【正文】 況進(jìn)行討論，校核手輪所提供的驅(qū)動(dòng)力是否能提供所需密封要求時(shí)的壓緊力。其抗彎截面模量為 332dW ?? 因?yàn)閷?dǎo)向座的長(zhǎng)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(jì)算 45 鋼的 2? 。支撐采用剖分式滑動(dòng)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(gè)，軸承剖分面之間的連接也采用螺栓連接，數(shù)目為 4 個(gè)。 （ 8） 、手輪軸的直徑計(jì)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(qiáng)度確定軸的最小直徑： 由上述計(jì)算可知，當(dāng)艙門關(guān)緊時(shí)，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(gè) 驅(qū)動(dòng)力矩 ，驅(qū)動(dòng)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(qiáng)度確定手輪軸的直徑： ][m axm ax ?? ?? tWT 查表得 45 鋼的許用剪切應(yīng)力為： MPa80][ ?? 抗扭截面系數(shù)： 163dWT ?? 計(jì)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(zhǎng)為 20mm，為了保證手輪與軸配合有良好的對(duì)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(xiǎn)截面的拉伸強(qiáng)度條件為 :221 []4Fd?????、 選擇螺栓材料為 Q23性能等級(jí)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(yīng)力為 240[ ] 1 6 01 .5s M P a M P aS?? ? ? ? 計(jì)算 螺栓的危險(xiǎn)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(biāo)準(zhǔn)（ GB/T 196— 20xx），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(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 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(jié)構(gòu)，即齒輪軸。 緊急 門 結(jié)構(gòu)計(jì)算 （ 1） 緊急門門板設(shè)計(jì) ： 根據(jù)人體結(jié)構(gòu)學(xué)，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(shí)際尺寸取為 mmd 650? ）。其受力分析如下圖所示，圖中 A 點(diǎn)距離軸的支撐處為 50mm，支撐的寬度 b=50。 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(zhǎng)為 20mm，為了保證手輪與軸配合有良好的對(duì)中性，故選擇手輪輪轂與軸的配合為 76Hn 。查閱資料可得，對(duì)于直徑100d mm? 的軸，有一個(gè)鍵槽時(shí)，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(gè)螺栓承擔(dān)。 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(gè)驅(qū)動(dòng)力來(lái)克服水平方向阻力，該力反應(yīng)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(jì)算齒輪模數(shù)： 由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)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(zhǎng)度為 20l mm? 。 軸承剖分面處所用螺栓的直徑計(jì)算： 軸承剖分面處四個(gè)螺栓所受的拉伸載荷相等，當(dāng)最大載荷為 =5640FN總 時(shí)，由每個(gè)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(jì)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(qiáng)度： 銷釘與 BC 桿的有效擠壓面積為： 23056 mmhdA ????? 則擠壓應(yīng)力為： M P aM P aAF p 90][ 1871 5 ?????? ? ?? 則 BC 桿厚度滿足擠壓強(qiáng)度。 BC 桿的最小橫截面積慣性矩： 433 0 812 520xx mmbhI ???? BC 桿的慣性半徑： mmAIi ???? BC 桿的柔度為： 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 40 1201 ???? il?? 計(jì)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(jī)構(gòu)滿足主艙門的運(yùn)動(dòng)動(dòng)力條件，可以作為主艙門的鎖緊機(jī)構(gòu)。方向向下。 手輪直徑 ? =400mm。 艙門鎖緊機(jī)構(gòu)采用四 點(diǎn)鎖緊，為了使艙門在壓縮密封材料時(shí)，整個(gè)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(dá)到使載荷均勻分布的效果，同時(shí)又增強(qiáng)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(shè)計(jì)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(zhǎng) 把手時(shí)男人的扭力為 N127381? ，女子的扭力為 N78200? ；身體屈曲雙手扭轉(zhuǎn)時(shí)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(diǎn)鎖緊 優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工和安裝方便，效率高，可靠性高。 2） 連桿機(jī)構(gòu) (六點(diǎn)鎖緊 ) 優(yōu)點(diǎn)：接觸點(diǎn)較多，密封均勻。 缺點(diǎn)：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(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 18 緊急逃生門防護(hù)段：下部安裝制冷壓縮機(jī)，上部為應(yīng)急艙門，最低點(diǎn)離地高度超過 1m。 （ 5）艙體下部設(shè)置滑靴（或 滾輪 ）進(jìn)行牽引 、 通用段長(zhǎng)度設(shè)計(jì)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(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)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(zhǎng)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(jié)構(gòu)形狀如下： 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 12 該方案中，艙體大體外形也采用長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)，底部安裝滑靴或滾輪，以便于在巷道內(nèi)移動(dòng)，不同之處在于艙體頂端由圓弧連接， 其優(yōu)點(diǎn)是，在受到爆炸沖擊波時(shí)，其頂端圓弧可以起到緩沖作用，以減小沖擊波對(duì)艙體的破壞，缺點(diǎn)是，結(jié)構(gòu)較方案稍微 復(fù)雜，給加工帶來(lái)一定的困難。 3)能夠使被困井下的人員在最短的 時(shí)間內(nèi)脫離險(xiǎn)境，變被動(dòng)為主動(dòng)。它的抗擠壓性能，再加上對(duì)其設(shè)置地點(diǎn)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(shí)的救援而活；舌被悶死、燒死、溺死、餓死，而地面上的人卻無(wú)能為力。從實(shí)際情況來(lái)看，這兩種方法都不可能實(shí)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(shè)施、瓦斯報(bào)警裝置等。礦難的發(fā)生具有不可預(yù)測(cè)性。河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 1 摘要 本文的設(shè)計(jì)課題題目是“井下救生艙設(shè)計(jì)”。第二個(gè)特點(diǎn)是難以預(yù)報(bào)、預(yù)防。礦山井下安全設(shè)施包括預(yù)防事故發(fā)生的安全設(shè)施和事故救援的安全設(shè)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(shí)施救援行動(dòng)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(diǎn)，因而使其成為一座堅(jiān)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(xiǎn)的侵襲，加上有井外不斷供應(yīng)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(gè)月以上，這就為救援活動(dòng)贏得了足夠充分的時(shí)間。 根據(jù)《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50215— 20xx，《煤礦安全規(guī)程》 20xx 年版，《防治煤與瓦斯突出規(guī)定》 20xx 年版 嗎，《礦山救助規(guī)程》 20xx 年版，國(guó)家煤礦安全監(jiān)察局《煤礦井下避難所試點(diǎn)建設(shè)基本要求》（煤安監(jiān)司辦 20xx 年第 9 號(hào)），國(guó)家安全監(jiān)管總局國(guó)家煤礦安監(jiān)局關(guān)于《建設(shè)完善煤礦井下安全避險(xiǎn)“六大系統(tǒng)”的通知》，（安監(jiān)總煤裝（ 20xx） 146 號(hào)）等相關(guān)文獻(xiàn)資料規(guī)定，對(duì)井下救生艙提出以下技術(shù)要求： 項(xiàng)目 參數(shù)要求 額定人數(shù)，人 12 額定防護(hù)時(shí)間， h 96? 抗沖擊力， MPa ? 抗爆炸沖擊力， MPa 2? 瞬時(shí)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(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 10 艙內(nèi)設(shè)備啟動(dòng)時(shí)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(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 11 第三章 救生艙整體結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì) 、外觀形狀設(shè)計(jì) 救生艙用于發(fā)生礦難后礦工們的緊急避難場(chǎng)所，需要固定在井下巷道內(nèi)的某個(gè)位置，因此其外形應(yīng)該與巷道整體外形相匹配，根據(jù)查閱資料，類比市場(chǎng)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(jié)構(gòu)形狀如下： 該方案 中 艙體采用長(zhǎng)方形， 底部裝有滑靴或滾輪，以便于在巷道內(nèi)移動(dòng)， 上端 由 兩個(gè)傾斜成 45 度的側(cè)板與頂板連接，其優(yōu)點(diǎn)是加工方便，可直接用型鋼焊接成型，減少加工成本 ，缺點(diǎn)是頂端焊接的位置，在受到爆炸沖擊波時(shí)，可能發(fā)生強(qiáng)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(shí)（ )高溫和 60 度的持續(xù)高溫。 （ 4）人員艙與設(shè)備艙由長(zhǎng)度和結(jié)構(gòu)相同的通用段組合而成。 結(jié)論 ：選用 mm700 方案 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 16 艙體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)： （ 艙體外廓設(shè)計(jì)圖 ） 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 17 （艙體內(nèi)部輪廓設(shè)計(jì)） 單元組合式結(jié)構(gòu)： 1）便于根據(jù)需要增減單元； 2）可拆分運(yùn)輸，滿足井下運(yùn)輸要求； 3）模塊化設(shè)計(jì)，便于標(biāo)準(zhǔn)化； 殼體：基板內(nèi)外側(cè)分別焊接加強(qiáng)元素，強(qiáng)度和剛度可以得到有效加強(qiáng)； 逃生門：艙體兩端分別設(shè)計(jì) 安裝防爆防水閣氣門，其中一端為緊急逃生門； 緩沖艙：設(shè)在主門與人員艙之間，與人員艙經(jīng)隔氣門隔開，內(nèi)設(shè)干式座便及氣幕系統(tǒng)； 人員艙：圖列為可容納十二人結(jié)構(gòu)，由六節(jié) 700mm、長(zhǎng)標(biāo)準(zhǔn)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(yuǎn)離主艙門端，個(gè)檢測(cè)裝備固定于艙體內(nèi)壁； 設(shè)備艙：兩個(gè)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)也置于該艙；艙內(nèi)供電蓄電池裝在聯(lián)通外