【正文】 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(shí)對(duì)其向上的反力 2N ， D 點(diǎn)支撐處對(duì)其的支反力 1N ，以及 1N ， 2N 所產(chǎn)生的摩擦力 21,ff 。 同主艙門一樣，在救生艙門的整個(gè)圓周上沖壓出凸緣以便于安裝密封材料，在安裝軸承座的部位布置加強(qiáng)肋板。 ，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 mmd 25? ，手輪與軸配合的長度河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 53 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 1 段的長度應(yīng)比l 略短一些，現(xiàn)取 1 30l mm? 。 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(jì)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? 。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。 根據(jù)計(jì)算主艙門所用螺栓尺寸時(shí)的經(jīng)驗(yàn)可知，當(dāng)軸承剖分面處所用的螺栓尺寸同門板處所用的螺栓尺寸一樣時(shí)，肯定能滿足 使用要求。 壓緊時(shí)支承處的支反力為： 121 4 1 9 4 , 7 0 9 7N N N N?? 其中 1N 方向向下， 2N 方向向上。河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 48 NFt 2760? 。2 7 0 9 7 ,NN? 方 向 向 上。 普通平鍵的主要尺寸 軸的直徑 6~ 8 8~ 10 10~ 12 12~ 17 17~ 22 22~ 30 30~ 38 38~ 44 44~ 50 ?鍵 寬 鍵 高 2? 2 3? 3 4? 4 5? 5 6? 6 8? 7 10? 8 12? 8 14? 9 鍵的長度系列 6， 8， 10， 12， 14,16,18,20， 22， 25， 28， 32 ， 36， 40， 45， 50 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 46 緩沖門結(jié)構(gòu)計(jì)算 （ 1）緩沖門 門板設(shè)計(jì) 緩沖門門板設(shè)計(jì)參考主艙門艙門的設(shè)計(jì)原則，大體尺寸一樣，只是中間比主艙門少兩條肋板。 第四段分別于四桿機(jī)構(gòu)的連桿配合，同時(shí)起到對(duì)手輪軸左端的軸向固定作用，因此取該段直徑為 4 43d mm? ，連桿做成圓盤形狀，圓盤當(dāng)中凸緣處長度為 30mm，圓盤與手輪輪轂之間的軸向固定采用套筒，套筒長度為 15mm，因此第四段長度取為4 30 15 45l mm? ? ? 3 段與救生艙艙門門板上的軸承座孔相配合，同時(shí)起到對(duì)連桿圓盤輪轂左端的軸向固定 作用，根據(jù)上面所訴，門板中間的軸承座孔的直徑取為 50d mm? ，長度為 72l mm? ，河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 45 因此第 3段軸的直徑也取為 3 50d mm? ，軸與軸承座孔的配合長度為 72l mm? ，為了使連桿圓盤壓緊在軸承座上，應(yīng)使該段軸的長度比配合長度略短一些，取該段軸的長度為3 70l mm? 。33598720 3 3 . 6[ ] 8 01 6 1 6Td m m???? ? ?? 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)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。于是螺栓的危險(xiǎn)截面的拉伸強(qiáng)度條件為 :221 []4Fd?????、 選擇螺栓材料為 Q23性能等級(jí)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(jì)算螺栓的危險(xiǎn)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(jì)說明書 43 1 m m m m??）。根據(jù)上面計(jì)算的壓緊時(shí)支撐處的支反力計(jì)算螺栓直徑。 由擠壓強(qiáng)度確定銷釘尺寸： ? ?pp bdF ?? ??? mmbFd p 1871][ 6 ?????? ? 由剪切強(qiáng)度確定銷釘?shù)某叽纾?][41 2 ??? ?? dF mmFd 4118 71][41 ???? ??? 由上述計(jì)算確定銷釘直徑為 6mm，則銷釘能滿足工作要求。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(jì)算其臨界壓應(yīng)力。 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 。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 39 則 D 點(diǎn) 所受 最大彎矩： mmNmmNlFM DE ?????? 1 4 2 5 0 0502 8 5 0m a x 選 用壓緊 桿的材料是 45， 許用彎曲 應(yīng)力 1=60 aMP?? ， ? ?1m a x1 ?? ?? ?? WM mmMd 603214 2 50 032331m a x ???????? 則去 D 點(diǎn)處的直徑為 30mm （ 5） 、 根據(jù)穩(wěn)定性確定 BC桿的橫截面積 BC 桿與 CD 桿在 C 處鉸鏈， CD 桿的直徑為 30mm。因此該機(jī)構(gòu)無論是在啟動(dòng)位置還是壓緊位置都能提供足夠的壓緊力密封。此時(shí)，壓緊桿的受力分析圖如下： 分別就 ??? 10ACB 和 ??? 5ACB 時(shí)的兩種情況進(jìn)行受力分析： 當(dāng) ??? 10ACB 時(shí)，圖中機(jī)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(jì)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(shí)手輪提供的驅(qū)動(dòng)力為： NFF 7 7 465c o s804 10c o s39。其受力分析如下圖所示 ，圖中 A點(diǎn)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(jì)說明書 35 列力的平衡方程： ??? ??????? 1 0 05037s in21211 NN NNF 解得： ，方向向上。 根據(jù)對(duì)該 機(jī)構(gòu)進(jìn)行 Pro/E 方針演示在機(jī)構(gòu)剛開始運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于壓縮量小，所受阻力非常小，人通過手輪所能提供的 驅(qū)動(dòng)力足以克服壓緊時(shí)所需的阻力，因此，該機(jī)構(gòu)啟動(dòng)性能良河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 34 好，當(dāng)機(jī)構(gòu)運(yùn)行到一定角度時(shí)，壓縮量逐漸增大，所需克服的阻力也隨之增大，因此需要手輪提供更大的驅(qū)動(dòng)力才能鎖緊門框，以達(dá)到密封要求，根據(jù)機(jī)構(gòu)進(jìn)行的運(yùn)動(dòng)仿真，以??? 65A 時(shí)開始為啟動(dòng)時(shí)校核驅(qū)動(dòng)力是否能提供所需壓緊力的位置。 則 mmL a n50 ????? 。為達(dá)到密封要求 ， 密封圈壓縮量 mmL 3?? 。 艙門的鎖緊原理為：當(dāng)人員進(jìn)入救生艙后，扭動(dòng)艙門上的手輪，驅(qū)動(dòng)鎖緊機(jī)構(gòu)上的傳動(dòng)裝置，使壓緊桿向上運(yùn)動(dòng)，頂在艙體壁上的壓緊楔塊上，隨著壓緊桿的繼續(xù)向上運(yùn)動(dòng)，同時(shí)由于在靠近門邊緣處安裝的軸承座對(duì)壓緊桿的約束作用，為壓緊桿提供一個(gè)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）救生艙門板設(shè)計(jì) 救生艙門與艙體結(jié)合出示意圖如下： 救生艙形狀設(shè)計(jì)為矩形，為了便于人在發(fā)生礦難時(shí)能夠迅速打開艙門，進(jìn)入救生艙，艙門面積因該大一點(diǎn)好。 人在此高度所能提供的 扭力：根據(jù)人機(jī)工程學(xué)知識(shí) 雙臂做扭轉(zhuǎn)操作時(shí)一般可分為身體直立雙臂扭轉(zhuǎn)、身體屈曲雙手扭轉(zhuǎn)和彎腰雙手扭轉(zhuǎn)三種不同的姿勢。 結(jié)構(gòu)尺寸：根據(jù)強(qiáng)度要求，門應(yīng)該設(shè)計(jì)的尺寸小一點(diǎn)，但為了方便進(jìn)出，門的上緣高度選擇盡量高一點(diǎn)（ 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(shí)進(jìn)水。 （ 2）曲柄滑塊機(jī)構(gòu) 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 30 特點(diǎn)： 結(jié)構(gòu)簡單，四點(diǎn)聯(lián)動(dòng)，工作效率高。620)。 缺點(diǎn)：密封性差。 、 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?cè)O(shè)計(jì)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。 缺點(diǎn)：鎖緊點(diǎn)較少，密封效果可能受到影響。 缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，由于零件太多，可靠性降低，可能由于一個(gè)鎖緊點(diǎn)進(jìn)入不了嚙合而使開關(guān)困難。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 26 2) 聯(lián)動(dòng)滑動(dòng)型（四點(diǎn)鎖緊） 優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)剛度好，工作可靠性高。 1) 、 旋轉(zhuǎn)十字型 (四點(diǎn)鎖緊 ) 優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 25 第五 章 救生艙艙門的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 、 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(jì) ,整個(gè)艙體分為三個(gè)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 。 校核其橫向剛度 救生艙橫向同縱向一樣，也受到均勻載荷的作用，為了增加救生艙的剛度，在艙體橫向也需布置加強(qiáng)肋板，同樣選取 10 號(hào)槽鋼作為加強(qiáng)肋，其結(jié)構(gòu)參數(shù)如上表所述。其 結(jié)構(gòu) 示意圖如下： 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 20 艙體四周用 mm12 的 45 鋼鋼板沖壓而成，每兩節(jié)艙體之間由法蘭盤相連接，為達(dá)到密封性要求，法蘭盤之間鑲嵌密封材料，通過螺栓將將兩節(jié)艙體連接在一起。其中緩沖艙和設(shè)備艙單獨(dú)設(shè)計(jì)，生存艙分節(jié)設(shè)計(jì)， 然后用 螺栓將各段艙體連接起來，這樣便于不同型號(hào)的救生艙進(jìn)行裝配， 又有利于各部件的 運(yùn)輸和提升 ,并且對(duì)救生艙的系列化和標(biāo)準(zhǔn)化有重大意義。 結(jié)論 ：選用 mm700 方案 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 16 艙體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)： （ 艙體外廓設(shè)計(jì)圖 ） 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 17 （艙體內(nèi)部輪廓設(shè)計(jì)） 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(yùn)輸，滿足井下運(yùn)輸要求； 3）模塊化設(shè)計(jì)，便于標(biāo)準(zhǔn)化； 殼體：基板內(nèi)外側(cè)分別焊接加強(qiáng)元素，強(qiáng)度和剛度可以得到有效加強(qiáng)； 逃生門：艙體兩端分別設(shè)計(jì) 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(gè)檢測裝備固定于艙體內(nèi)壁； 設(shè)備艙：兩個(gè)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。 6段 = （ 2） 方案二：每段長度 800mm。 （ 4）人員艙與設(shè)備艙由長度和結(jié)構(gòu)相同的通用段組合而成。要求具有良好的氣密功能，且開閉方便。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(shí)（ )高溫和 60度的持續(xù)高溫。如下圖所示，救生艙外廓最大寬度 mm1700? ， 高度 mm2600? 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 13 緩沖艙：體積不小于 主艙：人均凈容積 不小于 ，主艙容納 12 人，總凈容積 不小于 m?? ，考慮到 %10 的余量，設(shè)計(jì)凈容積不小于 m 應(yīng)急艙門面積不小于 儲(chǔ)存每天每人食物飲用水所占容積： 飲用水： LL 72124/ ???? 人天天人 食物： KJKJ 24 00 00124/50 00 ???? 人天天人 （需換算成相應(yīng)體積的壓縮河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 14 餅干） 救生艙結(jié)構(gòu)布局： （ 1）艙體結(jié)構(gòu)采用分段組合式模塊化設(shè)計(jì)。 根據(jù)《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50215— 2020，《煤礦安全規(guī)程》 2020年版，《防治煤與瓦斯突出規(guī)定》 2020年版 嗎，《礦山救助規(guī)程》 2020年版，國家煤礦安全監(jiān)察局《煤礦井下避難所試點(diǎn)建設(shè)基本要求》（煤安監(jiān)司辦 2020年第 9號(hào)），國家安全監(jiān)管總局國