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机械毕业设计全套
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JD01-107@调度绞车设计,机械毕业设计全套
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JBJ 绞车用隔爆型三相异步电动机介绍 （一）概述 JBJ 型电动机的设计与制造均符合现行防爆电气设备制造、检验规程的规定，制成“ KB”型，适用于有甲烷或煤尘的矿井中驱动“ DJ”型轻便绞车之用。 本电动机具有高起动转矩和高过载能力的特点，能承受在满载条件下起动的负载。 型号意义： J B J 4 2 功率 (kW) 绞车专用 隔爆型 异步电动机 电动机的工作条件： 海拔不超过 1000m； 冷却介质温度不低于 40； 空气相对温度不大于 97%（在 25时）； 额定频率为 50Hz； 额定电压为 380V。 电机采用满压直接起动，以连续定额运行。 （二）结构简介 电动机机座采用钢板卷焊，表面有散热片，以增进冷却效果。端盖用高强度灰铸铁铸成。 定子铁芯用电工钢片制成。电动机为 E 级绝缘，定子绕组用高强度聚酯漆包线绕成，并经四次浸 渍绝缘漆，加强电动机的防潮能力。 转子为铸铝转子，端环与内风扇制成一体，以增强内部空气循环，提高散热效果。 电动机有一圆柱形轴伸，借齿轮传动，非轴伸端铣一半圆槽，用螺栓将外风扇固定，这样既牢固，抬卸又方便，避免了外风扇有轴向移动和径向移动现象。 nts接线盒位于机座的顶部，可转动 180，进线口在电机左或右侧，盒内有三个铜质接线端子和一个接地端子。 螺栓、螺母、垫圈的表面均有防锈蚀镀层。所有螺栓紧固件均有防松措施。电机外壳的螺栓、螺母均埋在用普通板手不能拧开的凹坑中，以保证安全。 轴承采用单列向心轴承， JBJ11 4 采用 310 号轴承。 （三）技术数据 表 1 型号 额定电压 (V) 额定时 起动转矩/额定转矩 起动电流/额定电流 最大转矩/额定转矩 重量(kg) 电流(A) 转速(r/min) 效率(%) 功率因数 cos JBJ4 2 380 5 4 1440 84 0 81 7 0 2 5 2 5 125 JBJ11 4 380 1。 3 7 1460 87 0 84 7 0 2 5 2 5 192 （四）外形及安装尺寸 本电动机的外形及安装尺寸见图及表 2。 图 表 2 型号 安装尺寸 (mm) A B C D H K Q L1 h h1 b L JBJ4 2 420 130 102 25 271 19 90 498 583 30 475 173 JBJ11 4 510 140 222 32 300 19 90 669 633 23 575 205 ntsI 摘 要 调度绞车是一种全齿传动机械。齿轮传动系统又称轮系。根据轮系传动时各齿轮轴线在空间的相对位置是否固定，可分为定轴轮系和周转轮系。定轴轮系又有外啮合圆柱齿轮传动和内啮合圆柱齿轮传动之分，而周转轮系又有差动传动和行星传动之分。调度绞车的传动齿轮既有内啮合圆柱齿轮传动，又有行星传动，所以调度绞车又称内齿轮行星传动绞车 。 调度绞车是煤矿的辅助运输设备之一，主要供井下或地面装载站调度编组矿车及在中间巷道中托运矿车及做其他辅助运输之用，直接关系到煤矿的正常生产。调度绞车结构简单、重量不大、移动方便，而被广泛应用 于矿山地面、冶金矿场或建筑工地等进行 调度和其它运输工作。调度绞车结构尺寸和重量较小、钢丝绳速度不高 ,安装及撤除操作方便、启动平稳、故障率低、常见故障易处理、维护方便。 调度绞车是常用来调度车辆及进行辅助牵引作业的一种绞车。常用于矿井巷道中拖运矿车及辅助搬运，也可用在采掘工作面、装车站调度空、重载矿车。 1 此 设计 进行 了调度绞车的方案设计，并进行了比较分析，对其结构和主要部件经行了 设计及 强度校核。 并对绞车的控制电路进行了设计。 关键词 ： 调度绞车 ； 齿轮传动 ； 轮系 ntsII Abstract Dispatch hoist is a full gear transmission machinery. Gear transmission system and transmission. According to the gear axis when driving gear train in space, whether fixed position can be divided into fixed axis gear train and turnover gear train. And there was a fixe d axle gears cylindrical gears transmission and internal meshing cylindrical gear transmission, and turnover and differential planetary gear transmission and the points. Dispatch hoist gear meshing of cylindrical gears transmission in both, and planetary t ransmission, therefore scheduling and winch in gear planetary transmission winch . The coal mine hoist scheduling is one of the main auxiliary equipment for underground or ground load standing in the middle of the harvesters and scheduling grouping of check and other auxiliary coveyance harvesters, directly related to the normal production of coal mine. Hoist scheduling of simple structure, convenient to move, little weight, is widely used in mining, metallurgy, mines, or the construction schedule and other transportation etc. Dispatch hoist structure size and weight, high speed wire smaller, installation and removal of convenient operation, stable starting, low failure rate, the common fault handling easy, convenient maintenance. Dispatch hoist is used to di spatch vehicles and auxiliary traction homework a winch. Often used in coal mine roadway and superstructure harvesters, can also be used in mining face, station and heavy-load harvesters scheduling. The design of the hoist scheduling by design, and makes a comparative analysis of its structure, and the main parts in intensity. And the control circuit of winch was designed. Key words： dispatch hoist ； gear drive； rotating ntsIII 目 录 摘要 . I Abstract . II 第 1 章 绪论 . 1 1.1 设计调度绞车的意义 . 1 1.2 调度绞车 现状 . 1 1.2.1 国内外 现状 分析 . 1 1.2.2 结构型式 . 2 1.2.3 国内外发展趋势 . 4 第 2 章 方案的选择与比较 . 6 2.1 设计方案的种类 . 6 2.2 方案可行性 . 7 2.3 总体的结构设计 . 8 第 3 章 调度绞车主要参数的确定 . 11 3.1 主要参数的选择计算 . 11 3.1.1 主要设计参数 . 11 3.1.2 钢丝绳的选择 . 11 3.1.3 滚筒参数的确定 . 12 3.2 电机的选择计算 . 13 3.2.1 绳速的确定 . 13 3.2.2 电机的选型 . 13 3.3 总传动比的计算及分配 . 14 3.3.1 总传动比的计算： . 14 3.3.2 传动比的分配 . 15 第 4 章 传动系统的设计 . 17 4.1 第一级内齿轮的设 计计算 . 17 4.1.1 确定各主要参数 . 17 4.1.2 内啮合标准圆柱齿轮传动几何尺寸的计算 . 18 4.1.3 齿轮接触疲劳强度计 算 . 18 ntsIV 4.2 第一级齿轮强度校验 . 20 4.3 第二级内齿轮设计计算 . 25 4.3.1 第二级传动齿轮模数 m . 25 4.3.2 内啮合标准圆柱齿轮传动几何尺寸的计算 . 26 4.3.3 齿轮接触疲劳强度设计计算 . 26 4.4 第二级齿轮强度校验 . 28 第 5 章 行星轮传动设计 . 33 5.1 确定各主要参数 . 33 5.1.1 传动比 . 33 5.1.2 行星轮数目 . 33 5.1.3 载荷不均衡系数 . 33 5.1.4 配齿计算 . 33 5.1.5 太阳轮分度圆直径 . 34 5.2 几何尺寸计算 . 36 5.3 齿轮强度校核 . 36 5.3.1 外啮合 齿轮强度校核 . 36 5.3.2 内啮合 齿轮强度校核 . 41 第 6 章 主轴的结构设计 . 46 6.1 轴的材料的选定 . 46 6.2 轴直径的初步估算 . 46 6.3 轴的结构设计 . 46 第 7 章 轴承的选择 计算 . 53 7.1 圆柱 滚子轴承 的选择 . 54 7.2 深汮球轴承 的选择 . 55 第 8 章 键得选择与计算 . 58 8.1 齿轮轴与内齿轮的联接 . 58 8.1.1 键的选取 . 58 8.1.2 键联接的强度校核 . 58 8.2 主轴上的平键联接 . 58 8.2.1 键的选取 . 58 8.2.2 键联接的强度校核 . 58 8.3 滚筒和行星架之间的联接 . 60 ntsV 8.3.1 键的选取 . 60 8.3.2 键联接的强度校核 . 60 第 9 章 制动器的设计计算 . 61 9.1 制动器的作用与要求 . 61 9.1.1 制动器的作用： . 61 9.2 制动器的类型比较与选择 . 61 9.2.1 制动器的类型： . 61 9.2.2 制动器的选择 . 61 9.3 外抱闸式制动器结构 . 62 9.4 外抱闸式制动器的几何参数计算 . 62 第 10 章 电气控制的设计 . 65 10.1 调度绞车的控制需要 . 65 10.2 调度绞车的控制电路 . 65 结 论 . 67 致 谢 . 68 参考文献 . 69 ntsVI Directory Abstract . I Chapter 1 Introduction . 1 1.1 The significance of the design schedule winch . 1 1.2 Scheduling winch Overview . 1 1.2.1 Comparative analysis of domestic and international level. 1 1.2.2 Structure type . 2 1.2.3 Domestic and international trends . 4 1.2.4 The main problem to solve . 6 Chapter 2 Comparison and Selection . 6 2.1 The type of design . 7 2. 2 Feasibility . 8 Chapter 3 The main parameters of scheduling winch . 11 3.1 Major parameters for calculating . 11 3.1.1 The main design parameters . 11 3.1.2 Wire Rope Selection . 11 3.1.3 Drum Parameters. 12 3.2 Motor Selection and Calculation . 13 3.2.1 Determine the speed rope . 13 3.2.2 Motor Selection . 13 3.3 Calculation of the total transmission and distribution than . 14 3.3.1 Calculation of the total transmission ratio . 14 3.3.2 The allocation of transmission ratio . 15 Chapter 4 Transmission systems design . 17 4.1 First-class design and calculation of internal gear . 17 4.1.1 Determine the main parameters . 17 4.1.2 Gear in meshing standard cylindrical geometry calculations . . 17 4.1.2 Gear Contact Fatigue Strength Calculation . . . 17 ntsVII 4.2 The first stage gear strength check . 20 4.3 Design and calculation within the second stage gear . 25 4.3.1 The second stage gear module m . 25 4.3.2 Gear in meshing standard cylindrical geometry calculations . 26 4.3.3 Fatigue Design of computing gear . 26 4.4 Check the second stage gear strength . 28 Chapter 5 Planetary Gear Transmission Design . 33 5.1 Determine the main parameters . 33 5.1.1 Drive ratio . 33 5.1.2 Determine the number of planetary gear . 33 5.1.3 Load imbalance factor . 33 5.1.4 Calculated with teeth . 33 5.2 Geometry calculations . 36 5.3 Gear Strength Check . 36 5.4.1 External Gear Strength Check . 36 5.4.2 Strength check of internal gear . 41 Chapte 6 Spindle Design . 46 6.1 Axis of the material selected . 46 6.2 Preliminary estimation of shaft diameter . 46 6.3 Axis Design . 46 Chapter 7 Bearing Selection . 53 7.1 Spherical Roller Bearings . 54 7.2 Deep L. Tsai ball bearings. 55 Chapter 8 Key to select and calculated . 58 8.1 Gear within the gear shaft and connected . 58 8.1.1 The selection of key . 58 8.1.2 Connection of intensity . 58 8.2 The key link on the shaft . 58 8.2.1 The selection of key . 58 8.2.2 Connection of intensity . 58 8.3 The cylinder and the connection between the planet shelf . 60 ntsVIII 8.3.1 The selection of key . 60 8.3.2 Connection of intensity . 60 Chapter 9 The design and calculation of detent . 61 9.1 The brake and requirements of detent . 61 9.1.1 The role of detent. 61 9.2 Brake type comparison and selection . 63 9.2.1 Brake type . 61 9.2.2 The select of brake . 61 9.3 The brake type brake structure . 62 9.4 The brake type brake geometric parameters calculation . 62 Chapter 10 The electrical control design . 65 10.1 Dispatch hoist control needs . 65 10.2 Dispatch hoist control circuit . 65 Conclusion . 67 Thinks . 68 References . 69nts1 第 1 章 绪 论 1.1 设计调度绞车的 意义 由于调度绞车体积小重量轻，搬运方便，牵引力大，使用灵活，性能可靠性高，在煤矿得到了广泛使用。同时 随着大中型矿井的增多，煤炭产量的提高和大型综采设备的使用，要求矿用小绞车在工作能力、工作效率、节能、使用寿命方面得到应有的改进，尽快克服目前调 度绞车牵引力小，并要求具有 一机多用 的功能，以简化矿用小绞车设备的生产、管理及维护，减少投资费用。调度绞车多年来国内一直具有较高的需求量 , 平均每年需求各种不同规格的绞车数万台 , 因此 , 改进质量降低成本、研制一种具有结构紧凑、刚性好、传动效率高、安装移动方便、启动平稳、操作灵活、制动可靠、故障率低、噪音低的调度绞车具有重要意义。 1.2 调度绞车 现状 1.2.1 国内外 现状 分析 1. 品种 ： 国外矿用小绞车规格比较多，适用不同场合，我国矿用小绞车的规格少，品种型号多而乱，也较繁杂，没有统一标准 1。 2 .型式 ： 从工作机构上分，国外有单筒、双筒及摩擦式三种，我国只有单筒一种型式。从原动力上分，国外有电动的、风动的及液压驱动，我国只有电动的和少量风动的 1。 3. 结构 ： 我国及国外的调度绞车大多数采用行星齿轮传动，其传动系统、结构简单、使用维修方便。但 行星齿轮传动只有在载荷分配均匀情况下才能充分发挥传动比大、结构紧凑、效率高、承载能力大、传动平稳等优点 。 在行星齿轮传动设计中均载机构是必不nts2 可少的。均载机构能补偿不可避免的制造误差 ,使各行星齿轮均匀分担载荷 ,功率均匀分流 ,降低载荷不均匀系数 ,从而提高承载能力 。降低噪声 ,提高平稳性和可靠性 ,降低齿轮的制造精度。 苏联的产品体积比我国同等规格的产品要小。例如苏联规定，国家标准规定的调度绞车的轴向尺寸不大于 lm，而我国现有的牵引力 1000N 以上的产品轴向尺寸均远远大于 1m 以上 1。 4 .产品性能 ： 主要寿命、噪音、可靠性等综合指标与苏联有差距。苏联矿用小绞车使用寿命规定在 5 年以上，我国目前不具备测试手段寿命无法考核，但从对用户的访问中得知，寿命达不到 5 年，噪音也稍大 1。 5. 三化水平 ： 虽然我国矿用小绞车参数系列水平优于国外，但在标准化和通用化方面远不如发达采煤 机械制造国。苏联把调度绞车运输绞车等统一为一个标准中，主机相同。只是制造和操作部分有所区别，而我国既使是同一规格产品，不同厂家生产的其结构各不相同，零件无通用之处，给使用和选型造成不便 1。 1.2.2 结构型式 我国的矿用小绞车其中的调度绞车多为行星齿轮传动，结构有以下四种基本型式。 1.通轴式 图 1-1 通轴式结构 nts3 同轴式绞车 其主要特点是立轴贯穿其中，使整机刚性强、能保证运转过程中齿轮啮合精度，因而噪音小、寿命长，该种结构零件简单易于制造和维修，成本较低。 2.浮动式 图 1-2 浮动式结构 浮动 式绞车 其特点是由于采用了浮动件，故绞车的传动件受力状况好，因而噪音明显下降寿命较长 2 。 3.半理入式 图 1-3 半理入式结构 半理入式 其特点是电机的一部分埋入滚筒内部，传动装置设在滚筒内部和端部，结构紧凑体积小、重量轻。但该结构刚性差，运转中齿轮精度很难保证，给进一步提高寿命，降低噪音造成很大困难。且零件技术要求较高，制造难度大。 nts4 4.全理入式 图 1-4 全理入式结构 全理入式 其特点是电机全部置于滚筒内部，传动部分设在滚筒端部，使得整机结构紧凑、体积小、搬运方便 2。 1.2.3 国内外 发展 趋 势 纵观国外矿用小绞车的发展情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。苏联、日本、美国、德国、英国已有矿用小绞车国家标准 .并且这些国家的各制造公司有自己的产品系列型谱。在这些国家标准和系列型谱中，对绞车的性能、参数做了明确的规定，并强力推行和实施，给设计和制造、使用、维护带来极大方便。 (2)向体积小、重量轻、结构紧凑方向发展。由于煤矿井下狭窄的工作环境要求绞车体积小、重量轻，各国都在力求将绞车的原动机、传动装置、工作滚筒、制动操作等部分及底座等主要部件综合在一个系统中加以统筹布局，充分 利用空间提高紧凑程度，做好外形封闭。为此有的将传动部分置于滚筒内部，有的紧贴滚筒端部，有的将电机埋入滚筒内部，有的将底座支架减速器铸为一体。 (3)向高效节能方向发展。世界工业发达的国家如苏联、日本在绞车各种参数的设置上进行优化设计，选取最佳参数，最大限度提nts5 高产品功能。在传动机构上尽量采用较先进的传动型式，并采用合理的制造精度，以提高生产效率。在产品节能方面各国各公司都很重视。苏联和日本在绞车设计方面为节约电耗，对电机功率在全面分析绞车的实际工作情况的基础上确定。使电机的功率保证绞车的功能 (牵引力、牵引速度 )等，又能使电机功率得以充分利用。 (4)向寿命长、低噪音方向发展。寿命和噪音是衡量产品的综合性能指标，是产品质量的综合性反应。寿命长，经济效益才能高 ;噪音低，有利工人身心健康。苏联规定调度绞车使用寿命为 5 年以上，保修期为 2 年，规定工作噪音不得超过环保卫生部的规定。并将寿命和噪音值纳入产品标准中去，西德绞车的噪音较低，为提高产品寿命和降低噪音，有的提高齿轮的制造精度，有的采用稀油润滑，从而提高了产品整机性能。 (5)向一机多能、通用化方向发展。矿用小绞车在使用过程中不仅做调度用，而且还做运输及其他辅助工作。 使用范围扩大，要求绞车有比较强的适应能力。把调度、运输、辅助绞车归纳为一个标准。三种绞车结构相近，大同小异。即主机相近而制动操作部分则根据各自的使用条件有所区别。有的国家已经打破了行业界限，把各行业的卷扬机设备统归为卷扬机类。这样便于生产使用和维护。便于提高产品质量和社会经济效益。随着管理水平的提高，产品通用化程度也必然的不断提高，这是今后产品发展的必然趋势。 (6)向大功率方向发展。效率是衡量传动质量好坏的重要指标之一，随着生产的发展，原来的产品越来越不能满足用户的要求。长期的生产实践的成功经验表明，调度 绞车除调度矿车外，也用于运搬设备，其牵引力又显得小些，因此解决上述问题的同时要加大绞车的功率，满足用户的要求。 (7)向外形简单、平滑、美观、大方方向发展。由于各国力求使产品的结构紧凑、体积小、重量轻、大都采用了机电合一的综合机构。外表只能看到滚筒和制动操纵部分。整个绞车近似一个圆形，显得线条简单外形平滑，为了争夺市场，各国绞车在外形上巧妙的构思，使得产品造型美观，操作者感到舒适 3。 nts6 第 2 章 方案的 确定 与比较 2.1 设计 方案 的种类 方案一：内齿轮和一级行星齿轮传动，传动系统放置滚筒内部1 电机 2 滚筒 3 行星减速器 图 2 1 内装式调度绞车 方案二：二级齿轮传动，传动系统放置在滚筒外部电机带动齿轮，通过二级齿轮减速后带动滚筒，传动系统放置在电机与滚筒之间。 1 电机 2 联轴器 3 减速器 4 绞车滚筒 图 2 2 外装式调度绞车 nts7 方案三：液压泵液压马达传动电机带动双向变量的泵，泵再带动马达。传动系统放置在滚筒外部。 1 电机 2 柱塞泵 3 液压马达 4 绞车滚筒 图 2 3 液压式调度绞车 2.2 方案 的比较 由上述三种方案比较 其 优缺点： 方案二 ，减速器体积和重量都很大，在运输方面很不便利。而且外加减速器的绞车刹车制动存在很多问题，无法在电机转动是使绞车制动，需要反复的起停电动机，这样使电机的寿命大大缩短，同时 隔爆要求高。使调度绞车受到很大的限制。 方案三中 需要外加液压系统，使绞车受到了极大的限制。液压传动因有相对运动表面不可避免地存在泄漏，同时油液不是绝对不可压缩 的，加上油管等弹性变形，液压传动不能得到严格的传动比，工作液存在泄漏的情况。 油液流动过程中存在沿损失、局部损失和泄漏损失，传动效率较低，不适宜远距离传动。 为防止漏油以及为满足某些性能上的要求，液压元件制造精度nts8 要求高，给使用与维修保养带来一定困难 ,制造成本也随之增加。 发生故障不易检查，特别是液压技术不太普及的单位，这一矛盾往往阻碍着液压技术的进一步推广应用。液压设备维修需要依赖经验，培训液压技术人员的时间较长。 方案一 内齿圈调度绞车零件少，重量轻，结构简单紧凑， 传动比大， 传动效率高，操作简便可靠 ，在绞车 刹车时电机可以继续转动不需要反复起停电机 。但这种绞车加工制造精度要求高 ，特别是内齿轮的加工。 通过以上分析内齿圈和一级行星齿轮传动 无论从结构上还是从便利程度上都优于其他两个方案。 所以确定采用方案一的结构。 2.3 总体的结构设计 2.3.1 绞车总体结构 绞车总体结构如图 2-4。 图 2-4 调度绞车结构图 nts9 各主要组成部分的结构如下： (1)传动系统 第一 组内齿轮传动副中的马达齿轮用键与电动机轴相连接， 与内齿轮相啮合。 第二组内齿轮传动副中，齿轮轴与 第一级 内齿轮用键相连接，齿轮轴与第二级内齿轮啮合。 第三级行星轮系中 ，主轴和太阳轮用键相连，太阳轮和行星轮啮合，装在大齿轮架上的两个行星轮 与轴齿轮相啮合即可经两个向心球轴承绕行星轴回转，也可以在大内齿轮中公转。 (2)制动装置 绞车 的制动装置如 下
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