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中国矿业大学2008届本科生毕业设计第1页翻译部分英文原文中国矿业大学2008届本科生毕业设计第2页PARAMETRICSTUDYOFDYNAMICSOFWORMANDWORMGEARSETUNDERSUDDENLYAPPLIEDROTATINGANGLEMYCHUNG,DSHAWDEPARTMENTOFPOWERMECHANICALENGINEERING,NATIONALTSINGHUAUNIVERSITY,NO101KUNGFUROADSECTIONII,HSINCHU,TAIWAN,ROCRECEIVED13SEPTEMBER2006RECEIVEDINREVISEDFORM23JANUARY2007ACCEPTED25FEBRUARY2007AVAILABLEONLINE17APRIL2007ABSTRACTTHEDYNAMICSOFAWORMGEARSETUNDERINSTANTLYAPPLIEDROTATINGANGLEAREAFFECTEDBYSEVERALFACTORSINCLUDINGTHEFRICTIONFORCEANDELASTICDEFORMATIONOFTHESURFACEBETWEENGEARTEETHITISFOUNDTHATTHOSEFACTORSCAUSEANONNEGLIGIBLEROTATIONALPOSITIONINGERRORTHEGOALSOFTHISSTUDYARETO1SETUPAMATHEMATICMODEL,2CARRYOUTANUMERICALSIMULATION,AND3CARRYOUTANEXPERIMENTANDCOMPAREITWITHTHENUMERICALRESULTSTHEEXPERIMENTSANDNUMERICALRESULTSHAVEVERYGOODAGREEMENTINTHISRESEARCH,THEMOMENTINERTIAOFFLYWHEEL,FRICTION,RIGIDITYOFSHAFTANDRIGIDITYOFGEARTOOTHAREALSOSTUDIEDTHERESULTSCANBEUSEDASERRORESTIMATIONSOFRELEVANTANGLES,ANGULARSPEEDANDANGULARACCELERATIONUNDERASUDDENLYAPPLIEDROTATIONALANGLE,ANDAREUSEFULFORESTABLISHINGTHEERRORCOMPENSATIONREQUIREDFORPOSITIONCONTROL1INTRODUCTIONWHENRADARTRACKSANAIRCRAFTWHICHTURNSATASHARPANGLETHERADARMAYNOTBEABLETOLOCKONTOTHETARGETDUETOTHESMALLOSCILLATIONOFTHEANTENNASOMETIMES,THEOSCILLATIONEVENCAUSESAFAILUREOFTHERADARSYSTEMACCURATEPOSITIONINGISACRUCIALSUBJECTINATRACKINGSYSTEMHOWEVER,DUETOTHEDESIGNOFTHETRACKINGTRANSMISSIONMECHANISMISRESTRICTEDBYBOTHSPACEANDWEIGHT,中国矿业大学2008届本科生毕业设计第3页THEVOLUMEANDTHEWEIGHTOFTHETRANSMISSIONMECHANISMMUSTBELIMITEDTHEWORMGEARSETISAGOODCHOICEDUETOITSSMALLVOLUMEANDHIGHREDUCTIONRATIOOWINGTOTHEOSCILLATIONOFTHEANTENNAISANIMPORTANTDYNAMICSBEHAVIORFORHIGHPRECISIONPOSITIONINGOFRADARSYSTEM,THEDYNAMICSOFAWORMGEARSETUNDERINSTANTLYAPPLIEDLARGETORQUEISVERYIMPORTANTTOUNDERSTANDTHISBEHAVIORTHISBEHAVIORISAFFECTEDBYSEVERALFACTORSINCLUDINGTHEFRICTIONFORCEANDELASTICDEFORMATIONOFTHESURFACEBETWEENGEARTEETHTOUNDERSTANDTHEEFFECTOFTHOSEFACTORS,ALOTOFRESEARCHHASBEENCONDUCTEDYUKSELANDKAHRAMAN1STUDIEDTHEINUENCEOFSURFACEWEARONTHEDYNAMICBEHAVIOROFATYPICALPLANETARYGEARSETTHEWEARMODELEMPLOYEDAQUASISTATICGEARCONTACTMODELTOCOMPUTECONTACTPRESSURESANDARCHARDSWEARMODELTODETERMINETHEWEARDEPTHDISTRIBUTIONSPARKERETAL2ANALYZEDTHEDYNAMICRESPONSEOFASPURPAIROFAWIDERANGEOFOPERATINGSPEEDSANDTORQUESCOMPARISONSWEREMADETOOTHERRESEARCHERSPUBLISHEDEXPERIMENTSTHATREVEALCOMPLEXNONLINEARPHENOMENATHEDYNAMICRESPONSEOFASPURPAIRWASINVESTIGATEDUSINGANITEELEMENT/CONTACTMECHANICSMODELTHATOFFERSSIGNICANTADVANTAGESFORDYNAMICGEARANALYSESMALIHA3CREATEDANONLINEARDYNAMICMODELOFASPURGEARPAIR,WHICHWASCOUPLEDWITHLINEARNITEELEMENTMODELSOFTHESHAFTSCARRYINGTHEM,ANDWITHDISCRETEMODELSOFBEARINGSANDDISKSTHEEXCITATIONSCONSIDEREDINTHEMODELWEREEXTERNALSTATICTORQUEANDINTERNALEXCITATIONCAUSEDBYMESHSTIFFNESSVARIATION,GEARERRORSANDGEARTOOTHPROLEMODICATIONBRITTON4PRODUCEDASUPERNISHEDGEARTEETHWITHAAPPROXIMATELY005MMRAFILMANDTHEFRICTIONTRACTIONINTHEEXPERIMENTSWERESIMULATEDTHEORETICALLYUSINGATHINLMNONNEWTONIANMICROELASTOHYDRODYNAMICLUBRICATIONSOLVERANDENCOURAGINGAGREEMENTBETWEENFRICTIONMEASUREMENTSANDTHEORETICALPREDICTIONSWASOBTAINEDKONG5PREDICTEDELASTICCONTACTANDELASTOHYDRODYNAMICLMTHICKNESSINWORMGEARSUSINGTHEUNDEFORMEDGEOMETRYOFTHEGAPBETWEENGEARTEETHINCONTACTATHREEDIMENSIONALELASTICCONTACTSIMULATIONTECHNIQUEHADBEENDEVELOPEDFORCALCULATIONOFTHETRUEAREAOFELASTICCONTACTUNDERLOADRELATIVETHEWHEELANDWORMSURFACESTUTTLE6STUDIEDTHEHARMONICDRIVES,WHICHEXHIBITEDVERY中国矿业大学2008届本科生毕业设计第4页NONLINEARDYNAMICBEHAVIOR,INHISMODELNOTONLYDYNAMICMODELSINCLUDEACCURATEREPRESENTATIONOFTRANSMISSIONFRICTION,COMPLIANCEANDKINEMATICALERRORWEREUNDERSTAND,BUTALSOIMPORTANTFEATURESOFHARMONICDRIVEGEARTOOTHGEOMETRYANDINTERACTIONEXPERIMENTALOBSERVATIONSWEREUSEDTOGUIDETHEDEVELOPMENTOFAMODELTODESCRIBEHARMONICDRIVEOPERATIONITISIMPORTANTTOBEAWARETHATWORMGEARPERFORMANCEISINUENCEDBYTHELUBRICANTAPPLIEDANDMAINTAINEDHELOUVRY7DISCUSSEDTHEISSUEOFTHESERVOORIENTATIONCONTROLBEINGAFFECTEDBYASURGEOFBOTHMAXIMUMSTATICFRICTIONFORCEANDDYNAMICFRICTIONFORCETHEYREPORTEDTHEOCCURRENCEOFASTABLEPOSITIONINGERROR,ASWELLASTHESTOPPINGORSTOKINGDURINGTRACKINGATTHETURNINGPOINTOFALIMITINGLOOPOFTHETRACKINGSYSTEMWHENTHESYSTEMWASINAONEDIRECTIONALLOWSPEEDTRACKING,ITWASPOSSIBLEFORTHESTICKSLIPPHENOMENONTOOCCURDUETOTHEFACTTHATTHEFRICTIONALFORCETOVELOCITYCURVEAPPEARSTOBEANEGATIVESLOPEANDINUENCESTHESTATICFRICTIONFORCEITWASALSOFOUNDTHATASIMILARPHENOMENONOCCURSATHIGHSPEEDTRACKINGDOUPONT8PROPOSEDAFRICTIONALFORCEMODELWITHNEGATIVESLOPEINTHEREFERENCE,RELATIVEMOTIONFROMSTATICTOHIGHSPEEDSLIDINGWASDIVIDEDINTOFOURSTAGESINTHERSTSTAGE,THEEXTERNALFORCEWASLESSTHANTHEMAXIMUMSTATICFRICTIONFORCEINTHESECONDSTAGE,TWOCONTACTINGSURFACESSTARTEDTODEVELOPASMALLRELATIVEVELOCITYINTHETHIRDSTAGE,THERELATIVEVELOCITYSTARTEDTOINCREASEBETWEENTWOOBJECTS,ANDLUBRICANTGOTINTOTHECONTACTAREAANDDECREASEDTHEFRICTIONALFORCEINTHEFOURTHSTAGE,THELUBRICANTHADFULLYLLEDTHECONTACTAREA,ANDTHEVISCOUSCHARACTERISTICANDTHEFRICTIONALFORCEINCREASEDWITHTHEVELOCITYOGURIDESIGNHANDBOOK9INCLUDEDSEVERALEMPIRICALCHARTSANDCALCULATIONFORMULAEOFTHEFRICTIONCOEFCIENTVSSLIDINGVELOCITY,THEALLOWABLEERROROFMANUFACTURING,THERECOMMENDEDVALUEFORTHEGAPSBETWEENTWOTEETH,ANDTHEALLOWABLECONTACTPRESSURESHIGLEY10DISCUSSEDTHEWORMSPITCHCIRCLELINEVELOCITYASWELLASTHETRANSMISSIONFRICTIONALCOEFCIENTINTHISSTUDY,ONLYTHEFRICTIONFORCEANDELASTICDEFORMATIONOFTHESURFACEBETWEENGEARTEETHAREINTERESTEDTHEZKTYPEWORMGEARSETISUSEDTOELIMINATETHEBACKLASHPREVIOUSRESEARCHWORKSONGEARSANDGEARSETSWEREFOCUSEDONTHELIMITINGLOADING,PRESSUREDISTRIBUTIONANDALLOWABLEPRESSURE中国矿业大学2008届本科生毕业设计第5页LOADINGOFGEARS,ANDONTHERELATIONSHIPBETWEENFRICTIONCOEFCIENTANDSLIDINGVELOCITYMOSTINVESTIGATIONSAREBASEONTHEASSUMPTIONTHATTHETOOTHISRIGIDTHISSTUDYISFOCUSEDONTHEEFFECTSOFTHEELASTICDEFORMATIONOFTHEGEARTOOTHSURFACEANDTHENONLINEARFRICTIONCOEFCIENTONTHESYSTEMDYNAMICSTOSTUDYTHEDYNAMICSOFTHEWORMGEARSET,ADYNAMICMODELOFTHEWORMGEARSETISDEVELOPEDANDTHECOMPARISONBETWEENTHEEXPERIMENTALRESULTSANDTHENUMERICALRESULTSISALSOSTUDIEDTHEPARAMETERSOFTHEDYNAMICMODELAREADJUSTEDBYTHENDINGSOFTHECOMPARISONOFTHEANALYSISANDTHEEXPERIMENTFINALLY,THEEFFECTSOFMOMENTINERTIAOFYWHEEL,FRICTION,RIGIDITYOFSHAFTANDRIGIDITYOFGEARTOOTHONTHENONLINEARBEHAVIOROFTHETRANSMISSIONMECHANISMAREALSOSTUDIED2THEDYNAMICMODELSOFTHEWORMGEARSET21THEEQUILIBRIUMEQUATIONSOFTHEWORMANDWORMGEARSETTHEGEOMETRICOFWORMGEARSETISSHOWNINFIG1THEREAREAWORM,AWORMGEAR,TWOSHAFTS,FOURBEARINGSANDAYWHEELTHESHAFTOFWORMISDRIVENBYANANGLEY1THEROTATIONALANGLEOFTHEYWHEELISY4THEROTATIONALANGLEOFTHEWORMSBODYISY2DUETOTHEELASTICDEFORMATIONOFTHEWORMSHAFTY16Y2THEROTATIONANGLEOFWORMGEARBODYISY3THEMOMENTOFINERTIAOFTHEWORMISJWTHEPITCHRADIUSOFTHEWORMSHELICALTOOTHISRWTHEWORMSROTATIONALINERTIAASARIGIDBODYISJGTHEPITCHRADIUSOFTHEWORMGEARISRGTHEMOMENTINERTIAOFTHEYWHEELISJ4INTHISSTUDY,TONEGLECTTHEEFFECTOFBACKLASH,ZKTYPEWORMANDWORMGEARAREUSEDBOTHINANALYSISANDEXPERIMENTTOSIMPLIFYTHETHEORETICALMODEL,THEBASICASSUMPTIONSARELISTEDASFOLLOWS1THEYWHEELISRIGID2THEWORMSANDWORMGEARTEETHAREELASTIC3THEBODYOFTHEWORMGEARISRIGID中国矿业大学2008届本科生毕业设计第6页4WORMANDWORMGEARAREPERPENDICULARTOEACHOTHER5THECLEARANCEBETWEENTEETHISIGNORED6NOERRORONTHEGEARTOOTHPROLE7THEWORMISSINGLETHREAD8THEWORMSHAFTANDWORMGEARSHAFTARETWOROTATIONALSPRINGTHEDYNAMICBEHAVIORISNEGLECTED9TRANSLATIONALDEGREEOFFREEDOMFORALLTHEELEMENTSISNOTCONSIDERED10ONLYFRICTIONISCONSIDERED,NOOTHERDAMPINGEFFECTISCONSIDERED22THEAXIALSPRINGCONSTANTOFBEARINGS,WORMSHAFTANDWORMGEARSHAFTTHERESULTSOFEXPERIMENTTONDTHERELATIONBETWEENLOADANDTHEAXIALDISPLACEMENTOFBEARINGARESHOWNINFIG2THEAXIALSPRINGCONSTANTOFWORMBEARINGKBTWSANDWORMGEARBEARINGKBTGSAREOBTAINEDBYUSINGFIG2FURTHERMORE,KLWSANDKBTWSCANBETREATASTWOSERIESCONNECTEDSPRINGASWELLASKLGSANDKBTGSCANALSOBETREATASTWOSERIESCONNECTEDSPRINGTHEREFORE,KWSCANBEEXPRESSEDINTERMSOFKLWSWITHKBTWSANDKGSCANALSOBEEXPRESSEDINTERMSOFKLGSWITHKBTGSTHEEQUATIONSARELISTEDASFOLLOWINGLWSBTSSGSGSLBTSK中国矿业大学2008届本科生毕业设计第7页FIG1GEOMETRICOFWORMANDWORMGEAR23THEFRICTIONCOEFFICIENTOFCONTACTGEARTEETHTHERELATIVEMOTIONBETWEENWORMTEETHANDWORMGEARTEETHISCONSIDEREDPURESLIDING,SOTHEFRICTIONPLAYSANIMPORTANTROLEONTHEPERFORMANCEOFWORMGEARSETTHEEFCIENCYOFGEARSETISDIRECTLYAFFECTEDBYTHECOEFCIENTOFFRICTIONTHECOEFCIENTOFFRICTIONISINUENCEDBYTHESURFACESLIDINGSPEEDOFTHEBOTHTEETHTHEFRICTIONISREDUCEDASTHERELATIVESLIDINGVELOCITYINCREASESNOFORMULAECANBEUSEDTOCALCULATETHEFRICTIONCOEFCIENTPRECISELYINTHISSTUDY,THEFORMULAISBASEDONTHESLIDINGVELOCITYOFTHEMEANWORMDIAMETER8,9,1805236723,047130549EINABOVEFORMULA,NTHERELATIVESLIDINGVELOCITYOFTHEMEANWORMDIAMETER中国矿业大学2008届本科生毕业设计第8页,THERELATIVEIANGULARVELOCITYOFTHEMEANWORMDIAMETERANDRWWTHEPITCHRADIUSOFTHEWORMSHELICALTOOTHFIG2THERELATIONOFAXIALDIRECTIONDISPLACEMENTSOFBEARINGANDAXIALLOADS3EXPERIMENTALSETUPEXPERIMENTALSETUPISSHOWNINFIG3ANDTHESPECICATIONSOFTHEWORMGEARSETARELISTEDINTABLE1THEZKTYPEWORMGEARSETWASUSEDTOELIMINATETHEBACKLASHTHEREDUCTIONRATIOOFGEARSETIS156ANDTHEMODULEOFGEARIS2INFIG3,ACOMPUMOTORSSTEPPINGMOTOR,MODELNOOEM5783,WITHRESOLUTIONOF1000STEPS/REV0361/STEPWASUSEDTODRIVETHEWORMSHAFTANACCELEROMETERKS77POSITIONEDONTHEUPPERLOCATIONOFTHEWORMGEARSHAFTWASUSEDTOMEASURETHEANGLEACCELERATIONOFY2ANDY4THEANGLEDISPLACEMENTOFY2ANDY4AREOBTAINEDBYINTEGRATEDTHEMEASUREDANGULARACCELERATIONTWICETHENIUSB6009DAQSYSTEMEQUIPPEDWITHLABVIEWSOFTWAREWASEMPLOYEDTOPICKANDFETCHTHEVOLTAGEDATAFROMACCELEROMETERATTHEBEGINNINGOFTHEEXPERIMENT,THESYSTEMWASSETATRESTCONDITIONTHESAMPLINGRATEOFDATAACQUISITIONWAS25_10_6SWHENTHEEXPERIMENTSTARTED,THEMOTORWASACCELERATEDTOITSMAXIMUMSPEEDALONGTHEWORMAXISFOLLOWINGTHEREQUIREDACCELERATIONCURVE,THENSTOPAFTERTHEINPUTANGLE中国矿业大学2008届本科生毕业设计第9页REACHESY1Y101130973RAD,18STEPSTHEDATAACQUISITIONSYSTEMRECORDEDTHEACCELERATIONOFTHEACCELEROMETERWHICHATTACHEDONTHEBARENDOFWORMANDGEARTHEANGULARACCELERATIONCANBECALCULATEDFROMACCELERATIONBYUSINGGEOMETRICRELATIONFIG3THEEXPERIMENTDEVICEOFWORMGEARSETTABLE1SPECICATIONSOFWORMGEARSETMODULUSM2中国矿业大学2008届本科生毕业设计第10页31EXPERIMENTALRESULTSTHEMEASUREMENTRESULTSOFTHEWORMANGLEACCELERATIONY2CURVEANDTHEYWHEELOFTHEWORMGEARAXISY4CURVEARESHOWNINFIG4THEACCELERATIONOSCILLATESBETWEENTHEZEROLINETHEANGULARACCELERATIONOFY_2ANDY_4AREINTEGRATEDTWICETOGETANGULARDISPLACEMENT,WHICHISSHOWNINFIG5中国矿业大学2008届本科生毕业设计第11页FIG4THEMEASUREDRESULTSAANGULARACCELERATIONY2ANDBANGULARACCELERATIONY4FIG5THEANGULARDISPLACEMENTOBTAINEDBYINTEGRATINGTHEACCELERATIONTWICEAANGLEY2ANDBANGLEY44CONCLUSIONSINTHISSTUDY,THEDYNAMICEQUILIBRIUMEQUATIONSOFWORMGEARSETCONSIDERINGTHERIGIDITYOFTHETOOTHWEREDEVELOPEDTHEANALYZEDRESULTSWERECOMPAREDWITHTHEMEASUREDDATATHECOMPARISONSHOWSTHATTHEMATHEMATICSMODELISREASONABLECORRECTTHEINUENCEOFMOMENTINERTIA,FRICTION,RIGIDITYSHAFTANDRIGIDITYGEARTOOTHWEREALSOSTUDIEDTHEPARAMETERSSTUDYHASFOLLOWINGCONCLUSIONS1THEDIAMETEROFTHEYWHEELISREDUCEDGRADUALLY,THEAMPLITUDEOFOSCILLATINGREDUCEDGRADUALLY2THELARGERTHEMODULEOFGEAR,THEHIGHERTHEMAXIMUMAMPLITUDEOFANGLESY2ANDY43MOSTOSCILLATIONOFY2COMESFROMWORMSHAFT,NOTFROMGEARTOOTHASTOTHE中国矿业大学2008届本科生毕业设计第12页OSCILLATINGOFY4,THEEFFECTOFTHERIGIDITYOFTHESHAFTISNOTIMPORTANT4THEEFFECTOFTHERIGIDITYOFTHEGEARTOOTHOFTHEWORMISNOTASMUCHASTHATOFWORMGEAR5THEEFFECTOFFRICTIONISLARGERFORY2THANTHATFORY4ABOVECONCLUSIONSINDICATETHATWHENDESIGNAWORMGEARSETFORHIGHPRECISIONPOSITIONING,THERIGIDITYOFTHEWORMGEARISVERYIMPORTANT,THATTHEMATERIALOFTHEWORMGEARSHOULDBEUSEDMORERIGIDMATERIALTHANTHATOFTHEWORM中国矿业大学2008届本科生毕业设计第13页中文译文应用参数动力学研究蜗杆与蜗轮的旋转角度清华大学电力机械工程系摘要应用于旋转角度的动态蜗轮订下瞬间是受多种因素的影响包括摩擦力和轮齿表面之间的弹性变形结果发现,这些因素造成了不可忽略的转动定位误差本研究的目的是1建立一个数学模型，2进行数值模拟,3进行实验并与数值计算的结果作比较实验结果和实际数值是一致的在这项研究中,飞轮的惯性，摩擦力,刚性轴和轮齿的刚度也被研究结果,可作为误差估计应用于旋转角度的相关的角度,角速度和角加速度,并且用于建立误差补偿所需的位置控制1概述当采用雷达跟踪正以快速角度旋转的飞机时，该雷达可能由于小振荡的天线无法到达锁定目标,有时,振荡甚至导致失败的雷达系统在跟踪系统中，准确定位是一个至关重要的问题然而,由于跟踪传导机制的设计受到空间和重量,体积和重量限制蜗杆齿轮集是一个很好的选择,因为它具有小体积和高还原度的特点由于高的精度定位雷达系统振动天线是一个重要的动力学表现，要理解这种表现应用于大扭矩的动态蜗轮订下瞬间是非常重要的此表现是受若干因素影响,包括摩擦力和轮齿表面之间的弹性变形为了了解这些因素的影响，大量的研究工作已进行了YUKSEL和KAHRAMAN1研究有关一个典型行星齿轮的动态特性表面磨损的影响。磨损模型采用了准静态齿轮接触模型计算接触压力,并结合ARCHARD磨损模型来确定磨损深度的分布等2分析了大范围的运行速度和力矩的动态响应。并比较了其他研究者发表的揭示复杂的非线性现象实验,通过调查采用铌元/接触力学模型的动态响应,提供了大量的科学的齿轮动态分析3MALIHA创造了有关直齿圆柱齿轮的非线性动力学模型,这是加上线性铌元素模型的轴向载荷,与离散型号的轴承和软盘考虑在模型中的外部静扭矩和内部激励引起的刚度变化，齿轮误差和间隙占374。4BRITTON制作一个超级的全齿大约005毫米,在摩擦牵引实验中理论上用薄镑非牛顿微润滑求解和鼓励协定之间的摩擦和测量理论预测得到5预策弹性接触和蜗杆用几何之间的差距齿接触三维弹性接触仿真技术。已研制出相对轮齿表面计算的真实面积弹性接触负荷6研究谐波传动,具有相当的非线性动力学体现,在他设中国矿业大学2008届本科生毕业设计第14页计的模型中，不仅动态模型包括精准有意义的摩擦传动,间隙和运动学误差的理解。更重要的特点是,谐波传动齿轮齿面几何与互动实验观察是用来指导发展的一个模型来描述谐波传动运行更重要的是了解蜗轮在选择润滑剂应用和保养方面7讨论了受最大静摩擦力和动摩擦力两者的动态伺服定位控制受他们在报告中说发生了稳定的定位误差,以及停车状态,在跟踪时的转折点限制回路中的跟踪制度当系统以单方向的低速跟踪时，这是可以做到的粘滑现象发生,事实上,由于摩擦力的速度曲线，似乎是一个负斜率的静摩擦力同时,还发现了类似的现象发生在高速跟踪中。8提出了有关摩擦力的负斜率。在参考中,相对运动，从静态到高速滑动被分为四个阶段在启始阶段中，外力小于最大静摩擦力在第二阶段,两个接触表面开始发生一个小的相对速度。在第三阶段，开始增加两物体的相对速度，润滑剂进入两者的接触面积,目的是降低摩擦力。在第四阶段，润滑油已电弧的接触面积，粘性特性和摩擦力来增加速度。9包括几个实证图表和计算公式中的摩擦系数与滑动速度，允许误差产生在两个轮齿之间的差距中，同时也允许接触压力的产生。10讨论了齿轮的节圆线速度以及传输摩擦系数。在这项研究中,只有两齿表面之间的摩擦力和弹力的变化是重要的，一般的ZK型蜗轮集是用来消除反弹力的。在以往的研究工程中，齿轮和齿轮套均集中极限承载，在压力分布和压力允许中装载齿轮,并且影响到两者的摩擦系数和滑动速度。在大多数调查中假定轮齿之间的相对滑动速度是不变的。这项研究中着重考察了弹性变形的齿面和系统动力学非线性摩擦。在发达国家中研究动态的蜗轮集和动态模型的蜗轮集现在越来越广泛。在实际值和测量值之间进行了大量的实验。最后,探讨了矩惯性轮齿摩擦，刚性轴和刚度齿的非线性特性的传输机制进行了研究。2蜗轮的动态模型21蜗杆与蜗轮集的平衡方程几何蜗轮载列于图1有蜗杆,蜗轮,两轴,四轴承和一个轮齿，轴蜗杆驱动的角度的Y1。旋转角度的旋转角度的本体Y2由于弹性变形的蜗杆轴Y16组。转角蜗轮传动机构是扭矩和惯性矩。圆形半径的斜齿是DVDRW的他的转动惯量为刚体JG。圆形半径的蜗轮是体操。目前具有惯性的轮齿是J4。在这项研究中。可以看出忽视科学的影响，论在理论分析和实验中都应用ZK型蜗轮与蜗杆。简化的理论模型,其基本假设如下1轮齿的平衡行；中国矿业大学2008届本科生毕业设计第15页2蜗杆与蜗轮齿的弹性；3肌体中的蜗轮；4蜗杆与蜗轮相互垂直；5轮齿的间隙被忽略；6两对齿之间没有误差产生；7单方向的轮齿；8在蜗杆与蜗轮轴的转动中动态表现可以忽略；9平行自由度的所有元素不予考虑；10考虑摩擦没有其他的阻尼效应的影响。22轴承、蜗杆与蜗轮轴的轴向弹簧常数实验结果对轴承列负荷和轴向位移图2。蜗杆轴承与蜗轮轴承的轴向弹簧常数轴承得到了良好的效果，如图2。此外,KLWS和KBTWS可视为两个串联的轮齿以及KLGS和KBTGS也可视为两个串联的轮齿。方程列如下中国矿业大学2008届本科生毕业设计第16页LWSBTSSGSGSLBTSK23两摩擦轮齿之间的滑动摩擦系数的非接触齿之间的相对运动齿蜗杆与蜗轮牙齿被视为纯滑动,所以摩擦起着重要作用,对经营业绩的蜗轮定。外啮合齿轮组直接承受压力。FIG2THERELATIONOFAXIALDIRECTIONDISPLACEMENTSOFBEARINGANDAXIALLOADS3实验装置实验装置如列图3和阳离子的蜗轮载列于表1。一般的ZK型蜗轮套是用来消除反弹力的，减少比率齿轮集156和模块齿轮2。在步进电机中,没有型号转速0361/STEP，是用于蜗杆的驱动的。加速度KS77优越的位置上的蜗杆齿轮轴被用来测量角度，加速度使用Y2，角位移的使用Y2，获得了综合测量角加速度两次镍USB和6009数据采集系统配备实验室浏览软件是用来挑取电压数据和加速度。在最初的实验中,该系统是一套在休息状态，采样率的数据采集量达到标准值。当实验开始后，蜗轮加速到其最大速度沿蜗杆轴以下所需的加速度曲线运动，再停止后投入角度到达的Y1量，数据采集系统记录了加速度的加速度而16MM的蜗杆和齿轮。用几何关系可以计算出加速度角加速度。中国矿业大学2008届本科生毕业设计第17页FIG3THEEXPERIMENTDEVICEOFWORMGEARSETTABLE1SPECICATIONSOFWORMGEARSETMODULUSM231实验测量结果实验测量结果的圆形角加速度和轮齿的蜗轮轴曲线列于图4。加速度之间的零线角加速度对Y2和Y4所综合两次获得角位移，列图5。中国矿业大学2008届本科生毕业设计第18页FIG4THEMEASUREDRESULTSAANGULARACCELERATIONY2ANDBANGULARACCELERATIONY4FIG5THEANGULARDISPLACEMENTOBTAINEDBYINTEGRATINGTHEACCELERATIONTWICEAANGLEY2ANDBANGLEY44结论在这项研究中,运用动力平衡方程考虑蜗轮平衡轮齿的发展分析的结果与实测数据表明，此数学模型是合理正确的。随着对转动惯量,摩擦力,刚度轴的固定。研究参数结论如下中国矿业大学2008届本科生毕业设计第19页1直径的轮齿逐渐减少,振幅振荡也逐渐减少；2较大的模块齿轮,较高的最大振幅角度使用Y2；3对于蜗杆的振荡,蜗杆轴不是最重要的；4齿轮的效果；5与Y2相比，摩擦的影响较大。上述结论表明,当设计高精度定位的蜗轮集时，蜗轮的平衡性是非常重要的，该蜗轮的材料应采用较好的刚性材料。 中国矿业大学2007届本科生毕业设计 第81页目 录1 绪论11.1 引言11.2 概述 11.3 国内外绞车的发展31.4 JHB-8型回柱绞车的技术特点32 总体设计 42.1 设计总则42.2 设计条件42.3 传动方案的设计52.4 电动机的设计选择52.4.1 电动机输出功率的计算52.4.2 确定电动机的型号62.4.3 牵引钢丝绳直径的确定及滚筒直径的确定72.5 滚筒的设计计算72.5.1 滚筒直径72.5.2 滚筒宽度72.5.3 滚筒的外径82.5.4 验算滚筒的平均速度82.5.5 验算电机闷车时，钢丝绳在里层的安全系数93 减速器的设计计算103.1 减速器参数确定103.2 圆弧蜗杆蜗轮的设计计算113.2.1 材料的选定123.2.2 初选参数123.2.3 蜗轮蜗杆参数计算及校核133.3 内齿轮啮合及过桥传动设计173.3.1 传动材料以及数据参数173.3.2 强度校核183.4 过桥齿轮与滚筒齿轮啮合设计：233.4.1 传动材料以及数据参数 233.4.2 强度校核243.5 减速器传动轴的设计校核293.5.1 第1轴的设计计算293.5.2第2轴的设计计算363.5.3 第3轴的计算384 滚筒轴的设计计算394.1 滚筒和齿轮上的作用力394.2 确定轴的结构方案404.3 轴的强度校核414.3.1绘制轴的弯矩图和扭矩图415 系统传动部件的校核475.1 联轴器上键的校核475.2 蜗轮上键的校核475.3 内齿轮上键的校核485.4 轴轴承的校核485.5 滚筒轴承的校核515.6 制动器的校核515.7 滚筒联结螺栓的校核526 JHB-8型回柱绞车使用说明书546.1 使用范围546.2 主要技术规范546.3 结构特征546.4 绞车的润滑与密封556.5 电气操纵系统556.6 绞车的装配、调整、及试运转556.6.1 卷筒装置566.6.2 空负荷试运转566.6.3 负荷试运转566.7 安装、固定、操作和后移576.8 绞车的操作规程596.8.1 工作前的注意事项606.8.2 工作时应遵守下列规定606.8.3 工作后应注意的事项616.9 绞车的维护、拆卸与修理616.10煤矿安全规程对矿井提升机和绞车规定626.11绞车的运输和贮存67小结 68参考文献 69附录 70致谢90摘 要JHB8型回柱绞车是一种有效的矿山辅助运搬设备。该型绞车主要应用于回柱放顶之用，同时也可用于上山、下山、平巷等综采工作面设备的搬迁，比如液压支架、溜槽等。此外，拉紧皮带机机头、运料、调度车辆等工作都可以用这种绞车来完成。在港口、码头、建筑工地、工厂企业，这种绞车也可以发挥作用。JHB8型回柱绞车的传动系统采用两级传动，包括蜗轮蜗杆齿轮传动、圆柱齿轮传动，在设计过程中采用承载能力大的圆弧蜗轮蜗杆；而且采用了开式齿轮传动，大大简化了机械部分的传动系统，便于安装和拆卸，结构布置紧凑、合理。在设计过程采用锥面制动端盖实现了工作状态和制动状态的互锁。绞车起动时动载小，钢丝绳受到的冲击小。只需轻轻点动电机控制按钮，就可起动电机，然后操作制动的手柄，便可实现绞车的动作。设计中为使回柱绞车具有良好的防爆性能采用了防爆电动机以及防爆磁力启动器和防爆按钮开关。该绞车适用条件强、使用寿命长。该绞车结构紧凑，外形尺寸小；结构为近似对称布置，外形美观，成长条形，底座呈雪橇状；绞车重心低，底座刚性好，可安装地锚，运转平稳，安全可靠，安装方便。关键词：回柱绞车； 圆弧蜗轮蜗杆； 制动 ABSTRACTJHB8 to prop pulling winch is an effective mine auxiliary equipment shipped to move. This type of winch mainly used to top-of-use, but also can be used to uphill, downhill, Pingxiang fully mechanized coal face, such as the relocation of equipment, such as hydraulic support, the chute, and so on. In addition, the belt-tighten the nose, and transport material, scheduling and other work vehicles can be used to complete the winch. At ports, terminals, construction sites, factories and enterprises, the winch can also play a role. JHB8 to prop pulling winchdrive system using two transmission, including worm worm gear drive, cylindrical gear transmission, in the process of designing a large carrying capacity of the arc Worm Gear, and adopted the open-gear transmission, greatly simplifies the Mechanical part of the drive system, easy to install and demolition, structural layout compact and reasonable.In the design process using cone brake cover state and work to achieve a state of interlocking brake. Starting at the winch dynamic small, the impact on the rope. Just gently move the motor control button, we can start the electrical and operation of the brake handle, can be realized winch action. Design for the prop pulling winch has a good performance by the explosion-proof electrical explosion-proof and explosion-proof magnetic starter button switch. The winch conditions apply strong and long life. The winch compact structure, shape, small size, structure similar to symmetrical layout, aesthetic appearance, growth Strip, a sled-shaped base; winch low center of gravity, rigid base, and can be installed to anchor, a smooth operation, safety and reliability, ease of installation.Keywords：prop pulling winch; arc Worm Gear; brake1 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、运搬、提升的机械化。其中运搬包括运搬和辅助运搬。绞车就是辅助运搬的其中一种。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。1.2概述 回柱绞车又称慢速绞车，是供煤矿井下采煤工作面回柱放顶之用。由于它的高度较低重量又轻，特别适用于薄煤层和急倾斜煤层采煤工作面，以及各种采煤工作面回收沉入底板或被矸石压埋的金属支柱。随着机械化采煤程度的提高，它越来越多地被广泛用于机械化采煤工作面，作为安装、回收牵引各种设备和备件。JHB-8型回柱绞车是一种有效的矿山辅助设备。该型绞车主要应用于回柱放顶之用，同时也可用于上山、下山、平巷等综采工作面设备的搬迁，比如液压支架、溜槽等。此外，拉紧皮带机机头、运料、调度车辆等工作都可以用这种绞车来完成。在港口、码头、建筑工地、工厂企业，这种回柱绞车也可以发挥作用。可见，回柱绞车在煤炭行业、机械行业，包括部分其他行业都有着不可忽视的地位。回柱绞车在回采工作面的布置方式有以下三种：1）安装在回风巷内，距回采工作面约。这种布置方式适用条件广，尤其是煤层倾角较大，顶板破碎，压力较大的工作面。但这种布置方式会影响回风巷的运料工作。每一次回柱需移动导向轮，钢丝绳绕过导向轮，多了一个拐弯，摩擦阻力增大，钢丝绳容易损坏。按这种方式布置的回柱绞车，必须沿钢丝绳牵引方向长条式布置，绞车宽度不应超过，过宽则会堵塞巷道。因为运料工人常常从机体旁经过，齿轮一定要密闭，不然就容易引起事故。2）安设在回采工作面上端，紧靠回风巷上部和密集支柱之间。这种布置方式当顶板较好，煤层倾角较小的条件下采用。但每进行一个循环都须移动绞车，且需移开柱子，因而不够方便。在工作面上方顶板压力较大时，机座受力容易变形，可能引起齿轮啮合不良，甚至回柱绞车有被压埋的危险。3）安设在工作面上，工作面上有数台绞车同时回柱，加快回柱速度。这种布置方式对浅截深的机采工作面尤为需要。例台徐州矿务局认为，回柱设备是当前提高煤产量的关键。现在安排回柱放顶时间是每天一个班（8小时），而用刨煤机进尺米只要2小时就能完成，因此，只要加快回柱速度，就会收到提高煤产量的效果。回柱绞车结构的一般分析1）按驱动机构分（1）手摇式回柱绞车手摇式回柱绞车用于人工回柱，体积小，重量轻，移动方便，结构简单。但人工回柱效率低，安全性差，一般只用作辅助作业，或在回收金属支柱时使用。（2）风动回柱绞车风动回柱绞车拉力大，重量轻，适用于我国西南地区的超级瓦斯矿，但是风动回柱绞车成本较高，使用范围受到限制。（3）电动回柱绞车电动回柱绞车使用范围最广，目前各制造厂生产的多为电动回柱绞车。2）按滚筒结构分（1）缠绕式滚筒缠绕式滚筒具有一定的容绳量，操作简单，使用范围广，但体积和重量都比较大，现在生产的回柱绞车以采用缠绕式滚筒的为最多。（2）摩擦式滚筒摩擦式滚筒多制成双曲线型，靠滚筒上的几圈钢丝绳与滚筒的摩擦力带动钢丝绳进行工作，滚筒量不受限制，也不存在排绳子问题，解决了“咬绳现象，这种绞车尚在试验中。（3）链条滚筒链条滚筒即用缠绕链条来进行回柱工作。因链条较重，不宜太长，如某厂生产的三吨轻便回柱绞车，链条仅有6米，因此，使用这种回柱绞车的极少。3）按传动机构分（1）普通蜗杆蜗轮传动淮南煤矿机械厂1952年生产的HJ-14型回柱绞车，第一级为普通蜗杆蜗轮传动，再经过二级圆柱齿轮带动滚筒。采用蜗杆蜗轮传动机械效率低，虽具有结构结实耐用的优点，但体积重量都很大，搬运困难，不适于井下狭窄环境和经常移动的特点，故此类回柱绞车已不再生产。（2）圆弧面蜗杆传动现在生产的各种回柱绞车均采用圆弧面蜗杆传动，机械效率提高到约为机器体积和重量都相应减少。1.3 国内外绞车的发展近40年我国的煤炭行业发生了巨大变化，总裁机械化水平达到国际先进水平，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，材料的运较基本上沿用传统的小绞车群接式的运输，运输战线长，环节多，占用搬运设备、人员多，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。可见矿井辅运输是当前现代化矿井建设的关键和重点。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70年代，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：1）标准化系列化；2）体积小、重量轻、结构紧凑；3）高效节能；4）寿命长、低噪音；5）一机多能、通用化高f、大功率；6）外形简单、平滑、美观、大方。针对国外的情况我们应讥采取以下措施：1）制定完善标准，进行产品更新改造和提高产品性能；2）完善测试手段，重点放在产品性能检测；3）技术引进和更新换代相结合；4）组织专业化生产，争取在较短时间内达到先进国家的水平。1.4 JHB-8型回柱绞车的技术特点1）速度变化不大，回柱效率高JHB-8型回柱绞车工作时的牵引速度为，平均速度,最大牵引力为，容绳量为，工作效率大大提高。2）结构简单，布置合理JHB-8型回柱绞车的传动系统采用两级传动，包括圆弧蜗轮蜗杆齿轮传动、圆柱齿轮传动，而且采用了开式齿轮传动，大大简化了机械部分的传动系统，便于安装和拆卸，结构布置紧凑、合理。3）操作简单，安全可靠JHB-8型回柱绞车采用锥面实现了工作状态和制动状态的互锁。绞车起动时动载小，钢丝绳受到的冲击小。只需轻轻点动电机控制按钮，就可起动电机，然后操作制动的手把，便可实现绞车的动作。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）要考虑到回柱时的各种问题。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。使用环境和工作条件（1）环境温度为；环境相对湿度不超过；海拔高度以下。（2）周围空气中的甲烷、煤尘、硫化氢和二氧化碳等不得超过煤矿安全规程中所规定的安全含量。2.2 设 计 条 件最大牵引力：平均牵引速度：容绳量：2.3 传动方案的设计过桥齿轮 蜗杆 蜗轮内齿轮 滑移齿轮 大齿轮1蜗杆轴 2蜗轮轴 3过桥齿轮轴 4滚筒轴图2.1 JHB-8型回柱绞车传动系统图其传动路线是：防爆电机联轴器蜗杆蜗轮内齿轮外齿轮过桥齿轮大齿轮卷筒。2.4电动机的设计选择2.4.1电动机输出功率的计算已知：最大拉力 平均绳速 即：则：根据以上的传动方案图2.1可得：总传动效率 其中： 联轴器的效率为； 轴承的效率为； 蜗轮蜗杆传动效率为； 齿轮传动效率=0.97。2.4.2确定电动机的型号 电动机所需的额定功率与电动机输出功率之间有以下的关系： 其中：用以考虑电动机和工作机的运转等外部因素引起的附加动载荷而引入的系数，取 同时，绞车井下使用，条件比较恶劣，要求电动机必须具有防爆功能，查机械零件设计手册，得到电动机的型号：额定功率实际转速重量：其外形尺寸：电机中心高度：电动机轴直径长度：2.4.3牵引钢丝绳直径的确定及滚筒直径的确定回柱绞车主要用于回采工作面中的回柱放顶，亦可用于托运重物和调度车辆等用途。由于其工作环境恶劣，要求其具有一定的防腐蚀及防锈能力。钢丝绳的安全系数取，则钢丝绳所能承受的拉力需满足以下的要求：拉其中：拉则： 查机械设计手册， 表选择： 绳 股 绳纤维芯，钢丝绳表面镀络。其主要参数如下： 钢丝绳直径： 钢丝直径： 钢丝总断面面积： 参考重力： 钢丝绳公称抗拉强度： 钢丝破断拉力总和：2.5滚筒的设计计算2.5.1滚筒直径式中，钢丝绳直径 则 取 2.5.2滚筒宽度滚筒的宽度直接影响到最终产品的宽度，因此它的宽度必然要有最大值的限制，即不能太宽。滚筒的宽度太窄的话，那么与减速器装配起来后，就会显得不协调。所以滚筒的宽度不能随便确定，而最好是在画图的过程中把它定下来，这样有利于整体的配合。让人看起来协调、美观、大方。但现在考虑到滚筒的平均速度以及便于下面的各种计算，我们暂定滚筒宽度为。2.5.3滚筒的外径按照常规，同时根据煤矿安全规程，钢丝绳的缠绕层数最好不要超过5层，也就是说，控制在5层以内,但也可以超过层。滚筒的容绳量，我们为，据以上设计可知，每一层缠绕的圈数：（圈）每一圈所缠绕的长度：计算钢丝绳的缠绕层数为（层）则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：根据设计要求平均速度为滚筒的转速为：计算出系统总传动比为：2.5.4验算滚筒的平均速度（钢丝绳平均速度）：1）最小速度 2）最大速度3）平均速度2.5.5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 2）电机闷车时，钢丝绳在里层的安全系数 所以电机闷车时，钢丝绳也安全。3 减速器的设计计算3.1减速器参数确定根据减速器情况并查蜗轮蜗杆传动设计参数，决定两级传动比的分配情况如下:第一级蜗轮传动：第二级齿轮传动：电动机输出功率：系统总传动比：第一级：第二级：系统中各个传动轴的速度：1轴2轴 =3轴 轴转速：=齿轮转速：= 4轴 轴转速： =齿轮转速： =各轴功率计算： 电机输出功率为： 1轴 =2轴 3轴 4轴 计算各轴扭距1轴2轴 3轴 轴上扭矩： 齿轮扭矩：4轴 轴上扭矩：齿轮扭矩：3.2圆弧蜗杆蜗轮的设计计算蜗杆传动用于于传递空间交错的两轴间运动和动力,通常两轴的交角为。蜗杆传动的特点：1）传动比大，在动力传动中，一般传动比，在分度机构中，传动比可达成1000；2）传动平稳，冲击载荷小；3）具有自锁性；4）相对滑动速度较大，当工作条件不够好时，会产生严重的摩擦磨损，传动效率低，自锁性时效率仅为左右；5）要采用减摩性较好的贵重有色金属的合金作蜗轮，成本较高。蜗杆传动的类型：有圆柱蜗杆传动、环面蜗杆传动、锥蜗杆传动。圆柱蜗杆传动又分为普通圆柱蜗杆传动和圆弧圆柱蜗杆传动。普通圆柱蜗杆传动分为阿基米德蜗杆（ZA蜗杆）、法向直廓蜗杆（ZN蜗杆）和渐开线蜗杆（ZI蜗杆）。各蜗杆传动的特点及应用：阿基米德蜗杆：端面齿廓为阿基米德螺旋线，轴向齿廓为直线。加工时，车刀切削平面通过蜗杆轴线。一般用于低速、轻载或不重要的传动。法向直廓蜗杆：端面齿廓为渐开线。加工时，车刀刀刃平面与基圆相切，可在专用机床上磨削，易保证加工精度。一般用于蜗杆头数较多、转速效高且精度要求较高的传动。渐开线蜗杆：端面齿廓为延伸渐开线，法面齿廓为直线。可用砂轮磨削，常用于多头、精密的传动。圆弧圆柱蜗杆传动：蜗杆齿廓为内凹弧形，蜗轮齿廓为凸弧形。其综合曲率半径较大，承载能力高， 较普通圆柱蜗杆传动高。广泛应用于冶金、矿山、化工、建筑、起重等机械设备中。环面蜗杆传动:同时啮合的齿对数多,由于齿的接触线与相对运动方向处处几乎垂直,齿面间形成动压油膜条件好,承载能力高于普通圆柱蜗杆传动约倍.制造和安装较复杂,对精度要求高。锥蜗杆传动：同时啮合的齿对数多，重合度大。传动比大，一般为。承载能力和效率较高。侧隙可调整，机构紧凑。制造安装简单方便。但传动具有非对称性，正反转受力、承载能力和效率均不相同。在此，选用圆弧圆柱蜗杆传动。3.2.1 材料的选定蜗杆材料：35CrMo,整体调质处理，硬度HB240270，齿面氮化深度，齿面硬度HV516615(HRC5056)。 ，蜗轮材料：ZQSn6-6-3 金属模型铸造3.2.2初选参数 根据机械设计手册表16.5-37，16.5-37查得： 中心距： 传动比：39 模数：8 蜗杆： 齿廓曲率半径： 轴向齿形角： 齿顶高： 顶隙c： 轴向齿厚： 导程角 圆弧中心坐标： 齿顶倒圆圆角半径r： 根据机械设计手册选取，蜗轮转速 18.72蜗杆转速 n3.2.3蜗轮蜗杆参数计算及校核1) 蜗杆分度圆直径： 2) 蜗轮分度圆直径:3) 蜗轮变位系数 4) 顶隙C：5) 蜗杆齿顶高：6) 蜗杆齿根高：7) 蜗杆齿根圆直径:8) 蜗杆齿顶圆直径：9) 蜗轮齿顶高：10) 蜗轮齿根高： 11) 蜗轮齿根圆直径： 12) 蜗轮喉圆直径： 13) 蜗轮顶圆直径： 14) 蜗杆轴向齿厚：=15) 蜗杆法向齿厚：16) 蜗轮齿宽： 17) 蜗杆齿宽：18) 圆弧中心坐标： 蜗轮蜗杆传动的失效形式与齿轮一样，也会出现齿面点蚀、胶合、磨损和齿根折断等。由于蜗轮材料硬度较蜗杆为低，所以失效经常发生在蜗轮轮齿上。根据机械设计手册齿轮传动P243页3.1.4 轴向圆弧圆柱蜗杆传动的齿面接触强度的计算可以近似的采用普通圆柱蜗杆传动的齿面接触轻度计算方法（见表16.5-10），由于这种传动是凹凸面接触，当量曲率半径大。接触线方向有利于润滑，因此可以视为接触应力较小。用表16.5-10的公式可将降低，或把增大。由于这种传动的蜗轮齿根较厚，一般不产生齿根折断。因此不必计算齿根弯曲强度。有关其他的选择可以参考普通圆柱蜗杆传动。求蜗轮的圆周速度，并校核效率：实际传动比：蜗轮的圆周速度：滑动速度： 求传动效率，按式（16.5-3）式中 取；。所以，与暂取值0.85接近。校核蜗轮齿面的接触强度：按表16.5-10，齿面接触强度验算公式为： 式中：查表16.5-11得：查表16.5-12得：(间歇工作); 蜗轮传递的实际转矩： 5337.95当时。查图16.5-4得. 将上式带入。计算出：所以，强度满足。3.3内齿轮啮合及过桥传动设计齿轮传动是机械传动中应用最广泛的一种传动。目前，齿轮传动的功率可高达数万千瓦，圆周速度可达，直径可达以上单级传动比可达8以上，传动效率达。齿轮传动承载能力大，效率高，传动比准确，结构紧凑，工作可靠，使用寿命长。但制造和安装精度要求高，制造费高，不宜用于中心距较大的场合。按工作条件，齿轮传动可做成开式、半开式和闭式齿轮传动。开式齿轮传动，齿轮完全外露，易落入灰砂和杂物，不能保证良好的润滑，故轮齿易磨损，多用于低速级、不重要的场合。半开式齿轮传动，齿轮浸入油池内，上装护罩，但不封闭。闭式齿轮传动，其齿轮和轴承完全封闭在箱体内，能保证良好的润滑和较好的啮合精度，为多数齿轮传动所采用。按齿面硬度，齿轮可分为软齿面和硬齿面齿轮。3.3.1传动材料以及数据参数 5)材料及热处理小齿轮选用， 渗碳淬火回火HRC5662；内齿轮选用， 渗碳淬火回火HRC5662；过桥齿轮选用， 渗碳淬火回火HRC5662。3.3.2强度校核1）按接触疲劳强度校核（1）:（2）:（3）:（4）: （5）由表8119，选取： （6）由图832 （7）由图834表8120（8） 图835，（9）由图836查得：（10）由表8122查得：（11）由图838d查得：（12）（13）由图839，按允许点蚀查得： ，（14）由图840 （15）由图841 查得： （16）粗糙度系数 由图841，齿面粗糙度3.2，0.95， （17）由图843查得： （18）齿数比u： （19） 其中重合度系数取（20）（21）（22）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) 图834 表8120（2) 由图844，查，（3) 直齿轮（4) 由图847d查得：（5) 由表8124得：（6) 由图849 （7) 由图850查得：按 重合度：=(-tan)+(-tan)=20(tan(arccos-)+20(tan(arccos-)=1.86重合度系数=0.25+0.75/1.86=0.65（8) （9) 10) 查表8121得：11) 过桥齿轮在传动系统中只起传递转矩和动力，不改变传动比。过桥齿轮的的尺寸参数数据和外齿轮的相同。所以其强度校核和外齿轮相差部大，强度也应满足要求。因此根据以上设计计算得出在传递过程中。强度足够。以下给出内齿轮传动以及过桥齿轮的设计参数。其中：为内齿轮，为滑移齿轮，为过桥齿轮。齿轮其他主要尺寸计算 齿轮分度圆直径： 根圆直径：齿根高： = 顶圆直径：齿顶高： 3.4过桥齿轮与滚筒齿轮啮合设计：3.4.1传动材料以及数据参数 5)材料及热处理滚筒齿轮选用20，渗碳淬火回火HRC5662；过桥齿轮选用20，渗碳淬火回火HRC56623.4.2强度校核齿轮传动的失效主要发生在轮齿部位，其他部位很少失效。轮齿的主要形式有轮齿折断、齿面点蚀、齿面胶合、齿面磨损和塑性变形。轮齿折断指齿轮一个或多个齿在齿根部位整体或局部的断裂。轮齿因受到短是过载或冲击栽荷时，引起轮齿突然断裂，叫过载折断。轮齿在多次重复的弯曲应力和应力集中作用下的折断，叫疲劳折断。齿面点蚀是指在交变的接触应力多次反复作用下，在齿面节线附近，会出现若干小裂纹。封闭在裂纹中的润滑油，在压力作用下，产生楔挤作用而使裂纹扩大，最后导致表层小片状剥落而形成麻点状凹坑，形成齿面疲劳点蚀。齿面胶合是指在高速重载和低速重载传动时，相啮合齿面金属发生粘焊现象，随着齿面相对运动，粘焊处衩撕破脱胎换骨后轮齿表面沿滑动方向形成沟痕，一般出现在齿顶和齿根处。齿面磨损是指当外界的硬屑落入运动着的齿面间，就可能产生磨粒磨损。另外当表面粗糙的硬齿与较软的轮齿面相啮合时，由于相对滑动，软齿表面易被划伤也可能产生齿面磨粒磨损。塑性变形是当齿轮材料较软面载荷摩擦力又很大时，啮合过程中，齿面表层会沿着摩擦力的方向产生塑性变形从而破坏正确齿形。主动轮在节线附近形成凹槽，从动轮在节线附近形成凸脊。1）按接触疲劳强度校核（1）（2）（3）（4）齿宽：（5）由表8119选取：（6）由图832 选取（7）由图834表8120选取，（8） 图835（9）由图836查得：（10）由表8122查得：（11）由图838d查得：（12）（13）由图839，按允许点蚀查得： （14） 由图840 （15）由图841 ， 查得：（16）粗糙度系数 由图841，齿面粗糙度3.2，（17）由图843查得： （18）齿数比u : （19） 其中重合度系数取（20）（21）得：（22）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） 图834 表8120（2）由图844，查（3） 直齿轮得：（4）由图847d查得： （5）由表8124得：（6）由图849 （7） 由图850查得：按 重合度=(-tan)+(-tan)=20(tan(arccos-)+72(tan(arccos- )=1.68重合度系数:（8） （9） （10）查表8121得：（11） 齿轮其他主要尺寸计算 齿轮分度圆直径： 根圆直径：= 顶圆直径： 3.5减速器传动轴的设计校核3.5.1 第1轴的设计计算1）计算轴和齿轮上的作用力 其中：, ,蜗杆分度圆直径蜗轮分度圆直径在传动过程中，蜗杆齿面上所受的的力可以分解为3个相互垂直的分力：圆周力、径向力、轴向力。蜗杆圆周力：=蜗杆轴向力: = =蜗轮圆周力：蜗轮轴向力: 径向力：2）初步估算轴的直径蜗杆的材料为35CrMo由式计算轴的最小直径，由于轴跨度很长且要要考虑轴上键槽的影响使轴加大60%来确保安全；查表：取A=100 则因为轴的最小直径段通过联轴器与电动机轴相连。由上可知电动机轴的直径使。故取轴的最小直径为。3）轴的结构设计（1）确定轴的结构方案右轴承从轴的右端装入，右边靠轴肩定位，左边靠轴承盖。左轴承从轴的左端装入，左边靠轴肩定位，右边靠轴承盖。由于齿轮直径小，故做成齿轮轴，齿轮轴段的长度取。右边半联轴器靠轴肩定位。采用单列圆锥滚子轴承和刚性联轴器。图的结构如图3.1所示：图3.1（2）确定各轴段直径和长度段 根据，并且与电动机输出轴的直径相配合来选择联轴器并确定轴段的轴颈。根据选择联轴器型号为:YL10型。公称转矩。轴孔长度，总长。轴的长度比毂孔长度少短一点为。由轴径根据选择键。尺寸为，。段 考虑到轴承端盖的大小和厚度，以及端盖的装拆，所以段轴的长度为，此段要定位联轴器，所以轴的直径要大于，故取。段 此段上装有圆锥滚子轴承,考虑到轴承的便于装拆以及轴承端盖对轴承的定位，取要大于，且要符合标准轴承内径，故取。查暂选轴承的型号为32313，其宽度,基本额定载荷，。轴承润滑方式选择脂润滑。考虑到轴承的定位取略小于轴承的宽度。段 便于拆卸轴承内圈且要定位轴承，。取轴肩。段 根据蜗轮的分度圆直径以及蜗杆的齿轮长度暂定。便于圆弧面蜗杆的加工要小于圆弧面齿轮的分度圆直径。故取。此段为圆弧面齿轮，根据蜗轮蜗杆啮合传动取蜗杆， 此段与段对称布置，所以，。段 此段与段对称布置，所以，。段 该段轴的直径。查暂选轴承的型号为32313，其宽度,基本额定载荷，。轴承润滑方式选择脂润滑。轴的长度等于轴承的宽度，。3）确定轴承及齿轮作用力的位置如图所示，先确定轴承支点的位置，查31313轴承，起支点,因此轴的支承点到齿轮载荷作用点距离，。4）绘制轴的弯矩图和扭矩图（1）求轴承反力H水平面：由图3.2（b）求轴承反力由得：解得：由解得：V垂直面：由图3.2（c）求轴承反力由得：解得由：解得（2）求齿宽中点处弯矩 H水平面 V垂直面合成弯矩M图3.2（d）扭矩 图3.2（e）轴的弯矩图和扭矩图如下面所示：图3.2 轴的受力简图5）按弯扭合成强度校核轴的强度当量弯矩，取折合系数=0.6,则齿宽中点处当量弯矩 图3.2（f）=轴的材料为,整体调质处理，硬度HB240270，查得=930N/mm，由设计书中可查得材料许用应力= 90N/mm。轴的计算应力为：所以，该轴满足强度要求。6）确定危险截面：根据载荷较大及截面较小的原则，选取截面B为危险截面（1） 计算危险截面应力：截面右侧弯矩： 截面上的扭矩：T = 161040抗弯截面系数：21600mm3抗扭截面系数：43200mm3截面上的弯曲应力：截面上的扭转剪应力：弯曲应力幅：= 38 弯曲平均应力：0扭转剪应力的应力幅与平均应力相等，即：1.865（2）确定影响系数：轴的材料为，调质处理。由表8-2查得 930 。440280轴肩圆角处的有效应力集中系数、根据 0 ，查机械设计表8-9可得：= 2.0 = 1.5尺寸系数 、，根据轴的截面查图8-12的得= 0.7= 0.75表面质量系数 、 根据930 和表面加工方法为精车，查图8-2，得材料弯曲、扭转的特性系数 、 取：= 0.1= 0.5，= 0.05由上面参数可得：其中：查表8-13中的许用安全系数值，查得该轴安全，校核通过。3.5.2第2轴的设计计算1）计算轴和齿轮上的作用力其中： 蜗轮分度圆直径在传动过程中，蜗轮齿面上所受的的力可以分解为3个相互垂直的分力：圆周力，径向力，轴向力蜗杆圆周力：=蜗杆轴向力: =蜗轮圆周力：蜗轮轴向力: 径向力：2）初步估算轴的直径取40Cr调质作为轴的材料由式计算轴的最小直径，由于要考虑轴上键槽及倒角的影响使轴加大10%来确保安全；查表，取A=100 则故取轴的最小直径为。3）轴的结构设计（1）确定轴的结构方案右边两个轴承从轴的右端装入，左轴承从轴的左端装入，蜗轮从轴的右端转入靠左右两轴承定位，滑移齿轮和内齿轮从轴的左端转入。左端轴承靠箱体以及套筒定位，右端轴承靠端盖定位。采用单列圆锥滚子轴承和深沟球轴承。图的结构如图3.3所示：图3.3 轴的结构设计（2）确定各轴段直径和长度段 根据，确定。考虑到锥面端盖的厚度，滑移齿轮的宽度，以及在回柱绞车运转中的离合，刹车时，滑移齿轮在轴上移动的距离暂定，由于滑移齿轮在轴上既作滑移运动，又相对与轴作转动，因此在此段轴上装耐磨和减磨的轴套。查GB/T 18324-2001选择轴套GB/T 18324-C90105160-CuSn8P。段 此段上装有内齿轮,考虑到右边圆锥滚子轴承的定位以及内齿轮的定位，取 ，。内齿轮与轴之间通过键联结。由轴径根据选择键C型。尺寸，。段 此段装有圆锥滚子轴承，考虑到轴承的定位与装拆，以及与其相邻零件的装拆。取。根据轴的直径查暂选轴承的型号为30322，其宽度,基本额定载荷，。轴承润滑方式选择脂润滑。考虑到轴承的定位此段轴的长度应小于圆锥滚子轴承的厚度。故。段 此段上装有蜗轮，蜗轮的宽度为，考虑到蜗轮定位与装拆问题取。，。蜗轮与轴之间通过键联结。由轴径根据选择键。尺寸为，。段 此段与3段对应，取。根据轴的直径查暂选轴承的型号为30322，其宽度,基本额定载荷。轴承润滑方式选择脂润滑。取此段轴的长度等于圆锥滚子轴承的厚度。故。3.5.3第3轴的计算1）此轴为过桥齿轮的支承轴，不传递转矩，只承受弯矩。轴上齿轮传递的功率：轴上齿轮的转速：2）初步估算轴的直径取40Cr调质作为轴的材料，由式由于此轴只承受弯矩，不传递转矩。所以附加系数0.7.查表取A=100 则 0.7100所以，取轴最小直径3）轴的结构设计（1）确定轴的结构方案此轴支承过桥齿轮。为了齿轮的便于装拆，轴取阶梯装。分为三段，两边直径小中间直径大。图的结构如图3.4所示。 图3.4（2）确定轴的直径和长度段 此段取最小直径。由于这一段起支承作用，考虑到箱体的厚度。取。段 上装有过桥齿轮，为了齿轮两边有一定的空间，所以轴的长度应不齿轮厚度少大一点，过桥齿轮厚度为，所以取。为了齿轮的装拆。此段直径应比第一段的大，故取。过桥齿轮相对与轴作转动，因此在此段轴上装耐磨和减磨的轴套。查GB/T 18324-2001选择轴套GB/T 18324-C90105100-CuSn8P。段 与一段对称，。4 滚筒轴的设计计算4.1滚筒和齿轮上的作用力由于滚筒轴只承受弯矩，并没有承受转矩。所以滚筒轴转速为零。为了便于计算。用轴上齿轮的参数来进行计算和校核。 其中： 轴上齿轮受力： 圆周力：= =径向力：回柱绞车的最大拉力：初步估算轴的直径取40Cr调质作为轴的材料由式计算轴的最小直径，由于滚筒轴主要承受弯矩。所以乘以0.95作为系数。查表得40Cr取A=100 则圆整4.2确定轴的结构方案 滚筒轴在回柱绞车中时很重要的。它的结构设计直接关系到整个回柱绞车性能。对于滚筒轴设计成近乎对称的结构，右圆柱滚子轴承从轴的右端装入，左边装有密封圈。密封群左边靠轴肩定位圆柱滚子轴承右端靠轴承端盖定位。，同理，左圆柱滚子轴承从轴的左端装入，右边装有密封圈。密封群右边靠轴肩定位，圆柱滚子轴承左端靠轴承端盖定位。轴的结构如图4.1所示。图4.1 （1）确定各轴段直径和长度段 根据，确定，根据滚筒支承座的厚度。确定。段 考虑到轴与滚筒支承座之间的定位，所以此段轴的直径要大于，故取。大齿轮靠螺栓与滚筒联结在一起。从而带动滚筒转动卷绳。大齿轮厚度为，大齿轮在转动过程中与支承座不发生干涉，所以此段长度要大于大齿轮的厚度，轴承端盖的厚度，故取。段 此段上装有圆柱滚子轴承和密封圈，考虑到轴承和密封圈的便于装拆以及轴承端盖对轴承的定位，取要大于，且要符合标准轴承内径，故取。查机械设计手册暂选轴承的型号为N2228，其宽度,基本额定载荷，。轴承润滑方式选择脂润滑。查机械设计手册得密封圈宽度为。为了轴承和密封圈的定位轴的长度应小于两者宽度之和。故取。段 此段为轴肩，便于定位。取，取。段 根据滚筒轴结构上的需要。取，。段 此段与4段相对称，为轴肩，便于定位。取，段 此段与3段对称布置，上装有圆柱滚子轴承和密封圈，考虑到轴承和密封圈的便于装拆以及轴承端盖对轴承的定位，取。查机械设计手册暂选轴承的型号为N2228，其宽度,基本额定载荷，。轴承润滑方式选择脂润滑。查机械设计手册得密封圈宽度为。为了轴承和密封圈的定位轴的长度应小于两者宽度之和。故取。段 此段与1段相对应，所以取，。4.3轴的强度校核为了便于计算，先确定各个作用点以及支点的位置。如图4.2所示：4.3.1绘制轴的弯矩图和扭矩图先将大齿轮、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端时，轴承、轴的受力最大，将各力移至卷筒轴心上：1）求滚动轴承反力H水平面：由图4.2（a）求轴承反力由得：解得：由解得：V垂直面：由图可知，在垂直面轴承没有受力。2）对整个滚筒轴分析（1）求轴承座反力H水平面：由图4.2（b）求轴承反力由得：解得：由解得：V垂直面：由图求轴承座反力由得：解得由：解得（2）求各处的弯矩B点处H水平面：V垂直面：C点处H水平面： V垂直面：D点处H水平面：V垂直面：合成弯矩M：轴的弯矩图和扭矩图如下面4.2所示：图4.23）按弯扭合成强度校核轴的强度由于滚筒轴只承受弯矩，没有扭矩。所以；轴的材料为40Cr,整体调质处理，硬度HB240-285查得=685N/mm，由设计书中可查得材料许用应力= 60N/mm。轴的计算应力为：所以该轴满足强度要求。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D为危险截面（1） 计算危险截面应力：截面右侧弯矩： 抗弯截面系数：172800截面上的弯曲应力：弯曲应力幅：= 14.53 弯曲平均应力：0（2）确定影响系数：轴的材料为40Cr 钢，调质处理。由表8-2查得 685 ，335 185 轴肩圆角处的有效应力集中系数、根据 0 ，查机械设计表8-9可得：= 2.0= 1.5尺寸系数 、，根据轴的截面查图8-12的得= 0.7= 0.75表面质量系数 、 根据685 和表面加工方法为精车，查图8-2，得= 0.84由上面参数可得：查表8-13中的许用安全系数值，查得该轴安全，校核通过。5 系统传动部件的校核5.1联轴器上键的校核 查机械零件设计手册表5-3 ，确定键的许用挤压应力 联轴器上所选键的基本尺寸为: 联轴器轴上的键主要失效形式是压溃，所以进行挤压强度计算。假定挤压应力在键的接触面上的均匀分布的，此时挤压强度条件是：上式中， 由以上可知，键的强度通过。5.2蜗轮上键的校核 查机械零件设计手册表5-3 ，确定键的许用挤压应力 此段上所选键的基本尺寸为: 此段轴上的键主要失效形式是压溃，所以进行挤压强度计算。假定挤压应力在键的接触面上的均匀分布的，此时挤压强度条件是： 由以上可知，键的强度通过不够，应采用双键。5.3内齿轮上键的校核 查机械零件设计手册表5-3 ，确定键的许用挤压应力 此段上所选键为C型，基本尺寸为: 此段轴上的键主要失效形式是压溃，所以，进行挤压强度计算。假定挤压应力在键的接触面上的均匀分布的，此时挤压强度条件是： 数据显示单键的强度不能满足条件，所以改用双键联结，采用180对称布置。考虑到可能会出现键上的载荷分布不均，所以按1.8个键计算。 所以，在这里要采用双键才能满足要求。5.4轴上轴承的校核查机械零件设计手册查暂选轴承的型号为32313，其宽度，基本额定载荷，。画出受力简图如图5.1： 图5.11）轴上所受的力=2）求轴承反力（1）H水平面：由图5.1求轴承反力由得：解得：由解得：（2）V垂直面：由图（c）求轴承反力由得：解得：由：解得：（3）求合成支反力3）计算轴承派生轴向力由机械设计表10-7轴承轴向派生力S4）计算轴承所受的轴向载荷因 5）计算轴承所受的当量载荷轴承工作时有轻微冲击，由表10-6 。载荷系数因查表10.5 得：故 因 查表10.5 得：故 6）计算轴承寿命因,故应按计算。由表10-3 取温度系数 55滚筒轴承的校核滚筒的轴承选用圆柱轴承型N2228（GB/T283-1994）。由手册查得，由以上计算可知，滚筒轴上的轴承满足寿命要求。56制动器的校核1）作用：（1）在绞车停止工作时，能可靠的刹住绞车，并继续保持这种制动状态，即正常停车制动。（2）在发生紧急情况时，能迅速而合乎要求的刹住绞车，即安全制动。2）要求：（1）安全、可靠；（2）动作迅速、有效；（3）结构简单、重量轻、尺寸小；（4）安装、使用及维护方便。在此传动系统中，选用锥面制动器。锥面制动离合器靠主，从动部分的结合元件（接触面积）间的摩擦里传递转矩。可在运动中结合，结合，制动平稳，过载时离合器打滑，起安全保护作用。内锥面材料：20GrMnTi，外锥面端盖为HT250；且外锥面加皮革作衬垫。动摩擦因数取0.4。3）许用传递转矩 其中，-圆锥母线宽度载荷系数圆锥最大直径摩擦因数许用比压速度修正系数结合次数修正系数=24，=1.1，=201.7，=0.4，=10，=2.32，=1故，转矩满足要求。57滚筒联结螺栓的校核滚筒最大扭矩在滚筒卷绳过程中，螺栓受的里为扭转力矩。由于每个螺栓在的节圆上均匀分布。所以每个螺栓受的力都相同。选取螺栓材料 45钢性能等级：查表2.6 选 8.8级., 由于,查表2-8 ，螺栓许用安全系数，根据使用情况选，螺栓在工作中,螺栓受剪切应力和挤压应力的作用，联接的主要失效形式是螺栓杆和孔壁之间压溃或螺栓杆被剪断。因此下面验算起剪切轻度和挤压强度。暂定滚筒和齿轮之间用6个M20的螺栓联接。由于6个螺栓时均匀分布的，所以每个螺栓承受的剪切力和挤压力是相同的。每个螺栓所承受的剪切力为: 挤压强度:其中，,剪切强度:其中所以，滚筒与大齿轮采用6个M20的螺栓联接安全。6 JHB-8型回柱绞车使用说明书6.1使用范围本绞车可用于煤矿井下回采工作面的回柱放顶，同时也可用于煤矿井下采掘工作面、井底车场、上山下山、煤矿地面等处的矿车调度、物料运搬等工作。6.2主要技术规范 见附录一。6.3结构特征1）电动机绞车采用专用隔爆电动机、电动机为F级绝缘。2）减速机构减速器采用一级圆弧蜗轮和一级齿轮传动。在蜗轮传动机构中蜗杆左端装有调节环和紧定螺钉等零件，右端装有轴承盖，挡盖等零件，用来调节蜗轮轴向位置和轴承轴向间隙。JH-8型在挡盖右侧蜗轮轴上装有内齿离合器，与内齿离合器相啮合的徘徊齿轮，与蜗轮轴滑动配合，操纵手柄，拨叉拨动徘徊齿轮沿蜗轮轴左右滑动，达到与内齿离合器离合的目的。蜗轮箱体由箱盖、箱底上下两部分合成，右侧下部有放油孔。3）过桥齿轮部件过桥齿轮是为了适应绞车结构上的需要（加大卷筒轴和蜗轮轴的中心距）而设置的，心轴固定在箱体中部。过桥齿轮轴心钻油孔，外端加油塞，组成挤压式油杯。4）卷筒部件卷筒部件主要由主轴、卷筒、大齿轮、轴承座等组成。大齿轮固定在卷筒上，卷筒安装在卷筒主轴上的两个滚动轴承上。主轴两端用轴承支座和齿轮箱壁支承。卷筒上设有穿绳孔，将绳头穿入后用绳卡和螺钉紧固。5）底座底座是用槽钢及钢板焊接，呈长条形，雪橇状。卷筒部件、蜗轮减速机部件、电动机等部件，自左至右分别装在底座上形成一个整体。底座上焊有钢环，以便绞车在井下安装、固定及移动、拖运之用。6.4绞车的润滑与密封机器的润滑不仅关系着机器的正常工作，而且直接影响着机器的寿命，因此必须及时地更换和补充润滑油。润滑油的优质必须符合要求，不得混入灰尘、污物、铁屑及水等杂质。一般闭式齿轮传动润滑油采用工业齿轮油250号（SY1172-77S）。减速箱内最高油面不超过蜗轮直径的三分之一。闭式传动箱内的滚动轴承均为溅油润滑。一般开式齿轮传动及滚动轴承均采用钙钠基脂润滑脂（SY140377），各滚动轴承内加入润滑脂加入量不得超过容量的三分之二，每隔36个月加油或更换一次。对于新的或大修后的绞车，在运转半个月后必须更换变速箱内的润滑油并进行清洗，以除去传动零件磨落的金属细屑。本绞车变速箱剖分面及各密封面，密封后均不许漏油，在各密封面涂密封胶，或水玻璃。蜗轮减速机内采用蜗轮蜗杆油润滑，油面应不低于蜗轮分度圆直径的1/6。蜗轮轴上滚动轴承用III号钙基润滑脂润滑。底座左侧齿轮箱内的齿轮、中间轴与齿轮铜套和卷筒内的滚动轴承均用III号钙基润滑脂润滑。新机使用前必须加足润滑油。6.5电气操纵系统绞车电气原理图参见附录三。电器均采用防爆型的，磁力起动器为QC8380N型磁力起动器。配用LA813型防爆按钮进行操纵。6.6绞车的装配、调整、及试运转绞车在下井前必须进行试运转，确认运转正常后，方可运往工作地点。绞车一般采用整体搬运。如果在急倾斜层矿井中受到小断面限制，可将绞车拆开，分成电动机、减速机、底座、卷筒四大部分搬运。但对各处的配合孔应用专制盖板封住，防止灰尘、杂物进入箱内。外露的齿轮和轴头也须包好，严防擦伤，碰毛。绞车在装配前应清查零件数量，并将所有零件修净毛刺，清洗干净，严防铁屑、灰尘带入绞车内部，所有滚动轴承必须在油中加热后（一般加热温度为）进行装配。不得硬打硬砸，以防零件受力变形。绞车应先进行部装，然后进行总装。总装前应先装成变速箱部分，卷筒装置部分两个主要部分。6.6.1卷筒装置该部分主要包括卷筒、圆柱磙子轴承、卷筒轴、挡油环、轴承盖、大齿圈、轴支承、等。6.6.2空负荷试运转新的或大修后的绞车，空负荷试运转在转配完毕后进行。试运转应遵守第八节规定的操作规程，试运转前必须先确认变速箱润滑油清洁度符合要求。先用手动或电机点动，机器正常运转后方可进行空负荷试运转试验。空负荷试运转时，正反转30分钟并达到下列要求。1) 运转正常，无冲击性噪声；2) 各部分润滑良好，无渗漏现象；3) 高温度不超过，最高温升不超过；4) 各部无松动现象；5) 手动制动闸手把应搬动自如，无卡住现象；6) 制动闸应制动灵活、可靠。6.6.3负荷试运转空负荷试运转后方可进行负荷试运转，负荷试运转应注意以下事项：1) 绞车的出绳方向，钢丝绳上出绳既钢丝绳引出部分应在卷筒上面，不宜在卷筒下面出绳；2) 负荷试车如在现场,可在井下利用工作面支柱作为负荷,负荷试车时必须将绞车牢固地固定在底板上；3) 试车负荷应逐次增加,并且应当注意钢丝绳的最大牵引力为4) 负荷试车时,变速箱内油温最高不超过,最高温升不超过；5) 手动制动闸制动灵活、可靠；6) 每次负荷试车后检查钢丝绳及机器各部不得有残余变形，并应符合试运转中第13条规定；7) 负荷试车完毕后必须更换变速箱中的润滑油。67安装、固定、操作和后移由于绞车须随采煤工作面的推进而经常移动，要求固定支护方法简便、可靠、安全。因而采用打柱顶和拴绳的方法。如图6.1所示。图6.1绞车后面的钢丝绳扣可拴在横木上或拴在桩脚上。应点动开车将绳拉紧，再打两根顶柱，顶柱上端应向前倾斜左右。在煤层倾角小，顶板较好的工作面，绞车可直接安装在工作面上进行回柱，如果工作面长度在100米以上可用两台或多台绞车，分别装在工作面各段上，分段同时进行回柱。回柱绞车的安设位置大体是以下两种：a.第一种位置：安设在回风道上，离工作面，可参见图6.2，这种方法在任何回采工作面都适用，特别适用于急倾斜或倾斜煤层采用台阶式采煤方法的工作面。绞车滚筒上的钢丝绳（就是回柱的主绳）经过回风道一直延伸到靠近等级密集支柱的孔道，然后绕过滑轮改变方向进入工作面。1.绞车 2.滑轮 3.纲丝绳图6.2 绞车在回风道上的布置示意图b.回柱绞车安设在回采工作面上部，紧靠回风道上部煤柱和老密集支柱，绞车机体与工作面平行，可参见图6.3，这种方法适用于顶板较好，煤层倾角较小的回采工作面，工作面长度如果超过绞车容绳量，这样的工作面回柱工作量大，用一台绞车不能保证在规定时间内回撤全部支柱时，可安设二台甚至三台，分段同时回柱，一台安设在工作面上部，回撤上半部工作面的支柱，另外一台安设在工作面中部，紧靠老密集支柱，回撤下半部工作面的支柱，安设二台绞车时，如果煤层倾角超过，在上半部工作面撤支柱以前，必须先在分界处打密集支柱或设置挡板，防止上半部回撤支柱后顶板塌落，岩石沿煤层底板滚落到下半部工作面上，砸坏绞车及顶柱造成事故。图6.3 绞车在回采工作面上部的布置示意图在急倾斜煤层工作面上，绞车可安装在回风巷道中，钢丝绳通过导向滑轮进入工作面回柱。在绞车安装好后，应进行回柱试车，看绞车的安装支持是否牢固，安全电气设备的接地是否良好，可靠，绞车运转是否正常。绞车进行回柱操作时，司机按动电钮控制绞车的正、反转及停车。（JH-8型可使用操纵把控制徘徊齿轮与内齿离合器离合，工作时离合器闭合，回绳时，扳动操纵把，使离合器分离，用手牵动钢丝绳回绳，可提高回绳速度）。司机与回柱工人要有信号联络，密切配合，司机在操作过程中，要时刻注意信号，观察绞车工作情况，并帮助排绳，同时，要经常见车钢丝绳使用情况，保证安全。绞车在每次回柱后，须沿排柱或沿巷道退移。后移的方法，将钢丝绳拉到绞车后方拴在固定木柱上，开动绞车使可自移。如图6.4所示。图6.4 绞车的后移6.8绞车的操作规程绞车的操作比较简单，按动按钮、启闭电动机、操纵手把及搬动调速手把及可实现绞车的整个动作过程。操作规程如下：1）必须由经过培训考试合格的司机操作，司机一定要懂得设备结构及工作原理。2）工作前一定要检查钢丝绳、绳端、桃形环等。有无变形及异常，有问题应处理后再工作。3）工作前要检查信号，联系是否清晰可靠，如无信号或信号不清晰不准作业，作业时按规定负荷作业。4）钢丝绳在滚筒上要排列整齐，工作中钢丝绳不可完全放完，至少保留35圈在滚筒上。5）钢丝绳缠乱时，一定要停止电动机转动后再处理，严禁运转中处理。6）在操作工作中，发现声音不正常或轴承温度剧烈上升等异常情况，必须停车检查，排除故障后方可开车作业。7）如果停车时间较长，应将电动机关闭，工作完毕，应切断电源，清除设备上的杂物、灰尘。回柱绞车安全操作要求1）开车前的检查 (1)检查回柱绞车附近的帮顶情况有无变化。 (2)检查固定绞车的支撑是否可靠。 (3)检查绞车各部螺栓、销子等有无松动、脱落等情况。 (4)检查操作按钮是否完好，是否符合防爆要求；信号装置是否清晰可靠。 (5)检查钢丝绳的磨损、断丝情况是否超过规定。 2）运行中的要求 (1)开车前必须先松开手闸。 (2)运行中必须精神集中，注意信号，注意与回柱工之间的密切配合，信号不清不能开车。(3)注意观察绞车各部运转情况，如电动机声响、钢丝绳缠绕情况、减速器温度(不得超过)、电动机外壳温度(不得超过)等。 (4)绞车运行中必须坚守岗位，不得离开绞车，必须时常注意顶板及绞车的支撑固定情况以及钢丝绳的受力情况，发现异常，立即停车处理。 3）停车后要求 停车后要将启动器停电闭锁。 6.8.1工作前的注意事项1) 检查钢丝绳，钢丝绳应符合煤矿安全生产试行规程的有关规定；2) 检查钢丝绳固结的是否可靠，各连结螺栓是否紧固，绞车安装是否牢固等；3) 检查变速箱内润滑油是否充足，发现不足应适量补充，但润滑油油质不得随意更改；4) 检查手动制动闸，手动制动闸手把放置在松开位置上；5) 检查使用电源、电缆和电器设备的接线是否正确，接地是否安全，是否有漏电现象。6.8.2工作时应遵守下列规定1）绞车司机应集中精力，注意倾听信号；2) 支柱拉倒后，用反转电动机的方法实现回绳；3) 绞车拉倒支柱后，停止电动机转动，同时可利用刹车装置制动绞车运转件的惯性转动，以防止滚筒乱绳；4）绞车工作时，注意整理钢丝绳，使其缠绕整齐，工作钢丝绳不能全部放完，在卷筒上至少保留三圈。5）绞车工作时可能发生的故障及消除方法如下表：表6.1序 号故障现象故障可能发生的原因故障消除方法1开车时电机不转或发出叫声载荷过大或接线不良停止运转时电机反转卸载或检查接线2蜗轮箱过热箱内零件有磨坏；缺油或油不干净、油质不符合要求；蜗杆、蜗轮轴向位置装配不合适检查更换零件或加油或换油，重新调整蜗杆、蜗轮的轴向位置3机器跳动安装不牢或地基不平整理地板或重新安装4机器声音不正常零部件装配不正确，零件磨损过多或连接部分松动停车检查6.8.3工作后应注意的事项1）工作结束后应将钢丝绳整齐的缠绕在卷筒上，切断电源，关闭开关；2）消除机器上的灰尘、杂物；3）交接班时必须把本班发现的不正常情况向下一班交代清楚，以便及时消除不正常情况。6.9绞车的维护、拆卸与修理1)绞车的操纵人员必须严格遵守操作规程。2)绞车必须按第四节的规定及时加注润滑油。3)绞车如长时间搁置不用，必须选择干燥的地方存放，防止电器受潮，绞车的裸露部分应涂以保护油，各摩擦部分涂上润滑油。4)有关电机维护可详见随机文件型防爆异步电动机产品说明书。5)绞车的拆卸次序和装配相反，绞车应先拆成部件，然后再将各部件进行拆卸，拆卸时应先卸下密封罩上罩子后，再将卷筒装置、电机与底座的连接螺栓松开，并将该两部分拆掉，然后再将变速箱从底座上拆掉。变速箱的拆卸是先将上箱体上的调速装置部分零件、油针等拆下，在将上箱体拆下，然后把齿轮轴、二轴、行星轴、过桥轮轴各组件拆下，最后将所有零件拆除。6)拆卸绞车各部时，应注意各部位的调整垫片的数量和厚度，以便在重新装配各部件时，保证绞车原有的装配精度，特别要注意锥齿轮副的调整垫片不得任意增减。7）绞车在拆卸过程中，严禁用锤硬打硬砸，必须小心进行，不得损坏零件或碰伤零件表面。8）绞车应按实际情况，有计划安排小修、中修、大修计划，绞车的修理周期、修理内容、修理场所根据煤炭部制定的煤炭工业设计规范一文中的有关章节，作如下规定：请见附表四（1）小修：小修周期为三个月，一般在现场进行，主要调整更换钢丝绳和紧固连接件，并消除故障，补充或更换润滑油，清洗绞车外表灰尘等；（2）中修：中修周期一般为9个月，中修一般在矿机厂进行，主要任务是全部拆开绞车各部分，清洗后检查磨损程度，更换已磨损的零件，消除小修时不能消除的故障，更换机器各部润滑油，恢复绞车工作能力和正常状况，中修后应进行试运转；（3）大修：大修周期为18个月，大修一般在矿机厂进行，其主要内容是拆开绞车全部零件清洗和检查一切零件，修复或用新的零件来替换已磨损的零件，全部恢复绞车的工作能力和正常状况。大修后应进行试运转，并进行油漆更新。6.10煤矿安全规程对矿井提升机和绞车规定1）一般规定本章适用于矿井提升机和各类绞车的安装。2）安设垫铁应符合下列规定：(1) 轴承梁周围应均匀安设垫铁，其间距不应大于，且地脚螺栓两侧和轴承中心下面必须安设垫铁；(2) 垫铁组的厚度应为，宽度应为；(3) 斜垫铁应成对使用，其斜度不应大于1/25，薄端厚度不应小于；斜、平垫铁工作面的表面粗糙度不应低于，当轴承梁或其他设备找正调平后，垫铁组应采用定位焊焊牢。注：为表面粗糙度。3）缠绕式矿井提升机和矿用提升绞车。4）主轴装置就位时，其位置应符合下列规定：(1) 主轴轴线的水平位置偏差不应大于主轴轴线与井筒提升中心线或天轮轴线间的水平距离的；(2) 主轴轴线标高的允许偏差为；(3) 提升中心线的位置偏差不应大于；(4) 主轴轴线与提升中心线的垂直度偏差不应大于。5）组装主轴装置时，应按制造厂的标记进行。6）轴承座的安装水平，沿主轴方向放置水平仪进行测量，其水平仪读数不应大于；沿垂直于主轴方向放置水平仪进行测量，其水平仪读数不应大于；轴承座与轴承梁应紧密接触，其间不应加垫片。7）轴瓦与轴承座应接触良好。8）装上卷筒的主轴的安装水平用水平仪进行测量，其水平仪读数不应大于，且联轴器端宜偏低。9）组装主轴时，轴颈与轴瓦应符合下列规定：(1) 主轴轴颈与下轴瓦的接触角宜为，沿轴向接触长度不应小于轴瓦长度的，在接触范围内，每面积内的接触点数不应少于6点；(2) 主轴轴颈与轴瓦间的顶间隙应符合表12.2.6的规定；两侧的侧间隙宜为顶间隙的；(3) 轴瓦与轴肩的间隙应符合随机技术文件的规定。10）切向键与键槽的配合应紧密，工作面的接触面积不应小于总面积的，挡键板应与键靠紧，且不应有间隙。11）组装卷筒应符合下列规定：(1) 卷筒的出绳孔不应有棱角和毛刺；(2) 高强度螺栓的连接应符合随机技术文件的规定；(3) 两半轮毂连接时，接合面应对齐，其接触应紧密，接合面之间不得加垫片；(4) 卷筒与轮毂的螺栓连接处应接触紧密、均匀，不应有间隙，其余结合面的间隙不应大于；(5) 卷筒对接处的间隙不应大于，螺栓应均匀拧紧；(6) 游动卷筒组装后，当离合器在脱开位置时，卷筒应转动灵活，无阻滞现象；游动卷筒的轴向间隙应符合随机技术文件的规定；(7) 固定卷筒与其两个支轮的连接摩擦面、制动盘与卷筒的结合面均应清洗洁净；当结合面涂有富锌漆增摩剂时，严禁用汽油或煤油清洗，且结合面不得沾染油污；(8) 卷筒和制动盘现场焊接时，焊条牌号和焊缝接头型式及等级应符合随机技术文件的规定，接地线必须置于被焊接的卷筒上。12）主轴装置组装和主轴调平合格后，方可对轴承梁进行灌浆。13）盘式制动器制动盘或瓦块式制动器制动轮摩擦面的表面粗糙度不应低于；制动盘端面圆跳动不应大于；制动轮的径向圆跳动的允许偏差应符合表定。14）组装调绳装置应符合下列要求：(1) 齿轮或齿块啮合应良好，工作时齿块应同时受力；(2) 油缸或气缸的缸底与活塞间的间隙不应小于；(3) 活塞杆与主轴轴线应平行，活塞杆与拨动环连接后不应有阻滞现象；(4) 蜗轮蜗杆式的调绳装置，其连接和转动部分的销轴安装后应转动灵活；蜗轮与蜗杆的固定圈和键应装配牢固，不得有松动现象；蜗轮副啮合应良好，手动或电动时，不应发生阻滞和