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
5.1电液推动钳盘制动器 47
结论 48
致谢 50
参考文献 51
附录 52
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。
1.1.3绞车分类
绞车可以采用多种分类方法
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。
1.机械式驱动绞车
①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;
②传动系体积尺寸大，总重量重;
③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;
④难以实现大范围的无级变速
⑤原动机的位置是不可变的;
⑥在有负载的情况下，难以取得平稳的反转;
⑦通过采用液力偶合器，可以在堵转工况下产生最大扭矩。
2.电机驱动绞车[z]
①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;
②采用可控硅整流(SCR)直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;
③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;
④设备复杂，维修、保养人员的技术水平要求较高。
3.气动绞车
①需要配置压缩空气站;
②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;
③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;
④噪音大一需要噪音消音器。
川公网安备: 51019002004831号