1緒論1.1引言煤炭是當(dāng)前我國(guó)能源的主要組成部分之一，是國(guó)民經(jīng)濟(jì)保持高速增長(zhǎng)的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。但是目前我國(guó)的煤炭工業(yè)的發(fā)展遠(yuǎn)不能滿足整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展需要。因此必須以更快的速度發(fā)展煤炭工業(yè)。然而，高速發(fā)展煤炭工業(yè)的出路在于煤炭工業(yè)的機(jī)械化。煤炭工業(yè)的機(jī)械化是指采掘、支護(hù)、運(yùn)輸、提升的機(jī)械化。其中運(yùn)輸包括運(yùn)輸和輔助運(yùn)輸。絞車就是輔助運(yùn)輸?shù)钠渲幸环N。礦用絞車是煤礦不可缺少的重要設(shè)備。在煤礦,人員及物料的提升和運(yùn)輸、礦車的調(diào)度、綜采設(shè)備的安裝、拆卸及搬遷、各種重物及設(shè)備的牽引等場(chǎng)合均離不開(kāi)礦用絞車。我國(guó)絞車發(fā)展經(jīng)歷了3個(gè)階段:20世紀(jì)50年代,仿制設(shè)計(jì)階段;20世紀(jì)60年代,自行設(shè)計(jì)階段;20世紀(jì)70年代后進(jìn)入標(biāo)準(zhǔn)化和系列化設(shè)計(jì)階段,我國(guó)在礦用小絞車方面于20世紀(jì)60年代后期相繼制定了一系列標(biāo)準(zhǔn),并通過(guò)實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行了修訂,產(chǎn)品向標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展。國(guó)內(nèi)礦用小絞車產(chǎn)品種類繁多,型號(hào)也較復(fù)雜。目前使用的回柱絞車主要用于回柱放頂和物料運(yùn)輸,也用于小型設(shè)備的搬運(yùn)工作,其傳動(dòng)系多采用蝸輪蝸桿減速器傳動(dòng)。其傳動(dòng)系簡(jiǎn)單,使用維護(hù)方便。但無(wú)論在產(chǎn)品的技術(shù)水平和性能參數(shù)上，還是在產(chǎn)品的系列化方面存在一定問(wèn)題。相比我國(guó)，國(guó)外礦用絞車規(guī)格比較多，適用不同場(chǎng)合，有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。結(jié)構(gòu)上我國(guó)及國(guó)外的絞車大多數(shù)采用行星齒輪傳動(dòng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適用維修方便。在產(chǎn)品性能上，我國(guó)設(shè)計(jì)的絞車在主要壽命，噪音，可靠性等綜合指標(biāo)與俄羅斯、德國(guó)有差距。1.2概述JHB-30型礦用回柱絞車，又稱慢速絞車，是用來(lái)拆除和回收礦山回采工作面頂柱的機(jī)械設(shè)備。回柱作業(yè)屬危險(xiǎn)性工作，工作人員不能直接進(jìn)入回柱空頂區(qū)，此時(shí)可把回柱絞車布置在距回柱空頂危險(xiǎn)區(qū)段較遠(yuǎn)的安全地段，用鋼絲繩鉤頭來(lái)拉倒和回收頂柱。由于它的高度較低重量又好，特別適用于薄煤層、和急傾斜煤層采煤工作面，以及各種采煤工作面回收沉入底板或被矸石壓埋的金屬支杖。牽引力大和牽引速度慢是回柱絞車的主要性能要求。隨著機(jī)械化采煤程度的提高，它越來(lái)越多地被廣泛用于機(jī)械化采煤工作面，作為安裝、回收牽引各種設(shè)備稱備件之用。回柱絞車除用來(lái)回柱放頂工作外，也可用來(lái)拖運(yùn)和調(diào)運(yùn)車輛。下面讓我們熟悉一下回柱絞車的特點(diǎn)以及它在井下回采面的布置方式.1.2.1.回柱絞車(含慢速絞車)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：(1)傳動(dòng)系統(tǒng)都有一級(jí)減速比很大的蝸輪蝸桿傳動(dòng)，皆具備自鎖功能，不會(huì)發(fā)生下故重物拉動(dòng)滾筒旋轉(zhuǎn)情況。(2)總傳動(dòng)比大(i＝150～230)，能在電動(dòng)機(jī)功率較小時(shí)，獲得較大的牽引力。(3)具有整體結(jié)構(gòu)，便于移動(dòng)和安裝，甚至可以用回柱絞車牽引力來(lái)牽引絞車本身移動(dòng)。(4)有的在電動(dòng)機(jī)聯(lián)軸器上裝有手動(dòng)制動(dòng)閘，有的在蝸輪減速器輸出軸上裝有活動(dòng)齒輪和錐形摩擦制動(dòng)器，使回柱絞車可以按信號(hào)準(zhǔn)確停位，并能從滾筒上自由放繩(不受蝸桿傳動(dòng)自鎖影響)，且可控制放繩速度，防止松繩和亂繩。(5)電氣控制裝置較簡(jiǎn)單，皆具備隔爆性能，可用于有瓦斯、煤塵的環(huán)境場(chǎng)所。(6)因蝸輪蝸桿傳動(dòng)效率低，易造成發(fā)熱和溫升過(guò)高,所以必須重視潤(rùn)滑和維護(hù)。1.2.2.回柱絞車在井下回采工作面的布置方式：(1)回柱絞車安裝在回風(fēng)巷內(nèi)：回柱絞車安裝在回風(fēng)巷內(nèi)的位置、應(yīng)符合作業(yè)規(guī)程定.如圖1-1所示.圖1-1在回風(fēng)巷布置回柱絞車1回風(fēng)巷2回柱絞車3導(dǎo)向輪Fig1-1--Inreturnairback-alleylayoutwinch1Lane2towindbacktothewinch-round3-oriented回柱絞車安裝在回風(fēng)巷內(nèi)布置方式的優(yōu)點(diǎn)有：①回柱絞車不需經(jīng)常搬遷；②適合于煤層傾角較大、頂板破碎、壓力較大的工作面。缺點(diǎn)有；①回柱絞車可能影響回風(fēng)巷人員行走和材料運(yùn)輸工作；②鋼絲繩牽引時(shí)要繞過(guò)一個(gè)拐直角的導(dǎo)向輪，鋼絲繩受力大容易損壞；②要求固定拐角導(dǎo)向輪的柱子或錨桿等必須牢固.(2)回柱絞車安裝在回采工作面上端；回柱絞車布置在緊靠回風(fēng)巷，且在工作面的上端相密集支柱之間．如圖1-2所示。圖1-2在回采工作面上布置回柱絞車1回風(fēng)巷2回柱絞車3鋼絲繩Fig1-2--Recoveryworksurfacelayoutintheback-winch1Lane2towindback3-wireropewinch回柱絞車安裝在回采工作面上端布置方式的優(yōu)點(diǎn)有：①鋼絲繩牽引不必拐彎，直線牽引，鋼絲繩運(yùn)行阻力小，不易損壞；②不影響回風(fēng)巷內(nèi)人員走動(dòng)和材料運(yùn)輸工作。缺點(diǎn)有：①每進(jìn)行一次循環(huán)都要移動(dòng)回柱絞車；⑧要求在頂板條件較好和煤層傾角較小的條件下采用。當(dāng)頂板壓力較大時(shí)，機(jī)座受力后易變形；②頂板嚴(yán)重冒落，可能埋住絞車，移設(shè)和檢修都很困難。這種布置方式很少采用。(3)回柱絞車直接安裝在工作面：回柱絞車直接安裝在工作面的多臺(tái)布置,方式如圖3所示.回柱絞車直接安裝在工作面的多臺(tái)絞車布置方式的優(yōu)點(diǎn)有：①多臺(tái)同時(shí)回柱，加快回柱進(jìn)度，特別適合需要回柱的普通機(jī)械化采煤工作面，如使用刨煤機(jī)的回采工作面；②不影響回風(fēng)巷內(nèi)的人員走動(dòng)和材料運(yùn)輸工作；⑧鋼絲繩牽引不必拐彎，直線牽引，鋼絲繩運(yùn)行阻力小，不易損壞。缺點(diǎn)有，①每進(jìn)行—次循環(huán)都要移動(dòng)回柱絞車；②要求在頂板條件較好和煤層傾角較小的條件下采用；②頂板冒落，可能埋住絞車，移設(shè)和檢修都很困難。這種布置方式是在回柱工藝時(shí)間大大超過(guò)來(lái)煤工藝時(shí)間的情況下采用，可提高采煤工作面生產(chǎn)能力和經(jīng)濟(jì)效益，但應(yīng)在確保安全的前提下謹(jǐn)慎推廣使用圖1-3在工作面上布置數(shù)臺(tái)絞車1回風(fēng)巷2回柱絞車3刮板輸送Fig1-3--Intheworksurfacelayoutseveralwinch1Lane2towindbacktothewinch-3AFC

2總體設(shè)計(jì)2.1設(shè)計(jì)總則1、煤礦生產(chǎn)，安全第一。2、面向生產(chǎn)，力求實(shí)效，以滿足用戶最大實(shí)際需求。3、既考慮到回柱為主要用途，又考慮到運(yùn)搬、調(diào)度、運(yùn)輸?shù)纫话阌猛尽?、貫徹執(zhí)行國(guó)家、部、專業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)及有關(guān)規(guī)定。5、技術(shù)比較先進(jìn)，并要求多用途。2.2已知條件1、鋼絲繩最大牽引力：300kN;2、平均牽引速度：12m/min3、容繩量：300m4、設(shè)計(jì)壽命：5000h2.3鋼絲繩直徑的確定及滾筒直徑的確定2.3.1鋼絲繩的選擇1、根據(jù)GB/T8918-1996，初選鋼絲繩直徑mm型號(hào)：6×19－32－1770鋼絲繩公稱抗拉強(qiáng)度為：1770MPa鋼絲繩破斷拉力總和整條鋼絲繩破斷拉力總和式中＝0.85，拉力影響系數(shù)2．校核安全系數(shù)安全系數(shù)[]=1.8>[]=滾筒參數(shù)的確定1、根據(jù)JB/T9028－1999規(guī)定卷筒直徑與鋼絲繩的繩徑比約為18。>1832=576mm取=580mm則/d=580/32=18.125式中:：滾筒的最小外徑mm：鋼絲繩直徑mm2、確定滾筒寬度初選每層纏繞Z=18則:B=式中:鋼絲繩排列不均勻系數(shù)取B=610mm3、初定鋼絲繩纏繞層數(shù)n＝74、驗(yàn)算滾筒容繩量L式中::鋼絲繩每層厚度降低系數(shù)所以取n=7Z=185、確定滾筒各直徑1)滾筒最小纏繞直徑==580+32=612mm2)滾筒最大纏繞直徑==580+32+26320.90=957.6mm3）滾筒平均纏繞直徑4）滾筒結(jié)構(gòu)外徑取為1150mm2.4回柱絞車的整體設(shè)計(jì)方案2.4.1回柱絞車的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖2-1回柱絞車主要由電動(dòng)機(jī)、聯(lián)軸器、電液制動(dòng)器、減速器、卷筒裝置、和底座部分等組成。底座由槽鋼焊接而成。電動(dòng)機(jī)、減速器、卷筒裝置通過(guò)螺栓聯(lián)結(jié)固定在底座上。電液制動(dòng)閘抱著制動(dòng)輪，閘座焊接在底座上。2.4.2回柱絞車的傳動(dòng)方案與工作原理回柱絞車的傳動(dòng)簡(jiǎn)圖如圖2-2所示：動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的傳遞路線為：防爆電機(jī)→彈性聯(lián)軸器→小斜齒輪→大斜齒輪→蝸桿→蝸輪→小圓柱直齒輪→過(guò)橋齒輪→大圓柱直齒輪→卷筒。圖2－1絞車外觀圖圖2－2絞車減速器傳動(dòng)原理圖2.4.3計(jì)算傳動(dòng)效率(1)、撓性聯(lián)軸器(2)、圓柱齒輪傳動(dòng)(3)、蝸輪蝸桿傳動(dòng)(4)、開(kāi)式圓柱齒輪傳動(dòng)（油潤(rùn)滑）(2對(duì))(5)、滾動(dòng)軸承：滾子軸承（脂潤(rùn)滑）(5對(duì))(6)、卷筒(7)、攪油效率2.4.4防爆電機(jī)的選擇：1卷筒轉(zhuǎn)速2最小速度3最大轉(zhuǎn)速4工作機(jī)功率計(jì)算 56所需電動(dòng)機(jī)輸出功率 7確定電動(dòng)機(jī)型號(hào)由于電機(jī)為短時(shí)工作,可以充分利用電機(jī)的過(guò)載能力,以減少電機(jī)的容量降低電機(jī)的成本和尺寸.查閱防爆電機(jī)技術(shù)參數(shù)表，選取電機(jī)：電機(jī)型號(hào)：YB315M-6額定功率：90KW重量：1140Kg額定轉(zhuǎn)速：985r·p·m2.4.5總傳動(dòng)比及傳動(dòng)比分配1、總傳動(dòng)比2、各級(jí)傳動(dòng)比的分配1）二次包絡(luò)蝸輪蝸桿傳動(dòng)比：所采用的傳動(dòng)方案，蝸輪蝸桿傳動(dòng)處于中間級(jí)，取其傳動(dòng)比為45、設(shè)計(jì)選取=1＝452）減速器高速級(jí)斜齒輪傳動(dòng)比斜齒輪在高速級(jí)，傳動(dòng)比過(guò)大時(shí)，會(huì)導(dǎo)致下一級(jí)蝸輪蝸桿轉(zhuǎn)矩過(guò)大，強(qiáng)度不容易滿足，并且此級(jí)的目的主要是為了提高電機(jī)的位置，從而方便電機(jī)的安裝，初取為設(shè)計(jì)選擇=35＝413）減速器低速級(jí)傳動(dòng)比設(shè)計(jì)選擇前級(jí)傳動(dòng)=23＝47后級(jí)傳動(dòng)＝47實(shí)際傳動(dòng)比2.4.6傳動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)參數(shù)的計(jì)算從減速裝置的高速軸開(kāi)始各軸命名為Ⅰ軸、Ⅱ軸、Ⅲ軸、Ⅳ軸、Ⅴ軸分別進(jìn)行計(jì)算：Ⅰ軸Ⅱ軸Ⅲ軸Ⅳ軸Ⅴ軸

3齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算3.1第一級(jí)斜齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算3.1.1、選擇齒輪材料，確定許用應(yīng)力大、小齒輪選用40Cr滲碳淬火，齒面硬度為55HRC。精度等級(jí)為8級(jí)1、許用接觸應(yīng)力查圖14-1-24得小齒輪接觸疲勞極限=1400大齒輪接觸疲勞極限=14001）接觸強(qiáng)度壽命系數(shù)，應(yīng)力循環(huán)系數(shù)N由下式?jīng)Q定：由于、所以得（允許有一定點(diǎn)蝕）（允許有一定點(diǎn)蝕）3)接觸強(qiáng)度最小安全系數(shù)查表14－1－110取=1.25（較高可靠度）6）將上述參數(shù)代入公式求得許用接觸應(yīng)力則=14001.07/1.25=1198.4=14001.08/1.25=1209.62、確定許用彎曲應(yīng)力

查圖14-1-53得1）壽命系數(shù)由于所以得（允許有一定點(diǎn)蝕）（允許有一定點(diǎn)蝕）2)尺寸系數(shù)查表14－1－119得 6)彎曲疲勞強(qiáng)度最小安全系數(shù)查表14－1－110取（較高可靠度）7）將上述參數(shù)代入公式求得許用彎曲應(yīng)力則3.1.2主要尺寸的初步確定按照齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算根據(jù)得小齒分度圓直徑d1材料彈性系數(shù)查表14－1－105取節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)查圖14-1-16取重合度系數(shù)由推薦值0.75-0.88 取螺旋角系數(shù)載荷系數(shù)—使用系數(shù)查表6-3 取—?jiǎng)虞d系數(shù)由推薦值1.05-1.4 取—齒間載荷分配系數(shù)由推薦值1.0-1.2 取—齒向載荷分布系數(shù)由推薦值1.0-1.2 取故載荷系數(shù)小輪轉(zhuǎn)矩7）大小齒輪齒數(shù)和齒數(shù)比u取實(shí)際傳動(dòng)比8）齒寬系數(shù)查表14-1-79初取=0.259）將以上數(shù)據(jù)代入式中求得10）法面模數(shù)取標(biāo)準(zhǔn)值11）中心距a 圓整取a=310mm13）分度圓螺旋角β 14）分度圓直徑15）齒寬b和齒寬比大齒輪齒寬取大輪齒寬b2=b=70mm小輪齒寬b1=b+(5~10)=75mm則16）其它尺寸齒頂圓直徑齒根圓直徑3.1.3、齒輪強(qiáng)度校核1、疲勞接觸強(qiáng)度校核根據(jù)式6－14校核公式為1)重合度系數(shù)2）螺旋角系數(shù)3）將以上數(shù)據(jù)代入下式得齒輪計(jì)算接觸應(yīng)力：由于所以該級(jí)齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度滿足校核.按彎曲疲勞強(qiáng)度校核根據(jù)表6－16校核公式為當(dāng)量齒數(shù)2）齒形系數(shù) 查表6-5小輪 大輪3）應(yīng)力修正系數(shù)查表6-5小輪大輪4）不變位時(shí)，端面嚙合角 端面模數(shù)5）重合度系數(shù)6）螺旋角系數(shù)由推薦值0.85-0.92取＝0.897）將以上數(shù)據(jù)代入下式得齒輪的計(jì)算彎曲應(yīng)力：由于所以，齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度滿足校核

3.2第二級(jí)二次包絡(luò)蝸輪蝸桿傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算3.2.1選擇材料及加工精度3.2.2選擇中心距3.2.3基本參數(shù)的選擇1、蝸桿頭數(shù)；蝸輪齒數(shù)2、蝸桿分度圓直徑按表14-4-22，3.2.4幾何尺寸計(jì)算蝸輪分度圓直徑蝸輪端面模數(shù) 齒頂高 齒根高 齒全高 徑向間隙 蝸桿喉部根圓直徑 蝸桿齒頂圓直徑 蝸桿齒根圓弧半徑 蝸桿齒頂圓弧半徑 蝸輪齒根圓直徑 蝸輪齒頂圓直徑 蝸桿喉部螺旋導(dǎo)程角 齒距角 成形圓直徑 分度圓齒形角 蝸桿包圍蝸輪齒數(shù) 蝸桿工作半角 工作起始角 蝸輪寬度 蝸桿工作部分長(zhǎng)度 蝸桿螺紋兩側(cè)肩帶寬度 蝸桿最大齒頂圓直徑 蝸桿最大齒根圓直徑 蝸輪齒頂圓弧半徑 母平面傾斜角 蝸輪齒距 蝸輪節(jié)圓齒厚 蝸桿副圓周側(cè)隙 由表14-4-66查得蝸桿節(jié)圓齒厚 蝸桿分度圓法向齒厚 蝸輪分度圓法向齒厚 蝸桿弦齒高 蝸輪弦齒高 3.3第三級(jí)齒輪傳動(dòng)前級(jí)的設(shè)計(jì)計(jì)算3.3.1選擇齒輪材料，確定許用應(yīng)力大、小齒輪選用20CrMnTi滲碳淬火，齒面硬度為58～62HRC，取HRC=60。精度等級(jí)為8級(jí)1、許用接觸應(yīng)力查圖14-1-24得小齒輪接觸疲勞極限=1500大齒輪接觸疲勞極限=15001）接觸強(qiáng)度壽命系數(shù)，應(yīng)力循環(huán)系數(shù)N由下式?jīng)Q定：由于、所以得（允許有一定點(diǎn)蝕）（允許有一定點(diǎn)蝕）2）接觸強(qiáng)度最小安全系數(shù)查表14－1－110取=1.25（較高可靠度）3）將上述參數(shù)代入公式求得許用接觸應(yīng)力則=15001.36/1.25=1632=15001.36/1.25=16322、確定許用彎曲應(yīng)力

查圖14-1-53得1）壽命系數(shù)由于所以得2）尺寸系數(shù)查表14－1－119得3）彎曲疲勞強(qiáng)度最小安全系數(shù)查表14－1－110取（一般可靠度）7）將上述參數(shù)代入公式求得許用彎曲應(yīng)力則3.3.2主要尺寸的初步確定按照齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算根據(jù)得小齒分度圓直徑d11）材料彈性系數(shù)查表14－1－105取節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)查圖14-1-16取重合度系數(shù)由推薦值0.85-0.92 取螺旋角系數(shù)載荷系數(shù)—使用系數(shù)查表6-3 取—?jiǎng)虞d系數(shù)由推薦值1.05-1.4 取—齒間載荷分配系數(shù)由推薦值1.0-1.2 取—齒向載荷分布系數(shù)由推薦值1.0-1.2 取故載荷系數(shù)小輪轉(zhuǎn)矩7）大小齒輪齒數(shù)和齒數(shù)比u取實(shí)際傳動(dòng)比8）齒寬系數(shù)查表14-1-79初取=0.79）將以上數(shù)據(jù)代入式中求得10）齒輪模數(shù)取標(biāo)準(zhǔn)值11）分度圓直徑12）中心距a 14）齒寬b和齒寬比大齒輪齒寬取大輪齒寬b2=b=194mm小輪齒寬b1=b=194mm則15）其它尺寸齒頂圓直徑齒根圓直徑3.3.3齒輪強(qiáng)度校核1、疲勞接觸強(qiáng)度校核根據(jù)式6－14校核公式為1)重合度系數(shù)2）螺旋角系數(shù)3）將以上數(shù)據(jù)代入下式得齒輪計(jì)算接觸應(yīng)力：由于所以該級(jí)齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度滿足校核.按彎曲疲勞強(qiáng)度校核根據(jù)表6－16校核公式為1）齒形系數(shù) 查表6-5小輪 大輪2）應(yīng)力修正系數(shù)查表6-5小輪大輪3）重合度系數(shù)4）螺旋角系數(shù)＝15）將以上數(shù)據(jù)代入下式得齒輪的計(jì)算彎曲應(yīng)力：由于所以，齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度滿足校核3.4第三級(jí)齒輪傳動(dòng)后級(jí)的設(shè)計(jì)計(jì)算3.4.1基本參數(shù)1）大小齒輪齒數(shù)與齒輪模數(shù)m2）分度圓直徑3）齒寬b4）其它尺寸中心距齒頂圓直徑齒根圓直徑 3.4.2選擇齒輪材料，確定許用應(yīng)力小齒輪選用20CrMnTi滲碳淬火，齒面硬度為58～62HRC，取HRC=60。大齒輪選用40Cr滲碳淬火，齒面硬度HRC=55。精度等級(jí)為8級(jí)。1、許用接觸應(yīng)力查圖14-1-24得小齒輪接觸疲勞極限=1500大齒輪接觸疲勞極限=14001）接觸強(qiáng)度壽命系數(shù)，應(yīng)力循環(huán)系數(shù)N由下式?jīng)Q定：由于、所以得（允許有一定點(diǎn)蝕）（允許有一定點(diǎn)蝕）2）接觸強(qiáng)度最小安全系數(shù)查表14－1－110取=1.25（較高可靠度）3）將上述參數(shù)代入公式求得許用接觸應(yīng)力則=15001.36/1.25=1632=14001.50/1.25=16802、確定許用彎曲應(yīng)力

查圖14-1-53得1）壽命系數(shù)由于所以得由于所以 得2）尺寸系數(shù)查表14－1－119得3）彎曲疲勞強(qiáng)度最小安全系數(shù)查表14－1－110取（一般可靠度）4）將上述參數(shù)代入公式求得許用彎曲應(yīng)力則3.4.3齒輪強(qiáng)度校核1、疲勞接觸強(qiáng)度校核根據(jù)式6－14校核公式為1）材料彈性系數(shù)查表14－1－105取2）節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)查圖14-1-16取3)重合度系數(shù)4）螺旋角系數(shù)5）載荷系數(shù)—使用系數(shù)查表6-3 取—?jiǎng)虞d系數(shù)由推薦值1.05-1.4 取—齒間載荷分配系數(shù)由推薦值1.0-1.2 取—齒向載荷分布系數(shù)由推薦值1.0-1.2 取故載荷系數(shù)6）小輪轉(zhuǎn)矩7）將以上數(shù)據(jù)代入下式得齒輪計(jì)算接觸應(yīng)力：由于所以該級(jí)齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度滿足校核.2、按彎曲疲勞強(qiáng)度校核根據(jù)表6－16校核公式為1）齒形系數(shù) 查表6-5小輪 大輪2）應(yīng)力修正系數(shù)查表6-5小輪大輪3）重合度系數(shù)4）螺旋角系數(shù)＝15）將以上數(shù)據(jù)代入下式得齒輪的計(jì)算彎曲應(yīng)力：由于所以，齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度滿足校核

4軸的設(shè)計(jì)計(jì)算4.1輸入軸的設(shè)計(jì)及校核4.1.1輸入軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1．確定各軸段直徑和長(zhǎng)度初步估算軸的直徑對(duì)于=1\*ROMANI軸選取45號(hào)鋼作為軸的材料,并進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理.根據(jù)下式計(jì)算軸的最小直徑，并加大3％考慮鍵槽的影響查表8.6取A=110則該軸示意圖如下：圖4-1輸入軸示意圖=1\*ROMANI軸1段根據(jù)圓整(按GB5014-85)，查文獻(xiàn)【2】表40.1-60,由選擇聯(lián)軸器型號(hào)LTZ10帶制動(dòng)輪彈性套柱銷聯(lián)軸器（GB/T4323-2002）,Y型孔L=172mm。鍵的選擇，查手冊(cè)選擇鍵22×140（GB/T1096-2003）故第一段軸取,=1\*ROMANI軸2段為使半聯(lián)軸器定位，軸肩高度，孔倒角C取3mm（GB6403.4-86）,且符合標(biāo)準(zhǔn)密封內(nèi)徑（JB/ZQ4606-86）.取端蓋寬度20，端蓋外端面與半聯(lián)軸器右端面20，端蓋內(nèi)端面與3段軸肩距離18mm。故第二段軸取，=1\*ROMANI軸3段此段軸用來(lái)安裝軸承，初選軸承為圓錐滾子軸承30222（GB/T297-1994）故第三段軸取，=1\*ROMANI軸4段此段左側(cè)軸肩用來(lái)定位齒輪故第四段軸取，=1\*ROMANI軸5段此段軸用來(lái)安裝齒輪，由齒輪寬度等參數(shù)確定故第五段軸取，=1\*ROMANI軸6段此段軸用來(lái)安裝軸承，初選軸承為圓錐滾子軸承30222（GB/T297-1994）故第六段軸取，4.1.2輸入軸（=1\*ROMANI軸）的強(qiáng)度校核1、計(jì)算作用在斜齒輪上的力2、確定軸承及齒輪作用力位置如圖4—1所示計(jì)算軸承支反力3)求合力： 受力簡(jiǎn)圖如圖4-2（a）4、計(jì)算彎矩1）求水平面彎矩2）求垂直面彎矩3）求合成彎矩 彎矩圖、扭矩圖如圖4-2（b）（c）（d）（e）5、按彎扭合成強(qiáng)度校核該軸的強(qiáng)度 取折合系數(shù)α=0.6，則當(dāng)量彎矩為 軸的當(dāng)量彎矩圖見(jiàn)圖4-2（f）圖4-2輸入軸計(jì)算簡(jiǎn)圖 軸的材料為45號(hào)鋼，調(diào)制處理，，則材料許用應(yīng)力 軸的計(jì)算應(yīng)力： 故該軸滿足強(qiáng)度要求4.1.3輸入軸上鍵的強(qiáng)度校核 輸入軸上有兩個(gè)鍵，分別是用來(lái)傳遞聯(lián)軸器扭矩和斜齒輪扭矩的。1）傳遞聯(lián)軸器扭矩處鍵的型號(hào)為：鍵22×140（GB/T1096-2003） 許用擠壓強(qiáng)度： 鍵的擠壓強(qiáng)度 式中，T——轉(zhuǎn)矩，T=979140N.mm；d——軸徑，d=80mm；h——鍵的高度，h=14mm；l——鍵的工作長(zhǎng)度，l=L-b=140-22=118mm；則 故鍵的強(qiáng)度滿足。2）傳遞齒輪扭矩處鍵的型號(hào)為：鍵32×68（GB/T1096-2003） 許用擠壓強(qiáng)度： 鍵的擠壓強(qiáng)度 式中，T——轉(zhuǎn)矩，T=979140N.mm；d——軸徑，d=120mm；h——鍵的高度，h=18mm；l——鍵的工作長(zhǎng)度，l=L-b=68-32=36mm；則 故鍵的強(qiáng)度滿足。4.1.4軸承壽命驗(yàn)算 A、C兩處均選用圓錐滾子軸承30222（GB/T297-1994），主要性能參數(shù)為： 計(jì)算軸承派生軸向力2、計(jì)算軸承所受的軸向載荷3、計(jì)算軸承當(dāng)量動(dòng)載荷軸承工作承受中等沖擊，取載荷系數(shù)因，則因，則4、計(jì)算軸承壽命取溫度系數(shù)，因，故應(yīng)按計(jì)算軸承壽命為故選用軸承壽命滿足要求。4.1.5輸入軸聯(lián)軸器的選用計(jì)算聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩理論轉(zhuǎn)矩T動(dòng)力機(jī)系數(shù)動(dòng)力機(jī)為電動(dòng)機(jī)，故取工況系數(shù)查表6-2-2，取通用絞車啟動(dòng)系數(shù)啟動(dòng)頻率小于120，故取溫度系數(shù)查表6-2-3，取將以上數(shù)據(jù)代入下式得聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩：故查表6-2-30，選用LTZ10型聯(lián)軸器（GB/T4323-2002） 公稱轉(zhuǎn)矩，許用轉(zhuǎn)速，Y型孔L=172mm

4.2蝸桿軸的設(shè)計(jì)及校核4.2.1蝸桿軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1．確定各軸段直徑和長(zhǎng)度初步估算軸的直徑對(duì)于蝸桿軸選取40Cr作為軸的材料,并進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理.根據(jù)下式計(jì)算軸的最小直徑，并加大3％考慮鍵槽的影響查表8.6取A=105則該軸示意圖如下：圖4-3蝸桿軸示意圖第1段用來(lái)安裝齒輪，鍵的選擇，查手冊(cè)選擇鍵C32×84（GB/T1096-2003）故第一段軸取,第2段此段軸用來(lái)安裝軸承，初選軸承為圓錐滾子軸承31326（GB/T297-1994）故第二段軸取，第3段此段軸用來(lái)定位擋油環(huán)故第三段軸取，第4段此段由減速器箱體尺寸決定故第四段軸取，第5段此段軸用來(lái)加工蝸桿故第五段軸取，第6段有減速器箱體尺寸決定故第六段軸取，第7段此段軸用來(lái)定位擋油環(huán)故第七段軸取，第8段此段軸用來(lái)安裝軸承，初選軸承為調(diào)心滾子軸承23026CC（GB/T288-1994）故第八段軸取，4.2.2蝸桿軸的強(qiáng)度校核1、計(jì)算作用在斜齒輪和蝸桿上的力1）斜齒輪上的力2）蝸桿上的力2、確定軸承、齒輪及蝸桿作用力位置如圖4—3所示3、計(jì)算軸承支反力3)求合力： 受力簡(jiǎn)圖如圖4-4（a）4、計(jì)算彎矩1）求水平面彎矩2）求垂直面彎矩3）求合成彎矩 彎矩圖、扭矩圖如圖4-4（b）（c）（d）（e）5、按彎扭合成強(qiáng)度校核該軸的強(qiáng)度 取折合系數(shù)α=0.6，則當(dāng)量彎矩為 軸的當(dāng)量彎矩圖見(jiàn)圖4-4（f）圖4-4蝸桿軸計(jì)算簡(jiǎn)圖 軸的材料為40Cr，調(diào)制處理，，則材料許用應(yīng)力 軸的計(jì)算應(yīng)力： 故該軸滿足強(qiáng)度要求4.2.3蝸桿軸上鍵的強(qiáng)度校核傳遞齒輪扭矩處鍵的型號(hào)為：鍵C32×84（GB/T1096-2003） 許用擠壓強(qiáng)度： 鍵的擠壓強(qiáng)度 式中，T——轉(zhuǎn)矩，T=1107740N.mm；d——軸徑，d=124mm；h——鍵的高度，h=18mm；l——鍵的工作長(zhǎng)度，l=L-b/2=84-32/2=68mm；則 故鍵的強(qiáng)度滿足。4.2.4軸承壽命驗(yàn)算1、C處選用兩個(gè)圓錐滾子軸承32326（GB/T297-1994），主要性能參數(shù)為： 1）計(jì)算軸承派生軸向力2）計(jì)算軸承所受的軸向載荷3）計(jì)算軸承當(dāng)量動(dòng)載荷軸承工作承受中等沖擊，取載荷系數(shù)因，則因，則4）計(jì)算軸承壽命取溫度系數(shù)，因，故應(yīng)按計(jì)算軸承壽命為故選用軸承壽命滿足要求。2、A處選用調(diào)心滾子軸承23026CC（GB/T288-1994），主要性能參數(shù)為： 1）計(jì)算軸承當(dāng)量動(dòng)載荷軸承工作承受輕微沖擊，取載荷系數(shù)因，則2）計(jì)算軸承壽命取溫度系數(shù)，按計(jì)算軸承壽命為故選用軸承壽命滿足要求。4.3蝸輪軸的設(shè)計(jì)及校核4.3.1蝸輪軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1．確定各軸段直徑和長(zhǎng)度初步估算軸的直徑對(duì)于蝸輪軸選取40Cr作為軸的材料,并進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理.根據(jù)下式計(jì)算軸的最小直徑，并加大3％考慮鍵槽的影響查表8.6取A=100則該軸示意圖如下：圖4-5蝸輪軸示意圖第1段此段軸用來(lái)安裝軸承，初選軸承為調(diào)心滾子軸承23032CC（GB/T288-1994）故第一段軸取,第2段用來(lái)安裝齒輪，鍵的選擇，查手冊(cè)選擇鍵B40×218（GB/T1096-2003）故第二段軸取，第3段此段軸用來(lái)安裝軸承，初選軸承為圓錐滾子軸承32034（GB/T297-1994）故第三段軸取，第4段此段軸用來(lái)定位擋油環(huán)和齒輪故第四段軸取，第5段用來(lái)安裝蝸輪，鍵的選擇，查手冊(cè)選擇鍵45×280（GB/T1096-2003）故第五段軸取，第6段此段軸用來(lái)安裝軸承，初選軸承為圓錐滾子軸承32034（GB/T297-1994）故第六段軸取，4.3.2蝸輪軸的強(qiáng)度校核1、計(jì)算作用在小齒輪和蝸輪上的力1）小齒輪上的力2）蝸輪上的力2、確定軸承、齒輪及蝸桿作用力位置如圖4—5所示3、計(jì)算軸承支反力由于此軸為三個(gè)軸承支撐，所以需用材料力學(xué)連續(xù)梁中的三彎矩方程求解在水平面內(nèi)列三彎矩方程： 然后再分別求出各個(gè)軸承支反力： （負(fù)號(hào)表示力方向與所標(biāo)方向相反）在垂直面內(nèi)列三彎矩方程：然后再分別求出各個(gè)軸承支反力：3)求合力： 受力簡(jiǎn)圖如圖4-6（a）4、計(jì)算彎矩1）求水平面彎矩2）求垂直面彎矩3）求合成彎矩 彎矩圖、扭矩圖如圖4-1（b）（c）（d）（e）5、按彎扭合成強(qiáng)度校核該軸的強(qiáng)度 取折合系數(shù)α=0.6，則當(dāng)量彎矩為 軸的當(dāng)量彎矩圖見(jiàn)圖4-6（f）圖4-6蝸輪軸計(jì)算簡(jiǎn)圖 軸的材料為40Cr，調(diào)制處理，，則材料許用應(yīng)力 軸的計(jì)算應(yīng)力： 故該軸滿足強(qiáng)度要求4.3.3蝸輪軸上鍵的強(qiáng)度校核蝸輪軸上有兩個(gè)鍵，分別是用來(lái)傳遞蝸輪扭矩和齒輪扭矩的。1、傳遞齒輪扭矩處鍵的型號(hào)為：鍵B40×218（GB/T1096-2003） 許用擠壓強(qiáng)度： 鍵的擠壓強(qiáng)度 式中，T——轉(zhuǎn)矩，T=39273610N.mm；d——軸徑，d=165mm；h——鍵的高度，h=22mm；l——鍵的工作長(zhǎng)度，l=L=218mm；采用雙鍵加強(qiáng)承受力則 故鍵的強(qiáng)度滿足。2、傳遞蝸輪扭矩處鍵的型號(hào)為：鍵45×280（GB/T1096-2003） 許用擠壓強(qiáng)度： 鍵的擠壓強(qiáng)度 式中，T——轉(zhuǎn)矩，T=39273610N.mm；d——軸徑，d=175mm；h——鍵的高度，h=25mm；l——鍵的工作長(zhǎng)度，l=L-b=280-45=235mm；采用雙鍵加強(qiáng)承受力則 故鍵的強(qiáng)度滿足。4.3.4軸承壽命驗(yàn)算此段軸有兩種型號(hào)的軸承，A、C處為圓錐滾子軸承，E處為調(diào)心滾子軸承1、A、C兩處均選用圓錐滾子軸承32034（GB/T297-1994），主要性能參數(shù)為： 1）計(jì)算軸承派生軸向力2）計(jì)算軸承所受的軸向載荷3）計(jì)算軸承當(dāng)量動(dòng)載荷軸承工作承受中等沖擊，取載荷系數(shù)因，則因，則4）計(jì)算軸承壽命取溫度系數(shù)，因，故應(yīng)按計(jì)算軸承壽命為故選用軸承壽命滿足要求。2、E處選用調(diào)心滾子軸承23032CC（GB/T288-1994），主要性能參數(shù)為： 1）計(jì)算軸承當(dāng)量動(dòng)載荷軸承工作承受輕微沖擊，取載荷系數(shù)因，則2）計(jì)算軸承壽命取溫度系數(shù)，按計(jì)算軸承壽命為故選用軸承壽命滿足要求。4.4過(guò)橋齒輪軸的設(shè)計(jì)及校核4.4.1過(guò)橋軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1．確定各軸段直徑和長(zhǎng)度過(guò)橋輪軸為固定心軸，不受扭矩，根據(jù)結(jié)構(gòu)要求和前級(jí)軸徑，初定軸的直徑為，同時(shí)為了便于裝卸，設(shè)置軸肩，，材料40Cr,調(diào)質(zhì)處理。該軸示意圖如下：圖4-7過(guò)橋軸示意圖第1段此段軸用來(lái)固定在箱體上故第一段軸取,第2段此段軸用來(lái)安裝軸承，初選軸承為調(diào)心滾子軸承22230CC（GB/T288-1994）故第二段軸取，第3段此段軸用來(lái)固定在箱體上故第三段軸取，4.4.2過(guò)橋軸的強(qiáng)度校核1、計(jì)算作用在過(guò)橋齒輪上的力小齒輪上的力由于過(guò)橋輪軸在齒輪徑向的力相互抵消，僅受圓周方向的切向力，軸的垂直方向受力簡(jiǎn)圖如圖4-8（a）所示。大小齒輪對(duì)過(guò)橋齒輪的切向力分別為：2、確定軸承、齒輪及蝸桿作用力位置如圖4—7所示3、計(jì)算軸承支反力由于水平面內(nèi)徑向力相互抵消，所以在垂直面內(nèi)：4、計(jì)算彎矩1）求垂直面彎矩 彎矩圖、扭矩圖如圖4-8（b）5、按彎扭合成強(qiáng)度校核該軸的強(qiáng)度 由于軸不受扭矩，則當(dāng)量彎矩為圖4-8過(guò)橋軸計(jì)算簡(jiǎn)圖 軸的材料為40Cr，調(diào)制處理，，由于軸屬于心軸，則材料許用應(yīng)力 軸的計(jì)算應(yīng)力： 故該軸滿足強(qiáng)度要求4.4.3軸承壽命驗(yàn)算B處選用調(diào)心滾子軸承22230CC（GB/T288-1994），主要性能參數(shù)為： 1）計(jì)算軸承當(dāng)量動(dòng)載荷軸承工作承受輕微沖擊，取載荷系數(shù)因，則2）計(jì)算軸承壽命取溫度系數(shù)，軸承壽命為故選用軸承壽命滿足要求。4.5卷筒軸的設(shè)計(jì)及校核4.5.1對(duì)卷筒軸進(jìn)行受力分析步驟1：將大齒輪、卷筒看做一個(gè)整體，求軸承作用卷筒上的力。經(jīng)分析可知，當(dāng)鋼絲繩位于靠大齒輪端時(shí)，軸承、軸的受力最大，將各力移至卷筒軸心上，卷筒受力簡(jiǎn)圖、水平面及垂直面受力分別如圖4-9所示求水平面受力：(負(fù)號(hào)表示與所標(biāo)的方向相反)2、求垂直面受力：得3、求合力：圖4-9卷筒受力分析簡(jiǎn)圖步驟2：滾筒軸的受力分析該軸示意圖如下：圖4-10卷筒軸示意圖受力簡(jiǎn)圖、水平面及垂直面受力分別如圖4-11所示求水平面受力2、求垂直面受力：3、求合力：4.5.2卷筒軸的強(qiáng)度校核軸的受力圖及彎矩圖如圖4-111、計(jì)算彎矩1）求水平面彎矩2）求垂直面彎矩3）求合成彎矩2、按彎扭合成強(qiáng)度校核該軸的強(qiáng)度 由于該軸不受扭矩，則當(dāng)量彎矩為圖4-11卷筒軸計(jì)算簡(jiǎn)圖 軸的材料為40Cr，調(diào)制處理，，由于軸屬于心軸，則材料許用應(yīng)力 軸的計(jì)算應(yīng)力： 故該軸滿足強(qiáng)度要求4.5.3軸承壽命驗(yàn)算A、C兩處均選用調(diào)心滾子軸承23036CC（GB/T288-1994），主要性能參數(shù)為： 1）計(jì)算軸承當(dāng)量動(dòng)載荷軸承工作承受輕微沖擊，取載荷系數(shù)因，則2）計(jì)算軸承壽命取溫度系數(shù)，按計(jì)算軸承壽命為故選用軸承壽命滿足要求。4.5.4卷筒軸上卷筒與大齒圈聯(lián)接螺栓的強(qiáng)度驗(yàn)算螺栓的校核公式為：上式中：——滾筒所受的額定扭矩，；——螺栓孔中心圓直徑，；——螺栓數(shù)目，；——螺栓孔直徑，；——螺栓材料的許用剪切應(yīng)力，，；查表2-6、2-8可得：由以上計(jì)算可知，螺栓的聯(lián)接是安全的。

5JHB-30型回柱絞車使用說(shuō)明書(shū)5.1使用范圍本絞車可用于回采工作面的回柱放頂，也可用于煤礦井下采掘工作面、井底車場(chǎng)、上山下山、煤礦地面等處的礦車調(diào)度、物料運(yùn)輸?shù)裙ぷ鳎€可用于煤礦井下采煤工作面大型綜采設(shè)備及各類機(jī)電設(shè)備的搬遷等輔助運(yùn)輸工作。5.2主要技術(shù)規(guī)范請(qǐng)?jiān)攨⒁?jiàn)附表一主要技術(shù)參數(shù)表。5.3結(jié)構(gòu)特征絞車外形圖見(jiàn)圖5－1，絞車傳動(dòng)系統(tǒng)圖見(jiàn)圖5－2，絞車主要由以下部分組成：1).卷筒；2).底座；3).減速器；4).電液制動(dòng)器；5).防爆電動(dòng)機(jī)。絞車由電動(dòng)機(jī)經(jīng)帶制動(dòng)輪的聯(lián)軸器、減速器，再經(jīng)過(guò)開(kāi)式齒輪傳動(dòng)傳遞到卷筒裝置，絞車內(nèi)部各傳動(dòng)部位均采用滾動(dòng)軸承支承，底座由型鋼焊接而成。本絞車布置勻稱，呈長(zhǎng)方形，便于絞車的搬移和固定。絞車寬度、高度尺寸較小，適于井下空間窄小的條件下工作，絞車結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，采用常規(guī)機(jī)械傳動(dòng)，安全可靠，絞車的操作簡(jiǎn)單。5.4絞車的潤(rùn)滑與密封機(jī)器的潤(rùn)滑不僅關(guān)系著機(jī)器的正常工作，而且直接影響著機(jī)器的壽命，因此必須及時(shí)地更換和補(bǔ)充潤(rùn)滑油。潤(rùn)滑油的優(yōu)質(zhì)必須符合要求，不得混入灰塵、污物、鐵屑及水等雜質(zhì)。閉式齒輪傳動(dòng)潤(rùn)滑油采用工業(yè)齒輪油90號(hào)（SY1172-77S）。減速箱內(nèi)油面高度大約為浸沒(méi)蝸桿和齒輪一個(gè)齒高。閉式傳動(dòng)箱內(nèi)的滾動(dòng)軸承均為脂潤(rùn)滑。開(kāi)式齒輪傳動(dòng)及滾動(dòng)軸承均采用鈣鈉基脂潤(rùn)滑脂（SY1403—77），各滾動(dòng)軸承內(nèi)加入潤(rùn)滑脂加入量不得超過(guò)容量的三分之二，每隔3～6個(gè)月加油或更換一次。對(duì)于新的或大修后的絞車，在運(yùn)轉(zhuǎn)半個(gè)月后必須更換變速箱內(nèi)的潤(rùn)滑油并進(jìn)行清洗，以除去傳動(dòng)零件磨落的金屬細(xì)屑。減速器剖分面及各密封面，密封后均不許漏油，在各密封面涂密封膠，或水玻璃。5.5絞車的裝配、調(diào)整及試運(yùn)轉(zhuǎn)絞車在裝配前應(yīng)清查零件數(shù)量，并將所有零件修除毛刺，清洗干凈，嚴(yán)防鐵屑、灰塵帶入絞車內(nèi)部，所有滾動(dòng)軸承必須在油中加熱后（一般加熱溫度為120～150°C）進(jìn)行裝配。不得硬打硬砸，以防零件受力變形。絞車應(yīng)先進(jìn)行部裝，然后進(jìn)行總裝。總裝前應(yīng)先裝成變速箱、卷筒裝置兩個(gè)主要部分。5.5.1減速器在裝配該部分時(shí)，可按以下程序進(jìn)行裝配。1）先將輸入軸、蝸桿軸、蝸輪軸、過(guò)橋輪軸各組件分別進(jìn)行裝配，然后依次將各組件裝在箱體上。2）輸入軸正確的軸向位置調(diào)整可借助軸承端蓋與箱體間的調(diào)整墊片來(lái)實(shí)現(xiàn)，蝸桿軸正確的軸向位置調(diào)整可借助軸承端蓋與箱體間的調(diào)整墊片來(lái)實(shí)現(xiàn)。蝸輪軸正確的軸向位置調(diào)整可借助于兩端軸承端蓋與箱體間的兩組調(diào)整墊片來(lái)實(shí)現(xiàn)。過(guò)橋齒輪軸組件上零件的正確軸向位置由軸端軸承端蓋與箱體間的調(diào)整墊片來(lái)實(shí)現(xiàn)。3）閉式圓柱齒輪傳動(dòng)保證側(cè)隙為0.230mm，過(guò)橋齒輪與開(kāi)式小齒輪傳動(dòng)保證側(cè)隙為0.210mm。蝸輪與蝸桿傳動(dòng)保證側(cè)隙為0.530mm。4）圓錐滾子軸承的軸向游隙為0.05～0.100mm，雙列向心球面滾子軸承的軸向游隙為0.050～0.080mm。5）用涂色法來(lái)檢驗(yàn)斑點(diǎn)，蝸桿接觸斑點(diǎn)在工作長(zhǎng)度上不小于80%，工作面入口可接觸較重，兩端修緣部分不應(yīng)接觸，蝸輪接觸斑點(diǎn)在理論接觸區(qū)上按高度不小于80%，寬度不小于70%，閉式直齒圓柱齒輪接觸斑點(diǎn)沿齒高和齒寬均不小于45%，開(kāi)式圓柱齒輪接觸斑點(diǎn)沿齒高不小于40%，沿齒寬不小于50%。6）最后將通氣器、觀察孔蓋、油標(biāo)及其它零部件裝好，并按第四節(jié)規(guī)定加注潤(rùn)滑油和潤(rùn)滑脂。5.5.2卷筒裝置該部分主要包括卷筒、調(diào)心滾子軸承、卷筒軸、擋油環(huán)、軸承端蓋、大齒圈、軸支承、密封罩等。軸承的軸向游隙為0.050～0.080。5.5.3總裝各部分位置參見(jiàn)圖5－1，其總裝程序如下：先把減速器部件和制動(dòng)器同時(shí)放在底座上，在把大齒圈、下罩子放好后把卷筒裝置裝在底座上，并使大齒圈與過(guò)橋齒輪達(dá)到正確嚙合，其中心距為840±0.070，接觸斑點(diǎn)沿齒高不小于40%，沿齒寬不小于50%，保證側(cè)隙為0.280，其后再裝電動(dòng)機(jī)，加減電動(dòng)機(jī)腳下的調(diào)整墊片調(diào)整電動(dòng)機(jī)的中心高，電動(dòng)機(jī)軸心線與輸入軸中心線的同軸度允差為Φ0.32，兩中心線的傾角不得大于40分。電液制動(dòng)器內(nèi)徑與聯(lián)軸器外徑之間間隙調(diào)整到1.5～2.5毫米，也可根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整，但應(yīng)使制動(dòng)所有部件裝配、調(diào)整完畢后，裝上大齒圈上罩子等零件，并將各部分連接螺栓緊固。在固定鋼絲繩繩頭時(shí)，將上罩子卸下即可固定鋼絲繩繩頭。5.5.4空負(fù)荷試運(yùn)轉(zhuǎn)新的或大修后的絞車，空負(fù)荷試運(yùn)轉(zhuǎn)在轉(zhuǎn)配完畢后進(jìn)行。試運(yùn)轉(zhuǎn)應(yīng)遵守第7節(jié)規(guī)定的操作規(guī)程，試運(yùn)轉(zhuǎn)前必須先確認(rèn)變速箱潤(rùn)滑油清潔度符合要求。先用手動(dòng)或電機(jī)點(diǎn)動(dòng)，機(jī)器正常運(yùn)轉(zhuǎn)后方可進(jìn)行空負(fù)荷試運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)。空負(fù)荷試運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，正反轉(zhuǎn)30分鐘并達(dá)到下列要求。1)運(yùn)轉(zhuǎn)正常，無(wú)沖擊性噪聲；2)各部分潤(rùn)滑良好，無(wú)滲漏現(xiàn)象；3)高溫度不超過(guò)80oC，最高溫升不超過(guò)40oC；4)各部無(wú)松動(dòng)現(xiàn)象；5)制動(dòng)閘應(yīng)制動(dòng)靈活、可靠。空負(fù)荷試車后，焊接軸支承擋塊，電動(dòng)機(jī)擋塊。5.5.5負(fù)荷試運(yùn)轉(zhuǎn)空負(fù)荷試運(yùn)轉(zhuǎn)后方可進(jìn)行負(fù)荷試運(yùn)轉(zhuǎn)，負(fù)荷試運(yùn)轉(zhuǎn)應(yīng)注意以下事項(xiàng)：1)絞車的出繩方向，鋼絲繩上出繩既鋼絲繩引出部分應(yīng)在卷筒上面，不宜在卷筒下面出繩；2)負(fù)荷試車如在現(xiàn)場(chǎng),可在井下利用工作面支柱作為負(fù)荷,負(fù)荷試車時(shí)必須將絞車?yán)喂痰毓潭ㄔ诘装迳?)試車負(fù)荷應(yīng)逐次增加,并且應(yīng)當(dāng)注意鋼絲繩的最大牽引力為300000N4)負(fù)荷試車時(shí),減速器內(nèi)部油溫最高不超過(guò)90oC,最高溫升不超過(guò)80oC.5)每次負(fù)荷試車后檢查鋼絲繩及機(jī)器各部不得有殘余變形，并應(yīng)符合試運(yùn)轉(zhuǎn)中第1—3條規(guī)定；6)負(fù)荷試車完畢后必須更換減速器中的潤(rùn)滑油。5.6絞車的固定方法本絞車固定方法見(jiàn)圖5－3、圖5－4、5－5。絞車固定后應(yīng)牢固、可靠，不得有松動(dòng)現(xiàn)象。5.7絞車的操作規(guī)程絞車的操作比較簡(jiǎn)單，按動(dòng)按鈕、啟閉電動(dòng)機(jī)、操縱電液制動(dòng)器即可實(shí)現(xiàn)絞車的整個(gè)動(dòng)作過(guò)程。5.7.1工作前的注意事項(xiàng)1)檢查鋼絲繩，鋼絲繩應(yīng)符合《煤礦安全生產(chǎn)試行規(guī)程》的有關(guān)規(guī)定；2)檢查鋼絲繩固結(jié)的是否可靠，各連結(jié)螺栓是否緊固，絞車安裝是否牢固等；3)檢查減速器內(nèi)潤(rùn)滑油是否充足，發(fā)現(xiàn)不足應(yīng)適量補(bǔ)充，但潤(rùn)滑油油質(zhì)不得隨意更改；4)檢查電液制動(dòng)器是否可靠；5)檢查使用電源、電纜和電器設(shè)備的接線是否正確，接地是否安全，是否有漏電現(xiàn)象。5.7.2工作時(shí)應(yīng)遵守下列規(guī)定1）絞車司機(jī)應(yīng)集中精力，注意傾聽(tīng)信號(hào)；2）絞車工作時(shí)，注意整理鋼絲繩，使其纏繞整齊，工作鋼絲繩不能全部放完，在卷筒上至少保留三圈；3）絞車工作時(shí)可能發(fā)生的故障及消除方法如下表：表5－1序號(hào)故障現(xiàn)象故障可能發(fā)生原因故障消除方法1開(kāi)機(jī)時(shí)電機(jī)不轉(zhuǎn)或發(fā)出叫聲載荷過(guò)大或接觸不良停止運(yùn)轉(zhuǎn)使電機(jī)反轉(zhuǎn)卸載或檢查接線2機(jī)器跳動(dòng)安裝不牢或地基不平整理地板或重新安裝3機(jī)器聲音不正常零件裝配不正確,零件磨損過(guò)多或連接松動(dòng)停車檢查5.7.3工作后應(yīng)注意的事項(xiàng)1）工作結(jié)束后應(yīng)將鋼絲繩整齊的纏繞在卷筒上，切斷電源，關(guān)閉開(kāi)關(guān)；2）消除機(jī)器上的灰塵、雜物；3）交接班時(shí)必須把本班所發(fā)現(xiàn)的不正常情況向下一班交代清楚，以便及時(shí)消除不正常情況。5.8絞車的維護(hù)、拆卸與修理；1)絞車的操縱人員必須嚴(yán)格遵守操作規(guī)程。2)絞車必須按第四節(jié)的規(guī)定及時(shí)加注潤(rùn)滑油。3)絞車如長(zhǎng)時(shí)間擱置不用，必須選擇干燥的地方存放，防止電器受潮，絞車的裸露部分應(yīng)涂以保護(hù)油，各摩擦部分涂上潤(rùn)滑油。4)有關(guān)電機(jī)維護(hù)可詳見(jiàn)隨機(jī)文件型防爆異步電動(dòng)機(jī)產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)。5)絞車的拆卸次序和裝配相反，絞車應(yīng)先拆成部件，然后再將各部件進(jìn)行拆卸，拆卸時(shí)應(yīng)先卸下密封罩上罩子后，再將卷筒裝置、電機(jī)與底座的連接螺栓松開(kāi)，并將該兩部分拆掉，然后再將減速器從底座上拆掉。減速器的拆卸是先將上箱體拆下，然后把輸入軸、蝸桿軸、蝸輪軸、過(guò)橋輪軸各組件拆下，最后將所有零件拆除。6)拆卸絞車各部時(shí)，應(yīng)注意各部位的調(diào)整墊片的數(shù)量和厚度，以便在重新裝配各部件時(shí)，保證絞車原有的裝配精度。7）絞車在拆卸過(guò)程中，嚴(yán)禁用錘硬打硬砸，必須小心進(jìn)行，不得損壞零件或碰傷零件表面。8）絞車應(yīng)按實(shí)際情況，有計(jì)劃安排小修、中修、大修計(jì)劃，絞車的修理周期、修理內(nèi)容、修理場(chǎng)所根據(jù)煤炭部制定的《煤炭工業(yè)設(shè)計(jì)規(guī)范》一文中的有關(guān)章節(jié)，作如下規(guī)定：請(qǐng)見(jiàn)附表四（1）小修：小修周期為三個(gè)月，一般在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行，主要調(diào)整更換鋼絲繩和緊固連接件，并消除故障，補(bǔ)充或更換潤(rùn)滑油，清洗絞車外表灰塵等；（2）中修：中修周期一般為9個(gè)月，中修一般在礦機(jī)廠進(jìn)行，主要任務(wù)是全部拆開(kāi)絞車各部分，清洗后檢查磨損程度，更換已磨損的零件，消除小修時(shí)不能消除的故障，更換機(jī)器各部潤(rùn)滑油，恢復(fù)絞車工作能力和正常狀況，中修后應(yīng)進(jìn)行試運(yùn)轉(zhuǎn)；（3）大修：大修周期為18個(gè)月，大修一般在礦機(jī)廠進(jìn)行，其主要內(nèi)容是拆開(kāi)絞車全部零件清洗和檢查一切零件，修復(fù)或用新的零件來(lái)替換已磨損的零件，全部恢復(fù)絞車的工作能力和正常狀況。大修后應(yīng)進(jìn)行試運(yùn)轉(zhuǎn)，并進(jìn)行油漆更新。5.9技術(shù)說(shuō)明一覽表5.9.1主要技術(shù)參數(shù)表請(qǐng)見(jiàn)附表一5.9.2齒輪一欄表請(qǐng)見(jiàn)附表二5.9.3滾動(dòng)軸承一覽表請(qǐng)見(jiàn)附表三

圖5-1絞車外觀圖圖5-2絞車傳動(dòng)系統(tǒng)圖圖5-3絞車打頂住固定示意圖圖5-4絞車后錨固定示意圖圖5-5絞車地腳螺栓固定示意圖結(jié)論本次畢業(yè)設(shè)計(jì)歷時(shí)三個(gè)多月的時(shí)間，設(shè)計(jì)的內(nèi)容是JHB-30型回柱絞車。回柱絞車是煤礦和金屬礦井巷道的以鋼絲繩牽引的普通軌道運(yùn)輸設(shè)備。從發(fā)明到現(xiàn)在，已經(jīng)有幾十年的時(shí)間，在不斷的實(shí)踐和應(yīng)用中，其工作滾筒的結(jié)構(gòu)形式和牽引能力也發(fā)生了很大的變化。從最老式的滾筒直徑非常大的滾筒體加摩擦瓦的結(jié)構(gòu)形式，到現(xiàn)在的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單小滾筒形式，其牽引力也從最初的幾十千牛到現(xiàn)在的上百千牛，滾筒的外形也從直線形、錐形到拋物線形，都是在實(shí)踐中不斷改進(jìn)的，以滿足實(shí)際生產(chǎn)和發(fā)展的需要。本次設(shè)計(jì)的絞車具有結(jié)構(gòu)緊湊、剛性良好、效率高、安裝方便、操作方便、制動(dòng)可靠等特點(diǎn)。同時(shí)具有良好的防爆性能，主要適用于工作面的回柱放頂，也可用于煤礦中大噸位的物料運(yùn)輸和礦車調(diào)度。在此次設(shè)計(jì)中，減速器無(wú)疑是設(shè)計(jì)的核心部分。在傳動(dòng)系統(tǒng)方面，該絞車采用了三級(jí)傳動(dòng)，由圓柱斜齒輪傳動(dòng)、蝸桿蝸輪傳動(dòng)和圓柱直齒輪傳動(dòng)構(gòu)成，其傳動(dòng)原理簡(jiǎn)單、可靠、高效。并且滾筒內(nèi)層鋼絲繩拉力最大可達(dá)469KN，真正實(shí)現(xiàn)了大噸位這一特點(diǎn)。由于老式回柱絞車多采用普通圓柱蝸輪蝸桿傳動(dòng)，具有效率低，一般只有0.4~0.5左右，和發(fā)熱量大等缺點(diǎn)。所以該絞車運(yùn)用了二次包絡(luò)環(huán)面蝸輪蝸桿傳動(dòng)，這種傳動(dòng)副相比前者，效率可提高至0.8以上，并且由于傳動(dòng)過(guò)程中，不再是單一齒嚙合，而是多個(gè)齒同時(shí)嚙合，從而大大提高了傳動(dòng)副的承載能力和穩(wěn)定性。此外，老式回柱絞車多采用上置式蝸桿傳動(dòng)，這種傳動(dòng)具有不方便潤(rùn)滑的顯著缺點(diǎn)，為了解決此問(wèn)題，該絞車采用了下置式蝸桿傳動(dòng)，潤(rùn)滑方便。此外，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，對(duì)減速器和卷筒裝置進(jìn)行了多次優(yōu)化調(diào)整，在實(shí)現(xiàn)要求的情況下，最大力度的減小整個(gè)機(jī)體的尺寸，這對(duì)于在井下的工作環(huán)境中，具有重要意義。

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附表一：主要技術(shù)參數(shù)表

附表二：齒輪一覽表序號(hào)名稱材料齒數(shù)Z模數(shù)m(mm)壓力角α數(shù)量齒頂高系數(shù)齒寬B(mm)精度等級(jí)1小斜齒輪40Cr35820°11758級(jí)GB/T1356-19882大斜齒輪40Cr41820°11708級(jí)GB/T1356-19883蝸桿40Cr118.22221°27′36″10.72607級(jí)GB/T16445-19964蝸輪ZCuAl10Fe34518.22221°27′36″10.71347級(jí)GB/T16445-19965小直齒輪20CrMnTi231220°111948級(jí)GB/T1356-19886過(guò)橋齒輪20CrMnTi471220°111948級(jí)GB/T1356-19887大齒輪40Cr931220°111948級(jí)GB/T1356-1988

附表三：滾動(dòng)軸承一覽表序號(hào)代號(hào)名稱數(shù)量規(guī)格安裝部位內(nèi)徑(mm)外徑(mm)寬度(mm)1GB/T297-199430222型單列圓錐滾子軸承211020041支承小斜齒輪2GB/T297-199431326型213028072支承蝸桿3GB/T297-199432034型217026057支承蝸輪4GB/T288-199423026CC型調(diào)心滾子軸承113020052支承蝸桿5GB/T288-199423032CC型116024060支承小直齒輪6GB/T288-199422230CC型215027073支承過(guò)橋齒輪7GB/T288-199423036CC型218028074支承卷筒

英文原文StudyofInherentSafetyMinehoistbasedonmoderndesignmethodsYangLijie1,MengXiangyun2,WangGuimei1,NiuQingna11HebeiUniversityofEngineering,Handan,Hebei,056038,ChinaYanglijie255@163.com2ChinaTelecomHandanCompany,Handan,Hebei,056038,ChinaAbstract—Asamodernsecuritydesign,InherentSafetymeansthatequipmentandfacilitiesisabletocontaintheinherentfundamentalfeaturestopreventaccidents.Minehoististhemostimportantequipmentinthecoalproduction.Howtoachievesafe,reliable,efficientproductionhasbeenthefocusstudyathomeandabroad.Inherentsafetyisreflectedinhoistdesign,primarilythroughthedesignmeasurestoimprovetheoperationofhoistsafetyandreliability.Inthispaper,InherentSafetytheoryisappliedinthedesignofminehoist,toproposedthedesignmethodbyusingthesoftwareofPRO/E,PLC,Labviewetc..Keywords-Minehoist;InherentSafety;PRO/E;PLC;LabviewI.INTRODUCTIONIncoalproduction,minehoististheequipmenttocarrycoal,gangue,materials,workersandequipmentsalongtherockshaft,theonlywaylinkedundergroundandaboveground,knownasminethroat.Minehoistisalarge-scalereciprocatingmachinerywhichhasthefeatureofownbiginertia,loadchanges,runningspeed,andwiderangeetal..Theadvantagesanddisadvantagesofitsoperatingperformance,notonlydirectlyaffectthenormalproductionandcoalproductionefficiency,butalsorelatetoequipmentandpersonalsafety.Inrecentyears,minehoistfailuresandaccidentshavehappenedathomeandabroadwhichhavepaidaheavypricetocoalcompanies.Therefore,theproductiontechnologyandsafetyofminehoistarehigher,anditsmechanicalmanufacturingtechnologyandelectricalcontroltechnologyhasbeenanimportantresearchareatotheinternationalmachinebuildingindustryandtheelectriccontrolindustry.InherentSafetymeansthatequipmentandfacilitiesisabletocontaintheinherentfundamentalfeaturestopreventaccidents.InherentSafetyliesindesign,throughcontinuousimprovement,topreventaccidentsduetotheequipmentitselffailures.Inherentsafetyisreflectedinhoistdesign,primarilythroughthedesignmeasurestoimprovetheoperationofhoistsafetyandreliability.Inthispaper,InherentSafetytheoryisappliedinthedesignofminehoist,toproposedtheinherentsafetydesignmethodbyusethesoftwareofPRO/EPLC,Labviewetc..II.INHERENTSAFETYTHEORYThetermofinherentsafetyoriginatesthedevelopmentofworldspacetechnologyinthe1950s.Theconceptiswidelyacceptedcloselylinkedwithscientifictechnologicalprogressandhumanunderstandingofsafetyculture.TheconceptofinherentsafetyproducedaftertheWorldWarIIwhichbecamemajorsafetyconceptinmanyindustrializedcountriessincethemid20thcentury.Inherentsafetydesignasthebasicmethodofhazardcontrol,byselectingsafematerials,processroutes,mechanicalequipment,devices,toeliminateorcontrolhazardssourceratherthanrelyingon"additional"securitymeasuresormanagementmeasurestocontrolthem.Asinherentsafetydesign,firstlyanalyzeandidentifyhazardsthatmayoccurinsystem,andthenchoosethebestmethodstoeliminate,controlhazards,whichreflectedinprojectdesign.Ⅲ.THEDESIGNOFINHERENTSAFETYMINEHOISTMinehoistmainlyincludstheworkingdevice,controlsystem,transmissionsystemanddrag,protectionsystemsandothercomponents.Totheinherentsafetyminehoistdesign,mainlythemechanicalsystem,controlsystemandmonitorsystemisthemajorparttoconsidered.In-depthinvestigationstofindmalfunctionTheconceptofinherentsafetyisrequiredsafetyallthetimeintheproductdesignprocess.Thatis,theequipmenthaslittlemalfunctionasmuchaspossibleduringtheoperationandhaslongnormaloperationcyclelength.Howcandesigninherentsafetyequipment,themostimportantthingisunderstandingenoughtotheequipment,especiallyinwork.Afterin-depthresearch,fullyunderstandingthesituation,trythebesttoreduceoreliminatethefaultinthedesign.Afterin-depthunderstandingofresearch,designproduct.B.MechanicalSystemThetraditionalmethodofproducthaslongdesigncycle,highcosts.However,thevirtualprototypetechnologyhastheadvantageinsavingthedesigncost,shorteningthedesigncircle,byusingthemethodofmodeling,simulationfirstandthenbuildsthephysicalprototype.Therefore,thevirtualdesignisthedevelopingtrendsofmechanicaldesign.Inmechanicalsystemdesign,theapplicationofvirtualprototypeisusedtodesignminehoist,notonlyspeededupthedesignprocess,alsosimulatedavarietyofconditionstothevirtualprototypetodiscoverdesignfaults,toimprovethedesign,toimproveminehoistperformance.Minehoistmechanicalsystemiscomposedofspindle,roller,reducer,motor,brakesandothercomponents.Initsdesign,virtualdesignsoftwarePRO/Eisappliedtoestablishhoistprototype,applicationofsimulationsoftwareADAMSisusedtosimulateandoptimizethedesign.SpecificprocessshowninFigure1:Figure1.MechanicalsystemdesignC.ControlsystemdesignMinehoistcontrolsystemincludesstart,run,brake,etc.,therequirementsincontrolsystemare:Innormalhoistoperation,participationinhoistspeedcontrol,brakethehoistwhenreachingthedestination,knownastheservicebraking;Incaseofemergency,canquicklyslowdownasrequired,brakehoist,topreventtheexpansionoftheaccident,thatisthesafetybraking;Participateinthehoistspeedcontrolwhendecelerati;Todouble-rollerhoist,shouldbrakethemovingrollerandfixrollerrespectivelywhenregulatingropelength,replacementlevelandchangingrope,sothat,movingrollerwouldnotmovewhenspindlerotateswiththefixedroller.MostofminehoistsinChina(morethan70%)usethetraditionalelectriccontrolsystem(tkd-aastherepresentative).Tkdcontrolsystemiscomposedofrelaylogiccircuits,largeaircontactors,tachometergeneratoretc.,whichisatouchcontrolsystem.Afteryearsofdevelopment,tkd-aseriesofelectriccontrolsystemhasformeditsowncharacteristics,butitsshortcomingsareobvious.Itselectricalcircuitistoocomplicated,multi-line,causinghoistparkingandaccidentsoccurredduetoelectricalfault.Withthecomputeranddigitaltechnology,toformadigitalhoistcontrolsystemofPLChasb