双速绞车的设计【毕业论文答辩资料】

需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 摘 要 绞车作为煤矿运输的辅助设备，在煤矿的运输中起着举足轻重的作用。 本设计的 20用变速绞车主要用于采煤工作面液压支架的撤移，调向和搬运，还可以在斜井中作提升和下放重物之用。 20用变速绞车主要由电动机、联轴器、液力推杆制动器、减速器、及卷筒组成。减速器包括圆锥 圆柱减速器、行星减速器。锥齿轮为格里森制弧齿锥齿轮。行星减速器采用 2K 心太阳轮浮动。其结构紧凑、传动比大，均载效果好。另外，本绞车取 消了原淮南 样可以使得铸造以及维修更加方便，大大地缩短了修理的时间，降低了维修的成本。同时，也为了适应绞车结构的需要，增设了一个过桥部件。 由于采煤工作面工况复杂多变，有多种需要，因此，本绞车设计为三速，有三种牵引力，采用机械变速，通过确定滑移齿轮的位置来实现。 本绞车的设计寿命为 5000小时，是回柱绞车（蜗轮蜗杆传动）的三倍，整机效率达到 关键词 ：绞车；矿山机械；行星传动 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 s an an in of 20is in on it as to 20of Of to of of to It of it of At in to of s an is to to of is to It of it is by of 20is to 000 is of s of is up 要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 目 录 1 绪论 . 1 介 . 1 . 1 . 1 . 2 用 . 4 绞车的特点和性能要求 . 4 . 5 车的发展状况 . 6 . 6 发展趋势 . 7 采取措施 . 8 2 总体设计 . 10 知条件 . 10 算传动效率 . 10 机的选择、传动系统的确定及传 动比 . 10 . 10 . 11 . 12 数（根据传动设计） . 13 引钢丝绳直径的确定、滚筒直径的确定及速度 . 13 . 13 . 14 . 15 定钢丝绳在卷筒上的拉力及卷筒上的功率 . 16 轴转速、功率计算 . 17 算电机闷车时，钢丝绳在里层的安全系数 . 17 3 变速箱设计 . 18 弧齿锥齿轮传动设计 . 18 步设计 . 18 . 19 格里森法校核弧齿锥齿轮强度 . 20 锥齿轮受力分析 . 21 档滑移齿轮副设计 . 21 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 步设计 . 21 度校核计算 . 23 . 24 . 24 的校核 . 25 的校核 . 25 核 . 27 校核 . 28 承的校核 . 31 轴承 a、 b . 31 校核轴上 的轴承 c、 d . 34 轴承 e、 . 35 键的校核 . 36 上键的校核 . 36 键的校核 . 36 上键的校核 . 37 . 37 4 过桥轮系设计及其他 . 39 过桥轮系传动设计 . 39 步设计 . 39 . 40 何尺寸计算 . 41 . 41 过桥轮 系轴的校核 . 42 卷筒的校核 . 43 . 45 卷筒轴承的校核 . 46 m、 . 46 用与维护 . 46 输、安装、使用 . 46 护、保养 . 46 5 电液制动器 . 47 . 47 结论 . 48 致 谢 . 错误 !未定义书签。 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 参考文献 . 50 附录 . 错误 !未定义书签。 买文档送全套图纸 扣扣 414951605 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 1 绪 论 介 车概述 在人类历史上，绞盘 (第一种用于拖曳提升重物的机器，它可使一个人搬运远重于自己许多倍的重物。绞盘采用一种轴和轮的形式，由用垂直框架支撑的滚筒组成，人通过用手摇动曲柄，使绞盘滚筒绕水平轴转动 (见图 1中国人在公元前二千年就设计出用曲拐手柄转动的砂轮今天被广泛应用的绞车 (或称卷扬机 )是绞盘的另一种形式，它泛指具有一个或儿个上面卷绕有绳索或钢丝绳的圆筒，用来提升或拖曳重载荷的动力 机械。图 1示为一种简易的手动提升绞车 ;该绞车用手驱动，靠齿轮传动的速比增扭，配有防止卷筒反转的棘轮机构和制动用的带闸。 绞车是工业生产过程中一种常用的机械，具有悠久的发展历史和比较成熟的发展设计制造技术，随着绞车技术的不断提高，加工材料的不断改进以及电子控制技术的不断发展，绞车在动力，节能和安全性等方面取得了很大的进步。目前绞车正被广泛地应用于矿山，港口，工厂，建筑和海洋等诸多领域。 在矿山采掘和运输场合，绞车作为重要辅助设备被大量而广泛地应用着，例如矿用提升绞车，调度绞车，耙矿绞车和凿井绞车等。提升 绞车可用于矿山竖井和斜井中物品和人员的调度具有较大的牵引功率和很好的安全性，是矿山生产中不可缺少的设备之一。 绞车的另一个重要用途是港口机械，常见的有集装箱起重机，港口装卸门座起重机，塔式起重机以及轻小型的电葫芦等起重机械，其主要执行机构是各种形式和结构的绞车，对于这种用途的绞车，要求具有较好的调速性能和很高的安全性能。另外，绞车还被应用于各种线缆的存储，制造和运输，例如纺织机械中的用于存放丝线的线盘和电缆制造中用于存放各种直径缆绳的缆盘。这种情况下，绞车不光具有一定的调速能力，而且还能够使不同直径的缆绳排 列整齐，从而保证生产的顺利进行，在船用机械甲板机械和海洋开发领域，绞车也具有悠久的使用历史和各种各样的用途。 车功能与结构 绞车设计采用滚筒盘绞或夹钳拉拔缆绳方式来水平或垂直拖曳、提升、下放负载，需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 绞车一般包括驱动部分、工作装置、辅助装置等几部分。 用于驱动绞车工作装置盘绞、释放缆绳，包含动力及传动装置与控制装置。绞车可以采用多种驱动方式，包括电动机、蒸汽机、柴油发动机、汽油发动机、液压马达、气动马达等等。无论采用何种驱动方式，在绞车的驱动部分设计中都应包含以下设计准则 : 无级均匀变速，调速范围宽广 ; 在有负载情况下，良好的启动特性和低速特性，总效率高 ; 双向旋转，并且容易改变旋转方向 维护保养相对容易，对周围工作环境不敏感 ; 制动系统工作可靠 ; 设计紧凑，结构简单，安装布置容易，重量轻 ; 在有负载情况下，能长时间安全带载静止而不至于损坏驱动系统。 对于小型绞车，为了保证结构紧凑，绞车驱动部分一般与绞车工作装置联接在一起，直接驱动工作装置 ;对于大型绞车或应用现场空间相对狭小的绞车，绞车驱动部分与绞车工作装置可以设计成独立放置，两者间通过液压管线、气动管线或电缆管线 相联系，绞车的布置和操纵均很方便。 在驱动部分作用下，通过滚筒回转或夹钳直线拉拔等方式拖曳或释放缆绳以完成对负载的收放控制，并含有对缆绳的容绳和排缆装置。 辅助工作装置完成拖曳作业，包含滑轮组、导向装置以及速度测量、长度距离测量、张力测量等装置部分 ;绞车可以使用钢丝绳、尼龙缆绳等多种材质缆绳。 车分类 绞车可以采用多种分类方法 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 按绞车驱动方式分类，绞车可以分为机械式驱动绞车、电机驱动绞车、气动绞车、液压绞车等几大类。 驱动部 件间的固定几何位置关系决定着系统的设计布局，布局的变化少 ; 传动系体积尺寸大，总重量重 ; 安装布置复杂，经常需要精密加工的平面和精密的部件定位 ; 难以实现大范围的无级变速 原动机的位置是不可变的 ; 在有负载的情况下，难以取得平稳的反转 ; 通过采用液力偶合器，可以在堵转工况下产生最大扭矩。 z 在小型和低端绞车产品上采用常规定速电机驱动方法，能实现单速 (或双速 )和双向旋转功能，系统简单，但不能低速启动和平滑变速 ; 采用可控硅整流 (流调速方式实现无 级变速，发展历史悠久， 可在低速段提供短时的额定扭矩 (或堵转扭矩 )。但是，若无独立冷却系统和专用设计，直流调速力一式不能长时间用于堵转工况 ; 采用交流变频调速方式实现从零到最大速度的无级变速，可以在低速或堵转工况下提供 100%额定扭矩，调速平稳 ; 设备复杂，维修、保养人员的技术水平要求较高。 需要配置压缩空气站 ; 气动系统工作压力较低，气动马达外形尺寸较大，气动系统总体重量较重 ; 对环境条件敏感一在周围环境温度低的地方，可能有潮气凝结在气动管路和部件里 ; 噪音大一需要 噪音消音器。 双向实现从零到最人速度的无级变速控制，易于换向 ; 用高压溢流阀或压力补偿器双向限制有效力矩 ; 输出速度范围大，负载的低速控制好，可以带载良好启动 ; 系统允许长时间支持负载，双向可以限制不同力矩 ; 设计紧凑，布置方便，动力传递系统总重量轻。 易于实现恒速、恒张力控制 按绞车应用领域和使用工况分类，绞车分为矿用绞车、建工卷扬机、船用绞车、工程机械绞车以及特殊用途用绞车等等。 按绞车作业形式分类，绞车一般分为滚筒卷扬绞车和线型绞车两大类。滚筒卷扬绞需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 车采用 驱动滚筒旋转方一式收放缆绳和拖曳负载，并在滚筒上直接容绳 ;线型绞车采用夹钳直线拉拔缆绳方式拖曳负载，并在独立配置的滚筒上卷扬容绳。 车应用 绞车广泛应用于工程机械、建筑机械、林业、渔业、矿山机械、船舶运输、海洋石油等多领域，可配套多种类型主机设备。 绞车具体配套的部分设备如下 : 主吊、辅吊绞车 主 定位绞车、拉索绞车 拔桩绞车 悬挂和斗架绞车、抓斗绞车 锚泊绞车、起重绞车、牵引绞车 船 尾恒张力装料绞车 主起重卷扬机 恒张力移船绞车、张紧器、 A/R 绞车、起重吊机的负荷绞车等等 铁道车辆定位卷扬机、索道牵引绞车 重木起吊卷扬机、木材车、堆材机 以下为中国海洋石油领域绞车的典型应用实例 : 吊机用负荷绞车 负荷绞车用于控制起重铺管船主吊机吊钩的稳定，关系海上的作业安全。蓝疆船的负荷绞车采用静液压传动，有双泵双马达和单泵双马达两种匹配方式。液压系统采用丹尼逊金杯系列电比例变量通轴柱塞泵和定量柱塞马达，有手动控制和恒张力控 制两种工作模式。在恒张力模式下，可以根据天气、载荷大小等因素自动 (或手工 )设定恒张力大小，用带有设定拉力的缆绳约束卞吊钩，减小晃动幅度，使其能稳定工作。 绞车的特点和性能要求 通过对绞车应用场合的探讨和绞车结构的分析，可以得知，在工程应用中绞车绞车会有如下的一些特点： 1. 负载时变化 绞车用于海洋拖曳，电梯箱的提升，矿山调度等场合时，由于外界环境因素的影响，例如海浪，海流，货物重量等的不断变化，他的负载也在不断变化。这就对绞车的稳定性造成了很大的干扰。如果不采取有效的控制手段，绞车的收放速度就不可 能稳定，有时甚至无法正常工作。 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 2. 驱动力矩范围大 这也是绞车的工作环境决定的，其驱动力范围从几公斤到上百吨不等。 3. 要求调速方便，高低速运行平稳 由于收放工作的需要，现在许多绞车都需要能够方便连续的调整收放速度。在高速运行的时候，不能出现飞车的情况；在低速运行的时候，不能出现爬车的现象，而且要保持一定的输出力矩。 4. 对安全可靠性要求较高 由于绞车一旦出现事故，就有可能对人的生命或者财产造成很大的伤害，加上绞车的工作环境大多比较恶劣，所以就要求绞车具有较高的可靠性。因此在设计绞车时设计人员因考虑到绞车的最大负 载能力，绞车的防爆性，元件的可靠性等因素。 随着对绞车使用要求的不断提高以及自动化技术的发展，绞车的自动化程度也在不断的提高。一些先进的电子控制技术，通讯技术的运用，使得现在的绞车能够具有很好的人机接口和远程通信能力，极大的提高了绞车的操作性能 . 柱绞车的现状 我国综合机械化采煤技术正在向高产量，大功率，重型化的趋势发展，但搬运设备却没有得到相应的更新与开发。现在大型液压支架重量已经达到 30 多吨，而液压支架等综采设备在采煤工作面的撤移与运输仍使用回柱绞车等老式设 备，其牵引力小，容绳量小，钢丝绳细，不适应综采工作面的工况要求。 当前回柱绞车存在的主要问题 ： 煤矿绞车 采用蜗轮副传动，皆因蜗轮副传动比大，但蜗轮副传动效率很低，一般只有 车的总传动比更低，工作时过高的温升，井下多尘的工作环境，使蜗轮副磨损加快，使用半年或更短时间，即需要检修或更换，影响生产，因而取消蜗轮副从经济效益方面来说使必要的。本设计采用的锥齿轮、行星传动，提高了传动效率，也在一定程 度上提高了绞车的寿命，从经济方面看也是有意义的。 绳速度慢 随着支护的发展，使用金属摩擦支柱，单体液压支柱后，回柱之前可以部分或全部卸载，回柱只是把他们拉倒或拖进工作面再用，同时，由于搬运设备的需要，很有必要将牵引速度从目前的 5 7m/右加以提高。同时，为了提高工作效率，还应设置快速回绳机构。本设计的快速回绳速度达到了每分钟 50，节约了时间，提高了工作效率，也是可行且有实际意义的。 现在煤矿由于综采机械的大量使用，在工作面搬迁时需要搬运某些大型设备，如液压需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 支架等 ，而现在使用的绞车牵引力都有些小，因而将牵引力提高到 32吨是有意义的。 当前的综采工作面长度有逐渐加长的趋势，而现行的绞车容绳量一般都太小，应将容绳量达到 200设计的容绳量达到了 260 米。 回柱绞车大多采用 1460 小时的设计寿命，这是因为回柱时间短，但由于小绞车已不止用于回柱，还在建筑，铁路等各行业，而且就煤矿的使用来看，也有必要提高设计寿命，增加绞车的平均无故障时间，保证生产的正常进行，经多方比较，决定采用 5000 小时的设计寿命 . 车的发展状况 述 我国的矿用小绞车主要调度绞车和回柱绞车，它经历了仿制，自行设计两个阶段。解放初期使用的矿用小绞车有日本的，苏联的，因此当时生产的矿用小绞车也是测绘仿制日本和苏联的产品。 1958 年后这些产品相继被淘汰，并对苏联绞车进行了改进，于 1964 年进入自行设计阶段。淮南煤机厂曾设计了摆线齿轮绞车和少齿差传动绞车。徐州矿山设备制造厂也曾设计制造了摆线和行星齿轮传动的绞车，一些厂还设计试制了 25调度绞车，徐州，淮南，锦州矿山机械厂又相继设计试制了功率为 4055调度绞车。回柱绞车大体上也是经历了仿制和 自行设计的两个阶段，八十年代以前一直使用的是仿制老产品，八十年代中期才开始设计新型的回柱绞车，主要针对效率极低的球面蜗轮副，慢速工作和快速回绳的等环节进行根本的改进。 矿用小绞车标准方面， 1967 年制定了调度绞车部标准。 1971 年制定了回柱绞车部标准。 1982 年对上述两个标准进行了修订，其标准为 国外矿用小绞车使用很普遍，生产厂家也很多。苏联，日本，美国，瑞典等国都制造矿用小绞车。 国外矿用小绞车的种类和规格的比较多。比如调度绞车牵引力从 作机构有单筒，双筒和摩擦式。传动形式有皮带传动，链式传动，齿轮传动，蜗轮传动，液压传动，行星齿轮传动和摆线齿轮传动等。其中采用行星齿轮传动的比较多。 发展趋势向标准化系列方向发展，向体积小，重量轻，结构紧凑方向发展；向高效，节能，寿命长，低噪音，一机多能通用化，大功率，外形简单，美观，大方方向发展。 国外矿用小绞车规格比较多，适用不同场合，我国矿用小绞车规格较少，品种多而乱，也较繁杂，没有统一标准。 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 从工作机构上分，国外有单筒，双筒以及摩擦式三种，我国只有单 筒一种形式。从原动力上分国外有电动的，风动的以及液压驱动的，我国只有电动的和少量风动的。 我国及国外的调度绞车大多数采用行星齿轮传动，其传动系统结构简单，使用维修方便。但由于其牵引力较小，特别是上下山的工作情况下很难实现较大设备的搬运工作。还有苏联的产品比我国同等规格的产品要小。例如苏联规定，国家标准规定的调度绞车的轴向尺寸不大于 1m，而我国现有的牵引力 柱绞车的薄弱环节是球面蜗轮副传动，回柱绞车的主传动均采用了蜗轮副传动，这是因为蜗轮副传动比 大，又具有自锁性，故其传动效率极低，一般只有 右，回柱绞车的总传动效率更低。回绳速度慢，所有的回柱绞车回绳速度和工作牵引速度相同，不论绞车用于回柱放顶，还是搬运设备，工作效率太低。随着采煤机械化的发展，综采设备的频繁搬迁，又由于回柱绞车搬运，工作时间长占用人工多，因此这类均应设置快速回绳。 主要寿命，噪音，可靠性等综合指标与苏联有差距。苏联矿用小绞车使用寿命规定在5 年以上，而我国目前不具备测试手段寿命无法考核，但从对客户的访问中得知，寿命达不到 5 年，噪音也稍大。 虽然我国矿 用小绞车参数系列水平优于国外，但在标准化和通用化方面远不如发达采煤机械制造的国家。苏联把调度绞车运输绞车等统一为一个标准中，主机相同，只是制造和操作部分有所不同，而我国即使是同一规格产品，不同厂家生产的其结构各不相同，零件无通用之处，给使用和选型带来不便，比如牵引力 一档回柱绞车就有四种型号。 一级减速为蜗轮副传动，二级为行星齿轮传动（少齿差传动） 二级减速蜗轮副传动，一级和三级减速为圆柱齿轮传动。 是在一级蜗轮副减速后，其二三级减速都为圆柱齿轮传动， 是在一级蜗轮副减速之后，其二级减速为直齿圆柱齿轮传动，也是传动系统最简单的一种。 我国矿用小绞车的技术经济指标与国外特别是苏联对比还有一定差距，由此可见苏联产品的单位重量的牵引力和单位体积牵引力两项技术经济指标都高于我国的产品。 发展趋势 纵观国外矿用小绞车的发展情况其发展趋势有以下几个特点。 联，日本，美国，德国，英国已用矿用小绞车国家标准。并且这些国家的各制造公司有自己的产品系列型谱。在这些国家标准和系列型谱中，对绞车的性能，参数做 了明确的规定，并强力推行和实施，给设计和制造，使用维护带来了极大的方便。 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 量轻，结构紧凑方向发展。由于煤矿井下狭窄的工作环境要求绞车体积小，重量轻，各国都在力求将绞车的原动力，传动装置，工作滚筒，制动操作等部分及底座等主要部件综合在一个系统中加以统筹布局，充分利用空间提高紧凑程度，做好外形封闭。为此有的将传动部分置于滚筒内部，有的紧贴滚筒端部，有的将电机埋入滚筒内部，有的将底座支架减速器铸造为一体。 界工业发达的国家如苏联，日本在绞车各种参数的设置上进行优化设计，选 取最佳参数，最大限速提高产品性能。在传动机构上尽量采用较先进的传动型式，并采用合理的制造精度，以提高生产效率。在产品节能方面各国各公司都很重视，苏联和日本在绞车设计方面为节省电耗，对电机功率在全方面分析绞车的实际工作情况的基础上确定。使电机的功率保证绞车的功能（牵引力，牵引速度）等，有能使电机功率得以充分利用。 噪音方向发展。寿命和噪音是衡量产品的综合性能指标，是产品质量的综合反应。寿命长经济效益才能高；噪音低有利于工人身心健康。苏联规定调度绞车使用为 5年以上，保修期为两年，规定工作噪音不得 超过环保卫士部的规定。并将寿命和噪音值纳入产品标准中，西德绞车的噪音较低，为提高产品寿命和降低噪音，有的提高齿轮的制造精度，