制動裝置。(7) 齒輪罩，鐵皮制成固定于底座上，用以保護大小齒輪，以保證安全。無極繩絞車液壓調(diào)速裝置設(shè)計河南理工大學萬方科技學院991.2.2 張緊裝置無極繩運輸系統(tǒng)為保證鋼絲繩有一定的初張力必須配置張緊裝置。本系統(tǒng)張緊裝置為重錘式，主要由框架、張緊繩輪、動輪組、轉(zhuǎn)向輪、配重和防護網(wǎng)等組成。該裝置可吸收鋼絲繩系統(tǒng)由于彈性變形而伸長的部分；同時，可為絞車提供尾張力,保證鋼絲繩在卷繩筒繩襯上有較穩(wěn)定的正壓力，促使絞車正常牽引，而不致鋼絲繩在卷繩筒上打滑。由于系統(tǒng)用于雙向運輸，所以系統(tǒng)中設(shè)有兩組張緊裝置。張緊裝置有重力張緊、液壓張緊及電動張緊三種形式，用戶可根據(jù)需要選配?？梢赃x用單繩張緊和雙繩張緊。無極繩絞車液壓調(diào)速裝置設(shè)計河南理工大學萬方科技學院10101.2.3 梭車梭車是用來牽引礦車、平板車、材料車等車列，且具有固定鋼絲繩和儲存鋼絲繩等功能。梭車主要有下列部分組成：車架、儲繩筒、車輪組件等。梭車帶防跑車制動裝置，當出現(xiàn)斷繩等危急情況時制動裝置能卡住道軌枕木而使梭車及礦車等負載制動住。梭車上裝有儲繩輪，可以根據(jù)巷道長度隨時調(diào)整輸送距離。(1) 車架：梭車車架主要有架體、碰頭組成，車架兩端是碰頭，車輪組件安裝在架體上，組成行走機構(gòu)，起行走和承重作用。(2) 儲繩筒;梭車安裝有一個儲繩筒，可儲存鋼絲繩，以備巷道延深開采或縮短運距之用。收繩時先拔出固定插鞘，再用手把搖轉(zhuǎn)儲繩筒，鋼絲繩逐漸纏繞于儲繩筒上，最后插入固定插銷。 (3) 可在梭車前面或后面串列 2～4 節(jié)礦車或 2 節(jié)平板車，運輸矸石、支護材料和配件等輔助材料。如附圖 3：(4) 鍥塊：梭車前后各有一個鍥塊，鋼絲繩兩端穿過鍥塊，擰緊鍥塊上的壓緊螺栓壓緊鋼絲繩，收放鋼絲繩時只需松開一個鍥塊，然后把鋼絲繩卷入或卷出儲繩筒，鍥塊起固定鋼絲繩作用。無極繩絞車液壓調(diào)速裝置設(shè)計河南理工大學萬方科技學院11111.2.4 輪組為適應起伏變化坡道，本系統(tǒng)設(shè)計有輪組，既可防止鋼絲繩抬高時車輛掉道，又可避免鋼絲繩摩擦巷道底板。輪組的固定方法象礦用軌枕一樣通過螺栓固定在軌道下沿上。輪組安裝數(shù)量需根據(jù)巷道具體起伏變化程度設(shè)置。尾輪固定在運距的終端，支承整個系統(tǒng)的反力，并可隨工作面的推進，可方便地移動，以實現(xiàn)運距的變化。注意：在運輸支架時，須澆灌水泥基礎(chǔ)固定尾輪，其它情況可用錨桿或其它方法固定尾輪。如附圖 4： 無極繩絞車液壓調(diào)速裝置設(shè)計河南理工大學萬方科技學院1212壓繩輪組：為適應起伏變化坡道，設(shè)計有壓繩輪組，既可防止在過垂直彎道時因鋼絲繩抬高而引起車輛掉道，壓繩輪組分為主壓繩輪組和副壓繩輪組，在主壓繩輪組上通過彈簧把壓繩輪壓在鋼絲繩上，當梭車通過時，梭車前端的牽引板分開兩壓繩輪，使梭車能順利通過。在副壓繩輪組上，壓繩輪直接固定在底架上。壓繩輪組的固定方法像礦用軌枕一樣通過螺栓固定在軌道下沿上。如附圖 5：平托輪：平托輪托在鋼絲繩的下面，平托輪為雙輪式（亦可采用兩個繩槽式托繩輪） ，可同時通過方向相反的兩根鋼絲繩，無極繩絞車液壓調(diào)速裝置設(shè)計河南理工大學萬方科技學院1313如附圖 6：彎道護軌裝置（有轉(zhuǎn)彎時需用）：為適應轉(zhuǎn)彎巷道的運輸需要，特別設(shè)計了一種專用的彎道護軌系統(tǒng)。1.3 傳統(tǒng)無極繩絞車存在的問題雖然無極繩絞車在使用過程中，優(yōu)點比較突出，但是目前無極繩絞車在實際使用中還存在著以下問題：①啟動時，無極繩絞車的梭車沖擊太大；②在絞車的運行過程中，絞車繩張得較緊時，特別是在地質(zhì)條件變化較大時，車輛容易掉道；③在運輸過程中，絞車繩在張得較松時，特別是運行到中間部位時，常出現(xiàn)鋼絲繩在繩襯中打滑，拉不動車的現(xiàn)象；④在運輸過程中對軌道質(zhì)量要求較高；⑤對地質(zhì)條件要求較平緩，當軌道變化大于 9°時，鋼絲繩容易摩擦到頂板；⑥對鋼絲繩的插接質(zhì)量要求較高，當所埋繩頭不好時，極易拉出并損壞；⑦當環(huán)境較復雜，特別是當坡度大于 9°時，在放無極繩絞車的絞車繩時，危險性較大，且絞車繩在放的過程中容易打滑。無極繩絞車液壓調(diào)速裝置設(shè)計河南理工大學萬方科技學院14141.4 國內(nèi)外防爆液壓絞車的發(fā)展1.4.1 國外防爆液壓絞車的技術(shù)水平及發(fā)展趨勢礦井防爆絞車按其拖動方式可分為電動防爆和液壓防爆兩大類。國外由于電器技術(shù)水平較高，井下工程機械化程度高，一般巷道和硐室較大，設(shè)備安裝方便，較早的開始推廣應用電動防爆絞車，主要是繞線型電機轉(zhuǎn)子外接電子調(diào)速。其缺點為發(fā)熱 嚴重，占地面積大，電控系統(tǒng)復雜，成本高，調(diào)整性差。隨著液壓技術(shù)的不斷發(fā)展，軸向柱塞式和徑向柱塞式液壓馬達系列產(chǎn)品推出，并逐漸用于井下提升設(shè)備和研制液壓防爆絞車。液壓防爆絞車具有結(jié)構(gòu)緊湊、造價便宜、起動平穩(wěn)、調(diào)速方便、過載保護等優(yōu)點，特別是采用鼠籠式電機拖動，使電控系統(tǒng)簡單，實現(xiàn)了防爆要求。在國外，液壓防爆絞車根據(jù)結(jié)構(gòu)形式可分為兩大類：一類是采用低速大扭矩柱塞液壓馬達直接拖動絞車卷筒的全液壓傳動式；另一類是采用高速小扭矩柱塞液壓馬達經(jīng)減速器再拖動絞車卷筒的液壓一機械傳動式。20 世紀 80 年代初，歐洲一些國家開始推廣應用液壓傳動絞車。其優(yōu)點是采用低速大扭矩液壓馬達直接驅(qū)動絞車卷筒，省去減速器，使絞車結(jié)構(gòu)簡單化。低速大扭矩柱塞液壓馬達有制造困難、傳動 效率低、壽命短、噪聲大、維修費用高等缺點。20 世紀 80 年代后期，日本、美國又開始推廣應用液壓一機械傳動絞車。其優(yōu)點是高速小扭矩液壓馬達具有制造容易、質(zhì)量穩(wěn)定、壽命長、傳動效率高、噪音低、體積小等。日本三井三池無極繩絞車液壓調(diào)速裝置設(shè)計河南理工大學萬方科技學院1515制作所引進西德蓋特拉馬齊克公司和法國西克馬菲爾公司的高速液壓馬達，研制了卷簡直徑為 2 米液壓防爆絞車，高速液壓馬達經(jīng)行星減速器傳動卷筒，用操作手柄改變變量泵斜盤的角度來實現(xiàn)無級調(diào)速。主電機采用鼠籠式電機，比繞線式電機的結(jié)構(gòu)簡單、價格便宜、堅固耐用及效率較高，而且無滑環(huán)，運行時不產(chǎn)生火花，電控系統(tǒng)易實現(xiàn)防爆。鋼絲繩直徑為 22.5 毫米，容繩量為1 100 m，最大靜張力為 40 KN 時提升速度為 3.3 ?8m／s，靜張力為 33 KN 時最大提升速度為 4m/s，主電機功率為 160KW。由于液壓-機械傳動絞車的優(yōu)點很多，在國外應用廣泛并逐步向大型化發(fā)展。 1.4.2 國內(nèi)防爆液壓絞車的技術(shù)水平及發(fā)展趨勢我國 1975 年提出研制防爆絞車，1981 年國內(nèi)試制了第一臺1.2m 液壓防爆絞車。其采用低速大扭矩液壓馬達直聯(lián)卷筒的全液壓傳動形式，通過的鼠籠防爆電機拖動雙向變量斜軸式軸向柱塞泵旋轉(zhuǎn)，由柱塞泵和內(nèi)曲線低速大扭矩液壓馬達構(gòu)成閉式網(wǎng)路。當工作泵的輸出油量變化，或改變油流方向時，液壓馬達也相應地變化，實現(xiàn)卷筒增速、減速、停止或反轉(zhuǎn)。該結(jié)構(gòu)由液壓馬達直接驅(qū)動卷筒，省去減速器，使絞車結(jié)構(gòu)大大簡化。但是，目前國內(nèi)制造的低速大扭矩液壓馬達磨損后，提升絞車不能實現(xiàn)自鎖，則容易出現(xiàn)跑車現(xiàn)象。洛陽礦山機械研究所設(shè)計有特色的液壓防爆絞車。其傳動形式如圖，無極繩絞車液壓調(diào)速裝置設(shè)計河南理工大學萬方科技學院1616絞車液壓系統(tǒng)由 1 臺高壓泵和多臺高速液壓馬達組成閉式回路，高速液壓馬達經(jīng)高精度硬齒面的行星減速器與卷筒連接，由液壓控制系統(tǒng)控制高壓泵的流量，實現(xiàn)液壓馬達的無級調(diào)速，從而達到控制負載提升或下放的工況。該防爆絞車壽命長、效率高、噪聲小和不漏油，同時操作十分方便，整機結(jié)構(gòu)緊湊，安裝硐室小，特別是主硐室跨度小，可以節(jié)省基建投資。該防爆絞車還具有速度顯示、過載、超載、減速點減速、閘瓦磨損、松繩、高壓油過壓、補油欠壓、控制油欠壓、短路、斷相、零位和方向保護環(huán)節(jié)。液壓冷卻系統(tǒng)采用水冷和風冷兩種形式，可供用戶選擇。液壓站安裝在單獨的泵房內(nèi)，改善了司機的工作環(huán)境。無極繩絞車液壓調(diào)速裝置設(shè)計河南理工大學萬方科技學院1717第二章 傳統(tǒng)無極繩絞車改造方案2.1 絞車基本情況1．絞車型號：JW1200 型無極繩絞車。2．生產(chǎn)廠家：山西臨汾天馬煤機有限責任公司3．基本技術(shù)參數(shù)：電機功率 55KW-6 極，最大靜張力 30KN，繩速：1.1 米/秒。2.2 存在問題對于目前使用的無極繩絞車屬于直接起動，無調(diào)速性能。在使用中，起動平穩(wěn)性能不好，不能夠進行調(diào)速，當?shù)V車運行到直角彎道、變坡點或軌道不平等處需要慢速運行的場合時，由于速度不易控制，就對絞車、礦車或牽引的設(shè)備引起沖擊、造成礦車掉道等問題，一定程度上影響了安全高效生產(chǎn)。針對井下特殊作業(yè)環(huán)境，改造現(xiàn)有無極繩絞車，使無極繩絞車能夠平穩(wěn)的起步，方便的調(diào)速，能夠針對不同的工況，使用不同的速度來運行，達到安裝維護簡單、使用方便、節(jié)省人力、安全高效、運行可靠的目的。無極繩絞車液壓調(diào)速裝置設(shè)計河南理工大學萬方科技學院18182.3 解決問題的方案針對上述存在的問題，提出如下改造措施。方案一：即利用液壓泵驅(qū)動液壓馬達代替原來的防爆電機，實現(xiàn)無級調(diào)速。采用液壓泵產(chǎn)生的高壓油來驅(qū)動液壓馬達轉(zhuǎn)動，馬達帶動帶動原減速器，再驅(qū)動滾筒工作。保證起動運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，同時實現(xiàn)重載荷低速運行，輕載荷高速運轉(zhuǎn)。方案特點：1）采用液壓傳動。與傳統(tǒng)的電氣防爆相比，防爆性能優(yōu)越，尤其在煤礦井下等高瓦斯或易燃氣體的環(huán)境中，防爆十分可靠。2）起動平穩(wěn)。可空載零負荷起動。3）調(diào)速平穩(wěn)，可無級調(diào)速。能在最高速度范圍內(nèi)的任一速度下穩(wěn)定運行。4）操縱簡單。司機用一個手柄就能控制絞車的加速、減速、制動及停車。電控功能概述1) 具有系統(tǒng)具有超速、過卷等信號的檢測并實行停主泵保護及聲光報警功能。2) 具有絞車運行速度實、絞車升/降深度實、位置實時顯示功能。3) 主泵的狀態(tài)檢測和啟動/停止控制4) 故障狀態(tài)檢測功能。研究內(nèi)容：無極繩絞車液壓調(diào)速裝置設(shè)計河南理工大學萬方科技學院1919液壓系統(tǒng)相關(guān)元件的設(shè)計選型、性能試驗。機械傳動結(jié)構(gòu)的改進。針對無極繩絞車的使用工況，利用液壓系統(tǒng)調(diào)速性能高，運轉(zhuǎn)可靠的特點，與現(xiàn)有絞車的機械結(jié)構(gòu)有機結(jié)合，實現(xiàn)無極調(diào)速、快慢速運行。同時，結(jié)構(gòu)更加緊湊、性能更加可靠。關(guān)鍵技術(shù)主要是根據(jù)現(xiàn)有無極繩絞車的使用工況，選擇高可靠性的液壓元件。組合成驅(qū)動、傳動系統(tǒng)、調(diào)速系統(tǒng)，設(shè)計改進現(xiàn)有的機械結(jié)構(gòu)，以及電控系統(tǒng)來實現(xiàn)預定的要求。技術(shù)方案二：針對起步不平穩(wěn)，無調(diào)速性的問題，提出一種較為經(jīng)濟的改造措施。方案簡述：利用防爆電機加調(diào)速型液力偶合器來驅(qū)動減速器和滾筒，實現(xiàn)輕載啟動，起步平穩(wěn)、并無級調(diào)速。調(diào)速型液力偶合器：是安裝在原動機（電動機）和工作機之間的一種液力傳動機械。它可在電機輸入轉(zhuǎn)速恒定的條件下，在設(shè)備運轉(zhuǎn)中，通過操縱勺管，對其輸出轉(zhuǎn)速進行無級調(diào)節(jié)，并使電機的功率通過液力偶合器泵輪和渦輪之間工作油的循環(huán)流動，平穩(wěn)而無沖擊地傳遞給工作機。方案特點：1）采用液力傳動。通過控制液力偶合器的充油量來進行速度調(diào)節(jié)，從 0 到設(shè)定的最大速度范圍內(nèi)實現(xiàn)無級調(diào)速。2）動力機輕載啟動功能（即“軟啟動” ） ，降低電機啟動電流。無極繩絞車液壓調(diào)速裝置設(shè)計河南理工大學萬方科技學院20203）改造簡單，與液壓傳動來比較，不需要增加液壓泵站、液壓馬達電控系統(tǒng)等部件。結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小。4）維修維護保養(yǎng)方便。結(jié)構(gòu)簡單、可靠、無機械磨損，能在環(huán)境惡劣的條件下工作，無需特殊維護，使用壽命長。5）操縱簡單。司機通過手動或電動控制液壓偶合器的勺管得伸縮就能控制絞車的加速、減速、制動及停車。6）柔性傳動自動適應功能：液力偶合器以液體為工作介質(zhì)，介質(zhì)本身具有減沖緩震的功能，輸入與輸出之間無任何機械連接，所以傳動柔和平穩(wěn)、減緩沖擊和隔離扭震。研究內(nèi)容：液力偶合器在泵類機械、風機上廣泛使用，使用效果良好，節(jié)電效果明顯、調(diào)速性能良好。在防爆提升絞車上也有使用，要把該偶合器運用到無極繩絞車上，主要的研究內(nèi)容有：無極繩絞車現(xiàn)場使用的載荷大小、性質(zhì)、運動狀況的分析，速度控制性能的要求，根據(jù)載荷性質(zhì)和控制要求，根據(jù)電動機的機械特性，選擇液力偶合器的類型、規(guī)格，并計算電動機與偶合器的聯(lián)合運行特性。并根據(jù)現(xiàn)有絞車的安裝尺寸和偶合器的安裝要求，設(shè)計配套的聯(lián)軸器、安裝機架等機械改造措施。這里選取方案一對無極繩絞車做液壓調(diào)速裝置改造設(shè)計計算。無極繩絞車液壓調(diào)速裝置設(shè)計河南理工大學萬方科技學院2121第三章 無極繩絞車驅(qū)動工況分析和確定液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)3.1 載荷的組成和計算3.1.1 工作載荷力矩 Fg常見的載荷力矩有被驅(qū)動輪的阻力矩、液壓卷筒的阻力矩等Tg=F ×??式中 F—最大靜張力 30KNR—驅(qū)動輪半徑 1.2mTg=30 =×103×1.2??.??3.6×104??.??無極繩絞車液壓調(diào)速裝置設(shè)計河南理工大學萬方科技學院22223.1.2 軸頸摩擦力矩 TfTf=??????式中 G—旋轉(zhuǎn)部件施加于軸徑上的徑向力 G=60KN摩擦系數(shù)，參考下表 1 選用 μ=0.02??—r—旋轉(zhuǎn)軸的半徑 r=1.2mTf=60 ×103×0.02×1.2=1440??.??表 1 摩擦系數(shù) ??導軌類型 導軌材料 運動狀態(tài) 摩擦系數(shù)滑動導軌 鑄鐵對鑄鐵 啟動時低速 （ ）v0.16??／ ??0.15～0.200.1～0.120.05～0.08滾動導軌 鑄鐵對滾柱淬火鋼導軌對滾柱0.005～0.020.003～0.006靜壓導軌 鑄鐵 0.0053.1.3 慣性力矩 TaTa=J =J????????式中 行走機械一般取??—角加速度（ ??????／ ??2）=0.5～1.5m 取 a=1.1m／ = =0.92?????? ／ ??2 ??2 ??=????1.11.2??????／ ??2無極繩絞車液壓調(diào)速裝置設(shè)計河南理工大學萬方科技學院2323???—角速度變化量（ ??????／ ??）???—起動或制動時間J—回轉(zhuǎn)部件的轉(zhuǎn)動慣量（kg. ）??2（m=400kg）=288kg／J=12????2 ??2啟動加速時 =37.7 N.m????=????+????+???? ×103穩(wěn)定運行時 =37.44 N.m????=????+???? ×103減速制動時 =37 N.m????=????+????????? ×1033.2 初選系統(tǒng)工作壓力壓力的選擇要根據(jù)載荷大小和設(shè)備類型而定。還要考慮執(zhí)行元件的裝配空間、經(jīng)濟條件及元件供應情況等的限制。在載荷一定的情況下，工作壓力低，勢必要加大執(zhí)行元件的結(jié)構(gòu)尺寸，對某些設(shè)備來說，尺寸要受到限制，從材料消耗角度看出不經(jīng)濟；反之，壓力選得太高，對泵、缸、閥等元件的材質(zhì)、密封、制造精度也要求很高，必然要提高設(shè)備成本。一般來說，對于固定的尺寸不太受限的設(shè)備，壓力可以選低一些，行走機械重載設(shè)備壓力要選得高一些。具體選擇可參考表 2 和表 3。表 2 按載荷選擇工作壓力表 3 各種機械常用的系統(tǒng)壓力載荷／kN 50工作壓力／MPa由此可見，油箱的散熱滿足散熱要求，無需加冷卻器。冷卻條件 K1通風條件很差通風條件良好用風扇冷卻循環(huán)水強制冷卻8～915～1723110～170無極繩絞車液壓調(diào)速裝置設(shè)計河南理工大學萬方科技學院4141第七章 減速器的選用7.1 按減速器機械強度許用公稱輸入功率 P1 選用7.1.1 確定減速器的負載功率 P2P2=Tw??式中 ——絞車驅(qū)動需要最大扭矩（N.m）Tw——絞車轉(zhuǎn)動最大角速度(rad／s)??計算得 P2=34.7????無極繩絞車液壓調(diào)速裝置設(shè)計河南理工大學萬方科技學院42427.1.2 確定工況系數(shù) KA、安全系數(shù) SA無極繩絞車運輸時負荷為中等沖擊，減速器失效會引起生產(chǎn)線停產(chǎn)查下表 1 和 2表 1 減速器的工況系數(shù) KA原動機 每日工作時間／h 輕微沖擊載荷 U 中等沖擊載荷 M 強沖擊載荷 H3≤ 0.8 1 1.53～ 10> 1 1.25 1.75電動機汽輪機水輪機 10> 1.25 1 2≤3 1 1.25 1.75>3～10 1.25 1.5 24～6 缸的活塞發(fā)動機>10 1.5 1.25 2.25≤3 1.25 1.5 2>3～10 1.5 1.75 2.251～3 缸的活塞發(fā)動機>10 1.75 2 2.5表 2 減速器安全系數(shù) SA重要性與安全要求 一般設(shè)備，減速器失效引起單機停產(chǎn)且已更換備件重要設(shè)備，減速器失效引起機組、生產(chǎn)線或全廠停產(chǎn)高度安全設(shè)備，減速器失效引起設(shè)備、人身事故SA 1.1～1.3 1.3～1.5 1.5～1.7查的： =1.5 =1.4KA SA無極繩絞車液壓調(diào)速裝置設(shè)計河南理工大學萬方科技學院43437.1.3 求計算功率 P2cP2??=P2KASA=72.87????馬達正常轉(zhuǎn)速為 180r／min，折算轉(zhuǎn)速為 750r／min P2??=17.5????7.1.4 求總傳動比i=T??／ ????式中 ——絞車驅(qū)動需要最大扭矩（N.m）T??——馬達輸出扭矩????求得 i=32 外部齒輪傳動比為 4選得 ZLY-125 i=8 =23kw??17.2 校核熱功率7.2.1 確定系數(shù) f1、 f2、 f3查表 3，4，5表 3 環(huán)境溫度系數(shù) f1環(huán)境溫度 t／ ℃ 10 20 30 40 50冷卻條件 ??1無冷卻 0.88 1 1.15 1.35 1.65循環(huán)油潤滑冷卻 0.9 1 1.1 1.2 1.3表 4 負載率系數(shù) f2無極繩絞車液壓調(diào)速裝置設(shè)計河南理工大學萬方科技學院4444小時負荷率（％）100 80 60 40 20??2 1 0.94 0.86 0.74 0.56表 5 減速器公稱功率利用系數(shù) ??3功率利用系數(shù) 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8～1??3 1.25 1.15 1.1 1.05 1取得：??1 =1 ??2=1 ??3=1.23 7.2.2 計算熱功率 P2tP2??=P2??1 ??2 ??3 =34.7×1.23=42.6????查手冊得：ZLY-125, ，只有采用盤狀管冷卻時，????1=28P2??ZLY125- 8- 減速器，采用油池潤滑，盤狀水管通水冷卻潤Ⅱ滑油無極繩絞車液壓調(diào)速裝置設(shè)計河南理工大學萬方科技學院4545第八章 減速器滾筒傳動齒輪設(shè)計已知傳動比為 4，傳動扭矩為 37.7????.??÷8=4837.5 ??.??8.1 選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù)1) 根據(jù)傳動方案，選用直齒圓柱齒輪傳動。2) 絞車為一般工作機器，速度要求不高，故選用 7 級精度。3) 材料選擇。由《機械設(shè)計》表 10-1 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)） ，無極繩絞車液壓調(diào)速裝置設(shè)計河南理工大學萬方科技學院4646硬度為 240HBS，二者材料硬度差為 40HBS。4) 選小齒輪齒數(shù) Z1=50，大齒輪齒數(shù) Z2=4 =200×508.2 按齒輪接觸疲勞強度設(shè)計1) 設(shè)計準則 :先由齒面接觸疲勞強度計算，再按齒根彎曲疲勞強度校核。2) 按齒面接觸疲勞強度設(shè)計，即??1??≥2.3232????1???×??±1??×（ ????［ ????］ ） 2確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值a) 試選載荷系 K=1.1.b) 計算齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 T =4837.5N.mc) 齒寬系數(shù),由《機械設(shè)計》表 6.5 選取齒寬系數(shù) d=1d) 計算應力循環(huán)次數(shù)由公式??1=60.??1?????=60×22.5×2×16×300×15得出 N =1.9×108 由公式 ??2=??1／ ??得出 N = 4.8×107由《機械設(shè)計》圖 10-19 取接觸疲勞壽命系數(shù) ； 。分??????1??????2別為 0.95 和 1.05e) 計算接觸疲勞許用應力安全系數(shù) S=1［ ????］ 1=??????1????????1?? =0.95×600=570??????［????］ 2=??????2????????2?? =1.05×550=577.5??????3) 計算a) 求 ??1 ??1??≥20.12????小齒輪直徑應大于減速器輸出軸上齒輪直徑取 ??1=200????無極繩絞車液壓調(diào)速裝置設(shè)計河南理工大學萬方科技學院4747b) 試算齒輪模數(shù)由 m= 計算可得 m，但按標準取模數(shù) m=4??1／ ??1c) 計算主要尺寸。1.分度圓=200mm??1=mz2 =4×200=400mm??22.齒寬B2 =80 mmB1= B2+5=85 mm3.標準中心距 aa=1/2×m(z1 +z2 )=500mm4.齒頂圓直徑 d 根據(jù)國標有關(guān)數(shù)據(jù)齒頂高 h = ha×m=4mmD1 = D1 +2ha =200+2×4=208mmD2 = D2 +2ha =800+2×4=808mm8.3 齒根彎曲疲勞強度校核????=2????1??3??12???????????????≤［ ??］ ??滿足上述公式則合格1>.確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值查《機械設(shè)計》表 10-5《標準外齒輪的齒形系數(shù) YFa 》得出=2.65 Y =2.18??????1 ??????2查《機械設(shè)計》表 10-5《標準外齒輪的應力修正系數(shù) Ysa 》得出=1.59 =1.80??????1 ??????2查《機械設(shè)計》圖 10-20 得許用彎曲疲勞強度極限 ［ ??］ ??E=500Mpa；［ ??］ ??E1=380Mpa［ ??］ ??E2無極繩絞車液壓調(diào)速裝置設(shè)計河南理工大學萬方科技學院4848取安全系數(shù) S=1.3由《機械設(shè)計》圖 10-18《彎曲疲勞壽命系數(shù) 》 與????????????1分別為 0.87,0.95??????2由公式［ ??］ ??1=??????1［ ??］ ??E1??［??］ ??2=??????2［ ??］ ??E2??代入數(shù)據(jù)比較得出齒根彎曲疲勞強度校核合格總結(jié)歷時十幾周的畢業(yè)設(shè)計在緊張有序中即將結(jié)束，回憶這個過程這段經(jīng)歷，感覺收益良多。在這次的畢業(yè)設(shè)計中，使我深刻體會到了理論聯(lián)系實踐的重要性，也使我更進一步的掌握了平實所學到的理論知識。經(jīng)過這次的畢業(yè)設(shè)計，我能夠更好的將理論知識應用于實踐當中，使我綜合運用的能力得到了進一步的提高。在設(shè)計中，我通過查閱書無極繩絞車液壓調(diào)速裝置設(shè)計河南理工大學萬方科技學院4949籍、上網(wǎng)得到了大量的資料，使我對設(shè)計的全過程和整個過程中各個環(huán)節(jié)的聯(lián)系有了更深一步的認識。為我以后從事工作打下了堅實的基礎(chǔ)。當我初涉設(shè)計時，主、客觀問題層出不窮，按著設(shè)計計劃，設(shè)計思路有序地進行，圍繞無極繩絞車無級調(diào)速設(shè)計該題目，既了解了無極繩絞車的有關(guān)規(guī)范，又涉及到了專業(yè)知識，加強了自己的專業(yè)，拓寬了知識面。當無數(shù)次的奔波于圖書館、教室時，發(fā)現(xiàn)設(shè)計不僅僅是設(shè)計，還包括了實踐、耐心、毅力。這也是學校、老師讓我們設(shè)計的目的所在。設(shè)計工作已經(jīng)結(jié)束，由于水平有限，難免出現(xiàn)不妥之處，懇請批評指正。致謝首先，我要感謝河南理工大學萬方科技學院，感謝機械系對我四年的培養(yǎng)，讓我學到了許許多多的知識。在畢業(yè)設(shè)計的整個過程中，我得到了張益民老師和牛振華老師的精心指導。在此我衷心感謝我的指導老師，是他們在我遇到無極繩絞車液壓調(diào)速裝置設(shè)計河南理工大學萬方科技學院5050問題時給我細心的指導。同時提供了許多有價值的參考資料。他們嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度、豐富的工作經(jīng)驗，使我深受啟發(fā)。在此，謹向張益民老師和牛振華老師致以衷心的感謝和深深的祝福。在這四年的學習生活中，給我上課的其他老師和班上的同學們，也給予了我極大的支持和幫助，我將永遠記住這份友情，并致以深深地謝意，同時對所有關(guān)心、支持和幫助過我的朋友們表示誠摯的謝意！最后衷心感謝在百忙之中評閱論文和參加答辯的各位老師，謝謝你們！參考文獻[1] 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