【正文】 進行討論，校核手輪所提供的驅(qū)動力是否能提供所需密封要求時的壓緊力。其抗彎截面模量為 332dW ?? 因為導向座的長度較大， DE可以看做懸臂梁，端部在垂直方向的合力為 NF 2850? 。 根據(jù)公式 ba s?? ??2，計算 45 鋼的 2? 。支撐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。 （ 8） 、手輪軸的直徑計算 初步確定軸的最小直徑 根據(jù)軸的裝 配方案可知，軸與手輪配合處為軸的最小直徑，根據(jù)軸的剪切強度確定軸的最小直徑： 由上述計算可知，當艙門關緊時，通過壓緊桿所傳遞的水平方向的總的阻力為： N1 8 7 7 41 6 9 7 ????? 水平總 FFF ff 為了克服此阻力需要在手輪上施加一個 驅(qū)動力矩 ，驅(qū)動力矩的大小為：1 8 7 1 4 8 0 5 9 8 7 2 0T N m m N m m? ? ? ? ? 按照剪切強度確定手輪軸的直徑： ][m axm ax ?? ?? tWT 查表得 45 鋼的許用剪切應力為： MPa80][ ?? 抗扭截面系數(shù)： 163dWT ?? 計算軸的直徑為： 39。 軸上零件的周向固定 手輪，連桿圓盤與軸的周向固定均采用平鍵連接，按 1d 由表查得平鍵截面10 8b h mm mm? ? ?，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長為 20mm，為了保證手輪與軸配合有良好的對中性，故選擇手輪輪轂與軸的配合為 76Hn ；同樣，連桿圓盤與軸的鏈接，選用平鍵為：1 0 8 3 2b h l m m m m m m? ? ? ? ?連接圓盤與軸的配合選用 76Hk ， 確定軸上倒角尺寸 參照資料，取軸端倒角為 2 45??。查表得 MPaF 380?? 。于是螺栓的危險截面的拉伸強度條件為 :221 []4Fd?????、 選擇螺栓材料為 Q23性能等級為 的螺栓，查表得材料的屈服極限 240s MPa? ? ，選用安全系數(shù)為 ? ，故螺栓材料的許用應力為 240[ ] 1 6 01 .5s M P a M P aS?? ? ? ? 計算 螺栓的危險截面的直徑（螺紋小徑）為： 21 4 1 . 3 4 1 . 3 9 9 3 5 . 8 1 0 . 1 4[ ] 1 6 0Fd m m? ? ?? ??? ? ?? 按粗牙普通螺紋標準（ GB/T 196— 2020），選用螺紋公稱直徑 12d mm? （螺紋小徑1 10 .8 63 10 .1 4d m m m m??）。 ( 1 0 .0 7 ) 2 2 .9 1 .0 7 2 4 .4 7d d m m? ? ? ? ? ? 取手輪軸的直徑為： 25d mm? 2） 手輪軸的結構設計 由于手輪軸的最小直徑同齒輪的分度圓直徑相差不大，因此將手輪軸同齒輪作為一體的結構，即齒輪軸。 緊急 門 結構計算 （ 1） 緊急門門板設計 ： 根據(jù)人體結構學，為了能使人從緊急門中逃生， 門的面積 S≥ ，取門的內(nèi)徑為mmSd 6184 ?? ? （實際尺寸取為 mmd 650? ）。其受力分析如下圖所示，圖中 A點距離軸的支撐處為 50mm，支撐的寬度 b=50mm： 河南理工大學畢業(yè)設計說明書 56。 ③ 軸上零件的周向固定 手輪軸的周向固定采用平鍵連接，按 1d 由表查得平鍵截面 mmmmhb 78 ??? ，鍵 槽用鍵槽銑刀加工，長為 20mm，為了保證手輪與軸配合有良好的對中性，故選擇手輪輪轂與軸的配合為 76Hn 。查閱資料可得，對于直徑100d mm? 的軸，有一個鍵槽時，軸頸需要增大 5%~7% 。 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： 14194FN?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。 則水平方向的摩擦力為： 12( ) c o s 3 . 5 0 . 1 5 ( 1 4 1 9 7 7 0 9 7 ) 0 . 1 5 7 1 3 8 c o s 3 . 5 4 2 6 2 . 8 5fF f N N fN N? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 正壓力水平分量： s i n 3 . 5 7 1 3 8 s i n 3 . 5 4 3 5 . 7 6F N N? ? ? ? ? ?水 平 總的水平方向阻力： 4 2 6 2 . 8 5 4 3 5 . 7 6 4 6 9 8 NffF F F? ? ? ? ?總 水 平 手輪需要施加一個驅(qū)動力來克服水平方向阻力，該力反應到齒條上 即為齒條齒形上所受到的切向力 Ft F =4698Nt fF? 總 （ 3） 、計算齒輪模數(shù)： 由齒根彎曲疲勞強度計算齒輪模數(shù)： KFm= t Fa SaFYYb ?? ? ?? 初步選擇齒輪齒數(shù)為 20，齒寬為 系數(shù)選為 1?? ，齒輪載荷系數(shù) K=。 第 2 部分為為軸環(huán)，其作用是用于軸與軸承座 孔左端的軸向定位，直徑取為2 70d mm? ，長度為 20l mm? 。 軸承剖分面處所用螺栓的直徑計算： 軸承剖分面處四個螺栓所受的拉伸載荷相等，當最大載荷為 =5640FN總 時，由每個螺栓所承受的拉伸力小于門板與支承處所用的螺栓，為了計算和制造加工的方便，此處選用的螺栓尺寸同上面所選用的螺栓尺寸一樣，使用公稱直徑為 10d mm? 。 由銷釘尺寸校核 BC 桿厚度是否滿足擠壓強度： 銷釘與 BC 桿的有效擠壓面積為： 23056 mmhdA ????? 則擠壓應力為： M P aM P aAF p 90][ 1871 5 ?????? ? ?? 則 BC 桿厚度滿足擠壓強度。 BC 桿的最小橫截面積慣性矩： 433 0 812 52020 mmbhI ???? BC 桿的慣性半徑： mmAIi ???? BC 桿的柔度為： 河南理工大學畢業(yè)設計說明書 40 1201 ???? il?? 計算 45 鋼的 1? ，查表可得： 45 鋼： M PaM PaG PaE sp 3 5 0,2 8 0,2 1 0 ??? ?? 。該 曲柄滑塊機構滿足主艙門的運動動力條件，可以作為主艙門的鎖緊機構。方向向下。 手輪直徑 ? =400mm。 艙門鎖緊機構采用四 點鎖緊，為了使艙門在壓縮密封材料時，整個凸緣部分所受的力均勻分布，因此在艙門上安裝軸承座的位置加裝肋板，以達到使載荷均勻分布的效果，同時又增強了艙門的剛度，肋板截面尺寸根據(jù)其上面安裝的軸承座尺寸確定，取為mmmmhb 2050 ??? 艙門門板需要與鎖緊裝置裝配，因此在艙門的中間位置必須設計安裝鎖緊裝置軸的軸承座， 初步確定軸承座孔的直徑為 mmd 50? 。其中身體直立雙手扭轉(zhuǎn) 較長 把手時男人的扭力為 N127381? ，女子的扭力為 N78200? ；身體屈曲雙手扭轉(zhuǎn)時男子的扭力為 N244544? ，女子的扭力為 N138267? 。受力合理，能較好地滿足鎖緊要求。 （ 2）雙點鎖緊 優(yōu)點：結構簡單，加工和安裝方便，效率高，可靠性高。 2） 連桿機構 (六點鎖緊 ) 優(yōu)點：接觸點較多，密封均勻。 缺點：上下邊的密封性較差。 、 主艙門方案 : a:主艙門的 基本 要求 : 向外開啟。其中法蘭盤的尺寸為厚度 mm30 ，寬度 mm90 ，布置在艙體的四周。 河南理工大學畢業(yè)設計說明書 18 緊急逃生門防護段：下部安裝制冷壓縮機，上部為應急艙門，最低點離地高度超過 1m。 （ 5）艙體下部設置滑靴（或 滾輪 ）進行牽引 、 通用段長度設計方案 已知條件： （ 1） 人員艙凈容積≥ m （ 2）由艙內(nèi)凈寬度 mm1400 ，河南理工大學畢業(yè)設計說明書 15 凈高度 mm1800 ，每人所需的最小凈空間為 ，可算出人員艙最小凈長度為 ， ml )( ???? （取 ） 。 （ 3）緩沖艙與人員艙的過渡艙門：開啟方向由緩沖艙開向人員艙。 方案二：救生艙結構形狀如下： 河南理工大學畢業(yè)設計說明書 12 該方案中，艙體大體外形也采用長方體結構，底部安裝滑靴或滾輪，以便于在巷道內(nèi)移動，不同之處在于艙體頂端由圓弧連接， 其優(yōu)點是，在受到爆炸沖擊波時，其頂端圓弧可以起到緩沖作用，以減小沖擊波對艙體的破壞，缺點是，結構較方案稍微 復雜，給加工帶來一定的困難。 3)能夠使被困井下的人員在最短的 時間內(nèi)脫離險境，變被動為主動。它的抗擠壓性能，再加上對其設置地點巷道的特殊處理，使其可以很容易抵抗巷道坍塌、冒頂片幫等事故的擠壓：它的耐高溫、抗沖擊性能使其在一定程度上可以抵抗瓦斯爆炸或者粉塵爆炸后形成的高溫及；中擊波的襲擊 i它的良好的密封性能及防水浸的性能使其可以抵抗有毒有害氣體及水的入侵，保證艙內(nèi)人員的安全。 3)井上人員接到井下救生艙內(nèi)的人員提供的信息后，確定井下人員的位置，并研究確定救援方案，開始救援。很多被困幾百米甚至幾千米深的礦井里的礦工由于得不到及時的救援而活；舌被悶死、燒死、溺死、餓死，而地面上的人卻無能為力。從實際情況來看，這兩種方法都不可能實現(xiàn)井下礦工的有效自救。前者主要用于防止減少事故的發(fā)生，如安全帽、防爆電器、防墜設施、瓦斯報警裝置等。礦難的發(fā)生具有不可預測性。河南理工大學畢業(yè)設計說明書 1 摘要 本文的設計課題題目是“井下救生艙設計”。第二個特點是難以預報、預防。礦山井下安全設施包括預防事故發(fā)生的安全設施和事故救援的安全設施。第二種就是呆在井下等待救援。被困井下的礦工由于缺少食物和水，加上井內(nèi)不斷積聚的有毒有 害氣體和粉塵，生命受到極大的威脅。在救援人員實施救援行動期間，救生艙內(nèi)的人員只需靜心等待。由于井下救生艙本身具有抗擠壓、抗沖擊、耐高溫 、防水浸、密封性能好等特點，因而使其成為一座堅固的“堡壘”。由于救生艙有足夠的安全性，可以使被困人員不受艙外各種危險的侵襲，加上有井外不斷供應的空氣、水和食物，在這種條件下，井下被困人員可以生存十幾天，甚至一個月以上，這就為救援活動贏得了足夠充分的時間。 根據(jù)《煤炭工業(yè)礦井設計規(guī)范》GB 50215— 2020，《煤礦安全規(guī)程》 2020年版，《防治煤與瓦斯突出規(guī)定》 2020年版 嗎，《礦山救助規(guī)程》 2020年版，國家煤礦安全監(jiān)察局《煤礦井下避難所試點建設基本要求》（煤安監(jiān)司辦 2020年第 9號），國家安全監(jiān)管總局國家煤礦安監(jiān)局關于《建設完善煤礦井下安全避險“六大系統(tǒng)”的通知》，（安監(jiān)總煤裝（ 2020） 146號）等相關文獻資料規(guī)定，對井下救生艙提出以下技術要求： 項目 參數(shù)要求 額定人數(shù)，人 12 額定防護時間， h 96? 抗沖擊力， MPa ? 抗爆炸沖擊力， MPa 2? 瞬時耐高溫能力（ ? ）， C? 1200 艙外持續(xù)耐高溫能力， C? 55? 艙內(nèi)持續(xù)溫度， C? 32 2?? 艙內(nèi)持續(xù)濕度 85%? 最大耐水壓力， MPa 人均占有容積， 3m 艙內(nèi)正壓力， Pa 200— 300 供電電壓， V 380/660/1140 河南理工大學畢業(yè)設計說明書 10 艙內(nèi)設備啟動時間， s 20? 艙內(nèi) 2O 含量， % ~ 艙內(nèi) 2CO 含量， % ? 艙內(nèi) CO含量， % 624 10??? 艙內(nèi) 4CH 含量， % ? 河南理工大學畢業(yè)設計說明書 11 第三章 救生艙整體結構尺寸設計 、外觀形狀設計 救生艙用于發(fā)生礦難后礦工們的緊急避難場所，需要固定在井下巷道內(nèi)的某個位置，因此其外形應該與巷道整體外形相匹配，根據(jù)查閱資料，類比市場上各廠商所生產(chǎn)的救生艙，得出兩種方案可供選擇： 方案一： 救生艙結構形狀如下： 該方案 中 艙體采用長方形， 底部裝有滑靴或滾輪，以便于在巷道內(nèi)移動， 上端 由 兩個傾斜成 45度的側板與頂板連接，其優(yōu)點是加工方便，可直接用型鋼焊接成型，減少加工成本 ，缺點是頂端焊接的位置，在受到爆炸沖擊波時，可能發(fā)生強度不足的現(xiàn)象。要求操作方便，性能可靠，具有良好的氣密和水密功能，能夠抵御 1200度的瞬時（ )高溫和 60度的持續(xù)高溫。 （ 4）人員艙與設備艙由長度和結構相同的通用段組合而成。 結論 ：選用 mm700 方案 河南理工大學畢業(yè)設計說明書 16 艙體結構特點： （ 艙體外廓設計圖 ） 河南理工大學畢業(yè)設計說明書 17 （艙體內(nèi)部輪廓設計） 單元組合式結構： 1）便于根據(jù)需要增減單元； 2）可拆分運輸，滿足井下運輸要求； 3）模塊化設計，便于標準化； 殼體：基板內(nèi)外側分別焊接加強元素，強度和剛度可以得到有效加強； 逃生門：艙體兩端分別設計 安裝防爆防水閣氣門，其中一端為緊急逃生門； 緩沖艙：設在主門與人員艙之間，與人員艙經(jīng)隔氣門隔開，內(nèi)設干式座便及氣幕系統(tǒng)； 人員艙：圖列為可容納十二人結構，由六節(jié) 700mm、長標準單元艙連接而成，內(nèi)寬 1400mm，高 1780mm，六瓶供氧氧氣瓶置于人員艙遠離主艙門端，個檢測裝備固定于艙體內(nèi)壁； 設備艙：兩個分體制冷控溫水柜分別立于艙內(nèi)兩層中間保留 500mm寬的人員逃生通道，廢氣吸附過濾系統(tǒng)也置于