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礦井提升絞車傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)
學(xué) 生：
指導(dǎo)老師：
（湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院，長(zhǎng)沙 410128）
摘要：本文針對(duì)JK型提升機(jī)，系統(tǒng)地分析礦井提升絞車的傳動(dòng)裝置部分，根據(jù)傳動(dòng)系統(tǒng)的組成元素及設(shè)計(jì)方法合理地設(shè)計(jì)出相應(yīng)的傳動(dòng)系統(tǒng)。并進(jìn)行主軸裝置、半聯(lián)軸器、減速調(diào)速器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。本文針對(duì)礦山機(jī)械的特殊要求重點(diǎn)設(shè)計(jì)減速器，主軸部件。主要包括了提升機(jī)的選型和計(jì)算，提升機(jī)減速器設(shè)計(jì)，聯(lián)軸器的選擇，提升機(jī)主軸裝置設(shè)計(jì)計(jì)算和校核，最后完成提升機(jī)整體設(shè)計(jì)。
關(guān)鍵詞：提升機(jī)；單繩摩擦；聯(lián)軸器；減速器；主軸設(shè)計(jì),
Design of Mine Hoisting Winch Transmission Device
Student：Liu Xudong
Tutor：Mo Yawu
(College of Engineering, Hunan Agricultural University, Changsha 410128, China)
Abstract：In this paper, based on the type of JK hoist, the transmission device part of mine hoisting winch has been analysed systematically of, according to the elements of transmission system and the design method of designing the corresponding drive system. And spindle device, half shaft coupling, reducer structure design of governor. According to the special requirements of mining machinery in the key.
Keywords: single rope friction hoist; coupling; reducer; spindle design
1 前言
我國(guó)是個(gè)能源大國(guó)，也是礦山機(jī)電設(shè)備制造和使用大國(guó)。從20世紀(jì)50年代仿造第一臺(tái)礦井提升機(jī)以來(lái)，至今已設(shè)計(jì)制造、使用了近600多臺(tái)。隨著社會(huì)需求和現(xiàn)代技術(shù)的高速發(fā)展，礦山工業(yè)企業(yè)亟待生產(chǎn)設(shè)備及設(shè)施的機(jī)械化、電氣化、現(xiàn)代化。而礦山工業(yè)的提升機(jī)是咽喉設(shè)備，產(chǎn)品不斷更新?lián)Q代，老產(chǎn)品運(yùn)行年深日久，原本落后的結(jié)構(gòu)問(wèn)題暴露突出，故障增多，嚴(yán)重影響礦山的安全運(yùn)轉(zhuǎn)，抑制了礦山工業(yè)的高速發(fā)展，給國(guó)民經(jīng)濟(jì)帶來(lái)了不良的影響。
隨著國(guó)內(nèi)礦井生產(chǎn)量的日新月異的提高，對(duì)提高提升機(jī)的安全性、可靠性、生產(chǎn)效率以及整機(jī)自動(dòng)化運(yùn)行水平， 降低操作者及維護(hù)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度、處理設(shè)備事故的速度與對(duì)策等，成了迫切要求。
本次設(shè)計(jì)是關(guān)于JK單繩纏繞式礦井提升機(jī)的設(shè)計(jì)，在本次設(shè)計(jì)中將大學(xué)四年所學(xué)習(xí)的材料力學(xué)，理論力學(xué)，機(jī)械制造，機(jī)械設(shè)計(jì)，機(jī)械制圖等知識(shí)進(jìn)行了一次綜合的運(yùn)用。本次設(shè)計(jì)不僅是對(duì)大學(xué)所學(xué)知識(shí)的總結(jié)和鞏固而且為以后進(jìn)入社會(huì)參見(jiàn)工作積累了一定的經(jīng)驗(yàn)，本次設(shè)計(jì)是個(gè)難得的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)。
在畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，通過(guò)上網(wǎng)查資料，圖書(shū)館借書(shū)，我逐步認(rèn)識(shí)了礦井提升機(jī)的工作原理和基本構(gòu)造，為我能夠圓滿完成設(shè)計(jì)任務(wù)奠定了良好的基礎(chǔ)。另外我要特別感謝這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的指導(dǎo)老師，莫亞武老師不僅給我提供了礦井提升機(jī)的相關(guān)資料而且給了我不少有用
2 文獻(xiàn)綜述
2.1 礦井提升機(jī)的任務(wù)及其地位
煤炭是我國(guó)的主要能源，又是重要的化工原料。煤炭被譽(yù)為黑色金子，工業(yè)的食糧，它是十八世紀(jì)以來(lái)人類世界使用的的主要能源之一。雖然它的重要位置已被石油所代替，但在今后相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)，由于石油的日漸枯竭，必然走向衰敗，而煤炭因?yàn)閮?chǔ)量巨大，加之科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，煤炭氣化等新技術(shù)日趨成熟，并得到廣泛應(yīng)用，煤炭必將成為人類生活中的無(wú)法代替的能源之一。我國(guó)既是煤炭生產(chǎn)大國(guó)又是消費(fèi)大國(guó)，而根據(jù)我國(guó)的國(guó)情，在我國(guó)一次性能源結(jié)構(gòu)中，煤炭所占的比重一直是70％以上，在今后相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi)，煤炭仍然是我國(guó)的主要能源，故煤炭對(duì)我國(guó)的重要性不言而喻。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷改革開(kāi)放，煤炭工業(yè)必將高速持續(xù)地向前發(fā)展[1]。
礦井提升是煤炭生產(chǎn)過(guò)程中必不可少的重要生產(chǎn)環(huán)節(jié)。從井下采煤工作面采出的煤炭，只有通過(guò)礦井提升設(shè)備運(yùn)到地面，才能加以利用?？梢哉f(shuō)，礦井提升是礦井生產(chǎn)的“咽喉”，其設(shè)備在工作中一旦發(fā)生故障，將直接影響生產(chǎn)，甚至造成人身傷亡。此外，礦井提升系統(tǒng)的耗電量很大，一般占礦井生產(chǎn)總耗電量的50％-70％。因此，合理選擇維護(hù)使用這些設(shè)備，使之安全可靠、經(jīng)濟(jì)高效地運(yùn)轉(zhuǎn)，對(duì)保證礦井安全高效的生產(chǎn)，對(duì)提高煤炭企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益．都具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。由于礦井提升設(shè)備是在并下巷道內(nèi)和井簡(jiǎn)內(nèi)工作，空間受到限制，故要求它們結(jié)構(gòu)緊湊，外部尺寸盡量小；又因工作地經(jīng)常變化，因而要求其中的許多設(shè)備應(yīng)便于移置；因?yàn)榫掠型咚埂⒚簤m、淋水、潮濕等特殊工作條件，還要求設(shè)備應(yīng)防爆、耐腐蝕等。此外，礦井提升設(shè)備是一大型的綜合機(jī)械—電氣設(shè)備，其成本和耗電量比較高，所以，在新礦井的設(shè)計(jì)和老礦井的改建設(shè)計(jì)中，確定合理的提升系統(tǒng)時(shí)，必須經(jīng)過(guò)多方面的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，結(jié)合礦井的具體條件，在保證提升設(shè)備在選型和運(yùn)轉(zhuǎn)兩個(gè)方面都合理的前提下，要求提升設(shè)備具有良好的經(jīng)濟(jì)性。
2.2 礦井提升機(jī)的發(fā)展歷程
2.2.1 纏繞式提升機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r
纏繞式提升機(jī)的發(fā)展是為適應(yīng)我國(guó)礦山建設(shè)的需要，國(guó)產(chǎn)提升機(jī)大致可分為仿蘇、改進(jìn)及自行設(shè)計(jì)等三個(gè)階段。1953~1958年期間生產(chǎn)仿蘇產(chǎn)品BM系列提升機(jī)；KJ系列提升機(jī)是1958~1966年期間生產(chǎn)的仿蘇改進(jìn)產(chǎn)品；JKA系列是在KJ型基礎(chǔ)上的改進(jìn)產(chǎn)品；XKT系列提升機(jī)是1971年7月開(kāi)始生產(chǎn)的自行設(shè)計(jì)產(chǎn)品，后又改為XKT-B系列，是已成批生產(chǎn)的新型礦井提升機(jī)。時(shí)至今日，中信公司生產(chǎn)的產(chǎn)品最齊全，JK/E，JKM，JTP，2JTP，JT等等[2]。
2.2.2 各個(gè)系列提升機(jī)的主要特點(diǎn)
A. JK型礦井提升機(jī)
1.)主軸裝置采用鑄鐵法蘭盤；
2.)調(diào)繩裝置為手動(dòng)蝸輪蝸桿式；
3.)制動(dòng)器為角移式；
4.)液壓傳動(dòng)裝置為手動(dòng)杠桿控制的三通閥和電磁鐵控制的四通閥；
5.)深度指示器為機(jī)械牌坊式；
6.)減速器為漸開(kāi)線人字齒輪減速器。
B.JK（A）型礦井提升機(jī)
1.)調(diào)繩裝置為電動(dòng)蝸輪蝸桿式；
2.)制動(dòng)器為綜合式，改善了閘瓦的磨損情況；
3.)液壓傳動(dòng)裝置為手動(dòng)控制的低壓電液調(diào)節(jié)閥和電磁鐵控制的安全三通閥，操縱省力，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和半自動(dòng)化控制；
4.)減速器采用圓弧人字形齒輪減速器；提高承載能力并減輕了重量。
C. XKT型礦井提升機(jī)
1)滾筒為焊接結(jié)構(gòu)，重量輕；
2.)采用液壓齒輪式快速調(diào)繩裝置，調(diào)繩省力省時(shí)；
3.)采用圓盤制動(dòng)系統(tǒng)（包括圓盤式制動(dòng)器和液壓站兩部分），此種系列具有以下的優(yōu)點(diǎn)：
（1）安全性較高；
（2）制動(dòng)力矩可調(diào)性好；
（3）慣性小、動(dòng)作快、靈敏性強(qiáng)；
（4）結(jié)構(gòu)緊湊、外形尺寸小、重量輕；
（5）通用性好；
（6）安裝、使用及維護(hù)比較簡(jiǎn)單；
4.)采用圓弧齒輪減速器，提高了承載能力，減輕了重量；
5.)采用了圓盤深度指示器。
XKT系列礦井提升機(jī)與KJ和JK（A）系列比較，有以下的優(yōu)點(diǎn)：
（1）提升能力平均提高25%，重量平均減輕25%，
（2）采用了一些新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)，如：盤式制動(dòng)器、液壓站、快速調(diào)繩裝置、微拖動(dòng)裝置等
（3）通用化程度高。
D. GKT系列礦井提升機(jī)
采用JSZ-2×500型雙力線中心驅(qū)動(dòng)減速器，結(jié)構(gòu)緊湊，傳動(dòng)平穩(wěn)，噪音小。并采用雙列向心滾動(dòng)軸承，傳動(dòng)效率高，在實(shí)際工作中廠家建議傳動(dòng)效率取0.85~0.9；
滾筒為整體焊接結(jié)構(gòu)（2m提升機(jī)可根據(jù)用戶要求，供應(yīng)分割的焊接滾筒和制動(dòng)盤），采用滾動(dòng)軸承支座。雙滾筒提升機(jī)的主軸裝置，具有液壓操縱的、在結(jié)構(gòu)上作了改進(jìn)的齒輪離合器，調(diào)繩操作時(shí)間僅司機(jī)一人即可完成，節(jié)省了時(shí)間和人力；
配有自整角機(jī)傳動(dòng)的圓盤深度指示器（2m提升機(jī)若用戶要求時(shí)，可以改供給牌坊式深度指示器）；制動(dòng)器為綜合式的液壓開(kāi)啟的盤式制動(dòng)器；采用集中控制的操縱臺(tái)。
2.3 礦井提升機(jī)的類型和工作原理
2.3.1 礦井提升機(jī)的類型及其特點(diǎn)
提升機(jī)是礦井提升設(shè)備的主要組成部分，目前我國(guó)生產(chǎn)及使用的礦井提升機(jī)，按其滾筒的構(gòu)造特點(diǎn)可分為三大類，即單繩纏繞式、多繩摩擦式及內(nèi)裝式提升機(jī)。礦井提升機(jī)擁有諸多特點(diǎn)[3]，如：
安全性：所謂安全性，就是不能發(fā)生突然事故。由于礦井提升設(shè)備在礦山生產(chǎn)中所占的地位十分重要，其運(yùn)轉(zhuǎn)的安全性，不僅直接影響整個(gè)礦井的生產(chǎn)，而且還涉及人員的生命安全。因此各國(guó)都對(duì)礦井提升設(shè)備提出了極嚴(yán)格的要求。在我國(guó)這些規(guī)定包括在《煤礦安全規(guī)程》中。
可靠性：所謂可靠性，是指能夠可靠地連續(xù)長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)而不需在短期內(nèi)檢修。礦井提升設(shè)備所擔(dān)負(fù)的任務(wù)十分艱巨，不僅每年要把數(shù)十萬(wàn)噸到數(shù)百萬(wàn)噸的煤炭和礦石從井下提升到地面，而且還要完成其他輔助工作。礦井提升設(shè)備是周期動(dòng)作式輸送設(shè)備，需要頻繁地起動(dòng)和停車，工作條件苛刻，其機(jī)械電氣設(shè)備設(shè)計(jì)必須可靠。
經(jīng)濟(jì)性：礦井提升設(shè)備是礦山大型設(shè)備之一，功率大，耗電多，大型礦井提升機(jī)的功率超過(guò)1000KW。因此礦井提升設(shè)備的造價(jià)以及運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用，也就成為影響礦井生產(chǎn)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的重要因素之一。合理的選擇，正確的使用和維護(hù)具有重要的經(jīng)濟(jì)意義。
2.3.2 礦井提升機(jī)的工作原理
按工作原理的不同，礦井提升機(jī)可分為兩類，如圖1所示。
圖1 礦井提升機(jī)按工作原理的分類
Fig.1 The machine according to the classification principle of mine hoist
我國(guó)目前廣泛使用的有單繩纏繞式和多繩摩擦輪式兩種，以下就重點(diǎn)介紹此兩種提升機(jī)的工作原理。
圖2 雙筒纏繞式礦井提升機(jī)
Fig.2 Duplex winding mine hoist
2.3.3單繩纏繞式提升機(jī)的工作原理
纏繞式提升機(jī)的主要部件有主軸、卷筒主軸承調(diào)繩離合器、減速器、深度指示器和制動(dòng)器。示意圖如圖3所示。 單繩纏繞式提升機(jī)是較早出現(xiàn)的一種類型，工作原理比較簡(jiǎn)單，就是將鋼絲繩的一端固定在提升機(jī)的卷筒上，另一端繞過(guò)井架上的天輪與提升容器相連接，利用兩個(gè)卷筒上鋼絲繩的纏繞方向的不同，當(dāng)提升機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，使兩個(gè)容器一個(gè)上升一個(gè)下降，以完成提升任務(wù)，這種提升機(jī)在我國(guó)礦山中廣泛使用。
圖3 纏繞式礦井提升機(jī)
Fig.3 Winding mine hoist
2.3.4多繩摩擦式提升機(jī)的工作原理
多繩摩擦式提升機(jī)的主要部件有主軸、主導(dǎo)輪、主軸承、車槽裝置、減速器、深度指示器、制動(dòng)裝置及導(dǎo)向輪。由于使用了數(shù)根鋼絲繩代替一根鋼絲繩，鋼絲繩的直徑變小，摩擦輪雖變?yōu)槟Σ镣玻ㄒ喾Q主導(dǎo)輪）而稍有加寬，但其直徑亦變小。由于多繩不易在同一時(shí)間內(nèi)斷裂，故較為安全，多繩摩擦式提升機(jī)的結(jié)構(gòu)圖示如圖4。
由于開(kāi)采深度的增加，需要纏在卷筒上的提升鋼絲繩變長(zhǎng)，因而礦井提升機(jī)的卷筒寬度加大，這帶來(lái)了一系列問(wèn)題，如提升機(jī)主軸太長(zhǎng)、繩弦偏角太大、機(jī)器加重而使轉(zhuǎn)動(dòng)慣量加大等。為了解決這個(gè)矛盾，德國(guó)人Koepe提出將鋼絲繩搭在摩擦輪上，利用摩擦襯墊與鋼絲繩之間的摩擦力來(lái)帶動(dòng)鋼絲繩運(yùn)動(dòng)。與卷筒纏繞式相比，摩擦輪的寬度顯著地變窄了，同時(shí)由于跨度變小，提升機(jī)主軸的直徑與長(zhǎng)度均有所降低，結(jié)果顯著地減輕了機(jī)器的重力，而且由于回轉(zhuǎn)力矩的減少，亦將降低提升電動(dòng)機(jī)的容量。
圖4 多繩摩擦式礦井提升機(jī)
Fig.4 Type of mine multi rope friction hoist
多繩摩擦提升機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是與它的動(dòng)力傳遞原理以及安裝特點(diǎn)密切相關(guān)的。即由于它是靠摩擦力來(lái)傳遞動(dòng)力的，它必須有較高摩擦系數(shù)的襯墊，為了保持幾根繩的繩槽處的深淺相同，即各繩的摩擦半徑相同，需設(shè)切槽裝置，為了補(bǔ)償鋼絲繩蠕動(dòng)或滑動(dòng)對(duì)深度指示器指示位置的影響，設(shè)置了深度指示器自動(dòng)調(diào)零裝置，為了在使用圓尾繩時(shí)尾繩可以松捻而避免打結(jié)，在罐籠底部下方設(shè)有尾繩懸掛裝置。摩擦提升依靠襯墊與鋼絲繩之間的摩擦力來(lái)傳遞動(dòng)力，因此其工作可靠性就在于提升鋼絲繩與安在主導(dǎo)輪上的摩擦襯墊之間是否產(chǎn)生滑動(dòng)，即是否有足夠的摩擦力。
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3 礦山提升絞車整體方案設(shè)計(jì)
3.1 整體傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)
傳動(dòng)裝置用來(lái)傳遞原動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力、變換其運(yùn)動(dòng)形式以滿足工作的需要，是機(jī)器的重要組成部分。根據(jù)絞車在煤礦和其他礦井傾斜巷道或小型豎井提升、運(yùn)送物料的用途，且要用于煤礦井下需防爆的場(chǎng)合，結(jié)合其要求滿足的參數(shù)：兩班制工作，使用期10年，連續(xù)單向運(yùn)行，載荷較平穩(wěn)；卷筒直徑1000mm，鋼絲繩的靜張力20kN，繩速1.3m/s，允許誤差為±5%?？沙醪酱_定其傳動(dòng)裝置，傳動(dòng)裝置由隔爆電動(dòng)機(jī)、減速調(diào)速器、主軸裝置、聯(lián)軸器、卷筒四部分組成。
主軸裝置由大齒輪、制動(dòng)支輪、卷筒、主軸和軸承座等組成；卷筒上設(shè)有木襯，可減少鋼絲繩的磨損。減速調(diào)速器 （行星齒輪傳動(dòng)調(diào)速器）中減速與調(diào)速結(jié)合為一體；內(nèi)有斜齒圓柱齒輪和行星齒輪，第一級(jí)傳動(dòng)為圓柱齒輪傳動(dòng)，第二級(jí)傳動(dòng)為行星齒輪傳動(dòng)，行星齒輪傳動(dòng)中，中心齒輪緊固在齒輪軸的端部與行星齒輪嚙合，行星齒輪與固裝在內(nèi)齒輪架上的內(nèi)齒輪嚙合，與行星齒輪連為一體的行星架的輸出端緊固著內(nèi)齒圈，有輸出軸穿過(guò)中空的外伸軸，輸出軸的前端固裝有半齒聯(lián)軸器，半齒聯(lián)軸器與內(nèi)齒圈構(gòu)成齒輪聯(lián)軸器；該行星齒輪傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、調(diào)速性能好、成本低，且高效節(jié)能，既可用于礦井提升，也可用于其它的場(chǎng)合。該減速調(diào)速器密封嚴(yán)密，潤(rùn)油良好，更換潤(rùn)滑油方便。
電動(dòng)機(jī)采用三相隔爆異步電動(dòng)機(jī)，屬于無(wú)級(jí)調(diào)速，轉(zhuǎn)矩大，轉(zhuǎn)差功率小，啟動(dòng)電流和換檔電流沖擊小，中高速運(yùn)行振動(dòng)小，制動(dòng)安全可靠，對(duì)再生能量處理得力，斜井提升機(jī)運(yùn)行中調(diào)速連續(xù)，不容易掉道，效率高。
絞車電動(dòng)機(jī)作為電動(dòng)機(jī)的過(guò)程，即正常的逆變過(guò)程。該過(guò)程主要由整流、濾波和正常逆變?nèi)蟛糠纸M成，其中正常逆變過(guò)程是其核心部分，它改變電機(jī)定子的供電頻率，從而改變輸出電壓，起到調(diào)速作用。絞車電機(jī)作為發(fā)電機(jī)的過(guò)程，即能量回饋過(guò)程。該過(guò)程主要由整流、回饋逆變和輸出濾波三部分組成，回饋逆變部分是整個(gè)回饋過(guò)程的核心部分，該部分實(shí)現(xiàn)回饋逆變輸出電壓相位與電網(wǎng)電壓相位的一致。由于回饋逆變輸出的是調(diào)制波，為保證逆變的正常工作，通過(guò)輸出濾波部分，使該系統(tǒng)的可靠性更加穩(wěn)定。
提升絞車的傳動(dòng)簡(jiǎn)圖如下：
1)主動(dòng)齒輪 2)行星架 3)行星輪 4)內(nèi)齒輪 5)被動(dòng)齒輪 6)太陽(yáng)輪 7)傳動(dòng)小齒輪
8)傳動(dòng)大齒輪 9)行星輪軸
圖5 提升絞車的傳動(dòng)簡(jiǎn)圖[4]
Fig.5 Raise transmission diagram of winch
提升絞車的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如下：
（1）底座；（2）主軸部分；（3）深度指示器；（4）離合器箱；（5）緊急制動(dòng)器
（6）離合制動(dòng)器；（7）聯(lián)軸器；（8）電動(dòng)機(jī)；（9）工作制動(dòng)器
圖6 提升絞車的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖
Fig.6 Raise transmission schematic of winch
3.2 電動(dòng)機(jī)的選擇
電動(dòng)機(jī)是常用的原動(dòng)機(jī)，具體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、控制簡(jiǎn)便和維護(hù)容易等優(yōu)點(diǎn)。電動(dòng)機(jī)的選擇主要包括選擇其類型和結(jié)構(gòu)形式、容量（功率）和轉(zhuǎn)速、確定具體型號(hào)。
（1）電動(dòng)機(jī)的類型：按工作要求和條件選取YB2系列隔爆型三相異步電動(dòng)機(jī)；電動(dòng)機(jī)型號(hào)有：YB2-631-2、YB2-112M-2、YB2-280S-2、YB2-200L-4、YB2-315M-4、YB2-250M-6、YB2-90L-6、YB2-355M2-6、YB2-225M-8、YB2-802-8、YB2-315M-10、YB2-355L2-10等。電動(dòng)機(jī)型號(hào)的含義如下圖示:
圖7 電動(dòng)機(jī)型號(hào)含義圖
Fig.7 Motor model implication graph
（2）選擇電動(dòng)機(jī)的容量
①由絞車工作的要求，可得卷筒的轉(zhuǎn)速和功率：
卷筒的轉(zhuǎn)速為：
（1）
卷筒所需功率為：
（2）
②由系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖和性能，查[5]表得：齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)效率0.97，卷筒效率0.96，軸承效率0.98，聯(lián)軸器的效率0.99。
總效率為：
電動(dòng)機(jī)的輸出功率為：
由上面的計(jì)算結(jié)果查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[6]P177，選擇型電動(dòng)機(jī)，其額定功率為：，滿載轉(zhuǎn)速為。
3.3 絞車傳動(dòng)裝置的初步設(shè)計(jì)
3.3.1 傳動(dòng)比的分配
（1）根據(jù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，計(jì)算總轉(zhuǎn)動(dòng)比為：
分別取齒軸、齒輪齒數(shù)為：，，，；，；，；，。
則實(shí)際轉(zhuǎn)動(dòng)比為：
實(shí)際總轉(zhuǎn)動(dòng)比
傳動(dòng)比誤差
傳動(dòng)比誤差符合要求。
（2）輸入級(jí)軸轉(zhuǎn)速，則：
當(dāng)絞車調(diào)速輪空轉(zhuǎn)時(shí)：
當(dāng)絞車調(diào)速輪不轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)：
由上可知：在無(wú)級(jí)調(diào)速過(guò)程中，絞車卷筒的轉(zhuǎn)速范圍為：0~125r/min。
則絞車實(shí)際的繩速為：
（3）
符合實(shí)際要求。
3.3.2 計(jì)算減速調(diào)速器中各軸的功率和轉(zhuǎn)矩
電動(dòng)機(jī)軸的輸出功率和轉(zhuǎn)矩：
（4）
齒軸的輸入功率和轉(zhuǎn)矩：
（5）
二軸的輸入功率和轉(zhuǎn)矩（調(diào)速輪不轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)）：
（6）
3.3.3 減速調(diào)速器中各齒輪的設(shè)計(jì)
齒輪傳動(dòng)是應(yīng)用最廣泛的一種傳動(dòng)形式，其傳動(dòng)的主要優(yōu)點(diǎn)是：傳遞的功率大、速度范圍廣、效率高、工作可靠、壽命長(zhǎng)、結(jié)構(gòu)緊湊，齒輪的設(shè)計(jì)主要圍繞傳動(dòng)平穩(wěn)和承載能力高這兩個(gè)基本要求進(jìn)行的。
（1）齒軸上的齒輪和行星齒輪的設(shè)計(jì)
該對(duì)齒輪是直齒輪嚙合傳動(dòng)。齒軸上的齒輪材料選用40Cr，進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理和齒部淬火處理；行星齒輪選用40Cr材料，進(jìn)行高頻淬火處理。查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)得：齒軸上的齒輪齒面硬度為HRC60~62，齒輪采用8級(jí)精度，齒面粗糙度為3.2um；行星齒輪采用8級(jí)精度，齒面硬度為HRC56~60，齒面粗糙度為6.3um。
齒輪的初步設(shè)計(jì)：根據(jù)齒輪的初步分析和后述的尺寸確定，繪制兩齒輪如圖8：
按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)：
齒輪轉(zhuǎn)矩為：
（7）
圖8 齒輪和行星齒輪
Fig.8 Gear and planetary gear
查表得：載荷系數(shù)；齒輪的齒數(shù)；由于齒輪傳動(dòng)對(duì)稱布置，且齒面為軟齒面，取。
查表得，，，，
齒輪的壽命為：齒軸上齒輪的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)為：
（8）
行星齒輪的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)為：
接觸疲勞壽命系數(shù)為：
（9）
許用接觸應(yīng)力：
（10）
查[5]表10-5得：齒形系數(shù)為：；
修正系數(shù)為：
比較：
，應(yīng)按行星架上齒輪的齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算。
（11）
模數(shù)：
查表得：標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)為
分度圓的直徑：
齒頂高：
齒根高：
齒全高：
齒 寬：
故：取，則
取，，
中心距：
（2）行星齒輪和內(nèi)齒輪的設(shè)計(jì)
該對(duì)齒輪也是直齒輪嚙合傳動(dòng)。內(nèi)齒輪材料選用ZG40Cr，先進(jìn)行退火處理再進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理；查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)得：內(nèi)齒輪齒面硬度為HB220~250，齒輪采用8級(jí)精度，齒面粗糙度為6.3um。如前所述，行星齒輪齒數(shù)，模數(shù)為。
齒輪的初步設(shè)計(jì)：根據(jù)齒輪的初步分析和后述的尺寸確定，繪制這兩個(gè)齒輪的草圖9如下示：
按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)：
齒輪轉(zhuǎn)矩為：
查[5]表10-2得：載荷系數(shù)；齒輪的齒數(shù)；由于齒輪傳動(dòng)對(duì)稱布置，且齒面為軟齒面，取。
查表得，，，，
圖9 行星齒輪和內(nèi)齒輪
Fig.9 Planetary gear and internal gear
齒輪的壽命為：內(nèi)齒輪的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)為：
接觸疲勞壽命系數(shù)為：
許用接觸應(yīng)力：
查表得：齒形系數(shù)為：
修正系數(shù)為：
比較：
，應(yīng)按行星架上齒輪的齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算。
二者嚙合傳動(dòng)，由于配對(duì)的齒輪要求模數(shù)相同，故：內(nèi)齒輪的模數(shù)。分度圓的直徑：
齒頂高：
齒根高：
齒全高：
取，，，
由于二者為行星傳動(dòng)，其中心線之間的距離仍為如前所述的中心距：
（3）行星架上的齒輪和二軸上的齒輪的設(shè)計(jì)
該對(duì)齒輪是斜齒輪嚙合傳動(dòng)。二者都選用ZG45材料，進(jìn)行退火處理和調(diào)質(zhì)處理。查[6]得：二者都采用8級(jí)精度，齒面粗糙度為3.2um；行星架上的齒輪齒面硬度為HRC60~62，二軸上的齒輪齒面硬度為HRC56~60。
齒輪的初步設(shè)計(jì)：根據(jù)齒輪的初步分析和后述的尺寸確定，按比例繪制這兩個(gè)齒輪的草圖如下示：
圖10 齒輪
Fig.10 Gear
按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)：
行星架上的齒輪轉(zhuǎn)距為：
該對(duì)齒輪為硬齒輪齒面，非對(duì)稱安裝，齒輪齒數(shù)分別為：。查表得：齒寬系數(shù)，使用系數(shù)，動(dòng)載系數(shù)，齒向載荷分布系數(shù)，按齒面硬化，斜齒輪，，齒間載荷分配系數(shù)；，，
載荷系數(shù)為：,齒形系數(shù)按當(dāng)量齒數(shù)；設(shè)螺旋角
則行星架上齒輪的形位系數(shù)，二軸上齒輪的形位系數(shù)，查圖得：行星架上齒輪的應(yīng)力修正系數(shù)，二軸上齒輪的應(yīng)力修正系數(shù)；；，
（12）
代入齒輪齒數(shù)，得：
，，。
由
查得重合度系數(shù)，。彎曲疲勞許用應(yīng)力：
（13）
查取材料彎曲疲勞極限應(yīng)力，齒輪的壽命為：行星架上齒輪應(yīng)力循環(huán)次數(shù)為：
二軸上齒輪應(yīng)力循環(huán)次數(shù)
查[8]取尺寸系數(shù)，。彎曲疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)。
比較，
應(yīng)按行星架上齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算。
取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)。
由公式得：（14）
圓整后取中心距為：
，與原假設(shè)相近。
二者分度圓的直徑分別為：
齒頂高：
齒根高：
齒 寬：
取，，，；，，，，
3.3.4計(jì)算主軸裝置中軸的功率和轉(zhuǎn)矩
主軸的輸入功率和轉(zhuǎn)矩（調(diào)速輪不轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)）：
3.3.5主軸裝置中齒輪的設(shè)計(jì)
該對(duì)齒輪為結(jié)合齒和大齒輪，是直齒輪嚙合傳動(dòng)。結(jié)合齒材料選用45號(hào)鋼，進(jìn)行高頻淬火處理；大齒輪選用ZG45材料，先進(jìn)行退火處理再進(jìn)行齒部淬火處理。查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)得：結(jié)合齒齒面硬度為HRC60~62，齒輪采用7級(jí)精度，齒面粗糙度為3.2um；大齒輪采用7級(jí)精度，齒面硬度為HRC56~60，齒面粗糙度為3.2um。
根據(jù)齒輪的初步分析和后述的尺寸確定，繪制這兩個(gè)齒輪的簡(jiǎn)圖如下示：
圖11 結(jié)合齒和大齒輪
Fig.11 conjunction gear and a big gear
按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)：
齒輪轉(zhuǎn)矩為：
查表得：載荷系數(shù)；齒輪的齒數(shù)；由于齒輪傳動(dòng)對(duì)稱布置，且齒面為軟齒面，取。
查表得，，，，
齒輪的壽命為：結(jié)合齒的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)為：
大齒輪的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)為：
接觸疲勞壽命系數(shù)為：
許用接觸應(yīng)力：
查表得：齒形系數(shù)為：；
修正系數(shù)為：
比較 ，
應(yīng)按結(jié)合齒的齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算。
模數(shù)：
查表得：標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)為
分度圓的直徑：
；
齒頂高：
齒根高：
齒全高：
齒 寬：
故：取，則
取，，；
，，，，，，，
中心距：
3.3.6減速調(diào)速器中軸的設(shè)計(jì)
軸主要用來(lái)支承零件作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，以傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。本絞車傳動(dòng)裝置總共有三根軸，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，具體的設(shè)計(jì)步驟和內(nèi)容如下：
（1）齒軸的設(shè)計(jì)
選擇軸的材料及確定許用應(yīng)力：該軸選用40Cr材料，進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理和齒部淬火處理。查表得：取,。
按彎曲許用切應(yīng)力計(jì)算，初估軸的最小直徑：
查表得：取,，由下式得：
因軸上開(kāi)有鍵槽,應(yīng)增大軸頸以考慮鍵槽對(duì)軸強(qiáng)度的削弱,則直徑應(yīng)增大，又，，故初定該軸的最小直徑為40mm，其配合段軸長(zhǎng)應(yīng)與軸承相匹配。
確定齒輪和軸承的潤(rùn)滑：齒輪圓周速度為：
齒輪采用浸油潤(rùn)滑，軸承采用脂潤(rùn)滑。
軸的初步設(shè)計(jì)：根據(jù)軸系結(jié)構(gòu)分析要點(diǎn)，結(jié)合后述尺寸確定，按比例繪制軸的草圖如下：
圖12 齒輪軸
Fig.12 pinion?shaft
軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要有以下幾項(xiàng)內(nèi)容：各軸段徑向尺寸的確定；各軸段軸向長(zhǎng)度的確定。
徑向尺寸的確定：如上草圖所示，從軸段開(kāi)始，逐段選取相鄰軸段的直徑，起定位固定作用；起定位軸承的作用，且能保證齒軸和行星齒輪的完好嚙合，實(shí)現(xiàn)有效的齒輪傳動(dòng)，定位軸肩高度可在范圍內(nèi)，
故
?。煌?，按軸的標(biāo)準(zhǔn)直徑系列，為齒軸的齒輪部分，將作為分度圓的直徑，；其它幾個(gè)軸段的徑向長(zhǎng)度分別為：，，。
軸向尺寸的確定：齒軸的齒輪齒寬，齒長(zhǎng)；右軸段與抱剎輪相聯(lián)，取軸段長(zhǎng)，考慮到為了方便安裝，軸承蓋至抱剎輪的距離為：；與軸承相配合，查表得：軸承安裝尺寸寬度為，初取，類似地，其它幾個(gè)軸段的軸向長(zhǎng)度分別為：，，。
（2）二軸的設(shè)計(jì)
選擇軸的材料及確定許用應(yīng)力：該軸材料選用45號(hào)鋼，進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理。查表得：取,。
按彎曲許用切應(yīng)力計(jì)算，初估軸的最小直徑：
查表得：取,，由下式得：
因軸上開(kāi)有兩個(gè)鍵槽,應(yīng)增大軸頸以考慮鍵槽對(duì)軸強(qiáng)度的削弱,則直徑應(yīng)增大，又，，故初定該軸的最小直徑為85mm，其配合段軸長(zhǎng)應(yīng)與結(jié)合齒相配合。
確定齒輪和軸承的潤(rùn)滑：齒輪圓周速度為：
（15）
齒輪采用浸油潤(rùn)滑，軸承采用脂潤(rùn)滑。
軸的初步設(shè)計(jì)：根據(jù)軸系結(jié)構(gòu)分析要點(diǎn)，結(jié)合后述尺寸確定，按比例繪制軸的草圖如下：
軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要有以下幾項(xiàng)內(nèi)容：各軸段徑向尺寸的確定；各軸段軸向長(zhǎng)度的確定。
徑向尺寸的確定：如上草圖所示，從軸段開(kāi)始，逐段選取相鄰軸段直徑。起定位固定的作用，按軸的標(biāo)準(zhǔn)直徑系列，；起定位固定斜齒輪的作用，定位軸肩高度可在范圍內(nèi)，由軸的標(biāo)準(zhǔn)直徑系列得：
圖13 中間軸
Fig.13 Mid-shaft
取；同理，其它幾個(gè)軸段的徑向長(zhǎng)度分別為：，；起定位軸承和固定作用，取。
軸向尺寸的確定：二軸的最右軸段取為，右軸段與結(jié)合齒配合，考慮到為了方便安裝，軸承蓋至結(jié)合齒的距離為：；與軸承相配合，且伸出箱體至離結(jié)合齒距離為的位置，又查表得：軸承安裝尺寸寬度為，故初取，同理，其它幾個(gè)軸段的軸向長(zhǎng)度分別為：，，，。
3.3.7主軸裝置中軸的設(shè)計(jì)
選擇軸的材料及確定許用應(yīng)力：該軸材料選用45號(hào)鋼，進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理。查表得：取,。
按彎曲許用切應(yīng)力計(jì)算，初估軸的最小直徑：
查表得：取,，由下式得:
因軸上開(kāi)有兩個(gè)鍵槽,應(yīng)增大軸頸以考慮鍵槽對(duì)軸強(qiáng)度的削弱,則直徑應(yīng)增大，又，，故初定該軸的最小直徑為55mm。確定齒輪和軸承的潤(rùn)滑：齒輪圓周速度為：
（16）
齒輪采用浸油潤(rùn)滑，軸承采用脂潤(rùn)滑。
軸的初步設(shè)計(jì)：根據(jù)軸系結(jié)構(gòu)分析要點(diǎn)，結(jié)合后述尺寸確定，按比例繪制軸的草圖如下：
圖14 主軸
Fig.14 Main axle
軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要有以下幾項(xiàng)內(nèi)容：各軸段徑向尺寸的確定；各軸段軸向長(zhǎng)度的確定。
徑向尺寸的確定：如上草圖所示，從軸段開(kāi)始，逐段選取相鄰軸段的直徑。起定位固定的作用，按軸的標(biāo)準(zhǔn)直徑系列，分別?。?，；和共同起定位固定大齒輪的作用，定位軸肩的高度可在范圍內(nèi)，
故這兩段都取為：；同理，其它幾個(gè)軸段的徑向長(zhǎng)度分別為：，；起定位固定作用。
軸向尺寸的確定：主軸的最左軸段取為，左軸段與傘齒輪接合，考慮到為了方便安裝，軸承蓋至傘齒輪輪齒的距離為：；與軸承相配合，查表得：軸承安裝尺寸寬度為，故初取，同理，其它幾個(gè)軸段的軸向長(zhǎng)度分別為：，，，，。
4 礦山提升絞車的精確設(shè)計(jì)
4.1 齒輪的校核
4.1.1減速調(diào)速器中齒輪的校核
（1）齒軸上的齒輪和行星齒輪的校核
校核原假設(shè)的系數(shù)
齒輪的速度為： （17）
（18）
查圖得：，與原取值一致，符合要求。
齒寬
取。
校核齒面接觸疲勞強(qiáng)度：
查手冊(cè)得，，，，
齒形系數(shù)為：；修正系數(shù)為：
齒面接觸疲勞強(qiáng)度：計(jì)算的壽命系數(shù)為：
許用接觸應(yīng)力：
齒輪接觸疲勞校核公式：
代入上述接觸疲勞校核公式得：
由于：，，接觸疲勞強(qiáng)度足夠；齒輪設(shè)計(jì)滿足實(shí)際要求。
（2）行星齒輪和內(nèi)齒輪的校核
校核原假設(shè)的系數(shù)
齒輪的速度為：
查圖得：，與原取值一致，符合要求。
齒寬
取。
校核齒面接觸疲勞強(qiáng)度：
查手冊(cè)得：，，，
齒形系數(shù)為：；修正系數(shù)為：
齒面接觸疲勞強(qiáng)度：計(jì)算的壽命系數(shù)為：
許用接觸應(yīng)力：
齒輪接觸疲勞校核公式：
代入上述接觸疲勞校核公式得：
由于：，，接觸疲勞強(qiáng)度足夠；齒輪設(shè)計(jì)滿足實(shí)際要求。
（3）行星架上的齒輪和二軸上的齒輪的校核
校核原假設(shè)的系數(shù)
齒輪的速度為：
查圖得：，與原取值一致，符合要求。
齒寬，取。
校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度：查手冊(cè)得，彈性系數(shù)；節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)；重合度系數(shù)；螺旋角系數(shù)。
彎曲疲勞許用應(yīng)力公式為：
查表得：齒輪材料彎曲疲勞極限應(yīng)力，彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的壽命系數(shù)為：
工作硬化系數(shù)；彎曲疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)。許用彎曲應(yīng)力為：
將以上各值代入斜齒輪彎曲疲勞校核公式：
（19）
，說(shuō)明接觸疲勞強(qiáng)度足夠；齒輪設(shè)計(jì)滿足實(shí)際要求。
4.1.2 主軸裝置中齒輪的校核
該對(duì)齒輪為結(jié)合齒和大齒輪，是直齒輪嚙合傳動(dòng)。
校核原假設(shè)的系數(shù)
齒輪的速度為：
查圖得：，與原取值一致，符合要求。
齒寬
取。
校核齒面接觸疲勞強(qiáng)度：
查手冊(cè)得，，，，
齒形系數(shù)為：；修正系數(shù)為：
齒面接觸疲勞強(qiáng)度：計(jì)算的壽命系數(shù)為：
許用接觸應(yīng)力：
齒輪接觸疲勞校核公式：
代入上述接觸疲勞校核公式得：
由于：，，接觸疲勞強(qiáng)度足夠；齒輪設(shè)計(jì)滿足實(shí)際要求。
4.2 軸的校核
4.2.1 減速調(diào)速器中軸的校核
（1）齒輪軸的校核
計(jì)算齒輪受力：轉(zhuǎn)矩
齒輪切向力為：
徑向力：
軸向力：
計(jì)算支反力和彎矩并校核：；；
在水平面上：
C截面彎矩：
D截面彎矩：
結(jié)構(gòu)圖如下圖示：
圖14 齒輪軸結(jié)構(gòu)圖
Fig.14 Structure diagram of gear shaft
彎矩圖和受力圖如下圖示：
圖15 齒輪軸彎矩和受力示意圖
Fig.15 Gear shaft bending moment and force diagram
垂直面受力如上圖所示，計(jì)算支點(diǎn)反力和C、D兩截面的彎矩支反力，
C截面彎矩：
D截面彎矩：
合成彎矩：
C截面當(dāng)量彎矩：
D截面當(dāng)量彎矩：
故：
由于有鍵,故：
實(shí)際直徑為，強(qiáng)度足夠，在鍵聯(lián)接抱剎輪后，所選用軸的直徑壽命和強(qiáng)度均能滿足,該軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理。
（2）二軸的校核
計(jì)算齒輪受力：轉(zhuǎn)矩
齒輪切向力為：
徑向力：
軸向力：
計(jì)算支反力和彎矩并校核：；；
在水平面上：
C截面彎矩：
結(jié)構(gòu)圖如下圖示：
圖16 中間軸軸結(jié)構(gòu)圖
Fig.16 Mid-axis structure diagram
彎矩圖和受力圖如下圖
圖17 中間軸彎矩和受力示意圖
Fig.17 Mid-axis bending moment and force diagram
垂直面受力如上圖所示，計(jì)算支點(diǎn)反力和C、D兩截面的彎矩支反力：
C截面彎矩：
D截面彎矩：
合成彎矩：
C截面當(dāng)量彎矩：
D截面當(dāng)量彎矩：
故：
由于有兩個(gè)鍵,故：
實(shí)際直徑為，強(qiáng)度足夠，在鍵聯(lián)接結(jié)合齒后，所選用軸的直徑壽命和強(qiáng)度均能滿足,該軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理.
4.2.2 主軸裝置中軸的校核
計(jì)算齒輪受力：轉(zhuǎn)矩
齒輪切向力為：
徑向力：
軸向力：
計(jì)算支反力和彎矩并校核：；；
在水平面上：
C截面彎矩：
D截面彎矩：
結(jié)構(gòu)圖如下圖示：
圖18 主軸
Fig.18 Main axle
彎矩圖和受力圖如下圖示：
圖19 主軸彎矩和受力示意圖
Fig.19 Shaft bending and force diagram
垂直面受力如上圖所示，計(jì)算支點(diǎn)反力和C、D兩截面的彎矩支反力：
C截面彎矩：
D截面彎矩：
合成彎矩：
C截面當(dāng)量彎矩：
D截面當(dāng)量彎矩：
故：
由于有兩個(gè)鍵,故：
實(shí)際直徑為，強(qiáng)度足夠，在鍵聯(lián)接大齒輪后，所選用軸的直徑壽命和強(qiáng)度均能滿足,該軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理。
4.3 其它零部件的選擇和設(shè)計(jì)校核
4.3.1軸承的選擇和校核
齒軸右端的軸承：由工作要求得：軸承的使用時(shí)間為
軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷：；查手冊(cè)得：取；若取軸承：查手冊(cè)得：，。由前面軸的受力分析知：，；由，查手冊(cè)值得：；；
由于，查表得：；
計(jì)算軸承壽命：
，軸承使用壽命足夠，符合要求，選用此軸承。
齒軸左端的軸承：由工作要求得：軸承的使用時(shí)間為
軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷：；查手冊(cè)得：取
若取軸承：查手冊(cè)得：，。由前面軸的受力分析知：，；由，查手冊(cè)值得：；；由于，查表得：；（4.93）
計(jì)算軸承壽命：
，軸承使用壽命足夠，符合要求，選用此軸承。
二軸上的軸承：由工作要求得：軸承的使用時(shí)間為
軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷：；查手冊(cè)得：取
若取軸承：查手冊(cè)得：，。由前面軸的受力分析知：，；由，查手冊(cè)值得：；；，查表得：；
計(jì)算軸承壽命：
，軸承使用壽命足夠，符合要求，選用此軸承。
主軸上的軸承：由工作要求得：軸承的使用時(shí)間為
軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷：；查手冊(cè)得：取
若取軸承：查手冊(cè)得：，。由前面軸的受力分析知：，；由，查手冊(cè)值得：；；，查表得：；
計(jì)算軸承壽命：
，軸承使用壽命足夠，符合要求，選用此軸承.
4.3.2鍵的選擇和校核
在工作軸中，鍵的大小選擇由軸的大小確定，校核公式為：
齒軸上的鍵：該鍵聯(lián)接抱剎輪和齒軸，鍵型為型鍵，，為，；其許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力為：，又：
鍵符合扭轉(zhuǎn)應(yīng)力的要求，選用該鍵。
錐柄齒上的鍵：該鍵聯(lián)接調(diào)速輪和錐柄齒，鍵型為型鍵，，為，；其許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力為：，
又：
鍵符合扭轉(zhuǎn)應(yīng)力的要求，選用該鍵。
行星架上的鍵：該鍵聯(lián)接斜齒輪和行星架，鍵型為型鍵，，為，；其許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力為：，
又：
鍵符合扭轉(zhuǎn)應(yīng)力的要求，選用該鍵。
二軸右端的鍵：該鍵聯(lián)接結(jié)合齒和二軸，鍵型為型鍵，，為，；其許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力為：，
又：
鍵符合扭轉(zhuǎn)應(yīng)力的要求，選用該鍵。
主軸上的鍵：該鍵聯(lián)接大齒輪和主軸，鍵型為型鍵，，為，；其許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力為：，又：
鍵符合扭轉(zhuǎn)應(yīng)力的要求，選用該鍵。
4.3.3箱體的設(shè)計(jì)
箱體用于支持和固定減速調(diào)速器中的各種零件，使箱體內(nèi)的零部件有良好的潤(rùn)滑和密封。箱體結(jié)構(gòu)與受力均較復(fù)雜，目前尚無(wú)成熟的計(jì)算方法,箱體各部分尺寸一般按經(jīng)驗(yàn)公式設(shè)計(jì),在其裝配草圖的設(shè)計(jì)和繪制過(guò)程中確定[16]。
箱體選用灰鑄鐵，,布氏硬度。
4.3.4附件的設(shè)計(jì)
（1）窺視孔蓋和窺視孔
為了檢查傳動(dòng)件的嚙合、潤(rùn)滑、接觸點(diǎn)、齒側(cè)間隙及向箱內(nèi)注油等，在箱蓋頂部設(shè)置便于觀察傳動(dòng)件嚙合區(qū)的位置并且有足夠大的窺視孔。取，，，，，個(gè)，，孔徑，孔蓋用的螺釘緊固。
（2）排油孔、油塞、油標(biāo)
為了換油及清洗箱體時(shí)排出油污，在箱座底部設(shè)有排油孔，并在其附近做出一小凹坑，以便攻絲及油污的匯集和排放，排油孔用油塞及封油墊封住；本設(shè)計(jì)中取螺塞,油圈。為了檢查減速器內(nèi)的油面高度，應(yīng)在箱體便于觀察、油面較穩(wěn)定的部位設(shè)置油標(biāo)，本次設(shè)計(jì)選用桿式油標(biāo)。
（3）吊耳和吊鉤
為拆卸及搬運(yùn)減速調(diào)速器，應(yīng)在箱蓋上鑄出吊耳環(huán)，并在箱座上鑄出吊鉤，吊鉤和吊耳的尺寸可以根據(jù)具體情況加以修改。
(4)定位銷
定位銷的公稱直徑可取,并圓整為標(biāo)準(zhǔn)值，取。定位銷的總長(zhǎng)度應(yīng)稍大于箱體聯(lián)接凸緣的總厚度，以利裝拆，取
4.4 繪制裝配圖和零件圖
完成了絞車傳動(dòng)裝置基本結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)；零部件的設(shè)計(jì)、選擇和校核后，為了表明其整體結(jié)構(gòu)，各零部件的結(jié)構(gòu)及其裝配關(guān)系和能夠指導(dǎo)生產(chǎn)，需要繪制裝配圖和零件圖[14]。
裝配圖的作用：表明絞車傳動(dòng)裝置整體結(jié)構(gòu)和工作原理，各零部件的結(jié)構(gòu)及其裝配關(guān)系，所有零部件的形狀和尺寸，相關(guān)零部件間的聯(lián)接形式，是絞車裝配、調(diào)試、維護(hù)等的技術(shù)依據(jù)；表明絞車傳動(dòng)裝置各零部件的裝配和拆卸的可能性、次序及其調(diào)整和使用方法。
裝配圖應(yīng)總體規(guī)劃：選擇幾個(gè)基本視圖，將工作原理和主要裝配關(guān)系集中反映在一個(gè)基本視圖上；結(jié)合必要的剖視、剖面和局部視圖加以補(bǔ)充。布置視圖時(shí)應(yīng)注意：
表1 鑄造減速調(diào)速器箱體的主要結(jié)構(gòu)尺寸表
Table.1 Casting speed governor main structural dimensions of the table
名 稱
符號(hào)
尺寸關(guān)系
取 值
箱座壁厚
20mm
箱蓋壁厚
15mm
箱蓋凸緣厚度
30mm
箱座凸緣厚度
35mm
箱座底凸緣厚度
35mm
地腳螺釘直徑
21mm
地腳螺釘數(shù)目
8
軸承旁聯(lián)接螺栓直徑
19mm
蓋與底座聯(lián)接螺栓直徑
20mm
聯(lián)接螺栓的間距
200mm
軸承端蓋螺釘直徑
16mm
視孔蓋螺釘直徑
12mm
定位銷直徑
12mm
至外箱壁距離
查手冊(cè)
25mm
至凸緣邊緣距離
查手冊(cè)
20mm
軸承旁凸臺(tái)半徑
20mm
凸臺(tái)高度
35mm
外箱壁至軸承座端面距離
45mm
鑄造過(guò)度尺寸
查手冊(cè)
4mm,18mm,
大齒輪頂圓與內(nèi)箱壁距離
25mm
齒輪端面與內(nèi)箱壁距離
20mm
箱蓋/箱座肋厚
20mm
軸承端蓋外徑
200mm
軸承旁連接螺栓距離
200mm
整個(gè)圖面勻稱美觀，并在右下方預(yù)留技術(shù)要求、標(biāo)題欄和零件明細(xì)表的位置；各視圖之間應(yīng)留適當(dāng)?shù)某叽鐦?biāo)注和零件序號(hào)標(biāo)注的位置。尺寸標(biāo)注應(yīng)包括：特性尺寸、外形尺寸、安裝尺寸等。標(biāo)題欄、序號(hào)和明細(xì)表說(shuō)明機(jī)器或部件的名稱、數(shù)量、比例、材料、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格、標(biāo)準(zhǔn)代號(hào)、圖號(hào)以及設(shè)計(jì)者姓名等內(nèi)容；裝配圖中每個(gè)零件都應(yīng)編寫(xiě)序號(hào)，并在標(biāo)題欄的上方用明細(xì)表來(lái)說(shuō)明；應(yīng)寫(xiě)明技術(shù)要求，語(yǔ)言簡(jiǎn)潔，不能有歧義。
繪制完裝配圖后，結(jié)合設(shè)計(jì)和校核后得出的可行性數(shù)據(jù)拆畫(huà)零件圖。零件圖的作用：反映設(shè)計(jì)者的意圖，是設(shè)計(jì)、生產(chǎn)部門組織設(shè)計(jì)、生產(chǎn)的重要技術(shù)文件；表達(dá)機(jī)器或零部件的技術(shù)要求，是制造和檢驗(yàn)零件的依據(jù)。在繪制裝配圖要求的基礎(chǔ)上，零件圖應(yīng)合理標(biāo)注尺寸及公差、合理標(biāo)注表面粗糙度；技術(shù)要求更詳細(xì)具體，標(biāo)題欄應(yīng)說(shuō)明零件的名稱、數(shù)量、比例、材料、圖號(hào)以及設(shè)計(jì)者姓名等內(nèi)容。
5潤(rùn)滑與密封
絞車傳動(dòng)裝置的各運(yùn)動(dòng)部位應(yīng)及時(shí)充分地潤(rùn)滑。潤(rùn)滑劑不得混入灰塵、污垢及水分等雜質(zhì)。齒輪采用浸油潤(rùn)滑，軸承采用飛濺潤(rùn)滑。減速調(diào)速器齒輪用N32或N46機(jī)械油，各操作件、運(yùn)動(dòng)件的軸承和關(guān)節(jié)處用N46機(jī)械油，開(kāi)式齒輪用ZG-3鈣基潤(rùn)滑脂。
表2 電力液壓推桿制動(dòng)器用油表
Table.2 Electric hydraulic brake oil table
周圍介質(zhì)溫度
推薦選用油液
45℃~20℃
20號(hào)機(jī)械油（凝固點(diǎn)15℃）GB443-64
20℃~0℃
10號(hào)變壓器油（凝固點(diǎn)-10℃） SYB1351-62
0℃~-15℃
25號(hào)變壓器油（凝固點(diǎn)-25℃） SYB1351-62
-15℃~-30℃
儀表油（凝固點(diǎn)-60℃）GB487-65
低于-30℃
酒精和甘油的混合溶液
減速調(diào)速器內(nèi)油面高度約浸沒(méi)大齒輪的三分之一；新的或大修的絞車運(yùn)轉(zhuǎn)5-6天后，放掉減速調(diào)速器內(nèi)的潤(rùn)滑油，用煤油清洗內(nèi)腔，清除金屬微粒細(xì)屑， 更換新油，以后1-3個(gè)月?lián)Q油一次；滾動(dòng)軸承的油量不超過(guò)軸承空積的三分之二；主軸裝置滾動(dòng)軸承三個(gè)月?lián)Q油脂一次，減速調(diào)速器滾動(dòng)軸承檢修時(shí)換油脂，電動(dòng)機(jī)滾動(dòng)軸承 2-3個(gè)月加油脂一次；開(kāi)式齒輪每隔 6-8天，擦去齒面臟物，調(diào)整兩齒輪之間的間隙，加油脂一次，使齒面經(jīng)常保持一層薄的油膜；電力液壓推桿制動(dòng)器3個(gè)月?lián)Q油一次。
為防止灰塵、水份等侵入，并阻止?jié)櫥瑒┑穆┦?，絞車傳動(dòng)裝置的相關(guān)部件需要密封。軸伸出處，選用氈圈式密封，其作用是使?jié)L動(dòng)軸承與箱外隔絕,防止?jié)櫥吐┏龊拖潴w外雜質(zhì)、水及灰塵等侵入軸承室，避免軸承急劇磨損和腐蝕；氈圈式密封結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)廉、安裝方便、但氈圈壽命短。軸承內(nèi)側(cè)，選用擋油環(huán)密封，其作用用于油潤(rùn)滑軸承，防止過(guò)多的油、雜質(zhì)進(jìn)入軸承室以內(nèi)以及嚙合處的熱油沖入軸承內(nèi)；擋油環(huán)與軸承座孔之間應(yīng)留有一定的間隙，以便讓一定量的油能濺入軸承室進(jìn)行潤(rùn)滑。箱蓋與箱座接合面之間的密封在接合面上涂上密封膠即可。
6結(jié)束語(yǔ)
通過(guò)本次設(shè)計(jì)的答辯，我也就圓滿完成了大學(xué)學(xué)業(yè)。我本次所作設(shè)計(jì)是單繩纏繞式提升機(jī)傳動(dòng)裝置部分，由于我過(guò)去很少接觸到該方面的知識(shí)，所以設(shè)計(jì)初期遇到了不小的麻煩，我甚至不清楚提升機(jī)的詳細(xì)總體結(jié)構(gòu)，好在我通過(guò)對(duì)相關(guān)書(shū)籍的閱讀以及在莫老師的悉心指導(dǎo)下，一步步的完成了本次畢業(yè)設(shè)計(jì)。本次設(shè)計(jì)中減速器部分較難，但此部分卻關(guān)系到整個(gè)提升機(jī)的性能，我不得不耐心的查閱資料學(xué)習(xí)，對(duì)于煤礦生產(chǎn)太重要了，設(shè)計(jì)提升機(jī)，安全是第一位的。
畢業(yè)設(shè)計(jì)是一次系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，比以前任何的一次課程設(shè)計(jì)都要全面和系統(tǒng)。有一點(diǎn)問(wèn)題考慮不到就會(huì)影響整個(gè)設(shè)計(jì)工作，這給我?guī)?lái)了深刻的教訓(xùn)，畢業(yè)近三個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)工作將要結(jié)束，我大學(xué)里的最后一次作業(yè)也將完成。設(shè)計(jì)不僅全面地檢驗(yàn)了一個(gè)大學(xué)生在四年里所學(xué)的知識(shí)，更重要的是為今后進(jìn)入社會(huì)參加工作打下牢固的基礎(chǔ)。
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致 謝
本次設(shè)計(jì)已順利結(jié)束，我終于完成了大學(xué)里的最后一次學(xué)習(xí)任務(wù)，心里十分高興。
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)能順利完成，固然有自己的努力，但離不開(kāi)莫老師和同學(xué)們的大力支持。我衷心地對(duì)你們說(shuō)聲謝謝！莫亞武老師在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)始時(shí)就我講解了提升機(jī)的主要構(gòu)造和工作原理，而且還給我提供了寶貴的參考資料，對(duì)我的設(shè)計(jì)工作有莫大的幫助，再一次對(duì)莫老師表示感謝。
感謝大學(xué)四年里所有教過(guò)的各位老師，是你們教授給我知識(shí)，傳授給我做人的道理，謝謝各位老師，祝你們身體健康，工作順利。
感謝與我相處四年的同學(xué)們，四年的大學(xué)生活里你們給了我很多幫助。使我感到了同學(xué)友情的溫暖。本次設(shè)計(jì)中CAD圖的制作過(guò)程中你們給了我極大的幫助，謝謝你們。
大學(xué)生活就要結(jié)束了，在此階段我用知識(shí)充實(shí)了自己的頭腦，更重要的是學(xué)會(huì)了做人做事。在下一個(gè)階段的學(xué)習(xí)中，我依然會(huì)不斷努力的，用優(yōu)異的成績(jī)回報(bào)關(guān)心我的老師和同學(xué)們。
最后，衷心感謝在百忙之中抽出時(shí)間審閱本文的專家和教授們。
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