1、題目：斜井常閉式防跑車系統(tǒng)的設計院系專業(yè)：機械工程及自動化姓 名：唐曉燕扌旨導老師：韓振鐸完成時間：2007-11-23設計任務書第3頁摘要第4頁三防跑車機構的組成第5頁四擋車欄的設計計算第7頁五防跑車的電氣控制第14頁六端面摩擦緩沖器的設計第15頁1、鋼絲繩及壓繩板的選擇計算第19頁2、卷筒的設計計算第21頁3、摩擦片的設計計算第24頁4、制動片的計算第27頁5、軸套的計算-第28頁6、軸的計算-第31頁7、調力螺母的計算第32頁8、支座第33頁七設計心得-第36頁八參考文獻-第37頁設計任務書題目：防跑車裝置的設計1、設計條件1 ）機器功用 針對斜井跑車事故的防護裝置, 當礦車跑車時，使擋

2、車欄實現可靠攔截，避免事故的 發(fā)生。2）工作情況常閉式3 ）運行要求可靠性較高4）生產批量小批生產5）生產廠型小型機械廠2、原始數據發(fā)生跑車時的沖擊能量E=1106 J礦井原始參數斜井跑車的自然條件設定：斜井傾斜度設定為30斜井跑車的總質量：2000Kg ，總串車規(guī)定最多為6輛，每輛滿載時的質量位質量為12000kg。變坡點與擋車欄的距離設定為30m。絞車最大提升速度為2.8m/s3、設計內容1 ）總體結構2）緩沖器各部分結構組成 3）系統(tǒng)圖、安裝圖、零件圖總量為零號圖紙二摘 要礦井軌道運輸是煤礦生產的重要組成部分，高效 的運輸系統(tǒng)對于煤礦安全生產具有重要意義。據統(tǒng)計 運輸事故是僅次于頂板事故

3、的第二大事故，其中串車 運行中因斷繩、脫銷、連接裝置斷裂等原因造成串車 與主提升鋼絲繩脫離跑車事故占運輸事故的 22.1%， 因此對煤礦斜井跑車事故進行有效的預防十分必要。本系統(tǒng)是針對斜井跑車事故的防護裝置，其工作 方式為常閉式。常閉式跑車防護裝置是目前可靠性較 高的安全設施，它由以下幾部分組成：主控箱，車位、 車速監(jiān)測傳感器，主提升繩滑輪繩壓傳感器，柔性擋 車欄、擋車欄提升機，語音報警顯示屏，摩擦片式緩 沖吸能器。擋車欄處于經常關閉狀態(tài)，當串車以正常 速度到達擋車欄上方監(jiān)測位置時擋車欄自動升起。串 車通過后到達擋車欄下方監(jiān)測位置后擋車欄自動下 落。當礦車超速（跑車、溜車）時，監(jiān)控系統(tǒng)通過對

4、礦車速度和主提升繩滑輪處的壓力監(jiān)測使擋車欄實現 可靠攔截，避免事故的發(fā)生。三防跑車機構的組成防跑車機構的構成如圖-1所示,1、緩沖器 2、鋼絲繩卡3、緩沖器引出端鋼絲繩4、擋車欄繩網鋼絲繩5、擋車欄支架6、擋車欄繩網架7、擋車欄提升機由擋車欄提升機、擋車欄提升限位傳感器、脫扣器、柔性擋 車欄、摩擦片式緩沖吸能器等部分組成。其工作原理是：當發(fā)生 跑車事故時，礦車撞擊擋車欄，脫扣器開口銷受剪切力切斷，脫 扣器內傳感器動作，主控PLC收到這一信號后發(fā)出報警保護命令, 語音報警顯示屏發(fā)出報警信號，各道擋車欄均處于下放到位狀態(tài)。 與擋車欄相連的緩沖器通過克服自身摩擦力旋轉將攔車繩網傳過 來的拉力吸收，從

5、而實現對事故礦車的緩沖制動。1、擋車欄提升機驅動系統(tǒng)的選型電動機：YB90L-4 （ B3 ）型。其基本參數有：工作電壓：660V額定功率:1.5KW同步轉速:1500 r/min額定轉速:n1=1400 r/min轉動慣量:0.0080kg/mm滿載時的電流：2.10A效率因數：0.79效率：79%重量：37 kg輸出軸直徑：24伽減速器：CW-80-31.5-I型。其基本參數有:公稱傳動比：i=31.5額定輸入功率：P=2.08kw額定輸出轉矩：T=299N.m輸入軸直徑：24mm輸出軸直徑：38mmM 迴 44.444r/min輸出轉速：n2= i31-5=0.74 r/s聯(lián)軸器：HL2

6、型彈性柱銷聯(lián)軸器YL7型凸緣聯(lián)軸器軸承：軸承型號為61808軸承座：軸承座型號為HZ045鍵：普通平鍵b Xh=8 X7底座：選擇10mm厚的鋼板作為驅動系統(tǒng)的底座。滾筒設計：外徑：300 mm 內徑：280 mm 擋繩緣寬、高 分別是8 mm、10 mm。校核驅動系統(tǒng)的選型：要求系統(tǒng)在 3 4秒內提起1800mm的距離.即600mm/s滾筒轉速：44.444 r/m根據滾筒內徑：280 mm 得出周長:879mm故得知絞車的線速度為:0.74 X879=6500mm/s。滿足設計要求。2、擋車欄提升機安裝布置圖：響T ；削L V3-2一1四擋車欄的設計計算1、擋車欄緩沖能量計算斜井跑車動能量

7、計算受力分析如圖2所示，/XLT才扌坦”""'J斜井礦車受到重力G和滾動摩擦力f /作用，并在慣性力f 的作用下下滑。礦車重力：G=mg=12 X104N礦車滾動摩擦系數：這里取n =0.03 ;斜井傾角：a<30 °這里取E=1MJ的沖擊 能量2、鋼絲繩的選擇鋼絲繩的選擇計算是設計中的關鍵環(huán)節(jié)之一。鋼絲繩在運轉 中受有許多應力的作用和各種因素的影響，如靜應力，動應力、 彎曲應力、扭轉應力、和擠壓應力等，磨損和銹蝕也將損害鋼絲 繩的性能。我國是按煤炭安全規(guī)程的規(guī)定來設計的，其原因 是：鋼絲繩應按最大靜載荷并考慮一定的安全系數來進行計算。擋車欄處選用型

8、號6X19 (b) +FC，抗拉強度1570MP,最小 破斷力516KN，直徑26mm的鋼絲繩。3、跑車速度的計算礦車發(fā)生跑車后，在重力的作用下沿斜井加速運動，到達擋 車欄處的速度Vk和所需時間t的計算。 礦車從靜止狀態(tài)下(初速度為零)發(fā)生跑車時速度計算：擋車欄處的速度Vk由 V：2 Lp及 gn(sin cos )有Vk ,2gnLp(sincos )式中Lp 礦車從跑車點到擋車欄處的距離，m斜井的傾角度鋼軌與礦車車輪之間的滾動摩擦系數，Vk=15.57m/sLp=25ma=30 °0.01一般取 0.01gn 重力加速度，取gn 9.80665 m/s2跑車所需時間匕由t1綸有V

9、kt1 J2Lp gn(sin cos )二 2 25 ,9.80665(0.5 0.013 2)=3.22saLP J5 °8 °10 °15 °20 °25 °30 °52.763.584.004.945.746.376.9683.504.535.076.257.268.058.80不同傾角和跑車距離時的車速，列于下表t1=3.22s103.905.065.676.988.129.009.84154.786.196.948.569.9411.0312.05185.246.797.619.3710.8912.0813.20

10、205.537.158.019.8811.4812.7313.92235.937.678.5910.5912.3113.6514.93256.788.008.9611.0412.8414.2415.57 礦車以初速度V。發(fā)生跑車時速度計算擋車欄處速度Vk2'2由 vkv02aLp 及 gn(sin cos )有Vk 2gn Lp(sincos ) v。,2 9.8 25 sin 30 cos30 2.515.71m/s跑車所需時間由鮎有Vk Voti2Lp2gnLp(sincos ) v；V02 25擋車欄的提起一般有兩種情況：垂直提起，旋轉提起。本方案采用垂直提起。則垂直提起時間：t

11、2HtVt式中Ht提升高度,Vt 提升速度,m/s.n D60 10001n'-絞車卷筒轉速，n ni 1400 一 56r/min 25D-絞車卷筒直徑,200mm.Vt5620060 1000=0.586擋車欄動作提前量的確定V1t 2 S0式中V1 絞車下放礦車的速度，m/s ；S0富裕常數，m取決于擋車欄的可靠度和絞車安全保護裝置的靈敏度，通常取 S0=1.52.5m5、跑車作用于擋車欄上的沖擊力：作用于車擋上的沖擊力是設計車擋和吸能制動器的主要依據，礦車與車擋的沖擊力計算有兩種情況。按一輛礦車計算沖擊力串車與車擋相撞，按一輛礦車相撞的情況計算作用于車擋上的沖擊力，這是目前計算

12、沖擊力時廣泛采用的方法。其理論基礎 在于，組成串車的礦車之間是以連接環(huán)相連接的，屬于軟連接， 串車加速運行時，連接環(huán)是拉緊的，當第一輛礦車與車擋相撞的 At時間內，第二輛礦車由于礦車之間的間隙尚未撞擊到第一輛礦 車，或者說，第二輛礦車撞擊第一輛礦車的瞬間，第一輛礦車與 車擋的撞擊過程已經完成，同理，后一輛礦車撞擊前一輛礦車時, 前一輛礦車的撞擊過程已完成。因此，無論礦車數多少，均以一 輛礦車的沖擊力為計算依據。一輛礦車作用在車擋上的沖擊力P KQ式中Q重車作用在車擋上的靜力，NQ (Q 0 Q1) sincos gQo 礦車自重；kgQi 礦車載重；kga斜行傾角；卩一一軌道與礦車輪之間的滾動

13、摩擦系數，卩=0.01g重力加速度；g=9.8m/s 2K動荷系數，IV2Pj=200KK1； gn c)Vk礦車與車擋相撞時的速度；m/sc車擋在靜力 Qx作用下，整個裝置的彈性變形；P=185.7KQx靜力Q沿車擋表面垂直方向的分力；NQx Q cos()車擋與鉛垂線這間的銳角；度1橡膠碰頭的彈性變形；m2車擋的彈性變形； m3 緩沖裝置的彈性變形；m4主軸的彈性變形； m以多輛礦車計算沖擊力出現下面兩種情況時，要修正按一輛礦車計算沖擊力的計算 方法。當礦車之間的距離很小，出現重疊撞擊的情況。由于礦車之間沒有足夠的間距，當第一輛礦車與車擋的撞擊 過程尚未完成時，第二輛礦車就又撞擊到第一輛礦

14、車上，出現重 疊撞擊的情況。當礦車受到非正常阻力，出現整體撞擊的情況。當第一輛礦車受到非正常阻力，速度減慢時，后面的礦車緊 貼在前面的礦車上，會出現整體撞擊車擋的情況。鑒于上述兩種情況，計算沖擊力時每兩礦車都應考慮增加一 個小于1的疊加系數E,貝M乍用于沖擊力Pj為Pj=202.44KNPjP(1234)； N每兩礦車的疊加系數，對第i輛礦車，i1.10.2i(2 <i <5) 作用于柔性擋車欄上的沖擊力P (I2gn J式中vk礦車與車擋相撞時的速度;m/sQ重車作用在車擋上的靜力；NP=57.84KNj 在靜力Q作用下?lián)踯嚈谏箱摻z繩的靜變形,QIJ，m2EFL 擋車欄中鋼絲繩的

15、長度，mE鋼絲繩的彈性模量，Pa；F承載鋼絲繩的斷面積，m26、擋車欄的強度計算Q=9640N平行柵條式擋車欄是一種柔性擋車欄。在這種擋車欄中，鋼絲 繩直接承受礦車的沖擊力，所以擋車欄強度的計算主要是計算鋼絲繩的強度。擋車欄處選用型號6 X19 ( b) +FC，抗拉強度1570MP,最 小破斷力516KN，直徑26mm 的鋼絲繩。設受力鋼絲繩的根數為n,貝U每根鋼絲繩所受的拉力Pj2002nK 2 3 0.8P=41.66 KN式中K鋼絲繩受力的不均勻系數，取 K=0.8 則mPj200P - =41.66 KN2nK 2 3 0.8鋼絲繩強度校核m Q°/P m式中m鋼絲繩的安全

16、系數，一般取許用安全系m=3;Q0 鋼絲繩的破斷拉力總和，N。則m Q0/P 516 3.41.66 37.15 3鋼絲繩滿足強度要求五防跑車的電氣控制跑車防護裝置電氣控制是擋車裝置能否可靠工作的重要組 成部分。由于控制部分動作頻繁，中間轉換環(huán)節(jié)多，擋車裝置又 在操作者視野之外，而靠顯示系統(tǒng)傳遞狀態(tài)，更加增添了對可靠 程度的要求。傳感元件是電氣控制系統(tǒng)的核心部分，直接影響到 擋車裝置動作的可靠性和準確性。在本裝置中使用PLC計數器PLC由CPU運算和控制中心，存儲器，輸入/輸出接口， 編程器組成。輸入接口電路工作過程：當開關合上，二極管發(fā)光， 然后三極管在光的照射下導通，向內部電路輸入信號。當

17、開關斷 開，二極管不發(fā)光，三極管不導通。向內部電路輸入信號。輸出 接口電路工作過程：當內部電路輸出數字信號 1，有電流流過， 繼電器線圈有電流，然后常開觸點閉合，提供負載導通的電流和 電壓。當內部電路輸出數字信號 0，則沒有電流流過，繼電器線 圈沒有電流，然后常開觸點斷開，斷開負載的電流或電壓。也就 是通過輸出接口電路把內部的數字電路化成一種信號使負載動作 或不動作。基本工作原理：PLC采用“順序掃描，不斷循環(huán)”的工作 方式1 每次掃描過程集中對輸入信號進行采樣，集中對輸出信 號進行刷新。2.輸入刷新過程。當輸入端口關閉時，程序在進行執(zhí)行階 段時，輸入端有新狀態(tài)，新狀態(tài)不能被讀入。只有程序進行

18、下一 次掃描時，新狀態(tài)才被讀入。3 .一個掃描周期分為輸入采樣，程序執(zhí)行，輸出刷新。4 .元件映象寄存器的內容是隨著程序的執(zhí)行變化而變化5 .掃描周期的長短由三條決定。（1） CPU執(zhí)行指令的速 度(2)指令本身占有的時間(3 )指令條數6 由于采用集中采樣。集中輸出的方式。存在輸入 /輸出 滯后的現象，即輸入/輸出響應延遲。六端面摩擦緩沖器的設計計算緩沖吸能器中的鋼絲繩選用型號 6 X19 (b) +FC，直徑22mm，抗拉強度570MP ,最小破斷力252KN。緩沖吸能器實質上也是一種制動器，在設計時需要確定的主 要參數有，制動距離，制動力和制動減速度等。1、制動過程的動力學制動過程中，制

19、動器所產生的制動力，可分為常數制動力和 變數制動力，如圖所示F1/ J * F2F(t)蘆途中表示跑車與車擋相撞后收到的力系， F (t)為制動力， F2為摩擦阻力，F1為下滑力，X為座標橫軸，由此可以列出礦車 制動過程的方程式。d 2x m-r F1 F2 F(t) dtF(t)Fi F2d2xdt式中m礦車和車擋的質量；kgd2xdF礦車的減速度;m/s 2顯然，制動力F(t)是一個變數，稱變數制動力，如能求得，、d2 xdx則制動減速度(a(t)y)，礦車速度(V (t) )，制動距離dt2dt(s V(t)dt)都可一一求出，但是，變數制動力在實際工作中較難確定，因此，可簡化成常數制動

20、力進行計算。設置動力F為常數，則礦車的減速度也為常數，并由下式決疋1a -(F Fi F2)m礦車的速度為1V Vk(F Fi F2) tim式中Vk礦車與車擋相撞時的礦車速度，m/s制動距離為1S Vkt (F Fi F2) t2 2m消去時間t，可得制動距離為cVk2mS-2(F Fi F2)制動時間為mVk(F Fi F2)確定制動距離后，就可求得制動力 F,進而求得制動時間反之，由制動力也可求得制動距離和制動時間。2、工作原理防跑車緩沖裝置的功能是吸收失控下滑礦車的動能，使之以 一定范圍的減速度平穩(wěn)制動。現場使用的制動繩防跑車緩沖裝置 采用緩沖繩的彎曲變形能來吸收礦車的動能，限制減速度

21、，通過 調整螺栓的預緊力來調節(jié)緩沖繩的彎曲程度，以達到調整緩沖力 的目的。目前已有學者對螺栓預緊力和緩沖力之間的理論關系進 行推倒，但計算結果不夠可靠，仍需要利用實驗結果進行修正， 緩沖力的大小很難精確調整。本文設計的緩沖裝置采用摩擦制動 的思路，利用端面摩擦制動原理吸收容器的動能。工作原理如圖：P1-外制動盤；2-摩擦片；3-內制動盤端面摩擦緩沖器的制動部分由多組外制動盤 1、摩擦片2和 內制動盤3組成。工作時，內制動盤3相對機架靜止，外制動盤 1相對其轉動，在軸向壓緊力P作用下。內、外制動盤與摩擦片 2之間產生摩擦力，通過摩擦力做功抵消罐籠下墜的動能。采用 端面摩擦的形式有效增大了接觸面積

22、，減小了接觸比壓，有利于 提高摩擦材料的使用壽命，穩(wěn)定摩擦材料的制動性能，從而使緩 沖器具有穩(wěn)定可靠的緩沖效果3結構設計vt0.586ms根據上述工作原理，本文所設計的端面摩擦緩沖裝置結構如下圖2 :1、支座 2、擋圈3、軸套 4、調力螺母 5、主軸6、O型橡膠密封圈 7、外制動片 &卷筒 9、蝶形彈 簧10、蝶形彈簧內定位環(huán)11、摩擦片12、內制動片13、平鍵 14、內六角圓柱頭螺釘15、壓繩板 16、鋼絲繩19、蝶形彈簧擋圈如上圖所示，端面摩擦緩沖裝置包括軸向固定的調力螺母， 軸兩端為螺紋結構，且一端螺紋之上為方頭，以便于安裝。軸上 有對稱的兩個軸套，兩軸套之間裝有碟形彈簧和彈簧內

23、徑定位圈, 軸套一端為方形凸緣與底座和外殼的方形孔槽配合，其上還有環(huán) 形槽以便密封圈嵌入；底座中間有螺紋孔，實現軸與底座之間通 過螺紋連接固定；內制動盤和軸套相嚙合，外制動盤與卷筒內壁 鍵槽相嚙合，摩擦片、外制動盤與內制動盤依次交替安裝；卷筒 和軸套的配合處裝有環(huán)套，嵌有密封圈，緩沖繩纏繞在卷筒上， 通過卷筒上的壓繩塊來固定。緩沖裝置工作時，通過調節(jié)軸端的調力螺母壓緊碟形彈簧，從而對內外制動盤及摩擦片之間施加需要的正壓力。正壓力的大 小可由調力盤的刻度得出。當提升鋼絲繩斷裂發(fā)生跑車時，擋車 欄將緩沖繩抽出，緩沖繩拉動卷筒及與之嚙合的外制動盤一起轉 動，同時內制動盤與軸套嚙合保持靜止，在壓緊力的

24、作用下，內、 外制動盤與摩擦片相互運動產生摩擦制動力，從而礦車在發(fā)生斷 繩事故時具有緩沖作用而安全停車。4.參數選擇緩沖減速度的取值為了保證罐籠的平穩(wěn)停止，確保生命安全，在制動過程中罐 籠不產生劇烈振蕩或嚴重傾斜，原煤炭廳行業(yè)標準MT355-1994 對制動繩防跑車的制動技術性能提出了明確的要求，對涉及到制 動性能的有關技術條件作了如下規(guī)定：第條規(guī)定：防跑車制動過程中，在最小終端載荷下，罐籠的減速度不應大于50m/s（即5g ）;當罐籠提升速度超過10m/s 減速度不應大于30m/S （即3g ）;在最大終端載荷下，罐籠的2減速度不應小于10m/s （即1g）；當最大終端載荷與最小終端載荷的比

25、值大于3時，減速度不應小于5 （即0.5）。調整后防跑(2-5)第條規(guī)定：首先進行了緩沖器阻力的調整, 車的制動力應符合下式的要求:2.5mg F 4mkg式中F-防跑車的制動力，N ；m 滿載礦車的質量，kg；mk空車的質量，kg。(2-11)(2-12)得罐籠減速度a 2.9 g5g，最大終端載荷下:F / Q max(2-13)得罐籠減速度a 1.04 g1g，符合節(jié)中MT355-1994 的緩沖減法速度由式2-5可得，緩沖裝置制動力F取值:167 KN F 196KN取F為196KN，最小終端載荷下，由下式a F /Q min要求。）鋼絲繩及壓繩板的選擇計算1. 本例中選取兩個端面摩擦

26、緩沖器對稱布置，因此每根鋼絲繩 承受拉力Fw由下式Fw F 14得Fw 49KN，選取鋼絲繩型號6 X19 ( b) +FC，直徑22mm，抗拉強度1570MP ,纖維芯鋼絲繩，最小破斷拉力Ff為 217KN，則鋼絲繩許用拉力F為FfF k n鋼絲繩強度滿足要求其中k不平均系數，式中取1.15 ;n安全系數，式中取3。由此得F 73.04KN Fw，鋼絲繩強度滿足要求2. 根據鋼絲繩的直徑選擇壓板如下：鋼絲繩直徑為22mm，選擇壓板序號為6的壓板，各尺寸如 下表所示："T：.*Ji-? U1L0丫：'： -.-r5 R-苗：】jg 1弟門理1劌螢lift _ ffl ：上-:

27、ft：斗碼JI更斥于吝吏起醴盤鋅埔ii帀祚簡矽是：陽廈用建野根據歐拉公式得繩尾拉力62.5e1443.64 N式中F繩所受到的沖擊力壓板與繩之間的摩擦系數，取 0.15包角P F 取 P 2000N選擇四個壓繩板.卷筒的設計計算1.結構形式緩沖裝置工作時，鋼絲繩帶動卷筒高速旋轉，同時要求卷筒帶動外制動盤同時運動，以產生摩擦制動力，因此卷筒的結構設計采取圖4的形式：如上圖所示，卷筒選用鑄鋼材料制成，成圓筒狀，緩沖繩纏繞其上，卷筒內表面有多個軸向花鍵通槽，而外制動盤的外圓上 有多個凸塊，與卷筒上的花鍵槽相配合，在卷筒旋轉時可帶動其 一起運動。緩沖器工作時，鋼絲繩帶動卷筒高速旋轉，為此在卷 筒與軸套

28、配合處設計了環(huán)形結構，以避免在卷筒告訴旋轉時出現 金屬咬合現象。2. 材料卷筒選用45號鋼材料制成，調制處理，查得ca 350Mpa, b 598Mpa,選用安全系數 ns 2.因其為塑性材料，353 176.5Mpa足 2滿足要求3. 確定卷筒各部分尺寸根據所選鋼絲繩的直徑初定卷筒壁厚為22 mm，由于要在卷筒內壁軸向加工5個10 X40 mm的花鍵通槽，因此卷筒壁厚 增加為30mm，可得卷筒的名義直徑為：D hd 20 14 22 20 328mm卷筒外徑d i = 328 22 = 306 mmD 328mm卷筒內徑d 2 = 306 60 = 246 mm卷筒外徑周長C = 3.14*

29、306 0.96 md1306 mm因為要使串車在8m內制動，則卷筒纏繞鋼絲繩的圈數 n必 須滿足下式n > SC 8 0.96 8.3取n=12圈d2246mm則纏繞鋼絲繩的長度l= n *c =12*0.96 =11.52 m鋼絲繩在卷筒上纏繞3層4.受力分析：卷筒受到的扭矩T E D 2 22 1162.5 306 2 3311625N m卷筒受到的彎矩M F l 62.5 22 45500 N m繪制卷筒的彎矩和扭矩圖5.按彎扭合成強度校核卷筒的強度當量彎矩Mca M2 T 25500 211625223328.05N m抗彎摸量3W 2865262 mm得卷筒受到的應力ca23

30、328.05 103ca2886526210.75MPaS=8m滿足強度（三）摩擦片的設計計算1摩擦材料的選擇摩擦元件是緩沖器主要組成部分的可心，摩擦材料的性能直 接影響緩沖制動的過程，其工作溫度和溫升速度是影響性能的主 要因素，而這些又取決于摩擦副的工作條件。緩沖器工作時，吸 收的能量大，而完成的緩沖制動時間越短，則溫升越高，如果摩 擦材料超過其許用工作溫度，性能就會顯著惡化，所以摩擦材料 的選擇至關重要。緩沖器對摩擦材料的要求如下：摩擦材料應當具有足夠而穩(wěn)定的摩擦系數值（），外界條件（如制動速度、壓力、溫度、環(huán)境介質等）改變時對其影響 要小，且動、靜摩擦系數相差不大。對防跑車緩沖器來說，摩

31、擦 系數越大，則緩沖器整體結構可設計的更加緊湊，有利于在井筒 或井塔上安裝布置。但摩擦系數大反過來又會導致可能發(fā)生的摩 擦材料磨損加劇，從而降低緩沖器的重復使用性能并影響其壽命,cp /maxmin / max(2-6)(2-7)緩沖裝置在制動過程中，摩擦系數保持一定的穩(wěn)定值相當重 要，為了評定摩擦性能的穩(wěn)定性，可用以下兩個專用系數加以限 制:摩擦系數變化系數；CP 平均摩擦系數；min 最小摩擦系數；max 最大摩擦系數。緩沖裝置摩擦性能穩(wěn)定性判據：摩擦系數的穩(wěn)定系數>0.9;摩擦系數的變化系數 >0.8。摩擦材料應具有較高的耐磨性，雖然緩沖器不處于頻繁制動 工況，只是偶爾動作一

32、次，但考慮到緩沖器的重復使用要求，因 此要求摩擦材料的耐磨性要好。摩擦材料要有一定的高溫機械強度和良好的導熱性，熱容量 要大。摩擦材料對內、外制動盤表面損傷要小，磨合性好但又不發(fā) 生嚴重粘著作用。對摩擦材料的選擇要考慮經濟性以及原材料來源要充裕，價 格便宜且加工制造工藝簡單。結合以上要求，選擇一種采用耐熱高強樹脂基、增強纖維和 礦用填料，經過原料混合、摸具加熱壓制、后期熱處理制成的新 型摩阻材料一一環(huán)保無石棉樹脂作為摩擦材料，其對鋼的動摩擦 系數(100 C -200 C)為，許用表面溫度不超過1200 C, 許用比壓(干式)p 5.88 n/mm2設每個緩沖器的制動力為F,軸向壓緊力為N 摩

33、擦片上的摩擦力矩為T Z PR133式中Z摩擦面數摩擦系數，取0.2P摩擦面上的壓力，MPa ；N2 2R2R-R摩擦片工作面的內半徑,R2摩擦片工作面的外半徑,設摩擦系數0.3，設計摩擦片厚度t=2mm,個數n=18，可產生有效的制動力矩一；R2 FR； r3式中，D、d、R2、R1、z均為定值，若卩為某一定值，則給定一個N值，則有唯一的F與之對應，即N與F成線性關系,因此，只要調整軸向壓緊力，就可以得到合適的制動力。摩擦片磨損壽命分析根據樣機的結構設計，每個摩擦片在厚度方向上最大允許磨去1mm，其磨損限度內摩擦片的總體積為摩擦片滿足V z （R； R；）摩擦材料的使用壽命可按下式計算:要求

34、VnWKw式中n使用壽命內的重復使用次數；V磨損限度內摩擦片的總體積；mmW 制動一次的滑摩功，NmKw 摩擦片的磨損率，mm 3/（N.m）取 Kw 510 10 5 mm 3/（N.m）0.3168 MPaN =13836.52233R2 R 3.1415182.5< P摩擦片滿足要求（四）制動片的計算1. 外制動盤的材料采用45號鋼2. 外制動盤的結構外制動盤為圓環(huán)形狀3. 外制動盤的校核一個摩擦片產生的力矩：M N * R*216000 0.3 0.104 2998N m每個齒受到的力F TRFA1-1300N613002*4016.25MPa滿足要求選45號鋼sns353217

35、6.5Mpa48.75176.5滿足要求（五）軸套的計算1. 結構形式擋車欄被撞擊時，緩沖裝置通常要承受很大的制動力，在這 種情況下，軸便是關鍵受力部件，由于礦井提升設備安全系數較 高，為保證強度足夠，軸的尺寸便不可避免的增大，甚至會導致 整機尺寸過大超出安裝空間要求。因此，在端面緩沖裝置的設計 中采取的軸套的形式，結構圖見圖 3 :如上圖所示，軸套左端有一方形凹槽，與支座上的方形凸緣 相配合，通過設計合適的公差尺寸，使緩沖裝置工作時緩沖繩所 承受的拉力以及卷筒旋轉產生的摩擦制動力矩大部分由軸套承 擔，大大改善了軸的受力情況。另外由 A-A視圖可見，軸套外緣為六棱柱結構，與內制動盤的六邊形內孔

36、相嚙合，從而保證內制 動盤工作時保證靜止。軸套外圈有環(huán)形槽，以便在與卷筒配合處 嵌入密封圈，在礦井淋水的惡劣環(huán)境下，防止制動盤和碟形彈簧 的銹蝕，保證制動力大小基本不變，達到設計要求。2. 材料由于軸套承擔大部分的壓力及扭矩，受力情況復雜，因此軸 套材料的選擇及處理關系到整個緩沖裝置的工作情況。本裝置中 軸套選用45號鋼，調質處理后布氏硬度達 330-380HB。根據德國標準DIN50150，可估算出常用剛才抗拉強度b與布氏硬度之間的對應關系。當布氏硬度在 330-380HB之間時， 所對應的抗拉強度 b達1100-1290Mpa ，常用碳素鋼的屈強比 為，因此根據下式s=0.6b得到軸套材料

37、的屈服強度6約為600Mpa < s <774 Mpa取安全系數n s=2，由式/ns得軸套材料的許用應力為330 Mpa < <387 Mpa3. 初定軸套厚為35mm，外徑d!135mm,內徑d2 65mm4. 受力分析：軸套受軸向壓力F。 16KN ,得壓應力F。d； d；416 4 103135； 65；1.15MPaM=該軸套滿足強度要求受到的彎矩MM F L 62.5 284/2 17750N m受到的扭矩TD328T F 62.610250N m2 2繪制軸套的彎矩和扭矩圖如上頁所示5.按彎扭合成強度校核軸套的強度抗彎摸量(六)軸的計算W=0.1d 1 1

38、4 =0.1*135 3(165/135 4)當量彎矩Mca . M 2 T 2. 5500 211625218325.05N得到軸套受到的應力Mca ca W18325 1035.68MPa288652621.軸的材料本裝置中軸選用45號鋼，調質處理后布氏硬度達330-380HB。根據德國標準DIN50150，可估算出常用剛才抗拉強度b與布氏硬度之間的對應關系。當布氏硬度在330-380HB之間時, 所對應的抗拉強度 b達1100-1290Mpa ，常用碳素鋼的屈強比 為，因此根據下式s=0.6b得到軸材料的屈服強度6約為該軸滿足強度要600Mpa < s <774 Mpa取安全

39、系數n s=2，由式得軸材料的許用應力為330 Mpa < <387 Mpa2.軸的尺寸定軸的直徑d=65mm ，如圖車出M64*6的粗牙螺紋3.軸的校核由于軸外設有軸套，軸主要受調力螺母的預緊力F 1600016000A d23.14 6524.8MPa軸選用45號鋼176.5Mpa滿足要求軸肩F 16000A dh160003.14 57.50514MPa軸上螺紋1.3FA1.38 160003.14*57.5058MPa鍵的強度校核根據軸確定鍵為b*h=18*11,l=25鍵主要受調力螺母扳手施加的力T N* * rL16000*0.2*0.04320N0.4由 N * I * r T*L得Fb"l16000*0.318 2510.6MPa（七）調力螺母的計算1.螺母材料及性能等級本裝置中螺母選用45號鋼，調質處理后布氏硬度達 330-380HB。根據德國標準DIN50150，可估算出常用剛才抗拉強度b與布氏硬度之間的對應關系。當布氏硬度