机械毕业设计(论文)JD1.6吨型无极绳绞车设计【全套图纸】.doc

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1、 中国矿业大学2013届毕业设计 第69页 1绪论1.1引言煤炭是当前我国能源的主要组成部分之一，是国民经济保持高速增长的重要物质基础。但是目前我国的煤炭工业的发展远不能满足整个国民经济的发展需要。因此必须以更快的速度发展煤炭工业。然而，高速发展煤炭工业的出路在于煤炭工业的机械化。煤炭工业的机械化是指采掘、支护、运输、提升的机械化。其中运输包括矿物运输和辅助运输。绞车就是辅助运搬输其中一种。我国绞车的发展大致分为三个阶段。20世纪50年代主要是仿制设计阶段;60年代，自行设计阶段；70年代以后，我国进入标准化、系列化设计阶段。全套图纸，加1538937061.2绞车运输及国内外的发展状况 近4

2、0年我国的煤炭行业发生了巨大变化,采煤技术已接近达到国际先进水平，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，材料的运输基本上沿用传统的小绞车群接式的运输方式，运输战线长，环节多，占用搬运设备、人员外，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。可见矿井辅助运输在当前现代化矿井建设中起关键作用。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80 年

3、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：a、标准化、系列化；b、体积小、重量轻、结构紧凑；c、高效节能；d、寿命长、低噪音；e、一机多能、通用化、大功率；g、外形简单、平滑、美观、大方。针对国外的情况我们应采取以下措施：a、制定完善标准，进行产品更新改造和提高产品性能；b、完善测试手段，重点放在产品性能检测；c技术引进和更新换代相结合；d、组织专业化生产，争取在较短时间内达到先进国家的水平。1.3无极绳绞车的

4、类型及工作原理1.3.1无极绳绞车的类型无极绳绞车按滚筒的形式可分为螺旋缠绕式和夹钳式两种。螺旋缠绕式滚筒是在滚筒上缠绕两圈或多圈钢丝绳，以增加其围抱角.它的优点是结构简单,缺点是钢丝绳磨损较大。 夹钳式滚筒由铰接的一对夹块组成，当钢丝绳按辐射方向拖力于绳夹时，夹块把钢丝绳夹个住，在分离点上，钢丝绳离开后由于下部弹簧的作用使夹块张开。它的优点是拉力大，钢丝绳弯曲小，缺点是维护较繁琐，夹绳弹簧质量差时易折断。1.3.2无极绳绞车的工作原理钢丝绳绕过无极绳绞车的主动轮，再经过张紧轮和尾轮连接在一起，形成无极封闭形，电机带动主动轮转动，通过摩擦力传递使钢丝绳绕主动轮和尾轮不停地转动。钢丝绳牵引矿车在

5、轨道上运行。矿车从一端挂在钢丝绳上，到另一端或到中途摘下矿车。无极绳绞车属于矿用小绞车，它由电动机、减速器、螺旋缠绕式或夹钳式滚筒、制动系统、主轴、底座、张力平衡等部分组成。1.4无极绳运输的安全注意事项（1）采用无极绳运输的平巷，要求巷道比较平直，无杂物及岩块等，有利于矿车的通行。巷道拐弯太多，矿车容易掉道，不利于安全行车。（2）无极绳运输是连续工作的，其摘挂钩都须不停车操作。因此，这一环节最容易发生事故。为了保证安全，要求摘挂钩人员动作敏捷、精力集中，同时，井下无极绳运输平巷中的摘挂钩的车场，要求两哦帮宽敞，光线明亮，轨道和路基要平整。（3）无论无极绳是否运行，行人都不得在轨道中间跨越钢丝

6、绳行走，以免钢丝绳突然弹起伤人。工人摘挂钩时不要站在轨道中间，头和身不要伸到两车端头之间，以免碰伤，开车前，要发出警号，摘钩，挂钩都应提前做好准备，遇到摘挂不了时，应立即停车，进行处理。（4）定期检查钢丝绳、绞车等设备情况，加强维护工作，发现损坏零件，应及时修理和更换，防止发生事故。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、既考虑到运输为主要用途，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： t=500h2、最大牵引力： T=16KN3、牵

7、引速度： v=0.6m/s1.2m/s4、基本参数： 参考JD-1.65、容绳量： 400m6 绳径： 16mm2.3牵引钢丝绳直径的确定及滚筒直径的确定2.3.1、钢丝绳的选择查查机械设计手册单行本弹簧起重运输件五金件表8-1-8钢丝绳安全系数K=5钢丝绳所承受的拉力FKT=查机械设计手册单行本弹簧起重运输件五金件表8-1-12选取钢丝绳14mm ， 637（a），绳纤维芯参考重力：74.5kg/100m公称抗拉强度：1470MPa破断拉力总和；2.3.2、滚筒参数的确定1、 = =280350取 2、确定滚筒各直径 =342mm 取=400mm2.4 传动系统的确定、运动学计算及电机的选择

8、2.4.1、传动系统的确定：无极绳绞车传动简图如图2-1： 图2-1其传动路线：电动机弹性联轴器主轴主轴轴轴卷筒。 2.4.2、计算传动效率1、各传动的效率： 式中： 连轴器的效率，取=0.995锥齿轮传动效率，取=0.99 圆柱齿轮传动效率，取=0.98 滚动轴承的效率，取=0.97钢丝绳的缠绕效率，取 = 0.96 搅油效率，取= 0.992、计算传动总效率2.4.3、计算总传动比及分配传动比1、卷筒轴转速： =40.09 =80.172、总传动比：=18.46查表15-8，由图可得 ，2.4.4确定钢丝绳在卷筒上的拉力及卷筒上的功率计算卷筒上的功率N=T计算电机轴上的功率 N=P/ 2.

9、5.5、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。则电动机选型为200L-4具体参数如下：额定功率（KW）： 30额定转速（r/min）: 1480效率： 92.2效率因数 0.87额定电压（V）: 380额定电流（A）: 56.8堵转电流/额定电流: 7.0堵转转矩/额定转矩： 2.0最大转矩/额定转矩（NM）: 2.2转动惯量: 0.7495重量 3002.5.6、传动装置运动参数计算从减速器高速轴开始各轴命名为1轴、2轴、3轴、4轴.1)各轴转速计算 第轴转速（输入轴）第轴转速（中间轴）第轴转速（输出轴） 第轴转速（卷筒轴） 2)

10、 各轴功率计算第轴功率（输入轴）第轴功率（中间轴）kw 第轴功率（输出轴） 第轴功率（卷筒轴）3)各轴扭矩计算第轴扭矩（输入轴）第轴扭矩（中间轴）第轴扭矩（输出轴）第轴扭矩（卷筒轴）表2-1各轴转速、输出功率、输出扭矩表轴号转速输出功率输出扭矩传动比（输入轴） 1480 28.7185.191（中间轴）643.527.8412.62.3（输出轴 173.926.71466.33.7（卷筒轴） 40.425.330582.2表2-1 3 齿轮传动的设计计算3.1第一级弧齿锥齿轮传动设计计算3.1.1基本参数3) 大小齿轮的齿数分别为，模数， 精度等级 ；4) 材料及热处理 小锥齿轮轴选用，渗碳淬

11、火HRC56-62； 大锥齿轮选用，表面淬火HRC48-55.3.1.2、强度计算1、 确定主要尺寸 1）齿形角 2）螺旋角 3）齿顶高系数 4）顶隙系数 5）变位系数 6)分度圆直径 7）分锥角 8）锥距 9）齿宽 10）齿顶高 11）齿高 12）齿根高 13）齿顶圆直径 14）齿根角 15）齿顶角 16）顶锥角 17）根锥角 18）外锥高 19）弧齿厚 20)当量齿数 21)重合度 端面重合度查机械设计手册第五版第三卷， 图14-3-9得 齿线重合度查图14-3-8得 总重合度 22） 原动机为电动机，工作平稳，工作机为无极绳绞车，工作平稳。查表14-2-30选取： 23） 查图14-2-

12、11得： 24） 2、按接触疲劳强度校核计算 1） 2） 查图14-2-10选取： 3） 4） 由图8-96查得： 5） 由图14-3-27查得： 6） 查表14-1-95选取 7） 表14-3-30选取： 8） 9） 10） 由图8-39，按不允许点蚀，查得： 11） 由图14-1-87查得： 12） 由图14-1-88查得： 13) 由图14-1-89查得： 14） 由表8-206查得： 15）齿轮的 16） 由表8-121查取：（失效效率为1） 17） 由以上计算可知，齿轮的接触疲劳强度通过。33、按弯曲疲劳强度校核计算1） 查图14-2-11得： 2） 由图8-96查得： 3） 由图1

13、4-3-28查得4） 由图8-45查得：5） 由图8-46查得：6） 查图14-3-29得：1、 8） 9） 由图8-48查得：10） 11） 12） 由表8-121查得：13） 因此，齿轮的弯曲疲劳强度通过。3.2 第二级齿轮传动的强度校核3.2.1、基本参数 1、齿数，模数，精度等级8级 2、 材料及热处理 材料选用，表面淬火HRC48-55.3.2.2、强度校核1、按接触疲劳强度校核1） 2） 齿顶高 3）齿根高 4）齿高 5）齿顶圆直径 6）齿根圆直径 7）中心距 8）基圆直径 9）齿顶圆压力角 10）重合度 端面重合度由图14-1-25选取 纵向重合度 总重合度 11） 12） 13

14、） 14） 由表14-1-71选取： 15） 查图14-1-74选取 16） 查表14-1-92选取17） 18） 由图14-1-76查得：19） 由表14-1-95查得： 20） 21) 22）由图14-1-86，按允许点蚀查得： 23） ，由图14-1-87查得：24） 由图14-1-88查得：25） 由图14-1-89查得：26） 由图14-1-90查得： 27）重合度系数 28） 29） 30） 查表14-1-100得： 31） 由此可知，齿轮的接触疲劳强度通过。 2、按弯曲疲劳强度校核1） 由图8-44，查得： 2） 由图14-1-109查得：3） 4） 查图14-1-155得：5）

15、 6） 按，由图8-50查得：7） 8） 9） 查表8-121得： 10） 由以上可知，齿轮的弯曲疲劳强度通过。3.3 第三级齿轮传动的强度校核3.3.1、基本参数 1、齿数，模数，精度等级8级 2、 材料及热处理 材料选用，表面淬火HRC48-55. 材料选用，表面淬火HRC56-62.3.3.2 强度校核 1、按接触疲劳强度校核1） 2）齿顶高 3）齿根高 4）齿高 5）齿顶圆直径 6）齿根圆直径 7）中心距 8）基圆直径 9）齿顶圆压力角 10）重合度 端面重合度由图14-1-25选取 纵向重合度 总重合度 11） 12） 13） 取 14） 由表14-1-71选取： 15） 查图14-

16、1-74选取 16） 查表14-1-92选取17） 18） 由图14-1-76查得：19） 由表14-1-95查得： 20） 21） 22）由图14-1-86，按允许点蚀查得： 23） ，由图14-1-87查得：24） 由图14-1-88查得：25） 由图14-1-89查得：26） 由图14-1-90查得： 27）重合度系数 28） 29） 30） 查表14-1-100得： 31） 由此可知，齿轮的接触疲劳强度通过。 2、按弯曲疲劳强度校核1） 由图8-44，查得： 2） 由图14-1-109查得：3） 4） 查图14-1-155得： 5） 6） 7） 8） 9） 查表8-121得： 10）

17、由以上可知，齿轮的弯曲疲劳强度通过4 齿轮轴传动的设计计算4.1 锥齿轮轴的设计计算与强度校核4.1.1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41a,b,c,d，e所示。 图4-1锥齿轮轴受力分析2、计算反力 3) 求合力： 3、计算弯矩 3) 求合成弯矩 4、确定危险截面根据载荷较大及截面较小的原则，选取截面为危险截面。 5、表4-1校核危险截面的安全系数计算内容及公式截面的计算值及数据说 明185.19344.4698.2196.4490.15合金钢5.523.711.31.5表4-1由：

18、由上计算可知，轴的疲劳强度通过。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33020（GB/T297-1994）由于B处的轴承受力较A处大，故仅需校核B处的轴承，考虑最不利的情况，即锥齿轮的轴向力全部由B轴承承担。由【2】中表4251查得： 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，由表8347查得：kw A=11297,由表8-348，按40Cr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=65mm。4.2.2轴的疲劳强度校

19、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 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 5) 求合成弯矩6) 3、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、为危险截面。 4、表4-2校核危险截面的安全系数：计算内容及公式计算值或数据说 明截面截面T() 337M()1637113033143766287435350.15合金钢有效应力集中系数许用安全系数1.31.5 表4-2由： 所以，轴的疲劳强

20、度校核通过。4.2.3 二轴上键的强度验算 B处的键为B型普通平键，型号为：键A (GB1095-79), 由表8381查得： 由于： 所以，键强度满足要求。E处的键型号为：键B (GB1096-79), 由表8381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处轴承均为调心滚子轴承23126CC/W33型（GB/T288-1994）,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： n=643.5r/min2、 D处轴承为调心滚子轴承24032CC/W33型（GB/T288-1994）,

21、3、 C处的两个轴承为圆锥滚子轴承33030型（GB/T288-1994） 上式中，1.5是考虑到齿轮受力与轴承受力的不匀称的影响，据以上计算可知，二轴上各轴承的寿命均满足要求。4.3第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表8347查得： 注：因为轴左端受力较大，而右端受力较小，所以，取直径时按左端取。4.3.2、轴的疲劳强度校核1、基本参数： 1）求水平面（XOZ面）的支反力 在水平面求各力对C点的挠度 由于C点水平方向的挠度为0，故： 得： 2）求垂直面（YOZ面）的支反力 在垂直面求各力对C点的挠度 由于C点垂直方向的挠度为0，故： 3）求合力 2、求

22、弯矩 1）求水平面弯矩 2）求垂直面弯矩 3）求合成弯矩 注：轴的受力简图、水平面受力图、垂直面受力图、水平面弯矩图、垂直面弯矩图、合成弯矩图分别如图4-3中a,b,c,Mx,My,M所示。 图4-33、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，并据力矩图中力矩大小选取截面为危险截面。4、 表4-3校核危险截面的安全系数计算内容及公式截面的计算值及数据说 明54852700610（外径定心）1245360.15合金钢花键1.31.5 表4-3故：危险截面的安全系数 由上可知，该轴满足强度要求。4.3.3 轴上轴承的寿命验算1、A处的轴承选用调心滚子轴承23128C/W33型（GB

23、/T288-1994）。 由手册查得： 2、C处的轴承选用调心滚子轴承23036CC/W33型（GB/T288-1994）。 由手册查得： 3、E处的轴承选用调心滚子轴承23030C/W33型（GB/T288-1994）。由手册查得： 由以上计算可知，轴上的轴承全部满足寿命要求。4.4 过桥轮轴的设计计算与强度计算4.4.1、初定轴的直径过桥轮轴为固定心轴，不受扭矩，根据结构要求和前级轴径，初定轴的直径为。4.4.2、轴的疲劳强度校核1、求支反力： 由于过桥轮轴在水平方向的力相互抵消，仅受垂直方向的力，轴的受力简图及垂直方向受力如图4-4a、b所示。 图4-4 过桥轮轴 2、求弯矩： 3、确定

24、危险截面：由力矩图可知危险截面即为截面。4、校核危险截面的安全系数：计算内容及公式截面的计算值或数据说 明4735473360.35合金钢3.851.31.5危险截面的安全系数： 由以上计算可知，该过桥轮轴的强度满足要求。4.4.3、过桥轮轴的轴承寿命验算过桥轮轴的两个轴承选用调心滚子轴承23134CC/W33型(GB/T288-1994)。由手册查得： 由以上计算可知，该两轴承的寿命满足要求。4.5 卷筒轴的设计4.5.1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

25、垂直面受力分别如图4-5a、b、c所示。 图4-51、求水平面受力： 2、求垂直面受力：（F点与C点重合） 3、求合力： 4.5.2、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：4.5.3、轴的直径的初步确定 因上式中：弯矩，（由后面的计算得）； 许用弯曲应力，由表8-346查得， ； 取：4.5.4、轴的疲劳强度校核轴的受力图及弯矩图见图4-6a,b,c. 图4-61、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。3、表4-4校核危险截面的安全系数计算内容及公式截面的计算值或数据说 明91

26、10745360.35合金钢2.751.31.5表4-4危险截面的安全系数： 由以上计算可知，卷筒轴的疲劳强度满足要求。4、表4-5轴的静强度校核计算内容及公式计算值或数据说 明0心轴无扭矩见注解78550表4-5 由上，因此，轴的静强度满足要求。注：因为电机过载系数为2，而最大弯矩已经在电机过载系数为1.18的情况下计算出来，所以，计算时应乘以系数为：2/1.18=1.695。4.5.5 卷筒轴上轴承的寿命验算卷筒轴上A、B两处均选用调心滚子轴承23040/CC/W33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

27、。4.5.6 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P86，取： 5 绞车及主要部位的检查维护（1）经常检查各部螺栓，铆钉，销轴等连接零件是否松动或脱落，尤其对轴承座螺栓和地脚螺栓应特别注意检查，有松动应及时拧紧，脱落件应及时补齐。（2）定期检查减速器齿轮啮合情况，检查齿轮是否有窜动，齿部磨损是否超限，有无裂纹，断齿等严重损伤；油箱中油量是否够，油是否有变质和沉淀物等情况。（3）经常检查润滑油泵运行是否正常，各润滑部位油流是否畅通和定量，油圈是否转动，油温

28、是否正常，否则应及时调节和更换。（4）定期检查制动系统的闸轮、闸盘、闸瓦、传动机构、液压站等工作是否灵活正常，闸块与闸盘之间间隙是否符合规定，保险制动闸的动作是否正常，制动操作手把在施闸时是否还留有全行程1/4的储备行程，制动闸配重锤是否被异物垫住，盘式制动闸碟形弹簧是否失效，否则应及时处理和调整。（5）经常检查深度指示器丝杠、螺母传动情况，试验减速警铃和过卷保护开关，若有动作不灵敏的现象，应及时调整和紧固。（6）检查主令控制器、电磁铁接触器、各种继电器和信号装置等接触触点的烧损情况，若有烧损现象，应及时修磨或更换触点。（7）检查钢丝绳在滚筒上缠绕是否整齐，绳头固定是否牢固，查看钢丝绳断丝和磨

29、损的检查记录。（8）检查联轴器是否空旷、变形和缺件，检查联轴器轴向窜量和间隙，径向位移和端面倾斜是否符合要求，及时更换损坏的弹性胶圈，补齐已脱落的销子、螺母、垫圈等紧固件。（9）经常擦拭设备，清扫浮尘杂物，保持机亮地净。6 英文原文20.9 MACHINABILITYThe machinability of a material usually defined in terms of four factors:1、5 V o0 j4 h, H9 QUSurface finish and integrity of the machined part;2、5 V. l m$ r; a* a QTo

30、ol life obtained;3、) wl! Q ; t6 9 i$ u 8 x: TForce and power requirements;4、, m g8 D d& o- c& a: M& l1 B1 RChip control. Thus, good machinability good surface finish and integrity, long tool life, and low force And power requirements. As for chip control, long and thin (stringy) cured chips, if not

31、broken up, can severely interfere with the cutting operation by becoming entangled in the cutting zone.Because of the complex nature of cutting operations, it is difficult to establish relationships that quantitatively define the machinability of a material. In manufacturing plants, tool life and su

32、rface roughness are generally considered to be the most important factors in machinability. Although not used much any more, approximate machinability ratings are available in the example below.20.9.1 Machinability Of Steels: p9 + X; ) b2 A) 9 v Because steels are among the most important engineerin

33、g materials (as noted in Chapter 5), their machinability has been studied extensively. The machinability of steels has been mainly improved by adding lead and sulfur to obtain so-called free-machining steels.Resulfurized and Rephosphorized steels.; M* s- 7 q* * ?9 ESulfur in steels forms manganese s

34、ulfide inclusions (second-phase particles), which act as stress raisers in the primary shear zone. As a result, the chips produced break up easily and are small; this improves machinability. The size, shape, distribution, and concentration of these inclusions significantly influence machinability. Elements such as tellurium and selenium, which are both chemically similar t