【文章內(nèi)容簡介】 數(shù)指標(biāo)與日本有差距。日本的礦用小絞車使用壽命規(guī)定 5年以上 , 而我國目前沒有辦法去測量絞車的壽命參數(shù) , 但從部分客戶的使用情況下來看 ，大多數(shù)絞車的使用年限不超過一年，而且噪音極大， 所以在絞車的改 裝方面要 深入。 安徽理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計 6 2 總體設(shè)計 JHMB28 型慢速絞車主要適用于煤礦井下有煤塵或爆炸性氣體環(huán)境中，在傾角小于30176。 的巷道內(nèi)牽引重物 以及采煤工作面液壓支架的撤移、調(diào)向和搬運(yùn)之用，亦可用于其他礦山和路面牽引。 本絞車的電器設(shè)備都具有防爆隔爆功能。 工作條件 （ 1） .環(huán)境溫度為 10186。C ~ +40186。C； （ 2） .環(huán)境相對濕度不超過 95%（ 25186。C）；海拔高度不超過 1000m 的情況下工作。對于海拔高度超過 1000m，需要考慮到空氣冷卻作用和介電強(qiáng)度的下降，選用的電氣設(shè)備應(yīng)根據(jù)制造廠和用戶的協(xié)議進(jìn)行設(shè)計或使用 ； （ 3） .本絞車用于煤礦井下時，周圍空氣中的甲烷、煤塵和硫化氫、二氧化碳等不得超過《煤礦安全規(guī)程》中所規(guī)定的安全含量。 傳動方案的擬定 根據(jù)已知條件，并結(jié)合參考資料，擬定慢速絞車的三種傳動方案，如下所示： (1) （ 2） （ 3） 圖 21 傳動方案 （ 1）方案采用二級 圓柱齒輪減速 器，結(jié)構(gòu)簡單，但齒輪相對于軸承的位置不對稱，安徽理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計 7 因此要求 軸有較大剛度。高速級齒輪布置在院里輸入端，這樣，軸在轉(zhuǎn)矩作用下 產(chǎn)生的扭矩變形和載荷作用下產(chǎn)生的彎曲變形可以部分地相互抵消，以減緩 沿齒寬載荷分布不均勻的現(xiàn)象，用于載荷比較平衡的場合。 （ 2）方案采用蝸桿減速器 和開式齒輪傳動 ，蝸桿傳動具有傳動比大、結(jié)構(gòu)緊湊、工作平穩(wěn)等優(yōu)點(diǎn)，但其傳動效率 較低，尤其在可以自鎖 時，其傳動更低，且蝸桿尺寸大，成本高。因此，它通常用于中小 功 率、間歇工作或要求自鎖的場合。為了提高傳動效率，減小蝸桿結(jié)構(gòu)尺寸，通常將其布置在高速級。 蝸桿在蝸輪上方，蝸桿的 圓周速度可高些，但蝸桿不易潤滑。 開式齒輪結(jié)構(gòu)簡單，制造安裝方便。 （ 3） 方案采用一級圓錐齒輪減速器和開式齒輪傳動，圓錐齒輪減速器減小絞車的寬度，但錐齒輪尺寸不易太大，否則加工困難，而且制造安裝復(fù)雜、成本高 。 比較上述三種方案，（ 2）方案結(jié)構(gòu)簡單 ,而且占用的空間小 ,適合井下狹窄空間。第一級 采用蝸桿機(jī)構(gòu) 符合回柱絞車傳動比大的要求 ,適合慢速絞車牽引重物及對采煤 工作面液壓支架的撤移、調(diào)向和搬運(yùn)等間歇性工作，并且安全系數(shù)較高；制作安裝也不復(fù)雜，成本較低。 所以經(jīng)過比較 ,最終我選擇此種傳動方案。 結(jié)構(gòu)特征與工作原理 （ 1） .傳動系統(tǒng) 圖 22 絞車傳動系統(tǒng) 1電動機(jī)； 2底座； 3電力液塊式制動器； 4彈性柱銷聯(lián)軸器； 5圓弧圓柱蝸桿減速器；6齒 輪 輪罩； 7中間軸裝置； 8卷筒裝置 （ 2） .制動部分 本絞車的制動部分由制動器和帶制動輪的彈性柱銷聯(lián)軸器兩部分組成，安裝在電機(jī)安徽理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計 8 與減速器之間。 制動器采用 YWZ5400/80 電力液壓塊式制動器，其電器具有隔爆功能，自成系統(tǒng)安裝在絞車底座上，拆裝方便。 帶制動輪的彈性柱銷聯(lián)軸器，采用彈性柱銷 聯(lián)接，用以傳遞動力和制動，且具有補(bǔ)償兩軸線的相對誤差以及緩沖吸振的 性能。 （ 3） .減速器 本絞車采用 CWU35525I 圓弧圓柱蝸桿減速器 ，其蝸桿用軸向剖面為圓弧形的砂輪進(jìn)行精加工，可獲得較高精度，具有承載能力大，效率高的優(yōu)點(diǎn)。減速器殼體采用整體鑄造，設(shè)有油標(biāo)、放油孔、通氣塞、透視孔、吊耳等。 （ 4） .中間軸裝置 中間軸位于減速器和卷筒之間，起減速作用。該部件由軸承座、軸承、軸和齒輪等零件組成。其采用了雙列向心球面滾子軸承，承載能力較大，且具有一定的自動調(diào)心性能，有利于安裝調(diào)整。軸承采用脂潤滑，打開兩端的軸承蓋便能進(jìn)行油脂的補(bǔ)充或更換。 （ 5） .卷筒部件 卷筒部件由主軸、軸承座、卷筒和大齒輪等零件組成。主軸兩端固定在軸承座上 ，卷筒內(nèi)孔兩端的圓錐滾子軸承支撐在主軸上，固裝在卷筒上的大齒輪外側(cè)面設(shè)有壓板，以便鋼絲繩從繩孔穿入并緊固繩頭。 （ 6） .底座 底座采用鋼板、型鋼焊接而成，底座上備有基礎(chǔ)孔及錨固、打支柱的柱窩等穩(wěn)車的位置，以供使用。 主要技術(shù)參數(shù) 表 21 技術(shù)規(guī)格 鋼絲繩靜張力 kg 外層最大 平均 電動機(jī) 型號 YB2315S8 功率 kW 55 卷筒容繩量 m 200 轉(zhuǎn)速 r/min 740 鋼絲繩平均繩速 m/s 電壓 V 380/660 總減速比 1 200 制動器 型號 YZ5400/80 質(zhì)量 kg 制動力矩 N m 6301120 卷筒 直徑 mm 560 電機(jī)功率 kW 寬度 mm 620 外形尺寸 長度 mm 鋼絲繩 直徑 mm 30 寬度 mm 長度 mm 210 高度 mm 1444 安徽理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計 9 3 主要參數(shù)的確定 電動機(jī)的選擇與動力參數(shù) 3． 電動機(jī)類型和結(jié)構(gòu)型式 根據(jù)電動機(jī)工作電源的不同， 電動機(jī)有交流電動機(jī)和直流電動機(jī)兩種。由于直流電動機(jī)需要直流電源，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，價格較高，維護(hù)不方便，因此無特殊要求時不宜采用，工業(yè)上一般采用交流電動機(jī)。 電動機(jī)按結(jié)構(gòu)及工作原理可分為 同步電動機(jī) 和異步電動機(jī) ， 異步 電動機(jī)按轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)可分為鼠籠型異步電動機(jī)和繞線型異步電動機(jī) 。 絞車屬于非連續(xù)制工作機(jī)械，且起動、制動頻繁。因此，選擇電動機(jī)應(yīng)與其工作特點(diǎn)相適應(yīng)。 慢速絞車主要用于井下回收支柱用 ,為防止瓦斯、粉塵等有害氣體引起爆炸 ,故絞車的電動機(jī)需要選用礦用防爆電機(jī)。防爆電機(jī)的選型原則是安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理、維護(hù)方便 ,同其它 的防爆電氣設(shè)備一樣應(yīng)根據(jù)危險場所的類別和區(qū)域等級以及在該場所存在的爆炸性混合物的級別、組別來選用。在這里我們選用 YB2 系列防爆電機(jī)，結(jié)構(gòu)為封閉臥式結(jié)構(gòu)。 系統(tǒng)的總效率 傳動裝置的總效率 η =η 1 η 2 η 3 178。 η 4 η 5 式中為從電動機(jī)到繩筒之間各傳動機(jī)構(gòu)和軸承的效率 彈性柱銷聯(lián)軸器 η1= 由《機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計》附表 11 圓弧圓柱蝸桿減速器 η2= 由《機(jī)械設(shè)計手冊》第 3卷表 25 166 圓柱齒輪傳動 η3= 由《機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計》附表 11 中間軸調(diào)心滾子軸承 η4= 由《機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計》附表 11 卷筒圓錐滾子軸承 η5= 由《機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計》附表 11 所以系統(tǒng)的總效率 η = 178。 = 電動機(jī)的功率 卷筒所需功率 Pw=F*V/1000 試設(shè)鋼絲繩的速度 V= m∕ s 所以 Pw= 280 = kW 則所需電動機(jī)功率 Pd = Pw∕η = ∕ = kW 選額定功率為 55KW,電機(jī)同步轉(zhuǎn)速 750r/min，電機(jī)滿載轉(zhuǎn)速 740 r/min，由于是在礦井下工作，則要求電機(jī)必須具有隔爆功能。查國家標(biāo)準(zhǔn)《 MTT 4782021 YB2 系列輸送機(jī)用隔爆型三相異步電動機(jī)》選取電機(jī)型號為： YB2315S8。 安徽理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計 10 傳動比的計算 試設(shè)鋼絲繩的速度 v = m∕ s 卷筒轉(zhuǎn)速 nw=V 1000 60/π D= （ 1000） /(π 560) 60= r/min 總傳動比 i=Pw/nw=740247。 = 取 i=200 傳動比分配：蝸輪蝸桿為 25 一級齒輪為 二級為 運(yùn)動參數(shù)計算 圖 31 JHMB28 結(jié)構(gòu)示意圖 各軸的轉(zhuǎn)速： n1=nd=740 r/min n2=n1 i1? =740/25= r/min n3 = n2 i2? =n4 = n3 i3? =各軸的輸入功率： P1 = Pd η1 =55= kW P2 = P1 η2 = = kW P3 = P2 η34 = = kW P4 = P3 η35 = = kW 各軸的輸入轉(zhuǎn)矩： Td = 105Pd/nd = N m T1 = 105P1/n1 = N m T2 = 105P2/n2 = N m 安徽理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計 11 T3 = 105P3/n3 = N m T4 = 105P4/n4 = 31 各軸 的 相關(guān)參數(shù) 軸 功率 /kW 轉(zhuǎn)速 / 轉(zhuǎn)矩 /N m 傳動比 電動機(jī) 55 740 1 1 740 2 25 3 4 鋼絲繩的計算與選擇 （ 1） .鋼絲繩結(jié)構(gòu)、材料 鋼絲繩是由若干根 鋼絲按一定捻向繞股芯捻成股，再由若干股按一定捻向繞繩芯捻制成繩。 本次絞車選用優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼絲，可以獲得較大的抗拉強(qiáng)度；金屬繩芯，可以減少鋼絲之間的擠壓變形和接觸應(yīng)力，使鋼絲富有彈性，抗沖擊和緩解彎曲應(yīng)力，儲存潤滑油，防止內(nèi)部銹蝕和減少 鋼 絲間摩擦。同時井下作業(yè)環(huán)境復(fù)雜，為了增加鋼絲繩的防腐蝕性能，要在鋼絲繩表面鍍鋅。 （ 2） .鋼絲繩接觸情況 由于礦用鋼絲繩用于輔助搬運(yùn)，對其性能要求等級不是太高，則點(diǎn)接觸式普通鋼絲繩即可滿足要求。 綜合以上情況選取結(jié)構(gòu)為 6x19 的普通圓股鋼絲繩，公稱抗拉強(qiáng)度為 1670Mpa，直徑為 30mm,長度根據(jù)現(xiàn)場要求決定。截面如圖 21。 圖 32 鋼絲繩結(jié)構(gòu) 資料來源： 李炳文，萬麗榮，柴光遠(yuǎn) .礦山機(jī)械 [M].徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社， 2021 卷筒參數(shù)計算與選擇 卷筒結(jié)構(gòu) 卷筒結(jié)構(gòu)形式較多，可按下述方法分類： 安徽理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計 12 按照制造方式不同可分為鑄造卷筒和焊接卷筒。鑄造卷筒應(yīng)用廣泛。絞車的卷筒大多為鑄鐵卷筒，成本低，工藝性好。 按照卷筒纏繞層數(shù)的不同可分為單層纏繞卷筒和多層纏繞卷筒。絞車主要使用多層纏繞卷筒。 按照卷筒內(nèi)部是否帶有筋板，可分為帶筋板卷筒和不帶筋板卷筒。 按照結(jié)構(gòu)的整體性，卷筒可分為整體式卷筒和分體裝配式卷筒。 按照轉(zhuǎn)矩的傳遞方式來分，常采用端側(cè)板周邊大齒輪外嚙合式和筒端或筒內(nèi)齒輪內(nèi)嚙合式。 卷筒材料 由于考慮到卷筒材料具有良好的鑄造性和焊接工藝性，且貨源廣泛，在本設(shè)計中選取材料 QT45010，極限應(yīng)力 σB=450M Pa、 σS=310MPa。 卷筒尺寸 （ 1）卷筒的名義直徑 D 根據(jù)中華人民共和國煤炭行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) MT/T 9532021 卷筒直徑與鋼絲繩繩徑之比應(yīng)大于 18，知卷筒直徑 D=18x30mm=540mm。取 D=560mm。 （ 2）試取卷筒的寬度 B 卷筒的寬度直接影響到最終產(chǎn)品的寬度，因此，它的寬度必然要有最大值的限制，即不能太寬。所以卷筒的寬度不能隨便確定，而最 好是根據(jù)實(shí)際情況 它定下來，這樣有利于整體的配合。讓人看起來協(xié)調(diào)、美觀、大方。但現(xiàn)在考慮到卷筒的平均速度以及便于下面的計算，依據(jù)卷筒的名義直徑和卷筒容繩量 160m。試取卷筒寬度為 620mm。 (3)初選鋼絲繩的纏繞層數(shù) n 鋼絲繩在卷筒上的纏繞層數(shù)與卷筒的寬度和 長度以及容繩量有關(guān)。一般情況下，由于鋼繩在卷筒上纏繞，鋼繩中產(chǎn)生彎曲應(yīng)力和扭轉(zhuǎn)應(yīng)力，在其反復(fù)作用下，鋼絲繩會出現(xiàn)疲勞。反復(fù)彎曲的次數(shù)越多 ，疲勞破壞迅速?；刂g車與其他鋼絲繩纏繞式機(jī)械有所不同，在回柱過程中鋼繩不需要連續(xù)不斷地纏繞，鋼繩放出后就相當(dāng)于一個均質(zhì)的彈性桿，由于它傳遞拉力，因此可以認(rèn)為疲勞斷絲不是它的主要破壞因素。卷筒纏繞層數(shù)越多，鋼絲繩容易發(fā)生咬傷，彎曲應(yīng)力變化太快，減緩了壽命；纏繞層數(shù)越少則會擴(kuò)大卷筒的寬度，使整部機(jī)器的尺寸變大，不利于井下操作。綜合以上信息，試選 n = 5 層。 參數(shù)驗(yàn)算 （ 1）鋼絲繩纏繞直徑 (mm): 第一層鋼絲繩纏繞直徑 D1=D+d=560+30=590 第二層鋼絲繩纏繞直徑 D2=D1+2 d sin60186。=590+2 30 sin60186。= 第三層鋼絲繩纏繞直徑 D3=D2+2 d sin60186。=+2 30 sin60186。= 安徽理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計 13 第四層鋼絲繩纏繞直徑 D4=D3+2 d sin60186。=+2 30 sin60186。= 第五層鋼絲繩纏繞直徑 D5=D4+2 d sin60186。=+2 30 sin60186。= （ 2）每層纏繞圈數(shù) ： N=B/d=620/30=，取 N=20。 （ 3） 纏繞鋼絲繩長度 (m)： 第一層纏繞鋼絲繩長度 L1=Nπ D1/1000=20π 590/1000= 第二層纏繞鋼絲繩長度 L2=Nπ D2/1000=20π 第三層纏繞鋼絲繩長度 L3=Nπ D3/1000=20π 第四層纏繞鋼絲繩長度