【正文】 2 Abstract 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 3 目錄 第一章 緒論 ............................................................................................................5 當(dāng)前我國(guó)的礦井安全設(shè)施狀況 ......................................................................5 當(dāng)前 發(fā)生井下事故時(shí)礦工的自救狀況 ............................................................5 井下救生艙方案介紹 ......................................................................................6 第二章 救生艙 設(shè)計(jì)參數(shù)要求 ...................................................................................9 第三章 救生艙整體結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì) ............................................................................ 11 、外觀形狀設(shè)計(jì) ............................................................................................ 11 整體尺寸設(shè)計(jì) ............................................................................................... 12 艙體尺寸的約束條件： .......................................................................... 12 、救生艙結(jié)構(gòu)要求： .............................................................................. 14 、救生艙內(nèi)部尺寸設(shè)計(jì) ........................................................................... 14 、通用段長(zhǎng)度設(shè)計(jì)方案 ........................................................................... 14 艙體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)： ........................................................................................... 16 第四章 模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .......................................................................................... 19 模塊化設(shè)計(jì)思路 .......................................................................................... 19 生存艙結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ........................................................................................... 19 初步確定艙體尺寸 ................................................................................. 19 校核其縱向剛度 ..................................................................................... 20 校核其橫向剛度 ..................................................................................... 22 第五章 救生艙艙門的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ............................................................................... 25 救生艙艙門方案確定： ................................................................................ 25 主艙門方案 : ........................................................................................... 25 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 4 過(guò)渡艙門結(jié)構(gòu)方案： .............................................................................. 27 應(yīng)急門方案 ............................................................................................ 28 、各艙門結(jié)構(gòu)參數(shù)計(jì)算： .............................................................................. 30 主艙門結(jié)構(gòu)計(jì)算： ................................................................................. 30 緩沖門結(jié)構(gòu)計(jì)算 ..................................................................................... 46 緊急門結(jié)構(gòu)計(jì)算 ..................................................................................... 53 致謝 ........................................................................................................................ 67 參考文獻(xiàn) ................................................................................................................. 68 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 5 第一章 緒論 “礦難”這個(gè)詞對(duì)于大多數(shù)中國(guó)人來(lái)說(shuō)已經(jīng)不陌生了。由于具有以上三個(gè)特點(diǎn)，使得礦難成為礦山事故中最為嚴(yán)重的事故，也成為人們最為關(guān)注的事故。 當(dāng)前發(fā)生井下事故時(shí)礦工的自救狀況 近年來(lái)我國(guó)頻繁發(fā)生重大、特大礦山井下事故。 在上述情況下，礦工要想逃出礦井必須冒極大的生命危險(xiǎn)。 （ 1） 井下救生艙的設(shè)計(jì)思路如下： 1)為了使井下作業(yè)人員在發(fā)生井下事故時(shí)能夠在最短的時(shí)間內(nèi)躲避到 — 個(gè)安全的地方，同時(shí)也為了自韻多為接下來(lái)的事故救援提供大量有效的信息并爭(zhēng)取盡可能多的救援時(shí)間，在礦井內(nèi)適當(dāng)?shù)牡攸c(diǎn)設(shè)置若干個(gè)井下救生艙?？傊戮壬撌且粋€(gè)安全 性 、可靠性高的救生設(shè)備。可以說(shuō)，井下事故的救援是在“和死神賽跑”，只有投 ^大量的人力物力，全力搶救，一刻不停，才有可能讓被困井下的人員生還。只要在井下適當(dāng)?shù)奈恢迷O(shè)置若干個(gè)井下救生艙，井下作業(yè)人員便可以在事故發(fā)生后最短 的時(shí)間內(nèi)進(jìn)入寓自己最近的救生艙內(nèi)，由此可以將被動(dòng)的等待救援轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)的自救。 （ 2）艙體由緩沖艙、人員艙和設(shè)備艙三個(gè)部分構(gòu)成。 、 救生艙內(nèi)部尺寸設(shè)計(jì) （ 1）艙內(nèi)凈寬度 mm1400 ， （ 2）艙內(nèi)凈高度 mm1800 ， （ 3）基于模塊化設(shè)計(jì)的思想，將緩沖艙設(shè)計(jì)成一個(gè)獨(dú)立封閉結(jié)構(gòu)。 6 段 = （ 3） 方案三：每段長(zhǎng)度 900mm。 生存艙 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 初步確定艙體尺寸 根據(jù)第四章中救生艙的整體尺寸設(shè)計(jì)可知。橫向受載時(shí)，其受力模型相當(dāng)于簡(jiǎn)支梁受均布載荷。 缺點(diǎn)：豎桿太長(zhǎng)，鎖緊力大時(shí)可能導(dǎo)致其變形大，時(shí)間長(zhǎng)了密封性會(huì)下降。雖然在理論上鎖緊點(diǎn)多能增加 密封效果，但由于加工精度的原因，可能各個(gè)鎖緊點(diǎn)并不能都能起到好的 作 用。 要求：密封性中等，可靠性高，開(kāi)關(guān)方便。 b：艙門方案比較 ： 現(xiàn)在市場(chǎng)上出現(xiàn)的救生艙 應(yīng)急艙 門都要求面積合適，密封嚴(yán)格，因此艙門都采用多點(diǎn)鎖合結(jié)構(gòu)，其中多為四點(diǎn)鎖緊。實(shí)際艙門高度河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 31 1250mm，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度明顯提高，又不影響進(jìn)出 。但同時(shí)又避免因?yàn)榕撻T面積過(guò)大而造成密封困難，剛度不符合要求等原因，根據(jù)人機(jī)工程學(xué)和材料力學(xué)知識(shí)，初步確定救生艙門的結(jié)構(gòu)尺寸為mmmmhb 1 2 5 06 5 0 ??? ，門 板厚度為 20mm。鎖緊裝置 所需 提供 壓力： 由公式 FLL EA?? 得， 3L mm?? ， 20L mm? ， 2E MPa? ， 22(12 50 65 0) 2 10 3. 8 10Am ?? ? ? ? ? ?KNL LEAF 0 0 26 ???????? ? 對(duì)于 4 點(diǎn)密封門， 為達(dá)到密封要求 每個(gè)著力點(diǎn) 所需的力 為 : 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 33 KNFF 39。如下圖 ， 當(dāng)??? 65A 時(shí)， ?????? 78,37 BA C B 。1 ???? ?? ? 當(dāng) ??? 5ACB 時(shí)，圖中機(jī)構(gòu)的各幾何尺寸如下： ACB? ABC? A? LAB LBC 5? ? ? 80 120 s in 1 2 0 s in 5s in807 . 5BCABL A C BALA??? ? ?? ? ? 可提供最大驅(qū)動(dòng)力 : NFF 3 4 5 o s804 5c o s39。將 BC 桿做成矩形截面，根據(jù)常規(guī)設(shè)計(jì)方法， C 點(diǎn)處為與壓緊桿配合，將 BC 桿的尺寸初步定為 mmmmhb 520 ??? ，再按照壓桿穩(wěn)定性和擠壓強(qiáng)度校核該尺寸是否符合動(dòng)力要求。根據(jù)公式可得： M P abaor ?????? ?? 臨界壓力為： NAF or 2 4 8 0 0)0 0 (102 4 8 6 ??????? ? BC 桿的工作安全系數(shù)為： stor nFFn ???? 1318712 4 8 00m a x 滿足工作要求。 壓緊時(shí)支承處的支反力 為： 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 42 NNNN 2 8 2 0,5 6 4 0 21 ?? 其中 1N 方向向下， 2N 方向向上。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% 。 （ 2） 為達(dá)到密封要求所需正壓力計(jì)算： 緩沖門要求：密封性中等，可靠性高，開(kāi)關(guān)方便 ,。 則 KF 1 . 4 4 6 9 8 2 . 8 0 1 . 5 5m = = = 1 . 8 74 0 3 8 0t F a S aFYYb ?? ? ? ? ? ??? 選用齒輪模數(shù)為 m=。故軸承剖分面處所用的螺栓尺寸同樣選取 12d mm? （ 6） 、手輪尺寸確 定 選用手輪直徑為 300mm?? 人在屈曲狀態(tài)下的輸出力為 F=544? 244N,取人的輸出力為 600N。 第 5 段為齒輪，根據(jù)上面計(jì)算得到的齒輪的個(gè)幾何尺寸，確定該段的直徑為齒輪齒頂圓直徑 mmd 44? ，長(zhǎng)度為齒輪齒寬 mml 40? 。 （ 2） 為達(dá)到密封要求所需正壓力計(jì)算： 應(yīng)急門關(guān)閉時(shí)的狀態(tài)如下圖 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 54 .所選密封橡膠的彈性模量為 2MPa，為達(dá)到密封要求，需要將密封材料壓縮 3mm，則壓緊桿所需提供的壓力為： 由公式 FLLEA??得， 3L mm?? ， 20L mm? ， 2E MPa? ， 周長(zhǎng) 3 .1 4 6 5 0 =2 0 4 1 m mCD?? ? ? 密封條面積 232 0 4 1 1 0 = 2 .0 4 1 1 0Am?? ? ? ??? l lEAF壓 622 10 2. 04 1 10 0. 00 3 ?? ? ? ? ?（ KN） 應(yīng)急門采用四點(diǎn)鎖緊方案，每個(gè)壓緊點(diǎn)上所受的平均力： NNFF 153061204141 ???? 壓 在壓緊楔塊處進(jìn)行受力分析， NFF N o s ??? NFfF Nf 2 3 01 5 3 ????? （ 2） 、計(jì)算應(yīng)急門的驅(qū)動(dòng)性能 根據(jù)對(duì)該機(jī)構(gòu)進(jìn) 行 Pro/E 方針演示在機(jī)構(gòu)剛開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于壓縮量小，所受阻力非常河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 55 小，人通過(guò)手輪所能提供的驅(qū)動(dòng)力足以克服壓緊時(shí)所需的阻力，因此，該機(jī)構(gòu)啟動(dòng)性能良好，當(dāng)機(jī)構(gòu)運(yùn)行到一定角度時(shí)，壓