【文章內(nèi)容簡介】 現(xiàn)悶車，在功率計算中，取 K=，鼠籠電動機機械特性見圖 21。圖 21 鼠籠電動機機械特性計算功率 (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——機械傳動總效率。?額定功率 (22)maxPk?河南理工大學本科畢業(yè)論文 18 將（21）式代入上式 （kw） （23）??maxax/102kPVFk????按此計算值 P，在電動機樣本中查取標準電動機功率值，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，其機械強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，由于其工作特點及使用條件不同。促使其機械強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)應力，在其反復作用下，鋼絲繩會出現(xiàn)疲勞。反復彎曲的次數(shù)越多，疲勞破壞越迅速。回柱絞車與其他鋼繩纏繞式機械有所不同，在回柱過程中鋼繩不需要連續(xù)不斷地纏繞，鋼繩放出后就相當于一個均質(zhì)的彈性桿，由它傳遞拉力。因此可以認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廢的主要原因。當然，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,以及在回風巷中,由于腐蝕嚴河南理工大學本科畢業(yè)論文 19 重應選用鍍鋅鋼絲繩。②在磨損嚴重的條件下使用的鋼絲繩,如斜井提升時,應選用外層鋼絲較粗的三角股鋼絲繩。③當彎曲疲勞為主要損壞原因時,應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),一般應選用不易松散的交互捻鋼絲繩。⑤當鋼絲繩在絞車滾筒上做右螺旋纏繞時,則應選用右捻繩。反之,則用左捻繩。⑥多繩摩擦提升機采用左右捻各半。⑦用于溫度高或有明火的地方,如矸石山等,應選用金屬繩芯鋼絲繩?；刂g車選擇 619 型，該型鋼繩屬于點接觸式，它的特點是質(zhì)地柔軟，耐磨，適合于干工作面工作。由于是點接觸，繩股中鋼繩的接觸應力較大，所以耐疲勞性能差。但是，回柱鋼繩疲勞不是降低機械強度的主要因素。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)是設計工作中的一項主要工作。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，則鋼繩直徑就相應變粗，導致機械體積大而且笨重。這既不符合經(jīng)濟原則，又給絞車整體井下搬運帶來不便。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)煤礦使用試驗表明，很少由于回柱斷繩造成人身傷亡和設備事故。 《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工作” ?？梢?，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)是以電動機過載時的出力經(jīng)計算求得的，已偏于安全。因此，?。? =則許用安全系數(shù)等于： [n]=1++=所確定的許用安全系數(shù)與提升設備主鋼繩安全系數(shù)相比，似乎偏低，這可能引起人們的擔心。但應但看到，目前國內(nèi)外鋼繩鋼繩計算理論尚不完善。對于提升鋼繩，實際上計算時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。其實也是一個約略的數(shù)值，不能鋼繩中發(fā)生的實際過程。而回柱絞車鋼繩拉力一般屬于靜拉力，因此，鋼繩工作時仍然是安全的?；刂g車設計計算安全系數(shù)由下式求得：河南理工大學本科畢業(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，這是因為鋼繩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，線，面） ，捻距大小及鋼繩結(jié)構(gòu)等因素有關。鋼繩的結(jié)構(gòu)越復雜，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，因為，在回柱過程中，可能出現(xiàn)最大靜拉力是在最內(nèi)層（此拉力遠大于標準中規(guī)定的額定拉力） 。此拉力可由下式求得：（N） （25）??k102PKF=V式中： P——電動機額定功率，千瓦（查樣本值） ；——傳動總效率；——卷筒最內(nèi)層鋼絲繩速度 米/秒；?VK——電動機過載系數(shù)。因為 ??211kdnVD?????河南理工大學本科畢業(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回柱絞車設計計算安全系數(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。河南理工大學本科畢業(yè)論文 23 按上式計算的整條鋼繩破斷拉力與鋼繩在卷筒最內(nèi)層纏繞時的靜壓力，代入（2）式便得計算安全系數(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)預先規(guī)定的卷筒直徑與鋼繩繩直徑的比值（D/dk）確定的。因為，繩中產(chǎn)生的彎曲應力直接與卷筒直徑，鋼絲繩直徑以及鋼繩結(jié)構(gòu)有關。彎曲應力為： （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)有關的系數(shù)。顯然，為降低彎曲應力，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械，但鋼繩的主要作用，不是牽引載荷不斷地運動，而是作為一個彈性桿，將卷筒的圓周拉力作用在支柱上，而且回柱時只有幾秒鐘。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，有不因為這個比值選的過大而Kd增加機體，建議選用 D/ =16 所以選擇卷筒直徑為 400 毫米，滿Kd足要求。河南理工大學本科畢業(yè)論文 24 3 各類零件的設計和強度計算 引言根據(jù)設計方案提供的技術規(guī)格和設計參數(shù)，并且提供了絞車的總體設計方案。通過設計計算，確定了以蝸輪蝸桿減速器以及兩極齒輪減速和調(diào)速機構(gòu)的各部分結(jié)構(gòu)尺寸，對其主要部件的強度進行了校核。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 絞車的動力源為防爆電動機，通過聯(lián)軸器聯(lián)接電動機的軸和蝸桿軸，通過蝸輪蝸桿減速后再通過兩級齒輪減速裝置使得傳動比達到此絞車需要的傳動比，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，達到絞車的功能這即為絞車的工作原理. 技術規(guī)格與參數(shù)JHMB14 型慢速絞車主要由以下 5 個部分組成：； 2.底架； ； ； ；河南理工大學本科畢業(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電動機轉(zhuǎn)速 730r/min傳動比 128 . 電機的計算和選取 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=整個機械的傳動效率為：河南理工大學本科畢業(yè)論文 26 y==電動機的工作功率為： KWKP??????根據(jù)《機電液設計手冊》單級蝸輪蝸桿傳動比為 10：40，齒輪的傳動比為 1：8，根據(jù)資料得知 JHMB14 絞車的傳動為蝸輪蝸桿減速器和兩對齒輪減速。則整個機械的傳動比為： 10114088=102560.由此得知電動機的轉(zhuǎn)速范圍為：n(電動機)=(102560)=.由于目前我國煤炭產(chǎn)量已達 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，采用加強通風措施等方法，以防止瓦斯爆炸事故的發(fā)生。這樣既不經(jīng)濟，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到防爆要求。由于該絞車應用于礦山所以使用防爆型電動機在根據(jù)電動機的工作功率選用 YBK255M8 型電動機，其性能參數(shù)見表 31.表 32 電動機的技術參數(shù)型號 功率（KW） 轉(zhuǎn)速（n/min）YBK225M8 22 730河南理工大學本科畢業(yè)論文 27 總的傳動比為： =730/??電 動 機卷 筒 取 128。傳動比的分配： 蝸輪蝸桿為 20；一級齒輪為 2；二級齒輪為。 計算各軸的運動和動力參數(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 機 730r/=in?.各軸的輸入功率：河南理工大學本科畢業(yè)論文 28 101=???電 動 機 ?=12323..4644=1609P???70K各軸的輸入轉(zhuǎn)矩為： ??電 動 機電 動 機 電 動 機 ==74..9i????1電 動 機 535..6Ti??3 =.4N4=809297???4 21m各軸的參數(shù)見表 32.表 3 2 各軸的相關參數(shù)：軸 功率（KW）轉(zhuǎn)矩（ ）?Nm轉(zhuǎn)速（r/min）傳動比 效率電動機 7301 7302 1 河南理工大學本科畢業(yè)論文 29 3 4 202 蝸輪蝸桿的設計和計算選用蝸輪蝸桿的原因是因為它結(jié)構(gòu)緊湊，工作平穩(wěn)，無噪聲，沖擊振動小而且能夠得到很大的單級傳動比（由于其需要的總傳動比為 128 比較大）選用的是圓柱蝸桿傳動。選[ /a]值 1d當量摩擦系數(shù): 假設 Vs=47m/s 查表 知 取其中間值 當量摩擦系數(shù)： = 當量摩擦角： =??選取[ /a]值： 在圖 上傳動比為 20 的線上去一點1d查：導程角： =15 (z=2) [ /a]=??1d傳動嚙合效率： =? 蝸輪轉(zhuǎn)矩： 112=?????2 =河南理工大學本科畢業(yè)論文 30 =?使用系數(shù)： 查表 （電動機均勻平穩(wěn)，工作機輕微沖擊）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)