JHS-20双速绞车的设计
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JHS-20双速绞车变速箱装配图.dwg
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JHS-20双速绞车的设计论文.doc
JHS-20双速绞车行星轮减速器装配图.dwg
JHS-20双速绞车装配图.dwg
任务书.doc
大锥齿轮.dwg
锥齿轮轴.dwg
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 多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。
多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—H传动形式，中心太阳轮浮动。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JM-28的整体式结构，这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78.9％。
关键词：绞车；矿山机械；行星传动
Abstract
As an ancillary transporting equipment, winch plays an important role in transportation of coal mine.
change speed winch is mainly used in removing, marshalling and hauling hydraulic prop on word face. Besides, it can also used as the equipment to raise and low down heavy load.
mainly consists of electric motor, coupling, electro-hydraulic thruster brake, gearbox and drum. While gear boxes include cone-cylinder gear reducer, and planetary gear box. The former is Gleason-make spiral bevel gear, which the latter takes 2k-H transmission pattern. Of this structure, the center gear floats to achieve the goal of averaging load. This has many advantages compact structure, big speed ratio and good effect of averaging load. Besides, this winch uses box divided style to instead the integral structure of JM-28 in Huainan, which can ease the costing and maintenance. It can shorten the time of maintenance greatly, hence, it can low the cost of maintenance. At the same time, in order to meet the demand of the winch’s structure, an idle gear equipment is attached to it.
According to different circumstance of work face, the winch is designed to have three speeds and three haulage force. It takes the way of mechanical speed governing and it is achieved by settle different position of slide gear.
slow speed winch is designed to have the life of 5000 hours, which is equal to 3 times of prop recovery winch ‘s life ( worm gear counter transmission).Besides , the efficiency of whole machine is up to 78.9%.
Keywords winch mining mechanical planetary train
目 录
1 绪论 1
1.1简介 1
1.1.1绞车概述 1
1.1.2绞车功能与结构 1
1.1.3绞车分类 2
1.1.4绞车应用 4
1.1.5 绞车的特点和性能要求 4
1.1.6回柱绞车的现状 5
1.2 绞车的发展状况 6
1.2.1概述 6
1.2.2. 发展趋势 7
1.2.3 采取措施 8
2 总体设计 10
2.1已知条件 10
2.2计算传动效率 10
2.3 电机的选择、传动系统的确定及传动比 10
2.3.1选择电机型号 10
2.3.2传动系统的确定 11
2.3.3各级传动比分配及总传动比 12
2.3.4各齿轮模数、齿数（根据传动设计） 13
2.4 牵引钢丝绳直径的确定、滚筒直径的确定及速度 13
2.4.1钢丝绳的选择 13
2.4.2计算钢丝绳速度 14
2.4.3滚筒参数的确定 15
2.4.4确定钢丝绳在卷筒上的拉力及卷筒上的功率 16
2.5各轴转速、功率计算 17
2.6验算电机闷车时，钢丝绳在里层的安全系数 17
3 变速箱设计 18
3.1 弧齿锥齿轮传动设计 18
3.1.1 初步设计 18
3.1.2几何尺寸计算 19
3.1.3 按格里森法校核弧齿锥齿轮强度 20
3.1.4 锥齿轮受力分析 21
3.2 换档滑移齿轮副设计 21
3.2.1 初步设计 21
3.2.2 强度校核计算 23
3.2.3几何尺寸计算 24
3.2.4齿轮的受力分析 24
3.3 轴的校核 25
3.3.1轴1的校核 25
3.3.2轴Ⅱ校核 27
3.3.3轴Ⅲ的校核 28
3.4 轴承的校核 31
3.4.1校核轴Ⅰ上轴承a、b 31
3.4.2 校核轴Ⅱ上的轴承c、d 34
3.4.3轴Ⅲ上轴承e、f的校核 35
3.5 键的校核 36
3.5.1 轴Ⅰ上键的校核 36
3.5.2轴Ⅱ上键的校核 36
3.5.3 轴Ⅲ上键的校核 37
3.6变速箱箱体的设计 37
4 过桥轮系设计及其他 39
4.1 过桥轮系传动设计 39
4.1.1 初步设计 39
4.1.2齿面接触疲劳强度校核计算 40
4.1.3 几何尺寸计算 41
4.1.4齿轮受力分析 41
4.2 过桥轮系轴的校核 42
4.3 卷筒的校核 43
4.3.1卷筒轴上卷筒与大齿圈联结螺栓强度验算 45
4.4 卷筒轴承的校核 46
4.4.1滚筒上轴承m、n的校核 46
4.5 使用与维护 46
4.5.1 运输、安装、使用 46
4.5.2 维护、保养 46
5 电液制动器 47
结论 48
致谢 50
参考文献 51
1 绪 论
1.1简介
1.1.1绞车概述
在人类历史上，绞盘(windlass)是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1-1)。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1-2所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。
1.1.2绞车功能与结构
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，绞车一般包括驱动部分、工作装置、辅助装置等几部分。
1.驱动部分: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:
①无级均匀变速，调速范围宽广;
②在有负载情况下，良好的启动特性和低速特性，总效率高;
③双向旋转，并且容易改变旋转方向
④维护保养相对容易，对周围工作环境不敏感;
⑤制动系统工作可靠;
⑥设计紧凑，结构简单，安装布置容易，重量轻;
⑦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。
2.工作装置: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。
3.辅助装置: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。
结 论
为期半年的毕业设计已临近尾声了，我深感此次设计令我受益匪浅。整个设计过程使我们对知识结构有了一个整体的把握。然而由于时间比较仓促，缺乏实际的经验，对问题的考虑也不是很全面，有些结构的设计不尽如人意，不知是否能满足实际需要，有待于完善和改进。
另外，通过本次设计，我充分认识到要设计一个有实用价值的产品，不仅要有一个可行的方案，还应考虑在加工、制造、安装中的工艺性和经济性。
现对 提出几点改进意见：
采用分箱式固然有其优点，但也因此带来很多问题，比如在装配时必须保证两减速器的对中性；另外，行星传动输出轴 与悬臂齿轮相联，会使得行星架受力太大。可以考虑载行星减速器输出部分再加一个箱体以改善行星减速器受载情况。
新型回柱绞车的少齿差传动置于滚筒内部，结构紧凑，输出轴与右支撑固定链接，内齿轮输出；滚筒内的油随着滚筒的转动带到上面，自上而下润滑各处，改善了润滑性能，提高了传动效率。滚筒的两端采用油封密封，密封效果理想。
新型双速回柱绞车高速级传动同样采用承载能力较低的圆柱直齿轮传动。高速级传动扭矩小，齿轮模数小，若传动比相同，齿轮直径较小，重量更轻，与先前的绞车相比新型绞车第一级和第二级的齿轮直径仅为前者的32%和43%，重量分别为以前的10%和18%，不仅如此，减速箱体积和重量减轻的幅度更为可观，原来的绞车的两个低速级减速箱位于滚筒两侧，质量约为700kg，其密封和防尘性能都比较差。而新型绞车的两极齿轮箱的质量为365kg，仅为以前绞车的52%，具有很好的密封和防尘性能.
提升钢绳是联系提升容器与绞车的中间纽带，在矿井提升安全生产中占有很重要的地位，但是有些煤矿，尤其是个别地方煤矿，由于技术力量薄弱，实施陈旧，管理不到位等因素，导致钢绳在提升过程中出现问题，轻则影响生产，重则引发断绳跑车，断绳坠落提升容器的事故发生，导致人员伤亡和设备损坏对此加以分析，探讨，对钢绳进行合理选择，正确使用，维护与保养，以期延长钢绳的使用寿命，对确保矿山安全生产很有必要。以上在前面已经做了介绍，现在按照下面几个方面增加钢绳的使用寿命:
1.轴的布置方式：
各轴均位于同一个水平面，如采用空间立体布置，则可大大减少整机的长度，使结构紧凑。
2.各级传动比的分配：
可考虑将行星传动改的传动比减小，以减小行星减速器的尺寸，从而可以缩小整机的尺寸。
3.减速器的结构：
4.加强对钢绳的检查，1d至少一次，最好每班检查一次，发现特殊情况，应增加检查次数。
5.加强井巷维护，发现淋水及时清除，避免顺轨道淌水腐蚀钢丝绳。
6.加强钢丝绳涂油，选用专用的钢丝绳油，没30d至少涂油一次，涂油前，应充分 做好准备工作，首先清除钢丝绳上的油垢结块，擦干净钢丝绳上的淋水。
致 谢
为期半年的毕业设计将要结束，在设计过程中，我得到了指导教师陆兴华老师的大力帮助与支持，他孜孜不倦的指导，耐心细致的讲解，循循善诱的引导，使我的专业知识得到进一步的巩固，也学到了很多新的知识，使我的能力得到了提高，同时，他的责任心使我深受感动，其人格魅力让我敬佩，他造诣深厚，知识渊博，胸怀宽广，待人真诚、和善。在百忙中，陆老师花费了很多精力和心血来指导我的学习和科研。从论文的选题、论文的展开到论文的完成，导师倾注了大量的时间和精力，给予了详尽的指导和无私的帮助。陆老师对我学业和生活上的关心和爱护使我感激终生，而他渊博的学识、严谨求实的科学态度、忘我工作的精神、朴实无华、诚恳待人的作风，堪为学生一生学习的楷模，激励学生在今后的学习和工作中奋发进取、不断拼搏。值此论文完成之际，谨向我的导师陆老师表示深深的感谢和崇高的敬意。
其次，我还要感谢同学在我课题研究中给予的帮助，感谢同学们在求学期间给予我生活上的无私的关怀与帮助。我也真诚的感谢我的亲人，感谢他们二十多年来的养育之恩和对我学业的支持。最后，我也要感谢在百忙之中审阅本文的教授和专家!同时，还得到了的其他老师的热情帮助，在此一并致谢。
参考文献
[1] 成大先，机械设计手册，北京：化工工业出版社，2002
[2] 马从谦，渐开线行星齿轮传动设计，北京：机械工业出版社，1987
[3] 编写组，齿轮手册，北京：机械工业出版社，2000
[4] 编写组，现代机械传动手册，北京：机械工业出版社，2002
[5] 王洪欣，机械设计工程学Ⅰ，徐州：中国矿业大学出版社，2001
[6] 唐大放，机械设计工程学Ⅱ，徐州：中国矿业大学出版社，2001
[7] 吴相宪，实用机械设计手册，徐州：中国矿业大学出版社，2001
[8] 单辉祖，材料力学，北京：高教出版社，1999
[9] 单丽云，工程材料，徐州：中国矿业大学出版社，2000
[10] 王绍定，矿用小绞车，北京：煤炭工业出版社，1981
[11] 饶振刚，行星齿轮传动设计，北京：化工工业出版社，2003
[12] 编委会，渐开线齿轮行星传动的设计与制造，北京：机械工业出版社，2002
[13] 张荣立、何国纬、李铎，采矿工程设计手册，北京：煤炭工业出版社，2003
[14] 余纪生、崔居普，采区绞车安全运行，北京：煤炭工业出版社，1999
[15] 国家煤矿安全监察局，煤矿安全规程，北京：煤炭工业出版社，2001
[16] 朱龙根，简明机械零件设计手册，北京：机械工业出版社，1997
[17] 吴宗泽，机械设计师，北京：机械工业出版社，2002
[18] 编写组，画法几何及机械制图，徐州，中国矿业大学出版社，2002
[19] 甘永立，几何量公差与检测，上海：上海科学技术出版社，2001
[20] 成大先，机械设计图册，北京：化学工业出版社，1997
[21]H.A.Rothbart,Mechnical Design and Systems Handbook , McGraw-Hill ,1964
[22] F.W.Heilich,E.E.Shube,Traction Drives-Application and Selcetion ,Marcel Dekker INC,New York and Basel ,1983
[23] Nicholas,P.Chironis ,Spring Design and Application ,Nicholas,McGraw-Hill 1961
[24] 《Machine Design 》June , Design and Performance of the Cycloid Speed Reducer
1956
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