JHMB-14慢速絞車-說明書

1、目錄第1章 緒論.31.1 課題背景.31.2 國內外絞車發(fā)展概況.5第2章 回柱絞車主要性能參數(shù)的確定.9第3章 各類部件的設計和強度計算.173.1 引言.173.2 技術規(guī)格和參數(shù).183.3 電機的計算183.4 各軸的運動和動力參數(shù)193.5 蝸輪和蝸桿的設計和計算213.6 齒輪的計算253.7 各軸的設計和計算363.8 各軸承的選擇和計算473.9 聯(lián)軸器的選擇和計算543.10 制動器的選擇和計算553.11 蝸輪和齒輪上鍵的選擇和強度計算563.12 箱體的設計593.13 本章小結60第4章 對該類絞車的改進意見60第5章 參考文獻.64第一章 緒論1.1 課題背景在人類

2、歷史上，絞盤(windlass)是第一種用于拖曳提升重物的機器，它可使一個人搬運遠重于自己許多倍的重物。絞盤采用一種軸和輪的形式，由用垂直框架支撐的滾筒組成，人通過用手搖動曲柄，使絞盤滾筒繞水平軸轉動。中國人在公元前二千年就設計出用曲拐手柄轉動的砂輪。今天被廣泛應用的絞車(或稱卷揚機)是絞盤的另一種形式，它泛指具有一個或幾個上面卷繞有繩索或鋼絲繩的圓筒，用來提升或拖曳重載荷的動力機械。絞車用電動機驅動，靠齒輪，蝸輪傳動的速比變化，配有制動卷筒的制動機構絞車是工業(yè)生產過程中一種常用的機械，具有悠久的發(fā)展歷史和比較成熟的發(fā)展設計制造技術，隨著絞車技術的不斷提高，加工材料的不斷改進以及電子控制技術的

3、不斷發(fā)展，絞車在動力，節(jié)能和安全性等方面取得了很大的進步。目前絞車正被廣泛地應用于礦山，港口，工廠，建筑和海洋等諸多領域。在礦山采掘和運輸場合，絞車作為重要輔助設備被大量而廣泛地應用著，例如礦用提升絞車，調度絞車，耙礦絞車和鑿井絞車等。提升絞車可用于礦山豎井和斜井中物品和人員的調度具有較大的牽引功率和很好的安全性，是礦山生產中不可缺少的設備之一。絞車的另一個重要用途是港口機械，常見的有集裝箱起重機，港口裝卸門座起重機，塔式起重機以及輕小型的電葫蘆等起重機械，其主要執(zhí)行機構是各種形式和結構的絞車，對于這種用途的絞車，要求具有較好的調速性能和很高的安全性能。另外，絞車還被應用于各種線纜的存儲，制造

4、和運輸，例如紡織機械中的用于存放絲線的線盤和電纜制造中用于存放各種直徑纜繩的纜盤。這種情況下，絞車不光具有一定的調速能力，而且還能夠使不同直徑的纜繩排列整齊，從而保證生產的順利進行，在船用機械甲板機械和海洋開發(fā)領域，絞車也具有悠久的使用歷史和各種各樣的用途?？梢哉f，絞車廣泛的應用于各種各樣的場合，發(fā)揮著不同的作用，也具有各種各樣的機構組成。為了更好的研究絞車的結構和性能，需要對絞車的組成和絞車的分類展開探討。1.1.1 絞車的分類絞車多種多樣的用途，決定了絞車的種類和組成形式也是多種多樣的。按照絞車卷筒的數(shù)量分，絞車可以分為三種：單筒絞車，雙筒絞車和三卷筒絞車。單卷筒絞車是三種類型絞車中最常見

5、的。它是有一個卷筒用來存放纜繩或者鉸鏈，一般用于對卷筒的容繩量要求不高的場合。另外，按照絞車的驅動方式，通常把絞車分為電動絞車，氣動絞車和液動絞車三種。1.1.2 絞車的特點和性能要求通過對絞車應用場合的探討和絞車結構的分析，可以得知，在工程應用中絞車絞車會有如下的一些特點：1. 負載時變絞車用于海洋拖曳，電梯箱的提升，礦山調度等場合時，由于外界環(huán)境因素的影響，例如海浪，海流，貨物重量等的不斷變化，他的負載也在不斷變化。這就對絞車的穩(wěn)定性造成了很大的干擾。如果不采取有效的控制手段，絞車的收放速度就不可能穩(wěn)定，有時甚至無法正常工作。2. 驅動力矩范圍大這也是絞車的工作環(huán)境決定的，其驅動力范圍從幾

6、公斤到上百噸不等。3.要求調速方便，高低速運行平穩(wěn)由于收放工作的需要，現(xiàn)在許多絞車都需要能夠方便連續(xù)的調整收放速度。在高速運行的時候，不能出現(xiàn)飛車的情況；在低速運行的時候，不能出現(xiàn)爬車的現(xiàn)象，而且要保持一定的輸出力矩。4. 對安全可靠性要求較高由于絞車一旦出現(xiàn)事故，就有可能對人的生命或者財產造成很大的傷害，加上絞車的工作環(huán)境大多比較惡劣，所以就要求絞車具有較高的可靠性。因此在設計絞車時設計人員因考慮到絞車的最大負載能力，絞車的防爆性，元件的可靠性等因素。5. 要求具有較好的可操作性隨著對絞車使用要求的不斷提高以及自動化技術的發(fā)展，絞車的自動化程度也在不斷的提高。一些先進的電子控制技術，通訊技術

7、的運用，使得現(xiàn)在的絞車能夠具有很好的人機接口和遠程通信能力，極大的提高了絞車的操作性能。1.1.3 絞車功能與結構絞車設計采用滾筒盤絞或夾鉗拉拔纜繩方式來水平或垂直拖曳、提升、下放負載，絞車一般包括驅動部分、工作裝置、輔助裝置等幾部分。1.驅動部分:用于驅動絞車工作裝置盤絞、釋放纜繩，包含動力及傳動裝置與控制裝置。絞車可以采用多種驅動方式，包括電動機、蒸汽機、柴油發(fā)動機、汽油發(fā)動機、液壓馬達、氣動馬達等等。無論采用何種驅動方式，在絞車的驅動部分設計中都應包含以下設計準則:無級均勻變速，調速范圍寬廣;在有負載情況下，良好的啟動特性和低速特性，總效率高;雙向旋轉，并且容易改變旋轉方向（需要單向運轉

8、時可以設定自鎖裝置）維護保養(yǎng)相對容易，對周圍工作環(huán)境不敏感;制動系統(tǒng)工作可靠;設計緊湊，結構簡單，安裝布置容易，重量輕;在有負載情況下，能長時間安全帶載靜止而不至于損壞驅動系統(tǒng)。對于小型絞車，為了保證結構緊湊，絞車驅動部分一般與絞車工作裝置聯(lián)接在一起，直接驅動工作裝置;對于大型絞車或應用現(xiàn)場空間相對狹小的絞車，絞車驅動部分與絞車工作裝置可以設計成獨立放置，兩者間通過液壓管線、氣動管線或電纜管線相聯(lián)系，絞車的布置和操縱均很方便。 2.工作裝置:在驅動部分作用下，通過滾筒回轉或夾鉗直線拉拔等方式拖曳或釋放纜繩以完成對負載的收放控制，并含有對纜繩的容繩和排纜裝置。3.輔助裝置:輔助工作裝置完成拖曳作

9、業(yè)，包含滑輪組、導向裝置以及速度測量、長度距離測量、張力測量等裝置部分;絞車可以使用鋼絲繩、尼龍纜繩等多種材質纜繩1.2 國內外礦用小絞車的發(fā)展概況1.2.1概述我國的礦用小絞車主要調度絞車和回柱絞車，它經歷了仿制，自行設計兩個階段。解放初期使用的礦用小絞車有日本的，蘇聯(lián)的，因此當時生產的礦用小絞車也是測繪仿制日本和蘇聯(lián)的產品。1958年后這些產品相繼被淘汰，并對蘇聯(lián)絞車進行了改進，于1964年進入自行設計階段?；茨厦簷C廠曾設計了擺線齒輪絞車和少齒差傳動絞車。徐州礦山設備制造廠也曾設計制造了擺線和行星齒輪傳動的絞車，一些廠還設計試制了25KW的調度絞車，徐州，淮南，錦州礦山機械廠又相繼設計試制

10、了功率為40KW，55KW的調度絞車?；刂g車大體上也是經歷了仿制和自行設計的兩個階段，八十年代以前一直使用的是仿制老產品，八十年代中期才開始設計新型的回柱絞車，主要針對效率極低的球面蝸輪副，慢速工作和快速回繩的等環(huán)節(jié)進行根本的改進。礦用小絞車標準方面，1967年制定了調度絞車部標準。1971年制定了回柱絞車部標準。1982年對上述兩個標準進行了修訂，其標準為JB965-83，JB1409-83。國外礦用小絞車使用很普遍，生產廠家也很多。蘇聯(lián)，日本，美國，瑞典等國都制造礦用小絞車。國外礦用小絞車的種類和規(guī)格的比較多。比如調度絞車牽引力從100Kg.f到3600kg.f動力有電動的液動的和風動的

11、。工作機構有單筒，雙筒和摩擦式。傳動形式有皮帶傳動，鏈式傳動，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。其中采用行星齒輪傳動的比較多。發(fā)展趨勢向標準化系列方向發(fā)展，向體積小，重量輕，結構緊湊方向發(fā)展；向高效，節(jié)能，壽命長，低噪音，一機多能通用化，大功率，外形簡單，美觀，大方方向發(fā)展。1.2.2 國內外水平對比1.品種國外礦用小絞車規(guī)格比較多，適用不同場合，我國礦用小絞車規(guī)格較少，品種多而亂，也較繁雜，沒有統(tǒng)一標準。2.型式從工作機構上分，國外有單筒，雙筒以及摩擦式三種，我國只有單筒一種形式。從原動力上分國外有電動的，風動的以及液壓驅動的，我國只有電動的和少量風動的。3.結構我

12、國及國外的調度絞車大多數(shù)采用行星齒輪傳動，其傳動系統(tǒng)結構簡單，使用維修方便。但由于其牽引力較小，特別是上下山的工作情況下很難實現(xiàn)較大設備的搬運工作。還有蘇聯(lián)的產品比我國同等規(guī)格的產品要小。例如蘇聯(lián)規(guī)定，國家標準規(guī)定的調度絞車的軸向尺寸不大于1m，而我國現(xiàn)有的牽引力1000kg.f以上的產品軸向尺寸均遠遠大于1m以上?；刂g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0.8左右，回柱絞車的總傳動效率更低。回繩速度慢，所有的回柱絞車回繩速度和工作牽引速度相同，不論絞車用于回柱放頂，還是搬運設備，工作效率太低。隨著

13、采煤機械化的發(fā)展，綜采設備的頻繁搬遷，又由于回柱絞車搬運，工作時間長占用人工多，因此這類均應設置快速回繩。4.產品性能主要壽命，噪音，可靠性等綜合指標與蘇聯(lián)有差距。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，壽命達不到5年，噪音也稍大。5.三化水平雖然我國礦用小絞車參數(shù)系列水平優(yōu)于國外，但在標準化和通用化方面遠不如發(fā)達采煤機械制造的國家。蘇聯(lián)把調度絞車運輸絞車等統(tǒng)一為一個標準中，主機相同，只是制造和操作部分有所不同，而我國即使是同一規(guī)格產品，不同廠家生產的其結構各不相同，零件無通用之處，給使用和選型帶來不便，比如牽引力14000kg.f這

14、一檔回柱絞車就有四種型號。JHC-14型一級減速為蝸輪副傳動，二級為行星齒輪傳動（少齒差傳動）.JH2-14型二級減速蝸輪副傳動，一級和三級減速為圓柱齒輪傳動。JM-14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，JH-14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。6.技術經濟指標我國礦用小絞車的技術經濟指標與國外特別是蘇聯(lián)對比還有一定差距，現(xiàn)在牽引力為2500kg.f的絞車相比見下表： 由此可見蘇聯(lián)產品的單位重量的牽引力和單位體積牽引力兩項技術經濟指標都高于我國的產品。1.2.3 結構型式我國的礦用小絞車其中的調度絞車多為行星齒輪傳動，結構有

15、以下四種基本型式。1. 通軸式其主要特點是立軸貫穿其中，使整機剛性強，能保證運轉過程中齒輪嚙合精度，因而噪音小，壽命長，該種結構零件簡單易于制造和維修，成本較低。2. 浮動式其特點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。3. 半埋入式其特點是電機的一部分埋入置于滾筒內部，傳動裝置設在共同內部和端部，結構緊湊體積小，重量輕。但該結構剛性差，運轉中齒輪精度很難保證，給進一步提高壽命，降低噪音造成很大困難，且零件技術要求較高，制造難度大。4. 全埋入式其特點是電機全部置于滾筒內部，傳動部分設在滾筒端部，使得整機結構緊湊，體積小，搬運方便?；刂g車一電機使用最廣，傳動型

16、式以球面蝸輪副居多，該機主要結構型式為電機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，分別安裝在機器的兩端對稱機體的中心布置，該機呈長條形適應井下巷道的空間，體積小，底座呈雪橇形，安裝搬運方便。1.2.4. 發(fā)展趨勢縱觀國外礦用小絞車的發(fā)展情況其發(fā)展趨勢有以下幾個特點。1 向標準化系列方向發(fā)展。蘇聯(lián)，日本，美國，德國，英國已用礦用小絞車國家標準。并且這些國家的各制造公司有自己的產品系列型譜。在這些國家標準和系列型譜中，對絞車的性能，參數(shù)做了明確的規(guī)定，并強力推行和實施，給設計和制造，使用維護帶來了極大的方便。2 向體積小，重量輕，結構緊湊方向發(fā)展。由于煤礦

17、井下狹窄的工作環(huán)境要求絞車體積小，重量輕，各國都在力求將絞車的原動力，傳動裝置，工作滾筒，制動操作等部分及底座等主要部件綜合在一個系統(tǒng)中加以統(tǒng)籌布局，充分利用空間提高緊湊程度，做好外形封閉。為此有的將傳動部分置于滾筒內部，有的緊貼滾筒端部，有的將電機埋入滾筒內部，有的將底座支架減速器鑄造為一體。3 向高效節(jié)能方向發(fā)展。世界工業(yè)發(fā)達的國家如蘇聯(lián)，日本在絞車各種參數(shù)的設置上進行優(yōu)化設計，選取最佳參數(shù)，最大限速提高產品性能。在傳動機構上盡量采用較先進的傳動型式，并采用合理的制造精度，以提高生產效率。在產品節(jié)能方面各國各公司都很重視，蘇聯(lián)和日本在絞車設計方面為節(jié)省電耗，對電機功率在全方面分析絞車的實際

18、工作情況的基礎上確定。使電機的功率保證絞車的功能（牽引力，牽引速度）等，有能使電機功率得以充分利用。4 向壽命長，低噪音方向發(fā)展。壽命和噪音是衡量產品的綜合性能指標，是產品質量的綜合反應。壽命長經濟效益才能高；噪音低有利于工人身心健康。蘇聯(lián)規(guī)定調度絞車使用為5年以上，保修期為兩年，規(guī)定工作噪音不得超過環(huán)保衛(wèi)士部的規(guī)定。并將壽命和噪音值納入產品標準中，西德絞車的噪音較低，為提高產品壽命和降低噪音，有的提高齒輪的制造精度，有的采用稀油潤滑，從而提高了產品的整機性能。5 向一機多功能，通用化方向發(fā)展，礦用小絞車在使用過程中不僅做調度用，而且還做運輸及其他輔助工作。使用范圍擴大，要求絞車有比較強的適應

19、能力。把調度，運輸，輔助絞車歸納為一個標準。三種絞車結構相近，大同小異。即主機相近而制動操作部分則根據(jù)各自的使用條件有所區(qū)別。有的國家已經打破了行業(yè)界限，把各行業(yè)的卷揚機設備統(tǒng)歸為卷揚機類。這樣便于生產使用和維護。便于提高產品質量和社會經濟效益。隨著管理水平的提高，產品通用化程度也必然的不斷提高，這是今后產品發(fā)展的必然趨勢。6 向大功率方向發(fā)展。隨著生產的發(fā)展，原來的產品越來越不能滿足用戶的要求。長期的生產實踐的成功經驗表明，調度絞車除調度礦產外，也用于搬運設備，其牽引力又顯得小一點，又如回柱絞車除用于回柱放頂外，有時也用于搬運綜采及各類機電設備，運距一般較長，牽引和回繩速度更慢，因此解決上述

20、問題的同時要加大絞車的功率，滿足用戶的要求。7 向外形簡單，平滑，美觀，大方方向發(fā)展。由于各國力求使產品的結構緊湊，體積小，重量輕，大都采用了機電合一的綜合機構。外表只能看到滾筒和制動操縱部分。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思，使得產品造型美觀，操作者感到舒適。1.2.5 采取措施1.采用國外先進技術，國家標準，制定出我國的礦用小絞車型式和參數(shù)系類標準和國家標準，把我國礦用小絞車的標準水平提高一步，進而進行產品的更新改造和提高產品性能，爭取在較短的時間內達到先進國家的水平。2.完善測試手段.我國產品水平提高得慢的一個重要原因是不具備檢測手段，

21、很多項目及整機性能無法測定，心中無數(shù)。設計憑經驗及類比法，因此在提高產品質量上有時陷入盲目性。在完善測試手段過程中，當前應重點放在產品性能檢測，如壽命，噪音，效率，可靠性等。3.技術引進與產品更新?lián)Q代相結合。更新?lián)Q代光靠自己搞科研攻關，不僅力量不足，速度太慢，可先購買國外樣機，經過使用后再考慮技術引進問題。4.組織專業(yè)化生產，按照標準對產品的要求，組織專業(yè)化生產，以提高質量和生產效率。1.2.5.總結隨著大中型礦井的增多，煤礦產量的提高和大型綜采設備的使用，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有的改進，盡快克服目前調度絞車牽引力小，回柱絞車雙速牽引快速回繩，用行星齒輪減

22、速器替代效率極低的球面蝸輪副減速器。并要求具有“一機多用”的功能，簡化礦用小絞車設備的生產，管理和維護，減少投資費用，使礦用小絞車盡早實現(xiàn)統(tǒng)一化，系類化，標準化。第2章 回柱絞車主要性能參數(shù)的確定1.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。這是因為在回采過程中影響頂板壓力的因素頗為復雜。一般情況下是靠實踐經驗來掌握回柱放頂周期，并制定包括放頂?shù)牟骄睾蜁r間在內的合理作業(yè)的正規(guī)循環(huán)。一般來說，頂板懸露的時間短，則其壓力小容易控制頂板。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。國內回柱絞車參數(shù)系類標準中規(guī)定，鋼繩拉力有三檔即，5噸

23、，8噸，14噸。但是，對鋼繩拉力的涵義，國內生產廠家各持一說，產品設計方法很不統(tǒng)一?；刂g車屬于多層纏繞式工作機械。通過鋼繩把拉力傳遞到支柱上。作為鋼繩名義來歷，他必須是包括最外層和最內層在內的各層鋼繩必須具有的最小拉力值。顯然，一旦電動機功率以及機械的結構確定后，以最外層拉力最小。因此把最外層拉力定為回柱絞車的名義拉力是合理的。如果以中間層或者最內層拉力定位名義拉力進行絞車設計，將導致外層拉力小于絞車名義拉力。顯然這是不合理的。因此這部JHMB-14絞車的鋼繩最外層拉力為N2鋼繩繩速因為鋼繩在絞車卷筒上為多層纏繞，鋼絲繩的并不是恒定不變的，而是隨著纏繞層數(shù)的增加而增大。為了與鋼絲繩拉力相適應

24、，應以最外層速度作為絞車鋼繩的名義速度0.14米/秒。鋼繩速度是影響回柱放頂作業(yè)生產率的主要因素之一，回柱放頂作業(yè)時間長，則影響正規(guī)循環(huán)，延緩回柱放頂時間，頂板壓力大，給回柱絞車增加困難。但是，回柱生產率不僅僅決定于鋼繩速度。因為，在回柱放頂作業(yè)過程中，大量是輔助作業(yè)時間。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。另外，當拉力達到最大值的瞬間，如果繩速過大，必然產生較大的動力載荷。其結果是支柱破損率增大，并且由此引起包括繩速在內的機件的摔壞。3.電動機額定功率合理地確定電動機的功率，即可以充分發(fā)揮電動機的能力，又可以節(jié)約電能。為此需要研究回柱放頂作業(yè)過程的負載特性，明確電

25、動機的工作制度。鋼繩拴在支柱上，電動機啟動后帶動鋼繩，此時鋼絲為松弛狀態(tài)，經一段空載運行后拉力值將直線上升（此時鋼絲繩已被拉緊），已致達到將在頂板壓力作用下的支柱撤下來的最大值，此時電動機可能出現(xiàn)瞬時過載，隨后拖動支柱一段距離，電動機停車，一個回柱循環(huán)至此結束，有回柱工做些必要的輔助工作后，開始下一個循環(huán)，如此反復?？梢钥闯鲭妱訖C屬于帶啟動的斷續(xù)周期性的工作方式。每一個工作周期，包括一段啟動時間，一段極短的超負載運轉時間以及一段停車斷電時間。觀其運行特性，可以認為是斷續(xù)周期性負載。但根據(jù)井下工作特點，為擴大其使用范圍，此處并不按斷續(xù)周期性工作方式選擇電動機，而是按連續(xù)工作制選取。電動機功率按最

26、大的瞬時負載計算，在按此計算值求得電動機的額定容量。電動機瞬時過載容量表示電動機處于發(fā)熱狀態(tài)中，并能在極短的時間內保證瞬時過載功率而不致破壞其運轉的正常條件。這一功率決定于電動機的特性及其機械強度。根據(jù)鼠籠型電動機的機械特性曲線達到這一瞬間過載時，電動機轉矩達到臨界值，而這一過載不降低當超過臨界轉差率時，則電動機轉矩急劇下降，以致造成電動機悶車。鼠籠式電動機的過載系數(shù)為K=1.8-2。為了不使電動機經常出現(xiàn)悶車，在功率計算中，取K=1.36。計算功率 (千瓦) （1）式中： 卷筒最外層鋼繩速度（米/秒）；卷筒最外層鋼繩拉力（牛）；機械傳動總效率。額定功率 (2)將（1）式代入（2）式 （千瓦）

27、 （3）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。4.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，鋼繩中產生彎曲和扭轉應力，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?；刂g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

28、，因濕度大，易銹蝕，在回柱過程中鋼繩經常與底板，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。在井筒淋水大,淋水酸堿度高,以及在回風巷中,由于腐蝕嚴重應選用鍍鋅鋼絲繩;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;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;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,一般

29、應選用不易松散的交互捻鋼絲繩;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;多繩摩擦提升機采用左右捻各半;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

30、應變粗，導致機械體積大而且笨重。這既不符合經濟原則，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).許用安全系數(shù) (1)式中： 繩斷造成后果系數(shù)；鋼繩缺陷及拉力計算不精確系數(shù).多年國內煤礦使用試驗表明，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”?？梢姡灰袷乇０惨?guī)程，就可以避免斷繩造成的死亡事故。因此取： =0.1.鋼繩制造工藝是成熟的，其材質可靠，因此，新鋼繩一般很少存在質量上的缺陷（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計算

31、求得的，已偏于安全。因此，取： =0.2則許用安全系數(shù)等于： n=1+0.1+0.2=1.3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：N=（整條鋼繩破斷拉力）/（鋼繩在卷筒最內層拉力）=n (2)式中取鋼繩整條破斷拉力，這是

32、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)/鋼繩破斷拉力總和100%對于各種結構的鋼繩，換算系數(shù)是不同的。它與繩股內鋼絲間接觸形式（點，線，面），捻距大小及鋼繩結構等因素有關。鋼繩的結構越復雜，繩中鋼絲數(shù)越多，則有捻制所造成的破斷拉力損失越大。回柱絞車選用鋼繩為619型，其換算系數(shù)為： =15% (3)整條鋼繩破斷拉力=（1-）(鋼絲破斷拉力總和)在（2）式中，取鋼絲繩在卷筒最內層靜拉力，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：Fk

33、=（牛） （4）式中： P電動機額定功率，千瓦（查樣本值）；傳動總效率；卷筒最內層鋼絲繩速度 米/秒；K電動機過載系數(shù)。因為 所以 式中： 最外層繩速， 米/秒；D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=0.83;鋼繩直徑；n在卷筒上纏繞層數(shù)。則卷筒最內層轉速為： =0.070米/秒鋼繩在最內層的拉力： =20.960.6871.36/0.07=2791000牛整條鋼繩破斷拉力 整條鋼繩破斷拉力 =（1-）(鋼絲破斷拉力總和)=0.85450=382.51000牛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）/（鋼繩在卷筒最內層拉力）=382.5/279=1

34、.371.3 所以是合格的。按上式計算的整條鋼繩破斷拉力與鋼繩在卷筒最內層纏繞時的靜壓力，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)1.3，則所選用的鋼絲繩就是安全的。5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，繩中產生的彎曲應力直接與卷筒直徑，鋼絲繩直徑以及鋼繩結構有關。彎曲應力為： 牛/毫米毫米式中： E鋼絲繩彈性模數(shù)， 牛/毫米毫米D卷筒直徑 毫米鋼絲直徑 毫米K與鋼繩結構有關的系數(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。回柱絞車雖

35、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/dk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增加機體，建議選用D/dk=16第3章 各類零件的設計和強度計算3.1 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速機構的各部分結構尺寸，對其主要部件的強度進行了校核。絞車的工作原理為：絞車的結構示意圖JHMB-14絞車的動力源為防爆電動

36、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.3.2 技術規(guī)格與參數(shù)JHMB-14型慢速絞車主要由以下5個部分組成：1，電動機； 2，底架； 3，蝸輪蝸桿減速器； 4，兩級齒輪傳動； 5，緊急制動裝置；1卷筒直徑.400mm2. 卷筒寬度.300mm3 容繩量.150m4. 繩的直徑.23mm5. 繩速.0.12m/s6. 平均提升力.120KN7. 電動機型號YBK-225M-8功率22K

37、W轉速.730r/min8. 傳動比.1283.3 . 電機的計算和選取 根據(jù)資料可知卷筒的線轉速為0.12米/秒由此可以推算卷筒的角速度：n（卷筒）=v(卷筒)/()=0.12/(400)=5.73r/min則卷筒的拉力功率為： P=FV=14010000.14=19.6kw整個機械的傳動效率為：y=0.990.980.800.980.970.980.970.98=0.687電動機的工作功率為：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JHMB-14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： 1011-4088=10-2560.

38、由此得知電動機的轉速范圍為：n(電動機)=5.73(10-2560)=57.3-14668.8.由于目前我國煤炭產量已達7億多噸，居世界第三位。開采方法以礦井為主.由于礦井中瓦斯含量較高，有些礦井甚至是超級瓦斯，過去國內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YBK-255M-8型電動機。其技術參數(shù)為型號功率（KW）轉速（n/min）YBK-225M-822730

39、總的傳動比為： 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3.2。3.4計算各軸的運動和動力參數(shù)JHMB-14結構示意圖各軸的轉速：各軸的輸入功率：各軸的輸入轉矩為：各軸的相關參數(shù)：軸 功率（KW） 轉矩（N*m）轉速（r/min）傳動比 效率 電動機 20.96 274.20 730 1 20.75 271.46 730 1 0.9702 2 16.27 4256.49 36.5 20 0.784 3 15.46 8092.44 18.25 2 0.9506 4 14.70 24616.55 5.70 3.2 0.95063.5蝸輪蝸桿的設計和計算選用蝸輪蝸桿的原因是

40、因為它結構緊湊，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 當量摩擦系數(shù): 假設Vs=4-7m/s 查表13.6知 取其中間值 當量摩擦系數(shù)： =0.06當量摩擦角： =3.2選取/a值： 在圖13.11上傳動比為20的線上去一點查：【導程角： =15(z=2)傳動嚙合效率：y=0.8中心距的計算 蝸輪轉矩： T(2)=4251.49N*m使用系數(shù)： 查表12.9（電動機均勻平穩(wěn)，工作機輕微沖擊）取Ka=1.25彈性系數(shù)： 根據(jù)蝸輪蝸桿副查表13.2得 Mpa轉速系數(shù) Zn=Zn=0.8壽命系數(shù) =1.27 Zh

41、=1.27接觸系數(shù) 由圖13.12I線查得 Zp=2.5接觸疲勞極限 查表13.12I線查得 =265MPa接觸疲勞最小安全系數(shù) 自定 =1.3中心距 =a=250mm傳動基本尺寸蝸桿頭數(shù) = =2.25 取Z(1)=2蝸輪齒數(shù) Z(2)=40模數(shù) m=(1.4-1.7)a/ =(1.4-1.7)250/40=10.625取m=10蝸桿分度圓直徑 = /aa=0.5250=125 根據(jù)機械設計 查表13.4得知取 =112蝸輪分度圓直徑 d(2)=m*Z(2)=10*40=400=400導程角 tan=Z(1)*m/d(1)=2*10/112 =10.12蝸輪寬度 =79.8取 =70 蝸桿圓

42、周速度 = =4.28m/s相對滑動速度 =4.35m/s當量摩擦系數(shù) 由表13.6查得 =0.6m/s齒面接觸疲勞強度計算許用接觸應力 =0.811.27265/1.3=209.7Mpa=209.7Mpa最大接觸應力 = =206.9Mpa因為 合格輪齒彎曲疲勞強度齒根彎曲疲勞強度由表13.2查出：=115Mpa彎曲疲勞強度最小安全系數(shù) 自定 =1.3許用彎曲疲勞應力為 =115/1.3 =88.46Mpa=88.46Mpa輪齒最大彎曲應力 =21.25/(1070400)=38.00=38Mpa因為 合格蝸桿軸擾度驗算軸慣性矩 =7.72I=7.72允許蝸桿擾度 =0.004m=0.004

43、10=0.04=0.04mm 蝸桿擾度 =0.007750.00775mm因為合格 合格溫度校核傳動嚙合效率 =tan10.12/tan(10.12+3.2)=0.75 =0.75攪油效率 自定 =0.99軸承效率 自定 =0.99 總效率 =0.75*0.99*0.99=0.74=0.74散熱面積 =3.032 箱體工作溫度 =100020.75(1-0.75)/2530.32+20=74.75因為80 (要求具有較好的通風條件) 合格 3.6齒輪的計算和強度校核選用齒輪的原因是因為單級蝸桿達不到128的傳動比，這樣在蝸輪蝸桿減速后選用兩級齒輪減速因為齒輪傳動工作可靠，使用壽命長，瞬時傳動比

44、為常數(shù)；傳動效率高，結構緊湊和速度使用范圍很廣，因此這樣的傳動比較平穩(wěn)而且承載能力比較高。選用的齒形為直齒圓柱齒輪。一級齒輪的設計材料的選?。盒↓X輪選取40Cr采用調質處理后硬度為280HB；大齒輪選取40Cr硬度為280HB大小齒輪都選取具有較高的熱處理要求。齒面接觸疲勞強度計算和校驗：1. 初步計算轉矩的計算 =955016.27/36.5=齒寬系數(shù) 由表12.13（應為其為懸臂裝置）=0.4接觸疲勞極限由圖12.17c =850Mpa=850Mpa許用接觸疲勞極限=0.9=0.9850=765Mpa=765Mpa =0.9=0.9*850=765Mpa=765Mpa值的選取 由表12.1

45、6得 =82初步計算小齒輪直徑=246.83mm 初選齒寬b b=0.4250=100mmb=100mm2. 齒輪強度校核計算圓周速度v =25036.5/60/1000=0.48m/s v=0.48m/s精度等級的選取 由表12.6 由于小于2m/s 取9級等級齒數(shù)Z和模數(shù) m 初選小齒數(shù) 取=25模數(shù)m= =250/25=10 取m=10=i=225=50 取=25=50使用系數(shù) 由表12.9 =1.25動載荷系數(shù) 由圖12.9（由于精度等級為9級，圓周速度為0.48m/s）Kv=1.1齒間載荷分配系數(shù) 由表12.10求得：=2/250=34051.92N=34051.92N=1.2534

46、051.92/100=425.65N/m100N/m=1.88-3.2(1/+1/)=1.88-3.2(1/25+1/50)=1.688a =1.688=Z=0.88=1.2齒向載荷分布系數(shù) 由表12.11=1.174=1.17載荷系數(shù)K =1.251.11.21.17=1.93K=1.93彈性系數(shù) 由表12.12得 =189.8節(jié)點區(qū)域系數(shù) 由圖12.16得 =2.5接觸最小安全系數(shù) 由表12.14得 =1.05總工作時間的計算：應力循環(huán)次數(shù) =60136.56000=60136.5/26000 接觸壽命系數(shù)Zn 由圖12.18得 =1.3（取A）=1.25(取B)許用接觸應力 =8501.

47、3/1.05=1052.38Mpa =1052.38Mpa =8501.25/1.05=1052.38Mpa =1052.38Mpa驗算：=829.17Mpa=829.17 Mpa因為或者() 合格確定傳動主要尺寸：=1025=250mm=250mm=1050=500=500mm=(250+500)/2=375mma=375mm=0.4250=100mm 因為小齒輪的齒寬大于大齒輪10毫米左右所以 取b1=110mm齒根彎曲疲勞強度驗算：重合度系數(shù)： =0.25+0.75/1.688=0.69=0.69齒間載荷分布系數(shù)： =1.2齒向載荷分布系數(shù) b/h=100/(2.2510)=4.44 由圖12.14可知 =1.18載荷系數(shù) =1.251.11.21.18=1.942K=1.942齒形系數(shù) 由圖12.21 =1.2=2.34應力修正系數(shù) 由圖12.22 =1.58=1.72彎曲疲勞極限 由圖12.23c =680Mpa=680Mpa彎曲最小安全系數(shù)