【正文】 如下圖，當??? 65A 時， ?????? 78,37 BA C B 。 第四段為加工齒輪 時根據(jù)工藝要求，需要設(shè)置退刀槽，屬于工藝尺寸，取該段直徑為 mmd 30? ，長度為 mml 5? 3 段與救生艙艙門門板上的軸承座孔相配合，根據(jù)上面所訴，門板中間的軸承座孔的直徑取為 50d mm? ，長度為 72l mm? ，因此第 3 段軸的直徑也取為 3 50d mm? ，軸與軸承座孔的配合長度為 72l mm? ， 由于門板有一定的厚度，為了是齒輪能與齒條配合，軸承座與齒輪間還需保持一定的距離，該段距離為 16mm，因此取第三段的長度為：mml 88? 。 校核手輪驅(qū)動力矩與阻力距的大小關(guān)系： mmNmmN 402 7 6 03 0 06 0 0 ??? 河南理工大學畢業(yè)設(shè)計說明書 51 即手輪直徑選為 300mm 時，所提供的驅(qū)動力矩足以克服壓縮所需用的阻力矩。 齒輪分度圓直徑 : 2 2 0 4 0d m z m m? ? ? ? ? 計算該齒輪的幾何尺寸為： 名稱 代號 計算數(shù)據(jù) 模數(shù) )(mmm 2?m 齒數(shù) z 20?z 壓力角 )(?? ??20? 分度圓直徑 )(mmd 40202 ???? mzd 齒頂高 )(mmha 221* ????? mhh aa 齒根高 )(mmhf )()( ** ?????? mchh af 齒全高 )(mmh ?????fa hhh 齒根圓直徑 )(mmdf ?????? ff hdd 齒頂圓直徑 )(mmda 4422402 ?????? aa hdd 齒寬 )(mmB 40401 ????? dB ? （ 4） 、計算壓緊桿直徑： 設(shè)計壓緊桿頂端距離支承處為 ： 50l mm? 則壓緊桿支承處的彎矩最大 ： 河南理工大學畢業(yè)設(shè)計說明書 49 m a xM 7125 50 357600F l N m m? ? ? ? ? ? 由彎曲強度求銷軸直徑 ： m a x m a x13MM== 1W 32 d? ? 查表得， 45 鋼的彎曲許用應力 MPa601 ??? 則壓緊桿直徑為： m a x3 31357600 3 9 . 31 3 . 1 4603 2 3 2Md m m?? ?? ? ??? 取鎖緊桿的直徑為 40d mm? （ 5） 、軸的支承處的螺栓尺寸計算 通過類比設(shè)計，緩沖門支撐處同主艙門一樣，采用剖分式滑動軸承，軸承寬 50b mm? ，軸承與門板之間采用螺栓鏈接，螺栓數(shù)目選用 4 個，軸承剖分面之間的連接也采用螺栓連接，數(shù)目為 4 個。根據(jù)艙體 尺寸選擇與主艙門一致， 基本尺寸為：高度 1250mm，寬度 650mm，門框?qū)挾?50mm。則手輪軸 最小 直徑： 39。 即門板與支撐之間所用鏈接螺栓所承受的總的最大工作載荷為： 5640FN?總 此載荷位于靠近壓緊楔塊處，主要由靠近楔塊處的兩個螺栓承擔。 確定 BC 桿的截面尺寸為： mmmmhb 520 ??? （ 6） 、 銷子的直徑確定 鏈接銷釘?shù)钠茐男问蕉酁檫B接面被壓潰或銷釘被剪斷，因此應該按照剪切強度和擠壓河南理工大學畢業(yè)設(shè)計說明書 41 強度對銷釘?shù)慕孛娉叽邕M行校核。 CD 桿所受到的最大壓力位置，在壓緊桿最終達到鍥塊頂端，壓縮量最大，壓緊抗力最大時。2 ???? ?? ? 根據(jù)上述計算，當壓緊桿鎖緊時所提供的驅(qū)動力 39。 1 、 啟動性能 （ 1） 由 手輪和曲柄的受力平衡式 ，人的正常扭力取 nF =600（ N）， 手輪直徑 mm400?? 。 ???? （ 3） 、 計算驅(qū)動特性 在屈曲狀態(tài)下的輸出力為 600N。在門的四周沖壓出截面尺寸為mmmm 2020 ? 凸緣，用以安放密封材料。 手輪高度：根據(jù)人機工程學的觀點，人在屈曲或彎腰時比直立時輸出的扭力大，因此外部艙門位置可適當偏低點好。 （ 我們設(shè)計兩種方案進行比較選取 （ 1）旋轉(zhuǎn)式連桿機構(gòu) 特點 ：動作靈活可靠，結(jié)構(gòu)簡單，密封性能好。 河南理工大學畢業(yè)設(shè)計說明書 28 b：艙門結(jié)構(gòu)方案比較： 現(xiàn)有的過渡艙門大都沒有考慮密封性要求，大部分采用了單點鎖緊。 河南理工大學畢業(yè)設(shè)計說明書 27 c:主艙門方案確定 : 鑒于以上分析，應在滿足密封性要求的前提下，盡量結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，這樣也可以有效地控制成本。接觸點少，密封性較差。受力情況如下圖 ： 圖 45 艙體橫向受力模型 河南理工大學畢業(yè)設(shè)計說明書 23 在受載的一側(cè)面的平面部分均勻布置 10 號槽鋼加強肋板，其截面形狀圖如下圖所示，每兩個肋板之間距離相隔為 20cm，布置 4 塊加強肋板。生存艙內(nèi)部凈尺寸為 凈寬度 mm1400 ，凈高度 mm1800 。 5 段 = 方案比較 : mm700 方案 優(yōu)點 :每段長度較小，有利于提高艙體剛度和強度， 并且運輸方便 ，對巷道的適應性強（小巷道通過能力強），模塊化擴展方便 ，有利于標準化，系列化 。該結(jié)構(gòu)可以應用于各種不同型號的救生艙。 （ 3）救生艙包含主艙門、過渡艙門和應急艙門。 綜上所述，并下救生艙的設(shè)計有著充分的設(shè)計依據(jù)，其自身所具 有的特點也能夠適應各類井下事故的特點，因而在減少井下事故造成的人員傷亡方面具有光明的應用前景。井下救生艙正好可以解決這一問題。 (2) 井下救生艙的特點 井下救生艙是針對各類礦山井下事故的特點而設(shè)計的，因而能夠適應各類井下事故發(fā)生后人員的救生。這樣，當井下事故發(fā)生后，無法逃出或河南理工大學畢業(yè)設(shè)計說明書 7 者不適宜立即逃出礦井的作業(yè)人員可以就近進入井下救生艙，在最短時間能將并下人員與危險隔離開來。 第二種方法也難以保證礦工的生命安全。從歷次井下事故發(fā)生后的情況來看，當前發(fā)生井下事故時礦工的自救能力及其低下。當前我國的礦山井下事故多發(fā)，這顯示出我國礦 山礦井安全設(shè)施及礦工自救狀況不容樂觀?！暗V難”，顧名思義就是礦山災難或者礦井災難，之所以稱其為災難，是因為其具有以下三個特點：第一個特點是一次死亡人數(shù)多。正是基于這種思想， 設(shè)計了煤礦井下救生艙 。第三個特點是救援難度大。當前我國各類礦山企業(yè)普遍存在著安全投入嚴重不足，安全技術(shù)裝備老化、落后、帶病運轉(zhuǎn)、安全性能下降、抗災能力差、不能及時有效的預防和抗御事故災害的現(xiàn)象。這是因為： 1)大多數(shù)井下事故發(fā) 生后，都會造成巷道坍塌，封堵住通往礦井外面的通道，使得在井下作業(yè)的礦工被困，根本無法逃出礦井。 井 下救生艙方案介紹 井下救生艙這一想法的產(chǎn)生，與當前我國礦山事故頻發(fā)的背景有關(guān)。井下救生艙適用于那些礦井內(nèi)發(fā)生坍塌、冒頂、瓦斯或者粉塵爆炸、透水等事故而被困并下無法逃出的人員的救生，也適用于在以上事故發(fā)生后，不適宜立即逃出井外(例如， 由于坍塌、冒項或者爆炸還在繼續(xù)，逃出井外需要冒極大的生命危險的情況 )人員的 逃生。 2)能夠提供足夠的事故救援時間。也就是說，無論對于哪種井下事故，大多數(shù)井下作業(yè)人員還是有逃生的機會的，但是逃生的前提是在最短的時間內(nèi)躲避到 — 個安全的地方。 整體尺寸設(shè)計 艙體尺寸的約束條件： 由于救生艙安置在巷道內(nèi)，并且在配置前需要做防爆試驗，因此巷道尺寸限制了救生艙的尺寸。 （ 4）設(shè)備艙與人員艙的過渡艙門：開啟方向由設(shè)備艙開向人員艙。（座椅的人機工程學參數(shù) : mmm ?? ） 通用段長度的三種設(shè)計方案： （ 1） 方案一：每段長度 700mm。 河南理工大學畢業(yè)設(shè)計說明書 19 第四章 模塊化 結(jié)構(gòu)設(shè)計 模塊化設(shè)計思路 救生艙整體采用模塊化設(shè)計，將救生艙分為三個部分：緩沖倉、生存艙、設(shè)備艙。肋板選用槽鋼，焊接在艙體外輪廓上，查閱金屬材料手冊選用10 號槽鋼作為加強肋板，其主要結(jié)構(gòu)尺寸如下 : 校核其縱向剛度 救生艙受力模型可簡化為一懸臂梁，該梁受均布載荷作用：當爆炸發(fā)生時，其瞬間壓力可達 MPa2 ，當該壓力作用在救生艙的一側(cè)面時，相當于該側(cè)面受到均布載荷作用，該載荷大小 : mNmpaq / 66 ????? 艙體在受彎方向的橫截面 如圖所示，可分為 4 部分組成，分別求個部分的慣性矩： 型 號 尺寸)(mm 截面面積 )( 2cm 理論重量 )/( mkg 參考數(shù)值 h b d )( 4cmIx )( 4cmIy )( 4cmIz )(0 cmz 10 100 48 5.3 48 07 198 2 河南理工大學畢業(yè)設(shè)計說明書 21 第一部分為矩形，其慣性矩為： 4331 9312 cmbhI ???? 第二部分為矩形，其慣性矩為 4331 9312 cmbhI ???? 第三部分為矩形，其慣性矩為 4331 2 1 cmbhI ???? 第四部分為槽鋼，其慣性矩由上表可以查出： 44 cmI ? 上述計算為各面積對其自身形心軸的慣性矩，需要通過平行位移公式計算出其對彎矩梁本身中性軸的慣性矩： 第三部分的面積為 23 cmhbS ????? 第四部分面積查表可得： ?S 第三部分慣性軸距離截面中性軸距離為： mml 53 ? 河南理工大學畢業(yè)設(shè)計說明書 22 第四部分槽 鋼慣性軸距離截面中性軸距離為 mml ???? 則該橫截面對 y 軸總的慣性矩為： 2444233321 lSIlSIIII ????????總 22 ???????? 4517cm? 根據(jù)懸臂梁在受均布載荷時的彎曲變形公式計算其頂端最大變形量： EIql8 4?? 其中： mNq / 6?? ， ml ? ， 410342517 cmI ??? ，艙體材料選用 45鋼，其彈性模量 GPaE 206? ，將上述數(shù)據(jù)代入公式可得艙體的最大變形量為： cmEIql 9 464 ???? ????? 變形量小于艙體總高度的 )%(1 cm ，故其剛度滿足使用要求。 b:艙門結(jié)構(gòu)方案比較 : 目前 ,市場上生產(chǎn)的救生艙采用的艙門結(jié)構(gòu)設(shè)計方案從四點到十二點的都有 ,傳動和鎖緊裝置也有很多 ,下面就經(jīng)常所見到的幾種方案進行比較 ,并確定主艙門的結(jié)構(gòu)方案 。 3） 十點和十二 點聯(lián)動鎖緊 優(yōu)點：理論上門的受力均勻，密封性較好。 綜合上述多種艙門方案比較 ,由于曲柄滑塊機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單 ,動作靈活可靠 ,可以達到主艙門關(guān)于氣密和水密的要求 ,因此最終確定曲柄滑塊機構(gòu)作為主艙門的結(jié)構(gòu)方案。 、 應急門方案 a：應急門的基本要求 ： 要求：密封、隔熱、耐沖擊性能強，可靠性高，開啟方便，在透水深度不高于 1m 的情河南理工大學畢業(yè)設(shè)計說明書 29 況下能方便進出，最小面積不小于 m2(248。 、各艙門結(jié)構(gòu)參數(shù)計算： 、 主艙門結(jié)構(gòu)計算： （ 1） 、艙門人 機工程學設(shè)計 設(shè)計艙門尺寸是時，應充分考慮人機工程學的要求，使人能夠方便快捷的開門關(guān)門，并提供適當?shù)尿?qū)動力。由于在礦下工作的都為男性，并且根據(jù)手輪高度，人在操作各種艙門時，都處于屈曲或彎腰狀態(tài)，因此，選擇人所能提供的扭力為 600N。鎖緊機構(gòu)主要材料選取 45 鋼 ， M P aM P a sb 3 5 5,6 4 0 ?? ?? ， 所選密封橡膠的彈性模量為 2MPa，尺寸為 寬 10mm，厚 20mm。 對 主艙門鎖緊機構(gòu)進行簡化，并作受力分析，其簡化圖形如下圖所示，為一曲柄滑塊機構(gòu)：根據(jù)手輪直徑與門的尺寸 ，確定四桿鎖緊機構(gòu)各 桿 的尺寸為： mmAB 80? ， mmCEmmBC 17 5508012 0265 0,12 0 ??????? 。 2 、 鎖緊時的動力性能 主艙門在即將鎖緊時的示意圖： 河南理工大學畢業(yè)設(shè)計說明書 36 當 插銷接觸門框 將密封材料壓縮到所需密封量 時，支撐所產(chǎn)生的摩擦阻力變得很小，主要阻力來源是楔塊 的正壓力和摩擦阻力 ，此時的受力分析如下圖所示： 此時壓緊桿所受到的支反力與摩擦力大小計算如下： NNNN 2855, os ???? NfNF f 8 5 5 ????? 河南理工大學畢業(yè)設(shè)計說明書 37 ??? ????? ??? o s 1 0 0502121fFNNNNN 解方程得： NNNN 2 8 2 0,5 6 4 0 21 ?? 摩擦阻力 ： NfNNNfF f 1 6 9 o s2 8 5 )2 8 2 05 6 4 0( o s)( 21 ??????????? 正壓力水平分量： NNF in ??????水平 總的水平方向阻力： N1 8 7 7 41 6 9 7 ????? 水平總 FFF ff 壓緊時，手輪提供的驅(qū)動力： 當壓緊桿運動到此位置時，手輪所能提供的驅(qū)動力也隨著 ACB? 角度的減小而增大 ，下面就壓緊桿運動到不同位置 時的各種情