【正文】 ............................................................................... 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)計說明書 4 過渡艙門結(jié)構(gòu)方案： .............................................................................. 27 應(yīng)急門方案 ............................................................................................ 28 、各艙門結(jié)構(gòu)參數(shù)計算： .............................................................................. 30 主艙門結(jié)構(gòu)計算： ................................................................................. 30 緩沖門結(jié)構(gòu)計算 ..................................................................................... 46 緊急門結(jié)構(gòu)計算 ..................................................................................... 53 致謝 ........................................................................................................................ 67 參考文獻(xiàn) ................................................................................................................. 68 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 5 第一章 緒論 “礦難”這個詞對于大多數(shù)中國人來說已經(jīng)不陌生了。礦難發(fā)生的地點往往地形十分復(fù)雜，常常是在地下幾百米，甚至上千米的地方，而且伴隨有坍塌、透水、火災(zāi)、爆炸等狀況，這就使得礦難的救援難度極大。 2)發(fā)生井下事故后即使巷道沒有被封堵住，也會造成并下的通風(fēng)和安全設(shè)施部分或大部分被毀壞，巷道內(nèi)道路不暢、照明不佳、有毒有害氣體濃宦超標(biāo)等情況。井下救生艙應(yīng)該可以適應(yīng)各類井下事故的特點，具有抗擠壓、抗沖 擊、耐高溫、防水浸、密封性能好等特點，并具備通風(fēng)排氣、通信供電、供水供食、溫度調(diào)節(jié)等設(shè)施和功能。井下救生艙可以給被困井下的人員提供這樣一個前提。要求具有良好的氣密功能，且開閉方便。其中緩沖艙和設(shè)備艙單獨設(shè)計，生存艙分節(jié)設(shè)計， 然后用 螺栓將各段艙體連接起來，這樣便于不同型號的救生艙進(jìn)行裝配， 又有利于各部件的 運輸和提升 ,并且對救生艙的系列化和標(biāo)準(zhǔn)化有重大意義。 1) 、 旋轉(zhuǎn)十字型 (四點鎖緊 ) 優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠。 、 過渡艙門結(jié)構(gòu)方案： a：緩沖門的基本要求： 考慮到 要 減少熱源、噪音源和整潔，我們設(shè)計了設(shè)備艙門將主要設(shè)備與人員艙隔開，但結(jié)構(gòu)與過渡艙完全相同。 結(jié)構(gòu)尺寸：根據(jù)強度要求，門應(yīng)該設(shè)計的尺寸小一點，但為了方便進(jìn)出，門的上緣高度選擇盡量高一點（ 1500mm，該尺寸受總高度的限制），下緣離艙體底部 25mm，防止透水早期開門時進(jìn)水。為達(dá)到密封要求 ， 密封圈壓縮量 mmL 3?? 。此時，壓緊桿的受力分析圖如下： 分別就 ??? 10ACB 和 ??? 5ACB 時的兩種情況進(jìn)行受力分析： 當(dāng) ??? 10ACB 時，圖中機構(gòu)的各幾何尺寸如下： ACB? ABC? A? LAB LBC 10? 155? 15? 80 120 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 38 si n si n si nsi n 120 si n 10si n8015B C A CABBCABLLLA C B A A B CL A C BALA???? ? ??? ? ?? ? ? 此時手輪提供的驅(qū)動力為： NFF 7 7 465c o s804 10c o s39。查表得： 45 鋼M P abM P aaM P as 5 6 ,4 6 1,3 5 0 ???? ，則： 6 3 5 04 6 12 ????? ba s?? 可見 BC 桿的柔度介于 1? 和 2? 之間，屬于中等系數(shù)壓桿，需用直線公式計算其臨界壓應(yīng)力。33598720 3 3 . 6[ ] 8 01 6 1 6Td m m???? ? ?? 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 44 手輪軸通過平鍵與輪轂鏈接，因此需要在軸上開出鍵槽。河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 48 NFt 2760? 。 ① 擬定軸上零件的裝配方案 根據(jù)上面所述，緩沖門采用下圖的裝配方案： 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 52 ② 根據(jù) 軸向定位要求確定軸的各段長度與直徑 1）第六段與 手輪配合，手輪輪轂長度為 32mm，軸的右端用單螺母進(jìn)行軸向固定，按該段軸的直徑取為該軸的最小直徑 256?d ，手輪與軸配合的長度 32l mm? ，為保證軸端墊片只壓在手輪輪轂上而不壓在軸的端面上，故第 5 段的長度應(yīng)比 l 略短一些，現(xiàn)取5 30l mm? 。 求 F1： 0n 4 8 0 1 c o s1 2FF?? ? ? ? ? NFF n 5 7 512c o s804 3 0 06 0 012c o s8041 ???? ?????? ? （ 2）求阻力 在此位置，壓緊桿 CE 主要受到密封材料受壓縮時對其向上的反力 2N ， D 點支撐處對其的支反力 1N ，以及 1N ， 2N 所產(chǎn)生的摩擦力 21,ff 。33187880 2 2 . 9[ ] 8 01 6 1 6Td m m???? ? ?? 手輪軸通過平鍵與輪轂鏈接，因此需要在軸上開出鍵槽。2 7 0 9 7 ,NN? 方 向 向 上。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(yīng)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 4 9 4 8 7 . 1 5[ ] 1 6 0Fd m m? ? ?? ??? ? ?? 按粗牙普通螺紋標(biāo)準(zhǔn)（ GB/T 196— 2020），選用螺紋公稱直徑 10d mm? （螺紋小徑河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 43 1 m m m m??）。 NF 1871? BC 桿為二力桿，可簡化為兩端鉸支，其長度因數(shù) 1?? ，其承受的軸向壓力為NF 1871? ，取穩(wěn)定安全系數(shù)為 8?stn 。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(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 35 列力的平衡方程： ??? ??????? 1 0 05037s in21211 NN NNF 解得： ，方向向上。 艙門的鎖緊原理為：當(dāng)人員進(jìn)入救生艙后，扭動艙門上的手輪，驅(qū)動鎖緊機構(gòu)上的傳動裝置，使壓緊桿向上運動，頂在艙體壁上的壓緊楔塊上，隨著壓緊桿的繼續(xù)向上運動，同時由于在靠近門邊緣處安裝的軸承座對壓緊桿的約束作用，為壓緊桿提供一個向下的壓力，迫使壓緊桿壓緊楔塊，從而造成艙體的變形，使艙體的凸緣壓緊艙門的凸緣，從而達(dá)到密封效果。 （ 2）曲柄滑塊機構(gòu) 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 30 特點： 結(jié)構(gòu)簡單，四點聯(lián)動，工作效率高。 缺點：鎖緊點較少，密封效果可能受到影響。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 25 第五 章 救生艙艙門的結(jié)構(gòu)設(shè)計 、 救生艙艙門方案確 定 ： 根據(jù)救生艙艙體的 結(jié)構(gòu)設(shè)計 ,整個艙體分為三個部分即 :緩沖艙 ,人員艙和設(shè)備艙 .相應(yīng)的救生艙應(yīng)包含主艙門 ,緩沖門和應(yīng)急艙門 。 結(jié)論 ：選用 mm700 方案 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 16 艙體結(jié)構(gòu)特點： （ 艙體外廓設(shè)計圖 ） 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 17 （艙體內(nèi)部輪廓設(shè)計） 單元組合式結(jié)構(gòu)： 1）便于根據(jù)需要增減單元； 2）可拆分運輸，滿足井下運輸要求； 3）模塊化設(shè)計，便于標(biāo)準(zhǔn)化； 殼體：基板內(nèi)外側(cè)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(shè)計 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，個檢測裝備固定于艙體內(nèi)壁； 設(shè)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)也置于該艙；艙內(nèi)供電蓄電池裝在聯(lián)通外部的緊急逃生門下，設(shè)備艙與人員艙之間直接連通，由 三節(jié) 700mm標(biāo)準(zhǔn)艙構(gòu)成。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。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(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，甚至一個月以上，這就為救援活動贏得了足夠充分的時間。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。第二種就是呆在井下等待救援。第二個特點是難以預(yù)報、預(yù)防。礦難的發(fā)生具有不可預(yù)測性。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。 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。 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。 （ 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。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 18 緊急逃生門防護(hù)段：下部安裝制冷壓縮機，上部為應(yīng)急艙門，最低點離地高度超過 1m。 、 主艙門方案 : a:主艙門的 基本 要求 : 向外開啟。 2） 連桿機構(gòu) (六點鎖緊 ) 優(yōu)點：接觸點較多，密封均勻。受力合理，能較好地滿足鎖緊要求。 艙門鎖緊機構(gòu)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(dá)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(shè)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? 。方向向下。 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(xué)畢業(yè)設(shè)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 ??? ?? 。 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(dāng)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? 。 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(yīng)到齒條上 即為齒條齒形上所受到的切向力