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带齿型制动轨的双向挂钩式制动矿车的设计【原创含7张CAD图带开题报告+外文翻译】
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带齿型制动轨的双向挂钩式制动矿车的设计【含7张CAD图带开题报告+外文翻译】
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充值后即可下载预览所包含的全套带图纸源文件压缩包，需要其他课题加 Q-1459919609I摘要我国国土辽阔，在各地都有着不同程度上的矿产资源，矿产资源在我国经济中有着举足轻重的地位。五十世纪中期，科学家们不断地研究和研究，成功地创造了我国第一台制动矿车，虽然它不是完全靠我国自身设计的，但是是在外国国家研究者已经研究出来的成果上进行设计创造的。从我国开始对制动矿车进行研究以来，经过大家共同的坚持，我国在制动车领域已取得巨大成就，成功设计并制造了 600 余量中国制造的制动车。跟着时代的步伐，随着我国一步步踏入高科技社会，矿业和工业企业更加倾向于用各种新设备和新设施了来代替人工，即走机械化发展强国的道路。制动矿车，是矿用汽车制动的安全设备之一。在我国现有的社会状况下，对制动矿车的要求越来越高，由于研发速度跟不上设备需求速度，导致了绝大部分的机器设备出现老化失灵，所以矿井开采中发生事故的情况越来越多，对煤矿安全运输构成了巨大的威胁，在一定程度上阻碍了我国矿业资源勘探的发展。在我国，采矿业的发展，是我国国民 GDP 的重要指标之一。但是，我们不能只为了提高经济效益，而忽略了工人、大众群体的安全。因此，现如今安全和发展之间的矛盾越来越激烈，矿车安全制动这一方面的匮乏，使我国国民经济发展出现了前所未有的挑战。本次设计为带齿型制动轨的双向挂钩式制动车的设计。学习了四年的大学课程，才对本次的设计有了一个大概的了解，并且对其有了一个概要的理解。需要综合运用机械设计、机械制图、机械制造、材料力学等课程学习到的知识，使自己对知识书的认识有了更深层次的认识和应用，让自己的人生多了一份圆满。关键词：双向挂钩式；制动车；斜井轨道运输 充值后即可下载预览所包含的全套带图纸源文件压缩包，需要其他课题加 Q-1459919609II充值后即可下载预览所包含的全套带图纸源文件压缩包，需要其他课题加 Q-1459919609IIIAbstractChina has a vast territory and different mineral resources all over the country. Mineral resources play a very important role in our economy. In the mid fiftieth Century, scientists continued to research and research in research and research. The first brake light car is our own design, but the results of foreign researchers have achieved research results and created their own creation. In the field of brake cars has made great achievements, the design of more than 600 Chinese made cars, with the development of the times, China is a sophisticated technology society, with promotion as the center, mining, industrial enterprises are all kinds of. The use of new equipment and new vision, the trend of mechanization to develop a powerful country, the use of light car brake, is one of the brake safety equipment for mine cars, Chinas demand for brake light vehicles under the social conditions is increasing. Because of the speed of development and the speed of equipment demand, almost all the machinery and equipment have lost aging, the development of mine is more and more, the safe transportation of coal mine has become a great threat, and I am on the way of my schedule. In China, the development of extensive industry resources exploration is hindered. In China, the development of lighting industry is one of the important indicators of GDP in China. However, we must not neglect the safety of workers and the masses. The contradiction between safety and development is becoming more and more intense. The lack of safety brakes on light trucks has changed the development of our national economy.This design is the design of the direction of the sheep with the shape of teeth. In the course of 4 years of University, I understood the understanding of design and understood its understanding. In the process of manufacturing, mechanical manufacturing, school and other learning processes, knowledge knowledge and knowledge knowledge are deeper understanding and application, making their life a complete success.Key words: two-way linkage; Brake the car; Inclined well rail transport充值后即可下载预览所包含的全套带图纸源文件压缩包，需要其他课题加 Q-1459919609IV目 录摘要 .IAbstract .II1 绪论 .11.1 选题背景及意义 .11.2 矿井制动车国内外研究现状 .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 .32 制动车总体方案的确定 .42.1 带齿型制动轨的双向挂钩式制动矿车系统的设计 .42.1.1 双向挂钩式制动矿车的主要结构 .52.1.2 双向挂钩式制动系统的原理 .62.2 双向挂钩式制动矿车的优缺点 .142.2.1 双向挂钩式制动系统与传统一坡三挡制动系统的比较 .142.2.2 带齿型双向挂钩式制动矿车的缺点及问题 .153 制动车的基本参数及其设计计算 .163.1 制动车总体结构的确定 .163.1.1 制动车车轮轴的设计计算 .183.1.2 车轮的设计计算 .213.2 制动装置的设计计算 .213.2.1 基于斜井角度的制动杆结构的设计计算 .213.2.2 拉杆的设计计算 .223.3 制动装置开关机构的结构设计 .233.3.1 拨杆及偏心轮结构设计 .233.3.2 制动装置开关机构其它零件结构设计 .243.4 弹簧的设计计算 .24结论 .25致谢 .26参考文献 .27充值后即可下载预览所包含的全套带图纸源文件压缩包，需要其他课题加 Q-145991960911 绪论1.1选题背景及意义在这个经济高速发展的现代，矿井资源的勘探这项工作，已经成为各个国家发展经济中有着极大的影响力的一部分。在矿业开采中，斜井安全运输一直是其中的一大重要部分，有着不可以替代的地位。但是由于开采深度的增加，地下工作的环境愈发糟糕，一大安全问题出现了，在矿车对矿产资源进行运输的过程中，由于惯性的原因，跑车事故经常发生，导致矿山开采安全性受到威胁。跑车事故的发生没有规律性，且其轻则对矿山的生产设备造成不可以挽回的损伤，进而使矿山开采工作停止；严重的事故将导致工作人员的伤亡，对矿井中的工作人员的人身安全造成极大的威胁。因此，一般来讲矿山开采中都会在矿车组中增加一辆斜井制动车，进而组成斜井矿车运输系统。这样对矿车组进行组装，可以有效地对跑车现象进行补救，从而降低因为跑车事故而发生的人员伤亡、设备损坏问题，对斜井的安全开采运输有着极其重要的意义。但是现如今的制动车制动装置，适用范围较为单一，仅仅适用于 1500m 以下的小型矿井。仅仅可以降低跑车事故所导致的损失，不能有效预防跑车事故的发生，在事故开始前就做出有效的反应，因此我们需要对其进行研究改良。以上的介绍，让我们知道了在矿井资源勘探过程中，跑车现象一直威胁着矿井工人的人身安全，导致矿井工人的人身安全得不到保障，也大大降低了资源勘探的经济效益。所以，本次课题主要目的的是为了设计制造出一种可以有效解决上述问题的斜井制动矿车，并且主要应用于中型、大型运输矿车组。1.2矿井制动车国内外研究现状1.2.1 矿井制动车的常见类型及特点在现在已有的矿井提升设备中，矿车组中增加制动车是其中最为先进的一种。现如今，在国内生产制造而且利用的矿井之动车，首要由单绳环绕纠缠式制动车、多绳磨擦式制动车与内装式制动车三大类构成。在我国的矿井提升设备中，相对来说，单绳缠绕式制动车的使用率更高一点。因为这种提升设备主要适合在斜井、浅井等一些小型矿井中使用。它的工作原理也比较简单，将一根钢丝绳缠绕于卷筒上，卷筒向上方卷动可以将货物向上提升，向下卷动则可以使货物向下运输。另外该装置在地面有一个车房，车房中安装着制动车，并且将钢丝绳固定卷在制动车的卷筒上面，线的另一边则卷在提升货物上。然后将两根钢丝绳固定在卷筒上，固定该线时应注意其方向，使其可以正确地上升下降。利用减速器，卷筒发生旋转，其动力由电动机提供，由于旋转方向的不同，两根钢丝绳会随着卷筒旋转而朝上下两个不同的方向缠绕。这样就可以实现货物的上下自由提升。但是单绳缠绕式制动车有充值后即可下载预览所包含的全套带图纸源文件压缩包，需要其他课题加 Q-14599196092一个很大的缺点：在其进行工作的时候，钢丝绳随着卷筒的运动而进行运动，发生左右偏移，不会在卷筒固定点上缠绕。虽然该制动装置可以通过了解斜井的深度，进一步地确定钢丝绳的长度，但是，由于该钢丝绳需要在卷筒上缠绕，所以卷筒需要保证具有足够的长度以保证线在其上自由缠绕的需求。所以单绳缠绕式制动车主要适合应用于浅井、竖井、斜井等中小型矿井之中。在斜井开采深度超过 1500m 的情况下，该制动车进行工作时，该矿车组会出现一定程度上的变形甚至是断裂，同时也可以极其简单地造成主线的左右振动，导致矿井的开采中断，进而引起经济损失。为了矿井中设备和人员的安全，在矿井开采中应保证以下两点：1.钢丝绳的任意截面处的应力不能超过标准；2.在钢丝和容器相连接处，改变容器的位置也能同时改变静应力的大小和方向。单绳缠绕式制动车按卷筒量分又分为以下两种:单卷筒和双卷筒。单卷筒也就是我国矿业开采常见的单绳缠绕式制动车，有且只有一个卷筒。而单绳缠绕式双卷筒制动车的卷筒则有两个，与前一种相比较更加稳定可靠。在两个卷筒上分别有一根材质及长度保持一致的且钢丝绳，同时要求这两条钢丝绳会分别相反的方向缠绕，在这一方面上两种制动车没有太大差别。但是相对于单筒而言，双筒由于多了一个卷筒，所以在工作时候设备具有更好的稳定性。由于现在开采的矿井深度一般在 1500m 以内，所以单绳缠绕式制动车仍然是其中很主流的一种制动车。然而，由于单绳式制动车在开采过程中对井深要求的局限性，对一部分深度超过 1500m 的深井来讲，多绳摩擦式制动车的选择更为优秀，它可以更有效地保护矿井开采设备及人员安全多绳摩擦式制动车针对的仅仅是深井开采，实用性较为片面。该制动车是依靠摩擦轮和其上安装的钢丝绳（钢质）两个制动部件之间在有相对运动时产生的摩擦力进行制动的的。这种制动车的运行相比单绳缠绕式制动车来说，其运行更加安全，而且其体积较为小、重量也不大，所以这种矿车大多用于对深井矿物的提升，所以近期来在世界矿业开采中矿井提升的五花八门的设备中，多绳摩擦式制动车的应用越来越多，同时其制动效果经过一系列的改良之后，也有了很大程度上的提升。多绳摩擦式制动车与一般的单纯的缠绕式制动车有着巨大的差别，该制动车将其上安装的钢丝绳轻轻地安装在摩擦衬垫上，用于使装置保持平衡的绳子则悬挂在升高货物的底部尾端，而不是像单绳缠绕式制动车那样将钢丝绳简单地固定缠绕在卷筒上。由两种制动车的对比可以看出，多绳缠绕式制动车的钢丝绳安装在摩擦衬垫和导轮之间，不使其直接与导轮接触产生摩擦力以进行制动。根据以上绳摩擦式制动车的特性，我们可以确定该制动车的技术指标，适用环境及其基本构成等。与其他制动车相对比，在我国，深井和高收益的提升工作很多都是由多绳摩擦式制动车完成的。在深井开采方面，多绳摩擦制动车的制动性能和收益指标均超过了与单绳缠绕式制动车。无论是在技术指标、适用环境还是在机械结构和经济效益都占据了很大的优势。但是由于国内现如今开采的矿井中，深井只占极少部分的比例，使充值后即可下载预览所包含的全套带图纸源文件压缩包，需要其他课题加 Q-14599196093用单绳缠绕式制动矿车已经可以满足开采生产需求，多绳摩擦式制动车安装的繁琐及其在浅井的短板使其不是那么适用。多绳缠绕式制动车起初也叫布雷尔式制动车，它是由非洲的一位工程师在 1957 年研制发明的。布雷尔制动车简单来说就是在一个比较宽一点的卷筒中间加一个隔板，使这个卷筒自然的平均一分为二。其实，布雷尔制动车的提升原理和单绳缠绕式没什么不一样，区别只是把一根钢丝绳换成了两根钢丝绳。所以相对而言，绳径和卷筒直径都降低了。前面提到过，由于布雷尔制动车没有像摩擦制动车那样采用尾绳，所以不会产生单绳式制动车的问题。步入 21 世纪，科学家们又成功设计制造了一种以前从未出现过的内装式制动车。内装式制动车，顾名思义就是在磨擦轮内部安装一个拖动电机，这就就可以把摩擦轮和电机的转子当成是一个整体进行分析。该制动车使用摩擦轮而不是使用电动机，同时安装主轴在矿车组内，省去了安装制动车的繁琐。但是电动机在工作时温度会升高，这样电动机的使用寿命会大大降低，因此我们将主轴设计成空心，使其对电动机起到冷却作用，进而提升电动机的使用寿命。这样的主轴设计，在一定程度上使系统的转动惯性提高，同时该制动车的重量也较轻，运输效率得到了一定程度上的提升，同时节省了制造安装的材料成本，效益相对较高。其制动性能相对于传统的制动车来讲，具有更加迅速、有效的特点。内装式制动车的设计制造，对全球的矿业资源开采有着极其重大的影响，该制动车不仅提升了斜井运输的效率，同时也对斜井运输的安全生产要求有了更加有力的保证。全新的制动车的研究使整个矿业运输行业有了全新的制动方式，不再拘泥于阻拦式制动，有着更加方便、安全、高效的制动方式。1.2.2 矿井制动车的发展趋势目前常用的制动车装置拥有以下两种形式，一种是在矿井开采运输过程中通过速度感应器测量出矿车组的运行速度，一旦发现矿车运行速度不符合正常运行速度的情况，便发出信号使挡车网或者挡车栏启动，以阻挡矿车组跑车事故的继续。这种制动方式被称为“一坡三挡”式制动装置，但是这种制动方式有着特别大的缺点：首先是该制动方式采用的拦截装置重量很大，在矿井那种恶劣的环境下，该装置安装及维修十分困难，难于普及使用；其次，该拦截装置在进行一次有效制动后便需要对其进行维护甚至是更换，耗费时间较长，导致矿井开采工作中断，同时其材料成本、人工人力成本特别高。另一种是在矿车组上配备一套电子检测设备，对矿车状态进行检测，在矿车状态异常时，向制动机构（制动爪或抱轨机构）发出信号对矿车制动。但是该设备的调试、保养较为繁琐，同时由于该设备使用为电子产品，故其抗尘、抗腐蚀性能差，尤其是在矿井这种恶劣的环境下，容易出现误测、失灵等情况，使矿井安全生产中断；对一些开采环境更为恶劣的斜井来说，一个斜井中要采取多段制动才能实现安全运输的基础要求，充值后即可下载预览所包含的全套带图纸源文件压缩包，需要其他课题加 Q-14599196094这非但增加了矿山开采运输的成本，同时也不能达到完美的制动效果。因此，矿车运输中的跑车故障是未来在斜井运输中的一大安全隐患，为此需要在矿车组中增加制动矿车。 随着上述几种紧急制动的基础介绍，特点和原理的引入，我们发现了制动车的制动系统具有一定的优势。 它没有打破车辆的原有结构，反而调整其性能，调整布局，并引进了一种全新的制动方式。 矿山有着恶劣的工作环境，随着矿井开采深度的增加，开采危险性愈来愈大，矿业开采设备也需要更为先进。传统的制动系统在矿山安全生产中的作用越来越小，我们需要一种更加安全可靠的制动设备。 所以对制动系统的可靠性需求增加了。 增加制动力，缩短制动距离，使制动系统的维护更为简便，这些都是未来制动系统发展的主要研究方向。充值后即可下载预览所包含的全套带图纸源文件压缩包，需要其他课题加 Q-145991960952 制动车总体方案的确定根据任务书要求，本设计选用带齿型制动轨的双向挂钩式制动矿车进行设计计算2.1 带齿型制动轨的双向挂钩式制动矿车系统的设计根据任务书，本次设计是针对大型矿车组的，制动车产生的最大制动力应不小于10T，对制动系统的要求更高，所以需要设计一种全新的制动系统，即本次设计的带齿型制动轨的双向挂钩式制动矿车，该矿车具有结构相对传统制动系统简单，制造成本较低，安装及其维修更加方便的优点。双向挂钩式制动矿车可以进行向上、向下两边的制动，相比于单向挂钩式制动矿车而言制动方面跟为全面，其原理是对制动矿车进行改进，在其中增加安装一个换向机构，利用此机构对制动系统进行控制，可以在制动车改变矿车车头运行方向的条件下对任意方向制动。降低了单向挂钩式制动矿车在矿井内因换向而引起的事故的可能性，因此对斜井运输具有着极其重要的意义。2.1.1 双向挂钩式制动矿车的主要结构首先是制动系统，本矿车属于挂钩式制动矿车，在车轴上安置有制动杆，当矿车在斜井中运输过程当中发生跑车事故（断绳、脱钩等缘由）时，制动杆会下放，此时制动杆与制动轨道之间有一定的角度，这样便会产生一定制动力使矿车组遏制运输，中断矿车运输中的事故后续破坏。由于矿车运输时速度较高，使其停止所需要的制动力会偏大，会造成制动杆本身弯曲损坏，严重的会使导轨弯曲损坏，制动效果达不到理想状态。所以我们对该装置进行改良，在制动杆与制动轨之间安装制动套筒（安装于制动杆上） ，使制动套筒与轨道相配合，同时为了提升制动滚筒和制动导轨之间的摩擦力，在套筒的外部表面上使用切割机加工一些滚花，以增强其制动力。对于制动杆，则可以选择实心制动杆或者空心制动杆。考虑到在矿车组在进行运输时制动杆需要水平悬放，不会与带齿轨道进行接触，因此制动杆的重量应比较轻，以方便其水平悬放，故选择空心制动杆。在矿车发生跑车事故时，制动杆对矿车组制动时，由于离的作用是相互的，其产生足够大的制动力时自身也会受到反作用力，所以我们对制动杆和车轮轴之间的连接方式选择柔性连接。这样不仅可以对制动杆进行保护，同时可以将制动杆所受到的力，比较均匀地分布在车轮轴上，进而提升制动效果。考虑到制动杆并不是一次性用品，我们在制动杆尾部增加一短弹簧（压簧） ，从而减少制动杆在对矿车组进行制动时受到的来自制动轨道的冲击力，同时也可以在矿车组制动完成后，通过弹簧的弹性形变，使制动杆和车轮轴恢复到制动前的状态。充值后即可下载预览所包含的全套带图纸源文件压缩包，需要其他课题加 Q-14599196096带齿型制动轨的双向挂钩式制动矿车拥有使制动杆自动悬放的功能，同时也可以通过换向机构来完成双向制动，所以可以认为该制动矿车是一种半自动型的制动系统，通过拉杆和弹簧的配合实现其制动杆的自动悬放，所以对拉杆和弹簧的选用有着严格的要求。拉杆选用需要遵守以下条件。首先，拉杆的长度，需要保证弹簧可以使制动杆与制动轨道之间形成适合的角度产生足够大的制动力。双向挂钩式制动矿车中安装有一弹簧，通过弹簧在弹性状态下会自我恢复形状，进而对拉杆产生一定的拉力，从而带动连杆，将制动杆升起悬放，从而保证矿车的正常运行，所以，拉杆应用于连接导向板和压簧套，同时，拉杆可以穿过机架的安装孔并在机架内活动。双向挂钩式制动矿车发生跑车事故时，压簧套收缩，弹簧带动拉杆向内收回，拉杆收回的时候又对连杆产生一个力，使制动杆下放和制动轨咬合，实现对矿车组的制动。对连杆的要求则有以下几点，首先要满足的基础条件为可以使制动杆在对矿车组进行制动时完全下放实现制动效果，所以对连杆的长度及其安装角度有着严格的要求。制动拉杆组包含两个对称的制动板，即双板制动，两个制动板的一端连接在一起，制动轴套上安装了一个制动套筒，制动套筒可以自由转动以卡在制动齿条轨道上的齿槽中，实现制动。制动拉杆组的另一端则与轴座（位于机架上）相连。为了与拉杆组相匹配，连杆组也应当使用双板制动，同时两板应焊接在一起，避免制动力过大时的形变甚至是断裂。双向挂钩式制动车重点在于换向，故需要在制动车中增加一个换向装置，使其不仅可以保证两边同时制动，也可以满足单边制动、单边工作的应用。为了保证矿车的运输，我们可以在拉杆组中间增加一个偏心轮，偏心轮上安装一个拨杆，拨杆能自由控制偏心轮旋转，从而实现对制动系统的状态的控制。2.1.2 双向挂钩式制动系统的原理根据上述方案，可以初步完成双向挂钩式制动系统的原理示意图I带齿型制动轨的双向挂钩式制动矿车的设计DESIGN OF TWO WAY HOOK TYPE BRAKE TRAMCAR WITH TOOTHED BRAKE TRACK摘要我国国土辽阔，在各地都有着不同程度上的矿产资源，矿产资源在我国经济中有着举足轻重的地位。五十世纪中期，科学家们不断地研究和研究，成功地创造了我国第一台制动矿车，虽然它不是完全靠我国自身设计的，但是是在外国国家研究者已经研究出来的成果上进行设计创造的。从我国开始对制动矿车进行研究以来，经过大家共同的坚持，我国在制动车领域已取得巨大成就，成功设计并制造了 600 余量中国制造的制动车。跟着时代的步伐，随着我国一步步踏入高科技社会，矿业和工业企业更加倾向于用各种新设备和新设施了来代替人工，即走机械化发展强国的道路。制动矿车，是矿用汽车制动的安全设备之一。在我国现有的社会状况下，对制动矿车的要求越来越高，由于研发速度跟不上设备需求速度，导致了绝大部分的机器设备出现老化失灵，所以矿井开采中发生事故的情况越来越多，对煤矿安全运输构成了巨大的威胁，在一定程度上阻碍了我国矿业资源勘探的发展。在我国，采矿业的发展，是我国国民 GDP 的重要指标之一。但是，我们不能只为了提高经济效益，而忽略了工人、大众群体的安全。因此，现如今安全和发展之间的矛盾越来越激烈，矿车安全制动这一方面的匮乏，使我国国民经济发展出现了前所未有的挑战。本次设计为带齿型制动轨的双向挂钩式制动车的设计。学习了四年的大学课程，才对本次的设计有了一个大概的了解，并且对其有了一个概要的理解。需要综合运用机械设计、机械制图、机械制造、材料力学等课程学习到的知识，使自己对知识书的认识有了更深层次的认识和应用，让自己的人生多了一份圆满。关键词：双向挂钩式；制动车；斜井轨道运输 IIAbstractChina has a vast territory and different mineral resources all over the country. Mineral resources play a very important role in our economy. In the mid fiftieth Century, scientists continued to research and research in research and research. The first brake light car is our own design, but the results of foreign researchers have achieved research results and created their own creation. In the field of brake cars has made great achievements, the design of more than 600 Chinese made cars, with the development of the times, China is a sophisticated technology society, with promotion as the center, mining, industrial enterprises are all kinds of. The use of new equipment and new vision, the trend of mechanization to develop a powerful country, the use of light car brake, is one of the brake safety equipment for mine cars, Chinas demand for brake light vehicles under the social conditions is increasing. Because of the speed of development and the speed of equipment demand, almost all the machinery and equipment have lost aging, the development of mine is more and more, the safe transportation of coal mine has become a great threat, and I am on the way of my schedule. In China, the development of extensive industry resources exploration is hindered. In China, the development of lighting industry is one of the important indicators of GDP in China. However, we must not neglect the safety of workers and the masses. The contradiction between safety and development is becoming more and more intense. The lack of safety brakes on light trucks has changed the development of our national economy.This design is the design of the direction of the sheep with the shape of teeth. In the course of 4 years of University, I understood the understanding of design and understood its understanding. In the process of manufacturing, mechanical manufacturing, school and other learning processes, knowledge knowledge and knowledge knowledge are deeper understanding and application, making their life a complete success.Key words: two-way linkage; Brake the car; Inclined well rail transportIII目 录摘要 .IAbstract .II1 绪论 .11.1 选题背景及意义 .11.2 矿井制动车国内外研究现状 .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 .32制动车总体方案的确定 .42.1 带齿型制动轨的双向挂钩式制动矿车系统的设计 .42.1.1 双向挂钩式制动矿车的主要结构 .52.1.2 双向挂钩式制动系统的原理 .62.2 双向挂钩式制动矿车的优缺点 .142.2.1 双向挂钩式制动系统与传统一坡三挡制动系统的比较 .142.2.2 带齿型双向挂钩式制动矿车的缺点及问题 .153制动车的基本参数及其设计计算 .163.1 制动车总体结构的确定 .163.1.1 制动车车轮轴的设计计算 .183.1.2 车轮的设计计算 .213.2 制动装置的设计计算 .213.2.1 基于斜井角度的制动杆结构的设计计算 .213.2.2 拉杆的设计计算 .223.3 制动装置开关机构的结构设计 .233.3.1 拨杆及偏心轮结构设计 .233.3.2 制动装置开关机构其它零件结构设计 .243.4 弹簧的设计计算 .24结论 .25致谢 .26参考文献 .2711 绪论1.1选题背景及意义在这个经济高速发展的现代，矿井资源的勘探这项工作，已经成为各个国家发展经济中有着极大的影响力的一部分。在矿业开采中，斜井安全运输一直是其中的一大重要部分，有着不可以替代的地位。但是由于开采深度的增加，地下工作的环境愈发糟糕，一大安全问题出现了，在矿车对矿产资源进行运输的过程中，由于惯性的原因，跑车事故经常发生，导致矿山开采安全性受到威胁。跑车事故的发生没有规律性，且其轻则对矿山的生产设备造成不可以挽回的损伤，进而使矿山开采工作停止；严重的事故将导致工作人员的伤亡，对矿井中的工作人员的人身安全造成极大的威胁。因此，一般来讲矿山开采中都会在矿车组中增加一辆斜井制动车，进而组成斜井矿车运输系统。这样对矿车组进行组装，可以有效地对跑车现象进行补救，从而降低因为跑车事故而发生的人员伤亡、设备损坏问题，对斜井的安全开采运输有着极其重要的意义。但是现如今的制动车制动装置，适用范围较为单一，仅仅适用于 1500m 以下的小型矿井。仅仅可以降低跑车事故所导致的损失，不能有效预防跑车事故的发生，在事故开始前就做出有效的反应，因此我们需要对其进行研究改良。以上的介绍，让我们知道了在矿井资源勘探过程中，跑车现象一直威胁着矿井工人的人身安全，导致矿井工人的人身安全得不到保障，也大大降低了资源勘探的经济效益。所以，本次课题主要目的的是为了设计制造出一种可以有效解决上述问题的斜井制动矿车，并且主要应用于中型、大型运输矿车组。1.2矿井制动车国内外研究现状1.2.1矿井制动车的常见类型及特点在现在已有的矿井提升设备中，矿车组中增加制动车是其中最为先进的一种。现如今，在国内生产制造而且利用的矿井之动车，首要由单绳环绕纠缠式制动车、多绳磨擦式制动车与内装式制动车三大类构成。在我国的矿井提升设备中，相对来说，单绳缠绕式制动车的使用率更高一点。因为这种提升设备主要适合在斜井、浅井等一些小型矿井中使用。它的工作原理也比较简单，将一根钢丝绳缠绕于卷筒上，卷筒向上方卷动可以将货物向上提升，向下卷动则可以使货物向下运输。另外该装置在地面有一个车房，车房中安装着制动车，并且将钢丝绳固定卷在制动车的卷筒上面，线的另一边则卷在提升货物上。然后将两根钢丝绳固定在卷筒上，固定该线时应注意其方向，使其可以正确地上升下降。利用减速器，卷筒发生旋转，其动力由电动机提供，由于旋转方向的不同，两根钢丝绳会随着卷筒旋转而朝上下两个不同的方向缠绕。这样就可以实现货物的上下自由提升。但是单绳缠绕式制动车有2一个很大的缺点：在其进行工作的时候，钢丝绳随着卷筒的运动而进行运动，发生左右偏移，不会在卷筒固定点上缠绕。虽然该制动装置可以通过了解斜井的深度，进一步地确定钢丝绳的长度，但是，由于该钢丝绳需要在卷筒上缠绕，所以卷筒需要保证具有足够的长度以保证线在其上自由缠绕的需求。所以单绳缠绕式制动车主要适合应用于浅井、竖井、斜井等中小型矿井之中。在斜井开采深度超过 1500m 的情况下，该制动车进行工作时，该矿车组会出现一定程度上的变形甚至是断裂，同时也可以极其简单地造成主线的左右振动，导致矿井的开采中断，进而引起经济损失。为了矿井中设备和人员的安全，在矿井开采中应保证以下两点：1.钢丝绳的任意截面处的应力不能超过标准；2.在钢丝和容器相连接处，改变容器的位置也能同时改变静应力的大小和方向。单绳缠绕式制动车按卷筒量分又分为以下两种:单卷筒和双卷筒。单卷筒也就是我国矿业开采常见的单绳缠绕式制动车，有且只有一个卷筒。而单绳缠绕式双卷筒制动车的卷筒则有两个，与前一种相比较更加稳定可靠。在两个卷筒上分别有一根材质及长度保持一致的且钢丝绳，同时要求这两条钢丝绳会分别相反的方向缠绕，在这一方面上两种制动车没有太大差别。但是相对于单筒而言，双筒由于多了一个卷筒，所以在工作时候设备具有更好的稳定性。由于现在开采的矿井深度一般在 1500m 以内，所以单绳缠绕式制动车仍然是其中很主流的一种制动车。然而，由于单绳式制动车在开采过程中对井深要求的局限性，对一部分深度超过 1500m 的深井来讲，多绳摩擦式制动车的选择更为优秀，它可以更有效地保护矿井开采设备及人员安全多绳摩擦式制动车针对的仅仅是深井开采，实用性较为片面。该制动车是依靠摩擦轮和其上安装的钢丝绳（钢质）两个制动部件之间在有相对运动时产生的摩擦力进行制动的的。这种制动车的运行相比单绳缠绕式制动车来说，其运行更加安全，而且其体积较为小、重量也不大，所以这种矿车大多用于对深井矿物的提升，所以近期来在世界矿业开采中矿井提升的五花八门的设备中，多绳摩擦式制动车的应用越来越多，同时其制动效果经过一系列的改良之后，也有了很大程度上的提升。多绳摩擦式制动车与一般的单纯的缠绕式制动车有着巨大的差别，该制动车将其上安装的钢丝绳轻轻地安装在摩擦衬垫上，用于使装置保持平衡的绳子则悬挂在升高货物的底部尾端，而不是像单绳缠绕式制动车那样将钢丝绳简单地固定缠绕在卷筒上。由两种制动车的对比可以看出，多绳缠绕式制动车的钢丝绳安装在摩擦衬垫和导轮之间，不使其直接与导轮接触产生摩擦力以进行制动。根据以上绳摩擦式制动车的特性，我们可以确定该制动车的技术指标，适用环境及其基本构成等。与其他制动车相对比，在我国，深井和高收益的提升工作很多都是由多绳摩擦式制动车完成的。在深井开采方面，多绳摩擦制动车的制动性能和收益指标均超过了与单绳缠绕式制动车。无论是在技术指标、适用环境还是在机械结构和经济效益都占据了很大的优势。但是由于国内现如今开采的矿井中，深井只占极少部分的比例，使3用单绳缠绕式制动矿车已经可以满足开采生产需求，多绳摩擦式制动车安装的繁琐及其在浅井的短板使其不是那么适用。多绳缠绕式制动车起初也叫布雷尔式制动车，它是由非洲的一位工程师在 1957 年研制发明的。布雷尔制动车简单来说就是在一个比较宽一点的卷筒中间加一个隔板，使这个卷筒自然的平均一分为二。其实，布雷尔制动车的提升原理和单绳缠绕式没什么不一样，区别只是把一根钢丝绳换成了两根钢丝绳。所以相对而言，绳径和卷筒直径都降低了。前面提到过，由于布雷尔制动车没有像摩擦制动车那样采用尾绳，所以不会产生单绳式制动车的问题。步入 21 世纪，科学家们又成功设计制造了一种以前从未出现过的内装式制动车。内装式制动车，顾名思义就是在磨擦轮内部安装一个拖动电机，这就就可以把摩擦轮和电机的转子当成是一个整体进行分析。该制动车使用摩擦轮而不是使用电动机，同时安装主轴在矿车组内，省去了安装制动车的繁琐。但是电动机在工作时温度会升高，这样电动机的使用寿命会大大降低，因此我们将主轴设计成空心，使其对电动机起到冷却作用，进而提升电动机的使用寿命。这样的主轴设计，在一定程度上使系统的转动惯性提高，同时该制动车的重量也较轻，运输效率得到了一定程度上的提升，同时节省了制造安装的材料成本，效益相对较高。其制动性能相对于传统的制动车来讲，具有更加迅速、有效的特点。内装式制动车的设计制造，对全球的矿业资源开采有着极其重大的影响，该制动车不仅提升了斜井运输的效率，同时也对斜井运输的安全生产要求有了更加有力的保证。全新的制动车的研究使整个矿业运输行业有了全新的制动方式，不再拘泥于阻拦式制动，有着更加方便、安全、高效的制动方式。1.2.2矿井制动车的发展趋势目前常用的制动车装置拥有以下两种形式，一种是在矿井开采运输过程中通过速度感应器测量出矿车组的运行速度，一旦发现矿车运行速度不符合正常运行速度的情况，便发出信号使挡车网或者挡车栏启动，以阻挡矿车组跑车事故的继续。这种制动方式被称为“一坡三挡”式制动装置，但是这种制动方式有着特别大的缺点：首先是该制动方式采用的拦截装置重量很大，在矿井那种恶劣的环境下，该装置安装及维修十分困难，难于普及使用；其次，该拦截装置在进行一次有效制动后便需要对其进行维护甚至是更换，耗费时间较长，导致矿井开采工作中断，同时其材料成本、人工人力成本特别高。另一种是在矿车组上配备一套电子检测设备，对矿车状态进行检测，在矿车状态异常时，向制动机构（制动爪或抱轨机构）发出信号对矿车制动。但是该设备的调试、保养较为繁琐，同时由于该设备使用为电子产品，故其抗尘、抗腐蚀性能差，尤其是在矿井这种恶劣的环境下，容易出现误测、失灵等情况，使矿井安全生产中断；对一些开采环境更为恶劣的斜井来说，一个斜井中要采取多段制动才能实现安全运输的基础要求，4这非但增加了矿山开采运输的成本，同时也不能达到完美的制动效果。因此，矿车运输中的跑车故障是未来在斜井运输中的一大安全隐患，为此需要在矿车组中增加制动矿车。 随着上述几种紧急制动的基础介绍，特点和原理的引入，我们发现了制动车的制动系统具有一定的优势。 它没有打破车辆的原有结构，反而调整其性能，调整布局，并引进了一种全新的制动方式。 矿山有着恶劣的工作环境，随着矿井开采深度的增加，开采危险性愈来愈大，矿业开采设备也需要更为先进。传统的制动系统在矿山安全生产中的作用越来越小，我们需要一种更加安全可靠的制动设备。 所以对制动系统的可靠性需求增加了。 增加制动力，缩短制动距离，使制动系统的维护更为简便，这些都是未来制动系统发展的主要研究方向。52 制动车总体方案的确定根据任务书要求，本设计选用带齿型制动轨的双向挂钩式制动矿车进行设计计算2.1 带齿型制动轨的双向挂钩式制动矿车系统的设计根据任务书，本次设计是针对大型矿车组的，制动车产生的最大制动力应不小于10T，对制动系统的要求更高，所以需要设计一种全新的制动系统，即本次设计的带齿型制动轨的双向挂钩式制动矿车，该矿车具有结构相对传统制动系统简单，制造成本较低，安装及其维修更加方便的优点。双向挂钩式制动矿车可以进行向上、向下两边的制动，相比于单向挂钩式制动矿车而言制动方面跟为全面，其原理是对制动矿车进行改进，在其中增加安装一个换向机构，利用此机构对制动系统进行控制，可以在制动车改变矿车车头运行方向的条件下对任意方向制动。降低了单向挂钩式制动矿车在矿井内因换向而引起的事故的可能性，因此对斜井运输具有着极其重要的意义。2.1.1 双向挂钩式制动矿车的主要结构首先是制动系统，本矿车
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