带中间制动轨的单向碟簧制动式矿车设计【含7张CAD图纸、说明书】
【温馨提示】压缩包内含CAD图有下方大图片预览,下拉即可直观呈现眼前查看、尽收眼底纵观。打包内容里dwg后缀的文件为CAD图,可编辑,无水印,高清图,压缩包内文档可直接点开预览,需要原稿请自助充值下载,所见才能所得,请见压缩包内的文件及下方预览,请细心查看有疑问可以咨询QQ:11970985或197216396
压缩包内含有CAD图纸和说明书,咨询Q 197216396 或 11970985图书分号:密 级:毕业设计说明书带中间制动轨的单向碟簧制动式矿车设计DESIGN OF ONE-WAY DISC SPRING BRAKED MINE CAR WITH MIDDLE BRAKE TRACK学生姓名学 号班 级指导教师专业名称学院名称 年 5 月 26 日压缩包内含有CAD图纸和说明书,咨询Q 197216396 或 11970985毕业设计原创性声明本人郑重声明: 所呈交的毕业设计,是本人在导师的指导下,独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用或参考的内容外,本设计说明书不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。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注。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。论文作者签名: 日期: 年 月 日毕业设计版权协议书本人完全了解关于收集、保存、使用毕业设计的规定,即:本校学生在学习期间所完成的毕业设计的知识产权归所拥有。有权保留并向国家有关部门或机构送交设计说明书的纸本复印件和电子文档拷贝,允许说明书被查阅和借阅。可以公布说明书的全部或部分内容,可以将说明书的全部或部分内容提交至各类数据库进行发布和检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本说明书。论文作者签名: 导师签名: 日期: 年 月 日 日期: 年 月 日摘要我们国家的矿山资源相对而言十分丰富。在矿山资源的开采生产中,斜井的提升在整个矿山资源开采中有着非常重要的地位。现阶段中国矿山使用的大多数起重机械都是斜井。然而,在日常的生产和生活中,由于地下环境恶劣,矿车在运输过程中脱轨的现象经常发生。因此制动车如何在矿产资源的开采中阻止该现象的发生就显得尤为重要。在上个世纪中期,中国自主研发了第一台防止矿车脱轨的制动车。迄今为止,今天的斜井刹车仍然是更多的在本世纪运行的一些比较旧的产品,在当前的时代中已经不能再继续很顺利的接轨。因此,安全问题总是接二连三的出现,并频繁发生安全事故,对煤矿的安全生产和经营产生重大影响。随着当前经济的快速发展,中国矿业的发展也越来越快。因此在提高国内在对矿产资源开采的水平的基础上,如何能够安全顺利的开采出矿产资源的问题显得尤为突出,这也使得在既要提高安全又要使该技术的顺利实施的计划成为一项阻碍经济发展的重要难题。该设计是一种单向碟簧式制动器设计。本实用新型扩展了单向碟簧式制动矿车,制动上车装置包括摇杆,传动齿轮副和制动组件。其中摇杆和摇杆轴之间是通过键相连。然后摇杆轴是与轴承结合在一起的,并且共同安装在联结机架上,在摇杆轴的前端和和后端分别连接着一个齿轮副,齿轮副的中间和下端的齿轮的相同处在于该齿轮副内部有内螺纹,并与制动轴的外螺纹配合,两侧的螺纹副以两个不同的方向旋转;制动组件和支撑套相互联接形成一个可以移动的接头;制动组件中的碟簧组的两端分别与自身和支撑套筒中的中隔板联接;在齿轮副中下两端的齿轮有一个轴承,并且与支撑套连接。本实用新型具有设计简洁,零件的组装和拆解方便的优点,该机构的实行运用了机械设计,机械制图,机械制造,材料力学等课程知识,目前我对本书有更深入的认识。并增长了知识,为今后的工作铺好了道路。关键词:单向碟簧式;制动车;斜井轨道运输AbstractChina is rich in land resources and rich in mineral resources. In the mine production, inclined well transportation is the most important link in the whole mine production. At present, the lifting machinery used in mine in China is mostly inclined well mining group. However, in daily production life, due to bad underground conditions, sports cars often occur in mining groups. Therefore, the production of motor vehicles has a pivotal position in the mining group. In the mid-1950s, our country studied and manufactured the first tilt-well motor vehicle, and so far, more than 600 home-made motor vehicles. As time goes by, with the development of modern mechanical automation technology, mining industry companies are increasingly relying on a variety of large-scale mechanized production equipment. Today, the tilt-well trains are more or less old machines operating in the century, which can not meet the current development needs, resulting in more and more safety problems and frequent accidents, which have a great impact on the safe production and operation of coal mines and have seriously hindered it.This is a one-way disc spring brake car design. The utility model discloses a unidirectional disc spring brake type mine car, in which the braking anti-sports car device includes a joystick, a transmission gear pair and a braking assembly, and the joystick is limited by the baffle and is shaken in the groove of the baffle. In the middle, the joystick is connected with the ring chain of the previous miner through the pin shaft, the joystick is connected with the joystick shaft through the bond, and the joystick shaft is installed on the connecting frame through the bearings; The inner side of the gear at the middle, and the threads on both sides are reversed. One end of the disc spring set in the brake assembly is in contact with itself, and the other end is in contact with the middle partition plate in the support sleeve; The two ends of the gear at the middle and lower end of the gear pair are connected with the support sleeve through the bearing. The utility model has the advantages of simple structure, fast mechanical braking, when a sports car accident occurs.Keywords single disc spring style car making orbiting rail transport27毕业设计说明书目 录摘要IAbstractII1 绪论11.1选题背景及意义11.2国内矿井制动车的现状11.2.1矿井制动车的常见类型及特点11.2.2矿井制动车的发展趋势22 制动车总体方案的确定42.1 单向碟簧式制动车制动系统的设计42.1.1单向碟簧式制动系统的主要结构42.1.2单向碟簧制动系统的设计原理9图9 原理图92.2单向碟簧制动式矿车的优点与不足122.2.1单向碟簧制动系统与传统制动系统的比较123 制动车的设计及其参数计算133.1制动车总体结构的确定133.1.1制动车车轮轴的设计计算143.1.2车轮的设计计算163.2制动装置的设计计算173.2.1基于斜井角度的制动杆结构的设计计算173.2.2摇杆的设计与计算173.3制动装置开关机构的结构设计193.3.1拨杆及偏心轮结构设计19偏心轮与拨杆193.4制动装置开关机构零件设计203.5蝶形弹簧的设计计算20结论22致谢23参考文献241 绪论1.1选题背景及意义 斜井矿车运输是种被广泛用作煤矿等矿山的运输方式。 运输方式也很普遍,在斜井上方的绞车产生牵引力使其运动。 在运行过程中,牵引矿车的绳索发生断开或卡裂。 该类情况会使矿车不能按预定轨道正常行驶,从而导致发生安全事故。目前,防跑车装置有两种方式。 一种是提前装好传感器,在采矿时用来计算矿车的运行速度。 一旦发生超速或停车现象,仅用提前装好的挡车网是远远不够的,因为缺点是:首先挡车网本身重量大,安装起来不是很方便,另外在运行过程中乃至对其的维护和维修中,使用起来更是很不方便; 另外这种装置使用机会只有一次,不利于经济的节省,矿车又不能连续正常的处于工作状态,并且维修起来很浪费时间。另一种方法是在矿车上装一个检测装置。使用制动爪或抱轨机构来制动矿车。不足之处是:该装置在调试过程中麻烦不断并且在维护方面也较繁琐,以及该产品不是很防尘,在长时间的情况下容易腐坏。另外产品的使用时间过长后,功能方面不是很稳定,甚至会出现不工作的情况; 此外,还会出现拦截一半的情况,需要多次拦截才能达到目的。这不仅浪费了资源,还达不到预期的结果。1.2国内矿井制动车的现状1.2.1矿井制动车的常见类型及特点制动车在矿山安全生产中占有很重要的地位。从生产初期到现在,中国自己生产使用的矿井制动车大致分为单绳缠绕式、多绳式摩擦式和内置式三大类。单绳缠绕式矿井主要发电源是电动机为主,不管是钢丝绳的卷筒以及对集装箱的提升或者降落都是通过减速器来实现的,另外通过电器调动实现速度调节,以及盘式制动器由液压和电气进行控制。移动时,通过位置指示系统实现容器的深度,通过各种传感器,测速发电机控制部件,构成安全保护系统。在中国大多数的制动生产设备中,单绳缠绕式这种方式的制动车是最多的。因为它适用于许多场景,包括一些斜井或浅井的小型矿山。其工作原理也比较容易。将钢丝绳分为两端,其中一端与提升机上的卷筒固定,另一端需要吊在提升容器内,不过要避开井架轮。因次,通过在卷筒上按照不同的方向一圈一圈任意的旋转,使钢丝绳缠绕固定或处于松动的状态,从而完成该容器提升或下降的工作。但又要根据滚筒工作数量的大小,单绳缠绕式提升机又可分为两种,分别是单滚筒和双滚筒。单滚筒很显然只有一个滚筒,并且是装在主轴上的,常用在小型煤矿使用。而双滚筒提升机是不同的,它有两个滚筒,一个是直接固定在主轴上,而另一个有滑轮,可以在主轴上滑动,与主轴之间通过调节绳索离合器连接,前一种称为固定滚筒或死滚筒,而后一种称为为游动滚筒或活滚筒。这种结构用于两个滚筒的目的是为了在有需要时两滚筒可以相互运动。而双滚筒通常用于大型煤矿中的双钩提升。多绳摩擦式制动器的使用比单绳摩擦制动器的使用要小。 单绳缠绕式提升机的高度受滚筒绳容量的限制,起升能力受单根钢丝绳的强度限制。多绳摩擦式提升机采用挠性体摩擦传动原理。 对于井深较大,产量较大的井而言,单绳缠绕式提升机已不能满足需要,自二十世纪七十年代以来,多绳摩擦式提升机得到了广泛的应用。钢丝绳搭在摩擦轮上,利用钢丝绳与衬垫之间的摩擦力来提升或降低重量和人员。多绳摩擦式提升分为井塔式和落地式两种。多绳摩擦式提升机适用于煤矿、金属矿山、非金属矿井,用于提升矿物,升降人员,材料和设备。随着矿山的不断开发和快速大规模发展,多绳摩擦式起重机具有起重能力大,起升高度大,钢丝绳安全系数大,电机功率消耗小,整机体积小,低制造成本等优点。在矿山提升中越来越多地使用,成为矿山生产中极其重要的设备。多绳摩擦提升机的优点明显提高。提升容器和载荷用单根钢丝绳是完成不了的,必须由多根钢丝绳共用承担。与单绳缠绕式提升设备相比,多绳摩擦式的钢丝绳直径变小了,主滑轮的直径以及整个设备的一些尺寸都会相应减小,该提升机的设备质量比较小,容易在比较深的矿井中工作以及对大型设备的改进也是有便利的,对更深的矿井的开采提供了很大的帮助。由于升降容器同时悬挂在多根钢丝绳上,所以这些钢丝绳一般不会同时断裂(当拉力超过标准时会发生钢丝绳打滑现象),所以没有必要提供一个防坠器。多绳摩擦式提升方式通常为平衡式提升系统,主导轮直径较小,系统的惯性和扭矩较小,电机功率和功耗较小。多绳摩擦式提升机的缺点还在于因为用于提升容器的悬挂装置悬挂在钢丝绳上。为了保证钢丝绳的平衡力由于摩擦导致摩擦力升高。钢丝绳不允许在钢丝绳外侧涂抹钢丝绳润滑油脂,降低钢丝绳的耐腐蚀性。生产过程中钢丝绳的长度不能调整,除钢丝绳因变形和伸长需要切断外,原来双层容器提升不适合多层提升。1.2.2矿井制动车的发展趋势斜井矿车运输是种被广泛用作煤矿等矿山的运输方式。 运输方式也很普遍,在斜井上方的绞车产生牵引力使其运动。 在运行过程中,牵引矿车的绳索发生断开或卡裂。 该类情况会使矿车不能按预定轨道正常行驶,从而导致发生安全事故。目前,防跑车装置有两种方式。 一种是提前装好传感器,在采矿时用来计算矿车的运行速度。 一旦发生超速或停车现象,仅用提前装好的挡车网是远远不够的,因为缺点是:首先挡车网本身重量大,安装起来不是很方便,另外在运行过程中乃至对其的维护和维修中,使用起来更是很不方便; 另外这种装置使用机会只有一次,不利于经济的节省,矿车又不能连续正常的处于工作状态,并且维修起来很浪费时间。另一种方法是在矿车上装一个检测装置。使用制动爪或抱轨机构来制动矿车。不足之处是:该装置在调试过程中麻烦不断并且在维护方面也较繁琐,以及该产品不是很防尘,时间一长还容易被腐蚀。而且产品使用时间过长后,功能方面不是很稳定,甚至会出现不工作的情况; 此外,还会出现拦截一半的情况,需要多次拦截才能达到目的。这不仅浪费了资源,还达不到预期的结果。所以,在矿车组中添加制动车,这是今后矿车组安全运行的有效方法。 通过介绍上述不同类型制动车辆的结构、特点和工作原理,发现现有制动车辆的制动方案仍存在一定的局限性。 它没有打破原有制动车的设计理念,只是优化了材料和传动结构。 该结构没有摆脱传统的拉线减速器模式。 目前减速机型在地下采矿环境恶劣,随着采矿深度的增加,对人体的危害也在增加,对地下采矿设备的要求也越来越高,无论是单绳还是多绳, 绳刹车。 该集团已不能满足矿山安全生产的要求。 所以制动车的需求也在增加,制动力的增加、制动距离的减少、快速高效的制动效果以及制动系统的维护,这些对未来制动车的发展都是关键性问题。2 制动车总体方案的确定根据要求,本次设计选用单向碟簧式制动系统的制动车来进行设计以及相关的计算。2.1 单向碟簧式制动车制动系统的设计本实用新型是一种带有中间制动轨的单向碟簧制动式矿车,在该矿车前面安装了一种防跑车装置用来制动跑车事故。该装置主要有三个核心部件,分别是摇杆和传动齿轮副以及制动组件。在矿车挡板上有一个凹槽,摇杆可以在其内自由摆动,另外摇杆的下方部分是与摇杆轴稳定连在一起的,并且摇杆轴又是安置在机架上面;摇杆轴始于制动组件连在一起的,当然前提是一端要连着传动齿轮副。套装在制动轴上的下齿套的内表面是与制动轴的外螺纹配合的多线内螺纹;制动轴安装在游动碟簧支架内;游动碟簧支架下端相对于位于两道轨之间的制动轨内侧和外侧的位置分别设有支撑套和制动挡板;支撑套的中间设有中隔板、面向制动轨的内侧端设有端板,碟簧组一端与制动组件连接、另一端顶靠在中隔板上。本实用新型装置设计起来相对容易,而且能够快速补充能源的缺失,在机械的维修以及安装上能够快速高效的执行。2.1.1单向碟簧式制动系统的主要结构为解决上述问题,本实用新型提供了一种单向碟簧制动式矿车,一旦遇到像跑车这样的安全事故时,比如绳索断开或挂钩松动脱开等情况导致矿车不能被及时制动。该类式新型制动系统可以在任何由于变坡引起的这些情况下主动及时制动。而且制作简洁,价格便宜,安装维护极其方便。为达到上述目的,本实用新型提供一种单向碟簧制动式矿车,包括安装在矿车前方的连接架上的制动防跑车装置。该装置主要有三个核心部件,分别是摇杆和传动齿轮副以及制动组件,在摇杆中部有一个通孔,其中有一根销轴,它的作用是连接前面矿车的圆环链,同时机架上还固定了一个挡板,摇杆就是通过该挡板,从而能够在其槽内摇动,另外挡板与机架是固定在一起的,而至于摇杆的下端,摇杆轴与其是通过键联接的,而摇杆轴本身能够安装在联接机架上是之间连接着轴承的缘故;图1 矿车总体布置图矿车本身能够制动是通过扇形齿轮副。安装在摇杆轴的两端。在这对扇形齿轮副中,下齿轮的内侧螺纹相对而言比较多,正因如此,才能与制动器组件中的制动轴外面的螺纹相互联接,制动器轴通过在制动器组件中的孔中间分开;可移动的下端和外侧以及内测的螺纹之间的旋转方向是不一样的,而制动轴所用的是制动组件上的外测螺纹所使用的轴。中隔板上是装有孔套的,作用是用来装游动碟簧支架,而该碟簧支架又装有两个一样但相对的支撑套。支撑套筒的一端开有一孔,称为花键孔,中间是隔板并且隔板上也是开过孔的,在支撑套的另一端还有端板,总体上制动器组件的工作是根据花键轴以及花键孔之间相对滑动共同完成的;支撑套筒中还有碟簧组,分为两端,它的主要作用是用来接触制动组件与中间隔板的。图2 防跑车装置示意图一旦绞车拖动钢丝绳或将钢丝绳折断时,矿车前端失去牵引力,摇杆就无法制约。从而摇杆轴通过轴承会不停摆动。 因为多螺纹螺旋机构不会在反行程中自己锁定,通过该螺旋传动系统,游动碟簧支架中的碟簧组不能自行工作,从而增加制动器组件与制动轨道之间的摩擦力,跑车矿车通过制动组件和制动轨道之间的摩擦力达到制动目的的。 图3 碟簧支架剖面图此外,齿轮副也有两种,一种是扇形齿轮,而另一种是小圆柱齿轮。其中小圆柱齿轮的内测是有螺纹的。 键的两端分别连接着扇形齿轮和摇杆轴,当然扇形齿轮与小圆柱齿轮相互接触并啮合。并且该类齿轮副之所以能够更方便的传递动力是因为扇形齿轮的力臂比较长的缘故。图4 原理图C-C剖视图进一步地,小圆柱齿轮之所以能够工作是由于轴承的支撑。分别是推力轴承和向心轴承,其中推力轴承是安装在支撑套上的,而向心轴承是安装在盲轴上的,通过螺栓,盲轴才能够固定在端板上; 推力轴承又是在制动轴上,并且盲轴与制动轴的轴端之间是有间隙的,可用来自由滑动。摇杆与制动轴之间相互传递动力需经过三个零件,分别是摇杆轴,扇形齿轮以及小圆柱齿轮。制动组件的运行需克服碟形弹簧的弹力。 从而离开轨道。图5 定位销进一步的,制动组件的组合包括花键轴以及耐磨滑块,其中该轴上是开有盲孔的。并且碟簧组就是安装在该孔内的,制动时就是耐磨滑块与制动轨道之间产生的摩擦;另外在支撑套筒的末端也有一孔,称为花键孔。因此该轴和孔就形成一对花键移动副。 样条线比其他直线运动链条移动得更好,从而提供更好的指导。图6 耐磨滑块进一步的,在联接机架的左右两端的分别连接一个限位板,当然机架两端与限位板上都开有孔,从而相互之间可以通过螺栓连接在一起。并且之前说过,在游动碟簧支架上端的两侧在距离限位板之间是具有一段距离可供滑动的。可移动的碟形弹簧支架可以在与轨道的上平面平行的方向上移动,该方向与轨道的前进方向刚好成90,并且限位板是可以改变那段滑动距离的。因为在任何设备的安装过程中,误差是不可避免的,所以由于该误差造成的两边蝶形弹簧形变以及摩擦阻力的不一样,因此为了尽可能的减少该类现象的发生,可以让游动碟簧支架左右偏移35mm。图7 碟簧支架此外,任何设备的运作都少不了开关。 而该制动的开关机构包括偏心轮,偏心轴和拨杆。 在连杆机架上有个安装孔,偏心轴就是通过该孔与偏心轮相连。 用来固定的是键。并且它还是用来连接拨杆的,使其同样与偏心轴相连。 拨杆连接着偏心轮和偏心轴,当拨杆旋转时,可以带动偏心轮和偏心轴跟着围转。当矿车在水平巷道行驶时,不需要启动制动系统装置,从而该装置可通过该机构来关闭。在偏心轮旋转的过程中,因为摇杆一直处于被挤压的状态,所以一方面摇杆与挡板之间产生的牵引力使其相互连接,另一方面由于齿轮副以及螺旋副的运作使制动组件开始工作,从而拉开与轨道之间的距离。图8 图1中B向局剖视图进一步地,前面所述的固定孔以及定位孔,其中定位销就是在该些孔中固定的,具体情况是固定孔是打在拨杆上的,定位孔是打在机架上的; 另外表盘的连接并不是固定的。 为了使拨杆能够固定,在其侧面还打入了螺纹孔。该孔内的螺钉是与钢球连着的,而钢球又与定位轴销轴的凹槽相呼应。为了将定位销从定位孔中拔出而不丢失。可以这样设计:钢珠与定位销上的环孔结合固定是由于弹力存在的原因,因此一旦定位销被固定停止,拨杆不再工作,然后将拨杆转动到反方向,与原先与其对应的另一个孔相固定。这样 钢珠就是从一个孔转到另一个孔固定,从而定位销就不会滑开。本实用新型结构简单,可以在倾斜车道的斜坡变化的任一点发生断绳,脱钩等道路事故时机械制动,也可以通过开关闭合,平巷使用时的机制,应用范围更广。 同时进行安装,拆卸和维护。 2.1.2单向碟簧制动系统的设计原理图9 原理图图中:1、摇杆;2、挡板; 3、机架; 4、销轴; 5、摇杆轴; 6、扇型齿轮; 7、小圆柱齿轮;8、盲轴;9、向心轴承;10、推力轴承;11、碟簧组;12、游动碟簧支架; 12-1、支撑套; 12-1-1、花键孔; 12-1-2、中隔板; 12-1-3端板;13限位板;14、拨杆;15、偏心轮;16、偏心轴;17、定位销;18、螺钉;19、弹簧;20、钢球;21、制动组件; 21-1、花键轴; 21-2、耐磨滑块; 21-3、制动轴;22、制动轨道。 结合上面的原理图对本次设计进行进一步的讲解如图1所示,一种单向碟形弹簧制动式矿车,它的核心装置就是防跑车装置,该装置就是安装在联接机架上来工作的。如图2和图3所示,制动防跑车装置如前面所言,还是摇杆1、传动齿轮副和制动组件21这三个主要部分,摇杆1中部有一个通孔,用来安装销轴4的,而其目的就是连接前面矿车的。而机架挡板2的作用就是使摇杆1能够在其槽内摆动,另外挡板2与机架3又是固定在一起的,同时键又连接着摇杆1的下端与摇杆轴5,摇杆轴5与联接机架3的固定是由轴承来完成的;矿车本身能够制动是通过扇形齿轮副。安装在摇杆轴的两端。在这对扇形齿轮副中,下齿轮的内侧螺纹相对而言比较多,正因如此,才能与制动器组件21中的制动轴21-3外面的螺纹相互联接,制动器轴21-3通过在制动器组件中的孔中间分开;可移动的下端和外侧以及内测的螺纹之间的旋转方向是不一样的,而制动轴所用的是制动组件21上的外测螺纹所使用的轴。中隔板上是装有孔套的,作用是用来装游动碟簧支架12,而该碟簧支架12又装有两个一样但相对的支撑套12-1。支撑套12-1筒的一端开有一孔,称为花键孔12-1-1,中间是隔板12-1-2并且隔板上也是开过孔的,在支撑套的另一端还有端板,总体上制动器组件21的工作是根据花键轴21-1以及花键孔12-1-1之间相对滑动共同完成的;支撑套12-1筒中还有碟簧组,分为两端,它的主要作用是用来接触制动组件21与中间隔板12-1-2的,一旦绞车拖动钢丝绳或将钢丝绳折断时,矿车前端失去牵引力,摇杆就无法制约。从而摇杆轴通过轴承会不停摆动。 因为多螺纹螺旋机构不会在反行程中自己锁定,通过该螺旋传动系统,游动碟簧支架12中的碟簧组11不能自行工作,从而增加制动器组件21与制动轨道22之间的摩擦力,跑车矿车通过制动组件和制动轨道22之间的摩擦力达到制动目的的。如图2所示,齿轮副也有两种,一种是扇形齿轮6,另一种是小圆柱齿轮7。其中小圆柱齿轮7的内测是有螺纹的。 键的两端分别连接着扇形齿轮6和摇杆轴5,当然扇形齿轮6与小圆柱齿轮7相互接触并啮合。并且该类齿轮副之所以能够更方便的传递动力是因为扇形齿轮的力臂比较长的缘故。如图3、图5所示,小圆柱齿轮7之所以能够工作是由于轴承的支撑。分别是推力轴承10和向心轴承9,其中推力轴承10是安装在支撑套12-1上的,而向心轴承9是安装在盲轴8上的,通过螺栓,盲轴8才能够固定在端板上; 推力轴承10又是在制动轴21-3上,并且盲轴8与制动轴21-3的轴端之间是有间隙的,可用来自由滑动。摇杆1与制动轴21-3之间相互传递动力需经过三个零件,分别是摇杆轴5,扇形齿轮6以及小圆柱齿轮7。制动组件21的运行需克服碟形弹簧的弹力。 从而离开轨道。如图7和图3所示,制动组件21的组合包括花键轴21-1以及耐磨滑块21-2,其中该轴上是开有盲孔的。并且碟簧组11就是安装在该孔内的,制动时就是耐磨滑块21-2与制动轨道之间产生的摩擦;另外在支撑套筒的末端也有一孔,称为花键孔12-1-1。因此该轴和孔就形成一对花键移动副。 样条线比其他直线运动链条移动得更好,从而提供更好的指导。所述的耐磨滑块需选取特殊的结构才有好的制动效果。如图3所示,在联接机架3的左面和右面都分别连接一个限位板13,当然机架3两端与限位板13上都开有孔,从而相互之间可以通过螺栓连接在一起。并且之前说过,在游动碟簧支架12上端的两侧在距离限位板之间是具有一段距离可供滑动的。可移动的碟形弹簧支架12可以在与轨道的上平面平行的方向上移动,该方向与轨道的前进方向刚好成90,并且限位板13是可以改变那段滑动距离的。因为在任何设备的安装过程中,误差是不可避免的,所以由于该误差造成的两边蝶形弹簧形变以及摩擦阻力的不一样,因此为了尽可能的减少该类现象的发生,可以让游动碟簧支架左右偏移35mm。如图4所示,本装置还具有开关机构,开关机构包括偏心轮15,偏心轴16和拨杆14。 在连杆机架上有个安装孔,偏心轴16就是通过该孔与偏心轮15相连。 用来固定的是键。并且它还是用来连接拨杆14的,使其同样与偏心轴16相连。 拨杆14连接着偏心轮15和偏心轴16,当拨杆旋转时,可以带动偏心轮15和偏心轴16跟着围转。当矿车在水平巷道行驶时,不需要启动制动系统装置,从而该装置可通过该机构来关闭。在偏心轮15旋转的过程中,因为摇杆1一直处于被挤压的状态,所以一方面摇杆1与挡板2之间产生的牵引力使其相互连接,另一方面由于齿轮副以及螺旋副的运作使制动组件21开始工作,从而拉开与轨道之间的距离。如图6和图4所示,固定孔以及定位孔,其中定位销17就是在该些孔中固定的具体情况是固定孔是拨杆14上的,定位孔是机架3上的; 另外表盘的连接并不是固定的。 为了使拨杆14能够固定,在其侧面还有螺纹孔。螺纹孔内的螺钉是与钢球20连接的,而钢球20又与定位轴17销轴的凹槽相呼应。为了将定位销17从定位孔中拔出而不丢失。设计为钢珠20与定位销17上的环孔结合固定是由于弹力存在的原因,因此一旦定位销17被固定停止,拨杆14不再工作,然后将拨杆14转动到反方向,与原先与其对应的另一个孔相固定。这样 钢珠20就是从一个孔转到另一个孔固定,从而定位销17就不会滑开。工作过程:如图3所示,此时系统处于制动状态,即开关机构就如图2、4所示处于关闭状态。当矿车产生牵引力时,摇杆1就会向着指定的方向移动。如图2所示,此时摇杆1处于顺时针旋转状态,扇形齿轮的顺时针旋转前提必须通过摇杆1来完成,所以可以通过摇杆轴5来完成。与其一起的在内测有螺纹的小齿轮7便会逆时针旋转。如图3所示,制动轴21-3的右侧和小圆柱齿轮7的螺旋副是左旋的,制动轴21-3的左侧和小圆柱齿轮7的螺旋副与其相反,制动组件与游动碟簧支架之间的连接称为移动花键连接,当小圆柱齿轮逆时针方向转动时,左右制动轴会驱动制动组件沿花键向各自的方向移动至所在方向的制动轨道并离开。碟簧组处于压缩状态,制动组件21与制动轨道22之间会产生一段小的距离。而该距离的大小与摇杆1和挡板2间的距离有关。当连接前面矿车突然停止拉动时,由于弹簧本身的弹性形变,增大制动组件21对制动轨道22的压力,从而之间产生摩擦力,使得矿车停在制动轨道上。因为多螺旋机构是不能自己锁定的,所以制动轴21-3只能直线移动,从而小圆柱齿轮7按不同的方向旋转。通过该两个齿轮之间相互运作,遥杆1因为驱动会向机架3后方向移动。从而缩小了两矿车间的距离。因为没有任何外力的作用,只有摇杆1的产生的拉力使得矿车间相互靠近。因此在取摇杆1的尺寸应根据情况而定,不能任意取舍。当矿车不在斜井中运输时,制动装置可以选择关闭。如图6所示,钢球20定位销17上的另一个环孔取代原先重机架定位孔取出的定位销17,通过相互啮合,从而来固定定位销17。此时,没有力作用在拨杆14上。如图4所示,一旦拨杆14按顺时针的方向旋转180,通过键,偏心轮16最终也会旋转180(如图2所示) 。当摇杆1受到挤压时。其导致的结局包含两个方面,一方面是在摇杆1上产生的作用力会直接影响到连接机架3,而另一方面,制动组件21也会从制动轨道22上滑出。2.2单向碟簧制动式矿车的优点与不足2.2.1单向碟簧制动系统与传统制动系统的比较原先斜井制动矿车的方式是采用一坡三挡方式来执行的,简而言之:1.平台阻车器,2.阻挡器位于斜坡下方20米处,3.位于斜坡下方的挡车栏。“一坡三挡”的组成:(一)在斜坡改变点附近的上车库中安装了自动复位(或联锁)车辆阻断器。(二)在斜坡改变点下的火车长度上安装第一辆防跑车装置。 (“煤矿安全条例”被称为“挡车栏”)(三)在斜巷中,根据不同的巷道运输的实际工况来安装不同的防跑车保护装置。深入说:“一坡三挡”还应该是一种保障轨道交通安全的管理方法。 专业而言,“一坡三挡”是为了确保矿产开采过程中,防止发生运动车安全事故所做的防范。一般而言,“一斜三挡”有两种常见形式:一种是由三道屏障组成的“一坡三挡”跑车保护装置; 另一个是在井口设置阻车器,两个安装在斜巷内。也被称为“一坡三挡”防跑车运动装置。 目前,一坡三挡的感应方式多为速度型,进行速度监控。 这可以很容易地引起速度检测和传感器故障的不准确性,并且很容易引起挡车装置不能及时上升。遇到障碍时挡车装置运行有困难,从而不能有效阻止不受控制的矿车组。 矿井事故威胁地下工人的人身伤害并造成设备损坏。该设计是一种单向碟簧式制动器设计。本实用新型扩展了单向碟簧式制动矿车,制动上车装置包括摇杆,传动齿轮副和制动组件。其中摇杆和摇杆轴之间是通过键相连。然后摇杆轴连着轴承并直接安装在联结机架上,在摇杆轴的前端和和后端分别连接着一个齿轮副,齿轮副的中间和下端的齿轮的相同处在于该齿轮副内部有内螺纹,并与制动轴的外螺纹配合,两侧的螺纹副以两个不同的方向旋转;制动组件和支撑套相互联接形成一个可以移动的接头;制动组件中的碟簧组的两端分别与自身和支撑套筒中的中隔板联接;在齿轮副中下两端的齿轮有一个轴承,并且与支撑套连接。本实用新型具有结构简单,机械快速、拆卸安装方便的优点。3 制动车的设计及其参数计算3.1制动车总体结构的确定根据制动车的制动系统,使用单向碟簧制动系统来确定制动车的总体结构。首先对制动杆和制动车进行受力分析。如图所示,此处取斜井角度为20。图3-1 制动杆受力分析图图3-2 制动车受力分析图 根据要求设定轨道距离为1000mm,制动力大小为15T如上图所示的分析可以得出该式: 式中 T制动力12t 制动杆与轨道所成角度根据所设定的角度以及车身重量大致确定车架形式,具体参数为:车架长、宽、高分别设定为:1925mm 、780mm 、290mm。另外轴距这里就取625mm 。 图3-3 车结构图3.1.1制动车车轮轴的设计计算轴轮组在运行过程中只作为支撑连杆,不起传动作用。 所以在制动车辆的运动系统中,车轴的设计也相对而言不是很容易。制动车轴的弯曲损坏由于固定主轴只有在接近弯矩时才会产生弯曲变形。 制动轴经常在轴卡的位置处发生弯曲变形。一般而言,制动轴故障发生更多的是在外侧并且分成上或左右弯曲。制动车车轴的受力分析根据制动车运动的情况,车轴承受载荷分为固定载荷、工作载荷以及动载荷这三种。1、固定载荷 矿车的质量直接作用在轴上。2、工作载荷 当矿车制动作用时,制动杆产生的作用力会在轴的中间产生。3、动载荷 轴在工作时可能会受到的动载荷:1由于装载矿石对轴的冲击载荷; 2由于轨道不稳定,接头连接不完整,影响了矿车车组等,制动车是垂直振动的运动方向,侧向摆动所产生的动载荷; 3制动车会因为离心力的作用在通过拐弯处时,弯道内外两侧所产生的力的大小会改变.4。当加速度与矿车运动方向同向时,该力会增加矿车后轮轴上的作用力,并且前轴上的作用力会减小。当加速度方向与运动方向相反时,该力将迫使矿车的前轮轴受力与后轮轴力受力改变会不同。固定载荷和正常工作载荷的计算垂直载荷的计算式中 离心率的计算式中 垂直载荷的计算式中 如图所示,点C处的垂直力 式中 图3-4 轴卡受力分析点D处的垂直力点A和点B处的支承反力 式中 C点处的最大弯矩以及C点处的最大弯曲应力式中 其值与载荷类型有关,对于制动车轴,其所受载荷可按二类载荷考虑,即两端轴颈根部E点的弯矩大于F点的弯矩,E点的弯矩式中 两端轴颈根部G点的弯矩大于H点的弯矩,G点的弯矩 式中 两端轴颈根部E、G点的最大弯曲应力式中 如前所述,当矿车沿着指定方向加速时,矿车后轮轴的力会增大,减小了前轴的力; 当矿车的加速方向与运动方向相反时,惯性力增加了矿车前轴上的作用力,后轴所收到的压力会变小。经过检验验算,车轮轴直径便能够基本落实。3.1.2车轮的设计计算在车轮之间的距离以及轨道合理的条件下,确保车轮所受到的压力在允许范围内。根据条件在此处设计车轮外部直径为170mm,车轮本身的半径为140mm,轮毂半径为40mm,符合车轮轴装配的半径为18mm。车轮对轨道产生压力时轮子所受到的压力据资料查得许用应力为:3.2制动装置的设计计算3.2.1基于斜井角度的制动杆结构的设计计算制动装置中制动板受到的压力为:经过分析该制动车在工作时所产生的力会比较大,所以我们更倾向于使用45钢进行淬火和回火。 首先,碳钢相对于其他的钢而言价格便宜。 其次,碳钢不容易产生应力。 同时,一些物理或化学热处理可以延长该类碳钢的使用寿命。 另外,碳钢与碳钢之间可以很好的相互连接,而最普遍的方法就是焊接,并且所需要的材料都是些很常见的,所以碳钢在制作制动板上是首选。只有在发生跑车情况下产生的拉力才能提供产生制动力,因此在防止跑车事故发生的情况下。必须确保抗拉强度是否合格。 而该强度所产生的最大工作应力应该不能高于允许应力。即在强度校核时, 值超过许用应力值的部分在不超过5%也是符合条件的。即根据上述公式可以得出经资料查询可得该类碳钢的最大抗拉强度为640mpa,可以得出该有效面积的最小值是195 ,而正常情况下,制动板的有效面积都会高于其一侧的有效面积。经查询的安全系数n=1.5, 得出有效面积A为72mm,即取制动板高度为6mm,长度为12mm。3.2.2摇杆的设计与计算对于本次研究设计的单向碟簧式制动车,制动上车装置包括摇杆,传动齿轮副和制动组件。其中摇杆和摇杆轴之间是通过键相连。然后摇杆轴连着轴承并直接安装在联结机架上。很显然摇杆用于间接控制制动车。一旦摇杆上的张力消失,制动杆将立即制动制动轨道。 因此,对于摇杆的设计,摇杆仅只有在拉伸和压缩的问题上需要解决。根据分析,摇杆受到d弹簧由于弹性形变所产生的弹力与摇杆所受到的拉力是相等的,因此在计算强度时,确保弹簧在最长的长度下摇杆的强度达标就行了。毕竟摇杆所处的截面不好忽略,此处将截面看成矩形形状。取长为b=61mm,宽约为a=34mm。只需确保此处的强度符合要求,摇杆所受应力便为最大。如图所示。4处标记为A,即在截面A-A处的应力为式中: 求得,故满足要求。轴上的孔处会产生剪切力,因此剪切强度为:式中: 由拉杆的设计可知,剪切面积查阅资料可知,该类碳钢的许用剪切强度为因此满足条件3.3制动装置开关机构的结构设计3.3.1拨杆及偏心轮结构设计单向碟簧式制动车通过一换向机构机构实现对制动系统的换向及开关目的。,制动的开关机构包括偏心轮,偏心轴和拨杆。 在连杆机架上有个安装孔,偏心轴就是通过该孔与偏心轮相连。 用来固定的是键。并且它还是用来连接拨杆的,使其同样与偏心轴相连。 拨杆连接着偏心轮和偏心轴,当拨杆旋转时,可以带动偏心轮和偏心轴跟着围转。当矿车在水平巷道行驶时,不需要启动制动系统装置,从而该装置可通过该机构来关闭。在偏心轮旋转的过程中,因为摇杆一直处于被挤压的状态,所以一方面摇杆与挡板之间产生的牵引力使其相互连接,另一方面由于齿轮副以及螺旋副的运作使制动组件开始工作,从而拉开与轨道之间的距离。偏心轮与拨杆偏心轮的设计如图所示,偏心轮圆心距离拨杆为20mm,半径为60mm。根据计算,拉杆能够在正常情况下保持一个最大的伸长量。拨杆的设计拨杆的长度要根据矿车本身确定,既要考虑上述参考的的位置,还要考虑该参考点与固定孔之间的长度。长度可以比预想的长度适当长一点并加以防范。其中销轴的作用是要保证拨杆能够在90的方向上左右改变。另外拨杆的固定就通过定位销来完成。3.4制动装置开关机构零件设计用来改变该类制动矿车方向的设备,主要就是前面所说的定位销来决定的,目的就是对矿车进行制动,拨杆与机架都开有孔,拨杆上一个,机架上有两个且相互对称,统称为固定孔,而定位销的作用就是用来连接该两个零件上的孔的;为了使拨杆能够固定,在其侧面还有螺纹孔。螺纹孔内的螺钉是与钢球连接的,而钢球又与定位轴销轴的凹槽相呼应。为了将定位销从定位孔中拔出而不丢失。钢珠与定位销上的环孔结合固定是由于弹力存在的原因,因此一旦定位销被固定停止,拨杆不再工作,然后将拨杆转动到反方向,与原先与其对应的另一个孔相固定。这样 钢珠就是从一个孔转到另一个孔固定,从而定位销就不会滑开。定位销对于定位销,很显然必须要配合拨杆上的孔。因为既要保证在设计时不会太麻烦,又要保证设计的质量从而不会轻易被破坏。此处我们取值为30mm。至于上述的弹簧以及钢球,就选取不容易拉开的弹簧以及相对不大的钢球就行了。3.5蝶形弹簧的设计计算弹簧在工作时所受到的弹力 按实际碰撞力校核变形 弹簧总圈数弹簧压至各圈相接触时的高度弹簧节距弹簧自由高度结论对于本次单向碟簧式制动矿车的设计,认识到的不仅仅是对矿车本身一些参数的设计验算乃至后来的更改,主要的还是该防跑车装置的构思以及想象。该类设计构思比较新颖,与传统的一些制动装置有很大的不同,比如像传统的一坡三挡的防跑车装置,虽然也能通过一些实际操作及运行,但很明显在一些细节方面还不是那么准确,在遇到一些特殊情况的时候,传统的制动装置它并不能及时准确的有效的进行制动,总体上来说就是不怎么全面。而相对于该类单向碟簧式矿车制动装置,就很好的弥补了传统停车装置的不足之处,像对一些零件的计算,制动力的大小是否合理,遇到突发情况时有多种处理解决方案等等优点都比传统的防跑车装置有明显的提高。虽然单向碟簧式制动装置比传统的一坡三挡效果更好,但其本身的设计还不是太完善,一些细节问题并没有全部解决,像一些零件强度的校核并不是很准确,还有对于制动力的大小并不是那么好掌控的,另外制动车在往返行程中会处于一个满车和空车的情况,该类情况还没有准确的方案来解决。由于方案还不是很成熟,所以并不能投入生产,在工作时考虑到的情况还有待提高。通过此次设计,了解了对矿井的开采并不是想象中那么容易,安全事故时有发生,所以矿车的安全制动就显的尤为重要,在本次设计的过程中,我遇到了很多的困难,毕竟以前从没有接触过该领域,通过本次的学习,我对矿车的一些原理构造,结构设计等方面有了全新的认识,对我以后的学习以及成才都会有很好的帮助,在以后的道路上不管遇到什么问题,不忘初心,我相信任何问题都会得到解决的。致谢在漫长又短暂的大学生活中,老师给予了我们很多的帮助,不仅仅是知识上的授予,还有生活中的关心,回首大学四年,从大一到大四,我从刚进大学时的迷茫,找不到前进的方向,不适应大学中的自学氛围。后来,我在一天天的学习中适应了大学的生活,从此以后,大学在我心中是一个温暖而又庞大的家庭,大学就像半个社会一样,它给你了一个一半是学习一半是实践的阶段,是一个转折点,没有这个转折点,你不会适应身份的突然变换,因为从学生到一个员工是完全不一样的。感谢徐工这个大家庭,在这四年中,我的棱角被你磨平,我学会了为人处世。单向碟簧式制动矿车是我的毕业设计,从刚接触到这个题目的迷茫不知所措,到询问老师查阅资料之后的略有所得,然后再到信心满满的设计绘图,再到苦思冥想的挑灯夜读,设计改来改去,图纸推翻重新起笔,中间老师给了我很大的帮助,同学也伸出了援助之手,现在想想还是不禁会头皮发麻,与此同时,心中也是小小的自得,开心。在这里我要感谢帮助我的陆老师,也谢谢家人的陪伴和支持,没有他们就没有现在这种状态的我。同时也让我变的坚强和有责任心。参考文献1 朱颜,周琼,张雨震.矿车清扫机应用现状分析及发展趋势J机械,20142廉凯.矿车清扫技术的研究现状及发展趋势J矿山机械,20123朱颜,张雨震.矿车清扫机应用现状分析J.湖南农机,20134陈文,孙召瑞.一种矿车清车装置设计J,煤矿机械,20075许福玲,陈尧明.液压与气压传动,机械工业出版社,20076陈国定,吴立颜.机械设计,高等教育出版社,20137裘新建,机械原理课程设计,高等教育出版社,20108孙恒,陈作模,葛文杰.机械原理,高等教育出版社,20159周永俊,金力.基于自锁原理的新型斜井自制动矿车设计J.煤矿机械,2014,35(07):34-36.10黄剑. 斜井轨道运输动态跑车抓捕系统设计研究D.中国矿业大学,2014.113郑家军,史二听,郭聪.基于ADAMS的跑车防护装置动力学分析J.煤矿机械,2014,35(03):80-82.12孙远平,张利利.智能超速制动矿车的试验研究J.山东煤炭科技,2010(03):144-145.13刘广. 新型机械式矿车防跑装置设计及动力学建模仿真D.中南大学,2009.14Charles W. Beardsly, Mechanical Engineering, ASME, Regents Publishing Company,Inc,1998.15Taylor Swift, mining brake design,ASME,Pearson publishing, Inc., 1989.
收藏