2782 滾筒絞車總體設計,滾筒,絞車,總體,整體,設計 滾筒絞車總體設計目 錄前 言 ...................................................................................................1第一章 概述 ...........................................................................................21.1、絞車的發(fā)展 ..............................................................................21.1.1 我國絞車的發(fā)展 ................................................................21.1.2 國外絞車的發(fā)展 ................................................................21.1.3 國內外水平對比 ................................................................31.1.4 總體發(fā)展趨勢 ...................................................................41.2 提升絞車簡述 ............................................................................41.3 調度絞車簡述 ............................................................................51.4 滾筒式絞車設計思路 ...................................................................5第二章 滾筒絞車總體結構設計方案 ..........................................................72.1 總體設計方案 ............................................................................72.2 系統(tǒng)概述 ...................................................................................7第三章 局部方案設計 ..............................................................................93.1 驅動形式 ...................................................................................93.2 減速箱的選用 ...........................................................................103.3 傳動方案 .................................................................................103.4 排繩方案 ..................................................................................113.5 電氣控制方案 ...........................................................................11第四章 傳動方案的選擇及滾筒的設計 .....................................................144.1 設計的原始數據和傳動方案選擇 ................................................144.2 傳動方案選擇 ...........................................................................154.3 滾筒的設計 ..............................................................................154.4 制動裝置設計 ...........................................................................16第五章 傳動系統(tǒng)的設計 .........................................................................185.1 傳動比的設計與計算 ..................................................................185.2 減速裝置的傳動比分配計算 .......................................................195.3 傳動裝置的運動參數計算 ..........................................................205.4 齒輪的傳動設計 .......................................................................225.5 軸的設計及計算 .......................................................................405.6 滾動軸承的校核計算 .................................................................475.7 鍵的強度計算 ...........................................................................48第六章 行星架結構設計 .........................................................................496.1 行星架形式的確定和材料的選定 ................................................496.2 行星架的技術要求 .....................................................................49第七章 滾筒式絞車制動器的設計 ...........................................................527.1 制動器的形式和常用安全裝置 ....................................................527.2 制動器的選用和設計 .................................................................54第八章 滾筒式絞車的使用與說明 ...........................................................578.1 使用與維護 ..............................................................................578.2 絞車的潤滑 ..............................................................................588.3 絞車的裝配及檢驗 ....................................................................598.4 絞車的修復與零部件的更換 .......................................................608.5 絞車的拆卸 ..............................................................................60結 束 語 ..............................................................................................62致 謝 ................................................................................................63參 考 文 獻 ....................................................................................65前 言絞車是一種用卷筒纏繞鋼絲繩或鏈條提升或牽引重物的輕小型起重設備，又稱卷揚機，因操作簡單、繞繩量大、移置方便而廣泛應用。而本次設計對象是行星齒輪調度絞車，調度絞車主要用于礦井井下機地面裝載站調度編組礦車，中間巷到中拖運礦車及完成其他輔助搬運工作等。在設計過程中根據絞車牽引力選擇電動的型號以及鋼絲繩的直徑，選擇后驗證速度是否與設計要求速度一致，根據要求設計絞車是通過兩級行星輪系及所采用的浮動機構完成絞車的減速和傳動，其兩級行星齒輪傳動分別在滾筒的兩側，從而根據設計要求確定行星減速器的結構和各個傳動部件的尺寸，根據滾筒的結構形式選擇制動裝置為帶式制動，并對各個設計零部件進行校核等等。絞車通過操縱工作閘和制動閘來實現(xiàn)絞車卷筒的正轉和停轉，從而實現(xiàn)對重物的牽引和停止兩種工作狀態(tài)作靈活、制動可靠、噪音低以及隔爆性能、設計合理、操作方便，用途廣泛等特點。在國內，平均每年需求各種不同規(guī)格的調度絞車數萬臺，同時我國的礦用提升機和絞車交流調速技術一直處于比較落后狀態(tài)，幾乎沒有發(fā)展，導致高能耗和效率低的電動機轉子串電阻裝置一直占據主導地位，大大制約了其整機水平的提高。因此，改變現(xiàn)在礦用提升機和絞車的現(xiàn)狀和發(fā)展前景，是一項迫切的工作。調度絞車最主要的機械部位就是齒輪傳動部位，它的選擇嚴重影響絞車的外貌和性能，而漸開線行星齒輪傳動與普通齒輪傳動相比具有一系列的優(yōu)點。如：承載能力大，體積小，效率高，重量輕，傳動比大，噪聲小，可靠性高，壽命長以及便于維修的優(yōu)點。同時行星傳動的箱體比普通定軸齒輪傳動的箱體在同樣條件下，其重量要小幾倍，這也是本次設計選用行星齒輪傳動的重要原因。 第一章 概述1.1、絞車的發(fā)展1.1.1 我國絞車的發(fā)展我國絞車主要經歷了仿制、自行設計兩個階段。解放初期使用的產品主要來自日本與蘇聯(lián)，1958 年以后，這些產品相繼被淘汰，并對蘇聯(lián)絞車進行了改進，于 1964 年進入自行設計階段?；茨厦簷C廠曾設計了擺線齒輪絞車和少齒輪差傳動絞車，徐州礦山設備制造廠也曾設計制造了擺線和行星齒輪傳動絞車，一些廠還設計試制了 25kw 的調度絞車。目前，礦用小絞車已經在標準化方面得到了相應發(fā)展，于 1982 年，對以前制定的標準進行了修訂。其標準方為 JB965-83，JB1409-83,。1.1.2 國外絞車的發(fā)展國外礦用小絞車使用很普遍，生產廠家也很多。蘇聯(lián)、美國、日本、瑞典等國都制造了礦用小絞車，而且，國外礦用小絞車種類、規(guī)格較多，比如調度絞車牽引力以 100kgf 到 3600kgf，動力有電動的，液力的，風動的。工作機構有單筒、雙筒和摩擦。傳動形式有皮帶傳動、鏈式傳動、齒輪傳動、渦輪傳動、液壓傳動、行星輪傳動、擺線齒輪傳動等。其中采用行星輪傳動。其中采用行星輪傳動的比較多。發(fā)展趨勢是向著標準化系列方向發(fā)展，向著體積小、重量輕、結構緊湊方向發(fā)展，向著高效、節(jié)能、壽命長、低噪音、一機多能通用化、大功率、外形簡單、平滑、美觀、大方方向發(fā)展。 1.1.3 國內外水平對比（1）品種國外礦用小絞車的規(guī)格較多，適用于不同場合，我國的礦用小絞車規(guī)格較少，品種型號多，也較繁瑣，標準化程度不夠高。（2）型式從工作機構上分，國外有單筒、雙筒、摩擦式，而我國則較少。從原動力上分，國外有電動的、風動的、液壓驅動的。我國只有少量的電動和風動的。但近幾年有了較大程度的發(fā)展。（3）結構我國及國外的調度絞車大多數采用行星齒輪傳動，其傳動系統(tǒng)結構簡單，使用方便，但牽引力過小，特別是上山、下山很難實現(xiàn)較大設備的搬運工作。隨著采煤的機械化發(fā)展，綜采設備的頻繁搬遷，絞車也得到了相應的發(fā)展。使得絞車還需要具備快速回繩的功能。（4）產品性能主要壽命、噪音、可靠性等綜合指標與蘇聯(lián)等國還有一定的差距。（5）三化水平雖然我國的礦用小絞車參數系列化方面水平優(yōu)于國外，但在標準化和通用化方面還遠不如發(fā)達機械制造國。（6）技術經濟指標我國的礦用小絞車技術經濟指標與國外特別是與蘇聯(lián)等機械發(fā)達國家還有一定的差距。 1.1.4 總體發(fā)展趨勢縱觀國內外礦用小絞車的發(fā)展情況，其發(fā)展趨勢有以下幾個特點：（1）向著標準化系列化方向發(fā)展使各制造公司都有自己的產品系列型譜中，對絞車的性能、參數做進一步的明確規(guī)定，并強力推行實施，將設計、制造、使用、維護、帶來極大的方便。（2）向體積小、重量輕、結構緊湊方向發(fā)展力求將絞車的運動及傳動裝置、工作滾筒、制動裝置部分底座等主要部件綜合在一個系統(tǒng)中并加以統(tǒng)籌布局，充分利用空間，提高緊湊程度，做好外形封閉。（3）向高效節(jié)能的方向發(fā)展選取最佳參數，最大限度提高產品功能，采用合理的制造精度，提高生產效率。向壽命長，低噪音的方向發(fā)展，使得綜合性能指標得到提高。（4）向一機多能化、通用化方向發(fā)展；（5）向大功率的方向發(fā)展；（6）向外形簡單、平滑、美觀、大方方向發(fā)展。1.2 提升絞車簡述小型礦井提升所使用的絞車與大、中、型礦井井下運輸所用的絞車，一般滾筒直徑都在 2 米以下，通常稱這類提升機械為提升絞車。目前，市面上主要的絞車若按滾筒數目來分主要是單筒和雙筒兩種。單筒絞車用于單鉤提升，鋼絲繩的一端固定在滾筒上，另一端與提升容器相連，沿滾筒或斜井單股軌道牽引容器，向下運行時依靠貨載自重自溜下放。雙滾筒絞車用雙鉤提升，兩根鋼絲繩分別纏繞在絞車的兩個滾筒上，左滾筒下方出繩，右滾筒上方出繩。這樣，一邊向上運行，另一邊向下運行。雙鉤比單鉤生效率可提高一倍，但在多水平中使用時不方便的。按照滾筒的直徑大小來分，提升絞車主要有直徑為 0.8 米、1.2 米.和 1.6 米三種。提升絞車主要用于大、中型礦井井下斜井巷道物料運輸，在建井期間亦可作為立井的臨時提升設備。對于產量低的小型礦井，則作為主要提升設備。1.3 調度絞車簡述調度絞車一般是用于井下水平巷道，在不太長的距離內移動礦車，以及在中間巷道中托運礦車，又同時可以用于其他輔助搬運工作。為使絞車體積減小，結構緊湊，調度絞車一般是采用行星輪減速裝置，并將其裝入滾筒內部，電動機也半伸入滾筒端部，這樣可以節(jié)省相當的空間，因此我的畢業(yè)設計主要是利用調度絞車的結構特點來完成一個提升絞車。1.4 滾筒式絞車設計思路我所做的畢業(yè)設計題目是“滾筒絞車“主要是利用 JT0.8×0.6 型提升絞車的技術參數，以及 JD-11.4 型調度絞車的結構（行星齒輪傳動）來進行產品的改良。也就是把 JT0.8×0.6 型提升絞車做成 JD-11.4 型調度絞車的形式。這樣，可以相對節(jié)省一定的空間，使得絞車結構緊湊。第二章 滾筒絞車總體結構設計方案2.1 總體設計方案本次設計的單滾筒絞車是由電動機、減速器、聯(lián)軸器、滾筒、排繩機構及底座組成。 （圖 2.1）圖 2.1 單滾筒絞車絞車結構示意圖2.2 系統(tǒng)概述驅動方式有很多種，例如電力驅動、液壓驅動、氣壓驅動，介于驅動的結果是為使?jié)L筒旋轉來收放鋼絲繩，故本次設計采用電力驅動。本次設計的傳動機構采用兩級傳動，由減速器和開式齒輪組成。采用兩級傳動機構主要原因是：從減速器的輸出軸與滾筒連接軸要保證同軸度，要確定安裝位置是否在筒一平面上，若是沒有應開式齒輪來湊合，很難在同一平面上傳輸。齒輪傳動繼而帶動滾筒傳動，滾筒上纏繞的鋼絲繩隨著滾筒的正反轉達到快速收繩放繩的效果。鋼絲繩在滾筒上一般為多層卷繞，為使鋼絲繩能排列整齊，在此要使用排繩機構，最后整個絞車需要一個底架來支撐，這樣就形成了一個完整的絞車裝置。第三章 局部方案設計本章研究的是傳輸部分的設計，介紹了絞車設計的傳動方案，排繩機構，驅動形式以及減速箱的選用。3.1 驅動形式由總體方案確定本次設計采用電動機驅動。絞車主卷筒傳動電動機的功率隨絞車拉力的噸位值不同而異。因為無調速要求，為了保證電動機具有較大的過載能力通常選用起重冶金用的交流電動機，功率在 30 千瓦以下的一般采用鼠籠式電動機，它具有控制簡單的優(yōu)點。在電網容量不夠，電動機功率又較大或要求平穩(wěn)地起制動的場合選用纏繞式電動機。目前使用的斷續(xù)工作制的交流起重冶金電動機的型號有 JZ2,、JZR2 和 YZ、YZR 型。異步電動機分為鼠籠電動機和纏繞式電動機。鼠籠電動機性能：簡單，耐用，可靠，易維護，價格低，特性硬，但啟動和調速性能差，輕載時功率因數低。一般無調速要求的機械廣泛采用。在可變頻率電源供電下可平滑調速。變極數多速電動機可分級變速調節(jié)，但體積大，價格較貴。纏繞式電動機性能：因有滑環(huán)，比鼠籠電動機維護麻煩，價格也稍貴，轉子串電阻的特性屬軟特性，隨負載轉矩的增加，電機轉速顯著下降，但它啟動轉矩大，啟動時功率因數高，且可進行小范圍的速度調節(jié)，控制設備簡單，故廣泛用于各種生產機械，尤其是電網容量小、啟動次數多的機械，如提升機、起重機及軋鋼機械等。 在此選用 YZR 系列起重機三相異步電動機。YZR 系列為繞線轉子電動機。有較高的機械強度及過載能力，轉動慣量小，適合頻繁快速啟動及反轉頻繁的制動場合。3.2 減速箱的選用介于設計的要求，需要傳動比大，傳動效率高，結構緊湊，相對體積小，重量輕，運轉平穩(wěn)，噪聲低，適用于動力傳動中，故選用行星輪系減速器最合適不過，行星輪系減速器的特點是體積小、重量輕、承載能力大、效率高、工作平穩(wěn)的特點。由于傳動比的需要，現(xiàn)選擇 NGW112-18 型減速器。該減速器能充分滿足本設計的要求。3.3 傳動方案由總體方案確定本次設計使用齒輪傳動。齒輪傳動是現(xiàn)代機械中應用最廣泛的一種傳動方式。齒輪傳動相對于帶傳動更能保證準確的傳動比，傳動裝置緊湊，壽命較長，傳動效率高：齒輪傳動相對于鏈傳動在高速運轉中也能保持平穩(wěn)，傳動噪聲小。按齒輪傳動的工作條件，可分成開式齒輪傳動，半開式齒輪傳動及閉式齒輪傳動。開式齒輪傳動常用在農業(yè)機械，建筑機械以及簡易的機械設備中，沒有防塵罩或機殼，齒輪完全暴露在外面，不僅外界雜物極易侵入，而且潤滑不良，工作條件不好，齒輪容易磨損，故只宜用于低速轉動。半開式齒輪傳動裝有簡單的防護罩，有時還在大齒輪部分侵入油池中，工作條件雖有改善，但仍不能做到嚴密防止外界雜物侵入，潤滑條件也不算太好。閉式齒輪傳動（齒輪箱） ，如汽車，機床，航空發(fā)動機等所用的齒輪傳動，都是裝在經過精確加工且封閉嚴密的箱體內的，與開式或半開式的齒輪傳動相比，潤滑或防護等條件最好，個軸的安裝精度及系統(tǒng)的剛度比較高，能保證較好的嚙合精度，多用于重要場合。3.4 排繩方案排繩機構是為了 使鋼絲繩在滾筒上卷繞時達到排列整齊目的而設置的。它主要由導桿、排繩螺桿、排繩器、傳動鏈輪和手動調整離合器等部分組成。導桿和排繩螺桿互相平行地固定在兩邊的支架上，而排繩器則是在兩端用滑動軸承支持在導桿和排繩螺桿上，用以維持其在移動時的穩(wěn)定性。在排繩器中部，通過滑行爪和排繩螺桿相嚙合，在螺桿的轉動下，就能沿著導桿和螺桿滑行。在排繩器架體內，安裝有四根垂直滾柱和一個或一對水平滾柱，用以導向并保持鋼絲繩上貯繩筒時與貯繩筒軸線垂直。通過來自筒體的鏈輪傳動裝置，收繩卷繞時，排繩螺桿始終朝一個方向轉到（放繩時朝相反方向） ，而排繩器則按與滑行爪相嚙合的螺紋槽方向向前滑行，當行至端部極限位置，螺紋槽折回自另一方向返回，與之嚙合的滑行爪帶動排繩器亦隨之折轉返回滑移。3.5 電氣控制方案由于前面驅動方式已定，本次設計采用纏繞異步電動機，通過其轉子軸上的滑環(huán)，向轉子繞組回路接入電阻，以便進行啟動和調速?，F(xiàn)采用 JTK 系列電控系統(tǒng)，它可以完成半自動運行，其正常運行控制有以下三種方式：（1）正力電動加速-電動等速-電動減速的操作運行方法： 此種運行方式使用于重物向上提升，刺激將操作手柄逐檔推出，同時配合推出制動手柄，使提升絞車由起動逐漸均勻加速至全速。行至減速點時，XC 失電，減速鈴響，電機串如少量的電阻維持較大力矩開始緩緩減速。司機將操作手柄阻擋收回，使提升絞車均勻的減速至低速，達到終點迅速收回兩手柄。（2）正力電動加速-電動等速-負力減速此種運行方式適用于較輕負荷向上提升，操作控制方法與前款大致相同，但不同之處在于減速時提升絞車帶慣性減速，并輔以輕閘，使負荷速度降低，達到終點時速度收回兩手柄停車。（3）動力制動下放如果提升絞車由重物下放、載人之工況，按規(guī)定控制系統(tǒng)應配置動力制動系統(tǒng)。系運行方式有以下兩種：（1）正力電動加速-發(fā)電等速-動力制動減速：下放重物時，啟動動力制動電源（按下動力制動電源開關 DQA） ，提升絞車在減速段和等速段運行方式與前款相同達到減速位置，減速鈴響，司機踏下動力制動踏板，投入動力制動電源。同時輕輕帶閘制動，待動力制動電流建立以后方能松開制動器。提升絞車在制動電流作用下減速，到達停車位置立即收回制動手柄隔和操作手柄至零位，停車。（2）全程動力制動開車信號發(fā)出，司機啟動動力制動電源，塔下動力制動腳踏板，待顯示有制動電流后，將操作手柄想負載下行方向以較快速速逐檔推至最大位置，同時緩緩松開制動手柄，提升絞車在重力作用下緩慢加速。司機可以通過改變腳踏板的角度來控制電流的大小，也可以改變操作手柄的位置，以滿足下方速速。若要終止電流，則必須將兩手柄收回至零位，待提升絞車終止后，才能松開踏板。第四章 傳動方案的選擇及滾筒的設計4.1 設計的原始數據和傳動方案選擇1 電 動 機 的 選 用1） 由 所 給 的 技 術 參 數 ， 電 動 機 的 功 率 為 22KW 6 級 ； 選 擇 電 動 機 的 型 號為 YX180L-4， 同 步 轉 速 為 1500 （ 額 定 轉 矩 ： T=1.84 ）minr mN2） 選 擇 電 動 機 的 原 因1、 首 先 是 由 所 給 技 術 參 數 決 定 的 ；2、 因 為 該 絞 車 是 用 于 礦 井 上 面 的 提 升 設 備 ， 因 此 ， 此 電 動 機 不 選 防 爆 電機 ， 其 造 價 較 高 ， 若 用 于 礦 井 下 面 的 需 求 ， 可 配 置 防 爆 電 機 等 。3） 減 速 裝 置 的 設 計對 于 此 滾 筒 式 絞 車 ， 其 滾 筒 部 分 即 相 當 于 減 速 器 的 外 殼 部 分由 所 給 的 參 數滾 筒 直 徑（ mm)滾 筒 寬 度（ mm)滾 筒 個 數 速 比 繩 容 量800 600 1 20 3.14層 數 繩 速 m/s 繩 徑 （ mm) 最 大 徑 張 力（ KN)最 大 徑 張 力差 （ KN）4 3.14 16 30 15根 據 這 些 數 據 的 限 制 ， 涉 及 滾 筒 內 部 減 速 裝 置 的 形 式 ， 由 于 在 滾 筒 內 部 ，我 們 采 用 行 星 輪 減 速 裝 置 ， 可 以 實 現(xiàn) 較 大 的 傳 動 比 ， 且 結 構 緊 湊 。4.2 傳動方案選擇對 于 此 滾 筒 式 絞 車 ， 初 步 采 用 兩 組 外 齒 輪 傳 動 副 和 一 組 行 星 輪 系 ， 并將 其 裝 入 滾 筒 內 部 ， 電 動 機 亦 半 深 入 卷 筒 端 部 ； 且 絞 車 內 部 各 處 均 采 用 滾動 軸 承 支 撐 ， 使 其 傳 動 靈 活 ， 但 此 絞 車 不 同 于 調 度 絞 車 ， 它 主 要 用 于 提 升作 用 ， 因 此 ， 要 附 加 緊 急 安 全 制 動 裝 置 ， 以 及 深 度 指 示 器 等 裝 置 。我 們 主 要 利 用 JT-0.8*0.6 型 提 升 絞 車 以 及 JD-11.4 型 調 度 絞 車 的 原理 及 外 形 進 行 改 良 ， 使 其 在 能 達 到 JT-0.8*0.6 型 提 升 絞 車 的 提 升 能 力 下 ，也 可 以 實 現(xiàn) 調 度 絞 車 行 星 傳 動 的 形 式 ， 把 減 速 器 部 分 放 入 滾 筒 內 部 ， 這 便是 初 步 的 設 計 構 思 。4.3 滾筒的設計滾 筒 材 料 鑄 鋼 鑄 造 成 型滾 筒 功 能（ 1） 在 滾 筒 面 上 纏 繞 鋼 絲 繩 ， 以 牽 引 負 荷 ；（ 2） 在 滾 筒 制 動 盤 上 裝 設 差 動 制 動 裝 置 ， 借 以 操 縱 絞 車 運 行 和 停 止 ；（ 3） 在 滾 筒 體 腔 內 裝 設 減 速 齒 輪 系 ， 因 而 具 有 減 速 機 殼 的 作（ 三 ） 滾 筒 的 結 構在 滾 筒 內 部 左 端 裝 設 用 螺 釘 的 滾 柱 體 套 ， 裝 在 電 動 機 的 端 蓋 伸 出 部 分的 軸 承 上 ， 即 壓 入 此 套 中 ， 并 用 彈 性 擋 圈 軸 向 定 位 ；第 一 組 外 齒 輪 傳 動 副 中 的 馬 達 齒 輪 用 鍵 及 彈 性 擋 圈 與 電 動 機 軸 連 接 ，與 外 齒 輪 相 嚙 合 ， 大 齒 輪 架 用 兩 個 鍵 與 滾 筒 相 連 接 ， 同 時 用 6 個 螺 栓 固定 在 滾 筒 邊 上 ；第 二 組 與 第 一 組 的 相 似 ， 在 此 不 再 獒 述 ；第 三 組 行 星 輪 系 的 軸 齒 輪 是 太 陽 輪 ， 用 鍵 與 彈 性 擋 圈 固 定 在 輸 出 軸 上 ， 裝在 大 齒 輪 架 的 兩 個 齒 輪 （ 行 星 輪 ） 與 軸 齒 輪 （ 太 陽 輪 ） 相 嚙 合 ， 可 在 大 齒輪 中 滾 動 ， 電 動 機 與 軸 承 支 架 用 普 通 螺 栓 與 螺 尾 錐 銷 固 定 在 絞 車 機 座 上 ，螺 尾 錐 銷 在 裝 卸 時 其 定 位 作 用 ； 在 大 齒 輪 架 和 擋 圈 柄 尾 用 螺 母 鎖 緊 ， 通 過軸 承 支 架 及 軸 承 蓋 并 用 6 個 螺 栓 拉 緊 滑 圈 ， 以 阻 止 軸 承 移 動 ， 擋 圈 上 的凸 環(huán) 與 滑 圈 上 的 凹 槽 相 嵌 合 ， 在 其 內 緣 設 氈 圈 ， 在 滾 筒 面 上 有 2 個 帶 油洞 的 注 油 孔 。 鋼 絲 繩 頭 安 入 繩 孔 后 ， 用 螺 釘 及 繩 卡 固 定 在 滾 筒 側 邊 上 。4.4 制動裝置設計絞 車 上 有 兩 個 差 動 制 動 裝 置 ， 其 結 構 尺 寸 及 動 作 原 理 完 全 相 同 ， 在 電動 機 一 邊 的 制 動 作 用 帶 用 來 制 動 滾 筒 ； 在 大 齒 輪 上 的 制 動 帶 ， 具 有 摩 擦 離合 器 的 作 用 。 當 此 制 動 帶 被 完 全 剎 緊 的 時 候 ， 行 星 輪 即 沿 著 大 齒 輪 滾 動 ，帶 動 滾 筒 工 作 。 制 動 鋼 帶 用 鋁 鉚 釘 與 石 棉 鉚 合 在 一 起 ， 制 動 時 ， 按 下 制 動手 柄 ， 經 杠 桿 和 叉 頭 動 作 系 統(tǒng) 將 2 個 拉 桿 軸 承 架 拉 起 ， 使 制 動 帶 兩 端 相互 靠 攏 ， 產 生 制 動 作 用 。 向 上 制 動 手 柄 時 ， 制 動 帶 即 可 松 開 。 調 節(jié) 活 動 螺栓 擰 入 叉 頭 螺 母 中 的 長 度 ， 可 使 制 動 帶 的 拉 緊 力 及 制 動 手 柄 的 位 置 得 到 調整 。固 定 在 制 動 帶 上 的 丁 字 板 插 入 與 絞 車 機 座 連 接 在 一 起 的 墊 板 中 ， 以 防止 制 動 裝 置 在 制 動 時 轉 動 。 制 動 盤 上 的 鋼 帶 包 和 角 為 3500， 絞 車 的 電 動機 端 蓋 由 鑄 鋼 制 成 ， 形 成 托 架 ， 為 電 動 機 的 一 個 組 成 部 分 ， 并 且 也 是 絞 車滾 筒 的 一 個 支 撐 ， 通 過 滾 筒 軸 承 支 撐 滾 筒 。 軸 承 支 架 用 鑄 鋼 制 成 ， 是 絞 車滾 筒 的 另 一 支 撐 ， 用 螺 栓 將 電 動 機 與 軸 承 支 架 固 定 在 絞 車 底 座 上 ， 并 裝 有螺 釘 以 便 校 對 。第五章 傳動系統(tǒng)的設計5.1 傳動比的設計與計算由 所 給 的 傳 動 比 i=20,我 們 想 到 利 用 三 級 減 速 裝 置 ， 因 此 ， 我 們 可 以采 取 以 下 兩 種 傳 動 方 案 。方 案 （ 一 ）方 案 （ 二 ） 比較以上兩種方案：（一）采用外齒輪嚙合傳動（二）采用內齒輪嚙合傳動，由于我們所需的傳動比不大，故是選用（一） 。5.2 減速裝置的傳動比分配計算由所給條件 i1H=20得到： 1920531742??z因此 917?i即我們從此定軸輪系出發(fā)來進行傳動比的分配問題： 19.5734127??ii令外嚙合傳動比為： ，則 .657i 81.3412?i因實際傳動比為: 9.).(8.1.17???i實際總傳動比為： 84.209.1??Hi滾筒的實際轉速： min/3.71.51" rinH?滾筒的轉速為： i/5201' rn滾筒的轉速誤差： %5047.75483.'" ?????n滿足要求。5.3 傳動裝置的運動參數計算各軸功率計算高速軸輸入功率： ；kwp78.219.02.11 ????中間軸的輸入功率： k92.0....3212 ??低速軸的輸入功率 ： p..97.0..5423??各軸的轉速的計算高速軸的轉速： ；min/1501rn?動中間軸的轉速： i/73.82.12ri低速軸的轉速： min/6.458.342rin??各軸的輸入轉矩高速軸的輸入轉矩： NT?????51 1039.5078.29中間軸的輸入轉矩： m52 4.7.8低速軸的輸入轉矩： NT?????53 109.6.509各軸的功率、轉速、轉矩、列于下表中： 軸號 功率 kw 轉速 r/min 扭矩 N mm高速軸 21.78 1500 51039.?中間軸 20.92 828.73 4.2低速軸 20.09 457.86 5109.5.4 齒輪的傳動設計一、外齒輪的傳動副設計因為考慮到結構性更好，我們采用把第一對外齒輪傳動和第二對外齒輪傳動設計成尺寸相同的形式，因為這樣，齒輪在傳動過程中，可以更好的運行。第一對齒輪的扭矩要比第二對齒輪的扭矩要小，因此，若從第一對齒輪設計開始，則后面的第二對齒輪可能不能滿足其強度的要求。故而我們可以試著采用從第二對齒輪開始進行設計，這樣，第一對齒輪肯定可以滿足其強度的要求，而且，這樣也節(jié)省了相當的一部分時間。選定齒輪的精度等級、材料及齒數按外齒輪嚙合傳動的方案選用直齒圓柱齒輪進行傳動；絞車為一般工作機器，速度不高，故可選用 7 級精度（GB10095-88） ；材料的選擇選擇齒輪材料時，考慮到小齒輪齒數較大齒輪齒數少，小齒輪輪齒的工作次數較大齒輪的多，為使一對齒輪傳動更接近等強度，小齒輪常用好一些的材料。通常以應使小齒輪的齒面硬度較大齒輪的齒面硬度高（20~50HBS ）小齒輪 40Cr 調質處理 HB=270HBS大齒輪 45 調質處理 HB=240HBS硬度差： HBS302470??選用小齒輪的齒數為 ，則大齒輪的齒數為201?z選,.368.20??z 362z2.按齒面接觸強度進行設計???334223 .)).(1.(.2izTKddHEtt ?????試選用載荷系數： .1?t扭矩 mNT.04.25?傳動比 81.34?i齒寬系數 （懸臂式）5.0?d材料彈性影響系數 MPzE8.19?應力循環(huán)次數： 93 106.3)53082(173.8260 ?????N994..7）由《 機械設計 》圖 10-21 安齒面硬度查的小齒輪的接觸疲勞極限MPaMPahh 50,6504lim3lim????8）由圖 10-19 查得齒輪的接觸疲勞壽命系數92.0,93.043??HNHNK9)計算接觸疲勞需用應力取失效率為 1%，安全系數為 S=1?? MPasKhHNh50692.0. 43..lim44li33 ???????計算試算齒輪分度圓直徑的 代入 中較小的值td3??H?mdt 5.1981.50)506/.9()(14.23.2 2??????計算圓周速度sndVt /18.510673.825.94.3106.23 ??????3）計算齒寬 bmdt 8.59.15.0.3???4）計算齒寬與齒高之比 b/h 4.6.138596.139852.2.0.13???hbmmzdttt5）計算載荷系數根據 ，7 級精度，由圖 10-8 查得動載荷系數 smv/18.5? 14.?VK直齒輪 0.1??FHK由表 10-2 查得使用系數 .A由表 10-4 查得用插值法查得 7 級精度，小齒輪懸臂式布置時，201.??HK查得圖 10-13 的 4.?F載荷系數 37.102.14.0.. ???????HVAK按實際載荷系數校正所得分度圓直徑mKdtt 6.123.75.19.33 ???計算模數 m08.62.13??zd按彎曲疲勞強度計算數值 ??).(.233FSdYzTKm??????確定公式內各計算數值由圖 10-20c 查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限 MPaFE503??大齒輪的彎曲疲勞強度極限 aFE420??由圖 10-18 取彎曲疲勞壽命系數 90.,8.43?FNNK計算彎曲疲勞許用應力取彎曲疲勞安全系數 ，由圖 10-12 得4.1?S?? MPaKFENF 7.35.08.33 ????SFENF 24.19.44 ?計算載荷系數30.14.01... ??????FVAKK查取齒形系數由表 10-5 查得： 43.2,80.23???FFY查取應力校正系數由表 10-5 查得 6.1,5.143???SSY計算大小齒輪的 并加以比較??FS?.小齒輪： 0126.7.34582.3???FSY?大齒輪： ??49.20..4FS??由以上計算可知，大齒輪的數值大，故而選用大齒輪的進行設計計算?設計計算?? 6.30149.405.123.23533 ??????FdSzYKTm??對比計算結果：m 大小取決于彎曲疲勞強度，而齒輪接觸疲勞強度只與齒輪的直徑有關。因此，可以取彎曲疲勞強度的模數，并就近圓整，m=4，按接觸疲勞強度得的分度圓直徑 md6.12?算出小齒輪的齒數 304.3?z大齒輪的齒數 取.5081.2??52?z這樣設計出的齒輪傳動，既滿足了齒面接觸疲勞強度，又滿足了齒根彎曲疲勞強度，并做到了結構緊湊，避免浪費。幾何尺寸的計算1）計算分度圓直徑：mmzd12043.3???65.4計算中心距 168210243???da計算齒輪寬度 取 mdb60125.0.3????按彎曲疲勞強度進行校核1. ??333 24.846565.12.7.01.. FSFtF MPambYK ??? ????? ??4344 57.84601.3.27.13.. FSFtFb ?????故大小齒輪均滿足強度要求。大小齒輪的各部分計算尺寸如下： 序號 項目 代號 計算公式 結 果小齒輪 大齒輪1 齒數 z 30 542 模數 m 4 43 齒寬 b 65 604 齒頂高系數 ha* 1.0 1.05 頂隙系數 c* 0.25 0.256 壓力角 a 200 2007 分度圓直徑 d zm.?120 2168 齒頂高 ha ha.?4 49 齒根高 hf cf).(??5 510 齒全高 h mha.2?9 911 齒頂圓直徑 da z).(??128 22412 齒根圓直徑 df chaf .2??110 20613 基圓直徑 db ?os.db?112.6 202.97 14 齒距 p m.??12.56 12.5615 基圓齒距 pb ?cos.pb 11.80 11.8016 齒厚 s 2?6.25 6.2517 齒槽寬 e p6.25 6.2518 頂隙 c mc.??1.0 1.019 標準中心距 a 243d?16820 節(jié)圓直徑 d' ?' 120 216行星輪系的設計1.選擇齒輪類型、精度等級、材料及其齒數等1）直齒輪傳動；2） 7 級精度 GB 10095-88；3）材料的選擇齒輪性質材料 熱處理 表面硬度齒面接觸疲勞極限齒面彎曲疲勞極限精度太陽輪 40Cr 調質 270HBS 800MPa 300MPa 7行星輪 40Cr 調質 270HBS 800MPa 300MPa 7內齒輪 2G310-570調質 190HBS 600MPa 240MPa 7選擇內齒輪、太陽輪、行星輪齒數因確定該級傳動比為： ，查表得行星輪數取為 21.6?i載荷不均衡系數 5.FPHK以下驗證該行星輪是否滿足相應的條件傳動比條件 1.657?i同心條件保證中心論和行星架軸線重合的條件下正確嚙合，為此，各對嚙合齒輪之間的中心距必須相等若 ，則 ，為滿足同心條件，則，205?z12.607??z5576??裝配條件 保證各行星輪能均布安裝在兩中心齒輪之間，為此，各齒數與行星輪個數 必須滿足裝配條件 （整數）wncnzw??75，為整數，故滿足裝配條件7120??鄰接條件保證鄰接的兩個行星輪的齒數不能相碰齒數、模數、和中心距的計算按公式計算太陽輪的分度圓直徑32lim31... ??????HdPAtda KTK齒輪傳動比為： 2.55；??使用系數為： 1.25；A算式系數為： 768（查表所得） ；tdK綜合系數為： 2.0|（查表所得） ；??H太陽輪單個齒輪傳遞的轉矩 T mNTnKw .924019.425.)(53???齒寬系數 取為 0.6；?d?5.201,80lim????MPaH代入式中，計算得到： mda4.所以模數 ，取為2.5204.15?za 6?則 mma132)(62).(5????齒寬 ，取dba 64..10..??mb63?故， zma 26.51??齒輪的強度驗算確定計算負荷名義轉距： ；mNT.92403?名義圓周力： dFt 151.3???應力循環(huán)次數 5N 95 10.)58230()7586.4(06.60 ???????tnpH其中， 太陽輪相對于行星架的轉速；?5壽命周期為要求傳動總運轉時間t確定強度計算中的各種系數使用系數 ,取 KA=1.25（查表得);動負荷系數 V因 和 5025??z mNbFt /150.64??可根據圓周速度 sndV/.2)(.65??由圖 10-8 查 7 級精度 0.1?VKC、齒向載荷分布系數 ?FH,HlwHK.)1(10?????FlFF K.)(0??式中， 計算接觸強度時運轉初期的齒向載荷分布系數?0?HK由圖 5-2 查得 13.0??計算接觸強度時運轉初期的齒向載荷分布系數?Hw由圖 5-4 查得 12.HwK計算彎曲強度時跑合系數Fw由圖 5-5 查得 45.0?Fw與均載系數有關的系數，則分別為：0.7，,085?FlHlK,所以， 03.1.70)13.(??????HK4.5.8.2.1?FD、齒間載荷分布系數 ?FHK,因 mNbFKtA /12.8064.251. ???精度 7 級，硬齒面直齒輪由表查得： 20.1?FHK?E、節(jié)點區(qū)域系數 5.ZF、彈性系數 MPaE8.19?G、載荷作用齒頂是，齒形系數， ?FY根據 （查圖 5-11）,80.2??FY,20,5?ZXH、載荷作用齒頂時應力修正系數： 35.1??SYI、重合度系數 ?YZ,89.0365.143?????Z70.65.12.075.2.0???????Y其中，重合度 計算如下：?兩輪分度圓半徑： 153,605?r兩輪齒頂圓半徑： 9,65aa兩齒頂圓壓力角： 060528.5,3.1?aa?又因兩齒輪是按照標準中心距安裝，則 '? ?65.12/)tan.(t)tan.(t 6655 ????? ????zz齒數比 .20156?z?計算接觸應力基本值 0H? 5.216310.489.15.2...50 ?????????bdFZtEH接觸應力 MPaKHVAH 50.462.103.5.12.1.36..0 ????????彎曲應力值 0F MPaYSFmbFt 76.142.035.8261045..0 ????????彎曲應力 FPaKFVA 18.24.0.15.2.176.4..0 ????????確定計算許用接觸應力 HP?XwRVNTHP ZZ...lim??壽命系數 因 (次） ，由圖 5-19 得 9510.?? 97.0?NTZ潤滑系數 LZ因 ，查圖 5-14 得 ,/2020smVA?MPaH80lim?? 01.?LZ速度系數 ，查圖 5-15 得 VZ92.?VZ粗糙度系數 R由齒面 ，查圖 5-16 得 8.406??Z 93.0?RZ工作硬化系數 w由圖 5-17 查得 14.?Z尺寸系數由圖 5-18 查得 0.1?XZ許用接觸應力 HP?MPaHP 5.7640.1.93.02.1.97.08 ????確定接觸疲勞安全系數65.1427??HPS?確定計算許用彎曲應力 時的各種系數FP?RrevTrNTSFPYY..lim???齒輪應力修正系數 ;0.2?S壽命系數 查表 5-25 得 ;91.NTY相對齒根圓角敏系數，查表 5-22 得 95.0?revT?齒根表面狀況系數 查表 5-23 得 6.RrevY尺寸系數 ，由表 5-24 得 9.01.05.????X許用彎曲應力 MPaFP .42.6.9..230??確定彎曲強度安全系數 KS38.201.49??FPKS?15)行星輪系的相關尺寸總結序號 項目 代號 結 果太陽輪 行星輪 大齒輪1 齒數 z 20 51 1222 模數 m 6 6 63 齒寬 b 63 58 584 齒頂高系數 ?ah1.0 1.0 1.05 頂隙系數 ?c0.25 0.25 0.256 壓力角 ?0202027 分度圓直徑 d 120 306 7328 齒頂高 ah6 6 69 齒根高 f7.5 7.5 7.510 齒全高 h 13.5 13.5 13.511 齒頂圓直徑 ad132 318 72012 齒根圓直徑 f105 301 74713 基圓直徑 bd112.76 187.55 687.8514 齒距 p 18.84 18.84 18.8415 頂隙 c1.5 1.5 1.516 標準中心距 a 2135.5 軸的設計及計算中間軸的設計由于高速軸是和電機軸連在一起的，亦即高速軸即電機軸，故不再對電機軸進行軸的設計，是標準軸，直接對中間軸設計。軸的材料的選取有機械設計手冊我們選用 40Cr，熱處理方式為調質處理軸頸的初步估算取 A=100，由公式 得3.nPAd?md.2973.8013???軸的結構設計由軸的結構及設計要求，取 mld76,302121???小齒輪左側軸肩定位，取 l5,433?初步選深溝球軸承，參照工作要求并根據 ，由軸承產品目錄中d423??初步選取 0 基本游隙組，標準精度等級的深溝球軸承 61909，其尺寸為,(倒角半徑為 ，安裝尺寸為 ） ，126845???BDd 6.0r 63,50?aaDd故， ml3,43???取 ld18,25454大齒輪右側用軸肩定位，取 mld67,5356???（故此，中間軸的結構初步確定）按彎扭合成進行軸的強度校核繪制計算簡圖；計算有用在軸上的力;NdTFt 5.2311604.252 ???tgr .8.02 7.41610.532???dTFt Ntgr 9..3求支反力垂直面（V） 根據 可得0,??BAM5.134286,02 ?????rVrA FRFMNRBV3.79864218,032 ?????rAVr FRFRAV.65(校核 812.2+1461.9+605.2=2879.3，無誤）水平面 425.13086,02 ??????BHttA RFMNRBH7.149425.82,03?????AHttFNRAH5.1264?(校核 15264.5+4016.7=17049.7+2231.5=19281.2，無誤）計算彎距垂直面 mNFMrAV.269842??rB .1375.3水平面 tAH.90862??mNFMtB .3547.3合成彎矩 AHVA .3202???NBB .97822作扭矩 mNT.104.5??作當量彎矩 取 6.?mNTMAd .1625034).0(2????Bd .9786.22校核軸的強度查表可知 許用彎曲應力 ??21/70mNb???驗證 A 處的強度 ??bdAdAM123/5.4. ????驗證 B 處的強度 ??bdBdBmNM123/4.51.0??????故強度足夠。低速軸的設計軸的材料的選取和上面高速軸一樣，選用 40Cr，熱處理方式用同樣為調質處理軸頸的初步計算 mnpAd3.586.470921.33 ????軸的結構設計1）根據設計要求 和所知條件, 取 mld20,46121???3）由 及工作要求初步選深溝球軸承 61910，其尺寸為md4621??,安裝尺寸 ，12750??BDDdaa67,5?故，取 mld40,503232????4）由齒輪右側由軸肩定位，故取 mld12,604343???5）由齒寬為 60，取 ld5,5244??（故此，低速軸的結構初步確定）按彎扭合成進行強度校核繪制計算簡圖計算作用在軸上的力 NdTFt 6.387921609.4543???tgr ..04 NdTFt 3.69812.553???tgr 7.40.5求支反力垂直面(V) 根據 可得0,??BAM5.13856,054 ?????rBVrA FRFMNRBV.975.103894,05??????rAVrB FRFMNRAV8.12(校核 1412.1+1021.8+2541.7=4975.6，無誤）水平面（H）根據 可得0,??BAM385.156,0