【正文】 助工作。這樣有利于生產(chǎn)使用和維護(hù)， 有利于提高產(chǎn)品質(zhì)量和社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。產(chǎn)期的設(shè)計(jì)制造生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)表明，絞車運(yùn)用范圍之廣， 需要的牽引力也越來(lái)越 大 ，而且比如回柱絞車除了用于回柱放頂以外， 有的還用于搬運(yùn)比如大型機(jī)械一樣的重型 設(shè)備 ，而且在搬運(yùn)的過(guò)程中，其需要的搬運(yùn)距離也相對(duì)較長(zhǎng)，因此牽引繩速要增大。因此各廠家都偏向于設(shè)計(jì)一體機(jī)絞車，這 樣表面上看到的部件不是太多 ，但其內(nèi)部復(fù)雜的結(jié)構(gòu)足以保證其客戶所需要的功能，而且 絞車的外形也是比較講究的 ，在設(shè)計(jì)中各國(guó)各廠家力求設(shè)計(jì)線條完美勻稱平滑， 這樣既爭(zhēng) 奪了市場(chǎng) ，而且其巧 妙的構(gòu)思和優(yōu)美的結(jié)構(gòu)首先吸引了廣大客戶的眼球， 在操作部件上進(jìn) 行改進(jìn)設(shè)計(jì) ，使其外形更加有利于操作，更加人性化， 更加美觀舒適。還有日本的產(chǎn)品體積比我國(guó)同等規(guī)格的產(chǎn)品相對(duì)要小。并且回繩速 慢 ,但是所有的回柱絞 車回繩速度和工作牽引速度相同。日本的礦用小絞車使用壽命規(guī)定 5年以上 , 而我國(guó)目前沒(méi)有辦法去測(cè)量絞車的壽命參數(shù) , 但從部分客戶的使用情況下來(lái)看 ，大多數(shù)絞車的使用年限不超過(guò)一年，而且噪音極大， 所以在絞車的改 裝方面要 深入。 工作條件 （ 1） .環(huán)境溫度為 10186。對(duì)于海拔高度超過(guò) 1000m，需要考慮到空氣冷卻作用和介電強(qiáng)度的下降，選用的電氣設(shè)備應(yīng)根據(jù)制造廠和用戶的協(xié)議進(jìn)行設(shè)計(jì)或使用 ； （ 3） .本絞車用于煤礦井下時(shí)，周圍空氣中的甲烷、煤塵和硫化氫、二氧化碳等不得超過(guò)《煤礦安全規(guī)程》中所規(guī)定的安全含量。因此，它通常用于中小 功 率、間歇工作或要求自鎖的場(chǎng)合。 （ 3） 方案采用一級(jí)圓錐齒輪減速器和開式齒輪傳動(dòng)，圓錐齒輪減速器減小絞車的寬度，但錐齒輪尺寸不易太大，否則加工困難，而且制造安裝復(fù)雜、成本高 。 結(jié)構(gòu)特征與工作原理 （ 1） .傳動(dòng)系統(tǒng) 圖 22 絞車傳動(dòng)系統(tǒng) 1電動(dòng)機(jī)； 2底座； 3電力液塊式制動(dòng)器； 4彈性柱銷聯(lián)軸器； 5圓弧圓柱蝸桿減速器；6齒 輪 輪罩； 7中間軸裝置； 8卷筒裝置 （ 2） .制動(dòng)部分 本絞車的制動(dòng)部分由制動(dòng)器和帶制動(dòng)輪的彈性柱銷聯(lián)軸器兩部分組成，安裝在電機(jī)安徽理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 與減速器之間。減速器殼體采用整體鑄造，設(shè)有油標(biāo)、放油孔、通氣塞、透視孔、吊耳等。軸承采用脂潤(rùn)滑，打開兩端的軸承蓋便能進(jìn)行油脂的補(bǔ)充或更換。 主要技術(shù)參數(shù) 表 21 技術(shù)規(guī)格 鋼絲繩靜張力 kg 外層最大 平均 電動(dòng)機(jī) 型號(hào) YB2315S8 功率 kW 55 卷筒容繩量 m 200 轉(zhuǎn)速 r/min 740 鋼絲繩平均繩速 m/s 電壓 V 380/660 總減速比 1 200 制動(dòng)器 型號(hào) YZ5400/80 質(zhì)量 kg 制動(dòng)力矩 N 絞車屬于非連續(xù)制工作機(jī)械，且起動(dòng)、制動(dòng)頻繁。在這里我們選用 YB2 系列防爆電機(jī)，結(jié)構(gòu)為封閉臥式結(jié)構(gòu)。 = 電動(dòng)機(jī)的功率 卷筒所需功率 Pw=F*V/1000 試設(shè)鋼絲繩的速度 V= m∕ s 所以 Pw= 280 = kW 則所需電動(dòng)機(jī)功率 Pd = Pw∕η = ∕ = kW 選額定功率為 55KW,電機(jī)同步轉(zhuǎn)速 750r/min，電機(jī)滿載轉(zhuǎn)速 740 r/min，由于是在礦井下工作，則要求電機(jī)必須具有隔爆功能。 m T1 = 105P1/n1 = N m 傳動(dòng)比 電動(dòng)機(jī) 55 740 1 1 740 2 25 3 4 鋼絲繩的計(jì)算與選擇 （ 1） .鋼絲繩結(jié)構(gòu)、材料 鋼絲繩是由若干根 鋼絲按一定捻向繞股芯捻成股，再由若干股按一定捻向繞繩芯捻制成繩。 綜合以上情況選取結(jié)構(gòu)為 6x19 的普通圓股鋼絲繩，公稱抗拉強(qiáng)度為 1670Mpa，直徑為 30mm,長(zhǎng)度根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)要求決定。絞車的卷筒大多為鑄鐵卷筒，成本低，工藝性好。 按照結(jié)構(gòu)的整體性，卷筒可分為整體式卷筒和分體裝配式卷筒。取 D=560mm。但現(xiàn)在考慮到卷筒的平均速度以及便于下面的計(jì)算，依據(jù)卷筒的名義直徑和卷筒容繩量 160m。反復(fù)彎曲的次數(shù)越多 ，疲勞破壞迅速。 參數(shù)驗(yàn)算 （ 1）鋼絲繩纏繞直徑 (mm): 第一層鋼絲繩纏繞直徑 D1=D+d=560+30=590 第二層鋼絲繩纏繞直徑 D2=D1+2 d sin60186。= 安徽理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 第四層鋼絲繩纏繞直徑 D4=D3+2 d sin60186。= （ 2）每層纏繞圈數(shù) ： N=B/d=620/30=，取 N=20。 聯(lián)軸器所連接的兩軸，由于制造及安裝誤差、承載后的變形及溫度變化的影響等，往往 不能保證嚴(yán)格的對(duì)中，而是存在某種程度的相對(duì) 位移， 如圖 41 所示。 聯(lián)軸器的選擇 （ 1） 類型選擇 為了隔離振動(dòng)與沖擊，選用彈性套柱銷聯(lián)軸器。 m （ 3）型號(hào)選 由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 聯(lián)軸器、離合器與制動(dòng)器》 22117 表 查得 HLL6 合用。 按制動(dòng)器動(dòng)原理，制動(dòng)器有摩擦式和非摩擦式。 制動(dòng)器主要有制動(dòng)架、摩擦元件和松閘器等所組成，許多制動(dòng)器還有裝有自動(dòng)調(diào)整間隙裝置。 YWZ5系列操作每小時(shí)可達(dá) 720 次，符合 GB633386 標(biāo)準(zhǔn)； 公稱轉(zhuǎn)矩： T = 105Pd/nd = N 安徽理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 18 6 減速器器的選擇 減速器的概述 減速器是原動(dòng)機(jī)和工作機(jī)之間的獨(dú)立的閉式傳動(dòng)裝置。若齒輪傳動(dòng)、蝸桿傳動(dòng)以及由它們組合成的減速器，按傳動(dòng)和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)來(lái)劃分，這類減速器有下述 6種： （ 1）齒輪減速器 主要有圓柱齒輪減速器、圓錐齒輪減速器和圓錐 =圓柱齒輪減速器。 適用的工作條件： （ 1） 兩軸交交錯(cuò)角為 90186。其蝸桿在蝸輪之下，中心距為 355mm，傳動(dòng)比為 25。這對(duì)于大功率傳動(dòng)十分重要，因?yàn)榧词剐手惶岣?1％，也很有經(jīng)濟(jì)意義。齒輪傳動(dòng)獲得廣泛的應(yīng)用，也就是由于具有這一特點(diǎn)。這種傳動(dòng)不僅外界雜物極易侵入，而且潤(rùn)滑不良，因此工作條件不好，齒輪也容易磨損 ，故只宜用于低速傳動(dòng)。它與開式或半開式的相比，潤(rùn)滑劑防護(hù)等條件最好，多用于重要場(chǎng)合。選小齒輪齒 齒 數(shù)在 z1=24，大齒輪齒數(shù) z2= 24=60。 (4)幾何尺寸計(jì)算 1）計(jì)算分度圓直徑： d1 = z1m= 24 12 mm = 288 mm d2 = z2m = 60 12 mm = 720 mm 2）計(jì)算中心距： a = d1 +d22 = 288+ 7202 mm= 504 mm 3）計(jì)算齒輪寬度： 安徽理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 24 b = ?dd1 = 288 mm = 144 mm 取 B2=144 mm， B1=150 mm 低 速級(jí)齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算 （ 1）選定齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù) 按圖 21（ 2）所示的傳動(dòng)方案，選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)。 （ 2）按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) 由設(shè)計(jì)計(jì)算公式進(jìn)行試算，即 d3t ≥ √KT3?d?u 177。 按照承受載荷的不同，軸可分為轉(zhuǎn)軸、心軸和傳動(dòng)軸三類。直軸根據(jù)外形的不同，可分為光軸 和階梯軸兩種。 因軸承只承受徑向力，故選用調(diào)心滾子軸承。 5)軸承由軸承座和端蓋定位，則取 L1=L5=146mm。鍵槽用槽銑刀加工 ,同時(shí)為了保證齒輪與軸配合有良好的對(duì)中性 ,故選擇齒輪輪轂與軸配合為 H7/n6。 安徽理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 29 小結(jié) 慢速絞車 煤礦井下所使用的一種特制的防爆絞車，它可以緩慢但穩(wěn)定的完成復(fù)雜的卷?yè)P(yáng)的任務(wù)，是當(dāng)代煤礦必不可少的機(jī)械裝備。那帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益也是非?？捎^的；同時(shí) 提高效率就意味著減少浪費(fèi) ，走可持續(xù)發(fā)展的道路。 但在收獲的同時(shí)也暴露了自己的缺點(diǎn)與不足，尤其對(duì)自己所學(xué)的知識(shí)的不熟練，自己知道的專業(yè)知識(shí)還十分淺薄，需要自己以后要不斷的學(xué)習(xí)。 通過(guò)這次 畢業(yè)設(shè)計(jì) ，我了解了 慢速 絞車 的用途及工作原理， 了解了 慢速絞車 的設(shè)計(jì)的一般 步驟，鍛煉了 產(chǎn)品 設(shè)計(jì)實(shí)踐能力，培養(yǎng)了自己獨(dú)立設(shè)計(jì)能力。 鑒于時(shí)間和試驗(yàn)條件的限制，本論文在許多方面做得還不夠完善，由于時(shí)間倉(cāng)促，本論文 中的 還存在以下問(wèn)題有待解決：絞車底座結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的不太合理，有可能承受能力不足；軸的結(jié)構(gòu)安排可能不太合理。 8)確定軸上圓角和倒角尺寸 取軸端倒角為 4 45176。 7)軸上零件的周向定位 大、小齒輪與軸軸向定位采用平鍵聯(lián)接，按 d2= d4= 170mm,由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》第三卷表 21 2)取安裝大齒輪處的軸段軸徑 d2=170mm，已知齒輪輪轂的寬度為 210mm,此軸端應(yīng)略短與輪轂寬度 ,故取 L2=208mm。 7． 軸的設(shè)計(jì) （ 1）軸的材料選擇 選用 40Cr,調(diào)質(zhì)。 軸還可以按照軸線形狀的不同，分為曲軸和直軸兩大類。 (4)幾何尺寸計(jì)算 1）計(jì)算分度圓直徑： d3 = z3m = 20 16 mm = 320 mm d4 = z4m = 64 16 mm = 1024 mm 2）計(jì)算中心距： a = d3 +d42 = 320 +10242 mm = 672 mm 3）計(jì)算齒輪寬度： b = ?dd3 = 320 mm = 160 mm 取 B4=160 mm， B3=170 mm 中間軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 軸的 用途及 分類 軸是組成機(jī)器主要零件之一，一切作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的零件，都必須安裝在軸上才能進(jìn)行運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力的傳動(dòng)。由《機(jī)械設(shè)計(jì)》（第八版）表 101 選擇小齒輪材料為 20CrMnTi（滲碳）硬度為 5862HRC），大齒輪材料為 ZG40Cr（調(diào)質(zhì)），硬度為 4855HRC。 1u ( ZE[σH])23 1） 確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值 ① 試選載荷系數(shù) Kt=； ② 計(jì)算小齒輪傳遞轉(zhuǎn)矩： T1 = 105P1n1 = 105 N? mm =107 N絞車為一般機(jī)器，速度不高，故選用 7級(jí)精度（ GB 1009588）。它的工作條件雖有改善，但仍不能做到嚴(yán)密防止雜物侵入，潤(rùn)滑條件也不算最好。 齒輪傳動(dòng)可做成開式、半開式及閉式。 3）工作可靠、壽命長(zhǎng) 設(shè)計(jì)制造正確合理、使用維護(hù)良好的齒輪傳動(dòng)，工作十分可靠，壽命長(zhǎng)達(dá)一、二十年，這也是其他機(jī)械傳動(dòng)所不能比擬的。 齒輪傳動(dòng)主要特點(diǎn)有： 1）效率高 在常用的機(jī)械傳動(dòng)中，以齒輪傳動(dòng)的效率最高。 工作條件： （ 1）電機(jī)類型：礦用隔爆型電動(dòng)機(jī)； （ 2） 額定輸入功率： 55KW； 安徽理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 19 （ 3）工作機(jī)類型：礦用卷筒，利用鋼絲繩拉液壓支柱； （ 4）輸入轉(zhuǎn)速： 740r/min。 （ 3）蝸桿齒輪減速器及齒輪 蝸桿減速器 （ 4）行星齒輪減速器 （ 5）擺線針輪減速器 （ 6）諧波齒輪減速器 上述 6種減速器已有標(biāo)準(zhǔn)系列產(chǎn)品，使用時(shí)只需結(jié)合所需傳動(dòng)功率、轉(zhuǎn)速、傳動(dòng)比、工作條件和機(jī)器的總體布置等具體要求，從產(chǎn)品目錄或有關(guān)手冊(cè)中選擇 即可。在原動(dòng)機(jī)和工作機(jī)之間用來(lái)提高轉(zhuǎn)速的獨(dú)立的閉式傳動(dòng)裝置稱為增速器。 Sp= 3= N由于很多制動(dòng)器已標(biāo)準(zhǔn)化或系類化，應(yīng)以制動(dòng)軸上的轉(zhuǎn)矩同時(shí)考慮一定的安全儲(chǔ)備，求出制動(dòng)力矩為依據(jù)，選出標(biāo)準(zhǔn)號(hào)，在進(jìn)行必要的驗(yàn)算，也可不必驗(yàn)算。常閉式制動(dòng)器 經(jīng)常處于抱閘制動(dòng)狀態(tài)，只有施加外力才能使其松閘解除制動(dòng)，多用于 提升機(jī)構(gòu)中；常開式制動(dòng)器常處于松閘狀態(tài)，需要時(shí)外施信號(hào)使其抱閘制動(dòng)，常用與車輛制動(dòng)器。為了減小制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，縮小制動(dòng)器的尺寸，通常將制動(dòng)器安裝在高速軸或減速器的輸入端上。 圖 42 彈性套柱銷聯(lián)軸器 （ 2）載荷計(jì)算 公稱轉(zhuǎn)矩 T = 105Pd/nd = N 圖 41 聯(lián)軸器所連接兩軸的相對(duì)位移 根據(jù)聯(lián)軸器對(duì)各種相對(duì)位移有無(wú)補(bǔ)償能力，聯(lián)軸器可分為剛性聯(lián)軸器和撓性聯(lián)軸器兩大類。 安徽理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 4 聯(lián)軸器的選擇 聯(lián)軸器的概述及分類 聯(lián)軸器用來(lái)把兩軸連接在一起，機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)不能分離；只有在機(jī)器停車并將 連接拆開，兩軸才能分開的一種 裝置。= 第五層鋼絲繩纏繞直徑 D5=D4+2 d sin60186。= 第三層鋼絲繩纏繞直徑 D3=D2+2 d sin60186。卷筒纏繞層數(shù)越多，鋼絲繩容易發(fā)生咬傷，彎曲應(yīng)力變化太快，減緩了壽命；纏繞層數(shù)越少則會(huì)擴(kuò)大卷筒的寬度，使整部機(jī)器的尺寸變大，不利于井下操作。 (3)初選鋼絲繩的纏繞層數(shù) n 鋼絲繩在卷筒上的纏繞層數(shù)與卷筒的寬度和 長(zhǎng)度以及容繩量有關(guān)。所以卷筒的寬度不能隨便確定，而最 好是根據(jù)實(shí)際情況 它定下來(lái)，這樣有利于整體的配合。 卷筒材料 由于考慮到卷筒材料具有良好的鑄造性和焊接工藝性，且貨源廣泛，在本設(shè)計(jì)中選取材料 QT45010，極限應(yīng)力 σB=450M Pa、 σS=310MPa。絞車主要使用多層纏繞卷筒。 圖 32 鋼絲繩結(jié)構(gòu) 資料來(lái)源： 李炳文，萬(wàn)麗榮，柴光遠(yuǎn) .礦山機(jī)械 [M].徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社， 2021 卷筒參數(shù)計(jì)算與選擇 卷筒結(jié)構(gòu)