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多绳摩擦式副井提升机设计【全套CAD图纸和毕业答辩论文】

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摘要

矿井提升机是矿井的大型固定式设备之一,而副井提升机,它的主要工作任务是沿井筒提升矸石、废弃物、下放材料、提升设备和人员等。多绳摩擦式副井提升机是本次设计的选择。

多绳摩擦辅助提升机的明显特征是尺寸小,质量小,安全性性能稳定,可靠, 并且提升性能良好,最关键的是适合在较深的地方工作。本设计首先对提升机所处的用途、其工作原理、类型及其发展历程进行了概述,提出整体系统的设计方案。然后通过对其工作环境和技术特点的分析,并且参考目前国内副井提升机的结构,对提升机的整体结构进行了设计,包括钢丝绳的选择、卷筒的设计、主轴装置的设计、制动装置的设计的设计以及计算与校核。

在矿井提升中,应根据不同的用途,选用合适的相应设备,充分发挥它们的效能,为做到选型合适,便于使用和维护,设备人员更加安全、可靠,就必须对其结构、工作原理、性能及选择计算方法予以了解。

关键词:副井提升机、主轴装置、卷筒、钢丝绳、制动装置、电动机



Abstract

Mine hoist is one of the large fixed equipment of the mine, and the auxiliary shaft hoist, its main task is to raise the gangue along the well, waste, decentralized material, lifting equipment and personnel. This design choice multirope friction auxiliary shaft hoist.

Multi rope friction auxiliary hoisting machine has the advantages of small size, light weight, safe and reliable, strong ability to upgrade, apply to the deeper mine hoist. This design first of all, the use of the hoist, working principle, types and development process are outlined, the system design. Then through the analysis of the working environment and technical characteristics, and refer to the current machine structure of domestic auxiliary shaft hoist, the whole structure is designed, including the choice of wire rope drum design, spindle device design, brake device design and calculation and check.

In mine hoist should be based on different uses, the appropriate choice of the appropriate equipment, give full play to their effectiveness, in order to achieve an appropriate selection, ease of use and maintenance, equipment, personnel safer, more reliable, it must structure and working principle , Performance and selection of calculation methods to be understood.

Keywords: Auxiliary shaft hoist, Spindle device, Reel, Wire rope, Brake, motor





目录

摘要 1

Abstract 2

目录 3

第一章 引言 5

1.1  提升机 5

1.2矿井提升设备的现状及发展趋势 5

1.3矿井提升设备的分类 6

第二章 总体方案的确定 11

2.1  提升机工作原理及选型 11

2.2  系统设计方案的确定 12

第三章  减速器的设计与选型 13

3.1  参数的确定 13

3. 1. 1  主电机和备用电机的选择 13

(1)主电动机 13

(2)备用电动机 13

3.1.2 传动比的确定 14

3.2传统部件的设计与计算 15

3.2.1第一次传动的设计与计算 15

3.2.2 第二级传动的设计与计算 18

3.3  轴的计算 22

3.3.1  高速轴 22

3.3.2  中间轴 26

3.3.3   输出轴 30

3.4  滚动轴承的校核计算 35

3.4.1  高速轴: 35

3.4.2  中间轴 36

3.4.3  输出轴 36

3.5  键连接的计算 37

3.5.1  高速轴 37

3.5.2  中间轴 38

第四章 主导轮结构设计 40

4.1  钢丝绳的选型设计 40

4.1.1  钢丝绳的结构 40

4.1.2  钢丝绳的分类 40

4.1.3  钢丝绳的选型设计 41

4.2  卷筒的直径和槽型的设计计算 42

4.2.1  卷筒槽型的设计 42

4.2.2  卷筒的结构选型 44

4.2.3 提升机防滑验算 46

4.3  主轴装置各部分设计计算 47

4.4  卷筒外壳强度计算 49

4.5  主轴强度和刚度计算 49

第五章  提升机的制动系统 57

5.1  盘式制动器 57

5.1.1  盘式制动器布置方法 57

5.1.2  工作原理 58

5.2  盘式制动器的设计计算 59

5.2.1  所需制动力的计算 59

5.2.2  一对要具备的 61

5.2.3  实际正压力的计算 61

5.2.4  液压缸的结构与设计计算 61

第六章  相关分析与维护 66

6.1  安全性分析 66

6.2  可靠性分析 66

6.3  经济性分析 66

6.4  提升机的检查 66

6.4.1  日常维护 66

6.4.2  定期检查 66

结语 68

参考文献 69

致 谢 70





第一章  引言

1.1  提升机

本章讲解了矿井提升机因为不同功能或者不同结构所产生的不同类型机型。并且分别对常见的几款提升机机型进行简要的分析,阐述其机型特有的属性和优点,以便为选择机型提供参考。

矿井提升机是一种的设备。这种设备是被电动机驱动的,利用其中的设备带动钢丝绳,在井筒中上升下降需要绳子带着才完成指定的运输作业。矿井提升机演变由来已久,很早之前的提水工具就是其前身。现今的矿井提升机以高安全性为主要原则,兼并提升量大、提升速度快等特点,而随着计算机的发展、强化,提升设备也已发展成为由计算机控制的全自动重型矿山机械。

矿用提升机是由,AC或者DC电机电动机带动,其中包含了减速器装置连接着卷筒,有制动系统、深度指示器系统以及测量速度限制速度系统对整个机械进行控制[1]。按提升钢丝绳的工作原理,可划分为两种提升机,其一是缠绕式,其二是摩擦式。


内容简介:
1摘要矿井提升机是矿井的大型固定式设备之一,而副井提升机,它的主要工作任务是沿井筒提升矸石、废弃物、下放材料、提升设备和人员等。多绳摩擦式副井提升机是本次设计的选择。多绳摩擦辅助提升机的明显特征是尺寸小,质量小,安全性性能稳定,可靠, 并且提升性能良好,最关键的是适合在较深的地方工作。本设计首先对提升机所处的用途、其工作原理、类型及其发展历程进行了概述,提出整体系统的设计方案。然后通过对其工作环境和技术特点的分析,并且参考目前国内副井提升机的结构,对提升机的整体结构进行了设计,包括钢丝绳的选择、卷筒的设计、主轴装置的设计、制动装置的设计的设计以及计算与校核。在矿井提升中,应根据不同的用途,选用合适的相应设备,充分发挥它们的效能,为做到选型合适,便于使用和维护,设备人员更加安全、可靠,就必须对其结构、工作原理、性能及选择计算方法予以了解。关键词:副井提升机、主轴装置、卷筒、钢丝绳、制动装置、电动机2AbstractMine hoist is one of the large fixed equipment of the mine, and the auxiliary shaft hoist, its main task is to raise the gangue along the well, waste, decentralized material, lifting equipment and personnel. This design choice multirope friction auxiliary shaft hoist.Multi rope friction auxiliary hoisting machine has the advantages of small size, light weight, safe and reliable, strong ability to upgrade, apply to the deeper mine hoist. This design first of all, the use of the hoist, working principle, types and development process are outlined, the system design. Then through the analysis of the working environment and technical characteristics, and refer to the current machine structure of domestic auxiliary shaft hoist, the whole structure is designed, including the choice of wire rope drum design, spindle device design, brake device design and calculation and check.In mine hoist should be based on different uses, the appropriate choice of the appropriate equipment, give full play to their effectiveness, in order to achieve an appropriate selection, ease of use and maintenance, equipment, personnel safer, more reliable, it must structure and working principle , Performance and selection of calculation methods to be understood.Keywords: Auxiliary shaft hoist, Spindle device, Reel, Wire rope, Brake, motor3目录摘要 1Abstract2目录 3第一章 引言 51.1 提升机 .51.2 矿井提升设备的现状及发展趋势 61.3 矿井提升设备的分类 7第二章 总体方案的确定 112.1 提升机工作原理及选型 .112.2 系统设计方案的确定 .12第三章 减速器的设计与选型 133.1 参数的确定 .133. 1. 1 主电机和备用电机的选择 13(1)主电动机 13(2)备用电动机 133.1.2 传动比的确定 143.2 传统部件的设计与计算 153.2.1 第一次传动的设计与计算 .153.2.2 第二级传动的设计与计算 183.3 轴的设计 .223.3.1 第一级轴的设计与计算 223.3.2 第二级轴 273.3.3 第三级轴 313.4 滚动轴承的校核计算 .363.4.1 第一级轴: 363.4.2 第二级轴 373.4.3 第三级轴 383.5 键连接的计算 .383.5.1 高速轴 393.5.2 中间轴 39第四章 主导轮结构设计 424.1 钢丝绳的选型设计 .424.1.1 钢丝绳的结构 424.1.2 钢丝绳的分类 424.1.3 钢丝绳的选型设计 434.2 卷筒的直径和槽型的设计计算 .444.2.1 卷筒槽型的设计 444.2.2 卷筒的结构选型 464.2.3 提升机防滑验算 494.3 主轴装置各部分设计计算 .50第五章 提升机的制动系统 5345.1 盘式制动器 .535.1.1 盘式制动器的常规安装方式 545.1.2 盘式制动器的工作方式 545.2 盘式制动器的理论值计算和校核 .555.2.1 理论所需制动力大小的计算 555.2.2 需要两对盘式制动器时理论 ZM 的计算 575.2.3 实际正压力的计算 575.2.4 制动缸的尺寸计算和校核 58第六章 相关分析与维护 626.1 安全性分析 .626.2 可靠性分析 .626.3 经济性分析 .626.4 提升机的检查 .626.4.1 日常维护 626.4.2 定期检查 63结语 64参考文献 65致 谢 665第 1 章 引言1.1 提升机本章讲解了矿井提升机因为不同功能或者不同结构所产生的不同类型机型。并且分别对常见的几款提升机机型进行简要的分析,阐述其机型特有的属性和优点,以便为选择机型提供参考。矿井提升机是一种的设备。这种设备是被电动机驱动的,利用其中的设备带动钢丝绳,在井筒中上升下降需要绳子带着才完成指定的运输作业。矿井提升机演变由来已久,很早之前的提水工具就是其前身。现今的矿井提升机以高安全性为主要原则,兼并提升量大、提升速度快等特点,而随着计算机的发展、强化,提升设备也已发展成为由计算机控制的全自动重型矿山机械。矿用提升机是由,AC或者DC电机电动机带动,其中包含了减速器装置连接着卷筒,有制动系统、深度指示器系统以及测量速度限制速度系统对整个机械进行控制 1。按提升钢丝绳的工作原理,可划分为两种提升机,其一是缠绕式,其二是摩擦式。按照卷筒数量的不同,缠绕式矿井提升机可以分为单卷筒和双卷筒两种形式。单筒大部分只有一根钢丝绳,带动一个提升容器;而双筒在工作时,每个卷筒都有一根钢丝绳,一根钢丝绳带着一个提升容器,一个容器上升,另一个容器则相反,处于下降状态。大多数缠绕矿井提升机用于矿井中,这种矿井年产量较小,通常情况下小于120万吨,矿井深度也较浅,在400米以上。在钢丝绳工作方式上,缠绕式的是较差缠绕的,摩擦式的与缠绕式的不同,钢丝绳是搭挂在主导论上的,而带动容器升降则是利用绳子与摩擦轮衬垫的摩擦力来实现的。钢丝绳的每一端连接到一个容器,配重和容器通过钢丝绳连接到一起。根据建设施工时机房位置的不同,摩擦型矿井提升机又可以分为塔式和落地式两种。而钢丝绳的多少也可作为划分种类的依据,一根绳的叫单绳摩擦式,其余多绳摩擦式矿井提升机。我们要知道多绳摩擦式有这样几个特点:可选择直径较小的分别为钢丝绳和摩擦轮,如此,整体机械由于尺寸小,制造中更为便利;同样也安全性高为主要生产目标,兼有速度快、提升能力强等。采用这种提升机的条件则是年产量较大、矿井较深的矿井。61.2 矿井提升设备的现状及发展趋势历经 170 多年的改进和发展,从最早出现的以蒸汽作为动力驱动的最简单最原始的提升机,逐渐满满发展进步,到如今通过交流电机驱动的多绳摩擦式提升机。我国是煤矿大国,也是矿山机电设备制造和使用大国。1947 年以后,我国开始重视工业、生产,并迅速发展起来,并建立了自己的提升机制造业。我国提升机制造先后经历模仿苏联、改进、自行设计等阶段。50 年代技术还没有,所以去仿制的苏联制造的提升机;1976 年,自行将之前的机器进行改进并定型为 JK 型; 1986 年中信公司引进了具有先进水平的矿井提升机全套技术,新一代的提升机 JK-E、 JKM-C 型诞生;九十年代改造完的多绳摩擦式提升机 JKM-E和 JKMD-E 生产至今。目前我国已经可以自主生产各种大型现代化矿井提升设备和多种辅助设备。综合在设计理念、制造工艺还有自动控制等方面,我国矿井提升设备技术水平,都处于世界先进行列。对提升设备的安全性能、可靠性、经济性的要求,随着国内矿产质量和需求的提高而提高。在我国提升设备总的发展趋势主要是:由滑动轴承支承者主轴逐步发展成为滚动轴承支撑;人们亲自手动操作逐渐被计算机自动控制;减速器的齿面也从软面发展成为硬齿面;单一指针的监控逐渐被计算机指针显示取代 4。国外矿井提升机的发展相对中国的发展较早,经济发达的国家,提升机的运行速度已达 ,一次有效提升量超过 60 吨,电动机容量达到 15000KW。20 /如今,无论国内外,单绳缠绕式和多绳摩擦式两种形式是最常被使用的。当代技术日益发达,采矿事业的发展随之带来的是开采深度的不断加深,矿井提升设备在结构、理论设计、操控技术等方面有了很大的进展。而提升效率高、提升质量好、速度快的多绳摩擦式矿井提升机有较大的发展前景。现在矿井提升设备,正在向着大型化、高功率和自动控制方向发展。71.3 矿井提升设备的分类单卷筒单绳缠绕 可分离单卷筒 缠绕提升机 双卷筒多绳缠绕布雷尔式矿井提升机 塔式单绳摩擦 落地式摩擦提升机 塔式多绳摩擦 落地式按提升钢丝绳的工作原理,可划分为两种提升机,一种是缠绕式(缠绕式矿井提升机) ,其二是摩擦式(摩擦式矿井提升机) 。缠绕式矿井提升机结构如图所示,分为单绳和多绳缠绕式。缠绕式提升机因钢丝绳的缠绕方式很普通,所以可以在立井中使用,又可以在斜井中使用,但是因为钢丝绳的制造能力不足加上滚筒容绳量的限制,对提升高度和总吊重物也有很大的影响。就具体情况而言,钢丝绳直径大于 60mm,不仅相对困难,可能整的机械太大。所以,一次总的吊重物不适宜太重太高。图 1-2 缠绕式矿井提升机缠绕式矿井提升机相对比较早,其工作原理相比摩擦式提升机要简单得多,大致的工作流程如下:将钢丝绳的首端安装固定到提升机的卷筒中间,一定要8交叉固定稳定,同时钢丝绳的另一侧绕着天轮缠绕一圈之后再将提升吊桶连接到一起,当提升机工作的时,就可以使两个容器一个上升一个下降,达到完成提升任务的目的,这种提升机在我国使用较为广泛。年产量在 120 万吨以下、井深小于 400 米的矿井中通常使用的是缠绕式矿井提升机。摩擦式适用范围为各种竖井提升(不算凿井) 。提升机的钢丝绳搭挂在摩擦轮上,因此,巨大的摩擦力会由于绳子和摩擦轮的带动发生,此时提升容器则通过产生的摩擦力实现上升下降。钢丝绳的每一端连接到一个容器,或一端连接到容器,另一端与配重连接。对于整体安全性的考虑,要为摩擦式矿井提升机装配与钢丝绳相等重量的尾绳。尾绳两端要连接两个容器(或容器和平衡重物) ,这样,无论什么情况,尾绳的重量与摩擦轮两侧的钢丝绳的重量之和都总是相等的。落地摩擦式的布置在地面(如图所示) ,这种的提升机均有一个共同之处,就是钢丝绳-井架-天轮-井筒,和提升容器相连。落地式多绳摩擦提升机相对塔式多绳提升机的区别在于,落地式的是将主机装备从空中移动到地面,其特点如下:(1)井塔(或称井架) 、提升机所在厂房和地面上的一些设备,可以同时进行建造,大大缩短了建造时间,节约了人力、物力;(2)可用普通井塔或井架代替专业的井塔,减少了其他设备(其中设备和电梯等) ,节省装配和维护资金;(3)提高了抗震性能;(4)经济成效高;(5)维修时,更换掉损坏部件相对方便。9图 1-3 落地摩擦式矿井提升机图 1-4 多绳摩擦式矿井提升机考虑到钢丝绳的数量,又可分为单绳摩擦式和多绳摩擦式矿井提升机(多绳式如图所示) 。单绳摩擦式的提升绳就是一根。多绳摩擦式的则有多根(通常是 4 根)提升钢丝绳,提升容器和人物,利用钢丝绳与主导轮衬垫间的摩擦力来,只适用用于立井中,而且由于摩擦提升机根本不存在容绳量的问题,因此,提升机的高度和最大载荷不受影响。所以,它的提升高度和最大载荷都比单绳缠绕式提升机大。多绳摩擦式提升机的特点是:钢丝绳和摩擦轮都可以选用直径较小的,这样,整体机械尺寸比较适中,制造相对简单,安全性能好,整体10综合能力较强。但这种提升机,更换钢丝绳相对复杂,原因是因为每根钢丝绳不容易受力均匀。摩擦轮钢丝绳张力有一定的规定值,张力差值超过规定值,或者因为接触油或受温度影响,降低了摩擦系数,就会出现钢丝绳打滑现象 5。11第 2 章 总体方案的确定本章是对整体设计方案的确定。简述两种提升机的工作原理,分析主体结构,最终确定整体的设计方案。2.1 提升机工作原理及选型矿井提升机依照工作方式的不同,可以分为单绳缠绕式和多绳缠绕式两大类,而单绳缠绕式依照卷筒结构的不同又可分为单卷筒式和双卷筒式。单绳缠绕式提升机其工作原理简单的说就是通过一定线径的钢丝绳缠绕在卷筒上来提升吊桶容器。图1-1.1 单绳摩擦式提升机 图1-1.2 多绳摩擦式提升机图l-1 矿井提升机工作方式对比图多绳摩擦式提升机的其工作原理是通过钢丝绳搭放在主导轮的摩擦衬垫上,而不是固定或缠绕在主导轮上。如图 1-1 所示,钢丝绳的两端各悬挂一个提升容器,或者为了装备稳定,我们必须在吊桶容器的底下安装与容器平衡的尾绳。12当整个装备开始动作时,钢丝绳将被容器拉的越来越紧,同时给予摩擦衬垫相当大的正压力。当电动机带动主导论,经过减速器卷筒也跟着一起旋转,此时的钢丝绳和摩擦衬垫之间存在非常大的摩擦,且该摩擦力作用于钢丝绳后,钢丝绳本身随着主导轮一起转动,最终实现带动吊桶容器上升和下降的功能。由此可知,多绳摩擦式提升机是主要是靠钢丝绳与摩擦衬垫所产生的摩擦力来实现容器升降作业的。而多绳摩擦式提升机也正是利用这个工作原理来设计其机械机构、使用区间和性能参数的。单绳缠绕式提升机的钢丝绳一端固定在卷筒上,另一端提升容器。这两根线固定在卷轴上,但是每根线的绕组的形式完全相反。该提升机作业时,交流电动机通过减速器将动力传递给卷筒,且此时卷筒上安装缠绕有两根钢丝绳,从而达到提升作用。由此可知,单绳缠绕式提升机的工作原理是利用钢丝绳和卷筒之间不间断的缠绕实现容器的上升与下降,这就要求卷筒的缠绕表面积必须要满足设计要求,而单绳摩擦式提升机也正是利用这个工作原理来设计其机械机构、使用区间和性能参数的。大多数深井作业和年产量较大的提升作业仍然使用的是多绳摩擦式提升机。通常情况下多绳摩擦式提升机相对单绳缠绕式提升机更加具有优势,特别是在机械结构方面、规格参数方面、使用范围方面等等,该提升机会逐渐成为今后矿井提升机的主流发展方向。2.2 系统设计方案的确定根据已知的井深二百米,和自己选定的年产量约五百万吨的较深型矿井煤矿生产规模,所以该副井选用多绳摩擦式提升比较合适,该系统简单的系统工作过程如下:主电机-联轴器-减速器-联轴器-提升机- -钢丝绳-导向天轮-多绳罐笼-首先,按照给定的已知条件,计算出需要提升的物料荷重,根据该数据才能选择相应的吊桶容器,在依照提升的物料荷重等方面因素选择相应要求的钢丝绳,且必须对钢丝绳计算其安全使用系数,最后根据以上数据选出卷筒;根据载荷对提升机进行防滑验算,当提升机防滑系数合格时,计算提升物料的上下运动的经济速度,再根据速度数据计算出卷筒的静张力和整个提升机系统的总功率,最终依照计算的总功率的数值来选定相应的电动机,然后再设计、计算减速器,还有一些附属设备的计算、选择,从而完成整个矿井提升机的设计。13第三章 减速器的设计与选型减速器的设计与选型第一步先要确定整个提升系统电动机的型号,然后在计算出整个减速器的减速比,再逐步对减速器中的各个轴分别设计和计算校核分析,同时也对相应的联轴器、键进行了选择、校验。3.1 参数的确定3. 1. 1 主电机和备用电机的选择提升机经济速度 v= H4.0H 为矿井提升深度 200 米带入得 v=5.7 m/s由于提升机减速器空间体积不受限制且要求足够的外壳强度选用二级展开式圆柱齿轮减速器提升机所需功率为 =(1223345)为电机到提升机传动效率取 0.961为联轴器传动效率取 0.992为齿轮传动效率取 0.983为滚动轴承效率取 0.993为油损取 0.965F 为提升机提升的重力即提升机卷筒静张力差为 =440988261648=179340V 为提升机经济速度 v=5.7m/s=1793405.7(0.960.990.9820.9930.96)=1900电动机所需额定功率 =K 为功率储备系数取 1.1 带入得 P=2090Kw 取 2000kw(1)主电动机根据提升机特点主电机选 YR2000-8/1730 三相交流绕线型异步电动机其同步转速为 750r/min额定功率为 2000kw(2)备用电动机14参考之前的计算结果,备用电机选择 YR-2000-12/1730 型电动机,备用电机的额定功率 KWP20额定转速 min/495rn电动机效率 .2d减速器最大输出动扭矩 =390000nM2.N3.电动机额定拖动力 eF=1000=100020000.857.28 =2527473.1.2 传动比的确定提升机卷筒转速为 n=(60 1000v)/DD 为卷筒直径 。 代入得D=3000 v=5.7 m/s =62.42/总传动比分配=75062.42=12减速器采用展开式二级圆柱齿轮21i对于这类减速器要满足 214.3故 ,根据要求,2=2.946 2i所以 41i查表 13-5 可知,一般,8 级精度的圆柱齿轮,效率 97.0同样查表 13-5 可知,对于滚动轴承,一般选择用深沟球轴承 ,效率 每条轴的输入功率:KwP1960.029.021 871672.8.3每条轴的转速:15min7501rnd8312ii623r每条轴的输入扭矩:mNnPT k24957019659011813228333.2 传统部件的设计与计算3.2.1 第一次传动的设计与计算1)确定齿轮的材质,计算出齿轮的许用应力大小查图 10-25(d)可选 小齿轮 调质 rC40HBS2601大齿轮 45 号钢 BS2参考公式 10-14 可知,许用接触应力 HNHimHKl查图 10-25(d)可选,接触疲劳极限 li21lim70NH22li50由公式 10-15 得,应力循环次数 ,N911 1032.4960176hjLn820.iN-齿轮的转动速度 nr 齿轮副转动时的啮合次数。j-齿轮的工作寿命 hL hLh 96023082-最小安全系数,取失效率为 1%,则 ,minHS 5.1minHS1minHS接触疲劳寿命系数 HNK参考图 10-23 得, 15.42HNK16计算上述公式得 218051.70mNH2264.568mNH齿轮弯曲疲劳许用应力 XNFFYS)(minli参考图 10-24(c)得,弯曲疲劳极限 ,双向传动乘 0.7l21lim37F294参考图 10-22 得,弯曲疲劳寿命系数 NY21NY参考图 10-21 得,弯曲强度尺寸系数 , (设模数 m 小于 5mm)XX计算上述公式得 21704.1387F29N2)齿轮齿面接触疲劳强度校核计算出齿轮的精度等级, 311)20(npv3750.0sm.9暂时选择 ,参考表 10-6, ,smvt5.2精度范围选择 9 级参考公式 10-11 得,小轮分度圆直径 , 1d3121 )()(dHEKTZd参考表 10-7 得,齿宽系数 , ,一般按照不对称布置d根据齿轮副的工作环境选择不同的齿轮齿数,闭式齿轮传动一般转速较高,为了提高传动的稳定性,减小冲击振动,通常选择齿数多一点的齿轮,小齿轮的齿数 Z1 可取为 Z1=2040,这里选定 301Z小齿轮齿数确定后,按传动比 i=Z2/Z1 可以计算出大齿轮齿数 Z2 为 123。传动比 9.4i设计传动比与实际传动比偏差 1705.6.2).(计算结果符合要求。小齿轮名义转矩 mNnPT 693704.1.915.9661确定载荷系数 KVA根据表 10-3 得,取根据经验值 ,取4.1052.1VK根据经验值 ,取2根据经验值 ,取 计算得到 45KVA根据表 10-5 查得,材料弹性影响系数 ,EZ2/189MPaZE根据经验值 ,取.0857.05.024957.14)1()(3321 dHEKTZdm计算出齿轮的刀具模数 m94.51zd根据标准模数表(GB/T1357-1987) ,选择 6m计算得到小齿轮的分度圆直径 1d1=1=630=180 标准中心距 a=(1+2)2 =6(30+123)2 =459 齿宽 b=1=0.8180=144 大轮齿宽 2 2=144 小轮齿宽 11=2+10=154 3)齿轮齿根处弯曲疲劳强度校核分析FSFFYmbdKT118参考机械设计手册图 10-17 得, 62.1FY.2参考机械设计手册图 10-18 得,应力修正系数 S59.1Y7.2S )tan()tan(2121ZZ )20tan3265.coss(rco123035.costanrcos30 0054.2 .4.27.075 Y计算得到 1=21.45693332.621.590.555562.52.5 =53.6 /22=21.45693332.621.770.555562.52.5 =56.6 /2计算表明,强度合适4)齿轮副参数的计算大齿轮分度圆直径 2d2=2=6123=738 根圆直径 1=12=18021.256=165 2=22=73821.256=729 顶圆直径 1=1+2=180+26=192 2=2+2=738+26=750 3.2.2 第二级传动的设计与计算1)确定齿轮的材质,计算出齿轮的许用应力大小查机械设计手册图 10-25(d)选定小齿轮的材质为 调质 rC40HBS2601选定大齿轮的材质为 45 钢 HBS21参考公式 10-14 可得,许用接触应力 HHNimHKSl参考图 10-25(d)可得,接触疲劳极限 limH21lim70H22li50参考公式 10-15 得, 应力循环次数 N19921 106.9018560hjLnN22.3i-齿轮的转动速度 nminr齿轮副转动时的啮合次数j-齿轮的使用最长时间 hL hLh 96023082-齿轮工作时的最小安全使用系数,取失效率为 1%,则 minHS,5.1i1minH接触疲劳寿命系数 NK参考图 10-23 得 25.1H 27.1HNK根据上边的公式计算得 85.70m22.691H2.69N齿轮弯曲疲劳许用应力 XFFYS)(minli参考图 10-24(c)得,弯曲疲劳极限 ,双向传动乘 0.7li21lim387F2li94N参考图 10-22 得,弯曲疲劳寿命系数 NY121NY查机械设计手册图 10-21 得,弯曲强度尺寸系数 为弯曲强度尺寸XY系数(通常情况下模数 m 小于 5)X计算得到 21704.1387mNF21.29F2)齿轮齿面接触疲劳强度校核计算出齿轮的精度等级, 3221)0(npv2031 1832018)02.3.(vsm679初步选定 ,参考表 10-6 smvt36.1精度范围选择 9 级参考公式 10-11 得,小齿轮分度圆直径 , 1d3121 )()(dHEKTZd参考表 10-7 得,齿宽系数 ,一般按照不对称d1d根据齿轮副的工作环境选择不同的齿轮齿数,闭式齿轮传动一般转速较高,为了提高传动的稳定性,减小冲击振动,通常选择齿数多一点的齿轮,小齿轮的齿数 Z1 可取为 Z1=2040,这里选定 401Z小齿轮齿数确定后,按传动比 i=Z2/Z1 可以计算出大齿轮齿数 Z2 为 117。大齿轮齿数 1793.212i传动比 /设计传动比与实际传动比偏差 05.6.).(计算结果符合要求 确定载荷系数 KVA根据表 10-3 得,取 1根据经验值 ,取4.0512.VK根据经验值 ,取2根据经验值 ,取 计算得到 45.1.1KVA根据机械设计手册表 10-5 查得,2/18.9MPaZE,根据经验值 ,这里取 90587.0Z齿轮刀具模数 mmd74.2.681根据标准模数表(GB/T1357-1987) , 21计算得到小齿轮的分度圆直径 1d40145.98205.12)()(3312dHEKTZd齿轮转动的线速度 vsmnd/16.061计算结果与设计理论结果相接近,齿轮副中心距 azm7852)4()(21 齿轮宽度 bmd308.01大齿轮宽度 2b小齿轮齿宽 123)齿轮齿根处弯曲疲劳强度校核分析由式 6-10 FSFFYmbdKT1参考图 10-17 得,齿形系数 , 62.130.2F参考图 10-18 得,应力修正系数 , SY59.1S7.2 )tan(t)tan(t211ZZ )20tan)354cos(tr1720t35cos(tanr4021 0069. 695.7.2Y计算得 21 91.06)375(01623495 mNF 2221 1.0)375(.071.3271495.2 mNF 计算表明,符合要求4)齿轮副参数的计算大齿轮的分度圆直径 2dzm1702齿轮齿根圆直径 mhff 35.401ff 4572齿轮齿顶圆直径 daa 19021mhd0423.3 轴的设计3.3.1 第一级轴的设计与计算1)计算轴的圆周力 tFNdTFt 2730180249571 计算轴的径向力 rNtr 1093764.tan3cosan01 2)选定轴的材质且计算轴的最小直径选定轴的材料为 45 钢,轴表面做调质处理,硬度 220250HRC计算轴的最小直径:mnPAd13570968331min 轴的第一个台阶用于安装联轴器,且第一段直径与联轴器的孔径相配合,配合公差为 H7/g6。这里选用弹性销联轴器作为本设计中第一级轴的联轴器。型号: LX11公称转矩 Tn /(Nm): 50000许用转速n /(r/min): 1400轴孔直径 、 、 /mm: 1401 2 轴孔长度|Y 型|L /mm: 252轴孔长度|J,J1,Z 型| /mm: 2021轴孔长度|J,J1,Z 型|L /mm: 252D /mm: 54023/mm: 3401b /mm: 75S /mm: 6转动惯量 I /(kgm2): 20.05质量 m /kg: 520与输入轴联接的半联轴器孔径 。因此,取轴段 1 的直径mD140。d1403)轴的结构设计a)按轴向定位要求轴段 1:半联轴器左端用轴端挡圈定位。按轴段 1 的直径半联轴器长度md4011=252 轴的第二个台阶用于联轴器的轴向卡位, ,且设计台阶高度 (2h) ,因此轴的第二个台阶直径 ,根据轴承端盖装拆要求,17.h md142取端盖外端与半联轴器右端面之间的距离为 ,因此取 。99 mm mL132轴段 3:该轴段安装滚动轴承。考虑轴承受径向力。选择深沟球轴承。轴段直径 ,轴承型号 16030( ) ,尺寸参数d50GB/T276-1994一轴轴承代号|20000 型: 16030基本尺寸/mm| d: 150基本尺寸/mm|: 225基本尺寸/mm| B: 24安装尺寸/mm| (min): 157安装尺寸/mm| (max): 218安装尺寸/mm| (max): 1其他尺寸/mm| : 175.62其他尺寸/mm| : 199.42其他尺寸/mm| r (min): 1.1基本额定载荷/kN| : 91.9基本额定载荷/kN| : 98.50极限转速/(r/min)| 脂: 2200极限转速/(r/min)| 油: 3000重量/kg|W : 2.638取 。mL693轴段 4:该段为一中间齿轮定位轴肩。 md1534L45轴段 5:齿轮轴齿轮,取直径 。92524轴段 6:该轴直径与轴段 3 相同,取 。mL526 6=150 轴段 7:接测速发电机轴取 ;7=140 7=185 b)齿轮在轴上安装时的定位方式联轴器和轴之间通过 A 型平键链接,平键的尺寸为宽为 36长度取 100R=18c)确定轴上圆角和倒角尺寸R=3. .如图标注所示 2=2轴端倒角取 0454)轴的强度校核对于 16030 型深沟球轴承,确定轴承的支点位置,取 值为 。am5.10NdTFt 273018029711 Ntr 93764.tancosan 根据装配图所示高速轴轴承跨距以及和齿轮支点跨距如图所示水平面:2=476604=218534 2=476604=218534 25MHV弯矩 MH=1=58765476=28106垂直面:同理得 1=21390 2=616.3 弯矩: =1=10106合成弯矩: =2+2=280106扭矩T=24957 N/mm轴的弯 矩校核公式: ,22)(aTMCa式中, -折合系数,取 0.6;maTCa 62222 103)49576.0(3)( 选定轴的材料为 45 钢,轴表面做调质处理,硬度 220250HRC2640mNb查得 45 钢许用应力 2160mNb计算得到轴的应力大小为2623350.14.01. mNdMWCaaC ,因此本设计中的第一级轴满足实际使用要求。ba13.3.2 第二级轴1)求作用在小齿轮上的力圆周向力 和径向力 的大小3tF3rNdTt 4910982102Ftr 176853.costan4.7cosan03 求作用在大齿轮上的力 NdTt 261738921402NFtr 958136.020costan.cosan2 2)选定轴的材质且计算轴的最小直径选定轴的材料为 45 钢,轴表面做调质处理,硬度 220250HRC计算轴的最小直径: mnPAd21903.189332mi 取轴的直径为 220mm,3)轴的具体尺寸计算a)计算轴上各段直径的尺寸和长度轴的第一个台阶用于安装滚动轴承。由于该轴承会受到径向力的作用,因此选择深沟球轴承。轴段直径 ,轴承型号md351二轴轴承代号|20000 型: 16044基本尺寸/mm| d: 220基本尺寸/mm| D: 340基本尺寸/mm| B: 37安装尺寸/mm| (min): 232安装尺寸/mm| (max): 328安装尺寸/mm| (max): 2.127其他尺寸/mm| : 262.52其他尺寸/mm| : 297.62其他尺寸/mm| r (min): 2.1基本额定载荷/kN| : 181基本额定载荷/kN| : 2160极限转速/(r/min)| 脂: 1400极限转速/(r/min)| 油: 1800重量/kg|W : 9.285取 。mL931轴段 2:该轴段安装齿轮,齿轮左端采用轴套定位,右端采用轴肩定位。取直
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本文标题:多绳摩擦式副井提升机设计【全套CAD图纸和毕业答辩论文】
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