双速绞车设计本科毕业设计

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1、中 国 矿 业 大 学本科生毕业设计设计题目： 双速绞车设计 独 创 声 明本人郑重声明：所呈交的毕业设计(论文)，是本人在指导老师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本设计（论文）不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。本声明的法律后果由本人承担。作者签名: 二一年九月二十日毕业设计（论文）使用授权声明本人完全了解滨州学院关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定。本人愿意按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版，同意学校保存学位论文的印刷本和电子版，或采

2、用影印、数字化或其它复制手段保存设计（论文）；同意学校在不以营利为目的的前提下，建立目录检索与阅览服务系统，公布设计（论文）的部分或全部内容，允许他人依法合理使用。（保密论文在解密后遵守此规定）作者签名: 二一年九月二十日中国矿业大学毕业设计任务书学院 应用技术学院 专业年级 机自（二）10-1 学生姓名 任务下达日期：2012年 2 月 20 日毕业设计日期： 2012 年 3 月 5 日至 2012 年 6 月 10 日毕业设计题目：双速绞车设计毕业设计专题题目：毕业设计主要内容和要求：1. 根据双速绞车的具体参数进行选型；2. 对双速绞车的各个部件进行设计与校核；3. 对双速绞车及其重点

3、部件进行绘图。院长签字： 指导教师签字：年 月 日中国矿业大学毕业设计指导教师评阅书指导教师评语（基础理论及基本技能的掌握；独立解决实际问题的能力；研究内容的理论依据和技术方法；取得的主要成果及创新点；工作态度及工作量；总体评价及建议成绩；存在问题；是否同意答辩等）：成 绩： 指导教师签字： 年 月 日中国矿业大学毕业设计评阅教师评阅书评阅教师评语（选题的意义；基础理论及基本技能的掌握；综合运用所学知识解决实际问题的能力；工作量的大小；取得的主要成果及创新点；写作的规范程度；总体评价及建议成绩；存在问题；是否同意答辩等）：成 绩： 评阅教师签字： 年 月 日中国矿业大学毕业设计评阅教师评阅书评

4、阅教师评语（选题的意义；基础理论及基本技能的掌握；综合运用所学知识解决实际问题的能力；工作量的大小；取得的主要成果及创新点；写作的规范程度；总体评价及建议成绩；存在问题；是否同意答辩等）：成 绩： 评阅教师签字： 年 月 日中国矿业大学毕业设计答辩及综合成绩答 辩 情 况提 出 问 题回 答 问 题正 确基本正确有一般性错误有原则性错误没有回答答辩委员会评语及建议成绩：答辩委员会主任签字： 年 月 日学院领导小组综合评定成绩：学院领导小组负责人： 年 月 日摘 要双速多用绞车是矿山辅助运输设备的一种，利用钢丝绳循环往复工作，实现井下工作设备的运输功能。为了进一步做好绞车的改进工作，本文设计了一

5、种新型的辅助运输设备：JSDB-25型双速多用绞车。JSDB-25型双速多用绞车主要有电动机、联轴器、变速器、卷筒、底座等组成，整个系统方便灵活，外形尺寸小，使用方便，价格较低等优点受到越来越多矿井的欢迎。其创新点在于将沿用多年的纵向排布结构改为横向对称结构，这对于工作空间限制极大的矿井生产带来了方便，给工人操作和运输提供了便利。同时安装绞车底座呈雪橇状，在生产现场自移平稳方便，而且绞车重心低，底座刚性好。文中首先对绞车运输的现状及其在国内外的发展情况和运输过程中的传动系统图进行了简要说明；其次详细地说明了该绞车的结构特点和减速器传动结构的原理，并对该绞车减速器和滚筒装置中各部件进行设计、计算

6、和校核，经校核计算得出各部件强度均满足要求等。再次文中对低速级制动和高速级制动进行了选型和设计和计算。最后设计了绞车的电气控制部分并进行了详细的分析。关键词：双速多用绞车； 矿山辅助运输； 滚筒； 电气控制系统ABSTRACTTwo-speed multi purpose winch is one of the mine auxiliary transport equipment, which use cycle movement of the rope to achieve the transportion functions of underground equipment. To fur

7、ther improve winch improvements, the paper aims to design a new type of large tonnage auxiliary transport equipment : JSDB-25 type two-speed multi purpose winch.JSDB-25 type two-speed multi purpose winch is mainly made up of motor, couple, gearbox and reel. The entire system is flexible , small , ch

8、eap and easy to use, which is winning a welcome of more and more mines. Innovations can be easily found on it. For example, it mainly changes vertical arrangement symmetric structure which has been used for many years into a horizontal structure. This great work brings convenience both for the mine

9、of constrained space and workers operation. The installed base of the winch was sled-like, which facilitate the smooth transfer. Whats more , the center of gravity is at a lower height and it has good rigid base. Firstly the paper tell briefly both the present condition of the winch and its developm

10、ent both at home and abroad. Then ,it simply describes the drive system diagram in the processes of transport; Scendly, the paper explains the structure characteristics of the winch and the principle of the structures spreading of the decelerating machine in detail. It also designs calculates and sc

11、hools each parts of the decelerating machine and rollers of the winch equip. Each part of strength all satisfy request by schooling and calculating etc. Thirdly, The paper design and calculate the low level brake and high level brake. At last , the paper design and explain the electrical control sys

12、tem of the winch and analysis it in details.Keywords：Two-speed multi purpose winch; new; the mineral mountain assistance transportment; drum; Electrical control system目 录1 绪论11.1双速绞车简介11.1.1绞车概述11.1.2绞车功能与结构11.1.3绞车分类21.1.4绞车应用31.2双速绞车的现状32 总体设计52.1设计总则52.2已知条件52.3传动系统的确定52.4计算传动效率62.5电机的选择、传动系统的确定及

13、传动比62.5.1选择电机型号62.5.2各级传动比分配及总传动比72.6牵引钢丝绳直径的确定及滚筒直径的确定及速度82.6.1钢丝绳的选择82.6.2滚筒参数的确定82.6.3确定钢丝绳在卷筒上的拉力及卷筒上的功率92.6.4计算钢丝绳速度92.7各轴转速、功率的计算102.8验算电机闷车时，钢丝绳在里层的安全系数113 齿轮传动的设计计算123.1弧齿锥齿轮传动设计123.1.1初步设计123.1.2几何尺寸计算133.1.3按格里森法校核弧齿锥齿轮强度143.2第二级传动设计及校核163.2.1初步设计163.2.2强度校核计算173.3第三级传动设计及校核183.3.1初步设计183.

14、3.2强度校核计算193.4第四级传动设计及校核203.4.1初步设计203.4.2强度校核计算213.5第五级传动设计及校核223.5.1初步设计223.5.2强度校核计算243.6第五级后级传动设计及校核243.6.1初步设计243.6.2强度校核计算244 轴的设计计算264.1锥齿轮轴的设计计算与强度校核264.1.1轴的初步计算264.1.2轴的疲劳强度校核264.1.3锥齿轮轴上键的强度验算304.1.4锥齿轮轴上轴承的寿命验算304.2二轴的设计计算与强度验算304.2.1轴的初步计算304.2.2轴的疲劳强度校核314.2.3二轴上键的强度验算354.2.4二轴轴承的寿命验算3

15、64.3三轴的设计计算与强度验算374.3.1轴的初步计算374.3.2轴的疲劳强度校核374.3.3三轴上键的强度验算414.3.4三轴轴承的寿命验算414.4卷筒轴的设计424.4.1先对卷筒轴进行受力分析424.4.2对卷筒轴进行受力分析444.4.3轴的直径的初步确定454.4.4轴的疲劳强度校核454.4.5卷筒轴上轴承的寿命验算474.4.6卷筒轴上卷筒与大齿圈联接螺栓的强度验算475 制动器的选型及设计495.1制动器的形式和常用安全装置495.1.1常用绞车制动闸的形式495.1.2绞车上应有的安全装置495.1.3双速绞车制动器的作用495.2制动器的选用和设计495.2.1

16、制动器的确定495.2.2高速级制动设计495.2.3低速级制动设计515.2.4制动器调整525.2.5制动器的使用和维修526 电气控制系统的设计536.1控制电路设计的目的与要求536.2控制电路选择536.3继电控制电路546.3.1继电器原理与作用546.3.2控制电路电气元件556.3.3控制电路线路566.4电路保护控制原理56结 论58翻译部分59英文原文59中文译文62参考文献67致 谢68 中国矿业大学2012届本科毕业设计 第68页1 绪论1.1双速绞车简介1.1.1绞车概述在人类历史上，绞盘(windlass)是第一种用于拖曳提升重物的机器，它可使一个人搬运远重于自己许

17、多倍的重物。绞盘采用一种轴和轮的形式，由用垂直框架支撑的滚筒组成，人通过用手摇动曲柄，使绞盘滚筒绕水平轴转动(见图1-1)。中国人在公元前二千年就设计出用曲拐手柄转动的砂轮。图1-1绞盘简图今天被广泛应用的绞车(或称卷扬机)是绞盘的另一种形式，它泛指具有一个或儿个上面卷绕有绳索或钢丝绳的圆筒，用来提升或拖曳重载荷的动力机械。图1-1所示为一种简易的手动提升绞车；该绞车用手驱动，靠齿轮传动的速比增扭，配有防止卷筒反转的棘轮机构和制动用的带闸。1.1.2绞车功能与结构绞车设计采用滚筒盘绞或夹钳拉拔缆绳方式来水平或垂直拖曳、提升、下放负载，绞车一般包括驱动部分、工作装置、辅助装置等几部分。1、驱动部

18、分：用于驱动绞车工作装置盘绞、释放缆绳，包含动力及传动装置与控制装置。绞车可以采用多种驱动方式，包括电动机、蒸汽机、柴油发动机、汽油发动机、液压马达、气动马达等。无论采用何种驱动方式，在绞车的驱动部分设计中都应包含以下设计准则:无级均匀变速，调速范围宽广；在有负载情况下，良好的启动特性和低速特性，总效率高；双向旋转，并且容易改变旋转方向；维护保养相对容易，对周围工作环境不敏感；制动系统工作可靠；设计紧凑，结构简单，安装布置容易，重量轻；在有负载情况下，能长时间安全带载静止而不至于损坏驱动系统。对于小型绞车，为了保证结构紧凑，绞车驱动部分一般与绞车工作装置联接在一起，直接驱动工作装置；对于大型绞

19、车或应用现场空间相对狭小的绞车，绞车驱动部分与绞车工作装置可以设计成独立放置，两者间通过液压管线、气动管线或电缆管线相联系，绞车的布置和操纵均很方便。 2、工作装置：在驱动部分作用下，通过滚筒回转或夹钳直线拉拔等方式拖曳或释放缆绳以完成对负载的收放控制，并含有对缆绳的容绳和排缆装置。3、辅助装置：辅助工作装置完成拖曳作业，包含滑轮组、导向装置以及速度测量、长度距离测量、张力测量等装置部分；绞车可以使用钢丝绳、尼龙缆绳等多种材质缆绳。1.1.3绞车分类绞车可以采用多种分类方法：按绞车驱动方一式分类，绞车可以分为机械式驱动绞车、电机驱动绞车、气动绞车、液压绞车等几大类。1）机械式驱动绞车驱动部件间

20、的固定几何位置关系决定着系统的设计布局，布局的变化少；传动系体积尺寸大，总重量重；安装布置复杂，经常需要精密加工的平面和精密的部件定位；难以实现大范围的无级变速；原动机的位置是不可变的；在有负载的情况下，难以取得平稳的反转；通过采用液力偶合器，可以在堵转工况下产生最大扭矩。2）电机驱动绞车在小型和低端绞车产品上采用常规定速电机驱动方法，能实现单速(或双速)和双向旋转功能，系统简单，但不能低速启动和平滑变速；采用可控硅整流(SCR)直流调速方式实现无级变速，发展历史悠久，可在低速段提供短时的额定扭矩(或堵转扭矩)。但是，若无独立冷却系统和专用设计，直流调速力一式不能长时间用于堵转工况；采用交流变

21、频调速方式实现从零到最大速度的无级变速，可以在低速或堵转工况下提供100%额定扭矩，调速平稳；设备复杂，维修、保养人员的技术水平要求较高。3）气动绞车需要配置压缩空气站；气动系统工作压力较低，气动马达外形尺寸较大，气动系统总体重量较重；对环境条件敏感一在周围环境温度低的地方，可能有潮气凝结在气动管路和部件里；噪音大一需要噪音消音器。4）液压绞车双向实现从零到最人速度的无级变速控制，易于换向；用高压溢流阀或压力补偿器双向限制有效力矩；输出速度范围大，负载的低速控制好，可以带载良好启动；系统允许长时间支持负载，双向可以限制不同力矩； 设计紧凑，布置方便，动力传递系统总重量轻；易于实现恒速、恒张力控

22、制。按绞车应用领域和使用工况分类，绞车分为矿用绞车、建工卷扬机、船用绞车、工程机械绞车以及特殊用途用绞车等等。按绞车作业形式分类，绞车一般分为滚筒卷扬绞车和线型绞车两大类。滚筒卷扬绞车采用驱动滚筒旋转方式收放缆绳和拖曳负载，并在滚筒上直接容绳；线型绞车采用夹钳直线拉拔缆绳方式拖曳负载，并在独立配置的滚筒上卷扬容绳。图1-2为线型绞车示意图。图1-2为线型绞车示意图1.1.4绞车应用绞车广泛应用于工程机械、建筑机械、林业、渔业、矿山机械、船舶运输、海洋石油等多领域，可配套多种类型主机设备。绞车具体配套的部分设备如下：1、汽车起重机主吊、辅吊绞车2、塔式起重机主、吊绞车3、驳船定位绞车、拉索绞车4

23、、钻探船拔桩绞车5、挖泥船悬挂和斗架绞车、抓斗绞车6、通用船舶锚泊绞车、起重绞车、牵引绞车fi917、集装箱船船尾恒张力装料绞车8、码头起重机主起重卷扬机9、海洋石油铺管工作船恒张力移船绞车、张紧器、A/R绞车、起重吊机的负荷绞车等等10、运输铁道车辆定位卷扬机、索道牵引绞车11、森林及木材加工机械重木起吊卷扬机、木材车、堆材机1.2双速绞车的现状我国综合机械化采煤技术正在向高产量，大功率，重型化的趋势发展，但搬运设备却没有得到相应的更新与开发。现在大型液压支架重量已经达到30多吨，而液压支架等综采设备在采煤工作面的撤移与运输仍使用回柱绞车等老式设备，其牵引力小，容绳量小，钢丝绳细，不适应综采

24、工作面的工况要求。当前双速绞车存在的主要问题：1、蜗轮副传动是回柱绞车的薄弱环节煤矿绞车JH2-5、JH-8、JHC-14、JH2-14、JM-14都采用蜗轮副传动，皆因蜗轮副传动比大，但蜗轮副传动效率很低，一般只有0.40.5，绞车的总传动比更低，工作时过高的温升，井下多尘的工作环境，使蜗轮副磨损加快，使用半年或更短时间，即需要检修或更换，影响生产，因而取消蜗轮副从经济效益方面来说使必要的。本设计采用的锥齿轮、行星传动，提高了传动效率，也在一定程度上提高了绞车的寿命，从经济方面看也是有意义的。2、牵引速度，回绳速度慢随着支护的发展，使用金属摩擦支柱，单体液压支柱后，回柱之前可以部分或全部卸载

25、，回柱只是把他们拉倒或拖进工作面再用，同时，由于搬运设备的需要，很有必要将牵引速度从目前的57m/min左右加以提高。同时，为了提高工作效率，还应设置快速回绳机构。本设计的快速回绳速度达到了每分钟5090米，节约了时间，提高了工作效率，也是可行且有实际意义的。3、牵引力小现在煤矿由于综采机械的大量使用，在工作面搬迁时需要搬运某些大型设备，如液压支架等，而现在使用的绞车牵引力都有些小，因而将牵引力提高到32吨是有意义的。4、容绳量小当前的综采工作面长度有逐渐加长的趋势，而现行的绞车容绳量一般都太小，应将容绳量达到200m以上。本设计的容绳量达到了260米。5、设计寿命短回柱绞车大多采用1460小

26、时的设计寿命，这是因为回柱时间短，但由于小绞车已不止用于回柱，还在建筑，铁路等各行业，而且就煤矿的使用来看，也有必要提高设计寿命，增加绞车的平均无故障时间，保证生产的正常进行，经多方比较，决定采用5000小时的设计寿命。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，又考虑到运搬、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：2、最大牵引力：3、牵引速度：慢速 7-10快速 40604、容绳量：L=500m2.3传动系统的确定JSDB25

27、型双速多用绞车传动简图如图2-1。图2-1 JSDB25型双速多用绞车传动简图其传动路线：低速级：电动机弹性联轴器主轴主轴轴卷筒。高速级：电动机弹性联轴器主轴主轴轴卷筒。由次可见齿轮10、11实际是变速以后的输出，所以本论文主要研究齿轮1和2,3和4,5和6,7和8这四级齿轮。因为系统在快慢速传动时额定功率一定，在设计慢速传动中，慢速传动中的第四级已成为快速中的第二级，因此只要能满足慢速传动的要求就必定能够满足快速的要求。因此减速器设计只考虑一个四级减速的慢速传动的情况。2.4计算传动效率（1）各传动的效率：根据机械设计手册查得：1）齿轮联轴器（1）2）滚动轴承效率（7对）3）锥齿轮效率（1）

28、4）闭式圆柱齿轮效率（3）5）开式圆柱齿轮效率（2）6）卷筒钢丝绳缠绕效率搅油效率（2）计算传动总效率2.5电机的选择、传动系统的确定及传动比2.5.1选择电机型号（1）卷筒轴转速：（2）计算卷筒上的功率：（3）计算电机轴上的功率： 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：YBK280M-6功率：55kw效率：92.8转速：重量：600kg 注：由于电机为短时工作，可以充分利用它的过载能力，以减少电机的容量，降低机器的成本和尺寸。因此选择YBK280M-6型电机即可。2.5.2各级传动比分配及总传动比（1）慢速时滚筒转速 （2）快速时滚

29、筒转速 传动比分配如下:2.6牵引钢丝绳直径的确定及滚筒直径的确定及速度2.6.1钢丝绳的选择根据GB201182006，初选直经为选择：绳 股 钢丝绳公称抗拉强度为1870N/mm2钢丝绳最小破断拉力为t=682000N钢丝绳破断拉力总和为t = t x1.214 = 827948N整条钢丝绳破断拉力总和：S=Kt=0.85687000=703756N式中 K钢丝绳捻制折减系数，取K = 0.852.6.2滚筒参数的确定（1）根据JB1409-74规定：一般取 取 =545mm式中 卷筒最小外经，mm d 钢绳直经，mm（2）确定滚筒宽度B取B=770初定钢丝绳缠绕层数n10验算滚筒容绳量L

30、（3）确定滚筒各直径：钢丝绳在卷筒上的最小缠饶直经：钢丝绳在卷筒上的最大缠饶直经： 钢丝绳在卷筒上的平均缠饶直经：卷筒的结构外经：取2.6.3确定钢丝绳在卷筒上的拉力及卷筒上的功率（1）卷筒上的拉力1）慢速：2）高速2.6.4计算钢丝绳速度（1）慢速 （2）快速 2.7各轴转速、功率的计算轴：轴： 轴：（慢速） 轴：（快速）2.8验算电机闷车时，钢丝绳在里层的安全系数（1）电机在闷车时，钢丝绳的拉力因慢速时钢丝绳的拉力较快速时大，故仅需要慢速时的安全系数. （2）电机闷车时，钢丝绳在里层的安全系数3 齿轮传动的设计计算3.1弧齿锥齿轮传动设计弧齿锥齿轮是具有曲线倾斜齿的锥齿轮，其轮齿接触是从一

31、端到另一端逐渐开始而且连续平稳地进行。因而比直齿锥齿轮和零度齿锥齿轮传递运动平稳，在高速时能特别明显地减少噪声和震动。3.1.1初步设计（1）选择齿轮材料：小锥齿轮轴选用：，表面淬火HRC4855；大锥齿轮选用：，表面淬火HRC4855（2）按齿面接触疲劳强度设计计算：小轮分度圆直径：(mm)选取小轮齿数 =10则大轮齿数 e锥齿轮类型几何系数 查表机械设计手册得 e=950变位后强度影响系数查机械设计手册 得 1（选择零传动，）齿宽比系数查机械设计手册得 1.683小齿轮转矩（N.M）=570.90N.M使用系数查机械设计手册得 1齿向载荷分布系数小轮悬臂，大轮跨装 1.3试验齿轮接触疲劳极

32、限查表机械设计手册得 1500MPA 由以上可得：mm齿轮模数 =/=100/10=10变位系数的确定：x高变位系数 切向变位系数查表14-3-7选取 齿宽中点螺旋角（等顶隙收缩齿）：轴交角：3.1.2几何尺寸计算小轮分锥角： 大轮分锥角：分度圆直径：小轮： 大轮：锥矩R：mm齿宽b: 取 和 b=10m 中小者 mm mm故 齿顶高：小轮 mm 大轮 mm （ ）齿高h ：mm齿根高：小轮：mm 大轮：mm齿顶圆直径：小轮 mm 大轮 mm齿根角：小轮 大轮 齿顶角：小轮 大轮 顶锥角：小轮 大轮 根锥角：小轮 大轮 弧齿厚s： 小轮 大轮 mm3.1.3按格里森法校核弧齿锥齿轮强度（1）弯

33、曲强度校核公式：（参考现代机械传动手册）式中：齿轮大端切向力弯曲疲劳极限查机械设计手册得 206.89 MPaYx尺寸系数寿命系数由机械设计手册得：1J弯曲几何系数 根据 查机械设计手册得 齿根应力由于两齿轮得弯曲几何系数相近，两齿轮的齿根应力也相近可取，则：计算弯曲强度安全系数式中温度系数，取 1查机械设计手册 得 2所以 即 齿轮弯曲疲劳强度校核通过。（2）按接触强度校核公式式中：I齿面接触疲劳强度几何系数查图机械设计手册得弹性系数查表机械设计手册得 11.0工作硬化系数1温度系数1接触强度最小安全系数查表机械设计手册 接触疲劳极限查表机械设计手册 则 所以接触疲劳强度通过。3.2第二级传

34、动设计及校核3.2.1初步设计（1）选择齿轮材料：查表机械设计手册，小齿轮选用表面淬火 大齿轮选用表面淬火（2）按齿根弯曲疲劳强度设计计算：确定齿轮精度等级：查机械设计手册得 公差组8级齿轮模数m由下式计算：齿宽系数：查机械设计手册 取 小轮齿数： 取 则大轮齿数： 整合为91 齿数比：u=91/29=3.14传定比误差： 合适载荷系数K: 使用系数:查机械设计手册得：1动载荷系数:查机械设计手册得 齿向载荷分布系数：查机械设计手册得 1.22齿间载荷分布系数：由机械设计手册及0 得查机械设计手册并插值：则载荷系数得初值为：齿形系数：查机械设计手册得 小轮 大轮 应力修正系数:查机械设计手册得

35、：小轮 大轮 重合度系数 许用弯曲应力：由式 弯曲疲劳极限，查机械设计手册 得 应力循环次数 弯曲寿命系数:查机械设计手册得：尺寸系数：查机械设计手册：安全系数,查机械设计手册则 所以 所以得查表取=83.2.2强度校核计算校核公式式中：弹性系数，查机械设计手册 得 节点区域系数，查机械设计手册（） 得2.3重合度系数：查机械设计手册 得 0.90许用接触应力 ，查机械设计手册得：1700N/ 1550N/接触强度寿命系数，查机械设计手册 得：硬化系数，查机械设计手册及说明得：1接触强度安全系数,查机械设计手册，按一般可靠度得：1则 所以： 所以：接触疲劳强度通过。3.3第三级传动设计及校核3

36、.3.1初步设计（1）选择齿轮材料：查机械设计手册得，小齿轮选用表面淬火 大齿轮选用表面淬火（2）按齿根弯曲疲劳强度设计计算：确定齿轮精度等级：KW查机械设计手册得 公差组8级齿轮模数m由下式计算：齿宽系数：查机械设计手册得 取 0.4小轮齿数： 取31 则大轮齿数 ： 整合为齿数比：u=65/31=2.097传定比误差： 合适载荷系数K:由机械设计手册得 ：使用系数:查机械设计手册得：1动载荷系数:查机械设计手册得 齿向载荷分布系数：查机械设计手册得 齿间载荷分布系数：由机械设计手册及得 查机械设计手册并插值：则载荷系数得初值为：齿形系数：查机械设计手册得 小轮 大轮 应力修正系数:查机械设

37、计手册得：小轮 大轮 重合度系数 许用弯曲应力：由式 弯曲疲劳极限，查机械设计手册得 应力循环次数 由机械设计手册得弯曲寿命系数:查机械设计手册得：尺寸系数：查机械设计手册：安全系数,查机械设计手册:=1.3则 所以所以得加大20%查表取m=103.3.2强度校核计算校核公式式中：弹性系数，查机械设计手册 得 节点区域系数，查机械设计手册（） 得2.3重合度系数：查机械设计手册 得 0.90许用接触应力 ，查图8-69得： 1700 1550接触强度寿命系数，查机械设计手册得：硬化系数，查机械设计手册及说明得：1接触强度安全系数,查机械设计手册，按一般可靠度得：1则 所以： 所以：接触疲劳强度

38、通过。3.4第四级传动设计及校核3.4.1初步设计（1）选择齿轮材料：查机械设计手册得，小齿轮选用表面淬火 大齿轮选用表面淬火（2）按齿根弯曲疲劳强度设计计算：确定齿轮精度等级： 查机械设计手册得公差组8级齿轮模数由下式计算：齿宽系数：查机械设计手册 取 0.4小轮齿数： 取22 则大轮齿数 ： 整合为58齿数比：u=58/22=2.636传定比误差： 合适载荷系数K:由机械设计手册得 ：使用系数:查机械设计手册得：1动载荷系数:查机械设计手册得 齿向载荷分布系数：查机械设计手册得 1.22齿间载荷分布系数：由机械设计手册及0 得 查机械设计手册并插值：则载荷系数得初值为： 齿形系数：查机械设

39、计手册得 小轮 大轮 应力修正系数:查机械设计手册得： 小轮 大轮 重合度系数 许用弯曲应力：由式 弯曲疲劳极限，查机械设计手册得 应力循环次数 由机械设计手册得 弯曲寿命系数:查机械设计手册得：尺寸系数：查机械设计手册：安全系数,查机械设计手册:=1.3则 所以 所以得式中 查表取=123.4.2强度校核计算校核公式式中：弹性系数，查机械设计手册得 节点区域系数，查机械设计手册（） 得2.3重合度系数：查机械设计手册得 0.90许用接触应力 ，查机械设计手册得：1700 1550接触强度寿命系数，查机械设计手册得：硬化系数，查机械设计手册及说明得：1接触强度安全系数,查机械设计手册，按一般可

40、靠度得：1则 所以： 所以：接触疲劳强度通过。3.5第五级传动设计及校核3.5.1初步设计（1）选择齿轮材料：查机械设计手册，小齿轮选用表面淬火 大齿轮选用表面淬火（2）按齿根弯曲疲劳强度设计计算：确定齿轮精度等级： 查机械设计手册 公差组7级齿轮模数m由下式计算： 齿宽系数：查机械设计手册 取 小轮齿数： 取则大轮齿数： 整合为25齿数比：u=25/18=2.636传定比误差： 合适载荷系数K:由机械设计手册得 ： 使用系数:查机械设计手册得： 1动载荷系数:查机械设计手册得：齿向载荷分布系数：查机械设计手册得 齿间载荷分布系数：由机械设计手册及0 得查机械设计手册并插值：则载荷系数得初值为

41、：齿形系数：查机械设计手册得 小轮 大轮 应力修正系数:查机械设计手册得：小轮 大轮 重合度系数 许用弯曲应力：由式 弯曲疲劳极限，查机械设计手册得 应力循环次数 由机械设计手册得弯曲寿命系数:查机械设计手册得：尺寸系数：查机械设计手册：安全系数,查机械设计手册:则 所以 所以得式中查表取=163.5.2强度校核计算校核公式式中：弹性系数，查机械设计手册得 节点区域系数，查机械设计手册（） 得2.3重合度系数：查机械设计手册得 0.90许用接触应力 ，查机械设计手册得： 1700N/ 1550N/接触强度寿命系数，查机械设计手册得：硬化系数，查机械设计手册及说明得：接触强度安全系数,查机械设计

42、手册，按一般可靠度得：1则 所以：所以：接触疲劳强度通过。3.6第五级后级传动设计及校核3.6.1初步设计（1）选择齿轮材料：查机械设计手册，大齿轮选用表面淬火大齿圈与过桥齿轮直接联接，故其模数取。3.6.2强度校核计算校核公式式中：弹性系数，查机械设计手册得 节点区域系数，查机械设计手册（） 得2.3重合度系数：查机械设计手册得 0.90许用接触应力 ，查机械设计手册得：1700N/ 接触强度寿命系数，查机械设计手册得：硬化系数，查机械设计手册及说明得：1接触强度安全系数,查机械设计手册，按一般可靠度得：1则 所以：接触疲劳强度通过。4 轴的设计计算4.1锥齿轮轴的设计计算与强度校核4.1.

43、1轴的初步计算 4.1.2轴的疲劳强度校核1、计算作用在锥齿轮上的力 锥齿轮轴的受力图，水平弯矩图、垂直弯矩图、合成弯矩图及扭矩图分别如图4-1a,b,c,d，e所示。 图4-1锥齿轮轴的受力图2、计算反力 3) 求合力 3、计算弯矩3) 求合成弯矩 4、确定危险截面从轴的结构图和当量弯矩图中可以看出，B截面为危险截面。5、校核危险截面当量弯矩： 轴的材料为40Cr，调质处理。由机械设计手册查得： 轴的计算应力为： 所以，该轴强度满足要求。4.1.3锥齿轮轴上键的强度验算 由以上可知，键的强度通过。4.1.4锥齿轮轴上轴承的寿命验算A、B处的轴承均选用圆锥滚子轴承32214（GB/T297-1

44、994），由于B处的轴承受力较A处大，故仅需校核B处的轴。由机械设计手册中查得： y=1.4 由以上可知，选用轴承的寿命满足要求。4.2二轴的设计计算与强度验算4.2.1轴的初步计算按扭转强度初定轴的直径，由机械设计手册查得：考虑到键槽的影响及轴的受力情况，取轴的基本直径d=100mm。4.2.2轴的疲劳强度校核1、轴的支反力：如图4-2所示，轴受力简图（a），水平面受力简图（b）,水平面力矩图（Mb），垂直面受力简图（c），垂直面力矩图（Mc）及轴所受力矩图（M）。图4-2 二轴的受力分析图1）在水平面内 2）在垂直面内： 3)求合力：2、求弯矩1）求垂直面弯矩：2）求水平面弯矩： 3) 求

45、合成弯矩： 3、确定危险截面由以上计算和轴的结构图和弯矩图可知截面C为危险截面。弯矩：扭矩：当量弯矩：4、校核轴的强度：轴的材料为40Cr，调质处理。由机械设计手册查得：轴的计算应力为： 所以，该轴强度满足要求。4.2.3二轴上键的强度验算B处的键为B型普通平键 (GB/T1095-2003),由机械设计手册查得： 由于：所以，键强度满足要求。E处键为中性矩形花键。(GB/T3478.1-1995), 由机械设计手册查得： 由于：所以，键强度满足要求4.2.4二轴轴承的寿命验算1、A、F处轴承均为圆锥滚子轴承32320型（GB/T288-1994）,A处轴承受力较F处大，故仅需校核A处的轴承，

46、考虑最不利的情况，即锥齿轮的轴向力全部由A轴承承担。由机械设计手册查得：2、D处轴承为双列圆柱滚子轴承NN3024型（GB/T285-94）, 3、C处轴承为双列圆柱滚子轴承NN3024型（GB/T285-94）, 据以上计算可知，二轴上各轴承的寿命均满足要求。4.3三轴的设计计算与强度验算4.3.1轴的初步计算按扭转强度初定轴的直径，由机械设计手册查得：考虑到键槽的影响及轴的受力情况，取轴的基本直径d=100mm。4.3.2轴的疲劳强度校核1、轴的支反力：如图4-2所示，轴受力简图（a），水平面受力简图（b），水平面力矩图（Mb），垂直面受力简图（c），垂直面力矩图（Mc）及轴所受力矩图（M

47、）。图4-3三轴的受力分析图1）在水平面内 2）在垂直面内： 3)求合力2、确定危险截面由以上计算和轴的结构图和弯矩图可知截面C为危险截面。弯矩：扭矩：当量弯矩：3、校核轴的强度：轴的材料为40Cr，调质处理。由表4-1查得：轴的计算应力为： 所以，该轴强度满足要求。4.3.3三轴上键的强度验算B处的键为B型普通平键 (GB/T1095-2003),由机械设计手册查得： 由于：所以，键强度满足要求。E处键为矩形花键。(GB/T3478.1-1995), 由机械设计手册查得： 由于：所以，键强度满足要求4.3.4三轴轴承的寿命验算1、A、F处轴承均为圆锥滚子轴承32320型（GB/T288-19

48、94）,A处轴承受力较F处大，故仅需校核A处的轴承，考虑最不利的情况，即锥齿轮的轴向力全部由A轴承承担。由表4-239查得：2、D处轴承为双列圆柱滚子轴承NN3024型（GB/T285-94）, 3、C处轴承为双列圆柱滚子轴承NN3024型（GB/T285-94）, 据以上计算可知，二轴上各轴承的寿命均满足要求。4.4卷筒轴的设计4.4.1先对卷筒轴进行受力分析将大齿轮、卷筒看作一个整体，求轴承作用卷筒上的力。经分析知，当钢丝绳位于靠大齿轮一端时，轴承、的受力最大，将各力移至卷筒轴心上，卷筒受力简图、水平面及垂直面受力分别如图4-3a、b、c所示。图4-4卷筒受力图1、求水平面受力：2、求垂直

49、面受力：（F点与C点重合） 3、求合力：4.4.2对卷筒轴进行受力分析1、求水平面受力 2、求垂直面受力： 3、求合力： 4.4.3轴的直径的初步确定由机械设计手册查得： 上式中：弯矩，（由后面的计算得）；许用弯曲应力，由机械设计手册查得， ；取：4.4.4轴的疲劳强度校核轴的受力图及弯矩图见图4-5a,b,c.图4-5 滚筒轴的受力分析图1、求弯矩：1）求水平面弯矩：2）求垂直面弯矩：3）求合成弯矩：2、确定危险截面根据弯矩较大及截面较小的原则，选取截面为危险截面。轴的材料为20CrMnTi，渗碳处理。由机械设计手册查得：轴的计算应力为： 所以，该轴强度满足要求。4.4.5卷筒轴上轴承的寿命

50、验算卷筒轴上A、B两处均选用圆锥滚子轴承23132型（GB/T288-1994）。由于A处轴承受力较大，故只需校核A处的轴承。由手册查得：由以上计算可知，轴承的寿命满足要求。4.4.6卷筒轴上卷筒与大齿圈联接螺栓的强度验算螺栓的校核公式为：上式中：滚筒所受的额定扭矩，；螺栓孔中心圆直径，；螺栓数目，；螺栓孔直径，；螺栓材料的许用应力，；查机械零件得，取：由以上计算可知，螺栓的联接是安全的。5 制动器的选型及设计5.1制动器的形式和常用安全装置5.1.1常用绞车制动闸的形式绞车制动闸的常用形式有下列三种：（1）带式制动闸带式制动闸有结构简单，操作方便，维修快捷等优点，但也有制动力矩受限，闸带易磨

51、损等缺点。一般用于井下小绞车。（2）块式制动闸块式制动闸因闸块大都使用木块而得名。滚筒直径在1.2m及其以上的老式绞车皆使用块式制动闸。按结构分，有角移式块式制动闸和平移式块式制动闸。（3）盘式制动闸盘式制动闸是一种利用盘型（又称蝶形弹簧）和弹力紧闸和利用液压推力松闸的一种新型绞车制动装置。由于使用多副制动闸，制动可靠性高；用电液调压装置来调节制动力矩，操作方便，可调性好；惯性小，动作快，灵敏度高；重量轻，外形尺寸小；通用性好等优点，因而盘形闸获得广泛应用。但也有制造精度高，密封要求严格和蝶形弹簧可能失效等缺点，在使用维护中必须注意。5.1.2绞车上应有的安全装置（1）制动闸各类绞车都必须具备

52、制动闸，重要绞车应有手动操纵闸和能自动操纵的保险闸如果手动闸和保险闸共同使用一套闸瓦制动时，操纵和控制机构必须分开。滚筒直径在0.8m及其以下的绞车只有手动闸。（2）各种保险装置各类绞车都应具备失压保护，短路保护，过载保护，漏电保护，断相保护，过电压保护等5.1.3双速绞车制动器的作用（1）保证准确停车，防止电动机停电后，其转子惯性仍继续转动。（2）控制放绳速度，防止滚筒上钢丝绳乱缠绕。为了限制滚筒放绳旋转的惯性，可使用制动闸进行控制，防止滚筒上钢丝绳乱绳。5.2制动器的选用和设计5.2.1制动器的确定根据设计的滚筒直径以及绞车的实际情况，确定在高速轴使用一外抱块式制动闸在滚筒盘使用一内张蹄式制动器。5.2.2高速级制动设计制动器的型号主要根据制动轴所需的计算制动力矩来选择，再进行必要的发热，制动时间等的验算。制动轴上所需的计算制动力矩，可由稳定工况时的驱动力矩(即根据外载荷计算所需的制动力矩要求的给定值)和传动机构的效率及安全系数S算得：根据计算值可得选用YWZ3-400/125型制动器，额定转矩为800-1800。高速轴上选用电力液压块式制动器，其安装在zll型联轴器上。