JD-4.5型调度绞车设计【全套CAD图纸+毕业答辩论文】

买文档送全套 纸 Q 号交流 414951605 含 纸和论文 最新答辩完整资料 摘 要 本次设计主要对 要包括调度绞车结构的设计、钢丝绳的选取、卷筒的设计、传动的设计算、制动器的设计、机架的设计、相关文献的翻译。 间巷道、采区运输巷等调度车辆以及地面拖拽、搬运货物等。适用于短距离、牵引力较小的一般牵引的动力源。 绞车在结构上采用两级内齿轮传动和行星齿轮传动， 将 两级内齿轮传动 均置于卷筒腔内稀油润滑，结构紧凑，体积小，重量轻，出力大 ， 适合于矿山井下作业条件。 绞车具有结构紧凑、刚性好、效率高、安装移动方便，启 动平稳、操作灵活、制动可靠、噪音低等特点。 传动的设计主要包括：传动比的计算、内齿轮传动的设计、行星齿轮传动的设计、轴的设计和键的设计。 制动器的设计主要包括：制动器机架的设计、制动器发热的验算和制动器弹簧的设计。 关键词： 调度绞车 ；内齿轮传动 ；行星齿轮传动 买文档送全套 纸 Q 号交流 414951605 含 纸和论文 最新答辩完整资料 he of of of of in of as as to in of in a to a of 文档送全套 纸 Q 号交流 414951605 含 纸和论文 最新答辩完整资料 目 录 1 绪论 . 1 2 总 体 设 计 . 4 . 4 知条件 . 4 引钢丝绳直径的确定及滚筒直径的确定 . 4 . 4 . 5 动学计算及电机的选择 . 6 . 6 . 7 . 7 . 7 . 8 3 齿轮传动系统的设计 . 8 . 8 步的总传动比 . 8 动比的分配 . 9 动装置运动参数的计算 . 9 两级内齿轮传动的设计 . 10 轮 1、齿轮 2的计算 . 10 轮 3、齿轮 4的计算 . 17 星齿轮传动设计 . 24 . 24 . 25 . 26 . 27 买文档送全套 纸 Q 号交流 414951605 含 纸和论文 最新答辩完整资料 据接触强度确定内齿轮材料 . 34 . 34 4轴的设计与校核 . 38 . 38 . 38 . 39 . 43 . 44 . 44 . 45 轴承及键的强度校核 . 47 5 制动器的设计 . 50 . 50 . 50 . 50 ： . 51 擦表面材料的比压计算 . 52 制动带强度计算 . 53 6 主要零件的技术要求 . 54 . 54 . 54 . 54 . 54 7绞车的操作和维护 . 55 8 结论 . 63 参考文献 . 64 翻译部分 . 65 致 谢 . 75 买文档送全套 纸 Q 号交流 414951605 含 纸和论文 最新答辩完整资料 买文档送全套 纸 Q 号交流 414951605 含 纸和论文 最新答辩完整资料 买文档送全套 纸 Q 号交流 414951605 含 纸和论文 最新答辩完整资料 买文档送全套 纸 Q 号交流 414951605 含 纸和论文 最新答辩完整资料 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计 (论文 ) 第 1 页 含 纸和论文 最新答辩完整资料 1 绪论 度绞车的简介 调度绞车是一种小型固定式绞车，通过缠绕在滚筒上的极绳运输绞车。调度绞车主要用于矿井下水平巷道，在不太长的距离内牵引矿车，以及在中间巷道内拖运矿车，亦可在其它一些地方作辅助运输工具。 目前矿用调度绞车主要有以下三类： 1. 于井下或地面调度编组矿车，主要品种有 2. 于 铁路调度车厢，主要品种有 3. 列：用于矿井、洗煤厂装卸点调度列车，其中 单摩擦轮只用于单向调车； 2于双向调车。 动系统、滚筒、制动闹和工作闸等组成。因为它的传动齿轮安装在缠绕滚筒内部，所以绞车的树形尺计根小，移动也很方便，使用时也不需要打基础，应用比较广泛。 底车场拖运矿车及其它辅助搬运工作。也可供矿山地面，冶金矿场等进行地面辅助物料搬运工作。 绞车的电器 设备具有防爆性能，可用于煤尘及瓦斯的矿井中。 电器设备为隔爆型，可在有瓦斯和煤尘的井下作业、绞车由电动机、卷筒、行星齿轮传动机构，制动及离合装置，底座等组成。绞车结构合理、紧凑；具有操作舒适、轻便、准确的特点。 两级内齿轮传动和一级行星齿轮组合的传动，也有两级行星齿轮组合的传动，各有优缺点，各有利弊。 调度绞车作为煤矿用的辅助运输设备，发挥着巨大的作用，煤矿辅助运输是指煤矿井下的运输除煤炭运输以外，人员、材料、设备和矸石等各种运输。煤矿井下辅助运输可分为轨道辅助运输 和无轨辅助运输两种。轨道辅助运输以铺设双轨或悬吊单轨为主要特征，采用架线电力、防爆柴油机、蓄电池和钢丝绳为牵引动力；而无轨辅助运输则以胶轮或履带为行走机构，采用防爆柴油机、蓄电池等为牵引动力。 目前，我国煤矿的辅助运输系统除少数几个煤矿采用了柴油机胶套轮齿轨卡轨车和无轨胶轮车等新型高效的辅助运输设备以外，大部分矿井的辅助运输系统仍然相当落后，基本上仍停留在五、六十年代水平，还在延用无极绳、小绞车等多段分散落后的传统辅助运输方式，运输环节多，系统复杂。由井底车场至采区工作面，需经多次中转编列。一条顺槽就需设置 多台调度绞车，占用大量设备和劳力。 据有关资料统计，我国煤矿辅助运输人员约占井下职工总数的 1/3 以上，有些矿甚至中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计 (论文 ) 第 2 页 含 纸和论文 最新答辩完整资料 达到 50%。综采工作面搬家，国外一般仅需 l 2周即可完成，用工 200 500个，而我国煤矿传统方式需要 25 45 d，用工 5000个以上。综采矿井每采百万吨煤辅助运输用 1200人班，是先进国家的 7 10倍。不仅如此，其事故率约占工伤事故总数的 30以上，仅次于顶板事故，而且呈上升趋势，严重地影响了生产安全。其主要原因就是我国煤 矿辅助运输系统落后，效率太低，且不安全。近年来除了少数几个 矿采用了一些新型高效的辅助运输设备以外，大多数煤矿的辅助运输系统仍然是小绞车、小蓄电池机车等多段分散落后的传统方式，与综采综掘等现代化系统很不相称。它严重影响矿井全员效率的提高和煤矿安全生产，与发展煤矿生产综采综掘等现代化很不适应，已经成为制约煤炭生产发展的薄弱环节。随着当前大中型矿井的建设，矿井辅助运输设计与选型是矿井建设的重要课题内容之一，选择合理的矿井辅助运输方式，提高矿井辅助运输的装备水平，将直接影响到今后矿井的生产和经济效益，对确保矿井煤炭生产产量提高，生产合理经济运行，矿井辅助运输方式起着至关重 要的作用，有极其深远的意义。 辅助运输设备本身还不大完善。国产设备产品质量不稳定，故障率高，且价格偏高，也不成系列，设计不便选用。某些产品的技术性能还有待提高。引进产品价格高昂，备件短缺，维修服务困难，一般煤矿无力承受，某些进口产品技术性能也不完全适合我国矿井实际情况。另外，许多煤矿辅助运输设备的技术含量较高，如柴油机胶套轮齿轨卡车集内燃机、机械、电气和液压技术为一体，技术难度较大。煤矿运输队伍的工人文化素质较低，一时难以掌握。影响设备的使用、维修和推广。 一些生产矿井，巷道断面小，底板起伏多，转弯半径小， 支护强度低，上下山坡度大等等，限制了大型现代化辅助运输设备的应用，形成了转载多，运输环节多，系统复杂，效率低的局面。有些新建或经过技术改造的矿井，虽然巷道断面加大了，支护情况也有所改善，但受地质条件如底鼓严重，断层多等的限制，以及巷道支护强度或建井投资的影响，仍然不能采用新型高效的辅助运输系统。 内外绞车的发展 近 40年我国的煤炭行业发生了巨大变化，总裁机械化水平达到国际先进水平， 综采单采原煤产量早已突破了百万吨，然而煤炭工业机械化离不开运输，运输又离不了辅助运输设备，绞车就是辅助运输设备的一种 。原煤的运输也已经实现了大运量娦式输送机化，但井下轨道辅助运输与之很不适应，材料的运较基本上沿用传统的小绞车群接 式的运输，运输战线长，环节多，占用搬运设备、人员多，安全性差，效率低。 尽管一些煤矿对其进行了技术改造 , 但仍然满足不了当前矿井发展和生产的需要。可见 矿井辅 运输是当前现代化矿井建设的关键和重点。 我国绞车的诞生是从 20世纪 50年代开始的，初期主要仿制日本和苏联的； 60年代进入了自行设计阶段；到了 70年代，随着技术的慢慢成熟，绞车的设计也进入了标准化和系列化的发展阶段。 但与国外水平相比，我国的绞车 在品种、型式、结构、产品性能，三化水平（参数化、标准化、通用化）和技术经济方面还存在一定的差距。 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计 (论文 ) 第 3 页 含 纸和论文 最新答辩完整资料 国外矿用绞车发展趋势有以下几个特点： 1） 标准化系列化； 2） 体积小、重量轻、结构紧凑； 3） 高效节能； 4） 寿命长、低噪音； 5） 一机多能、通用化高 f、大功率； 6） 外形简单、平滑、美观、大方。 针对国外的情况我们应讥采取以下措施： 1） 制定完善标准，进行产品更新改造和提高产品性能； 2） 完善测试手段，重点放在产品性能检测； 3） 技术引进和更新换代相结合； 4） 组织专业化生产，争取在较短时间内达到先进国家的水 平。 用环境和工作条件 1） 环境温度为 C + 4 0 C；环境相对湿度不超过 + 25 C ；海拔高度 2000m 以下。 2） 周围空气中的甲烷、煤尘、硫化氢和二氧化碳等不得超过煤矿安全规程中所规定的安全含量。 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计 (论文 ) 第 4 页 含 纸和论文 最新答辩完整资料 2 总 体 设 计 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、既考虑到运搬为主要用途，又考虑到运输、调度、回柱等一 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。、 知条件 1、设计寿命： 5000h 2、最大牵引力： 45、牵引速度： 、容绳量： 750m 引钢丝绳直径的确定及滚筒直径的确定 丝绳的选择 0 2 7 4 2 26 1 9 2 2 1 6 7 02 6 6 1 . 2 1 4 3 2 2 . 9 2 K 2 . 9 2n 7 n 5F 4 5 根 据 ， 初 选 钢 丝 绳 直 径 为型 号 ： 绳钢 丝 绳 破 断 拉 力 总 和安 全 系 数 ： 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计 (论文 ) 第 5 页 含 纸和论文 最新答辩完整资料 筒参数的确定 0001 1 4 0 9 7 4/ 1 6 2 0(1 6 2 0 ) (1 6 2 0 ) 2 23 5 2 4 4 0 m 0 m 、 根 据 规 定根 据 结 构 要 求取 2、确定滚筒宽度 B 11262 2 2 6 6 0 2 m 9 5初 选 每 层 缠 绕 圈 数 则 ： 式 中 钢 丝 绳 排 列 不 均 匀 系 数取 600 3、初定钢丝绳缠绕层数 n 11 4、验算滚筒容绳量 L 0222 1 3 1 4 1 1 2 6 6 2 0 2 2 1 1 1 2 2 0 9 / 1 0 0 07 5 4 m 7 5 0 9 01 1 , 2 6L n Z D d ( n ) d k. ( ) 式 中 钢 丝 绳 每 层 厚 度 降 低 系 数 ，取 。所 以 取5、确定滚筒各直径 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计 (论文 ) 第 6 页 含 纸和论文 最新答辩完整资料 m i nm i n 0m a xm a x 0 2m a 2 0 2 2 6 4 2 m ( 1 )6 2 0 2 2 2 1 1 1 2 2 0 . 9 01038 2 . 51 0 3 8 2 2 2 2 . 51 1 4 8 m 0 0 m d n d 外外外滚 筒 最 小 缠 绕 直 径滚 筒 最 大 缠 绕 直 径滚 筒 结 构 外 径 取 动学计算及电机的选择 动系统的确定： 图 其传动路线： 防爆电机第一级内齿轮啮合第二级 内齿轮啮合行星轮系卷筒。 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计 (论文 ) 第 7 页 含 纸和论文 最新答辩完整资料 算传动效率 1、各传动的效率： 根据表 1 行星齿轮传动效率；）圆柱齿轮效率；对滚动轴承效率） 2、计算传动总效率 432241总 算钢丝绳速度 1、 卷筒转速 r / m 0 0 0/6 0 0 0 0 m a xm a x 2、卷筒最外层钢丝绳牵引速度 m i nm i n 定钢丝绳在卷筒上的拉力及卷筒上的功率 1、 :根据等功率原则，最内层上的拉力： m a xm a x m i nm i 2 5450000 . 7 77 3 K 2、计算卷筒上的功率 3m a i 1060 010 届本科生毕业设计 (论文 ) 第 8 页 含 纸和论文 最新答辩完整资料 34 5 0 0 0 1 . 2 5 1 05 6 . 2 5 k w 3、计算电机轴上的功率 5 6 . 2 5 6 2 . 8 5 k 8 9 5 择电机型号 由于电机为短时工作，可以充分利用电机 的过载能力，以减少电机的容量，降低机器的成本和尺寸。 电机型号： 率： 55量： 453额定电流堵转电流额定扭矩堵转扭矩额定扭矩最大扭矩长度：电机轴直径：电机中心高高）宽电机外形尺寸（长过载系数 6 2 . 8 5 1 . 1 4 1 . 355 电 电，满足要求。 3 齿轮传动系统的设计 动比的计算 步的总传动比 电动机转速 1 4 8 0 r/m 初步的总传动比 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计 (论文 ) 第 9 页 含 纸和论文 最新答辩完整资料 ,/ 1 4 8 0 / 2 3 . 0 1 6 4 . 3 2i n n 动比的分配 传动比的分配按如下原则分配：使各级传动承载能力大致相等，使减速器的尺寸与质量较小，使各级齿轮圆周速度较小，采用油浴润滑时，使各级齿轮副的大齿轮浸油深度相差较小。 设前两级直齿轮的传动比相等，行星齿轮的传动比为直齿轮传动比的 4倍，即： 12314则： 1 1 14i i i i 解得： 3 取第一级齿轮传 动 51,20 21 i 取第二级齿轮传动 51,2043 i 取第二级齿轮传动 1 5 1,67,17 动装置运动参数的计算 从减速装置的高速轴开始各轴命名为轴、轴、轴、轴、轴 I 轴 N 0514 095 50r / m 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计 (论文 ) 第 10 页 含 纸和论文 最新答辩完整资料 N m N m N . m 两级内齿轮传动的设计 轮 1、齿轮 2 的计算 1 选择齿轮材料 大小齿轮材料均使用 20面硬度 50轮精度等级 8 按接触强度初步确定中心距 按直齿轮从表 13483，取载荷系数 K=查图 13P H 初取许用接触应力 M P 10 l i 由于行星齿轮为悬臂布置，初取 宽系数 ( 按表 13 1 77 圆整取 30.0a中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计 (论文 ) 第 11 页 含 纸和论文 最新答辩完整资料 中心轮输入转矩 T 按表中公式计算 83)1(483 323 2 模数 2 ZZ m 3 几何尺寸计算 1）分度圆直径 020611 2）齿顶圆直径 a a 3）齿根圆直径 f f 4）齿宽和实际齿宽系数 312/)( 12 ab a 取为 30 实际齿宽系数 0/ 验算第一级传动的接触疲劳强度和弯曲强度 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计 (论文 ) 第 12 页 含 纸和论文 最新答辩完整资料 按接触疲劳强度校核： 根据表 13 1 80 校核公式为 ( 1）620 200 0 1 at 2)小轮单对齿啮合系数 查表 13 1 104得 1 3）节点区域系数 查图 13 1 16得 )弹性系数 查表 13 1 105得 N/5)重合度系数Z 0t a n)6251620c t a n ( a r c c 0t a n)6220620c t a n ( a r c c t a n( t a n)t a n( t a 2211 Z 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计 (论文 ) 第 13 页 含 纸和论文 最新答辩完整资料 6）螺旋角系数ZZ 1 7）使用系数 查表 13 1 81 得 1 8) 动载系数 9）齿向载荷分布系数 内齿轮宽度 /小齿轮分度圆直径 =30/1201 所以： 可取1 10）齿间载荷分配系数3按 7级精度 选取K以上数据代入下式 得齿轮得计算接触应力： M P (111)许用接触疲劳强度计算 查图 13P H 12）接触强度寿命系数N中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计 (论文 ) 第 14 页 含 纸和论文 最新答辩完整资料 81 6 0 6 0 1 4 8 0 1 5 0 0 0 4 . 4 4 1 0hN n j L 882 1 0 1/ 4 . 4 4 1 0 / 2 . 5 5 1 . 7 4 1 0N N i 取1N 13）润滑油膜影响系数、查表 13 1 108 取 作硬化系数 5）尺寸系数3 1 109 得 6）接触强度最小安全 系数 查表 13 1 110 取 上述参数代入公式求得许用接触应力 则 )1(1000 )2(1000 1 结论：由于 M P P(P所以第一级传动的接触疲劳强度通过校核 按弯曲疲劳强度校核 根据表 13 1 111校核公式为 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计 (论文 ) 第 15 页 含 纸和论文 最新答辩完整资料 1）齿向载荷分布系数 内齿轮宽度 /小齿轮分度圆 直径 =30/1201 所以： 可取1 2)齿间载荷分配系数3按 7级精度 选取 K)使用系数 1 4) 动载系数 5）齿形系数3 1 38 得 )应力修正系数 3 1 43 得 旋角系数YY )重合度系数 Y 9)将以上数据代入下式 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计 (论文 ) 第 16 页 含 纸和论文 最新答辩完整资料 得齿轮的计算弯曲应力： M P 911)1( 922)2( 0）许用弯曲疲劳强度计算 r e e . 查图 13F 11）寿命系数 0 6 0 1 4 8 0 1 5 0 0 0 4 . 4 4 1 0hN n j L 882 1 0 1/ 4 . 4 4 1 0 / 2 . 5 5 1 . 7 4 1 0N N i 取1 ；2 11)尺寸系数3 1 56 得 2）相对齿根圆角敏感系数查表 32 1 39 得 3）3 1 58 得 国矿业大学 2010 届本科生毕业设计 (论文 ) 第 17 页 含 纸和论文 最新答辩完整资料 14）试验齿轮的应力修正系数 15）弯曲疲劳强度最小安全系数 查表 13 1 110 取 一般可靠度） 16）将上述参数代入公式求得许用弯曲应力 r e e . 则 M ( 0)2( 结论：由于)1()1( M p )2()2( M p 所以第一级传动的弯曲疲劳强度通过校核 轮 3、齿轮 4 的计算 1 选择齿轮材料 大小齿轮材料均使用 20，齿面硬度 50轮精度等级 8 按接触强度初步确定中心距 按直齿轮从表 13483，取载荷系数 K=查图 13P H 初取许用接触应力 M P 10 l i 由于行星齿轮为悬臂布置，初取 1宽系数 1)1( 中国矿业大学 2010 届本科生毕业设计 (论文 ) 第 18 页 含 纸和论文 最新答辩完整资料 按表 13 1 77 圆整取 60.0a中心轮输入转矩 2 T 按表中公式计算 83)1(483 323 22模数 2 ZZ m 3 几何尺寸计算 1）分度圆直径 020611 2）齿顶圆直径 a a 3）齿根圆直径 f f 4）齿宽和实际齿宽系数 312/)( 12 ab a 取为 60 实际齿宽系数 0/ 国矿业大学 2010 届本科生毕业设计 (论文 ) 第 19 页 含 纸和论文 最新答辩完整资料 4 验算第一级传动的接触疲劳强度和弯曲强度 按接触疲劳强度校核： 根据表 13 1 80 校核公式为 ( 1）一对齿轮啮 at 2)小轮单对齿啮合系数 查表 13 1 104得 1 3）节点区域系数 查图 13 1 16得 )弹性系数 查表 13 1 105得 N/5)重合度系数Z 0t a n)6251620c t a n ( a r c c 0t a n)6220620c t a n ( a r c c t a n( t a n)t a n( t a 2211 Z 6）螺旋角系数010 届本科生毕业设计 (论文 ) 第 20 页 含 纸和论文 最新答辩完整资料 Z 1 7）使用系数 查表 13 1 81 得 1 8) 动载系数 9）齿向载荷分布系数 内齿轮宽度 /小齿轮分度圆直径 =30/1201 所以： 可取1 10）齿间载荷分配系数3按 7级精度 选取K以上数据代入下式 得齿轮得计算接触应力： M P (111)许用接触疲劳强度计算 查图 13P