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1、-机械毕业设计（论文）-JHD-7型回柱绞车设计（全套图纸）-第 60 页1 绪论1.1引言煤炭是当前我国能源的主要组成部分之一，是国民经济保持高速增长的重要物质基础。但是目前我国的煤炭工业的发展远不能满足整个国民经济的发展需要。因此必须以更快的速度发展煤炭工业。然而，高速发展煤炭工业的出路在于煤炭工业的机械化。煤炭工业的机械化是指采掘、支护、运搬、提升的机械化。其中运搬包括运搬和辅助运搬。绞车就是辅助运搬的其中一种。我国绞车的发展大致分为三个阶段。20世纪50年代主要是仿制设计阶段；60年代，自行设计阶段；70年代以后，我国进入标准化、系列化设计阶段。全套图纸，加1538937061.2概述
2、回柱绞车又称慢速绞车，是供煤矿井下采煤工作面回柱放顶之用。由于它的高度较低重量又轻，特别适用于薄煤层和急倾斜煤层采煤工作面，以及各种采煤工作面回收沉入底板或被矸石压埋的金属支柱。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、回收牵引各种设备和备件。JHD-7型回柱绞车是一种有效的矿山辅助设备。该型绞车主要应用于回柱放顶之用，同时也可用于上山、下山、平巷等综采工作面设备的搬迁，比如液压支架、溜槽等。此外，拉紧皮带机机头、运料、调度车辆等工作都可以用这种绞车来完成。在港口、码头、建筑工地、工厂企业，这种回柱绞车也可以发挥作用。可见，回柱绞车在煤炭行业、机械行业，包括部
3、分其他行业都有着不可忽视的地位。回柱绞车在回采工作面的布置方式有以下三种：1）安装在回风巷内，距回采工作面约。这种布置方式适用条件广，尤其是煤层倾角较大，顶板破碎，压力较大的工作面。但这种布置方式会影响回风巷的运料工作。每一次回柱需移动导向轮，钢丝绳绕过导向轮，多了一个拐弯，摩擦阻力增大，钢丝绳容易损坏。按这种方式布置的回柱绞车，必须沿钢丝绳牵引方向长条式布置，绞车宽度不应超过，过宽则会堵塞巷道。因为运料工人常常从机体旁经过，齿轮一定要密闭，不然就容易引起事故。2）安设在回采工作面上端，紧靠回风巷上部和密集支柱之间。这种布置方式当顶板较好，煤层倾角较小的条件下采用。但每进行一个循环都须移动绞车
4、，且需移开柱子，因而不够方便。在工作面上方顶板压力较大时，机座受力容易变形，可能引起齿轮啮合不良，甚至回柱绞车有被压埋的危险。3）安设在工作面上，工作面上有数台绞车同时回柱，加快回柱速度。这种布置方式对浅截深的机采工作面尤为需要。例台徐州矿务局认为，回柱设备是当前提高煤产量的关键。现在安排回柱放顶时间是每天一个班（8小时），而用刨煤机进尺米只要2小时就能完成，因此，只要加快回柱速度，就会收到提高煤产量的效果。回柱绞车结构的一般分析1）按驱动机构分（1）手摇式回柱绞车手摇式回柱绞车用于人工回柱，体积小，重量轻，移动方便，结构简单。但人工回柱效率低，安全性差，一般只用作辅助作业，或在回收金属支柱时
5、使用。（2）风动回柱绞车风动回柱绞车拉力大，重量轻，适用于我国西南地区的超级瓦斯矿，但是风动回柱绞车成本较高，使用范围受到限制。（3）电动回柱绞车电动回柱绞车使用范围最广，目前各制造厂生产的多为电动回柱绞车。2）按滚筒结构分（1）缠绕式滚筒缠绕式滚筒具有一定的容绳量，操作简单，使用范围广，但体积和重量都比较大，现在生产的回柱绞车以采用缠绕式滚筒的为最多。（2）摩擦式滚筒摩擦式滚筒多制成双曲线型，靠滚筒上的几圈钢丝绳与滚筒的摩擦力带动钢丝绳进行工作，滚筒量不受限制，也不存在排绳子问题，解决了“咬绳现象，这种绞车尚在试验中。（3）链条滚筒链条滚筒即用缠绕链条来进行回柱工作。因链条较重，不宜太长，如
6、某厂生产的三吨轻便回柱绞车，链条仅有6米，因此，使用这种回柱绞车的极少。3）按传动机构分（1）普通蜗杆蜗轮传动淮南煤矿机械厂1952年生产的HJ-14型回柱绞车，第一级为普通蜗杆蜗轮传动，再经过二级圆柱齿轮带动滚筒。采用蜗杆蜗轮传动机械效率低，虽具有结构结实耐用的优点，但体积重量都很大，搬运困难，不适于井下狭窄环境和经常移动的特点，故此类回柱绞车已不再生产。（2）圆弧面蜗杆传动现在生产的各种回柱绞车均采用圆弧面蜗杆传动，机械效率提高到约为机器体积和重量都相应减少。1.3 国内外绞车的发展近40年我国的煤炭行业发生了巨大变化，总裁机械化水平达到国际先进水平，综采单采原煤产量早已突破了百万吨，然而
7、煤炭工业机械化离不开运输，运输又离不了辅助运输设备，绞车就是辅助运输设备的一种。原煤的运输也已经实现了大运量娦式输送机化，但井下轨道辅助运输与之很不适应，材料的运较基本上沿用传统的小绞车群接式的运输，运输战线长，环节多，占用搬运设备、人员多，安全性差，效率低。尽管一些煤矿对其进行了技术改造, 但仍然满足不了当前矿井发展和生产的需要。可见矿井辅运输是当前现代化矿井建设的关键和重点。我国绞车的诞生是从20世纪50年代开始的，初期主要仿制日本和苏联的；60年代进入了自行设计阶段；到了70年代，随着技术的慢慢成熟，绞车的设计也进入了标准化和系列化的发展阶段。但与国外水平相比，我国的绞车在品种、型式、结
8、构、产品性能，三化水平（参数化、标准化、通用化）和技术经济方面还存在一定的差距。国外矿用绞车发展趋势有以下几个特点：1）标准化系列化；2）体积小、重量轻、结构紧凑；3）高效节能；4）寿命长、低噪音；5）一机多能、通用化高f、大功率；6）外形简单、平滑、美观、大方。针对国外的情况我们应讥采取以下措施：1）制定完善标准，进行产品更新改造和提高产品性能；2）完善测试手段，重点放在产品性能检测；3）技术引进和更新换代相结合；4）组织专业化生产，争取在较短时间内达到先进国家的水平。1.4 JHD-7型回柱绞车的技术特点1）速度变化不大，回柱效率高JHD-7型回柱绞车工作时的牵引速度为6.117.899m
9、/min，平均速度,最大牵引力为70kN，容绳量为，工作效率大大提高。2）结构简单，布置合理JHD-7型回柱绞车的传动系统采用两级传动，包括圆弧蜗轮蜗杆齿轮传动、圆柱齿轮传动，而且采用了开式齿轮传动，大大简化了机械部分的传动系统，便于安装和拆卸，结构布置紧凑、合理。3）操作简单，安全可靠JHD-7型回柱绞车采用锥面实现了工作状态和制动状态的互锁。绞车起动时动载小，钢丝绳受到的冲击小。只需轻轻点动电机控制按钮，就可起动电机，然后操作制动的手把，便可实现绞车的动作。2 总体设计2.1设计总则1）煤矿生产，安全第一。2）面向生产，力求实效，以满足用户最大实际需求。3）要考虑到回柱时的各种问题。4）贯
10、彻执行国家、部、专业的标准及有关规定。5）技术比较先进，并要求多用途。使用环境和工作条件（1）环境温度为；环境相对湿度不超过；海拔高度以下。（2）周围空气中的甲烷、煤尘、硫化氢和二氧化碳等不得超过煤矿安全规程中所规定的安全含量。2.2 设计条件最大牵引力：F=70kN 平均牵引速度：容绳量：2.3 传动方案的设计过桥齿轮 蜗杆 蜗轮内齿轮 滑移齿轮 大齿轮1蜗杆轴 2蜗轮轴 3过桥齿轮轴 4滚筒轴图2.1 JHD-7型回柱绞车传动系统图其传动路线是：防爆电机联轴器蜗杆蜗轮内齿轮外齿轮过桥齿轮大齿轮卷筒。2.4电动机的设计选择2.4.1电动机输出功率的计算已知：最大拉力 F=70kN平均绳速 即
11、：则：根据以上的传动方案图2.1可得：总传动效率 =0.694其中： 联轴器的效率为0.95； 轴承的效率为； 蜗轮蜗杆传动效率为； 齿轮传动效率=0.97。2.4.2确定电动机的型号 =11.8电动机所需的额定功率与电动机输出功率之间有以下的关系：其中：用以考虑电动机和工作机的运转等外部因素引起的附加动载荷而引入的系数，取 kW同时，绞车井下使用，条件比较恶劣，要求电动机必须具有防爆功能，查机械零件设计手册，得到电动机的型号：额定功率实际转速重量：其外形尺寸：(mm)电机中心高度：mm电动机轴直径长度：2.4.3牵引钢丝绳直径的确定及滚筒直径的确定回柱绞车主要用于回采工作面中的回柱放顶，亦可
12、用于托运重物和调度车辆等用途。由于其工作环境恶劣，要求其具有一定的防腐蚀及防锈能力。钢丝绳的安全系数取，则钢丝绳所能承受的拉力需满足以下的要求：拉其中：拉=70kN则： kN查机械设计手册选择： 钢丝绳直径： 22mm，纤维绳芯，其公称抗拉强度为1770MPa，最小破断拉力为 SP=284000N2.5滚筒的设计计算2.5.1滚筒直径式中，钢丝绳直径 d=22mm则 (mm)由JB/T9006.1-1999,选卷筒直径为D=450mm2.5.2滚筒宽度B滚筒的宽度直接影响到最终产品的宽度，因此它的宽度必然要有最大值的限制，即不能太宽。滚筒的宽度太窄的话，那么与减速器装配起来后，就会显得不协调。
13、所以滚筒的宽度不能随便确定，而最好是在画图的过程中把它定下来，这样有利于整体的配合。让人看起来协调、美观、大方。但现在考虑到滚筒的平均速度以及便于下面的各种计算，我们暂定滚筒宽度为B=450mm。2.5.3滚筒的外径按照常规，同时根据煤矿安全规程，钢丝绳的缠绕层数最好不要超过5层，也就是说，控制在5层以内,但也可以超过层。滚筒的容绳量，我们为，据以上设计可知，每一层缠绕的圈数：每一圈所缠绕的长度：mm计算钢丝绳的缠绕层数为则钢丝绳在卷筒上的最小缠饶直经：mm钢丝绳在卷筒上的最大缠饶直经：mm钢丝绳在卷筒上的平均缠饶直经：mm根据设计要求平均速度为滚筒的转速为：r/min计算出系统总传动比为：2
14、.5.4验算滚筒的平均速度（钢丝绳平均速度）：1）最小速度m/min2）最大速度m/min3）平均速度m/min2.5.5验算电机闷车时，钢丝绳在里层的安全系数1）电机在闷车时，钢丝绳的拉力NmNmNm2）电机闷车时，钢丝绳在里层的安全系数4所以电机闷车时，钢丝绳也安全。3 减速器的设计计算3.1减速器参数确定根据减速器情况并查蜗轮蜗杆传动设计参数，决定两级传动比的分配情况如下:第一级蜗轮传动：第二级齿轮传动：电动机输出功率：系统总传动比：168.89 第一级：第二级：系统中各个传动轴的速度：1轴2轴 3轴 轴转速：=齿轮转速：= 4轴 轴转速： =齿轮转速： =各轴功率计算： 电机输出功率为
15、：计算各轴扭距1轴2轴 3轴 轴上扭矩：齿轮扭矩：4轴 轴上扭矩：齿轮扭矩：3.2圆弧蜗杆蜗轮的设计计算蜗杆传动用于于传递空间交错的两轴间运动和动力,通常两轴的交角为。蜗杆传动的特点：1）传动比大，在动力传动中，一般传动比，在分度机构中，传动比可达成1000；2）传动平稳，冲击载荷小；3）具有自锁性；4）相对滑动速度较大，当工作条件不够好时，会产生严重的摩擦磨损，传动效率低，自锁性时效率仅为左右；5）要采用减摩性较好的贵重有色金属的合金作蜗轮，成本较高。蜗杆传动的类型：有圆柱蜗杆传动、环面蜗杆传动、锥蜗杆传动。圆柱蜗杆传动又分为普通圆柱蜗杆传动和圆弧圆柱蜗杆传动。普通圆柱蜗杆传动分为阿基米德蜗
16、杆（ZA蜗杆）、法向直廓蜗杆（ZN蜗杆）和渐开线蜗杆（ZI蜗杆）。各蜗杆传动的特点及应用：阿基米德蜗杆：端面齿廓为阿基米德螺旋线，轴向齿廓为直线。加工时，车刀切削平面通过蜗杆轴线。一般用于低速、轻载或不重要的传动。法向直廓蜗杆：端面齿廓为渐开线。加工时，车刀刀刃平面与基圆相切，可在专用机床上磨削，易保证加工精度。一般用于蜗杆头数较多、转速效高且精度要求较高的传动。渐开线蜗杆：端面齿廓为延伸渐开线，法面齿廓为直线。可用砂轮磨削，常用于多头、精密的传动。圆弧圆柱蜗杆传动：蜗杆齿廓为内凹弧形，蜗轮齿廓为凸弧形。其综合曲率半径较大，承载能力高， 较普通圆柱蜗杆传动高。广泛应用于冶金、矿山、化工、建筑、
17、起重等机械设备中。环面蜗杆传动:同时啮合的齿对数多,由于齿的接触线与相对运动方向处处几乎垂直,齿面间形成动压油膜条件好,承载能力高于普通圆柱蜗杆传动约倍.制造和安装较复杂,对精度要求高。锥蜗杆传动：同时啮合的齿对数多，重合度大。传动比大，一般为。承载能力和效率较高。侧隙可调整，机构紧凑。制造安装简单方便。但传动具有非对称性，正反转受力、承载能力和效率均不相同。在此，选用圆弧圆柱蜗杆传动。3.2.1 材料的选定蜗杆材料：35CrMo,整体调质处理，硬度HB240270，齿面氮化深度，齿面硬度HV516615(HRC5056)。 蜗轮材料：ZQSn6-6-3 金属模型铸造3.2.2初选参数 根据机
18、械设计手册表16.5-37，16.5-37查得： 中心距： 传动比：40 模数：8 蜗杆： 齿廓曲率半径： 轴向齿形角： 齿顶高： 顶隙c： 轴向齿厚： 导程角 圆弧中心坐标：齿顶倒圆圆角半径r： 根据机械设计手册选取，Z2=40 蜗轮转速 18.25蜗杆转速 n3.2.3蜗轮蜗杆参数计算及校核1) 蜗杆分度圆直径：2) 蜗轮分度圆直径:3) 蜗轮变位系数4) 顶隙C：C=0.2m=0.28=1.6mm5) 蜗杆齿顶高：6) 蜗杆齿根高：7) 蜗杆齿根圆直径:8) 蜗杆齿顶圆直径：9) 蜗轮齿顶高：10) 蜗轮齿根高：11) 蜗轮齿根圆直径：12) 蜗轮喉圆直径：13) 蜗轮顶圆直径de2：
19、14) 蜗杆轴向齿厚：15) 蜗杆法向齿厚：16) 蜗轮齿宽：17) 蜗杆齿宽：18) 圆弧中心坐标：蜗轮蜗杆传动的失效形式与齿轮一样，也会出现齿面点蚀、胶合、磨损和齿根折断等。由于蜗轮材料硬度较蜗杆为低，所以失效经常发生在蜗轮轮齿上。根据机械设计手册齿轮传动P243页3.1.4 轴向圆弧圆柱蜗杆传动的齿面接触强度的计算可以近似的采用普通圆柱蜗杆传动的齿面接触轻度计算方法（见表16.5-10），由于这种传动是凹凸面接触，当量曲率半径大。接触线方向有利于润滑，因此可以视为接触应力较小。用表16.5-10的公式可将降低，或把增大。由于这种传动的蜗轮齿根较厚，一般不产生齿根折断。因此不必计算齿根弯曲
20、强度。有关其他的选择可以参考普通圆柱蜗杆传动。求蜗轮的圆周速度，并校核效率：实际传动比： i1=40 n2=18.25蜗轮的圆周速度：滑动速度：求传动效率，按式（16.5-3）式中 取所以与暂取值0.85接近。校核蜗轮齿面的接触强度：按表16.5-10，齿面接触强度验算公式为：式中：查表16.5-11得：查表16.5-12得：(间歇工作);蜗轮传递的实际转矩：当时。查图16.5-4得.将上式带入。计算出：所以，强度满足。3.3内齿轮啮合及过桥传动设计齿轮传动是机械传动中应用最广泛的一种传动。目前，齿轮传动的功率可高达数万千瓦，圆周速度可达，直径可达以上单级传动比可达8以上，传动效率达。齿轮传动
21、承载能力大，效率高，传动比准确，结构紧凑，工作可靠，使用寿命长。但制造和安装精度要求高，制造费高，不宜用于中心距较大的场合。按工作条件，齿轮传动可做成开式、半开式和闭式齿轮传动。开式齿轮传动，齿轮完全外露，易落入灰砂和杂物，不能保证良好的润滑，故轮齿易磨损，多用于低速级、不重要的场合。半开式齿轮传动，齿轮浸入油池内，上装护罩，但不封闭。闭式齿轮传动，其齿轮和轴承完全封闭在箱体内，能保证良好的润滑和较好的啮合精度，为多数齿轮传动所采用轮。3.3.1传动材料以及数据参数kW4) 齿轮传递的扭矩Nm5)材料及热处理小齿轮选用， 渗碳淬火回火HRC5662；内齿轮选用， 渗碳淬火回火HRC5662；过
22、桥齿轮选用， 渗碳淬火回火HRC5662。3.3.2强度校核1）按接触疲劳强度校核（1）:（2）:N（3）:m/s（4）: 取内齿轮b3=35mm取过桥齿轮b0=100mm（5）工况系数KA由表8119，选取： KA=1（6）由图832 （7）由图834表8120（8） 图835（9）由图836查得：（10）由表8122查得：（11）由图838d查得：（12）（13）由图839，按允许点蚀查得： （14）由图840 （15）由图841 查得：（16）粗糙度系数 由图841，齿面粗糙度3.2，a = 0 mm，0.95， （17）由图843查得：（18）齿数比u：（19） =1270Nmm其中重
23、合度系数取（20）（21）（22）由此可知，齿轮的接触疲劳强度通过。2）按弯曲疲劳强度校核（1) 图834 表8120（2) 由图844，查（3) 直齿轮（4) 由图847d查得：（5) 由表8124得：（6) 由图849 （7) 由图850查得：按 重合度：=(-tan)+(-tan)=20(tan(arccos-)+20(tan(arccos-)=1.86重合度系数=0.25+0.75/1.86=0.65（8) =427（9) 10) 查表8121得：11) 过桥齿轮在传动系统中只起传递转矩和动力，不改变传动比。过桥齿轮的的尺寸参数数据和外齿轮的相同。所以其强度校核和外齿轮相差部大，强度也
24、应满足要求。因此根据以上设计计算得出在传递过程中。强度足够。以下给出内齿轮传动以及过桥齿轮的设计参数。其中：为内齿轮，为滑移齿轮，为过桥齿轮。齿轮其他主要尺寸计算 齿轮分度圆直径：根圆直径：齿根高： 顶圆直径：齿顶高：3.4过桥齿轮与滚筒齿轮啮合设计：3.4.1传动材料以及数据参数4)齿轮传递扭矩5)材料及热处理滚筒齿轮选用20，渗碳淬火回火HRC5662；过桥齿轮选用20，渗碳淬火回火HRC56623.4.2强度校核齿轮传动的失效主要发生在轮齿部位，其他部位很少失效。轮齿的主要形式有轮齿折断、齿面点蚀、齿面胶合、齿面磨损和塑性变形。轮齿折断指齿轮一个或多个齿在齿根部位整体或局部的断裂。轮齿因
25、受到短是过载或冲击栽荷时，引起轮齿突然断裂，叫过载折断。轮齿在多次重复的弯曲应力和应力集中作用下的折断，叫疲劳折断。齿面点蚀是指在交变的接触应力多次反复作用下，在齿面节线附近，会出现若干小裂纹。封闭在裂纹中的润滑油，在压力作用下，产生楔挤作用而使裂纹扩大，最后导致表层小片状剥落而形成麻点状凹坑，形成齿面疲劳点蚀。齿面胶合是指在高速重载和低速重载传动时，相啮合齿面金属发生粘焊现象，随着齿面相对运动，粘焊处衩撕破脱胎换骨后轮齿表面沿滑动方向形成沟痕，一般出现在齿顶和齿根处。齿面磨损是指当外界的硬屑落入运动着的齿面间，就可能产生磨粒磨损。另外当表面粗糙的硬齿与较软的轮齿面相啮合时，由于相对滑动，软齿
26、表面易被划伤也可能产生齿面磨粒磨损。塑性变形是当齿轮材料较软面载荷摩擦力又很大时，啮合过程中，齿面表层会沿着摩擦力的方向产生塑性变形从而破坏正确齿形。主动轮在节线附近形成凹槽，从动轮在节线附近形成凸脊。1）按接触疲劳强度校核（1）（2）（3）（4）齿宽：（5）由表8119选取：（6）由图832 选取（7）由图834表8120选取（8） 图835（9）由图836查得：（10）由表8122查得：（11）由图838d查得：（12）（13）由图839，按允许点蚀查得： （14） 由图840 （15）由图841 查得：（16）粗糙度系数 由图841，齿面粗糙度3.2，（17）由图843查得： （18）齿
27、数比u :圆整，取（19） 其中重合度系数取（20）（21）得：（22）由此可知，齿轮的接触疲劳强度通过。2）按弯曲疲劳强度校核（1） 图834 表8120（2）由图844，查（3） 直齿轮得：（4）由图847d查得：（5）由表8124得：（6）由图849 （7） 由图850查得：按 重合度=(-tan)+(-tan)=20(tan(arccos-)+72(tan(arccos- )=1.68重合度系数:（8）（9）（10）查表8121得：（11） 齿轮其他主要尺寸计算 齿轮分度圆直径： mm 根圆直径：mm 顶圆直径：mm3.5减速器传动轴的设计校核3.5.1 第1轴的设计计算1）计算轴和齿
28、轮上的作用力蜗杆分度圆直径蜗轮分度圆直径mm在传动过程中，蜗杆齿面上所受的的力可以分解为3个相互垂直的分力：圆周力、径向力、轴向力。蜗杆圆周力：=N蜗杆轴向力: = =N蜗轮圆周力：蜗轮轴向力: 径向力：tan=16102N2）初步估算轴的直径蜗杆的材料为35CrMo由式计算轴的最小直径，由于轴跨度很长且要要考虑轴上键槽的影响使轴加大60%来确保安全；查表：取A=100 则mm因为轴的最小直径段通过联轴器与电动机轴相连。由上可知电动机轴的直径使。故取轴的最小直径为。3）轴的结构设计（1）确定轴的结构方案右轴承从轴的右端装入，右边靠轴肩定位，左边靠轴承盖。左轴承从轴的左端装入，左边靠轴肩定位，右
29、边靠轴承盖。由于齿轮直径小，故做成齿轮轴，齿轮轴段的长度取。右边半联轴器靠轴肩定位。采用单列圆锥滚子轴承和刚性联轴器。图的结构如图3.1所示：图3.1（2）确定各轴段直径和长度段 根据，并且与电动机输出轴的直径相配合来选择联轴器并确定轴段的轴颈。根据选择联轴器型号为:YL10型。公称转矩。轴孔长度，总长。轴的长度比毂孔长度少短一点为。由轴径根据选择键。尺寸为，。段 考虑到轴承端盖的大小和厚度，以及端盖的装拆，所以段轴的长度为，此段要定位联轴器，所以轴的直径要大于，故取。段 此段上装有圆锥滚子轴承,考虑到轴承的便于装拆以及轴承端盖对轴承的定位，取要大于，且要符合标准轴承内径，故取。查暂选轴承的型
30、号为32313，其宽度,基本额定载荷，。轴承润滑方式选择脂润滑。考虑到轴承的定位取略小于轴承的宽度。段 便于拆卸轴承内圈且要定位轴承，。取轴肩。段 根据蜗轮的分度圆直径以及蜗杆的齿轮长度暂定。便于圆弧面蜗杆的加工要小于圆弧面齿轮的分度圆直径。故取。此段为圆弧面齿轮，根据蜗轮蜗杆啮合传动取蜗杆， 此段与段对称布置，所以，。段 此段与段对称布置，所以，。段 该段轴的直径。查暂选轴承的型号为32313，其宽度,基本额定载荷，。轴承润滑方式选择脂润滑。轴的长度等于轴承的宽度，。3）确定轴承及齿轮作用力的位置如图所示，先确定轴承支点的位置，查31313轴承，起支点,因此轴的支承点到齿轮载荷作用点距离，。
31、4）绘制轴的弯矩图和扭矩图（1）求轴承反力H水平面：由图3.2（b）求轴承反力由得：解得：N由解得：NV垂直面：由图3.2（c）求轴承反力由得：解得N由：解得N（2）求齿宽中点处弯矩 H水平面 NmmV垂直面NmmNmm合成弯矩M图3.2（d）NmmNmm扭矩Nmm 图3.2（e）轴的弯矩图和扭矩图如下面所示：图3.2 轴的受力简图5）按弯扭合成强度校核轴的强度当量弯矩，取折合系数=0.6,则齿宽中点处当量弯矩 图3.2（f）=Nmm=Nmm轴的材料为,整体调质处理，硬度HB240270，查得=930N/mm，由设计书中可查得材料许用应力= 90N/mm。轴的计算应力为：Nmm2所以，该轴满足
32、强度要求。3.5.2第2轴的设计计算1）计算轴和齿轮上的作用力蜗轮分度圆直径mm在传动过程中，蜗轮齿面上所受的的力可以分解为3个相互垂直的分力：圆周力，径向力，轴向力蜗轮圆周力：=37935N蜗轮轴向力:=4554N径向力：tan=16102N2）初步估算轴的直径取40Cr调质作为轴的材料由式计算轴的最小直径，由于要考虑轴上键槽及倒角的影响使轴加大10%来确保安全；查表，取A=100 则则mm故取轴的最小直径为。3）轴的结构设计（1）确定轴的结构方案右边两个轴承从轴的右端装入，左轴承从轴的左端装入，蜗轮从轴的右端转入靠左右两轴承定位，滑移齿轮和内齿轮从轴的左端转入。左端轴承靠箱体以及套筒定位，
33、右端轴承靠端盖定位。采用单列圆锥滚子轴承和深沟球轴承。图的结构如图3.3所示：图3.3 轴的结构设计（2）确定各轴段直径和长度段 根据，确定。考虑到锥面端盖的厚度，滑移齿轮的宽度，以及在回柱绞车运转中的离合，刹车时，滑移齿轮在轴上移动的距离暂定，由于滑移齿轮在轴上既作滑移运动，又相对与轴作转动，因此在此段轴上装耐磨和减磨的轴套。查GB/T 18324-2001选择轴套GB/T 18324-C90105160-CuSn8P。段 此段上装有内齿轮,考虑到右边圆锥滚子轴承的定位以及内齿轮的定位，取 ，。内齿轮与轴之间通过键联结。由轴径根据选择键C型。尺寸，。段 此段装有圆锥滚子轴承，考虑到轴承的定位
34、与装拆，以及与其相邻零件的装拆。取。根据轴的直径查暂选轴承的型号为30322，其宽度,基本额定载荷，。轴承润滑方式选择脂润滑。考虑到轴承的定位此段轴的长度应小于圆锥滚子轴承的厚度。故。段 此段上装有蜗轮，蜗轮的宽度为，考虑到蜗轮定位与装拆问题取。，。蜗轮与轴之间通过键联结。由轴径mm根据选择键。尺寸为，。段 此段与3段对应，取。根据轴的直径查暂选轴承的型号为30322，其宽度,基本额定载荷。轴承润滑方式选择脂润滑。取此段轴的长度等于圆锥滚子轴承的厚度。故。3.5.3第3轴的计算1）此轴为过桥齿轮的支承轴，不传递转矩，只承受弯矩。轴上齿轮传递的功率： kW轴上齿轮的转速：18.25r/min 2
35、）初步估算轴的直径取40Cr调质作为轴的材料，由式由于此轴只承受弯矩，不传递转矩。所以附加系数0.7.查表取A=100 则 则mm所以，取轴最小直径3）轴的结构设计（1）确定轴的结构方案此轴支承过桥齿轮。为了齿轮的便于装拆，轴取阶梯装。分为三段，两边直径小中间直径大。图的结构如图3.4所示。 图3.4（2）确定轴的直径和长度段 此段取最小直径。由于这一段起支承作用，考虑到箱体的厚度。取。段 上装有过桥齿轮，为了齿轮两边有一定的空间，所以轴的长度应不齿轮厚度少大一点，过桥齿轮厚度为，所以取。为了齿轮的装拆。此段直径应比第一段的大，故取。过桥齿轮相对与轴作转动，因此在此段轴上装耐磨和减磨的轴套。查
36、GB/T 18324-2001选择轴套GB/T 18324-C90105100-CuSn8P。段 与一段对称，。4 滚筒轴的设计计算4.1滚筒和齿轮上的作用力由于滚筒轴只承受弯矩，并没有承受转矩。所以滚筒轴转速为零。为了便于计算。用轴上齿轮的参数来进行计算和校核。齿轮扭矩：轴上齿轮受力：mm圆周力：= =N径向力： N回柱绞车的最大拉力：F=70000N 初步估算轴的直径取40Cr调质作为轴的材料由式计算轴的最小直径，由于滚筒轴主要承受弯矩。所以乘以0.95作为系数。查表得40Cr取A=100 则mm圆整mm4.2确定轴的结构方案 滚筒轴在回柱绞车中时很重要的。它的结构设计直接关系到整个回柱绞
37、车性能。对于滚筒轴设计成近乎对称的结构，右圆柱滚子轴承从轴的右端装入，左边装有密封圈。密封群左边靠轴肩定位圆柱滚子轴承右端靠轴承端盖定位。，同理，左圆柱滚子轴承从轴的左端装入，右边装有密封圈。密封群右边靠轴肩定位，圆柱滚子轴承左端靠轴承端盖定位。轴的结构如图4.1所示。图4.1 （1）确定各轴段直径和长度段 根据，确定mm，根据滚筒支承座的厚度。确定。段 考虑到轴与滚筒支承座之间的定位，所以此段轴的直径要大于510mm，故取mm。大齿轮靠螺栓与滚筒联结在一起。从而带动滚筒转动卷绳。大齿轮厚度为，大齿轮在转动过程中与支承座不发生干涉，所以此段长度要大于大齿轮的厚度，轴承端盖的厚度，故取。段 此段
38、上装有圆柱滚子轴承和密封圈，考虑到轴承和密封圈的便于装拆以及轴承端盖对轴承的定位，取要大于510mm，且要符合标准轴承内径，故取=150mm。查机械设计手册暂选轴承的型号为N2330，其宽度,基本额定载荷，。轴承润滑方式选择脂润滑。查机械设计手册得密封圈宽度为。为了轴承和密封圈的定位轴的长度应小于两者宽度之和。故取。段 此段为轴肩，便于定位。取=160mm，取。段 根据滚筒轴结构上的需要。取=140mm，。段 此段与4段相对称，为轴肩，便于定位。取，=160mm段 此段与3段对称布置，上装有圆柱滚子轴承和密封圈，考虑到轴承和密封圈的便于装拆以及轴承端盖对轴承的定位，取=150mm。查机械设计手
39、册暂选轴承的型号为N2228，其宽度,基本额定载荷，。轴承润滑方式选择脂润滑。查机械设计手册得密封圈宽度为。为了轴承和密封圈的定位轴的长度应小于两者宽度之和。故取。段 此段与1段相对应，所以取，=130mm。4.3轴的强度校核为了便于计算，先确定各个作用点以及支点的位置。如图4.2所示：绘制轴的弯矩图和扭矩图先将大齿轮、卷筒看作一个整体，求轴承作用卷筒上的力。经分析知，当钢丝绳位于靠大齿轮端时，轴承、轴的受力最大，将各力移至卷筒轴心上：1）求滚动轴承反力H水平面：由得：解得：N由解得：NV垂直面：由图可知，在垂直面轴承没有受力。2）对整个滚筒轴分析（1）求轴承座反力H水平面：由得：解得：N由解
40、得：NV垂直面：由图求轴承座反力由得：解得N由：解得N（2）求各处的弯矩B点处H水平面：NmmV垂直面：NmmC点处H水平面： NmmV垂直面：NmmD点处H水平面：NmmV垂直面：Nmm合成弯矩M：NmmNmmNmm轴的弯矩图和扭矩图如下面4.2所示：(a)(b)(c)(d)图4.23）按弯扭合成强度校核轴的强度由于滚筒轴只承受弯矩，没有扭矩。所以；NmmNmmNmm轴的材料为40Cr,整体调质处理，硬度HB240-285查得=685N/mm，由设计书中可查得材料许用应力= 60N/mm。轴的计算应力为：Nmm2所以该轴满足强度要求。5 系统传动部件的校核5.1联轴器上键的校核 查机械零件设
41、计手册表 ，确定键的许用挤压应力MPa 联轴器上所选键的基本尺寸为: 联轴器轴上的键主要失效形式是压溃，所以进行挤压强度计算。假定挤压应力在键的接触面上的均匀分布的，此时挤压强度条件是：MPa由以上可知，键的强度通过。5.2蜗轮上键的校核 查机械零件设计手册表，确定键的许用挤压应力MPa 此段上所选键的基本尺寸为:,即键C32X90 此段轴上的键主要失效形式是压溃，所以进行挤压强度计算。假定挤压应力在键的接触面上的均匀分布的，此时挤压强度条件是：MPa由以上可知，键的强度通过不够，应采用双键。5.3内齿轮上键的校核 查机械零件设计手册表，确定键的许用挤压应力MPa 此段上所选键为C型，基本尺寸
42、为: 此段轴上的键主要失效形式是压溃，所以，进行挤压强度计算。假定挤压应力在键的接触面上的均匀分布的，此时挤压强度条件是：MPa数据显示单键的强度不能满足条件，所以改用双键联结，采用180对称布置。考虑到可能会出现键上的载荷分布不均，所以按1.8个键计算。MPa所以，在这里要采用双键才能满足要求。5.4轴上轴承的校核查机械零件设计手册查暂选轴承的型号为32313，其宽度，基本额定载荷，。画出受力简图如图5.1： 图5.11）轴上所受的力=N= =Ntan=16102N2）求轴承反力（1）求轴承反力H水平面：由图3.2（b）求轴承反力由得：解得：N由解得：NV垂直面：由图3.2（c）求轴承反力由
43、得：解得N由：解得N（3）求合成支反力NN3）计算轴承派生轴向力由机械设计表10-7轴承轴向派生力SNN4）计算轴承所受的轴向载荷因NN5）计算轴承所受的当量载荷轴承工作时有轻微冲击，由表10-6 。载荷系数因查表10.5 得：故 N因 查表10.5 得：故 N6）计算轴承寿命因,故应按计算。由表10-3 取温度系数5.5滚筒轴承的校核滚筒的轴承选用圆柱轴承型N2330（GB/T283-1994）。由手册查得，n=4.32r/minN 由以上计算可知，滚筒轴上的轴承满足寿命要求。5.6制动器的校核1）作用：（1）在绞车停止工作时，能可靠的刹住绞车，并继续保持这种制动状态，即正常停车制动。（2）在发生紧急情况时，能迅速而合乎要求的刹住绞车，即安全制动。2）要求：（1）安全、可靠；（2）动作迅速、有效；（3）结构简单、重量轻、尺寸小；（4）安装、使用及维护方便。在此传动系统中，选用锥面制动器。锥面制动离合器靠主，从动部分的