回柱绞车毕业设计说明书

永城职业学院08届毕业设计说明书1摘要回柱绞车又称慢速绞车,它是能拆除和回收回采工作面顶柱的-种机械。牵引力大和牵引速度慢是回柱绞车的主要性能要求。随着机械化采煤程度的提高，它越来越多地被广泛用于机械化采煤工作面，作为安装、回收牵引各种设备称备件之用。回柱绞车除用来回柱放顶工作外，也可用来拖运和调运车辆。目前，回柱绞车的发展趋势向标准化系列方向发展；向体积小、重量轻、结构紧凑方向发展;向高效、节能、寿命长、低噪音、一机多能通用化、大功率、外形简单、平滑、美观、大方方向发展。永城职业学院08届毕业设计说明书2目录1.设计方案的拟定.............................................32.传动装置的设计.............................................52.1传动方案的拟定.......................................52.2电动机选择...........................................52.3计算传动装置总传动比和分级传动比.....................62.4传动装置的运动和动力参数.............................72.5传动件的设计计算.....................................82.5.1高速级传动件设计................................82.5.2低速级传动件设计...............................112.6轴的设计计算........................................162.6.1高速轴设计(蜗杆轴).............................162.6.2中间轴的设计(蜗轮齿轮轴).......................212.6.3低速轴的设计...................................243.滚筒及主轴的设计..........................................283.1滚筒的设计..........................................283.2滚筒主轴的设计......................................294.制动器的设计..............................................364.1制动器的确定.........................................364.2.带式制动器的工作原理................................364.3.带式制动闸的闸带有下列要求：.......................374.4．制动器的制动力矩...................................385.毕业设计总结..............................................39致谢...................................................40永城职业学院08届毕业设计说明书31.设计方案的拟定1.设计条件:1)机器用途:煤矿井下回收支柱用的慢速绞车;2)工作情况:工作稳定、平稳,间歇工作(工作与停歇时间比为1:2),绳筒转向定期变换;3)运动要求:绞车绳筒转速误差不超过8%;4)工作能力:储备余量10%;2.原始数据:题号J1钢绳牵引力(kN)45钢绳最大速度(m/min)8绳筒直径(mm)250钢绳直径(mm)15最大缠绕层数4绳筒容绳量(mm)1203.方案的初步拟定根据设计的要求和所给的原始数据,经过对回柱绞车常用型号的传动方式的比较,最后选用一级为蜗杆传动,一级为齿轮传动的传动方式.其传动结构图如下:永城职业学院08届毕业设计说明书4该结构简单,而且占用的空间小,适合井下狭窄空间.第一级采用蜗杆机构,也符合回柱绞车传动比大的要求,所以经过比较,最终我选择此种传动方案.永城职业学院08届毕业设计说明书52.传动装置的设计2.1传动方案的拟定已知条件:钢绳牵引力F=45kN,最大速度V=8m/min,绳筒直径D=250mm,钢绳直径d=15mm，则6010006010008/6010/min3.141250vnrwD初步拟定出二级传动的传动方案。因为是井下工作，是多粉尘，潮湿，易燃易爆的场合，而且传递的功率大，传动要求严格，尺寸要求紧凑，所以最后选定蜗杆-齿轮二级减速器.2.2电动机选择(1）电动机类型和结构型式回柱绞车主要用于井下回收支柱用,为防止瓦斯、粉尘等有害气体引起爆炸,故绞车的电动机需要选用矿用防爆电机.防爆电机的选型原则是安全可靠、经济合理、维护方便,同其它的防爆电气设备一样应根据危险场所的类别和区域等级以及在该场所存在的爆炸性混合物的级别、组别来选用.在这里我们选用BJO2系列防爆电机.结构为封闭卧式结构.(2）电动机容量1）绳筒轴的输出功率wP=4510008/60610001000FvkW永城职业学院08届毕业设计说明书62）电动机输出功率dP=wP传动装置的总效率432123式中为从电动机到绳筒之间各传动机构和轴承的效率，由表查的滚动轴承＝0.99，蜗杆传动＝0.8，圆柱齿轮传动＝0.97，弹性联轴器＝0.99，绳筒滑动轴承＝0.96则20.80.970.990.960.708故dP=wP=68.470.708kW(3)电动机额定功率查手册选取电动机的额定功率10edkWP(4)电动机的转速因为是在井下工作,要考虑到其安全可靠性,所以选用防爆电机，即BJO2系列防爆三相异步电机,同步转速为750m/min,满载时转速为720r/min.2.3计算传动装置总传动比和分级传动比(1)传动装置总传动比7207210mwnin(2）分配各级传动比取蜗杆传动比125i，圆柱齿轮传动比22.88i永城职业学院08届毕业设计说明书72.4传动装置的运动和动力参数(1)各轴转速高速轴为0轴，中间轴为1轴，低速轴为2轴，则0720/minmnnr01172029/min25nnri1222510/min2.88rnni(2)各轴输入功率按电动机的额定功率计算各轴输入功率，即010edPPkW1027.84PPkW22117.45PPkW(3)各轴转矩0001095509550132.64720pTNmn1117.84955095502581.79325pTNmn2227.45955095507114.7510pTNmn0永城职业学院08届毕业设计说明书82.5传动件的设计计算2.5.1高速级传动件设计1.选择蜗杆传动类型根据GB/T10085—1988的推荐,采用渐开线蜗杆(ZI)2.选择材料根据设计要求,并考虑到蜗杆传动传递的功率不大,速度是慢速,故蜗杆用45钢,因需要效率高些,耐磨性好些,故蜗杆螺旋齿面要求淬火,硬度为45-55HRC.蜗轮用铸锡磷青铜ZcuSn10P1,金属模铸造.为了节约贵重的有色金属,仅齿圈用青铜制造,二轮芯用灰铸铁HT100铸造.3.按齿面接触疲劳强度进行设计根据闭式蜗杆传动的设计准则,先按齿面接触疲劳强度设计,再校核齿根弯曲疲劳强度.23()[]EHZZaKT1)确定作用再蜗轮上的转矩由前面计算可知2581793TNmm2)确定载荷系数K因工作较稳定,故取载荷分布不均有系数1K;由表选取使用系数1.15AK;由于转速不高,冲击不大,可取动载系数1.05VK,则1.0511.051.21VK3)确定弹性影响系数EZ因选用得式铸锡磷青铜蜗轮和钢蜗杆相配,故1/2160EZMPa永城职业学院08届毕业设计说明书94)确定接触系数Z先假设蜗杆分度圆直径1d和传动中心距a得比值1/0.29da,从图11-18中查得3.1Z5)确定许用接触应力[]H根据蜗轮材料为铸锡磷青铜ZcuSn10P1,金属模铸造,蜗杆螺旋齿面硬度＞45HRC,可从表11-7中查得蜗轮得基本许用应力'[]268HMPa应力循环次数726060125280004.210hNjnL寿命系数778100.8154.210HNK则'[][]0.815268218.42HHNHKMPa6)计算中心距31603.11.212581793252.56218.42amm取中心距250amm,根据传动比,从手册中取模数8m,蜗杆分度圆直径180dmm.这时1/0.32da,从图11-18中可查得接触系数'3.0Z,因为'ZZ,因此以上计算结果可用.4.蜗杆与蜗轮的主要参数与几何尺寸1)蜗杆轴向齿距25.12aPmm;直径系数10qmm;齿顶圆直径196admm;分度圆导程角0'''111836;蜗杆轴向齿厚12.56amms.2)蜗轮永城职业学院08届毕业设计说明书10蜗轮齿数250Z;变位系数0x蜗轮分度圆直径22850400dmzmm蜗轮喉圆直径222416aaddhmm蜗轮齿根圆直径2222380.8ffddhmm蜗轮咽喉母圆半径221422garadmm5.校核齿根弯曲疲劳强度22121.53[]FFaFKTYYddm当量齿数202335053.3coscos11.31vzz根据253.3vz,20x,从图11-19中可查得齿形系数22.15FaY螺旋角系数00011.31110.9192140140Y许用弯曲应力'[][]FFFNK从表11-18中查得由ZcuSn10P1制造的蜗轮的基本许用弯曲应力'[]56FMPa寿命系数679100.66014.210FNK所以,'[][]36.97FFFNMPaK1.531.2125817932.150.919235.48[804168]FFMPa弯曲强度是满足的.6.精度等级公差永城职业学院08届毕业设计说明书11考虑到所设计和表面粗糙度的确定的蜗杆传动是动力传动,属于通用机械减速器,从GB/T10089-1988圆柱蜗杆,蜗轮精度中选择8级精度,侧隙种类为f,标注为8fGB/T10089-1988.然后由有关手册查得要求的公差项目及表面粗糙度.7.工作图见图纸2.5.2低速级传动件设计1.选择齿轮类型、精度等级、材料及齿数1）选用斜齿圆柱齿轮2）绞车为一般工作机器，速度不高，故选用7级精度(GB10095-88)3）材料选择由表10－1选择小齿轮材料为40Cr（调质）硬度为280HBS，大齿轮材料为45钢（调质）硬度为240HBS，两者材料硬度差为40HBS4）选小齿轮齿数120Z，则大齿轮齿数2202.8858Z5）初选螺旋角0142.按齿面接触疲劳强度设计3211..()[]tEtdHKTZudu1）确定公式内的各计算数值(1)试选载荷系数1.6tK(初选)(2)小齿轮传递的转矩2581793TNmm(3)由表10－7选齿宽系数1d(4)由表10－6查的材料的弹性影响因数1/2189.8EZMPa(5)由图10-21d按齿面硬度查得小齿轮接触疲劳强度极限min1600HlMPa，永城职业学院08届毕业设计说明书12大齿轮接触疲劳强度极限min2550HlMPa(6)由式10-13计算应力循环次数7160602518350104.210hNnjL7624.210/58.410N(7)由图10-19查得接触