多绳摩擦式提升机的动力及传动部分的设计

摘 要我国煤炭资源比较丰富，煤矿开采存在着许多技术问题，跟国外发达国家比仍然存在很大的差距，特别是一些传统煤矿开采技术上仍然驻足不前，特别是提升机的安全保障很难达到要求。本次设计主要是大型矿用提升机动力部分及传动装置的设计计算及其强度校核，该提升机是多绳摩擦式，适用于大中型煤矿的提升运输。 本论文针对矿山机械的特殊要求，重点设计动力部分及传动部分，两个部分是提升机的关键部分，动力部分如果不选择合适的电机，将会造成动力不足或者浪费能量；提升机的传动部分为减速器，在设计时需要考虑轴承受的弯扭力矩，齿轮是否满足强度要求，轴的工艺要求等.多绳摩擦式矿用提升机，各零件均按标准设计，安全可靠性高，适用于大中型矿井的提升运输。关键词：提升机 主轴 强度校核 减速器ABSTRACTChinas rich coal resources, coal mining, there are many technical issues, with developed countries than there are still big gaps, especially some of the traditional small and medium-sized coal mining technology still does not stop the former, in particular to enhance the safety and security of a machine Difficult to meet the requirement of this design is mine hoist drum and a fixed spindle device design and strength check calculation, the hoist is a two-reel structure, applicable to the large and medium-sized coal mines Upgrading transportation. This paper for the special requirements of mining machinery, spare parts and focus on design reel main components, the two parts is a key part of hoist, roll strength enough lead to a direct consequence of the cartridge case is the collapse pressure, weld cracks, and so is the spindle Transfer power plant, to be considered in the design of its affordable bending and torsion torque, the key strength of the spindle assembly and the weakening of the problem, the axis of requirements . according to various parts of standard design, Security high reliability, application and upgrade the transport of large and medium-sized mines.Key words: lifting hoist main axle strength checking reduction gear1 绪论1.1 矿井提升设备的特点（1）安全性所谓安全性，就是不能发生突然事故。由于矿井提升设备在矿山生产中所占地位十分重要，其运转的安全性，不仅直接影响整个矿井的生产，而且还涉及人员的生命安全。因此各国都对矿井提升设备的安全性提出了极严格的要求。在我国这些规定包括在煤矿安全规程之中。（2）可靠性可靠性是指能够可靠地连续长期运转而不需在短期内检修。矿井提升设备所担负的任务十分艰巨，不仅每年要把数十万吨到数百万吨的煤炭和矿石从井下提升到地面，而且还要完成其它辅助工作。罐笼或箕斗必须在不长的距离内数百米到上千米，以很高的速度往返运行，因此必然要频繁地起动和停车，可见提升机的工作条件是十分苛刻的。一个年产 150 万 t 的矿井，停产一天就要损失大约 20 万元。因此矿井提升机至少要服务二十年以上而不需大修。（3）经济性矿井提升设备是矿山大型设备之一，功率大，耗电多，大型矿井提升机的功率超过 1000kW。因此提升设备的造价以及运转费用，也就成为影响矿井生产技术经济指标的重要因素之一。 因此提升机的设计水平会直接影响到煤矿业的发展水平。 1.2 矿井提升机的用途和发展概况矿井提升机是矿山的重要设备之一，是联系井下与地面的主要运输工具。 我国对滚筒直径在 2m 和 2m 以上的提升设备称之为提升机(防爆液压绞车除外)，对滚筒直径在 2m 以下的俗称为绞车。矿井提升机主要用于煤矿、金属矿、和非金属矿中提升煤炭、矿石和矸石、升降人员、下放材料、工具和设备。矿井提升机与压气、通风和排水设备组成矿井四大固定设备，是一套复杂的机械电气组。所以合理的选用矿井提升机具有很大的意义。矿井提升机的工作特点是在一定的距离内，以较高的速度往复运行。为保证提升工作高效率和安全可靠，矿井提升机应具有良好的控制设备和完善的保护装置。矿井提升机在工作中一旦发生机械和电气故障，就会严重地影响到矿井的生产，甚至造成人身伤亡。熟悉矿井提升机的性能、结构及工作原理，提高安装质量，合理使用设备，加强设备维护，对于确保提升工作效率和安全可靠，防止和杜绝故障及事故发生，具有重大意义。矿井提升机已有很长的发展历史。早在八百多年以箭我国古代劳动人民就发明了辘轳，用手摇辘轳从地下提升煤炭和矿石，以后发展成畜力绞车。十九世纪，西方资本主义国家制造出蒸汽提升机，并用于生产。到二十世纪，由于电力的发展，电力拖动的提升机逐渐代替蒸汽提升机。近几十年来，矿井提升机有了更大的发展，出现了多绳摩擦式提升机以及先进的拖动和控制系统。目前，国外的矿井提升机正向体积小、重量轻和自动化的方向发展，以适应深井和大产量的需要。随着生产技术不断的进步，矿井提升设备正在朝着大型化、高效化、自动化方向发展。矿井提升机是提升系统中最主要的组成部分，矿井提升机有多种结构形式，大致可按下列方式对其进行分类：日前我国生产的主要结构形式有：单绳缠绕式的单筒和双筒矿井提升机；摩擦式的多绳落地式和塔式多绳摩擦式提升机：拖动方式则需要设计，另外用于井下的有液压传动矿井提升机等。我国常用的矿井提升机形式主要是单绳缠绕式和多绳摩擦式。我国的矿井与世界上矿业较发达的国家相比，开采的井型较小、矿井提升高度较高，煤矿用的较多，其他矿(如金属矿、非金属矿)则较少，另外斜井提升占的比重不少。因此在 20 世纪 60 年代开始单绳缠绕式矿井提升机采用较多，因为单纯缠绕式较适合用于这种矿井。1.3 矿井提升机的工作原理按工作原理的不同，矿井提升机可分为两类，如图 1-1 所示。图 11 矿井提升机按工作原理的分类单绳缠绕式提升机的工作原地如图 l2 所示，简单地说，就是用一根较粗的钢丝线在卷筒上缠上和缠下来实现容器的提升和下放运动。提升机安装在地面提升机房里，钢丝绳一端固定在卷筒上，另一端绕过天轮后悬挂提升容器。图 12 所承为单绳缠绕式单卷筒提升机，卷筒上固定两根钢丝绳，并应使每根钢丝绳在卷简上的缠绕方向相反。这样，当电动机经过减速器带动卷简旋转时，两根钢丝绳便经过天轮在卷筒上缠上和缠下，从而使提升容器在井筒里上下运动。不难看出，单绳缠绕式提升机的一个根本特点和缺点是钢丝绳在卷筒上不断的缠上和缠下，这就要求卷简必须具备一定的缠绕表面积，以便能容纳下根据井深或提升高度所确定的钢丝绳悬垂长度。单绳缠绕式提升机的规格性能、应用范围相机械结构等，都是由这一特点来确定的。单绳缠绕式双卷筒提升机具有两个卷简，每个卷筒上固定一根钢丝绳，并应使钢丝绳在两卷筒上的缠绕方向相反，其工作原理和特点与单卷筒提升机完全相同。多绳摩擦式提升机的工作原理与单纯缠绕式提升机不同，钢丝绳不是固定和缠绕在主导轮上，而是搭放在主导轮的摩擦衬垫上，如图 l3 所示，提升容器悬挂在钢丝绳的两端，在容器的底部还悬挂有平衡尾绳。提升机工作时，拉紧的钢丝绳必须以一定的正压力紧压在摩擦衬垫上。当主导轮由电动机通过减速器带动向某一个方向转动时，在钢丝绳和摩擦衬垫之间使发生根大的摩擦力，使钢丝绳在这种摩擦力的作用下，跟随主导轮一起运动，从而实现容器的提升和下放。不难看出，多绳摩擦式提升机的一个根本特点和优点是钢丝绳不在主导轮上缠绕，而是搭放在主导轮的摩擦衬垫上，靠摩擦力进行工作。同样，多绳摩擦式提升机的规格性能、应用范围和机械结构等，都是由这特点来确定的。多绳摩擦式提升机特别适应于深井和大产量的提升工作。多绳摩擦式提升机与单绳缠绕式提升机比较，在规格性能、应用范围、机械结构和经济效果等方面都优越得多，就深井和大产量来说，是竖井提升的发展方向。但是，根据我国目前浅井多、斜井多的特点，单绳缠绕式提升机仍然是目前制造和使用的重点。对于部分深井和大产量的矿井，则应该合理的选用多绳摩擦式提升机，而不宜选用大型的单绳缠绕式提升机。图 12 单绳缠绕式提升机工作 图 13 多绳摩擦式提升机原理示意图 工作原理图1卷筒；2钢丝绳；3天轮； 1主导轮；2导向轮；3钢丝绳；4容器；5平衡尾绳 4容器；5平衡尾绳2 提升机的组成及结构特点矿井提升机作为一个完整的机械电气机组，它的组成部分及其功能如下：1.工作机构主轴装置和主轴承（包括滚筒和摩擦轮） ，作为缠绕或搭放提升钢丝绳，以承受各种正常载荷（静载荷、动载荷）及非正常载荷。2.制动系统制动器和液压传动系统，用于机器停止时，能可靠地闸住机器。并能在正常工作制动和紧急制动时，参与控制机器的速度，能使机器迅速停车。3.机械传动系统减速器和联轴器，用以减速和传递动力。4.润滑系统润滑油站及管路，当机器工作时，不断向轴承、减速器轴承及啮合齿面压送润滑油。5.观测和操纵系统包括操纵台、深度指示器及测速发电机。操纵台控制主电动机的速度变化和换向及对制动系统进行控制；深度指示器指示提升容器的运行位置，在提升容器接近井口（或井底）时发出减速信号，当机器过卷或超速时，进行限速和过卷保护。对于多绳摩擦式提升机，能自动调零；测速发电机用于测定机器的实行运行速度。6.拖动、控制和自动保护系统拖动有交流、直流两大系统。交流包括：交流主电动机、金属电阻及控制接触器，并可带动力制动、低频制动或微拖动装置。直流包括：直流电动机，其电源设备，有电动发电机组和可控硅整流。拖动系统是为了实现机器稳定地起动、等速、减速、停车和换向。自动保护系统具有：过速、过卷、闸瓦磨损超限、润滑油超压或欠压、制动油超压或欠压、轴承温升超限，制动油温升超限、电动机过流或欠压等自动保护的作用。7.辅助部分包括司机座椅、机座、机架、护栅、挡板、护罩等辅助用具及材料。对于多绳摩擦式提升机还包括导向轮装置及摩擦轮衬垫的车槽装置。2.1 单绳缠绕式、多绳摩擦式提升机的工作原理我国目前广泛使用的提升机有单绳缠绕式和多绳摩擦轮式两种，以下就重点介绍这两种提升机的工作原理。2.1.1 单绳缠绕式提升机的工作原理单绳缠绕式提升机的主要部件有主轴、卷筒、调绳离合器、主轴承、减速器、深度指示器和制动器。示意图如下：图 2-1 单绳缠绕式提升机单绳缠绕式提升机是较早出现的一种类型，工作原理比较简单，就是将钢丝绳的一端固定在卷筒上，另一端绕过井架上的天轮与提升容器相连接，利用两个卷筒上钢丝绳的缠绕方向的不同，当提升机转动时，使两个容器一个上升一个下降，以完成任务，这种提升机在我国矿中广泛使用。 2.1.2 多绳摩擦式提升机的工作原理多绳摩擦式提升机的主要部件有主轴、主导轮、主轴承、车槽装置、减速器、深度指示器、制动装置及导向轮。由于使用了数根钢丝绳代替一根钢丝绳，钢丝绳的直径变小，摩擦轮虽变为摩擦筒（亦称主导轮）而稍有加宽，但其直径亦变小。钢丝绳直径有如下关系： nd式中： 用 n 根钢丝绳时提升钢丝绳直径； ndd单绳摩擦提升的钢丝绳直径由于多绳不易在同一时间内断裂，故较为安全，多绳摩擦式提升机的结构如图 2-2 所示：图 2-2 多绳摩擦式提升机2.2 两种提升机的特点2.2.1 单绳缠绕式提升机特点单绳缠绕式提升机主要用于煤矿、金属矿和非金属矿中提升物料、矿石、升降人员和下放材料设备等，也可作其它牵引运输用。电机通过减速器将动力传给缠绕钢丝绳的卷筒，实现容器的提升下放。通过电器传动实现调速；盘形制动器由液压和电气控制进行制动；通过位置指示系统实现容器的深度指示；通过各种传感器、测速发电机控制元件，组成安全保护系统。技术特点：(1) 采用整体式弹性结构卷筒，井下采用两瓣式、四瓣式或八瓣式铸钢卷筒（已申请国家专利） （2）采用油缸后置式盘形制动器，电液联合控制。 （3）主轴与卷筒平面大扭矩摩擦连接。2.2.2 多绳摩擦式提升机特点摩擦式矿井提升机产品用于煤、金属矿和非金属矿的竖井作提升煤、矿物、升降人员、下放材料与设备等。中间挂有容器的封闭钢丝绳绕在卷筒上当电机带动卷筒转动时，通过钢绳与卷筒的摩擦力实现容器的提升与下放；通过电气传动实现调速；盘形制动器通过液压与电气控制实现制动；通过各种位置指示系统实现容器的深度指示；通过各种传感器与控制元件实现的机、电、液联合系统，进行整机的监控与保护；通过计算机和网络技术实现提升机内、外的信息传输。3 提升机动力系统的设计3.1 设计参数：调度重量 8.5 吨；井筒垂深 561 米；此矿用提升机构是多绳摩擦式提升机，为副立井担负人员、材料、设备等的升降任务，故最大提升速度根据多绳摩擦式提升机基本参数标准为：最大提升速度提人时： 但不超过 16m/s。0.5VH故 =1.8/vms3.2 提升机电力拖动的方式选择提升机拖动方式的选择应满足生产工艺的要求，即满足各种可能出现的运行速度图和力图。在这个前提下对各种可能的拖动方案作技术经济比较，然后选择最合理的一种。在选择拖动方式时，首先要决定的是采用交流拖动还是直流拖动的问题。一般地说，交流拖动比较简单、设备和安装费用低、建筑面积小，但是电气调速性差。而直流电机拖动则相反，调速性能好、不需要附加其他拖动装置、容易实现自动化、尤其适用与多绳摩擦轮提升，缺点就是设备和安装费用高，建筑面积大等。交流电机有鼠笼式和绕线式，绕线式启动力矩大，能满载启动，但质量大，价格高。对于本次设计的矿用多绳摩擦式提升机的容量初步估算 1000kW 左右，所以选择交流电机，这样的话第一，比较简单。第二，设备和安装费用低。第三，建筑面积小。对于调速差的问题，随着科技的发展，现在变频调速应用技术已经普遍应用，用变频调速技术可以很好解决调速差的问题。因为本次设计是矿用提升机所以提升物料的时候要满载启动，所以选择绕线式。综合上述，本次电机的选择类型是：交流绕线式异步电机。3.3 电动机功率计算根据提升载荷和提升速度，初选电动机的功率为10kQvgP式中 k电动机富余系数，k=1.1；Q一次提升载荷，kg；提升机与电动机连接装置传动效率，直联取 0.98，行星齿轮减速器取 0.92，平行轴减速器取 0.850.90。考虑提升系统运转过程中加、减速时电动机发热及钢丝绳不平衡质量等影响系数，对于强迫通风可取 =1，本次设计为自然通风。则： 1.980.98=13.2PkW3.4 电动机型号的确定根据电力拖动的方式的选择为交流绕线式异步电机和电动机的功率可以确定电动机的型号为：YR1250-6/1180。额定功率为：1250kW。额定电压为：6000V。额定电流为：151A。 额定转速为：980r/min。4 提升机减速器的设计 4.1 减速器的作用 1）降速同时提高输出扭矩，扭矩输出比例按电机输出乘减速比，但要注意不能超出减速器额定扭矩。2） 降速同時降低了负载的惯量，惯量的减少为减速比的平方。4.2 减速器的国内外现状 1）国外减速器现状：齿轮减速器在各行各业中十分广泛地使用着，是一种不可缺少的机械传动装置。当前减速器普遍存在着体积大、重量大，或者传动比大而机械效率过低的问题。国外的减速器，以德国、丹麦和日本处于领先地位，特别在材料和制造工艺方面占据优势，减速器工作可靠性好，使用寿命长。但其传动形式仍以定轴齿轮传动为主，体积和重量问题，也未解决好。最近报导，日本住友重工研制的 FA 型高精度减速器，美国 Alan-Newton 公司研制的 X-Y 式减速器，在传动原理和结构上与本项目类似或相近，都为目前先进的齿轮减速器。当今的减速器是向着大功率、大传动比、小体积、高机械效率以及使用寿命长的方向发展。因此，除了不断改进材料品质、提高工艺水平外，还在传动原理和传动结构上深入探讨和创新，平动齿轮传动原理的出现就是一例。减速器与电动机的连体结构，也是大力开拓的形式，并已生产多种结构形式和多种功率型号的产品。2）国内减速器现状：国内的减速器多以齿轮传动、蜗杆传动为主，但普遍存在着功率与重量比小，或者传动比大而机械效率过低的问题。另外，材料品质和工艺水平上还有许多弱点，特别是大型的减速器问题更突出，使用寿命不长。国内使用的大型减速器（500kw 以上） ，多从国外（如丹麦、德国等）进口，花去不少的外汇。60 年代开始生产的少齿差传动、摆线针轮传动、谐波传动等减速器具有传动比大，体积小、机械效率高等优点?。但受其传动的理论的限制，不能传递过大的功率，功率一般都要小于 40kw。由于在传动的理论上、工艺水平和材料品质方面没有突破，因此，没能从根本上解决传递功率大、传动比大、体积小、重量轻、机械效率高等这些基本要求。90 年代初期，国内出现的三环（齿轮）减速器，是一种外平动齿轮传动的减速器，它可实现较大的传动比，传递载荷的能力也大。它的体积和重量都比定轴齿轮减速器轻，结构简单，效率亦高。由于该减速器的三轴平行结构，故使功率/体积（或重量）比值仍小。且其输入轴与输出轴不在同一轴线上，这在使用上有许多不便。我国超大型减速器（如水泥生产行业，冶金，矿山行业都需要超大型减速器）大多依靠进口，而本减速器的一个巨大优势就是可以做超大型的减速器，完全可以填补国内市场的空白，并将具有较大的经济效益和社会效益。 4.3 减速器的总体设计4.3.1 拟定传动方案矿井提升机机是低速重载机械，工作条件较差，载荷有一定的冲击，且有粉尘等。与其它传动方式相比，齿轮传动有效率高，尺寸小，适应性强等优点，所以设计矿井提升机机采用齿轮传动。设计球磨机工作二十年，每年工作 340 天，每天连续工作 13h。根据齿轮传动的特点，拟定采用两级传动，均采用闭式斜齿轮传动，如下图所示：图 4-1 拟定传动方案4.3.2 传动装置的总传动比及其分配由上章所知，选择的是 YR1250-6/1180 型矿井提升机，额定转速为980r/min。输出轴的转速为：60wvnD已知摩擦轮的直径为 3500mm。故输出轴的转速为 55.03r/min。总的传动比为: 98017.25.3mwnI分配传动比因为 12Ii选择第一级传动比为： 15i则第二级传动比为： 213.4Ii4.3.3 计算传动装置的运动和动力参数1、各轴转速 n一轴直联电机转速为电机额定转速 1980/minnr二轴的转速： 126/iri三轴的转速： 23195.03/min.4nri2、各轴功率矿井提升机机是专用机械，应用电机的输入功率来计算各轴的输入功率，电机的额定功率为 1250kw。各轴的输入功率如下一轴的功率： 1250PkW二轴的功率： 2.97Kw三轴的功率： 310.152PkW3、各轴输入转矩 一轴的功率：11250=950=189PTNmn二轴的功率： 22 0950584691n三轴的功率： 33 29509845.3PTNmn将以上结果，整理列入表 4-1：表 4-1：项 目 电动机轴 轴 1 轴 2 轴 3980 980 196 55.3功率（kW） 1250 1250 1200 1152转矩（Nm） 12181 58469 7768.9 198944传动比 1 5 3.544.4 齿轮设计4.4.1 高速级齿轮设计XXXXXXXXXX.此处删除无数+N 个字，完整设计请加扣扣:二二壹五八玖一壹五一2.1536.840.9129FaSY小齿轮的数值大（3）设计计算 213cosFaSndKTYmZ代入数值：7213221.85.46910.8cos53.9FaSn Ym m对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数 与由齿根弯n曲疲劳强度计算的法面模数相差较大，为保证齿轮的在使用期间能满足寿命要求，取较大值作为设计时参考的模数，取标准值 =14mm,取分度nm圆直径 124tdm于是： 1cos342cos153.9ndZ取 ;则：124Z213.5428.96i取 。2854 几何尺寸计算（1）计算中心距 12()(485)179.86coscosnZma m将中心距圆整为 790mm（2） 按圆整后的中心距修正螺旋角12()(2485)arcosarcos1.0279nZm因 值改变不多,故参数 等不必修正,HKZ（3 ）计算大，小齿轮基圆直径，齿顶圆直径，齿根圆直径小齿轮基圆直径: 12438cos5.0nZmdm大齿轮基圆直径： 281423cos5.0nd齿顶高： *14ahmm小齿轮齿顶圆直径： 12376aadh大齿轮齿顶圆直径： 20aam小齿轮齿根圆直径： *1()(42.5)143fadZhc大齿轮齿根圆直径: *2(2)(80.)famm（4）计算齿轮宽度 10.3427.db 圆整后取 ； 。280Bm12855 结构设计：以大齿轮为例,因齿轮齿顶圆直径大于 160mm, 所以选择腹板式为好.其他有关尺寸按图表推荐用的结构尺寸设计。4.5 轴的设计4.5.1 减速器高速轴 1 的设计1、选择材料由于传递大功率，轴的转速不太高，为保持尺寸稳定性和减少热处理变形可选用 40Cr 钢，经调质处理，查得材料的力学性能数据为：170MPa2、初步估算轴径由于轴的材料为 40Cr 钢，调质处理。 ，查参考文献机械设计 选取 ，则得：01A1331025018.9PdAmn输入轴的最小直径显然是安装联轴器处的轴颈。为了使所选的,轴颈与联轴器的孔颈相适应，故需同时选取联轴器型号。联轴器的计算转矩 ,查表取 ,则：1caATK2.3A28.016Nm按照计算转矩 应小于联轴器公称转矩的条件，查弹性柱销联轴器caT国家标准 GB/T 5014-2003，选用 LX10 型弹性柱销联轴器，其公称转矩为 35500N.m。半联轴器的孔径为 110mm,故取 ，故取输入轴120dm的最小直径为 110mm,半联轴器长度 ，半联轴器与轴配合的毂L孔长度 。167Lm3、齿轮的力分析计算：圆周力: 712.8102938.tTFNd径向力： tan129378.tan048752.coscos5r轴向力： 1293.142.5coscos0tanFN4、轴的结构设计高速轴 1 的形状如图 4-2，为了方便清楚的进行尺寸设计计算，图上轴的各段标注了相应的数字。 图 4-2 高速轴 1 形状1）为了满足半联轴器的轴向定位要求，1-2 轴段左端需制出一轴肩，故取 2-3 段的直径 ；右端用轴端挡圈定位。半联轴器与轴配2315dm合的毂孔长度 ，为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压167L在轴的端面上，故 1-2 段的长度应比 略短一些，现取 。1L1265Lm2）初步选择滚动轴承。因轴承同时受径向力和轴向力的作用，故选用单列圆锥滚子轴承参照工作要求并根据 ；，由轴承产品目235d录中初步选取 0 基本游隙组、标准精度等级角接触球轴承 33024，其尺寸为 ，故 ；而 。1284dDTm348lm784l左端滚动轴承采用轴肩进行轴向定位。由手册查得 30324 型轴承的定位轴肩高度 ，因此取 。5h4510d3)已知齿轮轮毂的宽度为 155mm，故取 。4-5 段比 3-4561L段高出一个轴肩的高度，轴肩高度 ，故取 h=10mm,则.7hd。根据二轴的实际情况取 。4510dm45327lm4）轴承端盖的总宽度为 20mm（由减速器及轴承端盖的结构设计而定） 。根据轴承端盖的装拆及便于添加润滑脂的要求，取端盖的外端面与半联轴器左端面之间的距离 ，故取 。30l2350L5）取齿轮距箱体内壁之距离 ，考虑到箱体的铸造误差，16am在确定滚动轴承位置时，应距离箱体内壁一短距离 s，取 ，已知8m滚动轴承宽度 ，则 至此，已48Tm34481672lTs初步确定了轴的各段直径和长度。6)轴上零件的周向定位半联轴器与轴的周向定位.采用平键连接。半联轴器与轴的连接，选用平键为 ，长度取 155mm，半联轴器与轴的配合为2816bhm。滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的，此处选轴的直76Hk径公差为 m6。7）确定轴上圆角和倒角尺寸取轴端倒角为 ，各轴肩处的圆角半径见图纸所示。2455 支座反力分析1）水平面上支反力以 A 点为支点： tABCHAFL129378.01.5348.9tCHA N以 C 点为支点：tBCAHCFL129378.5926.8tAH N2) 垂直反力以 A 点为支点： rABCVAFL48752.10.28533rCVA N以 C 点为支点： rBCAVCFL48752.3.590rAV N6 当量弯矩1）水平弯矩 mNLFMABH 7.96845.108.9262) 垂直面弯矩 LABV 364850.103591 mNdFMaVa.97223) 合成弯矩 mNMVH5.103649217822图 4-3根据图 4-3 数据，以及单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取 得 6.0224WTMcapaca0.38227、 校核强度按扭弯合成应力校核轴的强度，由轴的结构筒图及当量弯矩图可知截面 C 处当量弯矩最大，是轴的危险截面，进行校核时，只校核轴上承受最大当量弯矩的截面的强度，则由轴的强度校核式 1e故轴的强度足够，轴安全可靠。4.5.2 中间轴 2 的设计1、选择材料轴 2 的材料与轴 1 的材料相同2、初步估算轴径由于轴的材料为 40Cr 钢，调质处理。 ，查参考文献机械设计 选取 ，则得：01AmnPA轴的结构设计中间轴 2 的形状如图 4-4，为了方便清楚的进行尺寸设计计算，图上轴的各段标注了相应的数字。图 4-4 中间轴 2 的形状1） 初步选择滚动轴承。轴的两端采用深沟球轴承，显然此轴的最小直径在两端的安装轴承处，根据尺寸 ，由轴承产品目录初md1902步选 0 基本游隙组，标准精度级的单列圆锥滚子轴承 33038，其尺寸为， ，且 （6-7 段左端有一个套mTd519d2056L675筒） ，取 (1-2 段右端有一个套筒)L722）取安装齿轮处的轴段 2-3 的直径 ；齿轮的左端与左md203轴承之间采用轴套定位。已知齿轮轮毂的宽度为 160mm,为了使套筒端面可靠地压紧齿轮，此轴端应略短于轮毂宽度，故取 。齿轮的L1523右端采用轴肩定位，轴肩高度 ，故取 h=10mm，则 。0.7hdmd2034轴环宽度 ，取 。1.4bhmL15343）由低速级小齿轮的齿宽为 280mm 得 。取轴段 5-6L2754比 6-7 段高出一个轴肩，取 。md20454）齿轮与轴的周向定位采用平键连接，按 ，由弹md203性柱销联轴器国家标准 GB/J5014-2003 查得平键 ，18bh取长度为 140mm。按 ，由弹性柱销联轴器国家标准d2045GB/J5014-2003 查得平键 。取长度为 255mm。318bhm5）轴的强度校核和轴 1 相同，经校验强度足够，安全。4.5.3 低速级轴 3 的设计1、选择材料轴 3 的材料与轴 2 的材料相同2、初步估算轴径由于轴的材料为 40Cr 钢，调质处理。 ，查参考文献机械设计 选取 。01A则得： mnPAd2753.1030低速轴的最小直径显然是安装联轴器处的轴颈。为了使所选的,轴颈与联轴器的孔颈相适应，故需同时选取联轴器型号。联轴器的计算转矩 ,查表取 ；1caATK2.3A则：按照计算转矩 应小于联轴器公称转矩的条件，查弹性柱销联轴器ca国家标准 GB/T 5014-2003，选用 LX13 型弹性柱销联轴器，其公称转矩为 125000N.m。半联轴器的孔径为 280mm,故取 ，故取输入轴md2801的最小直径为 280mm,半联轴器与轴配合的毂孔长度为 380mm3、轴的结构设计图 4-5 低速轴 3 的形状1）为了满足半联轴器的轴向定位要求，1-2 轴段左端需制出一轴肩，故取 2-3 段的直径 ；右端用轴端挡圈定位。半联轴器与md023轴配合的毂孔长度为 380，为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴的端面上，故 1-2 段的长度应比 略短一些，现取 。1LmL350122）初步选择轴承。因轴承同时受径向力和轴向力选作用，故采用单列角接触球轴承，因轴径较大，采用专门制造的大轴承。取，则 ，轴的 6-7 段左端由套筒定位，套筒长md302mL102312mm，取 。673)取安装齿轮处的轴段 ；齿轮的右端与右轴承之间采d3156用轴套定位。已知齿轮轮毂的宽度为 285mm,为了使套筒端面可靠地压紧齿轮，此轴端应略短于轮毂宽度，故取 。齿轮的左端采用轴mL28056肩定位，轴肩高度 ，故取 h=21mm，则轴环处的直径0.7hd。轴环宽度 ，取 。md350414b3454） ，取mLL2675423mL7345）齿轮与轴的周向定位采用平键连接，由 ，选d156，取长度为 250mm。3218bhm6）轴的强度校核同轴 1 的方法相同，经校核强度足够，安全。附 减速器的其他设计尺寸：轴承端盖凸缘厚度 11mm，减速器壳体壁厚 12mm，轴承距箱体内壁8mm，齿轮距箱体内壁 16mm.5 提升速度图矿井提升机应按照设计合理的速度图来运行，但是由于生产的发展，矿井提升系统中的设备不