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1、中 国 矿 业 大 学本科生毕业设计姓 名： 何军 学 号： 03101150 学 院： 机 电 工 程 学 院 专 业： 机 械 工 程 及 自 动 化 设计题目： JWSBQ-280型牵引绞车设计 专 题： 指导教师： 李 炳 文 职 称： 教 授 二O一四年 六 月 徐州中国矿业大学毕业设计任务书学院 机电学院 专业年级 机自10级 学生姓名 何军 任务下达日期： 2014年2月26日毕业设计日期： 2014年3月5日 至 2014年6月17日毕业设计题目：JWSBQ-280型牵引绞车设计毕业设计专题题目:毕业设计主要内容和要求：1、 通过给定参数设计选定绞车传动方案，对绞车组成部分电动
2、机、连轴器、变速器、摩擦滚筒、液压式电动制动闸、底座等进行详细的选型与设计计算。2、 对该牵引绞车重要部分进行力学分析与校核。3、 完成整个牵引绞车总和各个部件，主要零件CAD图纸绘制。设计参数：1、钢丝绳最大牵引力：280kN;2、慢速级平均牵引速度： 10m/min快速级平均牵引速度： 66m/min3、牵引距离：2000m4、设计寿命：5000h院长签字： 指导教师签字：中国矿业大学毕业设计指导教师评阅书指导教师评语（基础理论及基本技能的掌握；独立解决实际问题的能力；研究内容的理论依据和技术方法；取得的主要成果及创新点；工作态度及工作量；总体评价及建议成绩；存在问题；是否同意答辩等）：成
3、 绩： 指导教师签字： 年 月 日中国矿业大学毕业设计评阅教师评阅书评阅教师评语（选题的意义；基础理论及基本技能的掌握；综合运用所学知识解决实际问题的能力；工作量的大小；取得的主要成果及创新点；写作的规范程度；总体评价及建议成绩；存在问题；是否同意答辩等）：成 绩： 评阅教师签字： 年 月 日中国矿业大学毕业设计评阅教师评阅书评阅教师评语（选题的意义；基础理论及基本技能的掌握；综合运用所学知识解决实际问题的能力；工作量的大小；取得的主要成果及创新点；写作的规范程度；总体评价及建议成绩；存在问题；是否同意答辩等）：成 绩： 评阅教师签字： 年 月 日中国矿业大学毕业设计答辩及综合成绩答 辩 情
4、况提 出 问 题回 答 问 题正 确基本正确有一般性错误有原则性错误没有回答答辩委员会评语及建议成绩：答辩委员会主任签字： 年 月 日学院领导小组综合评定成绩：学院领导小组负责人： 年 月 日摘 要 JWSBQ-280型牵引绞车是煤矿和金属矿山井下巷道的以钢丝绳牵引的普通轨道运输设备。适用于长距离、大倾角、多变坡、大吨位工况条件下的工作面顺槽、采区上（下）山和集中轨道巷材料、设备等系统行驶线路内的不经转载的直达运输。是替代传统小绞车接力、对拉运输方式，实现重轻型液压整体支架和矿井各种运输的一种比较理想的运输装备。也可用于矿井下巷道和地面坡度小于30且起伏变化轨道运输。绞车严禁用于载人和提升；绞
5、车严禁在负载、斜坡、及运转情况下进行换档。 JWSBQ-280型牵引绞车主要由牵引机构、制动机构、和电器系统等组成。其中，牵引机构主要由电动机，制动器，联轴器，减速器，摩擦滚筒组成。电动机通过联轴器与减速器的高速轴相联。减速机系采用双速多用绞车传动系统，由圆锥齿轮和直齿圆柱双联齿轮实现五级传动，并通过转换变速手变换滑移齿轮的位置，可切换快、慢速。 本绞车具有结构紧凑、布置灵活、牵引力大、牵引距离长、工作可靠等优点。 本设计思路清晰，内容简明，从总体结构设计、传动系统安排、零部件设计计算到总体安装，言简意赅，准确描述了整个设计过程中所涉及到的每个环节，详细分析了JWSBQ-280型牵引绞车设计中
6、的关键技术。关键词：牵引绞车；无极绳； 双速ABSTRACT JWSBQ-280 traction winch is coal and metal mines to the underground tunnel of the rope pulling the ordinary rail transport equipment. For long-distance, large angle, variable slope, large tonnage working conditions of the face trough, on the mining area (the) Hill Lane
7、 and centralized track materials, equipment and other systems within the road lines reproduced without direct transport. It is an alternative to traditional small winch on the pull mode of transport, to achieve re-light the whole frame and mine all kinds of hydraulic transport of an ideal transport
8、equipment.It can also be used to mine the ground under the roadway and the slope is less than 30 and the ups and downs of rail transport. The winch is strictly prohibited for manned and upgrade and prohibited in the load, slope, and functioning under the shift. JWSBQ-280 traction winch mainly by the
9、 traction mechanism, brake mechanism, and electrical system components. Among them, mainly by the traction motor, brake, coupling, reducer, friction drum composition. By coupling the motor shaft with the associated speed reducer. Dual-speed multi-gear transmission is used by the reducer, By the beve
10、l gear and spur gear to achieve five double-drive, and slip through the conversion speed hand change gear position to change the fast, slow speed.The winch has some advantages such as compact, flexible layout, traction, traction, long distance and reliable.The design ideas clear, concise content, ov
11、erall design, transmission arrangements, components design calculations to the overall installation, concise, accurate description of the design process involved in every aspect of a detailed analysis of JWSBQ-280 tractionwinch design of the key technologies.Keywords： Traction Winches; Promise Rope;
12、 Two-speed目 录1 绪论 1 1.1 引言11.2 概述11.3JWSBQ-280型运输绞车的技术特点 12 总 体 设 计 32.1设计总则 32.2 已知条件32.3牵引钢丝绳的选择及摩擦轮直径的确定 32.3.1牵引钢丝绳的选择 32.3.2摩擦轮直径的确定 32.4传动系统方案确定 42.5电动机的选择 42.5.1总传动效率计算 42.5.2电动机输出功率计算 52.5.3电动机型号的确定 5 2.6总传动比及传动比分配 52.6.1总传动比计算 52.6.2各级传动比分配 62.6.3 传动装置运动参数的计算 63齿轮传动设计 83.1第一级圆弧锥齿轮传动设计 83.1.
13、1、选择齿轮材料，确定许用应力83.1.2、主要尺寸的初步确定103.1.3、锥齿轮强度校核123.2第四级直齿圆柱齿轮传动 153.2.1基本设计参数 153.2.2选择齿轮材料，确定许用应力 163.2.3齿面接触疲劳强度设计计算 173.2.4齿根弯曲疲劳强度校核 193.2.5齿轮其他主要尺寸计算 203.3第二级直齿圆柱齿轮传动 213.3.1基本设计参数 213.3.2选择齿轮材料，确定许用应力 21 3.3.3齿面接触疲劳强度设计计算 233.3.4齿根弯曲疲劳强度校核 243.3.5齿轮其他主要尺寸计算 253.4第三级直齿圆柱齿轮传动 253.4.1基本设计参数 253.4.
14、2选择齿轮材料，确定许用应力 263.4.3齿面接触疲劳强度设计计算273.4.4齿根弯曲疲劳强度校核29 3.4.5齿轮其他主要尺寸计算293.5第五级直齿圆柱齿轮传动303.5.1基本设计参数303.5.2选择齿轮材料，确定许用应力303.5.3齿面接触疲劳强度设计计算323.5.4齿根弯曲疲劳强度校核343.5.5齿轮其他主要尺寸计算354 轴的设计计算 374.1高速轴（轴I）的设计及校核 374.1.1锥齿轮轴的初步计算及结构设计 374.1.2高速轴的疲劳强度校核 384.1.3一轴上键的强度校核 424.1.4轴承寿命验算 424.2二轴的设计及校核434.2.1轴二的初步计算及
15、结构设计 434.2.2轴二的疲劳强度校核 444.2.3二轴上键的强度校核 494.2.4轴承寿命验算 494.3三轴的设计及校核 51 4.3.1轴三的初步计算及结构设计 51 4.3.2轴三的疲劳强度校核 524.3.3轴三渐开线键的强度校核 564.3.4轴承寿命验算 564.4三轴的设计及校核 584.4.1轴三的初步计算及结构设计 584.4.2轴四的疲劳强度校核 594.4.3轴四渐开线键的强度校核 634.4.4轴承寿命验算 635 JWSBQ-280型牵引绞车使用说明书655.1使用范围 655.2主要技术规范 655.3结构特征 655.4绞车的润滑与密封 665.5电气操
16、纵系统 665.6绞车的装配、调整、及试运转 665.6.1变速箱 655.6.2卷筒装置 665.6.3电机部分 665.6.4总装665.6.5空负荷试运转665.6.6负荷试运转665.7 绞车的固定方法和安设位置 675.7.1绞车在现场的固定方法675.7.2 绞车的安设位置 67 5.8绞车的操作规程 675.8.1工作前的注意事项675.8.2工作时应遵守下列规定675.8.3工作后应注意的事项685.9绞车的维护、拆卸与修理 685.10技术说明一览表685.10.1主要技术参数表685.10.2齿轮一栏表 68 5.10.3滚动轴承一览表68结论 77参考文献 78翻译部分
17、79英文原文 79中文译文 86致谢 911 绪论1.1 引言 当前，煤炭依然是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、运输、提升的机械化。其中运输包括运输和辅助运输。绞车就是辅助运输的其中一种。矿用绞车是煤矿不可缺少的重要设备。在煤矿,人员及物料的提升和运输、矿车的调度、综采设备的安装、拆卸及搬迁、各种重物及设备的牵引等场合均离不开矿用绞车，但井下轨道辅助运输与之很不适应，材料的运输基本上沿
18、用传统的小绞车群接力式的运输方式，运输战线长，环节多，占用的搬运设备、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。可见矿井辅助运输是当前现代化矿井建设的关键和重点。我国绞车发展经历了3个阶段:20世纪50年代,仿制设计阶段;20世纪60年代,自行设计阶段;20世纪70年代后进入标准化和系列化设计阶段,我国在矿用小绞车方面于20 世纪60 年代后期相继制定了一系列标准,并通过实际应用进行了修订,产品向标准化发展。国内矿用小绞车产品种类繁多,型号也较复杂。目前使用的运输绞车主要用于绞车调度和物料运输,也用于小型设备的搬运工作,其传动系均采用两
19、级行星减速器传动,且两级行星齿轮传动分别设置在卷筒轮缘两侧。其传动系简单,使用维护方便。但无论在产品的技术水平和性能参数上，还是在产品的系列化方面存在一定问题。相比我国，国外矿用绞车规格比较多，适用不同场合，有统一的标准。结构上我国及国外的绞车大多数采用行星齿轮传动，结构简单，适用维修方便。在产品性能上，我国设计的绞车在主要寿命，噪音，可靠性等综合指标与俄罗斯、德国有差距。1.2 概述JWSBQ型牵引绞车是在老的慢速绞车和快速绞车的基础上，采用了双速多用绞车的某些结构全面改进后设发明的，是一种有效的矿山辅助运输设备。JWSBQ型牵引绞车主要适用于长距离、大倾角、多变坡、大吨位工况条件下的工作面
20、顺槽、采区上（下）山和集中轨道巷材料、设备等系统行驶线路内的不经转载的直达运输。是替代传统小绞车接力、对拉运输方式，实现重轻型液压整体支架和矿井各种运输的一种比较理想的运输装备。也可用于矿井下巷道和地面坡度小于30且起伏变化轨道运输。1.3JWSBQ-280型运输绞车的技术特点1.牵引力大，提高了工作效率JWSBQ-280型牵引绞车工作时的最大牵引力为280kN，是同种功用绞车的牵引力的25倍，工作效率大大提高。2.结构简单，布置合理JWSBQ-280型牵引绞车的传动系统采用五级传动，由圆锥齿轮和直齿圆柱双联齿轮实现五级传动，并通过转换变速手把快慢速位置变换滑移齿轮的位置，可切换快、慢速。结构
21、布置紧凑、合理。3.操作简单，安全可靠JWSBQ-280型牵引绞车采用电液制动闸制动。绞车起动前，先检查钢丝绳是否整齐缠绕在摩擦滚筒上，并调好速度档位后按启动按钮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、既考虑到牵引为主要用途，又考虑到运输、调度等一般用途。4、贯彻执行国家、部、专业的标准及有关规定。5、技术比较先进，并要求多用途。2.2 已知条件1、设计寿命： t=5000h2、最大牵引力：T=280KN3、双速牵引： 慢速：v=10m/min 快速：v=66m/min4、牵引距离： L=2000m2.3牵
22、引钢丝绳的选择及摩擦轮直径的确定2.3.1牵引钢丝绳的选择1.初选钢丝绳根据GB/T 8918-1996，初选钢丝绳直径为44mm型号规格：637s+FC 公称抗拉强度： 破断拉力总和： 钢丝绳每米质量：2.钢丝绳安全系数校验根据煤矿安全规程，参照井下无极绳运输，故所选钢丝绳符合要求。2.3.2摩擦轮直径的确定 抛物线形摩擦轮进绳由直径较大处绕进，由于倾斜分力的作用，使各绳圈沿轴向移动，移动到小直径处出绳。在摩擦轮向某一方向旋转时，只利用摩擦轮的一半，当绞车反转时就能利用另一半，因此抛物线形摩擦轮可以正、反向工作，而圆锥形摩擦轮只能单运行，故本设计采用抛物线形摩擦轮。 摩擦轮直径的大小影响绞车
23、的结构尺寸和钢丝绳的使用寿命。摩擦轮直径过小，钢丝绳过分弯曲，容易损坏；摩擦轮直径过大，则绞车尺寸增大。根据JB1409-74规定：，则取 ，则 式中， -摩擦轮最小外径，mm； -钢丝绳直径，mm。摩擦轮最小缠绕直径：2.4传动系统方案确定本设计要求两个驱动摩擦轮同步运转，采用双速多用绞车传动系统来实现设计要求。传动系统如图2-2所示。 图2-1 JWSBQ-280型无极绳调车绞车传动系统图2.5电动机的选择2.5.1总传动效率计算减速器总传动效率： 其中 弹性联轴器效率； 锥齿轮传动效率 普通圆柱齿轮传动效率； 滚动轴承效率，则 2.5.2电动机输出功率计算驱动轮轴功率 式中 F-牵引力，
24、N； v-牵引速度，m/s；故所需电机功率： 2.5.3电动机型号的确定根据JB/T7565.4-2004选择电动机型号为YB2-280M-6型，其基本参数如下：额定功率；转速；功率因数；由于电机为短时工作，可以充分利用电机的过载能力，以减少电机的容量，降低机器的成本和尺寸。过载系数：2.6总传动比及传动比分配2.6.1总传动比计算1.慢速级摩擦轮转速2.慢速级系统总传动比3.快速级摩擦轮转速4.快速级系统总传动比2.6.2各级传动比分配第一级传动比第二级齿轮传动比第三级齿轮传动比第四级齿轮传动比第五级齿轮传动比2.6.3 传动装置运动参数的计算从减速装置的高速轴开始各轴命名为轴、轴、轴、轴、
25、双联齿轮1、双联齿轮2分别进行计算：轴轴双联齿轮1：双联齿轮2： 轴3齿轮传动设计轴号传动比i功率P(kw)转速n(r/min)扭矩T(Nm)3.9460.16980586.252.6556.04248.732151.66双联齿轮12.9453.2793.865420.08双联齿轮23.8450.6437.6912831.312.7848.149.8246816.4045.763.53123798.303.1第一级圆弧锥齿轮传动设计3.1.1、选择齿轮材料，确定许用应力小齿轮选用20CrMnTi渗碳淬火，齿面硬度为5862HRC，取HRC=60。大锥齿轮选用40Cr，表面淬火HRC4855，取
26、HRC=53精度等级 877Dc (JB180-60)1、许用接触应力查图13-1-24 得小齿轮接触疲劳极限=1500 大齿轮接触疲劳极限=1200 1）接触强度寿命系数，应力循环系数N由下式决定： 由于 、所以 得 （允许有一定点蚀）（允许有一定点蚀）2）润滑油膜影响系数查表131108 取 3）工作硬化系数 取 1.04）尺寸系数查表131109 得 1.05）接触强度最小安全系数查表131110 取 =1.16）将上述参数代入公式求得许用接触应力则 =15001.0720.92/1.1=1344.87=12001.1590.92/1.1=1163.212、确定许用弯曲应力查图13-1-
27、24得 1）寿命系数由于 所以 得 （允许有一定点蚀） （允许有一定点蚀）2）尺寸系数查图13156 得 1.03）相对齿根圆角敏感系数查表 32139 得 1.04）相对齿根表面状况系数查图13158 得 1.05）试验齿轮的应力修正系数 6）弯曲疲劳强度最小安全系数查表131110 取 （一般可靠度）7）将上述参数代入公式求得许用弯曲应力则 3.1.2、主要尺寸的初步确定按照齿面接触疲劳强度设计计算：根据表13324 得小齿大端分度圆直径d1 1） 锥齿轮类型几何系数e查表13325 取 e=9502）变位后强度影响系数 查表13326 由于，所以取1.03）大小齿轮齿数=27 传动比 4
28、）齿宽比系数查表13327 取 1.6835）小齿轮转矩T1 T1 = 586.25N.m6）使用系数查表13181 得 17）齿向载荷分布系数、由式13312 查表13334 得 1.25故得 8）将以上数据代入公式求得9）锥齿轮大端端面模数m 取标准值 10）分度圆直径锥齿轮大端分度圆直径11）分度圆锥角12）锥距R13）齿宽b和齿宽系数初取 取 和 故取 则 14）其它尺寸小轮平均分度圆直径小轮当量圆柱齿轮分度圆直径3.1.3、锥齿轮强度校核1、疲劳接触强度校核根据表13329 校核公式为1）作用在锥齿轮齿宽中点端面分度圆上的名义切向力2）节点区域系数查图13116得 =2.123）弹性
29、系数查表131105得 189.84）重合度系数当量齿数 当量齿数比 端面重合度5）螺旋角系数16）锥齿轮系数 取 0.8587）使用系数 18）动载系数 查图13-1-14可得：1.25 9）齿向载荷分布系数、 10）齿间载荷分配系数、查表13-1-102 按8级精度 选取 得1.211）接触强度计算的有效齿宽12）将以上数据代入下式齿轮计算接触应力：由于所以 锥齿轮的接触疲劳强度满足校核2、弯曲强度校核计算根据表13337校核公式为1）齿向载荷分布系数1.8752)齿间载荷分配系数=1.23)使用系数14) 动载系数 1.25 5）齿形系数 查表6.5得 2.97 =2.256)应力修正系
30、数 查图13143 得 7）螺旋角系数0.898)重合度系数9）锥齿轮系数取 110）弯曲强度计算的有效齿宽11）齿宽中点法向模数12)将以上数据代入下式得齿轮的计算弯曲应力：结论：由于所以锥齿轮传动的弯曲疲劳强度通过校核3.2第四级直齿圆柱齿轮传动 由于第二、三、四级齿轮中心距一样，二第四级齿轮受力最大，因此，先设计第四级直齿圆柱齿轮，再有第四级的中心距来确定第二、三级的设计。3.2.1基本设计参数 1.初定传动比：2.小轮转速 3.小轮传递功率 4.小轮传递的扭矩 3.2.2选择齿轮材料，确定许用应力1.齿轮材料小齿轮选用20CrMnTi渗碳淬火，齿面硬度为5862HRC，取HRC=60。
31、大锥齿轮选用40Cr，表面淬火HRC4855，取HRC=53 2.接触疲劳极限 查图， 3.应力循环次数N 4.接触强度寿命系数 查图， 5.接触强度最小安全系数 由推荐值11.5，取.2 6.许用接触应力 故 7.弯曲疲劳极限 查图， （双向传动乘以0.7）8.弯曲强度寿命系数 9.弯曲强度尺寸系数 查图（设模数m=10）， 10.弯曲强度最小寿命系数 对于一般可靠度要求,取 11.许用弯曲应力 3.2.3齿面接触疲劳强度设计计算 1.确定齿轮传动精度等级 估取圆周速度 选取公差组8级精度 2.齿宽系数 查表，选取 3.齿数 小轮齿数，选 大轮齿数， 齿数比 4.小轮转矩 5.使用系数 查表，按原动机工作均匀平稳、工作机工作轻微冲击选取.25 6.动载系数 由推荐值1.051.4，取 7. 齿间载荷分配系数 由推荐值1.01.2，取 8.齿向载荷分布系数 由推荐值1.01.2，取 9.载荷系数 10.材料弹性系数 查表， 11.节点区域系数 查图，取 12.重合度系数 由推荐值0.750.88，取 13.螺旋角系数 14.齿轮法面模数 由小轮分度圆直径 则 按标准圆整， 15.中心距 圆整，16.小轮分度圆直径 17.圆周速度 18.齿宽 圆整取，则