【文章內(nèi)容簡介】 ， 制動彈簧 等。主要用來進(jìn)行驅(qū)動是整個機(jī)車的驅(qū)動部件！ 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 11 主機(jī)室 圖 主機(jī)室 含電控箱，液壓站，電機(jī)，手搖泵，制動閥塊等主要液壓控制設(shè)備！ 駕駛室信號通過主機(jī)室來控制電機(jī)以及制動部件！ 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 12 鋰電池箱 圖 防爆鋰電箱 防爆蓄電池箱，內(nèi)涵鋰電蓄電池。 蓄電池提供的電能，通過行走電機(jī)逆變器和油泵電機(jī)逆變器，將直流電逆變成三相交流電，供給行走電機(jī)和液壓站油泵電機(jī)；同時，在機(jī)車下坡時，行走電機(jī)逆變器將單軌吊機(jī)車動能（或勢能）轉(zhuǎn)變成電能，向蓄電池組反充電。 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 13 十座人車 圖 十座人車 用于井下搭載工人 ,掛載于副駕駛室后面，一般以十人座十二人座為主，本次設(shè)計(jì)主要設(shè)計(jì)十人座小車 。十座人車座椅采用栓木制作座椅輕便安全，結(jié)實(shí)并且容易保養(yǎng)制作。 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 14 第二章 單軌吊的設(shè)計(jì)計(jì)算 連桿裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算 連桿結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 單軌吊的駕駛室、驅(qū)動單元、起吊梁、人車等件必須有可靠地連接，如圖 10 所示。在設(shè)計(jì)連接件時要考慮如下內(nèi)容： 圖 1 連接件 1螺栓； 2六角螺母； 3開口銷； 4聯(lián)軸節(jié)； 5連桿 軌道梁與承載梁的連接應(yīng)傳力直接，避免偏心，防止松動并安裝方便。一般可直接或通過墊件 、吊桿等以普通防松螺栓銷軸相連接，螺栓直徑不宜小于 16mm，所需螺栓數(shù)量按計(jì)算決定，并每側(cè)不少于 2個。計(jì)算時荷載與支吊反力均按作用在連接件的一側(cè)考慮 ，并乘以 2 的增大系數(shù)。對 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 15 抗剪的普通螺栓 ，其抗剪承載力宜考慮折減系數(shù) ； 所有連接受力的螺栓均應(yīng)采用雙螺帽或扣緊螺母等措施，以防松動，在軋制工字鋼翼緣內(nèi)側(cè)有斜面連接時應(yīng)采用斜墊圈；同時宜在外伸支座處加強(qiáng)梁的連接以增加其抗扭性能。當(dāng)伸臂長度超過 時，應(yīng)在伸臂端點(diǎn)處設(shè)置側(cè)向支撐。 1） 拉桿材料選用 20Cr 無縫鋼管φ 70 12，調(diào)質(zhì)處理。 拉桿處采用關(guān)節(jié) 軸承 桿端關(guān)節(jié)軸承是帶有桿端或裝于桿端的關(guān)節(jié)軸承，它屬于關(guān)節(jié)軸承中的一支類。關(guān)節(jié)軸承是球面滑動軸承，基本型是由具有球形滑動球面接觸表面的內(nèi)、外圈組成。關(guān)節(jié)軸承主要是由一個有外球面的內(nèi)圈和一個有內(nèi)球面的外圈組成，能承受較大的負(fù)荷。根據(jù)其不同的類型和結(jié)構(gòu)，可以承受徑向負(fù)荷、軸向負(fù)荷或徑向、軸向同時存在的聯(lián)合負(fù)荷。由于在內(nèi)圈的外球面上鑲有復(fù)合材料，故該軸承在工作中可產(chǎn)生自潤滑。一般用于速度較低的擺動運(yùn)動，也可在一定角度范圍內(nèi)作傾斜運(yùn)動，當(dāng)支承軸與軸殼孔不同心度較大時，仍能正常工作。自潤滑關(guān)節(jié)輔承應(yīng)用于水利、專業(yè)機(jī)械等行業(yè)。因?yàn)殛P(guān)節(jié)軸承的球形滑動接觸面積大，傾斜角大，同時還因?yàn)榇蠖鄶?shù)關(guān)節(jié)軸承采取了特殊的工藝處理方法，如表面磷化、鍍鋅、鍍鉻或外滑動面襯里、鑲墊、噴涂等。因此有較大的載荷能力和抗沖擊能力，并具有抗腐蝕、耐磨損、自調(diào)心、潤滑好或自潤滑無潤滑污物污染的特點(diǎn)，即使安裝 錯位也能正常工作。因此，關(guān)節(jié)軸承廣泛用于速度較低的擺動運(yùn)動、傾斜運(yùn)動和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。 關(guān)節(jié)軸承 廣泛應(yīng)用于工程液壓油缸、鍛壓機(jī)床、工程機(jī)械、自動化設(shè)備， 汽車減震器 ，水利機(jī)械等行業(yè)。 福建龍溪軸承（集團(tuán)）股份有限公司 總部：中國福建省漳州市延安北路 郵編 363000 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 16 電話 : 辦公室 00865962072156 國內(nèi)市場部 00865962072087 類別 ： [關(guān)節(jié)軸承 ] [桿端關(guān)節(jié)軸承 ] 型號 :SA?C 滑動磨擦副： 鋼 /PTFE 復(fù)合材料 鋼 /PTFE 編織物 特征及應(yīng)用： 自潤滑組裝桿端關(guān)節(jié)軸承是由桿端體和自潤滑向心關(guān)節(jié)軸承 GE?C 或 GE?ET 2RS 組裝而成，桿端體材料是碳鋼，表面鍍鋅；無需潤滑，具有較大的承受能力、安裝拆卸方便、機(jī)構(gòu)簡化的優(yōu)點(diǎn)。 浙江精久軸承有限公司 電 話： 86 578 2262838,2660751,2660752 傳 真： 86 578 2126755,2695988 地 址：中國 浙江 麗水市 天寧工業(yè)區(qū)麗陽街 1119號 郵 編： 323000 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 17 SA45ET2RS 20Cr 冷拔管 抗拉強(qiáng)度及屈服點(diǎn) 20Cr 冷拔管 的化學(xué)成分（ %）：碳 ～ ；硅 ～ 37；錳 ～ ；鉬 0；鉻 ～ ；鈦 0；硼 0 屈服點(diǎn)： 540MPa 抗拉強(qiáng)度： 835MPa 伸長率δ 5： 10% 收縮率： 40% 沖擊吸收功 Ak： 47J 退火或高溫回火供應(yīng)狀態(tài)硬度 HB≤ 179 低淬透性滲碳鋼 此鋼也可在調(diào) 質(zhì)狀態(tài)下使用，用于制造工作速度較低并承受中等沖擊負(fù)荷的零件，這種鋼還可用作低碳馬氏體淬火用鋼，更進(jìn) 一步增加鋼的屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度 (約增加 ～ 2） 拉桿拉應(yīng)力強(qiáng)度校核如下： 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 18 無縫鋼管 φ 70 12，調(diào)質(zhì)處理，許用拉應(yīng)力［σ］ =σ s/S 安全系數(shù) ， ［σ］ =σ s/S 安全系數(shù) =835/2=, 無縫鋼管的受力面積 A= (D2d2)/4=1884mm2 實(shí)際拉應(yīng)力σ =F/A=180000/1884=［σ］ =,強(qiáng)度滿足。 螺紋強(qiáng)度計(jì)算，用 4M16螺栓連接 3） 連接螺栓強(qiáng)度校核，聯(lián)軸節(jié)用 4M16固定在機(jī)架上 。 單個 M16螺栓最小拉應(yīng)力查 GB/T 最小拉力載荷是125KN，所以 4 125KN=1000KN，強(qiáng)度滿足。 4） 把桿端關(guān)節(jié)用 M42 3螺紋堅(jiān)固在拉桿端，后用 10 10焊縫圓周施焊。 2/ 18 000 0 mmNlh N weNF ??????［σ w］=190N/mm2 5） 拉桿用銷軸選材和強(qiáng)度計(jì)算 牌號： 20CrMnTi 標(biāo)準(zhǔn)： GB/T 30771999 ●特性及適用范圍： 是性能良好的滲碳鋼，淬透性較高，經(jīng)滲碳淬火后具有硬而耐磨的表面與堅(jiān)韌的心部，具有較高的低溫沖擊韌性，焊接性中等，正火后可切削性良好。用于制造截面 30mm 的承受高速、中等或重載荷、沖擊及摩擦的重要零件，如齒輪、齒圈、齒輪軸十字頭等?？估瓘?qiáng)度 σ b=1080MPa，σ s=835MPa， 銷軸 φ 40上端，下端 M24 2，調(diào)質(zhì)處理， 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 19 a)剪切強(qiáng)度校核如下： 剪切許用應(yīng)力［τ］ =［σ］， ［σ］ =σ s/S 安全系數(shù) =835/2=,［τ］ == 無縫鋼管的受力面積 A= d2/4=1256mm2 實(shí)際剪切應(yīng)力τ =F/A=180000 ［τ］=,強(qiáng)度滿足。 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 20 圖 2 鏈接結(jié)構(gòu) b)彎曲應(yīng)力校核 許用 彎曲應(yīng)力 應(yīng)力［σ w］ =［σ］， ［σ］ =σ s/S 安全系數(shù) =835/2=,［σ w］ =,，側(cè)支承板厚 18mm，耳環(huán)厚度 =28mm，安裝空間每側(cè) 5mm,δ =28+10=38 彎曲應(yīng)力力臂 a=18+ =37mm，側(cè)支承的反力PA=F/2=180000/2=90000N 實(shí)際彎曲應(yīng)力σ w=32PA a/( D3） =32 9000/( 403）=［σ w］ = 強(qiáng)度滿足。 單軌吊制動系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì) 單軌吊機(jī)車驅(qū)動系統(tǒng)驅(qū)動原理 單軌吊機(jī)車的外形猶如空中纜車，懸吊在井下巷道頂端的鋼軌 I140E上，靠防爆柴油機(jī)提供動力。這種井下輔助運(yùn)輸工具的優(yōu)越性表現(xiàn)在續(xù)航山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 21 能力強(qiáng)、運(yùn)載載荷大、安全性能高、減少煤礦輔助運(yùn)輸系統(tǒng)中的換裝環(huán)節(jié)和工作人員數(shù)量，運(yùn)輸效率高。單軌吊車機(jī)車主體由兩個駕駛室和發(fā)動機(jī)以及驅(qū)動單元等主要部分組成。驅(qū)動單元提供機(jī)車行駛的動力。驅(qū)動單元由驅(qū)動輪、承載輪和工作制動輪等主要部件組成。每一組驅(qū)動單元中安裝低轉(zhuǎn)速大扭矩液壓馬達(dá)，它的輸出法蘭連接驅(qū)動輪，夾緊油缸將驅(qū)動輪緊固在軌道上。再由驅(qū)動輪表面的特殊材料將強(qiáng)大的正壓力轉(zhuǎn)化為驅(qū)動輪與軌道的摩擦力，其反作用力就是機(jī)車行進(jìn)的強(qiáng)大的驅(qū)動力源。單 軌吊機(jī)車安裝有超速保護(hù)器 —— 編碼器，當(dāng)機(jī)車行駛速度超過額定行進(jìn)速度，也即馬達(dá)轉(zhuǎn)速超標(biāo)時，編碼器把信號傳給電腦，控制程序發(fā)送電信號，電信號控制電液換向閥，立即啟動緊急制動，機(jī)車克服慣性，自動制動停車。單軌吊車的軌道是工字形斷面，但與普通工字鋼不同，它的翼板厚而窄，對長度方向的平直性、截面形狀誤差、機(jī)械強(qiáng)度和化學(xué)成分都有嚴(yán)格的要求，以提高其承載能力和耐磨損能力，減少運(yùn)行阻力。 采用 I140E 型鋼軌的直軌每節(jié)不超過 3m，其兩端有連接機(jī)構(gòu)和吊鉤。節(jié)間連接在結(jié)構(gòu)上使之在水平和垂直兩個方向各有一定角度變化的間隙。直軌之間 通常采用吊耳和塔式連接 ，材質(zhì)選用 20SiMn。軌道截面如下圖所示：驅(qū)動單元和制動單元結(jié)構(gòu)如圖 1 所示： 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 22 (a) (b) I140E單軌截面 (c)單軌軌道連接方式 (d)驅(qū)動系統(tǒng)外形結(jié)構(gòu) 圖 3 驅(qū)動單元和軌道結(jié)構(gòu)圖 單軌吊機(jī)車制動原理 單軌吊機(jī)車制動時，制動器摩擦片與單軌腹板接觸，制動力一般都是用制動彈簧蓄能，靠液壓操作，釋放流體后，有制動彈簧產(chǎn)生的正壓力使閘塊與軌道摩擦產(chǎn)生制動力。鉗式摩擦液壓制動采用了液壓漲緊，制動彈簧釋放的原理，具有安全可靠，制動力可調(diào)，復(fù)位方便的特點(diǎn)。制動器制動方式的確定是設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵問題，它對制動器的制動性能、可靠性、及制動材料的選擇等多方面有著決定性的意義。該制動方式，制動彈簧套在液壓缸體上，減少了空間布置。同時，由于液壓相對于氣壓，提供的力較大，因此，下端連桿可以設(shè)計(jì)的相對較短，整體結(jié)構(gòu)較小。水平方向是沿襯套 水平運(yùn)動的制動桿。另外有一根支撐桿，繞機(jī)架支點(diǎn)運(yùn)動。制動臂連接制動液壓缸與制動桿，并與支撐桿連接在一起，繞機(jī)架旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)制動桿的水平運(yùn)動。 井下單軌吊對制動系統(tǒng)的要求 單軌吊由于工作在煤礦井下的特殊環(huán)境中，正常工作時不可避免的要受到作業(yè)空間和地質(zhì)條件等諸多因素的制約。一方面由于井下粉塵瓦斯?jié)馍綎|科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 23 度大，制動系統(tǒng)直接暴露在高粉塵瓦斯環(huán)境中，這就對制動系統(tǒng)提出了嚴(yán)格的防爆要求。因此，制動摩擦材料的選用就比較特殊。另一方面，井下巷道較窄，坡道較多，工況差，這就要求單軌吊機(jī)車的制動系統(tǒng)總體尺寸不應(yīng)過大，以免影 響正常運(yùn)行；同時，在礦井生產(chǎn)安全第一的前提下，制動系統(tǒng)的安全可靠性更要得到保證。 制動器是制動系統(tǒng)的主要制動執(zhí)行元件，是用于產(chǎn)生阻礙車輛運(yùn)動或運(yùn)動趨勢的制動部件，它在行駛過程中起減速和停車，下坡時保持速度相對穩(wěn)定，以及在平地或坡道上較長時間實(shí)現(xiàn)駐車的功能。為滿足煤礦井下單軌吊的使用要求，一般應(yīng)設(shè)有工作制動、緊急制動和駐車制動等三種制動方式。 工作制動：單軌吊正常運(yùn)行中由司機(jī)操縱的制動。 緊急制動： (安全制動 ):在工作制動失靈、或者單軌吊出現(xiàn)突發(fā)情況需緊急停車、或超速狀態(tài)下的自動停車制動。 駐車制動 :單軌吊停車后為了防止停在坡道上下滑的制動。這種制動可以有獨(dú)立的制動系統(tǒng)。也可以采用上述任一形式的制動。但是必須能產(chǎn)生可靠和足夠大的制動力。 a)非制動狀態(tài) b)制動狀態(tài) c)極限制動狀態(tài) 圖 4 單軌吊機(jī)車標(biāo)準(zhǔn)對單軌吊制動系統(tǒng)及制動性能做出了規(guī)定 : 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 24 ? 機(jī)車超速保護(hù)裝置一離心限速釋放器動作時，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速值不超過規(guī)定值的 5%。 ? 單軌吊機(jī)車應(yīng)設(shè)有工作制動、緊急制動和停車制動。工作制動裝置和緊急制動裝置必須具有相互獨(dú)立的控制系統(tǒng)，緊急制動和停車制動裝置允許合二為一。 ? 緊急制動必須設(shè)計(jì)成失效安全型，且既可手動又可自動的制動裝置。 ? 制動閘塊所用的材料，應(yīng)選用在制動時阻燃且不會引爆外界爆炸性物質(zhì)的材料。 單軌吊制動性能的規(guī)定 : ? 緊急制動的制動力為最大牽引力的 ~2倍。 ? 緊急制動施閘的空動時間不大于 。 ? 在最大坡道上，以相應(yīng)的最大載荷和最大速度向下運(yùn)行時，制動距離應(yīng)不超過相當(dāng)于在這一速度運(yùn)行 6s的行程。 主要尺寸的確定 在設(shè)計(jì)制動系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)時，要確定以下幾個關(guān)鍵尺寸 : ? 制動閘塊摩擦片到鋼軌的距離。制動閘塊到鋼軌的距離，應(yīng)該在一個合理的范圍內(nèi)：尺寸過小，對于設(shè)計(jì)安裝要求就比較高 。尺寸過大，則會造成下端制動彈簧以及液壓缸行程過長，制動結(jié)構(gòu)整體尺寸過大。 ? 鋼軌底端到制動系統(tǒng)最小距離。鋼軌由于相互之間的連接，下方焊接了連接機(jī)構(gòu) ? 和吊鉤。為防止機(jī)構(gòu)發(fā)生干涉，要注意其間的尺寸，不應(yīng)過小。 ? 制