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河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)設計論文
河 南 理 工 大 學
畢業(yè)設計（論文）任務書
專業(yè)班級 學生姓名
1、 題目
2、 主要任務與要求
三、起止日期 年 月 日 至 年 月 日
指導老師： 簽字（蓋章）
系 主 任： 簽字（蓋章）
年 月 日
河 南 理 工 大 學
畢業(yè)設計（論文）評閱人語
專業(yè)班級 學生姓名
題目
評 閱 人 簽字（蓋章）
職 稱
工作單位
年 月 日
河 南 理 工 大 學
畢業(yè)設計（論文）評定書
專業(yè)班級 學生姓名
題目
指導老師： 簽字（蓋章) 職稱
年 月 日
河 南 理 工 大 學
畢業(yè)設計（論文）答辯許可證
經(jīng)審查， 專業(yè) 班 同學所提交的畢業(yè)設計（論文），符合學校本科生設計（論文）的相關(guān)規(guī)定，達到畢業(yè)設計（論文）任務書的要求，根據(jù)學校管理的有關(guān)規(guī)定，同意參加畢業(yè)設計（論文）答辯。
指導老師 簽字（蓋章）
年 月 日
根據(jù)審查，準予參加答辯。
答辯委員會主席（組長） 簽字（蓋章）
年 月 日
河 南 理 工 大 學
畢業(yè)設計（論文）答辯委員會（小組）決議
院（系） 專業(yè) 班
同學的畢業(yè)設計（論文）于 年 月 日進行了答辯，
題目
答辯委員會成員：
主 席 （組長）
委 員 （成員）
委 員 （成員）
委 員 （成員）
委 員 （成員）
委 員 （成員）
委 員 （成員）
答辯前向畢業(yè)設計答辯委員會（小組）提交了如下資料：
1、設計（論文）說明 共 頁
2、圖 紙 共 張
3、評閱人意見 共 頁
4、指導老師意見 共 頁
根據(jù)學生所提供的畢業(yè)設計（論文）材料、評閱人和指導老師意見以及在答辯過程中學生回答問題的情況，畢業(yè)設計（論文）答辯委員會（小組）做出如下決議。
1、 畢業(yè)設計（論文）的總評語
二、 畢業(yè)設計（論文）的總評成績：
畢業(yè)設計答辯委員會主席（組長） 簽名
委員（組員）簽名
年 月 日
目錄
摘 要 9
前 言 11
1概 論 12
1.1國內(nèi)絞車的發(fā)展 12
1.2國外絞車的發(fā)展 12
1.3國內(nèi)外水平對比 12
1.4總體發(fā)展趨勢 13
1.5有關(guān)畢業(yè)設計的題目 14
1.6有關(guān)提升絞車的介紹 14
1.7有關(guān)調(diào)度絞車的介紹 15
2、滾筒式絞車的基本原理 16
2.1滾筒式絞車的工作原理 16
2.2滾筒式絞車的傳動原理 16
2.3設計的原始數(shù)據(jù)和傳動方案選擇 17
3傳動方案的選擇及滾筒的設計 19
3.1傳動方案的選擇 19
3.2驅(qū)動裝置的設計 19
3.3滾筒的設計 19
3.4制動裝置的設計 20
4傳動系統(tǒng)的設計 22
4.1傳動比的設計與計算 22
4.2減速裝置的傳動比分配計算 23
4.3傳動裝置的運動參數(shù)計算 23
4.4齒輪的傳動設計 24
4.5軸的設計及計算 38
4.6滾動軸承的校核計算 43
4.7鍵的強度計算 44
5.滾筒式絞車制動器的設計 45
5.1制動器的形式和常用安全裝置 45
5.2制動器的選用和設計 46
6.滾筒式絞車的使用與說明 50
6.1使用與維護 50
6.2絞車的潤滑 51
6.3絞車的裝配及檢驗 52
6.4絞車的修復與零部件的更換 53
6.5絞車的拆卸 53
結(jié) 束 語 55
致 謝 56
參 考 文 獻 57
摘 要
滾筒式絞車是結(jié)合了提升絞車JT0.8 ×0.6型號的技術(shù)參數(shù)以及調(diào)度絞車JD-11.4行星齒輪傳動結(jié)構(gòu)來設計的。目的是使此提升絞車能在節(jié)省空間的條件下完成較大的傳動比的要求。目前，很多提升轎車都向著標準化、體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、高效節(jié)能、壽命長、噪音低、一機多能、大功率、外形簡單等方向發(fā)展。因此，使得我們需要在結(jié)構(gòu)上對提升機進行改進，而調(diào)度絞車的行星齒輪傳動對此改進將會起到很大的作用，因為行星輪傳動具有較大的傳動比、高效、噪音小、結(jié)構(gòu)緊湊等特點，剛好可以滿足上述要求。因此，我的畢業(yè)設計“滾筒式絞車”就是對兩種絞車在結(jié)構(gòu)和性能上的綜合，使其達到最優(yōu)的設計效果，具有所需的功能。
關(guān)鍵字
滾筒式絞車 提升絞車 調(diào)度絞車 行星齒輪
Abstract
The roller type car is a technique to joins together to promote the winch JT0.8*0.6 model numbers parameter and adjust a degree the winch planet JD-11.4 wheel gear spreads to move the construction to design of.The purpose is a request to make this promote winch can complete while saving the spatial term bigger spreading move the ratio.Current,a lot of promote the winch all the facing standard series turns,the physical volume is small,the weight is light,construction tightly packed,economize on energy efficiently,the life span is long,low noise,a machine can much,big power,shape etc.direction development.Therefore,make us needing on the construction to promote the winch proceed the improvement,but adjusts a very big function,because the planet wheel gear spreads to move to have the very big spreading moves the ratio,efficiently,the noise is small,the characteristics of the construction tightly packed,can satisfy the above request at the right moment.Therefore,my graduate design "roller type winch"g is to two kinds of winches to go forward with the function at the construction the line synthesizes,making its attain the superior turning.
Key word the roller type winch promote the winch adjust a winch improvement
前 言
此次畢業(yè)設計師我們在學校里的最后一次綜合能力的提高，它要求我們對大學里所學過的課程進行全面的了解與加深。比如說，機械原理、材料力學、理論力學、極限配合、機械設計等等。很快，四年的大學生活很快就要結(jié)束了，在離開學校走上工作崗位之際，畢業(yè)設計將是對我們的一個考驗，這既考察了我們對大學四年里所學知識的掌握程度，有考察了我們的實際應用能力以及在解決一件事情上的態(tài)度的問題。
在大學四年的學習過程中，我們也做過許多課程設計，獨立完成一定量的圖紙要求，但此次，完全用電腦來完成設計還是第一次，故而，這又鍛煉了我們對制圖軟件、查閱機械手冊以及相關(guān)資料的應用等的能力，為我們以后在工作崗位上能輕車熟路打好基礎。
機械行業(yè)是一個由不同的專業(yè)組成的，技術(shù)性很強的，需要緊密配合的系統(tǒng)工程，是促進我國經(jīng)濟發(fā)展的生命線。而目前，我國的機械行業(yè)在世界發(fā)展潮流中還尚處于落后的地位，因此，需要我們這一批人把握時代的主題，走在國家乃至世界的前列。
誠然，畢業(yè)設計尚屬于一個并不成熟的設計，只是我們邁向未來的第一步，但在畢業(yè)設計中，我們可以完全放飛自己的思想，讓我們的思路不受任何限制，大膽的去實現(xiàn)自己的想法。當然，在我們所設計出的產(chǎn)品里面，可能還有許多不實用的地方，但都有著我們自己的想法在里面。相信通過自己的努力，一定能在這次畢業(yè)設計中鞏固自己在大學期間所學的知識。為以后我們真正的走上工作崗位檢驗自己。
1概 論
1.1國內(nèi)絞車的發(fā)展
我國的絞車只是經(jīng)歷了仿制、自行設計兩個階段。解放初期使用的產(chǎn)品主要來自日本與蘇聯(lián)，1958年以后，這些產(chǎn)品相繼被淘汰，并對蘇聯(lián)轎車進行了改進，與1964年進入自行設計階段?；茨厦簷C廠曾設計了擺線齒輪絞車和少齒差動絞車，徐州礦山設備制造廠也曾設計制造了擺線和行星齒輪傳動絞車，一些廠家還設計試制25KW的調(diào)度絞車。目前，礦用小絞車已經(jīng)在標準化方面得到了相應的發(fā)展，于1982年，對以前制定的準進行了修訂。其標準分為JB965-83,JB1409-83。
1.2國外絞車的發(fā)展
國外礦用小絞車使用很普遍，生產(chǎn)廠家很多。蘇聯(lián)、美國、日本、瑞典等國都制造了礦用小絞車，而且，國外礦用小絞車種類、規(guī)格較多，比如調(diào)度絞車牽引力以100kgf到3600kgf,動力有電動的、液動的、風動的、齒輪傳動的、蝸輪傳動、行星輪傳動、擺線齒輪傳動等。其中，采用行星輪傳動的比較多。發(fā)展趨勢是向著標準化系列方向發(fā)展，向著體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊方向發(fā)展、向著高效、節(jié)能、壽命長、噪音低、一機多能通用化、大功率、外形簡單、平滑、美觀、大方的方向發(fā)展。
1.3國內(nèi)外水平對比
（1）品種
國外礦用小絞車的規(guī)格多，適用于不同的場合，我國的礦用小絞車規(guī)格少，品種型號少，也較繁瑣，標準化程度不夠高。
（2）形式
從工作機構(gòu)上分，國外有單筒、雙筒、摩擦式，而我國則較少。從原動力上分，國外有電動的、風動的、液壓驅(qū)動的。我國只有少量的電動和風動的。
（3）結(jié)構(gòu)
我國及國外的調(diào)度絞車大多數(shù)采用行星齒輪傳動，其傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，但牽引力過小，特別是上山、下山很難實現(xiàn)較大設備的搬運工作。隨著采煤的機械化發(fā)展，綜采設備的頻繁搬遷，還需要快速回升。
（4）產(chǎn)品性能
主要是壽命、噪音、可靠性等綜合指標與日本等國還有一定的差距。
三化水平
雖然我國的礦用小絞車參數(shù)系列化方面水平由于國外，但在標準化和通用化方面還遠不如發(fā)達機械制造國。
（6）技術(shù)經(jīng)濟指標
我國的礦用小絞車技術(shù)經(jīng)濟指標與國外特別是與蘇聯(lián)等機械發(fā)達國家還有一定的差距。
1.4總體發(fā)展趨勢
縱觀國內(nèi)外礦用小絞車的發(fā)展狀況，其發(fā)展趨勢有以下幾個特點：
（1）向著標準化系列化方向發(fā)展
使各制造公司都有自己的產(chǎn)品系列型譜，在這些型譜中，對絞車的性能、參數(shù)做進一步的明確規(guī)定，并強力推行和實施，給設計、制造、使用、維護帶來極大的方便。
（2）向體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊方向發(fā)展
力求將絞車的原動力及傳動裝置。工作滾筒、制動裝置部分及底座等主要部件綜合在一個系統(tǒng)中并加以統(tǒng)籌布局，充分利用空間，提高緊湊程度，做好外形封閉。
（3）向高效節(jié)能的方向發(fā)展
選取最佳參數(shù)，最大限度提高產(chǎn)品功能，采用合理的制造精度，提高生產(chǎn)效率。
（4）向壽命長、低噪音、的方向發(fā)展，使綜合性能指標得到提高。
（5）向一體多能化、通用化方向發(fā)展。
（6）向外形簡單、平滑、美觀、大方的方向發(fā)展。
1.5有關(guān)畢業(yè)設計的題目
我所做的畢業(yè)設計題目就是“滾筒式絞車傳動系統(tǒng)”，主要是利用JT0.8×0.6型提升絞車的技術(shù)參數(shù)，以及JD-11.4型調(diào)度絞車的結(jié)構(gòu)來進行產(chǎn)品的改良。也就是把JT0.8×0.6型提升絞車做成JD-11.4型調(diào)度絞車的形式。這樣，可以相對節(jié)省一定的空間，使得絞車結(jié)果緊湊。
1.6有關(guān)提升絞車的介紹
般滾筒直徑都在2米以下，通常稱這類提升機械為提升絞車。目前，市面上主要的絞車若按滾筒數(shù)目來分主要是單筒和雙筒兩種。單筒絞車用于單鉤提升，鋼絲繩的一端固定在滾筒上，另一端與提升容器相連，沿滾筒或斜井單股軌道牽引容器，向下運行是靠貨載自重自溜下放。雙滾筒絞車用雙鉤提升，兩根鋼絲繩分別纏繞在絞車的兩個滾筒上，做滾筒下方出繩，右滾筒上方出。這樣，一邊向上運行，另一邊向下運行。雙鉤比單鉤生產(chǎn)效率可提高一倍，但在多水平中使用時不方便的。按照滾筒直徑大小來分，提升絞車主要用于大中型礦井井下斜井巷道物料運輸，在建井期間亦可作為立井的臨時提升設備。對于產(chǎn)量低的小型礦井，則作為主要提升設備。
1.7有關(guān)調(diào)度絞車的介紹
調(diào)度絞車一般是用于井下水平巷道，在不太長的距離內(nèi)移動礦車，以及在中間巷道中拖運礦車，有時用以其他輔助搬運工作。
為了適應經(jīng)常遷移和在狹小的范圍條件下工作，調(diào)度絞車應結(jié)構(gòu)緊湊輕便，為使絞車移動平穩(wěn)并能夠準確的停車，調(diào)度絞車的工作速度不應太大。
為使絞車體積減小，結(jié)構(gòu)緊湊，調(diào)度絞車一般是采用行星輪減速裝置，并將其轉(zhuǎn)入滾筒內(nèi)部，電動機也半伸入滾筒端部，這樣可以節(jié)省相當?shù)目臻g。
2、滾筒式絞車的基本原理
2.1滾筒式絞車的工作原理
滾筒制動盤上裝有差動制動裝置，借以操縱絞車的運行、停止。當閘A抱緊時，屬于滾筒的工作狀態(tài)，因為此時，電動機帶動齒輪一級一級傳動到行星架（即滾筒），使得滾筒處于運動狀態(tài)。此時，鋼絲繩一圈圈纏繞在滾筒上面，若是滾筒制動，只需要把閘A松開，把閘B抱緊，此時，電動機將帶動一系列齒輪進行空轉(zhuǎn)，（即相當于一個定軸輪系）此時，行星（即滾筒）將停止轉(zhuǎn)動。完成滾筒制動。這就是滾筒式絞車的工作原理。
2.2滾筒式絞車的傳動原理
由下圖可以看出此滾筒式絞車的傳動原理是：用閘A 往內(nèi)齒圈Z7（此時閘B松開）。則Z7不動，Z5帶動行星輪Z6，Z6自傳又公轉(zhuǎn)，借Z6中心的銷軸帶動滾筒H旋轉(zhuǎn)，此為滾筒工作的情形。
當制動閘A而滾筒H工作時，整個傳動成為行星輪系，行星輪系中的首輪為Z1，末輪為Z7,系桿為滾筒H。此行星輪系的傳動比可以用轉(zhuǎn)化輪系的傳動比公式求得：
即
而此時滾筒的轉(zhuǎn)動方向與電動機的轉(zhuǎn)動方向一致。
反之，當松動制動閘A而制動閘B時，整個傳動系統(tǒng)稱為定軸輪系，這時滾筒不動（這才是真正的絞車制動）
2.3設計的原始數(shù)據(jù)和傳動方案選擇
1 電動機的選用
1）由所給的技術(shù)參數(shù)，電動機的功率為22KW 6級；選擇電動機的型號為YX180L-4，同步轉(zhuǎn)速為1500（額定轉(zhuǎn)矩：T=1.84）
2）選擇電動機的原因
1、首先是由所給技術(shù)參數(shù)決定的；
2、因為該絞車是用于礦井上面的提升設備，因此，此電動機不選防爆電機，其造價較高，若用于礦井下面的需求，可配置防爆電機等。
2.4減速裝置的設計
對于此滾筒式絞車，其滾筒部分即相當于減速器的外殼部分
由所給的參數(shù)
滾筒直徑（mm)
滾筒寬度（mm)
滾筒個數(shù)
速比
繩容量
800
600
1
20
3.14
層數(shù)
繩速m/s
繩徑（mm)
最大徑張力（KN)
最大徑張力差（KN）
4
3.14
16
30
15
根據(jù)這些數(shù)據(jù)的限制，涉及滾筒內(nèi)部減速裝置的形式，由于在滾筒內(nèi)部，我們采用行星輪減速裝置，可以實現(xiàn)較大的傳動比，且結(jié)構(gòu)緊湊。
3傳動方案的選擇及滾筒的設計
3.1傳動方案的選擇
對于此滾筒式絞車，初步采用兩組外齒輪傳動副和一組行星輪系，并將其裝入滾筒內(nèi)部，電動機亦半深入卷筒端部；且絞車內(nèi)部各處均采用滾動軸承支撐，使其傳動靈活，但此絞車不同于調(diào)度絞車，它主要用于提升作用，因此，要附加緊急安全制動裝置，以及深度指示器等裝置。
我們主要利用JT-0.8*0.6型提升絞車以及JD-11.4型調(diào)度絞車的原理及外形進行改良，使其在能達到JT-0.8*0.6型提升絞車的提升能力下，也可以實現(xiàn)調(diào)度絞車行星傳動的形式，把減速器部分放入滾筒內(nèi)部，這便是初步的設計構(gòu)思。
3.2驅(qū)動裝置的設計
電動機的選擇與校核:
在上一章我們已經(jīng)選擇了電動機的型號為YX180L-4，同步轉(zhuǎn)速為1500r/min，在這里我們只需要校核電動機是否能滿足我們設計的需要，通過對電動機軸的受力分析和彎扭矩的計算，結(jié)果符合我們設計的需要，故電動機選擇正確。
3.3滾筒的設計
滾筒材料 鑄鋼 鑄造成型
滾筒功能
（1）在滾筒面上纏繞鋼絲繩，以牽引負荷；
（2）在滾筒制動盤上裝設差動制動裝置，借以操縱絞車運行和停止；
（3）在滾筒體腔內(nèi)裝設減速齒輪系，因而具有減速機殼的作
（三）滾筒的結(jié)構(gòu)
在滾筒內(nèi)部左端裝設用螺釘?shù)臐L柱體套，裝在電動機的端蓋伸出部分的軸承上，即壓入此套中，并用彈性擋圈軸向定位；
第一組外齒輪傳動副中的馬達齒輪用鍵及彈性擋圈與電動機軸連接，與外齒輪相嚙合，大齒輪架用兩個鍵與滾筒相連接，同時用6個螺栓固定在滾筒邊上；
第二組與第一組的相似，在此不再獒述；
第三組行星輪系的軸齒輪是太陽輪，用鍵與彈性擋圈固定在輸出軸上，裝在大齒輪架的兩個齒輪（行星輪）與軸齒輪（太陽輪）相嚙合，可在大齒輪中滾動，電動機與軸承支架用普通螺栓與螺尾錐銷固定在絞車機座上，螺尾錐銷在裝卸時其定位作用；在大齒輪架和擋圈柄尾用螺母鎖緊，通過軸承支架及軸承蓋并用6個螺栓拉緊滑圈，以阻止軸承移動，擋圈上的凸環(huán)與滑圈上的凹槽相嵌合，在其內(nèi)緣設氈圈，在滾筒面上有2個帶油洞的注油孔。鋼絲繩頭安入繩孔后，用螺釘及繩卡固定在滾筒側(cè)邊上。
3.4制動裝置的設計
絞車上有兩個差動制動裝置，其結(jié)構(gòu)尺寸及動作原理完全相同，在電動機一邊的制動作用帶用來制動滾筒；在大齒輪上的制動帶，具有摩擦離合器的作用。當此制動帶被完全剎緊的時候，行星輪即沿著大齒輪滾動，帶動滾筒工作。
制動鋼帶用鋁鉚釘與石棉鉚合在一起，制動時，按下制動手柄，經(jīng)杠桿和叉頭動作系統(tǒng)將2個拉桿軸承架拉起，使制動帶兩端相互靠攏，產(chǎn)生制動作用。向上制動手柄時，制動帶即可松開。
調(diào)節(jié)活動螺栓擰入叉頭螺母中的長度，可使制動帶的拉緊力及制動手柄的位置得到調(diào)整。
固定在制動帶上的丁字板插入與絞車機座連接在一起的墊板中，以防止制動裝置在制動時轉(zhuǎn)動。制動盤上的鋼帶包和角為3500，絞車的電動機端蓋由鑄鋼制成，形成托架，為電動機的一個組成部分，并且也是絞車滾筒的一個支撐，通過滾筒軸承支撐滾筒。
軸承支架用鑄鋼制成，是絞車滾筒的另一支撐，用螺栓將電動機與軸承支架固定在絞車底座上，并裝有螺釘以便校對。
4傳動系統(tǒng)的設計
4.1傳動比的設計與計算
由所給的傳動比i=20,我們想到利用三級減速裝置，因此，我們可以采取以下兩種傳動方案。
方案（一）
方案（二）
比較以上兩種方案：
（一）采用外齒輪嚙合傳動
（二）采用內(nèi)齒輪嚙合傳動，由于我們所需的傳動比不大，故是選用（一）。
4.2減速裝置的傳動比分配計算
由所給條件i1H=20
得到：
因此
即我們從此定軸輪系出發(fā)來進行傳動比的分配問題：
令外嚙合傳動比為：，則
因?qū)嶋H傳動比為:
實際總傳動比為：
滾筒的實際轉(zhuǎn)速：
滾筒的轉(zhuǎn)速為：
滾筒的轉(zhuǎn)速誤差：
滿足要求。
4.3傳動裝置的運動參數(shù)計算
各軸功率計算
高速軸輸入功率：；
中間軸的輸入功率：
低速軸的輸入功率 ：
各軸的轉(zhuǎn)速的計算
高速軸的轉(zhuǎn)速：；
中間軸的轉(zhuǎn)速：
低速軸的轉(zhuǎn)速：
各軸的輸入轉(zhuǎn)矩
高速軸的輸入轉(zhuǎn)矩：
中間軸的輸入轉(zhuǎn)矩：
低速軸的輸入轉(zhuǎn)矩：
各軸的功率、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩、列于下表中：
軸號
功率kw
轉(zhuǎn)速r/min
扭矩Nmm
高速軸
21.78
1500
中間軸
20.92
828.73
低速軸
20.09
457.86
4.4齒輪的傳動設計
一、外齒輪的傳動副設計
因為考慮到結(jié)構(gòu)性更好，我們采用把第一對外齒輪傳動和第二對外齒輪傳動設計成尺寸相同的形式，因為這樣，齒輪在傳動過程中，可以更好的運行。第一對齒輪的扭矩要比第二對齒輪的扭矩要小，因此，若從第一對齒輪設計開始，則后面的第二對齒輪可能不能滿足其強度的要求。故而我們可以試著采用從第二對齒輪開始進行設計，這樣，第一對齒輪肯定可以滿足其強度的要求，而且，這樣也節(jié)省了相當?shù)囊徊糠謺r間。
選定齒輪的精度等級、材料及齒數(shù)
按外齒輪嚙合傳動的方案選用直齒圓柱齒輪進行傳動；
絞車為一般工作機器，速度不高，故可選用7級精度（GB10095-88）；
材料的選擇
選擇齒輪材料時，考慮到小齒輪齒數(shù)較大齒輪齒數(shù)少，小齒輪輪齒的工作次數(shù)較大齒輪的多，為使一對齒輪傳動更接近等強度，小齒輪常用好一些的材料。通常以應使小齒輪的齒面硬度較大齒輪的齒面硬度高（20~50HBS）
小齒輪
40Cr
調(diào)質(zhì)處理
HB=270HBS
大齒輪
45
調(diào)質(zhì)處理
HB=240HBS
硬度差：
選用小齒輪的齒數(shù)為，則大齒輪的齒數(shù)為
選
2.按齒面接觸強度進行設計
?
1）試選用載荷系數(shù)：
2）扭矩
3）傳動比
4）齒寬系數(shù) （懸臂式）
5）材料彈性影響系數(shù)
6）應力循環(huán)次數(shù)：
7）由《機械設計》圖10-21安齒面硬度查的小齒輪的接觸疲勞極限
8）由圖10-19查得齒輪的接觸疲勞壽命系數(shù)
9)計算接觸疲勞需用應力
取失效率為1%，安全系數(shù)為S=1
?計算
1）試算齒輪分度圓直徑的代入中較小的值
2）計算圓周速度
3）計算齒寬b
4）計算齒寬與齒高之比b/h
5）計算載荷系數(shù)
根據(jù)，7級精度，由圖10-8查得動載荷系數(shù)
直齒輪
由表10-2查得使用系數(shù)
由表10-4查得用插值法查得7級精度，小齒輪懸臂式布置時，
查得圖10-13的
載荷系數(shù)
按實際載荷系數(shù)校正所得分度圓直徑
計算模數(shù)m
3、按彎曲疲勞強度計算數(shù)值
?確定公式內(nèi)各計算數(shù)值
由圖10-20c查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限
大齒輪的彎曲疲勞強度極限
由圖10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù)
計算彎曲疲勞許用應力
取彎曲疲勞安全系數(shù) ，由圖10-12得
計算載荷系數(shù)
查取齒形系數(shù)
由表10-5查得：
查取應力校正系數(shù)
由表10-5查得
計算大小齒輪的并加以比較
小齒輪：
大齒輪：
由以上計算可知，大齒輪的數(shù)值大，故而選用大齒輪的進行設計計算
?設計計算
對比計算結(jié)果：m大小取決于彎曲疲勞強度，而齒輪接觸疲勞強度只與齒輪的直徑有關(guān)。因此，可以取彎曲疲勞強度的模數(shù)，并就近圓整，m=4，按接觸疲勞強度得的分度圓直徑
算出小齒輪的齒數(shù)
大齒輪的齒數(shù) 取
這樣設計出的齒輪傳動，既滿足了齒面接觸疲勞強度，又滿足了齒根彎曲疲勞強度，并做到了結(jié)構(gòu)緊湊，避免浪費。
4、幾何尺寸的計算
1）計算分度圓直徑：
2）計算中心距
3）計算齒輪寬度
取
4）按彎曲疲勞強度進行校核
1.
2
故大小齒輪均滿足強度要求。
大小齒輪的各部分計算尺寸如下：
序號
項目
代號
計算公式
結(jié) 果
小齒輪
大齒輪
1
齒數(shù)
z
30
54
2
模數(shù)
m
4
4
3
齒寬
b
65
60
4
齒頂高系數(shù)
ha*
1.0
1.0
5
頂隙系數(shù)
c*
0.25
0.25
6
壓力角
a
200
200
7
分度圓直徑
d
120
216
8
齒頂高
ha
4
4
9
齒根高
hf
5
5
10
齒全高
h
9
9
11
齒頂圓直徑
da
128
224
12
齒根圓直徑
df
110
206
13
基圓直徑
db
112.6
202.97
14
齒距
p
12.56
12.56
15
基圓齒距
pb
11.80
11.80
16
齒厚
s
6.25
6.25
17
齒槽寬
e
6.25
6.25
18
頂隙
c
1.0
1.0
19
標準中心距
a
168
20
節(jié)圓直徑
d'
120
216
二．行星輪系的設計
1.選擇齒輪類型、精度等級、材料及其齒數(shù)等
1）直齒輪傳動；
2）7級精度 GB 10095-88；
3）材料的選擇
齒輪
性質(zhì)
材料
熱處理
表面硬度
齒面接觸疲勞極限
齒面彎曲疲勞極限
精度
太陽輪
40Cr
調(diào)質(zhì)
270HBS
800MPa
300MPa
7
行星輪
40Cr
調(diào)質(zhì)
270HBS
800MPa
300MPa
7
內(nèi)齒輪
2G310-570
調(diào)質(zhì)
190HBS
600MPa
240MPa
7
選擇內(nèi)齒輪、太陽輪、行星輪齒數(shù)
因確定該級傳動比為：，查表得行星輪數(shù)取為2
載荷不均衡系數(shù)
以下驗證該行星輪是否滿足相應的條件
傳動比條件
2、同心條件
保證中心論和行星架軸線重合的條件下正確嚙合，為此，各對嚙合齒輪之間的中心距必須相等
若 ，則，為滿足同心條件，則，
3、裝配條件
保證各行星輪能均布安裝在兩中心齒輪之間，為此，各齒數(shù)與行星輪個數(shù)必須滿足裝配條件 （整數(shù)）
，為整數(shù)，故滿足裝配條件
4、鄰接條件
保證鄰接的兩個行星輪的齒數(shù)不能相碰
5、齒數(shù)、模數(shù)、和中心距的計算
按公式計算太陽輪的分度圓直徑
齒輪傳動比為：2.55；
使用系數(shù)為： 1.25；
算式系數(shù)為： 768（查表所得）；
綜合系數(shù)為： 2.0|（查表所得）；
太陽輪單個齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩
齒寬系數(shù) 取為0.6；
代入式中，計算得到：
所以模數(shù) ，取為
則
齒寬，取
故，
6、齒輪的強度驗算
1）確定計算負荷
名義轉(zhuǎn)距： ；
名義圓周力：
2）應力循環(huán)次數(shù)
其中，太陽輪相對于行星架的轉(zhuǎn)速；
壽命周期為要求傳動總運轉(zhuǎn)時間。
3）確定強度計算中的各種系數(shù)：
A、使用系數(shù) ,取 KA=1.25（查表得);
B、動負荷系數(shù)
因 和
可根據(jù)圓周速度
由圖10-8查7級精度
C、齒向載荷分布系數(shù)
式中，計算接觸強度時運轉(zhuǎn)初期的齒向載荷分布系數(shù)
由圖5-2查得
計算接觸強度時運轉(zhuǎn)初期的齒向載荷分布系數(shù)
由圖5-4查得
計算彎曲強度時跑合系數(shù)
由圖5-5查得
與均載系數(shù)有關(guān)的系數(shù)，則分別為：0.7，,085
所以，
D、齒間載荷分布系數(shù)
因
精度 7級，硬齒面直齒輪
由表查得：
E、節(jié)點區(qū)域系數(shù)
F、彈性系數(shù)
G、載荷作用齒頂是，齒形系數(shù)，
根據(jù)（查圖5-11）
H、載荷作用齒頂時應力修正系數(shù)：
I、重合度系數(shù)
其中，重合度計算如下：
兩輪分度圓半徑：
兩輪齒頂圓半徑：
兩齒頂圓壓力角：
又因兩齒輪是按照標準中心距安裝，則
4）齒數(shù)比
5）計算接觸應力基本值
6）接觸應力
7）彎曲應力值
8)彎曲應力
9)確定計算許用接觸應力
1、壽命系數(shù)
因(次），由圖5-19得
2、潤滑系數(shù)
因，查圖5-14得
3、速度系數(shù) ，查圖5-15得
4、粗糙度系數(shù)
由齒面 ，查圖5-16得
5、工作硬化系數(shù)
由圖5-17查得
6、尺寸系數(shù)由圖5-18查得
10）許用接觸應力
11）確定接觸疲勞安全系數(shù)
12）確定計算許用彎曲應力時的各種系數(shù)
1、齒輪應力修正系數(shù) ;
2、壽命系數(shù) 查表5-25得 ;
3、相對齒根圓角敏系數(shù)，查表5-22得
4、齒根表面狀況系數(shù) 查表5-23得
5、尺寸系數(shù) ，由表5-24得
13）許用彎曲應力
14）確定彎曲強度安全系數(shù)
15)行星輪系的相關(guān)尺寸總結(jié)
序號
項目
代號
結(jié) 果
太陽輪
行星輪
大齒輪
1
齒數(shù)
z
20
51
122
2
模數(shù)
m
6
6
6
3
齒寬
b
63
58
58
4
齒頂高系數(shù)
1.0
1.0
1.0
5
頂隙系數(shù)
0.25
0.25
0.25
6
壓力角
7
分度圓直徑
d
120
306
732
8
齒頂高
6
6
6
9
齒根高
7.5
7.5
7.5
10
齒全高
h
13.5
13.5
13.5
11
齒頂圓直徑
132
318
720
12
齒根圓直徑
105
301
747
13
基圓直徑
112.76
187.55
687.85
14
齒距
p
18.84
18.84
18.84
15
頂隙
1.5
1.5
1.5
16
標準中心距
a
213
4.5軸的設計及計算
一、中間軸的設計
1、由于高速軸是和電機軸連在一起的，亦即高速軸即電機軸，故不再對電機軸進行軸的設計，是標準軸，直接對中間軸設計。
2、軸的材料的選取
有機械設計手冊我們選用40Cr，熱處理方式為調(diào)質(zhì)處理
3、軸頸的初步估算
取A=100，由公式 得
4、軸的結(jié)構(gòu)設計
1）由軸的結(jié)構(gòu)及設計要求，取
2）小齒輪左側(cè)軸肩定位，取
3）初步選深溝球軸承，參照工作要求并根據(jù) ，由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取0基本游隙組，標準精度等級的深溝球軸承61909，其尺寸為,(倒角半徑為，安裝尺寸為），故，
4）取
5）大齒輪右側(cè)用軸肩定位，取
6）取 （故此，中間軸的結(jié)構(gòu)初步確定）
5、按彎扭合成進行軸的強度校核
1）繪制計算簡圖；
2）計算有用在軸上的力
;
3）求支反力
垂直面（V） 根據(jù)可得
(校核 812.2+1461.9+605.2=2879.3，無誤）
水平面
(校核 15264.5+4016.7=17049.7+2231.5=19281.2，無誤）
4）計算彎距
垂直面
水平面
合成彎矩
5）作扭矩
6）作當量彎矩 取
7）校核軸的強度
查表可知 許用彎曲應力
驗證A處的強度
驗證B處的強度
故強度足夠。
二、低速軸的設計
1、軸的材料的選取
和上面高速軸一樣，選用40Cr，熱處理方式用同樣為調(diào)質(zhì)處理
2、軸頸的初步計算
3、軸的結(jié)構(gòu)設計
1）根據(jù)設計要求 和所知條件,取
2）由及工作要求初步選深溝球軸承61910，其尺寸為
,安裝尺寸 ，
故，取
3）由齒輪右側(cè)由軸肩定位，故取
4）由齒寬為60，取
（故此，低速軸的結(jié)構(gòu)初步確定）
4、按彎扭合成進行強度校核
1）繪制計算簡圖
2）計算作用在軸上的力
3）求支反力
垂直面(V) 根據(jù) 可得
(校核 1412.1+1021.8+2541.7=4975.6，無誤）
水平面（H）根據(jù)可得
4）計算彎矩
垂直面
水平面
合成彎矩
5）作扭矩
6）作當量彎矩 取
7)查表可知 許用彎曲應力
驗證A處的強度
驗證B處的強度
故強度滿足。
4.6滾動軸承的校核計算
1、作用在軸承上的載荷
2、當量動載荷計算
查表得 61909型單列向心球軸承
故，則
3、驗證軸承的額定動載荷
軸承的使用壽命 小時
查表得
又根據(jù) ，查表得
則
4.7鍵的強度計算
軸與齒輪的鍵聯(lián)接的校核
1）根據(jù)軸頸 ，查表6-1得
2)核算工作面的比壓
鍵的工作長度
鍵的工作高度
則
查表可知 鍵連接的許用比壓為：
則 ，即鍵連接強度滿足要求。
5.滾筒式絞車制動器的設計
5.1制動器的形式和常用安全裝置
1常用絞車制動閘的形式
絞車制動閘的形式有下列三種：
(1)帶式制動閘
帶式制動間有結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、維修快捷等優(yōu)點，但也有制動力矩受限、閘帶易磨損等缺點。一般用于井下小絞車.
(2)塊式制動閘
塊式制動閘因閘塊大都使用木塊而得其名。滾簡直徑在1．2m及其以上的老式絞車皆采用塊式制動間。按結(jié)構(gòu)分，有角移式塊式制動閘和平移式塊式制動閘。
(3)盤式制動閘
盤式制動閘是一種利用盤形彈簧(又稱碟形彈簧)彈力緊閘和利用液壓推力松閘的一種新型絞車制動裝置。由于使用多副制動閘，制動可靠性高；用電液調(diào)壓裝置來調(diào)節(jié)制動力矩，操作方便，可調(diào)性好；慣性小，動作快，靈敏度高；重量輕，外形尺寸??；通用性好等優(yōu)點，因而盤形閘獲得廣泛應用。但也有制造精度高、密封要求嚴格和碟形彈簧可能失效等缺點，在使用維護中必須注意。
2.絞車上應有的安全裝置
(1)制動閘
各類絞車都必須具備制動鬧，重要絞車應有手動操縱閘和能自動操縱的保險閘。如果手動閘和保險閘共同使用一套閘瓦制動時，操縱和控制機構(gòu)必須分開。滾筒直徑在o．8m及其以下的絞車只有手動閘。
(2)深度指示器
深度指示器是指示提升容器在井筒中運行位置的重要裝置。滾簡直徑1.2m及其以上的絞車都裝有深度指示器。在深度指示器上都裝有減速警鈴、過卷保護開關(guān)、限速凸輪板、傳動齒輪和離合聯(lián)軸節(jié)等。指示針裝在螺母上，由兩根絲杠帶動，使兩根指針同時做上下移動。
(3)各種保險裝置
提刀絞車按規(guī)定要求必須裝設下列保險裝置：防止過卷裝置、防止過速裝置、過負荷和欠電壓保護裝置、限速裝置、閘瓦過磨損保護裝置、松繩報警裝置、滿倉保護裝置和深度指示器失效保護裝置等。滾筒直徑o．8m及其以下的絞車，由于絞車結(jié)構(gòu)簡單，運行速度較侵，一般都沒有上述保險裝置。滾簡直徑1．2m及其以上的絞車．根據(jù)個同的使用要求設置不同類型和數(shù)量的保險裝置。
3絞車制動器的作用
保證準確停位，防止電動機停電后,其轉(zhuǎn)子慣性仍繼續(xù)轉(zhuǎn)動.控制放繩速度，防止?jié)L筒上鋼絲繩亂纏繩。實際進行回柱作業(yè)時，為縮短拴繩時間，可打開回柱絞車的離合器．使?jié)L筒與蝸輪蝸桿減速箱脫開，拴繩工可迅速輕快地將鋼絲繩從滾簡上拉出來，直至拴到需要回收的頂柱上。為限制滾筒放繩旋轉(zhuǎn)時的慣性，可使用制動閘進行控制，防止?jié)L筒上鋼絲繩亂繩.
5.2制動器的選用和設計
1制動器的確定
根據(jù)給出的滾筒直徑以及絞車的實際情況,最后確定選用帶式制動器.
2帶式制動器的工作原理
帶式制動器是常見的一種制動器,工作原理為摩擦制動. 圖4-1為帶式制動器結(jié)構(gòu)簡圖。制動塊與閘帶固聯(lián)并插入制動槽內(nèi)。當手柄在操作力P的作用下扳過死點,閘帶緊箍閘輪并欲與之同轉(zhuǎn)由于制動塊與槽的作用,可實現(xiàn)制動目的。
圖5-1 帶式制動器結(jié)構(gòu)簡圖
1閘輪 2閘帶 3制動塊 4拉桿 5手柄 6機體制動槽
帶式制動器是靠作用力Q收緊制動帶而抱住閘輪，即靠帶與輪間產(chǎn)生的摩擦力達到制動目的。為了使帶能夠彎曲，帶通常必須做得很薄((2～4mm)。為了增加摩擦作用，制動帶材料一般為鋼帶上覆有一層石棉織物或夾鐵紗帆布，這層覆蓋物也很薄，被粘結(jié)或鉚在鋼帶上，而且必須是連續(xù)和撓性的。
同其它類型的制動器一樣，為了采用較小型號的制動器和減小安裝尺寸，帶式制動器也應安裝在主電動機或高速軸上，以減小所需的制動力矩。3帶式制動閘的閘帶有下列要求
(1)閘帶(剎車帶)與鋼帶連接應使用鋼或鋁質(zhì)鉚釘鉚接，鉚釘埋入閘帶深度不小于閘帶厚度的30％。間帶和鋼帶鉚接后．應緊緊相貼，不得有皺折和拱曲現(xiàn)象；不得有間隙；鋼帶兩頭彎曲鉚接后的鉚釘頭不得高于閘帶厚度；
(2)帶式制動閘安裝到絞車上后，閘帶與閘輪的接觸面積不小于閘帶面積的70％
(3)閘帶使用后，不得有裂紋，閘帶磨損余厚不小于3mm；
(4)與閘帶相連接的拉桿螺栓、叉頭、閘把、銷軸等零件不得有損傷或變形，拉桿螺栓應用背帽背緊；
(5)閘把及杠桿等應操作靈活可靠，施閘后，閘帶不應有明顯伸長。注意緊閘后，間把位置個應低十水平位置，適當保持在略有向L傾角的位置.
圖5-2手壓帶式制動閘
1制動閘 2手把 3叉頭 4拉桿軸承架 5丁字板
4制動器的制動
由已知條件知鋼絲繩的牽引力為45kN，又由前面知道滾筒的平均纏繞半徑，所以可以求出制動力矩。即
6.滾筒式絞車的使用與說明
6.1使用與維護
絞車操縱的整個動作就是啟動和關(guān)閉電動機，及用雙手交替差動操作剎車手柄，其程序如下：
卷筒的剎車帶剎住，大內(nèi)齒輪上的硬松開，啟動電動機，使傳動齒輪開始運轉(zhuǎn)，此時，卷筒不轉(zhuǎn)動，僅大內(nèi)齒輪回轉(zhuǎn)著。
欲開動卷筒，只需將卷筒的剎車帶完全松開，而將大內(nèi)齒輪的剎車帶剎緊，這時大內(nèi)齒輪被剎住不動，由于行星輪系的作用，卷筒開始全速回轉(zhuǎn)，纏繞鋼絲繩，進行工作。絞車作業(yè)過程中，如欲使絞車暫時停止運轉(zhuǎn)，應將大內(nèi)齒輪上的剎車帶松開，而將卷筒上的剎車帶剎緊，需微調(diào)節(jié)被牽引的負載的位置時，只需交替上或下壓左右剎車的手柄，使卷筒時轉(zhuǎn)時停即可。在操作手柄時，應注意銷軸?；罟?jié)螺釘及墊板等零件的保護，防止損傷折曲，如停車時間較長，應把電動機關(guān)閉。此時，如鋼絲繩處于拉緊狀態(tài)，為防止其向上墜滑，卷筒上的剎車帶必須牢牢剎住。當欲使繩端重物放繩，卷筒反轉(zhuǎn)時，應將電動機倒轉(zhuǎn)，先剎住卷筒，使絞車進入運行狀態(tài)。而后松開卷筒上的剎車手柄，緊剎大內(nèi)齒輪的剎車帶，卷筒既在電動機的驅(qū)動下正常反轉(zhuǎn)，而無過速之虞，下放的速度可借剎車帶對卷筒的半制動而加以控制、調(diào)整。
預定動作任務完成之后，即可停車，操作程序結(jié)束。
操作中英注意的事項：
滾筒的開動和停止必須迅速，以減少剎車帶的磨損，但不允許做急劇的開車、停車，以防損壞傳動機件。當轎車在做下滑重物時，兩個剎車帶都必須接觸良好，穩(wěn)妥可靠，在電動機運時，兩個剎車不可同時剎住，否則有可能損壞減速裝置，燒毀電機。要經(jīng)常注意剎車時的工礦狀態(tài)，如果制動不靈活，就必須加以調(diào)整；落在剎車鼓上的油脂污物清除干凈，絞車的卷筒，剎車帶及軸承等工作溫度不得超過70攝氏度，如溫度劇烈上升，必須停車檢查。
在使用過程中，要定期檢查，聲音是否異常，有無振動現(xiàn)象；油質(zhì)、油量、油溫是否合格，有無漏油現(xiàn)象；密封裝置必須完整無損，以防止灰塵侵入及潤滑油外溢。此外如繩頭是否牢靠，傳動機內(nèi)部有無破損或咬住現(xiàn)象，另外有無過度磨損等，均需切實檢查，發(fā)現(xiàn)問題均需處理后才能開機。電動機不得堆積煤塵，溫度不得超過70，以防止淋水使電動機受潮。絞車如有較長時間擱置不用，其裸露部分，應涂敷一層保護油以防銹蝕。
6.2絞車的潤滑
及時充分的潤滑對保證絞車的安全運轉(zhuǎn)，延長使用壽命，具有很大的意義，潤滑材質(zhì)必須合乎要求，不能混有灰塵。污物及水等雜質(zhì)。
電動機后蓋的滾珠軸承及 軸承支架中的滾珠軸承用黃油潤滑，傳動機構(gòu)和行星輪用以2:1比例配制的黃油和機油的 混合油灌入卷筒內(nèi)潤滑。卷筒內(nèi)的注油量為2-2.5公斤。電動機轉(zhuǎn)子軸承的油量不得超過軸承室容積的2/3。
加油時，必須仔細清除油孔的灰塵、污垢，勿使其隨油進入絞車內(nèi)部，注油完畢后，應將油堵緊。
新的絞車使用前應先加潤滑油，新的或者是大修后的絞車，在運轉(zhuǎn)8-10天后，必須更換潤滑油，以去除零件在傳動過程中磨落的會加劇零件磨損的金屬微粒細屑。
在正常的情況下，每三個月至少要換一次油。潤滑油的溫度不得超過70攝氏度。
6.3絞車的裝配及檢驗
1.組裝前的準備工作如下：
用高壓水槍或機械人工的方法徹底清除滾筒內(nèi)的鑄造粘砂，鏟削磨平修復遺留的鑄造缺陷。復檢加工件及外購件關(guān)鍵部分的尺寸，包括徑向的和軸向的有關(guān)尺寸以及密封件安裝倒角的尺寸。
檢查電動機及角軸架的中心高做下記錄，并準備相應的墊片補正。
總裝前先裝成部件再進行總裝，總裝前，應裝成以下各主要部件：
1）齒輪架部件；
2）大齒輪架部件；
3）內(nèi)大齒輪部件，即傳動系統(tǒng)裝置；
4）剎車部件；
5）底座部件
裝配時，應注意以下事項：
所有零件表面，均需拭凈，嚴防鐵屑粒帶入，各運轉(zhuǎn)零件的潤滑油脂，可在裝配時按上述所指示的用油量進行涂注，所有滾動軸承，應在油槽中加熱后（不許超過200攝氏度）進行套裝，不得硬打硬砸。
裝配前必須熟知絞車各部分的構(gòu)造，防止錯裝，漏裝，裝配完成之后，應先盤車轉(zhuǎn)動，確認無不良現(xiàn)象及阻礙物后，再開動電動機試轉(zhuǎn)調(diào)整，使之進入常態(tài)。
6.4絞車的修復與零部件的更換
1）石綿帶的更換
當石棉帶磨損后的厚度小于2mm時需要更換，先鏟除鉚釘頭取下舊帶，再用心鉚釘上新帶。
2）軸承的更換
當發(fā)現(xiàn)運轉(zhuǎn)有異常聲音、發(fā)熱不正常，如果觀其滾珠或滾道上有嚴重的剝落斑點，則需要按正確裝配方式予以更換。
3）鋼絲繩的更換
當鋼絲繩磨損到技術(shù)規(guī)程所規(guī)定的限度時應予以更換。
4）密封圈的更換
當發(fā)現(xiàn)漏油時，應及時查找原因予以更換。
6.5絞車的拆卸
絞車按照裝配相反的順序進行拆卸
首先應旋開繩卡，取下鋼絲繩，然后將剎車帶上的銷子取出，自墊板中將剎車部件取下。
其次擰去使端蓋、軸承支架與底座相連接的螺栓，擰出螺釘，將電動機從絞車的一邊拆去，然后擰去6個螺栓，取下壓簧和軸承支架，再擰去固接大齒輪架與滾筒的6個螺栓，此時即可將大內(nèi)齒輪部件及大齒輪部件一并從滾筒中取出。
為了拆下大內(nèi)齒輪及擋盤等零件，應擰去6個螺栓，螺母及大內(nèi)齒輪的三個定向緊定螺釘，同時取下滾珠軸承一側(cè)的彈性擋圈，即可一一將它們拆下來。
為拆卸滾珠套機齒輪架應在擰去緊定螺釘后，輕輕地擊出，此時要看一看油堵螺釘是否已擰去，否則將阻礙齒輪架的拆出。
為使?jié)L動軸承拆卸方便，在內(nèi)齒輪、擋圈安裝滾珠軸承部位的根部端面處均預鉆有拆卸孔?？稍诖慰字胁迦脬~棒，將滾動軸承輕輕擰出。電動機齒輪的拆卸，可籍電動機說明書內(nèi)附錄所示的工具，將其鉤腳插入電動機齒輪的孔中，擰旋軸桿，即可將其取下。
絞車各滾動軸承端部及齒輪柄尾上廣泛采用了65mm鋼制彈性擋圈定位，在拆卸時，要將手鉗鉗口部磨尖，插入彈性擋圈端部的