【终稿全套】JD-4.5型调度绞车设计【6张CAD图纸+文档】
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摘 要本次设计主要对JD-4.5型调度绞车的设计,主要包括调度绞车结构的设计、钢丝绳的选取、卷筒的设计、传动的设计算、制动器的设计、机架的设计、相关文献的翻译。JD型调度绞车主要用于各种矿山的矿井内井底车场、中间巷道、采区运输巷等调度车辆以及地面拖拽、搬运货物等。适用于短距离、牵引力较小的一般牵引的动力源。绞车在结构上采用两级内齿轮传动和行星齿轮传动,将两级内齿轮传动均置于卷筒腔内稀油润滑,结构紧凑,体积小,重量轻,出力大,适合于矿山井下作业条件。绞车具有结构紧凑、刚性好、效率高、安装移动方便,启动平稳、操作灵活、制动可靠、噪音低等特点。传动的设计主要包括:传动比的计算、内齿轮传动的设计、行星齿轮传动的设计、轴的设计和键的设计。制动器的设计主要包括:制动器机架的设计、制动器发热的验算和制动器弹簧的设计。关键词: 调度绞车 ;内齿轮传动 ;行星齿轮传动ABSTRACTThe main design of the JD-4.5-Dispatch winch the design, scheduling, including the main winch structure of the design, select the rope, roll the design, the design of transmission operator, the brake design, the rack design, literature translation.JD-Dispatch winch mainly used for all kinds of mines in the bottom of the mine parking lots, the middle roadway, mining area, such as scheduling transportation Lane ground vehicles and drag, such as moving the cargo. Apply to short-distance, the general traction traction smaller the power source. Winch used in the structure of the two planetary gear transmission and gear drive, two were placed in the drive reel cavity light oil lubrication, compact and small size, light weight, great effort, suitable for underground mines operating conditions. Winch with a compact, rigid and efficient, easy to install mobile, a smooth start, flexible operation, the brake reliable, and low noise. Driving the design include: the transmission ratio, the gear transmission within the design, the design of planetary gear transmission, axle design and button design. Brake design include: brake rack design, the brake heat and brake spring checking the design. Keywords: Dispatch winch ;Within gear transmission ;Planetary gear transmission目 录1 绪论12 总 体 设 计42.1设计总则42.2 已知条件42.3 牵引钢丝绳直径的确定及滚筒直径的确定42.3.1钢丝绳的选择42.3.2滚筒参数的确定52.4传动系统的确定、运动学计算及电机的选择62.4.1传动系统的确定:62.4.2计算传动效率72.4.3计算钢丝绳速度72.4.4确定钢丝绳在卷筒上的拉力及卷筒上的功率72.4.5选择电机型号83 齿轮传动系统的设计83.1传动比的计算83.1.1 初步的总传动比83.1.2 传动比的分配93.2 传动装置运动参数的计算93.3 前两级内齿轮传动的设计103.3.1 齿轮1、齿轮2的计算103.3.2 齿轮3、齿轮4的计算173.4 行星齿轮传动设计243.4.1主要参数的确定243.4.2按接触强度初算a-g传动的中心距和模数253.4.3几何尺寸计算263.4.4验算a-g传动强度273.4.5、根据接触强度确定内齿轮材料343.4.6、g-b传动的弯曲强度验算344轴的设计与校核384.1内齿轮传动齿轮轴384.1.1轴的结构设计384.1.2轴的疲劳强度校核394.1.3轴上轴承及键的强度校核434.2行星齿轮传动太阳齿轮轴444.2.1轴的结构设计444.2.2轴的疲劳强度校核454.1.3轴上轴承及键的强度校核475 制动器的设计505.1制动闸的原理分析与与设计505.2制动力的校核505.2.1放大倍数的计算505.2.2制动轮上的制动力和拉力计算:515.2.3 摩擦表面材料的比压计算525.2.4 制动带强度计算536 主要零件的技术要求546.1对齿轮的要求546.1.1齿轮精度546.1.2对行星轮制造方面的几点要求546.1.3齿轮材料和热处理要求547绞车的操作和维护558 结论63参考文献64翻译部分65致 谢75中国矿业大学2010届本科生毕业设计(论文) 第 77 页1 绪论1.1调度绞车的简介调度绞车是一种小型固定式绞车,通过缠绕在滚筒上的极绳运输绞车。调度绞车主要用于矿井下水平巷道,在不太长的距离内牵引矿车,以及在中间巷道内拖运矿车,亦可在其它一些地方作辅助运输工具。目前矿用调度绞车主要有以下三类:1. JD系列:用于井下或地面调度编组矿车,主要品种有JD-1,JD-1.6,JD-2.5,JD-4.5等;2. JDD系列:用于铁路调度车厢,主要品种有JDD-22;3. JDM 系列:用于矿井、洗煤厂装卸点调度列车,其中JDM-20C为单摩擦轮只用于单向调车;2JDM-20C为双摩擦轮,用于双向调车。JD-4.5型调度绞车主要由电动机、传动系统、滚筒、制动闹和工作闸等组成。因为它的传动齿轮安装在缠绕滚筒内部,所以绞车的树形尺计根小,移动也很方便,使用时也不需要打基础,应用比较广泛。JD-4.5型调度绞车用于小型矿井中、井底车场拖运矿车及其它辅助搬运工作。也可供矿山地面,冶金矿场等进行地面辅助物料搬运工作。绞车的电器设备具有防爆性能,可用于煤尘及瓦斯的矿井中。电器设备为隔爆型,可在有瓦斯和煤尘的井下作业、绞车由电动机、卷筒、行星齿轮传动机构,制动及离合装置,底座等组成。绞车结构合理、紧凑;具有操作舒适、轻便、准确的特点。JD-4.5型调度绞车的传动结构有多种,有两级内齿轮传动和一级行星齿轮组合的传动,也有两级行星齿轮组合的传动,各有优缺点,各有利弊。调度绞车作为煤矿用的辅助运输设备,发挥着巨大的作用,煤矿辅助运输是指煤矿井下的运输除煤炭运输以外,人员、材料、设备和矸石等各种运输。煤矿井下辅助运输可分为轨道辅助运输和无轨辅助运输两种。轨道辅助运输以铺设双轨或悬吊单轨为主要特征,采用架线电力、防爆柴油机、蓄电池和钢丝绳为牵引动力;而无轨辅助运输则以胶轮或履带为行走机构,采用防爆柴油机、蓄电池等为牵引动力。目前,我国煤矿的辅助运输系统除少数几个煤矿采用了柴油机胶套轮齿轨卡轨车和无轨胶轮车等新型高效的辅助运输设备以外,大部分矿井的辅助运输系统仍然相当落后,基本上仍停留在五、六十年代水平,还在延用无极绳、小绞车等多段分散落后的传统辅助运输方式,运输环节多,系统复杂。由井底车场至采区工作面,需经多次中转编列。一条顺槽就需设置多台调度绞车,占用大量设备和劳力。据有关资料统计,我国煤矿辅助运输人员约占井下职工总数的1/3以上,有些矿甚至达到50%。综采工作面搬家,国外一般仅需 l2周即可完成,用工200500个,而我国煤矿传统方式需要2545 d,用工5000个以上。综采矿井每采百万吨煤辅助运输用I5001200人班,是先进国家的710倍。不仅如此,其事故率约占工伤事故总数的30以上,仅次于顶板事故,而且呈上升趋势,严重地影响了生产安全。其主要原因就是我国煤矿辅助运输系统落后,效率太低,且不安全。近年来除了少数几个矿采用了一些新型高效的辅助运输设备以外,大多数煤矿的辅助运输系统仍然是小绞车、小蓄电池机车等多段分散落后的传统方式,与综采综掘等现代化系统很不相称。它严重影响矿井全员效率的提高和煤矿安全生产,与发展煤矿生产综采综掘等现代化很不适应,已经成为制约煤炭生产发展的薄弱环节。随着当前大中型矿井的建设,矿井辅助运输设计与选型是矿井建设的重要课题内容之一,选择合理的矿井辅助运输方式,提高矿井辅助运输的装备水平,将直接影响到今后矿井的生产和经济效益,对确保矿井煤炭生产产量提高,生产合理经济运行,矿井辅助运输方式起着至关重要的作用,有极其深远的意义。辅助运输设备本身还不大完善。国产设备产品质量不稳定,故障率高,且价格偏高,也不成系列,设计不便选用。某些产品的技术性能还有待提高。引进产品价格高昂,备件短缺,维修服务困难,一般煤矿无力承受,某些进口产品技术性能也不完全适合我国矿井实际情况。另外,许多煤矿辅助运输设备的技术含量较高,如柴油机胶套轮齿轨卡车集内燃机、机械、电气和液压技术为一体,技术难度较大。煤矿运输队伍的工人文化素质较低,一时难以掌握。影响设备的使用、维修和推广。一些生产矿井,巷道断面小,底板起伏多,转弯半径小,支护强度低,上下山坡度大等等,限制了大型现代化辅助运输设备的应用,形成了转载多,运输环节多,系统复杂,效率低的局面。有些新建或经过技术改造的矿井,虽然巷道断面加大了,支护情况也有所改善,但受地质条件如底鼓严重,断层多等的限制,以及巷道支护强度或建井投资的影响,仍然不能采用新型高效的辅助运输系统。1.2 国内外绞车的发展近40年我国的煤炭行业发生了巨大变化,总裁机械化水平达到国际先进水平,综采单采原煤产量早已突破了百万吨,然而煤炭工业机械化离不开运输,运输又离不了辅助运输设备,绞车就是辅助运输设备的一种。原煤的运输也已经实现了大运量娦式输送机化,但井下轨道辅助运输与之很不适应,材料的运较基本上沿用传统的小绞车群接式的运输,运输战线长,环节多,占用搬运设备、人员多,安全性差,效率低。尽管一些煤矿对其进行了技术改造, 但仍然满足不了当前矿井发展和生产的需要。可见矿井辅运输是当前现代化矿井建设的关键和重点。我国绞车的诞生是从20世纪50年代开始的,初期主要仿制日本和苏联的;60年代进入了自行设计阶段;到了70年代,随着技术的慢慢成熟,绞车的设计也进入了标准化和系列化的发展阶段。但与国外水平相比,我国的绞车在品种、型式、结构、产品性能,三化水平(参数化、标准化、通用化)和技术经济方面还存在一定的差距。国外矿用绞车发展趋势有以下几个特点:1)标准化系列化;2)体积小、重量轻、结构紧凑;3)高效节能;4)寿命长、低噪音;5)一机多能、通用化高f、大功率;6)外形简单、平滑、美观、大方。针对国外的情况我们应讥采取以下措施:1)制定完善标准,进行产品更新改造和提高产品性能;2)完善测试手段,重点放在产品性能检测;3)技术引进和更新换代相结合;4)组织专业化生产,争取在较短时间内达到先进国家的水平。1.4使用环境和工作条件1)环境温度为;环境相对湿度不超过;海拔高度以下。2)周围空气中的甲烷、煤尘、硫化氢和二氧化碳等不得超过煤矿安全规程中所规定的安全含量。2 总 体 设 计2.1设计总则1、煤矿生产,安全第一。2、面向生产,力求实效,以满足用户最大实际需求。3、既考虑到运搬为主要用途,又考虑到运输、调度、回柱等一般用途。4、贯彻执行国家、部、专业的标准及有关规定。5、技术比较先进,并要求多用途。、2.2 已知条件1、设计寿命: 5000h2、最大牵引力:45KN3、牵引速度: 0.77-1.25m/min4、容绳量: 750m2.3 牵引钢丝绳直径的确定及滚筒直径的确定2.3.1钢丝绳的选择2.3.2滚筒参数的确定2、确定滚筒宽度B 取3、初定钢丝绳缠绕层数n114、验算滚筒容绳量L5、确定滚筒各直径 2.4传动系统的确定、运动学计算及电机的选择2.4.1传动系统的确定:JD-4.5型调度绞车传动系统如图1-1所示。图1.1 JD-4.5型调度绞车结构示意图其传动路线:防爆电机第一级内齿轮啮合第二级内齿轮啮合行星轮系卷筒。2.4.2计算传动效率1、各传动的效率:根据表1-1-3查得:2、计算传动总效率2.4.3计算钢丝绳速度1、 卷筒转速2、卷筒最外层钢丝绳牵引速度2.4.4确定钢丝绳在卷筒上的拉力及卷筒上的功率1、 2、计算卷筒上的功率 3、计算电机轴上的功率 2.4.5选择电机型号由于电机为短时工作,可以充分利用电机的过载能力,以减少电机的容量,降低机器的成本和尺寸。电机型号:YB250M-4功率:55kw重量:453kg过载系数,满足要求。3 齿轮传动系统的设计3.1传动比的计算3.1.1 初步的总传动比电动机转速初步的总传动比3.1.2 传动比的分配传动比的分配按如下原则分配:使各级传动承载能力大致相等,使减速器的尺寸与质量较小,使各级齿轮圆周速度较小,采用油浴润滑时,使各级齿轮副的大齿轮浸油深度相差较小。设前两级直齿轮的传动比相等,行星齿轮的传动比为直齿轮传动比的4倍,即:则:解得: 取第一级齿轮传动 ,取第二级齿轮传动 ,取第二级齿轮传动 ,3.2 传动装置运动参数的计算从减速装置的高速轴开始各轴命名为轴、轴、轴、轴、轴I轴II轴III轴IV轴3.3 前两级内齿轮传动的设计3.3.1 齿轮1、齿轮2的计算1 选择齿轮材料大小齿轮材料均使用20CrMnTi渗碳淬火,齿面硬度50-55HRC。齿轮精度等级 8-7-72 按接触强度初步确定中心距按直齿轮从表13-1-75选取483,取载荷系数K=2.0.查图13-1-24选取初取许用接触应力由于行星齿轮为悬臂布置,初取齿宽系数按表13177 圆整取中心轮输入转矩按表中公式计算模数取3 几何尺寸计算1)分度圆直径2)齿顶圆直径3)齿根圆直径 4)齿宽和实际齿宽系数 取为30 实际齿宽系数 4 验算第一级传动的接触疲劳强度和弯曲强度按接触疲劳强度校核:根据表13180 校核公式为1)一对齿轮啮合中分度圆上圆周力2)小轮单对齿啮合系数查表131104得 =13)节点区域系数查图13116得 =2.54)弹性系数查表131105得 189.85)重合度系数6)螺旋角系数17)使用系数查表13181 得 18) 动载系数 1.15 9)齿向载荷分布系数、由于: 内齿轮宽度/小齿轮分度圆直径=30/1201所以: 可取110)齿间载荷分配系数、查表13-1-102 按7级精度 选取 得1.1将以上数据代入下式得齿轮得计算接触应力:11)许用接触疲劳强度计算 查图13-1-24选取12)接触强度寿命系数取0.9;13)润滑油膜影响系数查表131108 取 14)工作硬化系数 取 1.015)尺寸系数查表131109 得 1.016)接触强度最小安全系数查表131110 取 =1.1将上述参数代入公式求得许用接触应力则 =10000.90.92/1.1=752.73=100010.92/1.1=836.36结论:由于所以第一级传动的接触疲劳强度通过校核按弯曲疲劳强度校核根据表131111校核公式为1)齿向载荷分布系数由于: 内齿轮宽度/小齿轮分度圆直径=30/1201所以: 可取12)齿间载荷分配系数查表13-1-102 按7级精度 选取 、 得1.13)使用系数14) 动载系数 1.15 5)齿形系数 查图13138 得 2.80 =2.326)应力修正系数 查图13143 得 7)螺旋角系数1.08)重合度系数9)将以上数据代入下式得齿轮的计算弯曲应力:210)许用弯曲疲劳强度计算 查图13-1-24选取11)寿命系数 取;11)尺寸系数查图13156 得 1.012)相对齿根圆角敏感系数查表 32139 得 1.013)相对齿根表面状况系数查图13158 得 1.014)试验齿轮的应力修正系数 15)弯曲疲劳强度最小安全系数查表131110 取 (一般可靠度)16)将上述参数代入公式求得许用弯曲应力则 结论:由于所以第一级传动的弯曲疲劳强度通过校核3.3.2 齿轮3、齿轮4的计算1 选择齿轮材料大小齿轮材料均使用20CrMnTi渗碳淬火,齿面硬度50-55HRC。齿轮精度等级 8-7-72 按接触强度初步确定中心距按直齿轮从表13-1-75选取483,取载荷系数K=2.0.查图13-1-24选取初取许用接触应力由于行星齿轮为悬臂布置,初取齿宽系数按表13177 圆整取中心轮输入转矩按表中公式计算模数取3 几何尺寸计算1)分度圆直径2)齿顶圆直径3)齿根圆直径 4)齿宽和实际齿宽系数 取为60 实际齿宽系数 4 验算第一级传动的接触疲劳强度和弯曲强度按接触疲劳强度校核:根据表13180 校核公式为1)一对齿轮啮合中分度圆上圆周力2)小轮单对齿啮合系数查表131104得 =13)节点区域系数查图13116得 =2.54)弹性系数查表131105得 189.85)重合度系数6)螺旋角系数17)使用系数查表13181 得 18) 动载系数 1.15 9)齿向载荷分布系数、由于: 内齿轮宽度/小齿轮分度圆直径=30/1201所以: 可取110)齿间载荷分配系数、查表13-1-102 按7级精度 选取 得1.1将以上数据代入下式得齿轮得计算接触应力:11)许用接触疲劳强度计算 查图13-1-24选取12)接触强度寿命系数取1.0;13)润滑油膜影响系数查表131108 取 14)工作硬化系数 取 1.015)尺寸系数查表131109 得 1.016)接触强度最小安全系数查表131110 取 =1.1将上述参数代入公式求得许用接触应力则 =10001.00.92/1.1=836.36=10001.150.92/1.1=961.82结论:由于所以第二级传动的接触疲劳强度通过校核按弯曲疲劳强度校核根据表131111校核公式为1)齿向载荷分布系数由于: 内齿轮宽度/小齿轮分度圆直径=30/1201所以: 可取12)齿间载荷分配系数查表13-1-102 按7级精度 选取 、 得1.13)使用系数14) 动载系数 1.15 5)齿形系数 查图13138 得 2.80 =2.326)应力修正系数 查图13143 得 7)螺旋角系数1.08)重合度系数9)将以上数据代入下式得齿轮的计算弯曲应力:210)许用弯曲疲劳强度计算 查图13-1-24选取11)寿命系数 取;11)尺寸系数查图13156 得 1.012)相对齿根圆角敏感系数查表 32139 得 1.013)相对齿根表面状况系数查图13158 得 1.014)试验齿轮的应力修正系数 15)弯曲疲劳强度最小安全系数查表131110 取 (一般可靠度)16)将上述参数代入公式求得许用弯曲应力则 结论:由于所以a-c传动的弯曲疲劳强度通过校核3.4 行星齿轮传动设计3.4.1主要参数的确定1、行星轮数目的选择查表13-5-3 选择行星轮数目 =32、齿数的确定行星齿轮传动各齿轮齿数的选择,除去应满足渐开线圆柱齿轮齿数选择的原则外,还须满足以下条件:同心条件、装配条件、邻接条件。1)满足传动比条件2)满足装配条件:保证多个行星轮均布装入两中心轮的齿间, 3)同心条件:保证太阳轮、内齿圈和行星架轴线重合即满足4)满足邻接条件L=将齿轮参数代入后即:查表13-5-5 NGW型行星齿轮传动的齿数组合 选择17 67 151 9.883.4.2按接触强度初算a-g传动的中心距和模数 1、选择齿轮材料太阳轮和行星轮材料使用20CrMnTi渗碳淬火,齿面硬度HRC50-55齿轮精度等级 8-7-72、按接触强度初步确定中心距按直齿轮从表13-1-75选取483,取载荷系数K=2.0.查图13-1-24选取初取许用接触应力由于行星齿轮为悬臂布置,初取齿宽系数按表13177 圆整取中心轮输入转矩取行星轮间载荷分配不均匀系数1.2在一对a-c传动中,小轮传递的转矩齿数比按表中公式计算模数取=8mm则 a-c传动未变位时的中心距由于此行星齿轮不要求变位。所以a-g传动和g-b传动的实际中心距变位系数及中心距为 =0 =0 3.4.3几何尺寸计算1)分度圆直径2)齿顶圆直径3)齿根圆直径 4)齿宽和实际齿宽系数 取为60 实际齿宽系数 3.4.4验算a-g传动强度1、按接触疲劳强度校核根据表13180 校核公式为1)一对齿轮啮合中分度圆上圆周力2)小轮单对齿啮合系数查表131104得 =13)节点区域系数查图13116得 =2.54)弹性系数查表131105得 189.85)重合度系数6)螺旋角系数17)使用系数查表13181 得 18) 动载系数动载系数是按齿轮相对于行星架X的圆周速度查图13-1-14求出 可得:1.15 9)齿向载荷分布系数、由于: 内齿轮宽度/行星齿轮分度圆直径=100/5361所以: 可取110)齿间载荷分配系数、查表13-1-102 按7级精度 选取 得1.1将以上数据代入下式得齿轮得计算接触应力:11)许用接触疲劳强度计算 查图13-1-24选取12)接触强度寿命系数,应力循环系数N由下式决定:太阳轮 行星轮 内齿轮 由于 、所以 得 行星轮 (允许有一定点蚀)太阳轮 (允许有一定点蚀)内齿轮 (允许有一定点蚀)13)润滑油膜影响系数查表131108 取 14)工作硬化系数 取 1.015)尺寸系数查表131109 得 1.016)接触强度最小安全系数查表131110 取 =1.1将上述参数代入公式求得许用接触应力则 =10001.10.92/1.1=920=10001.270.92/1.1=1062.18结论:由于所以a-c传动的接触疲劳强度通过校核2、按弯曲疲劳强度校核根据表131111校核公式为1)齿向载荷分布系数由于: 内齿轮宽度/行星齿轮分度圆直径=100/5361所以: 可取12)齿间载荷分配系数查表13-1-102 按7级精度 选取 、 得1.13)使用系数14) 动载系数 1.15 5)齿形系数 查图13138 得 2.97 =2.256)应力修正系数 查图13143 得 7)螺旋角系数1.08)重合度系数9)将以上数据代入下式得齿轮的计算弯曲应力:9)许用弯曲疲劳强度计算 查图13-1-24选取由于行星轮受对称双向弯曲,故行星轮的许用弯曲疲劳强10)寿命系数 太阳轮 行星轮 内齿轮 由于 、所以 得 行星轮 (允许有一定点蚀)太阳轮 (允许有一定点蚀)内齿轮 (允许有一定点蚀)11)尺寸系数查图13156 得 1.012)相对齿根圆角敏感系数查表 32139 得 1.013)相对齿根表面状况系数查图13158 得 1.014)试验齿轮的应力修正系数 15)弯曲疲劳强度最小安全系数查表131110 取 (一般可靠度)16)将上述参数代入公式求得许用弯曲应力则 结论:由于所以a-c传动的弯曲疲劳强度通过校核3.4.5、根据接触强度确定内齿轮材料1g-b传动比u2、重合度系数3、内齿轮接触强度寿命系数 (允许有一定点蚀)4、齿轮的接触疲劳极限为根据,选用ZG310-570正火处理, =3503.4.6、g-b传动的弯曲强度验算1)齿向载荷分布系数12)齿间载荷分配系数1.13)使用系数14)动载系数 1.15 5)齿形系数 查图13138 得 2.14 =2.256)应力修正系数 查图13143 得 7)螺旋角系数1.08)重合度系数9)将以上数据代入下式得齿轮的计算弯曲应力:10)许用弯曲疲劳强度计算 查图13-1-23取 内齿轮行星轮受对称双向弯曲,11)寿命系数行星轮 (允许有一定点蚀)内齿轮 (允许有一定点蚀)12)尺寸系数查图13156 得 1.013)相对齿根圆角敏感系数查表 32139 得 1.014)相对齿根表面状况系数查图13158 得 1.015)试验齿轮的应力修正系数 16)弯曲疲劳强度最小安全系数查表131110 取 (一般可靠度)17)将上述参数代入公式求得许用弯曲应力则 结论:由于 所以g-b传动的弯曲疲劳强度通过校核4轴的设计与校核4.1内齿轮传动齿轮轴4.1.1轴的结构设计图4-1 齿轮轴1初步估算轴的直径选取20CrMnTi作为轴的材料,并进行渗碳处理.根据下式 计算轴的最小直径,并加大3考虑键槽的影响查表8.6 取 A=105 则:轴1段为齿轮轴,齿轮分度圆直径为120,齿宽为60取轴2段取 ,轴3段取 ,4.1.2轴的疲劳强度校核1、计算作用在大内齿轮上的力2、计算作用在齿轮轴上的力3、计算轴承的支反力1)在水平面内: 在垂直面内:3)求合力:4、求弯矩1)求垂直面弯矩2)求水平面弯矩 3)求合成弯矩5、求扭矩 6、绘制轴的弯矩图和扭矩图 如图4-27、确定危险截面经过比较,根据载荷较大及截面面积较小的原则,选取截面B处为危险截面。8、校核危险截面的安全系数s: 1)轴的当量弯矩 2) 由表5-1-1 查得,则许用弯曲应力=75, 由以上计算可知,轴的强度通过校核。4-1 轴1扭矩图4.1.3轴上轴承及键的强度校核1、B处的轴承选用深沟球轴承6222型(GB/T276-1995)。由手册查得:2、C处的轴承选用深沟球轴承6222型(GB/T276-1995)。由手册查得:所选轴承满足使用要求。3、键的选择与验算主轴的输入直径为。查摘自GB/T1095-2003,GB/T1096-2003,键的规格为键A GB/T1096-2003,即:,。假设载荷为均匀分布,由图8.1可得平键联接的强度计算式为:挤压强度条件 式中,转矩,; 轴径,; 键的高度,;键的工作长度,;对A型键;对B型键;对C型键,其中L为键的长度,B为键的宽度; 许用挤压应力,查得。由公式(8.1)可计算出挤压应力:即:故,符合要求4.2行星齿轮传动太阳齿轮轴4.2.1轴的结构设计初步估算轴的直径选取20CrMnTi作为轴的材料,并进行渗碳处理.根据下式 计算轴的最小直径,并加大3考虑键槽的影响查表8.6 取 A=105 则:轴1段为齿轮轴,齿轮分度圆直径为136,齿宽为100轴2段取 ,轴3段取 ,图4-2 齿轮轴24.2.2轴的疲劳强度校核1、计算作用在大内齿轮上的力2、计算作用在齿轮轴上的力(由于行星齿轮对称布置,故切向力抵消)(由于行星齿轮对称布置,故径向力抵消)3、计算轴承的支反力1)在水平面内: 2)在垂直面内:3)求合力:4、求弯矩1)求垂直面弯矩2)求水平面弯矩3)求合成弯矩5、求扭矩 6、绘制轴的弯矩图和扭矩图 如图4-27、确定危险截面经过比较,根据载荷较大及截面面积较小的原则,选取截面C处为危险截面。8、 校核危险截面的安全系数s: 1)轴的当量弯矩 2) 由表5-1-1 查得,则许用弯曲应力=75, 由以上计算可知,轴的强度通过校核。4.1.3轴上轴承及键的强度校核1、由于B处轴承载荷较C处大,故校核B处轴承强度。B处的轴承选用深沟球轴承6326型(GB/T276-1995)。由手册查得:2、键的选择与验算主轴的输入直径为。查摘自GB/T1095-2003,GB/T1096-2003,键的规格为键A GB/T1096-2003,即:,。假设载荷为均匀分布,由图8.1可得平键联接的强度计算式为:挤压强度条件 式中,转矩,; 轴径,; 键的高度,; 键的工作长度,;对A型键;对B型键;对C型键,其中L为键的长度,B为键的宽度; 许用挤压应力,查得。由公式(8.1)可计算出挤压应力:即:故,符合要求图4-2 齿轮轴扭矩5 制动器的设计5.1制动闸的原理分析与与设计手动制动闸的组成部分有闸衬,闸板,闸座,螺纹拉杆,调节螺母,比例板,夹板,闸板,手把等零件。此制动闸是专门为JB系列和JY系列绞车这俩大系列的绞车设计的一种新型的带式制动器.为了满足JB系列绞车和JY系列绞车的工作要求,制动闸需配对使用,每一对都分为左右制动闸,而且配对使用的左制动闸和右制动闸的结构完全相同,在安装时无需区分,安装方便。但左,右制动闸的功能是完全不同的。左制动闸起制动作用,即在绞车使用过程中需要制动的时候,向后搬动闸杆,通过闸衬抱死闸轮,完成制动的功用。绞车在牵引或搬用过程中,左制动闸通常处于松闸状态。右制动闸的作用是可以实现绞车的软起动,绞车工作前,首先使电动机正常运转,通过第一级齿轮传动,使太阳轮转动,进而通过行星轮带动内齿轮闸圈转动,此时卷筒并不转动。当右制动闸的闸杆向后搬动时,通过闸衬逐渐抱紧内齿轮闸圈,动力逐渐由行星架向后级传出,进而通过大齿轮带动卷筒转动,使绞车进入工作状态,这样便实现了绞车的软起动。此制动闸是专门为这两个系列的绞车设计的,但通过对某些产品的局部改进,同样可以使用这种制动闸。其制动原理也可用于其他产品的设计与改进。5.2制动力的校核5.2.1放大倍数的计算闸杆部分的放大作用(见图5-1): 比例板的放大作用(见图5.2):5.2.2制动轮上的制动力和拉力计算:1.制动轮上的制动力为:由表5-4-31:制动带的绕入端拉力: 制动带的绕出端拉力:式中:制动轮上的制动力为:已知:查表5-4-5:取则得 实际所需的制动力为:操作力为时,在制动闸松边产生的摩擦力为:安全系数为:由于则:因此,仅需用83.92N的力即可闸住,固该手动制动闸符合设计和使用要求。所以制动闸是安全的。5.2.3 摩擦表面材料的比压计算 上式中: 制动安全系数,取制动轮上的额定力矩;摩擦面的宽度,;制动轮直径,; 摩擦表面包围制动轮的角度;摩擦表面材料与制动轮间的摩擦系数,取;摩擦表面材料的许用比压,;则故安全。5.2.4 制动带强度计算上式中: 危险断面的铆钉个数,;铆钉直径,;制动带厚度,;制动带材料的许用拉应力;制动带宽度,;由以上计算可知,制动带单边最大拉力为: 故满足强度要求。6 主要零件的技术要求6.1对齿轮的要求6.1.1齿轮精度1)精度等级行星齿轮传动中,一般多采用圆柱齿轮,若有合理的均载机构,齿轮精度等级可根据其相对于行星架的圆周速度来确定。通常与普通定轴齿轮传动的齿轮精度相当或稍高。一般情况下,齿轮精度应不低于8-7-7级。对于中、低行星齿轮传动其太阳轮和行星轮精度不低于5级,内齿轮精度不低于6级。齿轮精度的检验项目及极限偏差应符合GB/T10095-1988渐开线圆柱齿轮精度的规定。2)齿轮副的侧隙齿轮啮合侧隙一般应比定轴齿轮传动稍大,并以此计算出齿厚或公法线平均长度的极限偏差,再圆整到GB/T10095-1988所规定的偏差代号所对应的数值。3)齿轮联轴器的齿轮精度一般取8级,其侧隙应稍大于一般定轴齿轮传动。6.1.2对行星轮制造方面的几点要求由于行星轮的偏心误差对浮动量的影响最大,因此对其齿圈径向跳动公差应严格要求。在成批生产中,应选取偏心误差相近的行星轮为一组,装配时使同组各行星轮的偏心方向对各自中心线(行星架中心与该行星轮轴孔中心的边线)呈相同角度,这们可使行星轮的偏心误差的影响了降到最小。在单件生产中应严格控制齿厚,如采用具有砂轮自动修整和补偿机构的磨齿机进行磨齿,可保证砂轮与被磨的相对位置不变,即可控制各行星轮齿厚保持一致。对调质齿轮,并以滚齿作为最终加工时,应将几个行星轮安装在一个心轴上一次完成精滚轮中的一个齿槽互相对准,使齿槽的对称线在同一轴平面内,并按装配条件的要求,在图纸上注明装配标记。6.1.3齿轮材料和热处理要求行星齿轮传动中太阳轮同时与几个行星轮啮合,载荷循环次数最多,因此在一般情况下,应选用承载能力较高的合金钢,并采用表面淬火、渗氮等热处理方法,增加其表面硬度。在NGWT和NGWN传动中,行星轮C同时与太阳轮和内齿轮啮合,齿轮受双向弯曲载荷,所以常选用太阳轮相同的材料和热处理。内齿轮强度一般裕量较大,可采用稍差一些的材料。齿面硬度也可低些,通常只调质处理,也可表面淬火和渗氮7 绞车的操作和维护71绞车装配注意事项绞车在装配前应清查零件数量,并将所有零件修净毛刺,清洗干净,严防铁屑、灰尘带入绞车内部,所有滚动轴承必须在油中加热后(一般加热温度为120150C)进行装配。不得硬打硬砸,以防零件受力变形。72绞车试运转1)空负荷试运转新的或大修后的绞车,空负荷试运转在转配完毕后进行。试运转应遵守第八节规定的操作规程,试运转前必须先确认变速箱润滑油清洁度符合要求。先用手动或电机点动,机器正常运转后方可进行空负荷试运转试验。空负荷试运转时,正反转30分钟并达到下列要求。(1) 运转正常,无冲击性噪声;(2) 各部分润滑良好,无渗漏现象;(3) 高温度不超过80C,最高温升不超过40C;(4) 各部无松动现象;(6) 制动闸应制动灵活、可靠。2)负荷试运转空负荷试运转后方可进行负荷试运转,负荷试运转应注意以下事项:(1) 绞车的出绳方向,钢丝绳上出绳既钢丝绳引出部分应在卷筒上面,不宜在卷筒下面出绳;(2) 负荷试车如在现场,可在井下利用工作面支柱作为负荷,负荷试车时必须将绞车底座牢固地固定在底板上(3) 试车负荷应逐次增加,并且应当注意不超过钢丝绳的最大牵引力。(4) 负荷试车时,变速箱内油温最高不超过90C,最高温升不超过80C.(5) 制动盘制动灵活、可靠;(6) 每次负荷试车后检查钢丝绳及机器各部不得有残余变形,并应符合试运转中第13条规定。3)一般要求(1)绞车司机必须了解本机的性能,熟悉操作方法。(2)钢丝绳静拉力不得超过额定数值,严禁用绞车运送人员。73操作前注意事项1)检查钢丝绳接头是否牢固,支座螺栓和地脚螺栓是否紧固,绞车安装是否牢靠。2)检查调整刹车机构使之达到灵活、可靠。3)检查钢丝绳,不准有结节,扭绕现象,如有一个节距内断丝超过10%应予更换。4)检查电器线路,电机和按钮应接地良好,安全可靠。5)检查行车轨道有无障碍物,防止牵引过程中发生事故。6)在卷筒起动或停止时,其速度须逐渐增加或减少,不允许急骤的开车、停车,以防损坏传动件。7)电机开动时,严禁左右两个刹车同时刹紧,以防烧毁电机和损伤主机内部或其他意外事故。8)用户如有特殊要求而订做的非标准产品,相关注意事项,用户必须编进操作规程。对操作工进行专项培训后方可上岗操作,以保证安全。(如用户订做配置可将刹车装置反向安装的双向出绳绞车,由于在正反向出绳操作时,左手刹车原为卷筒制动,而变成了对制动轮的制动,右手制动原为制动轮制动,而变成了对卷筒制动,改变了原操作习惯,必须对操作工进行岗前培训,熟练后方可上岗操作。)7.4绞车的操作 绞车的操作就是启动和关闭电动机及交替操纵刹车把。其安全操作方法如下:(一) 一般要求1. 绞车的司机必须了解绞车的性能,熟悉操作方法,方能单独操作。2. 绞车不得超负荷使用,而且不得运送人员。3. 防爆电气设备的检查和维修应符合煤矿安全规程。非防爆电气设备亦应符合有关电器设备的安全操作规程。(二) 工作前的注意事项1. 检查钢丝绳接头是否牢固,绳长和轴承支架及电机底脚的连接螺栓是否紧固完好,绞车的安装是否牢靠。2. 检查刹车部件制动性能是否良好,使用是否灵活无阻。检查刹车把的顶丝销轴是否紧固,刹车鼓上之油脂污物应擦拭干净。3. 电气的部分不得有漏电的现象,电动机和开关盒应接地良好。4. 要仔细调整制动力矩,经反复多次试验确认无误后,方可投入工作。(三) 操作1. 司机操作时应集中精力,注意听信号。2. 欲开动卷筒时,须将卷筒上的刹车闸完全松开。而须将制动轮上的刹车闸刹紧。这时,由于行星轮的作用,卷筒开始全速回转缠绕钢丝绳进行工作。3. 在绞车的作业的过程中,如欲使绞车暂时停止运转,应将制动轮的刹车闸松开,而将卷筒上的刹车闸刹紧,如微程调度负载物的位置时,只需交替提上或下压左右刹车把,使卷筒时转时停即可。4. 如停车的时间较长,应将电动机关闭。此时,如钢丝绳处于拉紧状态,为防止其向下坠滑,卷筒上的刹车闸必须牢牢地刹住,司机不得离开绞车。5. 当下放重物时,不可使电动机断电,应使电机反转。6. 绞车的起动和停止应平稳、缓慢使绳速逐渐增加或减少,不允许作急剧的开车、停车。在电动机开动时,严禁两个刹车装置同时刹车,以防烧毁电机、主机损坏等意外事故。7. 操作过程中发现声响不正常,制动不灵,绞车的卷筒,电机刹车闸及轴承等温度剧烈上升等异常的情况时,须停车检查,及时排除。8. 钢丝绳在卷筒上的排列应整齐,工作时不可全部放完,在卷筒上至少应保留三圈。7.5绞车的维护 751调度绞车日常检查维护的内容 (1)检查各部位螺栓、销子、螺母、垫圈等,如有松动、脱落,应及时拧紧和补全。 (2)检查信号装置及电动机运行操作按钮是否完好和有无失爆现象,信号发出是否清楚和明亮,否则应修理或更换。 (3)检查滚筒有无损坏或破裂,钢丝绳头固定是否牢固,轴承有无漏油,钢丝绳排列是否整齐,有问题应及时处理。 (4)检查闸带有无裂纹,磨损是否超限(应留有不少于3 mm厚度),拉杆螺栓、叉头、闸把、销轴等是否有损伤或变形,背紧螺母是否松动,有问题应调整和处理。 (5)检查闸把及杠杆系统动作是否灵活,施闸后,闸把不得达到水平位置,应当比水平位置略有上翘。 (6)检查固定绞车的顶柱和戗柱是否牢固,基础螺栓或锚杆是否有松动,底座有无裂纹,有问题应及时处理。 (7)检查电动机空载启动是否正常,接地是否良好,启动器等电气设备是否符合防爆和完好要求。 (8)检查轴承及电动机、开关、电缆、闸带等是否温度过高,发现问题应查明原因,采取措施进行处理。(9)经常擦拭绞车,清理浮尘和杂物,保持周围环境整洁。绞车的安全操作、检查与维护7.6 绞车的润滑1)绞车的润滑有1号或2号钙钠基脂,也可用1号或2号复合钙基脂。2)润滑脂必须干净,不准混有污物,灰尘及水等杂质。3)润滑脂的工作温度不得超过。4)绞车的注油孔有三处:拆下电机与大端盖联接任一个螺栓,螺孔即为注油孔;拆下挡盘上任一个螺栓、螺孔也即为注油孔;拆下右端轴承盖为直接加油处,注油量应为容油空腔的1/2或1/3。5)机器的润滑不仅关系着机器的正常工作,而且直接影响着机器的寿命,及时充分的润滑对设备安全和延长使用寿命具有寿命具有重大意义。因此必须及时地更换和补充润滑油。润滑油的材质必须符合要求,且不得混入灰尘、污物、铁屑及水等杂质。6)对于新的或大修后的绞车要记住向卷筒中加入号齿轮油,在部分轴承加入1号或2号钙基润滑脂。且在首次使用天后,就必须更换一次润滑油或润滑脂,在以后的正常使用过得中,每三个月还必须更换一次润滑油或润滑脂,以清除绞车在运转过程中磨损的金属屑。润滑油脂中不准混有污物、灰尘、水等杂质。润滑油的工作温度不应超过。换油的方法是:松掉卷筒上的钢丝绳,在看到卷筒圆柱面上露出的两个注油孔后,卸掉油堵,先将卷筒内的废油放净,然后再加入号齿轮油并将油堵旋上密封即可。77绞车的保养方法及注意事项1)司机必须每日对绞车各部分认真保养,工作前先检查并开空车试转,注意润滑状况是否良好。工作过程中要经常注意油温是否正常,当发现绞车出现异常现象时,不得勉强继续工作,应及时停车并通知检修工对设备进行检修,做好检修记录。下班时应清除设备上的灰尘等污物。对长期搁置不用的绞车,必须在其裸露部分涂以防锈油脂,并应把绞车放在通风防潮的场合。2)每班都应注意检查刹车闸带的磨损情况和刹车的松紧是否合适,绞车转动是否灵活,工作是否可靠。若刹车闸带被磨损必须立即更换。3)经常检查钢丝绳的磨损情况,对断裂严重的钢丝绳应及时更换。4)要根据绞车的实际使用情况有计划的安排小修和大修。按实际使用时间累计,一般小修的周期为半年,大修的周期为二年。小修的内容主要是:消除刹车故障,更换油封消除漏油现象。大修的内容是:拆开全部零件,将零件清洗后,检查其磨损程度。,更换或修复已磨损的零件,更换各处的润滑油和润滑脂,全面恢复绞车的工作能力。绞车修理时应予更换的零件及注意事项如下:1)石绵带:当石绵带的磨损厚度大于2毫米时,必须更换新的。2)轴承:由于轴承的寿命是根据绞车的使用年限来选用的,所以在正常使用条件下,一般仅需在大修时根据实际情况拆换轴承。齿轮:由于齿轮磨损后会
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