自动排绳调度绞车设计(设计要求).doc

2太原理工大学毕业设计（论文）说明书毕业设计（论文）题目：自动排绳调度绞车毕业设计（论文）要求及原始数据（资料）：一． 设计要求：1. 根据原始数据和有关资料，进行文献检索、调查研究工作；2. 综合应用所学基础理论和专业知识，制定最佳设计方案；3. 所设计的自动排绳调度绞车应满足在预定的各项性能指标；4. 设计图纸要求布局合理，清晰，符合国家制图标准及有关规定；5. 毕业说明书要求内容完整、层次清晰、纹理通顺，具体按太原理工大学毕业论文规范撰写；6. 通过毕业设计，掌握自动排绳调度绞车的结构形式和设计方法；7. 独立按时完成毕业设计所承担的各项任务二． 原始数据（资料）：该自动排绳调度绞车的应用场所是矿井提升，其工作年限为10年，每年有300个工作日，每个工作日工作8小时，占空比为0.2钢绳拉力： 1吨 钢绳直径： 12.5mm防暴电机的功率： 11.4kw电机的转速： 1145r/min减速比i： 41滚筒宽度： 300mm三． 毕业设计主要内容：1.滚筒部分各个齿轮的设计和校核；2.滚筒部分各个轴承的设计和校核；3.滚筒部分各个轴的的设计和校核；4.链传动链条和链轮的设计和校核；5.圆柱凸轮排绳器凸轮曲线和滚子的设计和校核；6.编写计算说明书；7.查阅相关外文资料并翻译，至少5000字；四． 学生应交出的设计文件（论文）：1. 自动排绳调度绞车的装配图一张A0；2. 绞车机座A1；3. 各种零件图：四根轴A3；支座A3；链轮A4；凸轮滑块A4；两个齿轮A2；4. 毕业设计说明书五． 主要参考文献（资料）：郑文纬.机械原理（第七版）.高等教育出版社.1996丘宣怀.机械设计（第四版）.高等教育出版社.2005机械设计手册.机械工业出版社王明珠.工程制图学及计算机绘图.高等教育出版社.1997杨强.理论力学.高等教育出版社.1997吴桂英.材料力学.中国建筑材料出版社.2004专业班级 机械设计0401班 学生 何胜茂 要求设计（论文）工作起止时间 2007.3.26----2007.6.22 指导教师签字 日期 教研室主任签字 日期 系主任批准签字 日期 自动排绳调度绞车设计摘 要绞车作为一种提升设备在各种场合中都有普遍应用，尤其在煤矿提升和下放物料中有普遍应用，但对于一般绞车经常出现乱绳和松圈现象（参见附录一），就目前的自动排绳调度绞车的发展状况，一般分为三部分：一、防爆电机及绞车部分；二、排绳器部分；三、以上两部分的连接（一般由链传动连接）。

总结实际生产中所用的自动排绳调度绞车主要有两种：一、对于需要较大拉力的调度绞车，普遍采用大推力的液压排绳装置调度绞车；二、对于需要较小拉力的调度绞车，则采用凸轮排绳调度绞车本文就需要较小纲绳拉力的情况进行了探讨在满足工作条件的情况下，为减小结构尺寸和提高调度绞车的使用寿命，着力优化传动比在各组件中的分配、合理设计了行星减速器结构、滚子链传动和凸轮排绳机构的结构为提高绞车运行的平稳性和可靠性，在进行结构设计时，多采用圆柱滚子轴承和深沟球轴承的面对面布置而且尽量简化优化了各个轴关键词：调度绞车；行星减速器；凸轮排绳机构第一章 自动排绳调度绞车的系统设计2.1 概述矿井调度绞车包括机械设备及拖动控制系统，是联系地下和地上的重要途径，其性能好坏直接关系到矿山的生产效率和安全性及可靠性，它的安全、可靠运行是整个矿井正常生产的必要条件，一旦发生故障，所造成的经济损失是巨大的每次的测试结果表明大部分的绞车使用良好，但也存在一些带有普遍性的问题，在一定程度上制约了煤炭产量，增加了生产成本，同时也影响了煤矿的安全生产.对于国内提升机存在一些普遍问题如：1.提升设备完好率差，存在重大事故隐患提升装置必须装设下列保险装置，即防过卷装置、限速装置、深度指示器失效保护装置等，并满足相应的技术要求，但有许多矿用绞车没有设置，违反了相应规定。

2.制动装置可靠性差制动装置是提升绞车的重要组成部分，根据设计安装要求，制动盘加工表面粗糙度应达到1.6，偏差越小越好，最大不应超过0.5mm，但有的矿用绞车安装质量差，滚筒端面凹凸不平，使滚筒在运转时，制动轮间歇摩擦闸瓦，从而造成电机电流波动大，电耗增加，并加速了闸瓦的磨损还有的绞车松闸不彻底，有时还会因为某些干扰因素引起突然紧闸现象这种现象会影响机械系统的使用寿命，并有可能造成断绳等事故3.绞车实际运行质量较差、效率偏低测试中发现大多数绞车均采用手动控制，加速、减速及低速爬行和停车休止时间相对偏长，使绞车提升能力下降，电机电耗增加近年来，我国各生产厂家对结构、调速装置等进行了许多改进，并推出了许多更新换代的产品随着计算机技术的飞速发展，计算机和PLC的运算速度加快、存贮能力加大、功能加强、体积减小，使煤矿机械的功能更强、性能更优、效率更高.虽然国外矿用调度绞车的研究比较先进，并能及时地将研究的成果运用到矿用调度绞车的实际生产中（如单绳缠绕式调度绞车和多绳摩擦调度绞车），但由于这样的调度绞车制作金属量消耗大、制造困难、成本昂贵，更重要的是直径50mm以上的钢绳只有几个发达国家可以制造，而且价格贵的惊人。

为经济有效地完成工程任务，设计制造一款轻载，高可靠性，操作安全，制动性好的调度绞车，有了重要的价值2.2 调度绞车的原始数据该自动排绳调度绞车的应用场所是矿井提升，其工作年限为10年，每年有300个工作日，每个工作日工作8小时，占空比为0.2钢绳拉力： 1吨 钢绳直径： 12.5mm防暴电机的功率： 11.4kw电机的转速： 1145r/min减速比i 41滚筒宽度： 300mm2.3 选定系统方案图1 传动系统图B1---防爆电机B2---凸轮排绳器B3---减速器B4---链传动B5---滚筒Z1---齿轮m=4,z=17Z2---齿轮m=4,z=37Z2'---齿轮m=4,z=17Z3---齿轮m=4,z=37Z3'---齿轮m=5,z=19Z4---齿轮m=5,z=71Z5---齿轮m=5,z=161ZC1---轴承N224EZC2---轴承N213ZC3---轴承6208ZC4---轴承6228ZC5---轴承6211ZC6---轴承62062.4 自动排绳调度绞车的受力分析自动排绳调度绞车的受力可简化成由两部分组成：一，钢绳直接作用于滚筒的拉力；二，钢绳作用在有凸轮排绳机构的拉力。

下面分别就这两部分力进行受力分析:2.41 齿轮齿数的初步确定由调度绞车的传动比=41，并做出自动排绳调度绞车的行星轮系简图如下：图2.行星轮系运动简图由行星轮系1-2-3-H得 式2.1有行星轮系3-4-5-H得 式2.2由式2.1和式2.2得 式2.3为了减小调度绞车的尺寸，在参考现有经验的情况下，初步定，其模数m=4.考虑到滚筒直径D=300mm的限制，齿轮的直径满足 式2.4式中—齿轮的齿数S—滚筒的壁厚S=20mmD—滚筒直径 D=300mm—齿轮的模数—齿轮的齿数—齿轮的模数求得：为了啮合齿在齿轮的均匀分布取，则在低速级受力啮合齿轮的接触应力会比高速级的大很多，相应可取齿轮3的齿数比高速级的齿数多，即；由公式2.3，可得 2.4解得圆整为，则齿轮4的齿数2.43 计算滚筒的传动误差：电机的转速为w=1145r/min，滚筒的实际传动比为所以初步定滚筒的行星轮系的各齿轮齿数和模数的情况如下表：表一 齿轮传动名称符号一组传动二组传动三组传动122'33'45齿数Z173717371971161模数m452.44链轮的传动比设计链轮是联系绞车和凸轮排绳机构的中间传动环，将绞车的部分扭矩传递到用于排绳的凸轮机构。

计算总传动比式中i--凸轮排绳机构总传动比l—滚筒宽度—滚筒直径计算得选用传动比的减速器，可以得到连传动的减速比为2.45凸轮排绳机构设计对于圆柱凸轮机构，滑块在凸轮导槽内的运动为摆动从动件运动，通常许用压力角许用压力角越大，在啮合点处正压力用于推动滑块排绳的分力就越大，但凸轮的直径也会相应增大对于该自动排绳调度绞车的凸轮机构的压力角可取为（计算过程见附录1）从而可以求得凸轮直径式中l—滚筒的直径a—凸轮机构的许用压力角计算得将凸轮直径进行圆整为240mm2.46钢绳作用在滚筒上的转矩由调度绞车的容绳量L=300000mm，和滚筒宽度k为300mm，可计算排满钢绳后最外圈钢绳的直径其中 D—排绳后钢绳最外层直径d—滚筒直径 –钢绳直径Q—排绳的最大圈数其中：其中q—钢绳每圈增加的长度 a1--第一圈钢绳的长度计算得Q=10.98圈所以外圈钢绳的直径D=287.25mm, 由于钢绳的叠压可以取D=280mm故，排满钢绳后的最外圈钢绳对滚筒产生地力矩T为式中F—钢绳的拉力计算得2.47调度绞车滚筒内各齿轮，轴的受力情况图3调度绞车滚筒内各齿轮受力图啮合点A车的受力FA啮合点4三组传动啮合点3二组传动啮合点2一组传动啮合点12.48链轮和凸轮的受力分析2.481 导杆及滑块的受力由于在调度绞车工作过程中，钢绳并不是始终与滚筒的轴线垂直，所以必定会在钢绳和滑块之间产生摩擦力。

考虑到实际工作情况，本文按钢绳与滚筒轴线夹角许用最大值10°计算凸轮排绳机构的简图对A点和B点进行受力分析如下图：圆柱凸轮的受力分析图其中：—钢绳与负载相连端的的拉力—钢绳与滚筒相连端的拉力 —排绳立柱对钢绳的作用力—滑块导杆对滑块的作用力—圆柱凸轮对滑块的作用力由圆柱凸轮的受力分析图可知对A点进行受力分析可得：式中 q--钢绳的偏斜角度，取计算得对滑块B进行受力分析可得： 和式中j--圆柱凸轮的许用压力角计算得：2.442凸轮的受力对凸轮进行受力分析如下图： 其中—圆柱滚子对凸轮导槽的径向力—圆柱滚。