【正文】 回柱絞車采煤機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)計(jì)劃書第1章 緒論 回柱絞車簡(jiǎn)介回柱絞車就是用于回采工作面回柱放頂?shù)膶Ｓ迷O(shè)備，以及在各種采煤工作面上回收沉入底版或被矸石壓卡住的金屬支柱，同時(shí)還可以做一般的牽引之用，絞車的電動(dòng)機(jī)電器控制設(shè)備要具有防爆性能，適用于含有沼氣，煤塵及含有瓦斯，工作溫度一般為10o～+40o，環(huán)境相對(duì)濕度不超過95％（在室溫下）；工作制為低速重載非連續(xù)，在煤礦使用較為廣泛，隨著國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，煤炭需求的增加，我國綜合機(jī)械化采煤技術(shù)正向高產(chǎn)量、大功率、重型化的趨勢(shì)發(fā)展，但搬運(yùn)設(shè)備卻沒有相應(yīng)的更新與開發(fā)，原有的絞車設(shè)備將面臨現(xiàn)代化生產(chǎn)的挑戰(zhàn)。目前，煤礦多采用JH系列，它開發(fā)于20世紀(jì)50 、60年代，主要有3ｔ、5ｔ、8ｔ、14ｔ等規(guī)格[3]，并且具有結(jié)構(gòu)、外形尺寸緊湊，能整機(jī)下井；結(jié)構(gòu)對(duì)稱布置，呈長(zhǎng)條形，底座呈雪橇狀，故在井下自移平穩(wěn)靈便；絞車重心底，底座鋼性好，既可打頂柱，又可安設(shè)地錨，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，安全可靠[4]。但在其牽引速度方面多數(shù)還是慢速絞車，用作牽引時(shí)工作效率低，因此多配備兩臺(tái)絞車，一臺(tái)用來回收液壓支柱；另一臺(tái)作一般牽引；單臺(tái)絞車并不能滿足工作要求。本次設(shè)計(jì)是在原有的JH系列的絞車基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)，借用工作面現(xiàn)有設(shè)備,保持回柱絞車防爆及電氣保護(hù)性能,降低整機(jī)重量,減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度,提高安全程度，利用離合裝置做到雙速操作從爾實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用。 回柱絞車的發(fā)展回柱絞車主要使用來回收液壓支柱的小型機(jī)械設(shè)備，特別適用于立槽煤層中厚煤層和急傾斜煤層采煤工作面及頂板壓力較小的采掘工作面，以及在各種采煤工作面上回收沉入底版或被矸石壓卡住的金屬支柱。結(jié)構(gòu)對(duì)稱布置，外型尺寸緊湊，能整機(jī)下礦，重心低。我國回柱絞車的發(fā)展大致可分為三個(gè)階段：20紀(jì)50年代仿制設(shè)計(jì)；60年代開始自行設(shè)計(jì)；70年代以后向系列化標(biāo)準(zhǔn)化方面發(fā)展。1973年首次制定了回柱絞車參數(shù)系列標(biāo)準(zhǔn)（JB1409—74）。1982年對(duì)該標(biāo)準(zhǔn)又進(jìn)行了第一次修訂，標(biāo)準(zhǔn)號(hào)為JB1409—83（該標(biāo)準(zhǔn)適用于電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的JH系列回柱絞車）。我國回柱絞車以電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)為主[5]。隨著國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，煤炭需求的增加，我國綜合機(jī)械化采煤技術(shù)正向高產(chǎn)量、大功率、重型化的趨勢(shì)發(fā)展，但搬運(yùn)設(shè)備卻沒有相應(yīng)的更新與開發(fā)，延誤了綜采設(shè)備搬家倒面的工期，特別是在端頭支架受壓的情況下[6]?，F(xiàn)在大型液壓支架單臺(tái)重量已達(dá)30多噸，而液壓支架等綜采設(shè)備在采煤工作面的撤移與運(yùn)輸仍然使用回柱絞車等老式設(shè)備，因牽引力小、容繩量少、鋼絲繩細(xì)、不適應(yīng)綜采工作面的工況要求。在實(shí)際生產(chǎn)中，因缺乏合適設(shè)備，只得采用2臺(tái)絞車合拉或接力，生產(chǎn)效率低、出力不均衡、設(shè)備損壞多，并且由于負(fù)載大，鋼絲繩細(xì)，易出現(xiàn)斷繩，存在安全隱患。在斜巷運(yùn)輸時(shí)，提升絞車、調(diào)度絞車、回柱絞車均因牽引力、繩速、容繩量等主要技術(shù)參數(shù)不能同時(shí)滿足綜采設(shè)備運(yùn)輸要求[7]。對(duì)于普遍使用的JH—5型回柱絞車在使用過程中發(fā)現(xiàn)很多問題。(1) JH5型回柱絞車采用三級(jí)傳動(dòng)。為調(diào)整中心高度，第一級(jí)為傳動(dòng)比ｉ=1的外齒輪傳動(dòng)；第二級(jí)為蝸輪蝸桿傳動(dòng)；第三級(jí)為外齒輪通過惰輪驅(qū)動(dòng)固接于滾筒上的大外齒輪傳動(dòng)，需要3個(gè)減速箱，結(jié)構(gòu)松散，占地面積大。(2)由于JH5型回柱絞車三級(jí)傳動(dòng)的中間一級(jí)為蝸輪蝸桿傳動(dòng)，因而其傳動(dòng)總效率低于50%，比能耗高。(3) 。價(jià)格較高，且需要輔助電纜及相應(yīng)電控裝置，因此經(jīng)濟(jì)性較差，尤其是在井下使用，安全性也較差。JH5型回柱絞車存在的問題目前，JH5型回柱絞車的基本結(jié)構(gòu)，電機(jī)為4極，額定轉(zhuǎn)速為1440r/min，電機(jī)與工作滾筒成Ｔ型布置。由于回柱絞車輸出力較大，滾筒轉(zhuǎn)速極低，故采用三級(jí)減速方案:第一級(jí)為調(diào)整電機(jī)安裝中心高的過渡傳動(dòng)裝置，采用一對(duì)斜齒輪；第二級(jí)減速裝置為單頭蝸桿蝸輪副；第三級(jí)為一對(duì)外齒輪，大齒輪與滾筒固聯(lián)，小齒輪由蝸輪軸驅(qū)動(dòng)。該絞車最大的缺點(diǎn)是加工比較困難，成本高，傳動(dòng)效率低[8]。 回柱絞車的發(fā)展方向較多，例如：在結(jié)構(gòu)上會(huì)趨向小型化，結(jié)構(gòu)會(huì)更緊湊，現(xiàn)今正有一種便攜式的礦用液壓絞車被很多礦山使用，它的結(jié)構(gòu)緊湊，合理體積小，重量輕，操作、維修方便[9]；在質(zhì)量上變的更輕，在回柱絞車上采用少齒行星傳動(dòng)它的最大好處就是減輕了回柱絞車的重量，節(jié)省了原材料從而降低了生產(chǎn)成本；在功能上有兩用或三用的回柱絞車，但帶來了體積大質(zhì)量大的缺點(diǎn)。在國外，絞車在控制性能上，有遙控感應(yīng)機(jī)的研究和使用[10]，這也是無人工作面的一個(gè)條件控制性能一定要發(fā)達(dá)，但是所有的礦用設(shè)備必須要有嚴(yán)格的防爆設(shè)備；在井下工作面工作的機(jī)器中，多數(shù)還是采用液壓設(shè)備的比較多，主要原因是液壓設(shè)備相比電氣設(shè)備來說它的防爆性能要比電氣設(shè)備的好，因此，液壓回柱絞車的發(fā)展仍有很大的空間也是當(dāng)今新型絞車的一個(gè)方向，國外液壓馬達(dá)及制動(dòng)設(shè)備正向模塊化絞車發(fā)展，加拿大的Rotzler公司，運(yùn)用模塊化設(shè)計(jì)理念，使自己的泰坦系列液壓絞車產(chǎn)生強(qiáng)勁并適應(yīng)多樣化的應(yīng)用[11]。第2章 回柱絞車的主要參數(shù)確定 電動(dòng)機(jī)的選擇 計(jì)算所需主要參數(shù)表21 絞車基本參數(shù)拉力/繩速度滾筒直徑 使用年限/h140/1736012000 (21)式中 ——機(jī)械效率，估算時(shí)取1。慢速 快速 初估電動(dòng)機(jī)額定功率P，。，輸入最大功率18. 5kW，；。 選擇電動(dòng)機(jī)表22 YB系列三相異步型隔爆電動(dòng)機(jī)額定功率 kW滿載時(shí)\額定電流滿載時(shí)\額定轉(zhuǎn)速730r/min滿載時(shí)\功率因數(shù)cosφ=最大轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩2堵轉(zhuǎn)電流/額定電流6 傳動(dòng)比的分配結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如下：圖21 絞車結(jié)構(gòu)原理圖慢速 快速 慢速時(shí)總傳動(dòng)比 快速時(shí)總傳動(dòng)比 I，傳動(dòng)比分配如下：第一級(jí)蝸桿減速器 =；第二級(jí)直齒減速器 = =；第三級(jí)減速器傳動(dòng)比 =。實(shí)際總傳動(dòng)比慢速 快速 實(shí)際輸出速度慢速 =730/=快速 =730/=第3章 齒輪的設(shè)計(jì) 蝸輪減速器的設(shè)計(jì) 初步確定蝸輪、蝸桿的主要參數(shù)1. 選擇蝸桿傳動(dòng)類型根據(jù)(JB/ZQ4390—86)選擇一級(jí)傳動(dòng)的阿基米德圓柱蝸桿2. 選擇材料考慮轉(zhuǎn)速不高，蝸桿選用40Cr合金結(jié)構(gòu)鋼，表面淬火，硬度為HRC45～55，渦輪緣采用鑄錫青銅ZCuSn10P1，金屬模鑄造。3. 初選幾何參數(shù)由參考文獻(xiàn)[1]表844，選。4. 確定許用接觸應(yīng)力 (31)由參考文獻(xiàn)[1]，查得；由參考文獻(xiàn)[1]， m/s潤滑方式采用浸油潤滑，由參考文獻(xiàn)[1]壽命系數(shù)由參考文獻(xiàn)[3]則許用接觸應(yīng)力計(jì)算得 5. 確定彎曲應(yīng)力， —壽命系數(shù)。6. 蝸桿輸出轉(zhuǎn)矩7. 確定和根據(jù)公式 (32) 由參考文獻(xiàn)[1]可知由參考文獻(xiàn)[1]，取，mm 幾何尺寸計(jì)算表31 蝸輪蝸桿參數(shù)表 名稱代號(hào)計(jì)算關(guān)系式說明中心距模 數(shù)傳動(dòng)比蝸輪變位系數(shù)蝸桿直徑系數(shù)蝸桿軸向齒距蝸桿齒頂圓直徑蝸桿齒根圓直徑頂隙蝸桿齒高蝸輪分度圓直徑蝸輪喉圓直徑蝸輪齒根圓直徑蝸輪齒頂高蝸輪齒根高蝸輪齒高蝸桿軸向齒厚蝸桿法向齒厚蝸桿節(jié)圓直徑蝸輪節(jié)圓直徑 齒面接觸強(qiáng)度校核 (33)式中 系數(shù)根據(jù)參考文獻(xiàn)[1]——使用系數(shù)，；——?jiǎng)虞d荷系數(shù)，；——材料彈性系數(shù)，；——載荷分布系數(shù)，；則所以，滿足接觸強(qiáng)度的要求。 齒面彎曲強(qiáng)度校核 (34)式中 ——使用系數(shù)，；——?jiǎng)虞d荷系數(shù)，；——載荷分布系數(shù)，；——蝸輪齒形系數(shù)，；——導(dǎo)程角系數(shù)，；所以，滿足彎曲強(qiáng)度要求。 散熱計(jì)算傳動(dòng)中損耗的功率為根據(jù)設(shè)計(jì)要求考慮到自然通風(fēng)良好，取，，則因此，只需使減