【文章內(nèi)容簡介】 現(xiàn)悶車，在功率計(jì)算中，取 K=，鼠籠電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性見圖 21。圖 21 鼠籠電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性計(jì)算功率 (千瓦 ) （2??maxax/102kPVF???1）式中： ——卷筒最外層鋼繩速度（米/秒） ；max——卷筒最外層鋼繩拉力（牛） ；kF——機(jī)械傳動(dòng)總效率。?額定功率 (22)maxPk?河南理工大學(xué)本科畢業(yè)論文 18 將（21）式代入上式 （kw） （23）??maxax/102kPVFk????按此計(jì)算值 P，在電動(dòng)機(jī)樣本中查取標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)機(jī)功率值，查取值不得低于 P 值。. 鋼繩型式和直徑的確定鋼繩在使用過程中，其機(jī)械強(qiáng)度降低的因素主要有磨損，銹蝕，疲勞，斷絲及咬傷。但是對于不同的絞車，由于其工作特點(diǎn)及使用條件不同。促使其機(jī)械強(qiáng)度降低的因素也不盡相同。一般情況，由于鋼繩在滾筒上纏繞，鋼繩中產(chǎn)生彎曲和扭轉(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，疲勞破壞越迅速?；刂g車與其他鋼繩纏繞式機(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(gè)均質(zhì)的彈性桿，由它傳遞拉力。因此可以認(rèn)為上述疲勞斷絲不是回柱鋼絲繩破壞的主要因素。使用在工作面的回柱絞車，因濕度大，易銹蝕，在回柱過程中鋼繩經(jīng)常與底板，煤摩擦，因此銹蝕與磨損相伴發(fā)生，而且磨損在銹蝕作用下發(fā)展加劇。銹蝕和磨損是回柱鋼繩報(bào)廢的主要原因。當(dāng)然，對于多層纏繞咬繩是不可避免的。因此咬繩對鋼繩壽命的影響也不容忽視。明確了回柱鋼繩破壞的主要因素，就可以選擇鋼繩的型式。①在井筒淋水大,淋水酸堿度高,以及在回風(fēng)巷中,由于腐蝕嚴(yán)河南理工大學(xué)本科畢業(yè)論文 19 重應(yīng)選用鍍鋅鋼絲繩。②在磨損嚴(yán)重的條件下使用的鋼絲繩,如斜井提升時(shí),應(yīng)選用外層鋼絲較粗的三角股鋼絲繩。③當(dāng)彎曲疲勞為主要損壞原因時(shí),應(yīng)選用線接觸式順捻繩和三角股繩。④同向捻鋼絲繩因較柔軟、表面光滑、耐疲勞性能好、壽命長,主要用于立井及斜井箕斗提升中。斜巷串車提升,減少松繩打結(jié),一般應(yīng)選用不易松散的交互捻鋼絲繩。⑤當(dāng)鋼絲繩在絞車滾筒上做右螺旋纏繞時(shí),則應(yīng)選用右捻繩。反之,則用左捻繩。⑥多繩摩擦提升機(jī)采用左右捻各半。⑦用于溫度高或有明火的地方,如矸石山等,應(yīng)選用金屬繩芯鋼絲繩?；刂g車選擇 619 型，該型鋼繩屬于點(diǎn)接觸式，它的特點(diǎn)是質(zhì)地柔軟，耐磨，適合于干工作面工作。由于是點(diǎn)接觸，繩股中鋼繩的接觸應(yīng)力較大，所以耐疲勞性能差。但是，回柱鋼繩疲勞不是降低機(jī)械強(qiáng)度的主要因素。由此看出，這種型式的鋼繩是合適的。為了確定鋼繩的直徑，首先要研究回柱鋼繩的許用安全系數(shù)。合理的選擇鋼繩的安全系數(shù)是設(shè)計(jì)工作中的一項(xiàng)主要工作。提高鋼繩的安全系數(shù)能延長鋼繩的使用壽命。但是鋼繩安全系數(shù)過大，則鋼繩直徑就相應(yīng)變粗，導(dǎo)致機(jī)械體積大而且笨重。這既不符合經(jīng)濟(jì)原則，又給絞車整體井下搬運(yùn)帶來不便。因此，在確保安全可靠性的前提下，盡可能減小安全系數(shù).河南理工大學(xué)本科畢業(yè)論文 20 許用安全系數(shù) (24)??12nk??式中： ——繩斷造成后果系數(shù)；1k——多年國內(nèi)煤礦使用試驗(yàn)表明，很少由于回柱斷繩造成人身傷亡和設(shè)備事故。 《煤礦保安規(guī)程》第 56 規(guī)定:“放頂人員必須站在支架完整，沒有可能發(fā)生崩繩，崩柱，甩鉤，斷繩抽人等情況的安全地點(diǎn)工作” 。可見，只要遵守《保安規(guī)程》 ，就可以避免斷繩造成的死亡事故。因此?。?=. 1k鋼繩制造工藝是成熟的，其材質(zhì)可靠，因此，新鋼繩一般很少存在質(zhì)量上的缺陷（礦山使用舊鋼繩除外） 。另外，安全系數(shù)是以電動(dòng)機(jī)過載時(shí)的出力經(jīng)計(jì)算求得的，已偏于安全。因此，取： =則許用安全系數(shù)等于： [n]=1++=所確定的許用安全系數(shù)與提升設(shè)備主鋼繩安全系數(shù)相比，似乎偏低，這可能引起人們的擔(dān)心。但應(yīng)但看到，目前國內(nèi)外鋼繩鋼繩計(jì)算理論尚不完善。對于提升鋼繩，實(shí)際上計(jì)算時(shí)僅僅注意到鋼繩的靜載荷（繩重與終端載荷） ，而鋼繩中產(chǎn)生的動(dòng)載荷是用增大安全系數(shù)來抵償。因此，安全系數(shù)選擇比較大。其實(shí)也是一個(gè)約略的數(shù)值，不能鋼繩中發(fā)生的實(shí)際過程。而回柱絞車鋼繩拉力一般屬于靜拉力，因此，鋼繩工作時(shí)仍然是安全的?；刂g車設(shè)計(jì)計(jì)算安全系數(shù)由下式求得：河南理工大學(xué)本科畢業(yè)論文 21 N=（整條鋼繩破斷拉力）/（鋼繩在卷筒最內(nèi)層拉力）=[n] (2)式中取鋼繩整條破斷拉力，這是因?yàn)殇摾K的鋼絲破斷拉力總和與鋼繩破斷拉力并不相等，后者小于前者。下面以換算系數(shù)表示兩者之間的關(guān)系。=(鋼繩破斷拉力總和整條鋼絲繩破斷拉力)/鋼繩破斷拉力KE總和100%對于各種結(jié)構(gòu)的鋼繩，換算系數(shù)是不同的。它與繩股內(nèi)鋼絲間接觸形式（點(diǎn)，線，面） ，捻距大小及鋼繩結(jié)構(gòu)等因素有關(guān)。鋼繩的結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，繩中鋼絲數(shù)越多，則有捻制所造成的破斷拉力損失越大?；刂g車選用鋼繩為 619 型，其換算系數(shù)為： =15% KE(3) 整條鋼繩破斷拉力=（1 ）(鋼絲破斷拉力總和)KE在（2）式中，取鋼絲繩在卷筒最內(nèi)層靜拉力，因?yàn)?，在回柱過程中，可能出現(xiàn)最大靜拉力是在最內(nèi)層（此拉力遠(yuǎn)大于標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的額定拉力） 。此拉力可由下式求得：（N） （25）??k102PKF=V式中： P——電動(dòng)機(jī)額定功率，千瓦（查樣本值） ；——傳動(dòng)總效率；——卷筒最內(nèi)層鋼絲繩速度 米/秒；?VK——電動(dòng)機(jī)過載系數(shù)。因?yàn)? ??211kdnVD?????河南理工大學(xué)本科畢業(yè)論文 22 所以 ??21KVDdn?????式中： ——最外層繩速， 米/秒；KVD——卷筒直徑， 米；d——在卷筒纏繞一層是所增加的纏繞直徑。一般取 d=。k——鋼繩直徑；n——在卷筒上纏繞層數(shù)。則卷筒最內(nèi)層轉(zhuǎn)速為： =???????： =1000N10KPKFV???整條鋼繩破斷拉力 整條鋼繩破斷拉力 =（1 ）(鋼絲破斷拉力總和)KE=450=1000N回柱絞車設(shè)計(jì)計(jì)算安全系數(shù)由下式求得：N=（整條鋼繩破斷拉力）/（鋼繩在卷筒最內(nèi)層拉力）= 所以是合格的。河南理工大學(xué)本科畢業(yè)論文 23 按上式計(jì)算的整條鋼繩破斷拉力與鋼繩在卷筒最內(nèi)層纏繞時(shí)的靜壓力，代入（2）式便得計(jì)算安全系數(shù)，若其值大于許用安全系數(shù) ，則所選用的鋼絲繩就是安全的。． 卷筒直徑的確定所有礦用絞車不論是纏繞式或者是摩擦式的，其卷筒直徑都是根據(jù)預(yù)先規(guī)定的卷筒直徑與鋼繩繩直徑的比值（D/dk）確定的。因?yàn)?，繩中產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力直接與卷筒直徑，鋼絲繩直徑以及鋼繩結(jié)構(gòu)有關(guān)。彎曲應(yīng)力為： （N/ ）KbdED???Kd2毫 米式中：E——鋼絲繩彈性模數(shù) （N/ ） ；2毫 米D——卷筒直徑 （mm） ；——鋼絲直徑 （mm） ；KdK——與鋼繩結(jié)構(gòu)有關(guān)的系數(shù)。顯然，為降低彎曲應(yīng)力，在鋼絲繩直徑以及其材料確定后，增大卷筒直徑對于提高鋼絲繩壽命是很有益的?；刂g車雖屬于鋼繩纏繞式機(jī)械，但鋼繩的主要作用，不是牽引載荷不斷地運(yùn)動(dòng)，而是作為一個(gè)彈性桿，將卷筒的圓周拉力作用在支柱上，而且回柱時(shí)只有幾秒鐘。因此，鋼繩不需要連續(xù)不斷地往卷筒上纏繞，鋼繩的主要破斷形式不是疲勞斷絲，國外對 D/值也沒有明確規(guī)定。為確保安全，有不因?yàn)檫@個(gè)比值選的過大而Kd增加機(jī)體，建議選用 D/ =16 所以選擇卷筒直徑為 400 毫米，滿Kd足要求。河南理工大學(xué)本科畢業(yè)論文 24 3 各類零件的設(shè)計(jì)和強(qiáng)度計(jì)算 引言根據(jù)設(shè)計(jì)方案提供的技術(shù)規(guī)格和設(shè)計(jì)參數(shù)，并且提供了絞車的總體設(shè)計(jì)方案。通過設(shè)計(jì)計(jì)算，確定了以蝸輪蝸桿減速器以及兩極齒輪減速和調(diào)速機(jī)構(gòu)的各部分結(jié)構(gòu)尺寸，對其主要部件的強(qiáng)度進(jìn)行了校核。絞車的結(jié)構(gòu)示意圖見圖 31。絞車的工作原理為：圖 31 絞車的結(jié)構(gòu)示意圖JHMB14 絞車的動(dòng)力源為防爆電動(dòng)機(jī)，通過聯(lián)軸器聯(lián)接電動(dòng)機(jī)的軸和蝸桿軸，通過蝸輪蝸桿減速后再通過兩級齒輪減速裝置使得傳動(dòng)比達(dá)到此絞車需要的傳動(dòng)比，最后由二級齒輪減速裝置的低速齒輪用螺栓和滾筒聯(lián)接使動(dòng)力傳遞給滾筒使得滾筒按照需要的速度卷起鋼繩牽引柱子，達(dá)到絞車的功能這即為絞車的工作原理. 技術(shù)規(guī)格與參數(shù)JHMB14 型慢速絞車主要由以下 5 個(gè)部分組成：； 2.底架； ； ； ；河南理工大學(xué)本科畢業(yè)論文 25 表 31 主要參數(shù)卷筒直徑 400mm卷筒寬度 300mm容繩量 150m繩的直徑 23mm繩速 平均提升力 120KN型號 YBK225M8功率 22KW電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 730r/min傳動(dòng)比 128 . 電機(jī)的計(jì)算和選取 根據(jù)資料可知卷筒的線轉(zhuǎn)速為 米/秒由此可以推算卷筒的角速度：n（卷筒）=v(卷筒)/( )=( 400)=???則卷筒的拉力功率為： P=FV=1401000=整個(gè)機(jī)械的傳動(dòng)效率為：河南理工大學(xué)本科畢業(yè)論文 26 y==電動(dòng)機(jī)的工作功率為： KWKP??????根據(jù)《機(jī)電液設(shè)計(jì)手冊》單級蝸輪蝸桿傳動(dòng)比為 10：40，齒輪的傳動(dòng)比為 1：8，根據(jù)資料得知 JHMB14 絞車的傳動(dòng)為蝸輪蝸桿減速器和兩對齒輪減速。則整個(gè)機(jī)械的傳動(dòng)比為： 10114088=102560.由此得知電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速范圍為：n(電動(dòng)機(jī))=(102560)=.由于目前我國煤炭產(chǎn)量已達(dá) 7 億多噸，居世界第三位。開采方，有些礦井甚至是超級瓦斯，過去國內(nèi)沒有較好的防爆系統(tǒng)，所以井下只好使用非防爆型絞車，采用加強(qiáng)通風(fēng)措施等方法，以防止瓦斯爆炸事故的發(fā)生。這樣既不經(jīng)濟(jì)，又不安全。煤炭部規(guī)定，井下使用絞車必須是防爆型的，所以現(xiàn)在使用的絞車都是必須限期達(dá)到防爆要求。由于該絞車應(yīng)用于礦山所以使用防爆型電動(dòng)機(jī)在根據(jù)電動(dòng)機(jī)的工作功率選用 YBK255M8 型電動(dòng)機(jī)，其性能參數(shù)見表 31.表 32 電動(dòng)機(jī)的技術(shù)參數(shù)型號 功率（KW） 轉(zhuǎn)速（n/min）YBK225M8 22 730河南理工大學(xué)本科畢業(yè)論文 27 總的傳動(dòng)比為： =730/??電 動(dòng) 機(jī)卷 筒 取 128。傳動(dòng)比的分配： 蝸輪蝸桿為 20；一級齒輪為 2；二級齒輪為。 計(jì)算各軸的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)JHMB14 結(jié)構(gòu)示意圖見圖 32。圖 32 JHMB14 結(jié)構(gòu)示意圖各軸的轉(zhuǎn)速： 1=n?電 動(dòng) 機(jī) 730r/=in?.各軸的輸入功率：河南理工大學(xué)本科畢業(yè)論文 28 101=???電 動(dòng) 機(jī) ?=12323..4644=1609P???70K各軸的輸入轉(zhuǎn)矩為： ??電 動(dòng) 機(jī)電 動(dòng) 機(jī) 電 動(dòng) 機(jī) ==74..9i????1電 動(dòng) 機(jī) 535..6Ti??3 =.4N4=809297???4 21m各軸的參數(shù)見表 32.表 3 2 各軸的相關(guān)參數(shù)：軸 功率（KW）轉(zhuǎn)矩（ ）?Nm轉(zhuǎn)速（r/min）傳動(dòng)比 效率電動(dòng)機(jī) 7301 7302 1 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)論文 29 3 4 202 蝸輪蝸桿的設(shè)計(jì)和計(jì)算選用蝸輪蝸桿的原因是因?yàn)樗Y(jié)構(gòu)緊湊，工作平穩(wěn)，無噪聲，沖擊振動(dòng)小而且能夠得到很大的單級傳動(dòng)比（由于其需要的總傳動(dòng)比為 128 比較大）選用的是圓柱蝸桿傳動(dòng)。選[ /a]值 1d當(dāng)量摩擦系數(shù): 假設(shè) Vs=47m/s 查表 知 取其中間值 當(dāng)量摩擦系數(shù)： = 當(dāng)量摩擦角： =??選取[ /a]值： 在圖 上傳動(dòng)比為 20 的線上去一點(diǎn)1d查：導(dǎo)程角： =15 (z=2) [ /a]=??1d傳動(dòng)嚙合效率： =? 蝸輪轉(zhuǎn)矩： 112=?????2 =河南理工大學(xué)本科畢業(yè)論文 30 =?使用系數(shù)： 查表 （電動(dòng)機(jī)均勻平穩(wěn)，工作機(jī)輕微沖擊）取 Ka=彈性系數(shù)： 根據(jù)蝸輪蝸桿副查表 得 Mpa147eZ?轉(zhuǎn)速系數(shù) = Zn=(/1)nZ??8()?壽命系數(shù) = = h接觸系數(shù) 由圖 線查得 =3pZ接觸疲勞極限 查表 線查得 =265MPalimH?接觸疲勞最小安全系數(shù) 自定 = 中心距 32limlim(/)aenhHKTzZ?????2（ ）= (173./)?=280mm蝸桿頭數(shù) = 1()/Zan???()/73?? = 取 =21Z蝸輪齒數(shù) =40210i?2模數(shù)