【正文】 年制定了調(diào)度絞車部標(biāo)準(zhǔn)。1982 年對上述兩個標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了修訂，其標(biāo)準(zhǔn)為 JB96583，JB140983。蘇聯(lián)，日本，美國，瑞典等國都制造礦用小絞車。比如調(diào)度絞車牽引力從 到 動力有電動的液動的和風(fēng)動的。傳動形式有皮帶傳動，鏈?zhǔn)絺鲃?，齒輪傳動，蝸輪傳動，液壓傳動，行星齒輪傳動和擺線齒輪傳動等。河南理工大學(xué)本科畢業(yè)論文 8 發(fā)展趨勢向標(biāo)準(zhǔn)化系列方向發(fā)展，向體積小，重量輕，結(jié)構(gòu)緊湊方向發(fā)展；向高效，節(jié)能，壽命長，低噪音，一機(jī)多能通用化，大功率，外形簡單，美觀，大方方向發(fā)展。從工作機(jī)構(gòu)上分，國外有單筒，雙筒以及摩擦式三種，我國只有單筒一種形式。我國及國外的調(diào)度絞車大多數(shù)采用行星齒輪傳動，其傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，使用維修方便。還有蘇聯(lián)的產(chǎn)品比我國同等規(guī)格的產(chǎn)品要小。回柱絞車的薄弱環(huán)節(jié)是球面蝸輪副傳動，回柱絞車的主傳動均采用了蝸輪副傳動，這是因為蝸輪副傳動比大，又具有自鎖性，故其傳動效率極低，一般只有 左右，回柱絞車的總傳動效率更低。隨著采煤機(jī)械化的發(fā)展，綜采設(shè)備的頻繁搬遷，又由河南理工大學(xué)本科畢業(yè)論文 9 于回柱絞車搬運(yùn)，工作時間長占用人工多，因此這類均應(yīng)設(shè)置快速回繩。蘇聯(lián)礦用小絞車使用壽命規(guī)定在 5 年以上，而我國目前不具備測試手段壽命無法考核，但從對客戶的訪問中得知，壽命達(dá)不到 5 年，噪音也稍大。蘇聯(lián)把調(diào)度絞車運(yùn)輸絞車等統(tǒng)一為一個標(biāo)準(zhǔn)中，主機(jī)相同，只是制造和操作部分有所不同，而我國即使是同一規(guī)格產(chǎn)品，不同廠家生產(chǎn)的其結(jié)構(gòu)各不相同，零件無通用之處，給使用和選型帶來不便，比如牽引力 這一檔回柱絞車就有四種型號。JM14 型是在一級蝸輪副減速后，其二三級減速都為圓柱齒輪傳動，JH14 型是在一級蝸輪副減速之后，其二級減速為直齒圓柱齒輪傳動，也是傳動系統(tǒng)最簡單的一種。河南理工大學(xué)本科畢業(yè)論文 10 表 11 我國與蘇聯(lián)絞車技術(shù)水平對比 結(jié)構(gòu)型式我國的礦用小絞車其中的調(diào)度絞車多為行星齒輪傳動，結(jié)構(gòu)有以下四種基本型式。2. 浮動式其特點(diǎn)是由于采用了浮動件，故絞車的傳動件受力狀況好，因而噪音明顯下降壽命較長。但該結(jié)構(gòu)剛性差，運(yùn)轉(zhuǎn)中齒輪精度很難保證，給進(jìn)一步提高壽命，降低噪音造成很大困難，河南理工大學(xué)本科畢業(yè)論文 11 且零件技術(shù)要求較高，制造難度大?；刂g車一電機(jī)使用最廣，傳動型式以球面蝸輪副居多，該機(jī)主要結(jié)構(gòu)型式為電機(jī)懸裝載蝸輪副減速器后，蝸輪蝸桿副減速器為第一級減速，第二級和第三級為圓柱齒輪傳動，分別安裝在機(jī)器的兩端對稱機(jī)體的中心布置，該機(jī)呈長條形適應(yīng)井下巷道的空間，體積小，底座呈雪橇形，安裝搬運(yùn)方便。并且這些國家的各制造公司有自己的產(chǎn)品系列型譜。，重量輕，結(jié)構(gòu)緊湊方向發(fā)展。為此有的將傳動部分置于滾筒內(nèi)部，有的緊貼滾筒端部，有的將電機(jī)埋入滾筒內(nèi)部，有的將底座支架減速器鑄造為一體。世界工業(yè)發(fā)達(dá)的國家如蘇聯(lián)，日本在河南理工大學(xué)本科畢業(yè)論文 12 絞車各種參數(shù)的設(shè)置上進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，選取最佳參數(shù)，最大限速提高產(chǎn)品性能。在產(chǎn)品節(jié)能方面各國各公司都很重視，蘇聯(lián)和日本在絞車設(shè)計方面為節(jié)省電耗，對電機(jī)功率在全方面分析絞車的實際工作情況的基礎(chǔ)上確定。，低噪音方向發(fā)展。壽命長經(jīng)濟(jì)效益才能高；噪音低有利于工人身心健康。并將壽命和噪音值納入產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中，西德絞車的噪音較低，為提高產(chǎn)品壽命和降低噪音，有的提高齒輪的制造精度，有的采用稀油潤滑，從而提高了產(chǎn)品的整機(jī)性能。使用范圍擴(kuò)大，要求絞車有比較強(qiáng)的適應(yīng)能力。三種絞車結(jié)構(gòu)相近，大同小異。有的國家已經(jīng)打破了行業(yè)界限，把各行業(yè)的卷揚(yáng)機(jī)設(shè)備統(tǒng)歸為卷揚(yáng)機(jī)類。便于提高產(chǎn)品質(zhì)量和社會經(jīng)濟(jì)效益。長期的生產(chǎn)實踐的成功經(jīng)驗表明，調(diào)度絞車除調(diào)度礦產(chǎn)外，也用于搬運(yùn)設(shè)備，其牽引力又顯得小一點(diǎn)，又如回柱絞車除用于回柱放頂外，有時也用于搬運(yùn)綜采及各類機(jī)電設(shè)備，運(yùn)河南理工大學(xué)本科畢業(yè)論文 13 距一般較長，牽引和回繩速度更慢，因此解決上述問題的同時要加大絞車的功率，滿足用戶的要求。由于各國力求使產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，重量輕，大都采用了機(jī)電合一的綜合機(jī)構(gòu)。整個絞車近似一個圓形，顯得線條簡單外形平滑，為了爭奪市場，各國絞車在外形上巧妙的構(gòu)思，使得產(chǎn)品造型美觀，操作者感到舒適。2. 具備檢測手段，很多項目及整機(jī)性能無法測定，心中無數(shù)。在完善測試手段過程中，當(dāng)前應(yīng)重點(diǎn)放在產(chǎn)品性能檢測，如壽命，噪音，效率，可靠性等。更新?lián)Q代光靠自己搞科研攻關(guān)，不僅力量不足，速度太慢，可先購買國外樣機(jī)，經(jīng)過使用后再考慮技術(shù)引進(jìn)問題。河南理工大學(xué)本科畢業(yè)論文 14 隨著大中型礦井的增多，煤礦產(chǎn)量的提高和大型綜采設(shè)備的使用，要求礦用小絞車在工作能力，工作效率，節(jié)能，使用壽命方面得到應(yīng)有的改進(jìn)，盡快克服目前調(diào)度絞車牽引力小，回柱絞車雙速牽引快速回繩，用行星齒輪減速器替代效率極低的球面蝸輪副減速器。河南理工大學(xué)本科畢業(yè)論文 15 2 回柱絞車主要性能參數(shù)的確定. 鋼繩拉力在頂板壓力作用下，究竟需要多大拉力才能回柱放頂，目前還沒有完整的計算力理論。一般情況下是靠實踐經(jīng)驗來掌握回柱放頂周期，并制定包括放頂?shù)牟骄睾蜁r間在內(nèi)的合理作業(yè)的正規(guī)循環(huán)。反之，則打亂了正規(guī)循環(huán)作業(yè)，頂板懸露時間長，則壓力大，支柱受力也大。但是，對鋼繩拉力的涵義，國內(nèi)生產(chǎn)廠家各持一說，產(chǎn)品設(shè)計方法很不統(tǒng)一。通過鋼繩把拉力傳遞到支柱上。顯然，一旦電動機(jī)功率以及機(jī)械的結(jié)構(gòu)確定后，以最外層拉力最小。如果以中間層或者最內(nèi)層拉力定位名義拉力進(jìn)行絞車設(shè)計，將導(dǎo)致外層拉力小于絞車名義拉力。因此這部 JHMB14 絞車的鋼繩最外層拉力為 120220N。為了與鋼絲繩拉力相適應(yīng)，應(yīng)以最外層速度作為絞車鋼繩的名義速度 米/秒。但是，回柱生產(chǎn)率不僅僅決定于鋼繩速度。因此，回柱放頂作業(yè)的組織工作與操作熟練程度等同樣起著重要的作用。其結(jié)果是支柱破損率增大，并且由此引起包括繩速在內(nèi)的機(jī)件的摔壞。為此需要研究回柱放頂作業(yè)過程的負(fù)載特性，明確電動機(jī)的工作制度?？梢钥闯鲭妱訖C(jī)屬于帶啟動的斷續(xù)周期性的工作方式。觀其運(yùn)行特性，可以認(rèn)為是斷續(xù)周期性負(fù)載。電動機(jī)功率按最大的瞬時負(fù)載計算，在按此計算值求得電動機(jī)的額定容量。這一功率決定于電動機(jī)的特性及其機(jī)械強(qiáng)度。鼠籠式電動機(jī)的過載系數(shù)為 K=。圖 21 鼠籠電動機(jī)機(jī)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(jī)械傳動總效率。. 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。促使其機(jī)械強(qiáng)度降低的因素也不盡相同。反復(fù)彎曲的次數(shù)越多，疲勞破壞越迅速。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。銹蝕和磨損是回柱鋼繩報廢的主要原因。因此咬繩對鋼繩壽命的影響也不容忽視。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。③當(dāng)彎曲疲勞為主要損壞原因時,應(yīng)選用線接觸式順捻繩和三角股繩。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。反之,則用左捻繩。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。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。由此看出，這種型式的鋼繩是合適的。合理的選擇鋼繩的安全系數(shù)是設(shè)計工作中的一項主要工作。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。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)煤礦使用試驗表明，很少由于回柱斷繩造成人身傷亡和設(shè)備事故?？梢?，只要遵守《保安規(guī)程》 ，就可以避免斷繩造成的死亡事故。另外，安全系數(shù)是以電動機(jī)過載時的出力經(jīng)計算求得的，已偏于安全。但應(yīng)但看到，目前國內(nèi)外鋼繩鋼繩計算理論尚不完善。因此，安全系數(shù)選擇比較大。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。下面以換算系數(shù)表示兩者之間的關(guān)系。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)。回柱絞車選用鋼繩為 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(yuǎn)大于標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的額定拉力） 。因為 ??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。k——鋼繩直徑；n——在卷筒上纏繞層數(shù)。河南理工大學(xué)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。因為，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)。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。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。河南理工大學(xué)本科畢業(yè)論文 24 3 各類零件的設(shè)計和強(qiáng)度計算 引言根據(jù)設(shè)計方案提供的技術(shù)規(guī)格和設(shè)計參數(shù)，并且提供了絞車的總體設(shè)計方案。絞車的結(jié)構(gòu)示意圖見圖 31。則整個機(jī)械的傳動比為： 10114088=102560.由此得知電動機(jī)的轉(zhuǎn)速范圍為：n(電動機(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。這樣既不經(jīng)濟(jì)，又不安全。由于該絞車應(yīng)用于礦山所以使用防爆型電動機(jī)在根據(jù)電動機(jī)的工作功率選用 YBK255M8 型電動機(jī)，其性能參數(shù)見表 31.表 32 電動機(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 總的傳動比為： =730/??電 動 機(jī)卷 筒 取 128。 計算各軸的運(yùn)動和動力參數(shù)JHMB14 結(jié)構(gòu)示意圖見圖 32。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 上傳動比為 20 的線上去一點(diǎn)1d查：導(dǎo)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(xué)本科畢業(yè)論文 30 =?使用系數(shù)： 查表 （電動機(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) m=()a/ =()250/40=取 m=10河南理工大學(xué)本科畢業(yè)論文 31 蝸桿分度圓直徑 =[ /a]a=280= 1d根據(jù)《機(jī)械設(shè)計》 查表 得知為保證蝸桿具有足夠的強(qiáng)度所以蝸桿直徑取大一點(diǎn)取 =112mm1d蝸輪分度圓直徑 =m =1040=400 =400mm2d2Z2d導(dǎo)程角 tanΥ= m/ =210/112 =??蝸輪寬度 210(.5/)bm???= =取 =70 2b蝸桿圓周速度 = =???7360?相對滑動速度 = =?當(dāng)量摩擦系數(shù) 由表 查得 =齒面接觸疲勞強(qiáng)度計算許用接觸應(yīng)力 limli[]/hnhHhZS???=265/=最大接觸應(yīng)力 32()/heaKT?= =?因為 合格 h[]?輪齒彎曲疲勞強(qiáng)度河南理工大學(xué)本科畢業(yè)論文 32 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度由表 查出：=115MpalimF?彎曲疲勞強(qiáng)度最小安全系數(shù) 自定 =許用彎曲疲勞應(yīng)力為 =115/ =[]/F??=[]F?輪齒最大彎曲應(yīng)力 22/()FaKTmbd??