课程设计--JK-330提升机主轴装置设计.doc

课程设计说明书-题 目 JK-3/30提升机主轴装置设计设 计 人 学 号 学 院 机械工程学院专 业 矿山机械班 级 2013年12月30日 目录1、 前言22、 设计内容33、 提升容器和提升钢丝绳的选择计 算5四、提升机的验算和天轮的选择8五、提升机和卷筒的相对位置10六、电动机的选择12 七、卷筒的宽度及强度校核15八、主轴的设计和校核九、参考资料 第1页 一、前言 提升机是大型固定机械之一,主要用于各种重物的升降和输送.小型提升机在日常生活中也起着重要的作用。提升机由电动机和减速器以及滚筒三部分组成,各部分之间分别由联轴器联接。电动机是动力源,减速器是传动系统,滚筒为执行和控制部分。 在本次的设计过程中，积极搜罗各种学习资料，争取使自己的设计没有任何的纰漏和错误，在老师和同学的帮助下，经过自己的努力，圆满的完成了这次课程设计，通过这次设计，巩固了自己所学专业的基本知识，初步掌握了矿井提升机（卷扬机）主轴装置设计内容和设计方法，进一步提高专业设计能力。 对与这次大学最后一次的课程设计，应该说是受益匪浅的，为以后的毕业设计做了很好的铺垫，能力也有了一定程度的提高，书中的错漏之处，请老师指正。 二、设计内容（1）、题目：JK-3/30提升机（卷扬机）主轴装置设计。（2）、目的：通过设计，巩固所学专业的基本知识，掌握矿井提升机（卷扬机）主轴装置设计内容和设计方法，进一步提高专业设计能力。（3） 、设计参数： 缠绕式提升机设计参数机器型号滚 筒钢丝绳最大静张力(吨)两钢丝绳最大静张力差(吨)缠绕层数提升速度(不大于)(米/秒)个数直径(米)宽度(米)两滚筒中心距(毫米)JK-3/30132.51313110（4）、内容与要求： 1.设计内容： 主轴装置的结构设计和强度及刚度校合计算；钢丝绳的择计算；传动系统参数确定及主电动机的选择计算； 验算。编制设计计算说明书一份（20页左右）。 绘制主轴装置图一张（）。 绘制卷筒或主轴图一张（）2.要求： 根据所给设计参数，合理设计提升机主轴装置。 根据设计规范，绘制图纸。 按指导教师指定的设计参数独立完成设计工作，按时交出全部设计资料。三、提升容器和提升钢丝绳的选择计算（1） 、提升容器的选择 对于矿井提升容器主要有箕斗提升设备和罐笼提升设备，并用来直接装运煤炭、矿石、人员、材料和设备的工具，对于本次设计，主要采用箕斗作为提升设备。 箕斗型号 JL-6名义载重（t） 6.0箕斗自重（t） 5.0最大终端载荷（t） 12.0箕斗总高（mm） 9450提升钢丝绳直径（mm） 37有效容积（m） 6.6（2) 、钢丝绳的选择与计算1、 钢丝绳的选择提升钢丝绳是矿井提升设备的一个很重要的组成部分，它这接关系到矿井的正常运行和工作人员的生命安全，因此，应给特别的重视。a、 确定提升高度 根据煤矿安全规程：竖井中用箕斗提升的最大速度不得超过以下公式求出的值： Vm0.6H根据设计参数： Vm=10m/s H277.77m 取 H=280m 由于提升高度不大，考虑采用6W型钢丝绳 井下运输水平与装在水平高差 Hz=18m 卸载水平与水平高差 Hx=16m HS=HHx Hz=246m根据已知条件，计算每米重量P: P=（Q+Qz）/（1.1B/maHc）式中：Qz箕斗重 Qz=5000kg Q一次提升量 Q=6000kg B钢丝的极限抗拉强度 B=17000N/m ma安全系数 取 ma=6.5 Hc 利用公式 Hc=HS+Hj+Hz（公式中Hj暂取32m） =246+32+18 =296 算得： P=4.26kg/m则选取 P=4.69kg/m，其对应的绳径为d=34mm，钢丝的直径为 =2.2mm， 钢丝的破断力总和 Qq=95200N则实际安全系数为 ma =Qq/(Q+Qz+PHc) = 95200 /(11000+ 4.69566) = 6.976.5 故 此钢丝绳符合此次安全要求 四、提升机的验算和天轮的选择 一、提升机滚筒的选择和验算选择滚筒直径的主要原则是绕经滚筒湿所产生的弯曲应力不要过大，以便保持钢丝绳的一定承载能力和使用寿命，理论和实践证明，绕经天伦或者是滚筒的钢丝绳弯曲应力的大小，取决于滚筒和钢丝绳的直径比，基于上述原因，利用 D80d D1200公式中D=3000mm，d=34mm， =2.2mm显然是符合条件的，故此钢丝绳符合要求2、 标准提升机的选择 滚筒宽度 B=【（H+30）/D+n】（d+）公式中 H为矿井深度，H=280m； 为两绳之间的间隙，=3； d为钢丝的直径，d=34mm； D为 滚筒的直径， D=3m N为双层缠绕时的错绳圈数，n=0 算的B= 1217.6 2200 故此滚筒符合要求3、 提升机的强度校核 如下最大静张力 Fj= Q+Qz+PH=11000+4.69280=12303.2kg 13t 最大静张力差 Fc=Q+PH=6000+4.69280=7313.2kg 3335 ； 允许钢丝绳的破断拉力总和1010000N. 五、提升机和卷筒的相对位置1、 井架高度Hj的确定 Hj=Hx+Hr+Hg+0.75Ht Hx为卸载距离，Hx=16m Hr为箕斗全高，Hr=9.45m Hg 为过卷距离，取Hg =6m Ht 为天轮半径，Ht = 1.5m代入上式得井架高度Hj=32.58m 则取Hj为33m2、 提升机滚筒中心到井筒中钢丝绳的距离Ls Ls=0.6Hj+3.5+D=26.3m 取Ls=26m3、 计算钢丝绳弦长Lx Lx=（HjC0)+（LsDt/2)公式中：Hj为井架高度，Hj=33m； C0为卷筒中心线与井口水平差，C0=3m； Dt为天轮直径， Dt=3m 算得 Lx=38.44、 钢丝绳的偏绳角 tan=B/2Lx 公式中 B为滚筒宽度，B=1.2m 算的 =0.8815 六、电动机的选择1、 电动机的预选 煤矿安全规定；竖井中用箕斗提升物料最大速度应根据V0(0.40.5）H(H=280m ) V0=0.4H=6.69m/s根据提升机的规格和最大提升速度，所选电动机的转数为： n=60Vmi/D公式中 Vm为提升机的最大速度，Vm=10m/s i为减速器的传动比，i=12 算得 n=764.3r/min则电动机的额定转数为ne=750r/min 则其最大经济提升速度为 V0= Dne/60i =5.88m/s 取V0= 6m/s6.69m/s 电动机容量为P为： P=kQV0/102nj (kw) 公式中： K矿井阻力系数，箕斗提升时k=1.15； nj 减速器效率，nj=0.85； 动力系数，取=1.2； V0为最大经济提升速度，V0=6m/s， 算得 P= 573kw根据计算机的容量和转速，预选电动机型号为JR1512-8，其主要参数如下额定功率 为570kw 额定转速为740r/min0.飞轮转矩 为4000 kgm 二、 系统的变位质量 1、电动机的变为质量Gd Gd= （ Gd）d i/gD公式中 ： （ Gd）d为电动机转子的回转力矩，（ Gd）d=4000 kgm算得 Gd= 6530kg2、 提升系统的总变位质量m=（1/g）【Q+2Qz+2p（Hc+Lx+3D+30 )+nGt +Gj+Gd】 公式中 Qz箕斗重 Qz=5000kg； Q一次提升量 Q=6000kg； p 每米重量P P=4.26kg/m； Hc 利用公式 Hc=HS+Hj+Hz（公式中Hj暂取32m） =246+32+18 =296； Lx钢丝绳弦长， Lx=38.4； D 滚筒的直径， D=3m ； n导向轮个数，n=2； Gt导向轮的变为量， Gt=550kg； Gj提升机的变位量， Gj=13000kg； Gd飞轮的变为质量量， Gd=6530kg。 计算的 m=4079.1kg 七、卷筒的宽度及强度校核 八、主轴的设计和校核1、 主轴是提升机的主要部件之一，对于它的设计和使用，必须给与足够的重视。主轴的结构设计应考虑以下几点：1、 便于起吊，安装和加工。2、 卷轴在轴上的安装方式，不论用键热装和固定，都必须应力可靠，不松动，因为松动后不仅影响传动，而且会在轴上磨出沟槽，以致引起断轴事故。3、 轴的断面变化不应太剧烈，并要防止其他类型的正东或者是过大的应力集中。4、 轴的加工和热处理必须严格按照规程，并于机械加工前在轴头切样检验，此外还要进行探伤检验。5、 对于轴，不仅有强度要求，而且还要刚度要求，而且挠度应小于轴跨度的1/3000.6、 主轴的材质一般为54钢，【T】=40Mp。2、 初选轴的直径 dmin=A0 p/ n1公式中 A0 根据轴的材料和受力确定， A0 =116； p 轴传递的动力，p=5730.85=487kw； n1轴的转速，n1=n/i=61.66算得 dmin=231.00mm因为在轴的最小直径部分要安装联轴器，并且还需要键来连接，直径需要增加3。 故选取 dmin=240mm轴上的转矩为 T=9550（p/n）=75.43Nm联轴器上的计算转矩为 Tca=KAT=1.775.43=1.3105Nm 公式中 KA工作情况系数，取KA=1.7。三、联轴器的选择 有上述可知，联轴器直径为240mm，选取型号为GCL16 公称转距Tn 224000Nm 许用转速n 1300r/min 轴孔直径 240mm 轴孔长度 282-470 转动惯量 23.925-29.1kg. 质量 913Kg4、 轴的结构设计 （1）轴的结构如下图所示 （2）轴承的选择 初步选用滚动轴承，因为轴承主要受的是径向力，故选用调心滚子轴承，型号为23052 其参数为 d=2