机械毕业设计（论文）-多绳摩擦式提升机JKM-3.25【全套图纸】.doc

目 录 1 1 概述概述 .1 1 1.1 提升机简介 .1 1.2 提升机的类型 .1 1.2.1 缠绕式提升机 .1 1.2.2 摩擦式提升机 .1 1.3 摩擦式提升机的发展概况 .2 1.4 多绳提升机的优点 .3 1.5 摩擦式提升机的主要结构及其作用 .4 1.5.1 主轴装置 .4 1.5.2 减速器 .4 1.5.3 深度指示器 .4 1.5.4 车槽装置 .5 1.5.5 制动装置 .5 1.5.6 导向轮装置 .6 1.5.7 防过卷装置 .6 1.6 提高防滑安全系数的措施 .7 2 2 总体设计总体设计 .7 7 2.1 设计总则 .7 2.2 主要设计参数 .7 2.3 主轴的设计 .8 2.4 对轴进行受力分析 .9 2.5 轴的疲劳强度安全系数校核 .10 2.6 轴静强度的安全系数校核 .11 2.7 光轴的一阶临界转速校核计算 .13 2.8 按弯扭合成强度校核轴的强度 .15 3 3 圆柱面过盈连接设计计算圆柱面过盈连接设计计算 .1616 3.1 圆柱面过盈连接 .16 3.2 主轴与摩擦轮之间螺栓的设计.21 4 4 螺栓受力分析螺栓受力分析.2323 5 5 提升机的制动装置的功用、类型提升机的制动装置的功用、类型.2626 5.1 制动器的选择与设计 .27 5.1.1 制动器的选择与设计步骤 .27 5.1.2 摩擦材料 .28 5.1.3 提升机制动装置的结构设计 .29 5.1.4 确定制动器数量 .33 5.2 碟形弹簧的计算 .33 6 6 液压缸主要技术性能参数的计算液压缸主要技术性能参数的计算 .3737 6.1 常用液压缸 .38 6.1.1 活塞式液压缸 .38 6.1.2 柱塞式液压缸 .38 6.2 其它形式液压缸 .39 6.2.1 伸缩液压缸 .39 6.2.2 齿条活塞液压缸 .39 6.2.3 增压缸(增压器) .39 6.2.4 增速缸 .39 6.3.1 液压缸的特征尺寸 .40 6.3.2 液压缸工作压力的确定.41 6.3.3 活塞杆.41 6.3.4 缸筒.42 6.4 液压缸的校验.46 6.4.1 缸筒壁厚验算 .46 6.4.2 活塞杆强度验算.48 6.4.3 液压缸的稳定性验算 .48 6.5 缸体组件及连接形式 .49 6.5.1 缸体组件 .49 6.5.2 缸体组件的连接形式 .49 6.6 活塞组件及连接形式 .50 6.6.1 活塞组件 .50 6.6.2 活塞组件的连接形式 .50 6.6.3 密封装置 .51 6.6.4 形密封圈.51 6.6.5 Y 形密封圈 .52 6.6.6 确定回路方式.53 7 7 液压系统各元件概述液压系统各元件概述.5555 7.1 液压执行元件的选择 .55 7.2 液压控制元件的选定 .55 7.3 泵的选型 .55 7.4 系统中管路的选定 .57 7.5 电机的选用 .57 8 8 液压泵的设计选型液压泵的设计选型.5757 8.1 液压泵的分类 .57 8.2 液压泵选择 .58 8.3 齿轮泵分类与工作原理：.59 8.4 外啮合齿轮泵结构组成.59 9 9 泵站电机的选型泵站电机的选型 .6060 9.1 泵的驱动功率 .60 9.2 泵站电机的安装 .60 9.2.1 泵站电机的选型 .60 9.2.2 电动机的安装形式 .61 9.2.3 联轴器 .61 9.2.4 泵组底座 .61 9.2.5 管路附件 .61 参考文献参考文献 .6262 翻译部分翻译部分 .6363 英文原文.63 中文翻译.73 致致 谢谢 .8181 第 1 页 中国矿业大学 2012 届本科毕业设计 1 概述 1.1 提升机简介 矿山提升机是矿山大型固定机械。矿山提升机从最初的蒸汽机拖动的单绳缠绕式提升机 发展到今天的交交变频直接拖动的多绳摩擦式提升机和双绳缠绕式提升机，经历了 170 多年的发展。 矿井提升的任务是沿井筒提升煤炭、矸石和矿石，下放材料，升降人员和设备。矿井提 升设备是联系井下与地面的主要运输工具，其性能和提升能力是决定矿井生产能力的重 要因素。随着科学技术的发展及生产机械化和集中化，目前，提升机的运行速度已达 20- 25m/s,一次提升量达到 50t，电动机容量已超过 10000kW,因此，矿井提升设备在矿山生产 全过程中占有极其重要的地位。 矿井提升设备是一个动力消耗很大的设备，其运转的经济技术合理性对节约能源、降低 成本具有很大意义。矿井提升设备是一大型的综合机械电气设备，在新矿井的设计和 老矿井的改建设计中，确定合理的提升系统时，必须经过多方面的技术经济比较，结合 矿井的具体条件，保证提升设备在选型和运转俩个方面都是合理，即要求矿井提升设备 具有经济性。 1.2 提升机的类型 1.2.1 缠绕式提升机缠绕式提升机 缠绕式提升机是将两根提升钢丝绳的一端以相反的方向分别缠绕并固定在提升机的两个 卷筒上；另一端绕过井架上的天轮分别与两个提升容器连接。这样，通过电动机改变卷 筒的转动方向，可将提升钢丝绳分别在两个卷筒上缠绕和松放，以达到提升或下放容器， 从而完成提升任务的目的。它是较早出现的一种，它工作可靠，结构简单，但仅适用于 浅井及中等深度的矿井，且终端载荷不能太大。对于深井且终端载荷较大时，提升钢丝 绳和提升机卷筒的直径很大，从而造成体积庞大，重力猛增，使得提升钢丝绳和提升机 在制造、运输和使用上都有诸多不便。因此在一定程度上限制了单绳缠绕式提升机在深 井条件下的使用。以前，单绳缠绕式提升机在我国矿山中使用较为普遍。 1.2.2 摩擦式提升机摩擦式提升机 摩擦提升就其工作原理来看,与缠绕提升是有显著区别的,钢丝绳不是缠绕在卷筒上,而 是套在主导轮(摩擦轮)上,两端各悬挂一个提升容器,借助于安装在主导轮上的衬垫与钢丝 第 2 页 中国矿业大学 2012 届本科毕业设计 绳之间的摩擦力来传动钢绳,使提升容器移动,进而完成提升或下放重物的任务。多绳摩擦 式提升机不论塔式与落地式,均可采用低速或高速电动机拖动。选择低速电动机时,可采用 直联方式;而选用高速电动机时,则需经过减速器后传动。它在一定程度上解决了单绳缠绕 式提升机在深井条件下所出现的问题。但是，摩擦提升一般均采用尾绳平衡，以减小两 端张力差，提高运行的可靠性。因此,在容器与提升钢丝绳连接处的钢丝绳断面上，静应 力将随容器的位置变化而变化。矿井越深，静应力的波动值越大，因此，摩擦提升在深 井的使用亦受到一定的限制，一般限制 H1400m。 1.3 摩擦式提升机的发展概况 由于矿井深度和产量的不断增加，缠绕式提升机的卷筒直径和宽度也随之加大，使得 提升机卷筒体积庞大而笨重，给制造、运输、安装等带来很大的不便。为了解决这个问 题，1877 年法国人戈培提出将钢丝绳搭在摩擦轮上，利用摩擦衬垫与钢丝绳之间的摩擦 力来带动钢丝绳，来实现提升容器的升降，这种提升方式称之为摩擦提升。多绳摩擦提 升运动学与动力学计算基本上与单缠绕式提升相同，不同点是摩擦提升动力的传递是依 靠摩擦衬垫与钢丝绳之间的摩擦力来实现的，其工作的可靠性取决于提升钢丝绳与摩擦 衬垫之间是否有足够的摩擦力。 但是，单绳摩擦式提升机只解决了提升机卷筒宽度过大的问题，而没有解决卷简直 径过大的问题。因为全部终端载荷由一根钢丝绳承担，故钢丝绳直径很大。从而摩擦轮 直径也很大(D80d)，因此就出现了用多根钢丝绳代替一根钢丝绳的多绳摩擦提升机。这 样，由于终端载荷由 n 根钢丝绳共同承担，使得每根钢丝绳直径变小，从而摩擦轮直径 也随之变小。 多绳提升机又称“多绳摩擦轮提升机”，是在单绳摩擦轮提升机基础上，为了适应矿井 向深部发展，以及年产量日益增大的需要逐渐发展起来的。摩擦提升机的钢丝绳不是缠 绕在卷筒上，而是套在主导轮（摩擦轮）上，两端各悬挂一个提升容器，借助于安装在 主导轮上的衬垫与钢丝绳之间的摩擦力来传动钢丝绳，使容器移动，从而完成提升或下 放重物的任务。 随着科学技术的发展，提升机的控制和调节系统也日趋完善，使得多绳提升机能够 取代缠绕式单绳提升机。从 1938 年开始使用第一台多绳提升机，到 1948 年以前，全世 界总共有六台多绳提升机在运转，到 1959 年末，已经有 240 台。而近几十年来，使用多 绳提升机的国家，已经发展到 20 多个。在西德：GHH 公司和 DEMAG 公司所制造的 750 多台提升机中，有一半以上是摩擦轮式提升机。瑞典 ASEA 公司从 1938 年开始，共制作 出上千台摩擦轮式提升机，供应 23 各国家使用，其中：四绳的占 57%；1969 年开始供应 六绳的，占 10%;1972 年以后供应八绳及十绳的占 5%。截止 1974 年为止，估计全世界大 约有 6000 多台多绳提升机在运转。 根据一些统计资料表明，国外使用的多绳提升机，能够反映出现有技术水平的有以 下的技术特征： 摩擦轮直径:0.95-9 米，以西德最大； 第 3 页 中国矿业大学 2012 届本科毕业设计 钢丝绳直径：12.7-65 毫米，以瑞典最多； 钢丝绳数目：2-10 根，以瑞典为多； 提升速度：0.71-25.0 米，以西德为高； 功率：11-14573 千瓦，以南非为大； 有效负荷：136-50000 牛，以瑞典最大； 多绳提升机现在不仅用在竖井，在国外也用在斜井。例如：奥地利的 Wodzyki 煤矿 的斜井，就采用了双绳摩擦轮式提升机。此外，如：西德、法国等，都有在斜井使用多 绳提升机的是例。西德 EPR 公司生产一台四绳落地式摩擦轮式提升机，直径 9 米。 习惯上，多绳提升机一般都安装在井塔上，目前的实际情况也是如此。但是，也有 一些矿井，将多绳提升机安装在地面上。例如：赞比亚的一台直径为 3.36 米、四绳的多 绳提升机（西德 GHH 公司制造） ，就是安装在地面上的。西德 DEMAG 公司从 1901 年开 始，生产了很多落地式提升机。西德 EPR 公司生产一台落地式摩擦轮式提升机，直径 9 米，这是世界上最大的摩擦轮式提升机。 1.4 多绳提升机的优点 提升容器时由数根提升钢丝绳共同悬挂的，钢丝绳同时拉断的概率很小，因此，安 全可靠性较高，不需要再在提升容器上装设断绳防坠器。 多绳提升机是由数根提升钢丝绳共同担负荷重，因而，每根钢丝绳只担负绳端荷重 的 1/n（n提升钢丝绳的根数） ，这样就可以使用直径较细的钢丝绳，使主导轮的直径相 应减小。 随着主导轮直径的减小，在同样的提升速度时，多绳提升机可以采用高转速的电动 机。因此，多绳提升机具有：外形尺寸小、传递力矩小、电动机功率小、设备重量轻、 价格便宜、建设投资省、运行中的电耗较小、成本低等。 多绳提升机安装在井塔上，简化了提升系统及井口地面的布置，减少了占地面积， 也改善了井塔建筑的受力情况，井塔无斜向的拉力，因此，无需设置为抵消斜向拉力的 支撑腿，从而节约钢材，使用钢筋混凝土作井塔的建筑材料创造了有利条件。 提升钢丝绳绳数为偶数，因而可以用相同数量的左捻和右捻钢丝绳，这样，提升钢 丝绳在运行中产生的扭力可以相互抵消，从而减轻了提升容器因钢丝绳扭力而产生的对 罐道的侧向拉力，降低了运行中的摩擦阻力，又可减轻罐耳与罐道间的单向磨损，延长 了罐道和罐耳的使用寿命。 多绳提升机安装在井塔上，提升钢丝绳承受的弯曲次数减少，对于无导向轮的多绳 提升机尤其显著，因此，可以延长提升钢丝绳的使用寿命。同时，由于提升钢丝绳只在 井筒中运行，不与室外接触，因而几乎不受气候变化的影响。 多绳提升机的提升钢丝绳未在主导轮上缠绕，对主导轮的宽度无缠绕要求，因而主 导轮的宽度较单绳提升机较小，并且缠绕位置是固定的，可以说是与井深无关。使得多 绳提升机能适应深井和载荷较大的矿井实际需要，这是多绳提升的最大优点。 主导轮宽度较小，轴的跨度也小，改善了主轴的负载性能。 第 4 页 中国矿业大学 2012 届本科毕业设计 1.5 摩擦式提升机的主要结构及其作用 多绳提升机由主轴装置、制动装置、减速器、深度指示器、车槽装置以及导向轮等部 件组成。 1.5.1 主轴装置主轴装置 多绳摩擦提升机主轴装置由主导轮、主轴和两个轴承及锁紧器组成。主导轮和制动 盘选用 16Mn 钢板焊接而成。对于 JKMD-2.8/4 以上的提升机，主导轮还带有支环，以增 加主导轮的刚度。由于各种提升机能力（最大静张力差）的大小不同，提升机选用盘形 闸的副数不同，因此一个主导轮上有焊接一个制动盘的，也有焊接两个制动盘的。主轴 选用 45 号钢锻造后加工而成，其极限强度 4.25.6Mpa,它与减速器采用刚性联轴器连 接。主轴与铸钢轮毂采用热压配合连接。主轴承采用滚动轴承，与滑动轴承相比有效率 高、宽度小、维护简单、使用寿命长等优点。 摩擦衬垫是多绳摩擦提升机的重要零件，它承担者提升机钢丝绳上的全部载荷，并 且还必须具有足够的摩擦系数，以防止提升过程中的滑动。因此，摩擦衬垫材质的优劣 对摩擦提升的工作性能、使用范围、工作安全等有着直接的影响。目前，国内多采用热 塑性塑料和聚氯乙稀衬垫，利用梯形槽固定法、即靠圆周方向的推力将衬块推入，故增 加了主导轮的强度，延长了使用寿命。为了更换提升钢丝绳摩擦衬垫、检修盘制动器的 方便和安全，在一侧的轴承梁上（或地平上）还装有一个锁紧主导轮用的锁紧器。 1.5.2 减速器减速器 多绳摩擦提升机采用共轴减速器。这种减速器的入轴和出轴在同一中心线上，功率 为两路传递，在中间齿轮的轮缘和轮毂间设有弹簧，用以消除由于齿轮加工误差引起的 负荷分配不均，并减少减速器在起动和停止时的冲击负荷。为了使减速器质量和结构尺 寸较小，在起重运输机械及矿井提升机中，已开始采用行星齿轮减速器，这种减速器体 积小，重量轻，传动效率高。刚性基础减速器为单级双入轴圆柱圆弧齿轮减速器，主要 由两侧的高速轴、齿轮和中间的低速轴、齿轮以及减速器箱体等组成。该减速器传动齿 轮采用圆弧齿轮，但各种减速器的轴承有所不同。 1.5.3 深度指示器深度指示器 为了防止因钢丝绳滑动伸长及蠕动等原因所产生的偏差，一般都有调零机构，以消 除提升容器在每次运行后，由于上述原因所引起的容器实际停车位置与深度指示器指针 预定零位之间的误差,使用多绳摩擦式深度指示器。当提升钢丝绳未发生滑动伸长及蠕动 时，则调零电动机不运转，所以与它连接的螺杆，涡轮也不转。此时提升机主轴和齿轮 第 5 页 中国矿业大学 2012 届本科毕业设计 使差动轮系的圆锥齿轮转动，再通过轴和齿轮带动圆锥齿轮转动。当丝杆转动时，深度 指示器的指针便向上或向下移动，指示提升容器在井筒中的位置。指针称为粗针。为了 更精细准确地反映容器在停车前的位置，则经过几级齿轮传动带动一根精针，并在井筒 中距离提升容器卸载位置前 10m 处安装一个控制电磁离合器地磁感断电器。当容器在井 筒中经过磁感断电器时，则电磁离合器合上使齿轮和轴连接上。于是当容器提升到距离 卸载位置 10m 处时，则精针开始转动。精针刻度盘上有刻度，每柱表示 1m 的提升高度， 这样就能精确地反映容器在停车前的位置。 1.5.4 车槽装置车槽装置 多绳摩擦式提升机在开始运转前，为了增加钢丝绳与摩擦衬垫的接触面积，必 须在衬垫上车出绳槽；同时提升机在运转中由于各衬垫磨损不均匀，使各绳槽直径产生 误差，为保证几根提升钢丝绳上的负荷分配均匀，当绳槽直径误差达到一定值时，还必 须对衬垫进行调整车削，为此设置了车槽装置。车槽装置是摩擦式提升机必备的装置， 对新安装的提升机要开设绳槽。运行中衬垫有了磨损，各绳槽间磨损程度不均，而使摩 擦半径有差异，致使每根提升绳张力不均匀。当绳槽直径误差大于 1.52mm 时，即应对 衬垫上的钢丝绳槽进行车削调整，以保证各条提升钢丝绳的张力平衡。 车槽装置安装在主导轮下，每根钢丝绳绳槽都有一个单独进刀的车刀装置，它通 过支承架固定在车槽架上。车刀用合金工具钢制成碗状。车削时要调整好车刀，使车刀 到头的刀面与主轴中心线平行，转动手轮即可进刀与退刀，进刀量大大小可以从刻度盘 上看出。 1.5.5 制动装置制动装置 制动系统是提升机不可缺少的重要组成部分, 是提升机最后一道也是最关键的安全保 障装置, 制动装置的可靠性直接关系到提升机的安全运行。制动力矩不足是导致提升设备 过卷、放大滑等事故的直接因素。对于摩擦式提升，安全制动时的减速度不应使钢丝绳 滑动。制动装置由工作机构及传动机构组成。工作机构是直接作用于制动轮上的部分， 按结构分为盘式和块式制动器；传动机构则是使工作机构产生和消除制动力的部分。制 动装置的要求：1 是制动器必须给出一个恰当的制动力矩；2 是安全制动必须能自动、迅 速和可靠地实现。盘闸制动器的制动力矩是闸瓦沿轴向压制动盘时产生的摩擦力矩。为 了使制动盘不产生附加变形，主轴不承受附加轴向力，盘闸都成对使用，每一对叫做一 副制动器。制动力靠碟形弹簧产生，松闸靠油压。当压力油充人油缸，推动活塞压缩碟 形弹簧，并带动调整螺栓、螺钉及柱塞右移时，筒体和闸瓦在回复弹簧和缸紧螺栓的作 用下一起右移，闸瓦离开制动盘，呈松闸状态。当油缸内油压降低，碟形弹簧回复其压 缩变形，推动活塞 5 向左移动，同时带动调整螺栓，螺钉，柱塞推动筒体左移，使闸瓦 压向制动盘，达到制动的目的。 第 6 页 中国矿业大学 2012 届本科毕业设计 1.5.6 导向轮装置导向轮装置 当主导轮的直径大于两个提升容器或提升容器与平衡重锤之间的距离时，则需 要采用导向轮系统来改变两根钢丝绳之间的中心距离。有时也可以利用导向轮来增加钢 丝绳对主导轮的围包角，提高摩擦轮提升机的防滑安全系数。 导向轮时由数根辐条组成的轮子，轮子的个数与钢丝绳的根数相同。其中一个是 固定导向轮，轮子用键与轮轴连接在一起，其余均为游动轮。轮毂内压有耐磨的铸铁套， 该套采用动配合套在轮轴上，可以相对轮轴自由转动，其目的是消除提升钢丝绳的相对 误差。另外各导向轮之间留有轴向间隙，以保证各个轮子相对运动时互不干扰影响。导 向轮轮轴的支承采用滚动轴承，轴承座采用整体形式，使其重量轻结构简单。 1.5.7 防过卷装置防过卷装置 多绳摩擦提升机的防过卷装置共分为三个部分：一是安装在深度指示器上的终点开 关；二是安装在井塔上的过卷开关；三是设置在井塔和井底的两套楔形罐道装置。 提升容器过卷时，首先是深度指示器上的终点开关动作，使提升机立即进行安全 制动，防止发生过卷事故。要想保证容器过卷高度不超过 0.5m 即进行安全制动，就必须 依靠安装在井塔上的过卷开关。 井塔上的一对罐道小头向下，而井底的一对则小头向上。容器上、下头的罐耳制 成喇叭口形。当提升容器过卷冲入罐道时，罐耳对罐道只产生挤压和摩擦两种作用，从 而吸收主导论上升和下降侧容得全部能量，而实现过卷安全停车。 图 1-1 塔式摩擦式提升机 第 7 页 中国矿业大学 2012 届本科毕业设计 1.6 提高防滑安全系数的措施 1.研制摩擦系数高于 0.2 的衬垫材料。这是最理想的解决办法，但实行起来遇到不少 困难，迄今为止仍未获得满意的结果。 2.增加围包角 0 实际上围包角 是不能随意增加的，因为一般导向轮的设置是为了 使两提升容器保持一定的中心距，它只是附带地起到增加围包角的作用。通常 可增至 190220，有的报导主张不要超过 195，否则将会缩短钢丝绳的寿命。 3.采用平衡锤单容器提升。平衡锤单容器提升在一次提升量相同的情况下，其两绳般 的拉力差仅为双容器提升时的一半，因此具有较好的防滑性能，但效率不如双容器提升 高，一般多用于多水平提升。 4.加重容器。在箕斗的框架上加设配重来增加容器自重，这是最常用的办法显然也 是迫不得已的办法。 2 总体设计 2.1 设计总则 1、煤矿生产，安全第一； 2、面向生产，力求实效，以满足用户最大实际需求； 3、既考虑到运输为主要用途，又考虑到提升、调度、安全等一般用途； 4、贯彻执行国家、部、专业的标准及有关规定； 5、技术比较先进并要求多用途。 6、环保、高效。 2.2 主要设计参数 JKM3.25/4(I)多绳摩擦轮提升机 其技术规格如下； 主导轮直径： 3.25m 导向轮直径： 3m 主钢丝绳根数： 4 根 钢丝绳最大静张力： 450kN 钢丝绳最大静张力差： 140kN 钢丝绳最大直径： 32.5mm 最大提升速度： 12m/s 第 8 页 中国矿业大学 2012 届本科毕业设计 提升钢丝绳间距： 300mm 2.3 主轴的设计 （2-1） = 9.55 106 （2-2） = = 450 1.625，kN/m = 731.25, kN/m 式中 钢丝绳最大静张力； 钢丝绳最大直径； 由上述公式（2-1）和公式（2-2）得 = 76.57 选用 40Cr 作为轴的材料，调制处理。 由式 计算轴的最小直径 3 查表 取 A=110 110 3 76.57 467.1 圆整取 = 480mm 确定各轴段的直径和长度 第一段，设定轴的长度，取 , 1= 701= 821 第二段，设定轴的长度，取 ， 这里有个 102 改下 2= 10322= 700 第三段，选调心滚子轴承（GB/T 288-1994） ， 3= 6183= 850 第四段，查找机械设计手册，根据轴承的轴向定位 ， 4= 1494= 962 第五段 ， 5= 7005= 524 第六段 ， 6= 466= 1103 第七段 ， 7= 3607= 978 第八段，查找机械设计手册，根据轴承的轴向定位 第 9 页 中国矿业大学 2012 届本科毕业设计 ， 8= 4788= 700 第九段 ， 9= 3609= 978 第十段 ， 10= 64210= 700 第十一段 ， 11= 39011= 500 主轴如图 2-1 所示 图 2-1 2.4 对轴进行受力分析 轴上只有径向力，没有轴向力，轴上的载荷为钢丝绳的重力、箕斗的重力、箕斗一次提 升的载荷和轴承对它的作用力（忽略摩擦轮的重力） 。这些力通过支环作用在轴上，其作 用点位 B、C 两点，轴上还受到轴承对它的反作用力，起作用点位 A、D 两点。 其受力图如图 2-2 所示。 图 2-2 轴受力图 第 10 页 中国矿业大学 2012 届本科毕业设计 = = 1 2 = 1 2 450 = 225 由力的平衡原则得，并根据轴的对称原则； + = + = 即N = = 225000 2.5 轴的疲劳强度安全系数校核 轴的疲劳强度是根据长期作用在轴上的最大变载荷进行校核计算。 危险截面安全系数 S 的校核计算公式为 = 2 + 2 式中 只考虑弯矩作用时的安全系数； 只考虑扭矩作用时的安全系数； 按疲劳强度计算的许用安全系数，见表 19.3-4 表 19.3-4 许用安全系数值 选 取 条 件 1.3-1.5载荷确定精确，材料性质较均匀 第 11 页 中国矿业大学 2012 届本科毕业设计 1.5-1.8载荷确定不够精确，材料性质不够均匀 1.8-2.5载荷确定不精确，材料性质均匀度差 = 1 + = 1 + 式中 对称循环应力下的材料弯曲疲劳极限（MPa） 1 选用=255mpa 1 对称循环应力下的材料扭矩疲劳极限（MPa） 1 选用=145mpa 1 、弯曲和扭转时的有效应力集中系数， 选用=1.72，=1.48 表面质量系数 选用 =1.6 、 弯曲和扭转时的尺寸影响系数 选用=0.6， =0.6（轴段磨光） ，材料拉伸和扭转的平均应力折算系数 选用=0.43，（轴段磨光） = 0.29 ，弯曲应力的应力幅和平均应力（MPa） 选用=， 2 = 0 M轴危险截面上的弯矩和转矩 M=721.25kN/m W轴危险截面的弯矩和抗转的截面系数（） 3 =15.7（） = 0.13 1063 把上述数值带入公式得 = 1.85 2.6 轴静强度的安全系数校核 轴的静强度是根据轴的短时最大载荷（包括动载荷和冲击载荷）来计算的。校核的目 第 12 页 中国矿业大学 2012 届本科毕业设计 的是保证轴对塑性变形的抵抗能力。 危险截面安全系数的校核计算公式为； = 2 + 2 式中 只考虑弯曲时的安全系数； 只考虑扭转时的安全系数； = = 、 材料的拉伸和扭转屈服点（mpa） ，轴危险截面上的最大弯矩和最大转矩 = 342112.5kNmm = 770400 静屈服强度的许用安全系数，其值见表 19.3-14； 表 19.3-14 静强度许用安全系数 0.45-0.550.55-0.70.7-0.9铸件 1.2-1.51.4-1.81.7-2.21.6-2.5 注；当最大载荷只能近似求的时，表中的Ss值应增大 20%-50%。 W、 轴危险截面的抗弯和抗转的截面系数() 3 =93.5（） = 0.13 1063 =187.1（） = 0.23 1063 把上述数值带入公式得 = 2.1 第 13 页 中国矿业大学 2012 届本科毕业设计 2.7 光轴的一阶临界转速校核计算 简图 1 9.36 1052 03+ 32.47 2 2 式中 支撑间第 i 个圆盘重力（N） 轴的重力 N。对实心刚轴 0 d轴的直径（mm） L轴的全长（mm） 、 支撑间第 i 个圆盘至左右支撑的距离（mm） 计算结果 轴 段 号 及 结 果 计 算 内 容 1234567891011 /m m /m m / 2 / 0 N 100 0 70 700 00 431 3.5 700 1032 7224 00 3116 1.2 850 618 525 300 275 1 962 149 143 338 570 700 524 3668 00 1582 2.1 110 3 46 507 38 344 8.6 978 360 3520 80 2121 8.7 700 478 3346 00 1443 3.2 978 360 3520 80 2121 8.7 700 642 4494 00 1938 5.2 700 390 2730 00 1177 6 L=4669 =146 0 097.2 第 14 页 中国矿业大学 2012 届本科毕业设计 / N /m m /m m 2 2 /N 4 225000 967 1227 316755 8117 225000 1827 367 1011560217 4179118 334 / mm 最粗轴段长 Lc=360+360=720 = 720 2554 = 0.28 307 6 冷却被包容件 = + 包容件和被包容件材料的线胀系数，取 11 、 装配环境温度，24C 被包容件外径的冷缩量，mm 装配间隙，mm 直径变化量 包容件外径增大量 = 22 （ 2 2 ） 被包容件内径减小量 = 22 （ 2 2 ） 包容件外径增大量，mm 被包容件内径减小量，mm 第 21 页 中国矿业大学 2012 届本科毕业设计 3.2 主轴与摩擦轮之间螺栓的设计 主轴与摩擦轮之间靠螺栓联接。 1.螺栓材料 40Cr 合金钢 性能等级 查表 2-6 选取，精度等级 9 级。 2 1220N/mm b 2 1100N/mm s 2.螺栓受拉