　　　在设计过程中根据绞车牵引力选择电动的型号以及钢丝绳的直径，选择后验证速度是否与设计要求速度一致，根据要求设计绞车是通过两级行星轮系及所采用的浮动机构完成绞车的减速和传动，其两级行星齿轮传动分别在滚筒的两侧，从而根据设计要求确定行星减速器的结构和各个传动部件的尺寸，根据滚筒的结构形式选择制动装置为带式制动，并对各个设计零部件进行校核等等。绞车通过操纵工作闸和制动闸来实现绞车卷筒的正转和停转，从而实现对重物的牵引和停止两种工作状态。设计中绞车内部各转动部分均采用滚动轴承，运转灵活。

　　　JD-0.5型调度绞车采用行星齿轮传动，绞车具有结构紧凑、刚性好、效率高、安装移动方便、起动平稳、操作灵活、制动可靠、噪音低以及隔爆性能、设计合理、操作方便，用途广泛等特点。

关键词：调度绞车；带式制动；行星轮系

ABSTRACT

　　　Mine production Dispatching winch system is the most commonly used in electrical and mechanical equipment, mainly for underground coal mine and other mines in the dumping of less than 30 degrees angle of the roadway in the haulage mine car handling and other auxiliary work, can also be used for mining and tunneling Face loading station on the scheduling grouping tramcar.

　　　In the design process in accordance with electric winch traction choose the type and the diameter of wire rope, after the choice of whether or not verify the speed consistent with the design requirements of speed, according to winch was designed by two rounds of the planet and used by the body floating completion of the slowdown and drive winch , The two planetary gear transmission in the drum on both sides, in accordance with design requirements so as to determine the structure and planetary reducer in various parts of the drive size, according to choose the form of the structure of drum brakes for the belt brake, and various design Parts and components for checking and so on. Winch through the manipulation of gates and brake drum gates to achieve the winch is to turn and stop, thus realizing the weight of traction and the suspension of the two working condition. Winch in the design of the internal rotation of the rolling bearings are used, flexible operation.

　　　JD-0.5 to Dispatching winch used planetary gear transmission, the winch is compact, rigid and efficient, easy to install mobile, starting a smooth, flexible operation, the brake reliable, low noise and flameproof performance, design reasonable, easy to operate, such as extensive use Characteristics.

Keywords：Scheduling winch; Belt braking; Round of the planet.

绪论1

1 调度绞车的总体设计3

1.1设计参数3

1.2结构特征与工作原理3

1.3选择电动机5

1.3.1电动机输出功率的计算5

1.3.2确定电动机的型号6

2 滚筒及其部件的设计7

2.1钢丝绳的选择7

2.2滚筒的设计计算8

2.2.1滚筒直径8

2.2.2滚筒宽度8

2.2.3滚筒的外径8

3 减速器设计10

3.1总传动比及传动比分配10

3.1.1总传动比10

3.1.2传动比分配10

3.2高速级计算12

3.2.1配齿计算12

3.2.2变位方式及变位系数的选择13

3.2.初算传动的中心距和模数14

3.2.4几何尺寸计算16

3.2.5验算传动的接触强度和弯曲强度18

3.2.6验算传动接触强度和弯曲强度23

3.3低速级计算24

3.3.1配齿计算24

3.3.2变位方式及变位系数的选择25

3.3.3初算太阳轮行星轮传动的中心距和模数26

3.3.4几何尺寸计算28

3.3.5验算接触强度和弯曲强度30

3.3.6验算大接触强度和弯曲强度35

3.4传动装置运动参数的计算37

3.4.1各轴转速计算37

3.4.2各轴功率计算37

3.4.3各轴扭矩计算38

3.4.4各轴转速功率扭矩列表38

4 传动轴的设计计算39

4.1计算作用在齿轮上的力39

4.2、初步估算轴的直径39

4.3轴的结构设计40

4.3.1确定轴的结构方案40

4.3.2确定各轴段直径和长度40

4.3.3确定轴承及齿轮作用力位置41

4.4绘制轴的弯矩图和扭矩图42

4.5轴的计算简图44

4.6按弯矩合成强度校核轴的强度44

5 滚动轴承的选择与寿命计算46

5.1基本概念及术语46

5.2轴承类型选择47

5.3按额定动载荷选择轴承48

6 键的选择与强度验算50

6.1电机轴与中心轮联接键的选择与验算50

6.1.1键的选择50

6.1.2键的验算51

6.2主轴（滚筒轴）与行星架联接键的选择与验算51

6.2.1键的选择51

6.2.2键的验算51

6.3主轴与太阳轮联接键的选择与验算52

6.3.1键的选择52

6.3.2键的验算52

6.4行星架与滚筒联接键的选择与验算53

6.4.1键的选择53

6.4.2键的验算53

7 制动器的设计计算55

7.1制动器的作用与要求55

7.1.1制动器的作用55

7.1.2制动器的要求55

7.2制动器的类型比较与选择55

7.2.1制动器的类型55

7.2.2制动器的选择56

7.3外抱带式制动器结构56

7.4外抱带式制动器的几何参数计算57

8 主要零件的技术要求69

8.1对齿轮的要求69

8.1.1齿轮精度69

8.1.2对行星轮制造方面的几点要求69

8.1.3齿轮材料和热处理要求70

小结71

参考文献72

致谢73

　　　我国调度绞车的生产经历了仿制和自行设计两个阶段。50年代测绘仿制了日本、苏联的各型绞车。1958年后，苏联DJ14.5型和日本内齿轮相继淘汰。1960年对调度绞车进行了方案整顿，型号用DJ表示，保留了DJ4.5、DJ11.4型两种规格。从1964年开始自行设计了调度绞车，已投入批量生产。结构为多行星齿轮转动，结构紧凑，体积小，重量轻，操作简单，搬运方便，适于矿山井下使用。近几年各厂加强了新产品的研制工作，对产品的结构进行了很大的改进和创新，在提高寿命、降低噪声方面取得了一定的效果。

　　　调度绞车在国外使用也很普遍，生产厂家也很多。根据目前收集到的资料，苏、法、美、英、波、捷、匈、罗、加拿大、丹麦、瑞典等国家都在制造绞车，有国家从三十年代就已生产。种类繁多，规格较多，拉力小到100kg，大到3600kg。动力有电动、液动和风动。工作机构有单筒、双筒和摩擦式。传统形式有皮带传动、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传动等。其中用行星齿轮传动的比较多。

　　　纵观国内外调度绞车的发展概况，其发展趋势有以下几个特点：

　　　1）向标准化、系列化方向发展；

　　　2）向体积小、重量轻、结构紧凑方向发展；

　　　3）向高效、节能方向发展；

　　　4）向寿命长、低噪音方向发展；

　　　5）向一机多能，通用化方向发展；

　　　6）向大功率方向发展；

7）向外形简单、平滑、美观大方方向发展。

　　　当前我国调度绞车还存在一些不足之处。主要是寿命、噪音、可靠性等综合性技术指标与国外有差距。由于我国尚不具备测试手段，是寿命无法考核，噪声也比较大，目前还不能达到环保卫生部门的要求。在可靠性方面，目前尚无要求。这些反映了我国的产品质量还存在一定差距。所以我国还需要加强对调度绞车这个学科的建设，努力完善各方面测试手段及性能要求。

　　　作为一名机械专业的本科毕业生，针对国内外矿用调度绞车的发展现状，本文选题矿用调度绞车设计。采用行星齿轮传动，绞车具有结构紧凑、刚性好、效率高、安装移动方便、起动平稳、操作灵活、制动可靠、噪音低等特点。绞车的电气设备具有防爆性能，可用于有煤尘及瓦斯的矿井。

本文所做的基本工作：

　　　1）设计完成总体装配图设计；

　　　2）设计完成主减速器装配图设计；

　　　3）完成主要传动组件、零件的工作图设计；

　　　4）编写完成整体设计计算说明书。

1 调度绞车的总体设计

1.1设计参数

　　　最大牵引力：6KN；

　　　容绳量：

　　　平均速度：

1.2结构特征与工作原理

　　　绞车由下列主要部分组成。电动机、滚筒、行星齿轮传动装置、刹车装置和机座。在结构上采用两级行星齿轮传动，分别布置在主轴的两端，主轴贯穿滚筒，左端支承在左支架上，右端支承在右支架上，电动机采用法兰盘固定在左支架上。

　　　绞车的传动系统见附图：8 主要零件的技术要求

8.1对齿轮的要求

　　　8.1.1齿轮精度

　　　1）精度等级

　　　行星齿轮传动中，一般多采用圆柱齿轮，若有合理的均载机构，齿轮精度等级可根据其相对于行星架的圆周速度来确定。通常与普通定轴齿轮传动的齿轮精度相当或稍高。一般情况下，齿轮精度应不低于8-7-7级。对于中、低行星齿轮传动其太阳轮和行星轮精度不低于5级，内齿轮精度不低于6级。齿轮精度的检验项目及极限偏差应符合GB/T10095-1988《渐开线圆柱齿轮精度》的规定。

　　　2）齿轮副的侧隙

　　　齿轮啮合侧隙一般应比定轴齿轮传动稍大，并以此计算出齿厚或公法线平均长度的极限偏差，再圆整到GB/T10095-1988所规定的偏差代号所对应的数值。

　　　3）齿轮联轴器的齿轮精度

　　　一般取8级，其侧隙应稍大于一般定轴齿轮传动。

　　　8.1.2对行星轮制造方面的几点要求

　　　由于行星轮的偏心误差对浮动量的影响最大，因此对其齿圈径向跳动公差应严格要求。在成批生产中，应选取偏心误差相近的行星轮为一组，装配时使同组各行星轮的偏心方向对各自中心线（行星架中心与该行星轮轴孔中心的边线）呈相同角度，这们可使行星轮的偏心误差的影响了降到最小。在单件生产中应严格控制齿厚，如采用具有砂轮自动修整和补偿机构的磨齿机进行磨齿，可保证砂轮与被磨的相对位置不变，即可控制各行星轮齿厚保持一致。对调质齿轮，并以滚齿作为最终加工时，应将几个行星轮安装在一个心轴上一次完成精滚轮中的一个齿槽互相对准，使齿槽的对称线在同一轴平面内，并按装配条件的要求，在图纸上注明装配标记。

　　　8.1.3齿轮材料和热处理要求

　　　行星齿轮传动中太阳轮同时与几个行星轮啮合，载荷循环次数最多，因此在一般情况下，应选用承载能力较高的合金钢，并采用表面淬火、渗氮等热处理方法，增加其表面硬度。在NGWT和NGWN传动中，行星轮C同时与太阳轮和内齿轮啮合，齿轮受双向弯曲载荷，所以常选用太阳轮相同的材料和热处理。内齿轮强度一般裕量较大，可采用稍差一些的材料。齿面硬度也可低些，通常只调质处理，也可表面淬火和渗氮。

　　　在这次毕业设计中，设计的内容是JD-0.5型调度绞车。该绞车具有结构紧凑、刚性好、效率高、安装移动方便，起动平稳、操作灵活、制动可靠、噪音低等特点。同时具有良好的防爆性能和制动性能，用于主要用于煤矿井下和其他矿山在倾角度小于30度的巷道中拖运矿车及其它辅助搬运工作也可用于回采工作面和掘进工作面装载站上调度编组矿车。

　　　在设计过程中，减速器的设计是重中之重。减速器的性能直接影响整个绞车的工作性能。设计中在传动系统方面，采用了两级行星齿轮传动，从而确定传动结构和各个传动部件结构尺寸。在设计中还要进行电动机、钢丝绳、制动装置和左右支架的设计选择，以及绞车中各个小的零部件如轴承、螺栓、螺钉等的选择。

　　　本次所设计的绞车结构紧凑，外形尺寸小，能够整机下井；结构为近似对称布置，外形美观；绞车重心低，底座刚性好，运转平稳，安全可靠，安装方便。减少了辅助人员, 改善了工人劳动条件, 运行安全可靠。操作和维修都比较方便。总的来说, 该绞车具有布局合理, 体积小, 寿命长,效率高, 操作方便, 运行安全可靠等特点, 满足了目前煤矿的发展需要, 特别适用于中小型煤矿, 具有很广泛的应用场合和发展前景。

参考文献

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　[7] 《机械工程师手册》（第二版）机械工业出版社

　[8] 《英汉双向机电词典》上海交通大学出版社

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[16] 程居山主编. 《矿山机械[M] 》.徐州:中国矿业大学出版社

[17] 吴宗泽主编. 《机械零件设计手册》.北京:机械工业出版社

[18] Woo Chul Kim,Michael Chapp.MICRO PLANETARY REDUCTION GEAR USING SURFACE-MICROMACHINING. Berkeley, CA, U. S.

挡盘A2.gif

低速大内齿圈A3.gif

低速行星轮A3.gif

低速太阳轮A3.gif

底座A1.gif

高速行星架A3.gif

高速内齿圈A3.gif

高速太阳轮A3.gif

滚筒主轴A2.gif

减速器A0.gif

绞装配图A1.gif

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