《礦井提升機(jī)設(shè)計(jì)》word版

摘要副井提升機(jī)是礦井大型固定設(shè)備之一，它的主要任務(wù)是沿井筒提升矸石、廢料，下放材料，升降人員和設(shè)備等，其性能好壞直接關(guān)系到礦山的生產(chǎn)效率和安全性及可靠性。本文針對(duì)目前副井提升設(shè)備的現(xiàn)狀，從實(shí)際需要出發(fā)，設(shè)計(jì)了副井提升機(jī)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，主要包括主軸、減速器、聯(lián)軸器的設(shè)計(jì)和計(jì)算，鋼絲繩、卷筒、電動(dòng)機(jī)的選型等。目前國(guó)內(nèi)外大中型礦井的新井設(shè)計(jì)幾乎全部選用多繩摩擦提升系統(tǒng)。多繩摩擦提升系統(tǒng)具有很多顯著的優(yōu)點(diǎn)，如安全可靠、節(jié)省鋼材和技術(shù)先進(jìn)等。主軸、減速器、聯(lián)軸器等是其主要組成部分，它們性能的好壞決定了提升機(jī)工作性能和安全可靠性的優(yōu)劣，因此，合理地選擇和設(shè)計(jì)這些零部件具有很重要的意義。為此，必須熟悉和掌握礦井提升設(shè)備的結(jié)構(gòu)、工作原理、性能特點(diǎn)等方面的知識(shí)，以做到設(shè)計(jì)合理，計(jì)算精確，使設(shè)計(jì)出的提升機(jī)能夠安全，可靠、經(jīng)濟(jì)地工作。關(guān)鍵詞:副井提升機(jī) 主軸 減速器 聯(lián)軸器ABSTRACTAuxiliary mine hoister is one of the large fixed eqipment in the mine.its main task is raising the waste rock and waste material,decentralizing materials,lifting personnel and eqipments and so on. its performance is directly related to the efficiency, safety and reliability of the mining productionthe. Aiming at the present situation and according to the actual needs,this text finisted the design of the driving systemof auxiliary mine hoister, mainly including the design and calculation of spindle, reducer, coupling,and the selection of steel wire, drum, motor selection, etc. Bothat home and abroad, the new wellsdesign of large and medium-sized mines almost all use the hoisting system with more rope friction. It has many prominent advantages, such as its safe and reliable, it can save steel and we have advanced technology about it, etc. Spindle, reducer, couplings etc is the main component of the mine hoister, they decided the working performance and safety grounds of the hoister, therefore, the reliability of reasonable selection and design of these parts have very important significance. Therefore, we must be familiar with and grasp the structure, working principle and characteristics of the mine hoister , in order to achieve reasonable design and accurate calculation , and in order that the hoist can be safe, reliable,and economical to work.Keywords:auxiliarymine hoistspindlereducercoupling 前言畢業(yè)設(shè)計(jì)是培訓(xùn)學(xué)生綜合運(yùn)用本專業(yè)所學(xué)的專業(yè)知識(shí)來分析、解決實(shí)際問題的能力的重要教學(xué)環(huán)節(jié)，是對(duì)四年所學(xué)知識(shí)的復(fù)習(xí)和鞏固，同時(shí)也促進(jìn)了同學(xué)們之間的互相探討、互相學(xué)習(xí)。通過畢業(yè)設(shè)計(jì)不僅可以鞏固我們的專業(yè)知識(shí)，為以后的工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，而且還培養(yǎng)了我們熟練使用資料，運(yùn)用工具書的能力。為了能夠充分運(yùn)用本專業(yè)所學(xué)的知識(shí)，本文選擇了副井提升機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，通過同學(xué)們之間的互相探討和老師的認(rèn)真指導(dǎo)，完成了對(duì)減速器、主軸的整體設(shè)計(jì)以及其它零部件的選型。在設(shè)計(jì)過程中，從圖書館查閱了大量的相關(guān)文獻(xiàn)，并在網(wǎng)上搜集了很多相關(guān)資料，從中尋找設(shè)計(jì)思路和設(shè)計(jì)方法，經(jīng)過認(rèn)真的分析和比較，最終選擇了多繩摩擦提升機(jī)的設(shè)計(jì)。由于礦井深度和產(chǎn)量的不斷增加，纏繞式提升機(jī)的卷筒直徑和寬度也隨之增大，使得提升機(jī)卷筒體積龐大而笨重，給制造、運(yùn)輸、安裝等帶來很大的不便。由此產(chǎn)生了多繩摩擦式提升機(jī)，多繩摩擦提升機(jī)有很多顯著的優(yōu)點(diǎn)，如結(jié)構(gòu)緊湊、安全可靠、技術(shù)先進(jìn)等，目前我國(guó)大多采用這種形式的提升機(jī)。該設(shè)計(jì)力求內(nèi)容精練、重點(diǎn)突出。在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中，指導(dǎo)老師呂鯤老師給予了很多指導(dǎo)和幫助，在此特表示深深的感激。由于時(shí)間倉促，再加上所學(xué)知識(shí)有限，設(shè)計(jì)中難免出現(xiàn)錯(cuò)誤或不當(dāng)之處，懇請(qǐng)各位教師給予一定的批評(píng)和建議。目 錄1 緒論11.1 礦井提升機(jī)11.2 礦井提升機(jī)的主要結(jié)構(gòu)及其作用31.2.1 工作機(jī)構(gòu)31.2.2 制動(dòng)系統(tǒng)41.2.3 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)41.3礦井提升機(jī)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)41.4 多繩摩擦提升機(jī)的工作原理51.5多繩摩擦式礦井提升機(jī)的優(yōu)點(diǎn)及其局限性61.6多繩摩擦式礦井提升機(jī)在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀82 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的確定92.1 設(shè)計(jì)參數(shù)92.2 設(shè)計(jì)方案的確定93 鋼絲繩的選擇和卷筒尺寸的確定113.1 提升容器型號(hào)的選擇113.2 提升鋼絲繩的選擇123.2.1 鋼絲繩的結(jié)構(gòu)123.2.2 鋼絲繩的選擇123.3 卷筒尺寸的確定133.3.1 卷筒結(jié)構(gòu)133.3.2卷筒尺寸的確定144 減速機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)164.1 減速機(jī)構(gòu)總體設(shè)計(jì)方案164.2 電動(dòng)機(jī)的選擇和傳動(dòng)比的計(jì)算174.3 計(jì)算運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)184.4 齒輪的設(shè)計(jì)194.4.1 選定齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù)194.4.2 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)194.4.3 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)214.5 傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)計(jì)算254.5.1 高速軸的設(shè)計(jì)計(jì)算254.5.2 低速軸的設(shè)計(jì)計(jì)算294.5.3 聯(lián)軸器和軸承的選擇324.6 軸系部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)364.6.1 軸承蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)364.6.2 軸外伸處的密封設(shè)計(jì)394.6.3 套筒的設(shè)計(jì)394.7 減速器箱體的設(shè)計(jì)404.7.1 減速器箱體結(jié)構(gòu)尺寸404.7.2 油面位置及箱座高度的確定424.7.3 油溝的結(jié)構(gòu)形式及尺寸434.8 減速器的附件434.8.1 檢查孔與檢查孔蓋的設(shè)計(jì)444.8.2 通氣器的結(jié)構(gòu)及尺寸454.8.3放油孔、螺塞和封油圈454.8.4 油標(biāo)指示器474.8.5 起吊裝置474.8.6 定位銷494.8.7啟蓋螺釘505 主軸的設(shè)計(jì)計(jì)算與校核515.1 概述515.2 主軸設(shè)計(jì)計(jì)算515.3主軸強(qiáng)度校核556 總結(jié)62致謝63參考文獻(xiàn)641 緒論1.1 礦井提升機(jī)礦山提升機(jī)是通過鋼絲繩帶動(dòng)容器（罐籠或箕斗）沿井筒升降，與裝卸裝置、封閉井塔或敞開井架、導(dǎo)向輪或天倫等組成的以完成輸送人員設(shè)備、煤炭、矸石等物料為任務(wù)的大型機(jī)械設(shè)備。提升設(shè)備是一個(gè)系統(tǒng)，主要包括提升機(jī)、提升主鋼絲繩、提升容器等。提升系統(tǒng)按被提升對(duì)象分為主井提升和副井提升。主井是用于提升礦產(chǎn)品，副井是用于提升和下放設(shè)備、提升矸石、下放礦井礦物挖出后防塌陷的充填物等輔助材料，以及升降人員之用。所以也有把副井稱之為輔井，副井的提升容器一般都用罐籠。礦井提升機(jī)是提升系統(tǒng)中最主要的組成部分。按提升鋼絲繩的工作原理，可分為纏繞式礦井提升機(jī)和摩擦式礦井提升機(jī)兩類。 圖1-1纏繞式礦井提升機(jī)纏繞式礦井提升機(jī)（如圖1-1）有單繩纏繞式和多繩纏繞式兩種，提升鋼絲繩纏繞在卷筒上的方式與一般絞車類似，無論立井或斜井均可以使用，但提升高度和最大載荷等，受現(xiàn)有鋼絲繩的制造能力和滾筒容繩量的限制。一般而言，當(dāng)鋼絲繩直徑大于60mm時(shí)，制造困難，同時(shí)會(huì)導(dǎo)致提升機(jī)及提升設(shè)備龐大。所以，一般提升載荷重量不得超過20t，一層纏繞時(shí)的提升高度不超過600m。圖1-2落地摩擦式礦井提升機(jī)摩擦式礦井提升機(jī)適用于鑿井以外的各種豎井提升。提升繩搭掛在摩擦輪上，利用與摩擦襯墊的摩擦力使容器上升。提升繩的兩端各連接一個(gè)容器，或一端連接容器，另一端連接平衡重。為提高經(jīng)濟(jì)效益和安全性，摩擦式礦井提升機(jī)采用尾繩平衡提升方式，即配有與提升繩重量相等的尾繩。容器處于井筒中的任何位置時(shí)，摩擦輪兩側(cè)的提升繩和尾繩的重量之和總是相等的。一般將布置在井筒頂部塔架上的這種提升機(jī)稱為塔式摩擦式礦井提升機(jī)。塔架高出地面幾十米，在地震區(qū)和地表土層特厚的礦區(qū)建造井塔耗資較大。布置在地面的稱為落地摩擦式礦井提升機(jī)（如圖1-2），這種提升機(jī)的提升繩通過井架天輪引入井筒，與容器相連。落地多繩摩擦提升機(jī)是在塔式多繩提升機(jī)的基礎(chǔ)上將主機(jī)裝置由空中搬到地面。1.2 礦井提升機(jī)的主要結(jié)構(gòu)及其作用礦井提升機(jī)主要有電動(dòng)機(jī)、主軸裝置、減速器、卷筒、制動(dòng)系統(tǒng)、深度指示系統(tǒng)、測(cè)速限速系統(tǒng)和操縱系統(tǒng)組成，采用交流或直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)。采用低速電動(dòng)機(jī)時(shí)可不用減速器，電動(dòng)機(jī)直接與卷筒主軸相連，或?qū)㈦妱?dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子裝在卷筒主軸的末端。傳動(dòng)功率大時(shí)，可采用2臺(tái)或4臺(tái)電動(dòng)機(jī)同時(shí)驅(qū)動(dòng)。一臺(tái)提升機(jī)的總功率已達(dá)到11600千瓦。制動(dòng)系統(tǒng)是保證提升機(jī)安全運(yùn)行的重要裝置。遇到緊急情況時(shí)，制動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)通過可調(diào)節(jié)制動(dòng)力矩的液壓系統(tǒng)產(chǎn)生兩級(jí)安全制動(dòng)，以保證提升機(jī)及時(shí)停車又不產(chǎn)生制動(dòng)過猛現(xiàn)象。交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)的提升機(jī)，其制動(dòng)系統(tǒng)還要具有靈敏的制動(dòng)力矩可調(diào)性能，以準(zhǔn)確控制提升機(jī)在臨近停車點(diǎn)時(shí)的運(yùn)行速度。下面分別介紹和本設(shè)計(jì)有關(guān)部分的功能。1.2.1工作機(jī)構(gòu)工作機(jī)構(gòu)主要是指主軸裝置和主軸承等，它的作用是：纏繞和搭放提升鋼絲繩；承受各種正常載荷（包括固定靜載荷和工作載荷）；承受在各種緊急事故下所造成的非常負(fù)荷，在非常負(fù)荷作用下，主軸承裝置的各個(gè)部分不應(yīng)有殘余變形；當(dāng)更換提升水平時(shí)，能調(diào)節(jié)鋼絲繩的長(zhǎng)度（僅限于單繩纏繞式雙卷筒提升機(jī)）1.2.2 制動(dòng)系統(tǒng)制動(dòng)系統(tǒng)包括制動(dòng)器和液壓傳動(dòng)裝置兩部分。制動(dòng)器的作用是：在提升機(jī)停止工作時(shí)，能可靠地閘住機(jī)器；在減速階段及下放重物時(shí)，參與提升機(jī)的控制；緊急事故情況下，能使提升機(jī)安全制動(dòng)，迅速停車，避免事故的擴(kuò)大；雙筒提升機(jī)在調(diào)節(jié)鋼絲繩長(zhǎng)度時(shí)，應(yīng)能閘住提升機(jī)的游動(dòng)卷筒。1.2.3 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)包括減速器和聯(lián)軸器。減速器的作用礦井提升機(jī)主軸的轉(zhuǎn)速受到提升速度的限制，一般在10-60r/min之間，而拖動(dòng)提升機(jī)的交流電機(jī)轉(zhuǎn)速通常在480-960r/min的范圍內(nèi)，這樣除采用低速直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)之外，一般情況下不能將主軸和電動(dòng)機(jī)直接連接，中間必須經(jīng)過減速器。因而減速器的作用是減速和傳遞動(dòng)力。聯(lián)軸器是用來連接提升機(jī)的旋轉(zhuǎn)部分，并傳遞動(dòng)力。1.3礦井提升機(jī)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)我國(guó)是采煤大國(guó)，也是礦山機(jī)電設(shè)備制造和使用大國(guó)。解放后我國(guó)工業(yè)技術(shù)得到了迅速發(fā)展，建立了自己的提升機(jī)制造業(yè)。目前我國(guó)可以成批生產(chǎn)各種現(xiàn)代化大型礦井提升機(jī)以及各種配套設(shè)備，無論從設(shè)計(jì)、制造、自動(dòng)控制等各方面，我國(guó)生產(chǎn)的礦井提升設(shè)備都正在跨入世界先進(jìn)的行列。從世界礦井提升機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)看，各國(guó)為爭(zhēng)奪用戶市場(chǎng)，開發(fā)了各種形式、規(guī)格的提升機(jī)，以達(dá)到高效、低能耗、低成本目的。礦井提升機(jī)發(fā)展總趨勢(shì)可歸結(jié)為：在總體上向大負(fù)載、高速、大型化發(fā)展。在提高礦井提升機(jī)的可靠性上也都非常重視，為此除了十分重視礦井提升機(jī)的制造質(zhì)量外，在部件生產(chǎn)上都力求專業(yè)化生產(chǎn)。在設(shè)計(jì)研究上也有很大的投入，如為了提高生產(chǎn)效率，消除操作上的人為因素，在主井提升機(jī)一般都配備全自動(dòng)提升運(yùn)行裝置。在副井提升上提升機(jī)房?jī)?nèi)也不舍=設(shè)提升機(jī)操作員，而趨向于在提升容器內(nèi)由使用人員直接控制提升機(jī)運(yùn)行。再者，為確保提升設(shè)備無事故運(yùn)行，在提升設(shè)備有可能出現(xiàn)故障的各個(gè)環(huán)節(jié)上，設(shè)雙回路系統(tǒng)，并在系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)上設(shè)有各種檢測(cè)、控制、自診斷以及記錄和保護(hù)裝置。因此在提升系統(tǒng)的檢測(cè)、控制等各種元器件方面也做了許多工作。國(guó)外礦井提升機(jī)的發(fā)展已有一百多年歷史，世界上經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的一些國(guó)家，提升機(jī)的運(yùn)行速度已達(dá)20-25m/s，一次提升量達(dá)到50t，電動(dòng)機(jī)容量已超過10000KW。目前，國(guó)內(nèi)經(jīng)常使用的提升機(jī)有單繩纏繞式和多繩摩擦式兩種形式。提升設(shè)備的各項(xiàng)具體技術(shù)都有飛速發(fā)展，隨著礦井開采深度不斷加深和采用集中提升方式，多繩摩擦式礦井提升機(jī)有較大的發(fā)展前途。1.4 多繩摩擦提升機(jī)的工作原理圖1-3多繩摩擦式礦井提升機(jī)多繩摩擦提升機(jī)的工作原理與單繩纏繞式提升機(jī)不同，鋼絲繩不是固定和纏繞在主導(dǎo)輪上，而是搭放在主導(dǎo)輪的摩擦襯墊上，提升容器懸掛在鋼絲繩的兩端，在容器的底部還懸掛有平衡尾繩。提升機(jī)工作時(shí)，拉緊的鋼絲繩必須以一定的正壓力緊壓在摩擦襯墊上。當(dāng)主導(dǎo)輪由電動(dòng)機(jī)通過減速器帶動(dòng)向某一個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，在鋼絲繩和摩擦襯墊之間便發(fā)生很大的摩擦力，使鋼絲繩在這種摩擦力的作用下，跟隨主導(dǎo)輪一起運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)容器的提升和下放。多繩摩擦式同時(shí)使用數(shù)根提升鋼絲繩來提升容器和負(fù)載，只用于立井中，其提升高度和最大載荷不受容繩量的限制。所以它的提升高度和最大載荷都比單繩纏繞式提升機(jī)大。1.5多繩摩擦式礦井提升機(jī)的優(yōu)點(diǎn)及其局限性在國(guó)內(nèi)外，多繩摩擦式提升機(jī)得到飛躍發(fā)展，同單繩纏繞式提升機(jī)相比，它具備以下優(yōu)點(diǎn)：1）由于鋼絲繩不是纏繞在卷筒上，所以提升高度不受卷筒容繩量的限制，更適用于深井提升，這是多繩提升機(jī)較突出的優(yōu)點(diǎn)。例如瑞典某礦井使用50t箕斗的8繩提升機(jī)，提升高度為1300m主導(dǎo)輪的直徑僅為4m，若用單繩纏繞式提升機(jī)，則滾筒直徑將達(dá)7.2到8m，纏繞寬度將達(dá)5到4.5m，鋼絲繩直徑將為80mm，不僅設(shè)備重量大，而且設(shè)備和鋼絲繩直徑過大，制造和安裝使用維修都較困難。2）由于提升容器是由數(shù)根鋼絲繩所承擔(dān)，提升鋼絲繩直徑就比相同載荷下單繩提升的小，并導(dǎo)致主導(dǎo)輪直徑小，因而在同樣提升載荷下，多繩提升機(jī)具有體積小，重量輕，節(jié)省材料，制造容易，安裝和運(yùn)輸方便等特點(diǎn)。3）由于多繩摩擦式提升機(jī)運(yùn)動(dòng)質(zhì)量小，拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)的容量與耗電量都相應(yīng)減少。4）由于多根鋼絲繩提升，幾根鋼絲繩被同時(shí)拉斷的可能性極小，因此提高了提升設(shè)備的安全性，可不設(shè)斷繩保險(xiǎn)器（防墜器），這就給使用鋼絲繩罐道礦井提供了有利條件。5）在卡罐和過卷的情況下，有打滑的可能性，可避免斷繩事故發(fā)生。6）由于多繩提升機(jī)的提升鋼絲繩一般都是偶數(shù)，因而可以用相同數(shù)量的左捻和右捻鋼絲繩，這樣，提升鋼絲繩在運(yùn)行中產(chǎn)生的阻力就可以相互抵消，從而減輕了提升容器因鋼絲繩扭力而產(chǎn)生對(duì)罐道的側(cè)向壓力，既降低了運(yùn)行中的摩擦阻力，又可以減輕罐耳和罐道的單向摩擦，從而延長(zhǎng)了罐耳和罐道的使用壽命。7）由于主導(dǎo)輪寬度較小，軸的跨度也小，改善了主軸的負(fù)載性能。8）主導(dǎo)輪上不纏繩，提升鋼絲繩沒有在纏繩時(shí)沿軸中心方向上的擠壓力（單繩纏繞式礦井提升機(jī)上會(huì)受這種力的影響，通常稱之為“咬繩”），而且，由于鋼絲繩承受的動(dòng)應(yīng)力和靜應(yīng)力都低，因而有利于鋼絲繩使用壽命的提高。但多繩摩擦式礦井提升機(jī)也有它的局限性：1）數(shù)根鋼絲繩的懸掛、更換時(shí)工作量大，維護(hù)檢修、調(diào)整工作較復(fù)雜。2）當(dāng)有一根鋼絲繩損壞而需要更換時(shí)，為了保持各鋼絲繩具有相同的工作條件，則需要更換所有的鋼絲繩。3）因不能調(diào)解繩長(zhǎng)，故雙鉤提升不能用于幾個(gè)中段提升，也不適用于鑿井提升。4）當(dāng)?shù)V井很深時(shí)（例如超過1200到1500m），鋼絲繩故障較多，故不適用于特別深的礦井提升。5）由于使用數(shù)根直徑較細(xì)的鋼絲繩提升，鋼絲繩的外露總面積增加了，在井筒中受礦井腐蝕氣體侵蝕的面積就相應(yīng)增加，加之由于鋼絲繩直徑較細(xì)，鋼絲繩的繩股中鋼絲直徑也較細(xì)，耐磨性也明顯降低，諸因素對(duì)鋼絲繩的使用壽命產(chǎn)生了不利的影響。尤其是對(duì)于某些礦井的淋水呈酸性，腐蝕性則是影響鋼絲繩使用壽命的重要原因之一。綜上所述，多繩摩擦式礦井提升機(jī)的優(yōu)越性是顯著的，特別是對(duì)提升量大的深井，單繩纏繞式提升機(jī)是無法比擬的。通過對(duì)多繩摩擦式礦井提升機(jī)的缺點(diǎn)進(jìn)行分析，可以發(fā)現(xiàn)，這些缺點(diǎn)是可以克服和減輕的。例如，對(duì)于井筒中涌水較大的礦井，除了采取堵水的措施，以減輕對(duì)鋼絲繩的銹蝕外，還可以采用鍍鋅鋼絲繩，以提高抗腐蝕性能。另外在運(yùn)行中還可以定期對(duì)鋼絲繩涂以防腐防滑的戈培油，以改善鋼絲繩的工作條件，總之，多繩摩擦式礦井提升機(jī)已成為現(xiàn)代提升的發(fā)展方向之一。1.6多繩摩擦式礦井提升機(jī)在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀多繩摩擦式礦井提升機(jī)隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，其增長(zhǎng)速度很快，使用范圍也日益增多，不僅立井使用，國(guó)外在斜井或露天斜坡也在使用，例如，聯(lián)邦德國(guó)米爾斯露天礦，1954年在斜坡上使用了單箕斗四繩提升機(jī)，采用封閉式鋼絲繩，直徑為32mm。又如，奧地利Wodzyki礦井是斜井，1960年以前就使用了雙繩摩擦式礦井提升機(jī)，井筒傾角是24度，斜長(zhǎng)1138m，串車提升，繩速8m/s，提升6輛煤車和2輛矸石車，有效負(fù)荷13.56t，為了防止鋼絲繩在主導(dǎo)輪上產(chǎn)生滑動(dòng)，在井底尾繩環(huán)處安裝種錘拉緊的導(dǎo)向輪。國(guó)內(nèi)是使用的多繩摩擦式提升機(jī)也日益增多，1960年第一臺(tái)多繩摩擦式提升機(jī)投入運(yùn)行以來，大量的這種提升機(jī)在我國(guó)安裝運(yùn)行。目前，國(guó)外多繩摩擦式礦井提升機(jī)的發(fā)展方向是：發(fā)展落地式和斜井多繩摩擦式提升機(jī)，研究其用于特淺井、盲井的可能性，以擴(kuò)大起使用范圍；采用新結(jié)構(gòu)，以減小機(jī)器的外形尺寸和重量；實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和遙控，以提高工作的可靠性和生產(chǎn)效率，以適應(yīng)深礦井和大生產(chǎn)量的需求多年來；大量采用先進(jìn)的拖動(dòng)、控制系統(tǒng)，甚至是全液壓型等。隨著礦井開采深度不斷加深和采用集中提升方式，多繩摩擦式礦井提升機(jī)有較大的發(fā)展前途。并為此探索具有耐磨性好、摩擦系數(shù)高的摩擦襯墊材料。新結(jié)構(gòu)的多繩纏繞式礦井提升機(jī)開始在一些國(guó)家使用，它對(duì)提升高度大的深井開采有重要意義；采用液壓馬達(dá)代替電動(dòng)機(jī)的防爆提升機(jī)受到重視；氣力提升也正在研究和發(fā)展中?，F(xiàn)在，各國(guó)為爭(zhēng)奪用戶市場(chǎng)，開發(fā)了各種形式、規(guī)格的礦井提升機(jī)，以適應(yīng)各國(guó)礦井的開采深度，達(dá)到高效、低能耗、低成倍的目的。礦井提升機(jī)的發(fā)展總趨勢(shì)可歸結(jié)為：在總體上向大負(fù)荷、高速、大型化方向發(fā)展。實(shí)用、經(jīng)濟(jì)、高效、可靠的提升機(jī)產(chǎn)品是使用者和制造者共同的追求。2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的確定2.1 設(shè)計(jì)參數(shù): 礦用副井提升機(jī) 最大提升重量10噸 提升高度800m2.2 設(shè)計(jì)方案的確定由第一章中的內(nèi)容可知，礦井提升機(jī)按提升鋼絲繩的工作原理，可分為纏繞式礦井提升機(jī)和摩擦式礦井提升機(jī)兩類。纏繞式礦井提升機(jī)有單繩纏繞式和多繩纏繞式兩種，提升鋼絲繩纏繞在卷筒上的方式與一般絞車類似，無論立井或斜井均可以使用，但提升高度和最大載荷等，受現(xiàn)有鋼絲繩的制造能力和滾筒容繩量的限制。一般而言，當(dāng)鋼絲繩直徑大于60mm時(shí)，制造困難，同時(shí)會(huì)導(dǎo)致提升機(jī)及提升設(shè)備龐大。所以，一般提升載荷重量不得超過20t，一層纏繞時(shí)的提升高度不超過600m。多繩摩擦式提升機(jī)適合用在中等深度和較深的礦井中，相對(duì)于纏繞式提升機(jī)具有安全可靠、結(jié)構(gòu)緊湊、節(jié)省材料、技術(shù)先進(jìn)等優(yōu)點(diǎn)。目前國(guó)內(nèi)外大中型礦井的新井設(shè)計(jì)幾乎全部選用多繩摩擦式提升系統(tǒng)。經(jīng)過對(duì)纏繞式提升機(jī)和摩擦式提升機(jī)優(yōu)缺點(diǎn)的比較和分析，可發(fā)現(xiàn)多繩摩擦式礦井提升機(jī)的優(yōu)越性是顯著的，特別是對(duì)提升量大的深井，單繩纏繞式提升機(jī)是無法比擬的。通過對(duì)多繩摩擦式礦井提升機(jī)的缺點(diǎn)進(jìn)行分析，可以發(fā)現(xiàn)，這些缺點(diǎn)是可以克服和減輕的。例如，對(duì)于井筒中涌水較大的礦井，除了采取堵水的措施，以減輕對(duì)鋼絲繩的銹蝕外，還可以采用鍍鋅鋼絲繩，以提高抗腐蝕性能。另外在運(yùn)行中還可以定期對(duì)鋼絲繩涂以防腐防滑的戈培油，以改善鋼絲繩的工作條件，總之，多繩摩擦式礦井提升機(jī)已成為現(xiàn)代提升的發(fā)展方向之一。由于本論文設(shè)計(jì)的提升機(jī)用在井深800米、提升重量10噸的大型深井煤礦，大多數(shù)纏繞式提升機(jī)都不能滿足要求，因此選用多繩摩擦提升方式，多繩摩擦式提升系統(tǒng)又分為井塔式和落地式兩種，井塔式摩擦提升機(jī)不僅不受礦井地形的限制，簡(jiǎn)化了工業(yè)廣場(chǎng)，而且鋼絲繩不會(huì)受到雨雪的影響，我國(guó)目前大都采用這種形式的提升機(jī)，技術(shù)比較成熟。因此在本副井設(shè)計(jì)中采用井塔式多繩摩擦式提升機(jī)，其提升系統(tǒng)的工作過程是：主電機(jī)聯(lián)軸器減速器聯(lián)軸器提升機(jī)鋼絲繩 導(dǎo)向天輪多繩罐籠根據(jù)煤礦條件確定提升載荷和選用液壓支架寬度，確定使用合適的提升容器，然后選用合適的鋼絲繩，然后根據(jù)載荷對(duì)提升機(jī)進(jìn)行防滑驗(yàn)算，計(jì)算出提升的靜張力和靜張力差，結(jié)合提升機(jī)所需的提升速度，算出系統(tǒng)所需的功率，根據(jù)功率選用合適的電動(dòng)機(jī)，進(jìn)而選用合適的聯(lián)軸器并設(shè)計(jì)出合適的減速器和主軸，通過聯(lián)軸器將功率傳給提升機(jī)，提升機(jī)通過卷筒襯墊與鋼絲繩的摩擦力對(duì)煤礦所需物料和工作人員進(jìn)行往復(fù)的提升和下運(yùn)，從而完成整個(gè)提升運(yùn)輸工作。3 鋼絲繩的選擇和卷筒尺寸的確定3.1 提升容器型號(hào)的選擇礦井提升容器時(shí)直接提升礦石、廢石、人員、材料及設(shè)備的工具。按提升容器類型分為罐籠、箕斗、串車、臺(tái)車、斜井人車和吊桶等。其中罐籠和箕斗應(yīng)用最為廣泛。罐籠主要用于副井提升，箕斗主要用于主井提升。煤炭系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)普通罐籠按固定車廂式礦車名義裝載質(zhì)量分為1t、1.5t、3t三種形式。按提升鋼絲繩的數(shù)目可分為單繩罐籠和多繩罐籠。罐籠按層數(shù)分為單層、雙層和多層罐籠；按制作材質(zhì)分為鋼制罐籠和合金罐籠。由于本設(shè)計(jì)的提升系統(tǒng)為多繩摩擦式提升，且為井深800m，最大提升重量10t的大型副井，故選用型號(hào)為： GDG1.5/9/2/4的多繩雙層罐籠 G罐籠 D豎井多繩 G剛性罐道 1.5裝載礦車的名義載重量為1.5t 9軌距900mm 2罐籠層數(shù)2層 4礦車數(shù)4個(gè)具體參數(shù)為： 罐籠裝載量： 14.68t 罐籠質(zhì)量： 10.93t 最大終端載荷：57/56t根據(jù)所選罐籠型號(hào)，選型號(hào)為MGC1.7-9的礦車，該礦車的有效容積為1.7立方米，自重975kg，名義載重量1.5t。3.2 提升鋼絲繩的選擇提升鋼絲繩是礦車提升設(shè)備的一個(gè)重要部件，也是一個(gè)表薄弱的環(huán)節(jié)，它不僅直接關(guān)系到礦井的正常生產(chǎn)和人員的生命安全，而且其規(guī)格尺寸還將決定提升機(jī)的規(guī)格。在礦井這個(gè)服務(wù)年限里，鋼絲繩是需要經(jīng)常更換的易耗品，所以它又關(guān)系到提升設(shè)備的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行問題。因此對(duì)于提升機(jī)鋼絲繩必須予以足夠的重視。3.2.1 鋼絲繩的結(jié)構(gòu)礦用鋼絲繩都是絲股繩結(jié)構(gòu)，即先有鋼絲捻成繩股，再有繩股捻成繩。制造鋼絲繩的鋼絲是由優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)圓鋼冷拔而成的，一般直徑為0.4到4mm，剛絲的抗拉強(qiáng)度為1400到2000N/mm2,我國(guó)多用1550和1700兩種。為了增強(qiáng)抗腐蝕能力，鋼絲表面可以鍍鋅，稱為鍍鋅鋼絲，未鍍鋅的稱為光面鋼絲。此為還可以用鋼絲韌性來標(biāo)志，分為特好、號(hào)和號(hào)三種，提升礦物用的鋼絲繩可以選用特號(hào)或號(hào)鋼絲來制造，提升人員用的鋼絲繩只允許用特號(hào)鋼絲來制造。在由鋼絲捻成股時(shí)有一個(gè)股芯，在由股捻成繩 時(shí)有一個(gè)繩芯。股芯一般為鋼絲，繩芯有金屬繩芯和纖維繩芯兩種，前者由鋼絲組成，后者可用劍麻、黃麻或有機(jī)纖維制成。繩芯的作用是支持繩股，使繩富于彈性，并可儲(chǔ)存潤(rùn)滑油，防止內(nèi)部鋼絲腐蝕生銹。3.2.2 鋼絲繩的選擇經(jīng)常性作業(yè)中，以提矸作業(yè)載荷最重，故以此條件選擇鋼絲繩。一次提矸量QQ=4rq.V=4×1350×1.7=9180kg根據(jù)罐籠型號(hào)，決定選用六繩摩擦提升機(jī)，n=6；采用三根尾繩，n1=3。已知提人又提貨的鋼絲繩安全系數(shù)ma，按煤礦安全規(guī)程規(guī)定應(yīng)用下式計(jì)算mac=7.77式中Hc為主繩，其值為Hc=Hs+Hj+Hh=800+30+25=855m式中：井塔高度Hj暫取30m；尾繩環(huán)高度Hh暫取25m。主繩單位重力p 式中：根據(jù)計(jì)算出的p值，選用6T（25股）鋼絲繩。其主要參數(shù)數(shù)值為：鋼絲繩直徑d=28mm，每米重力p=29.19N/m,鋼絲最大直徑max=2.2mm,鋼絲最小破斷拉力總和Qq=489kN，鋼絲繩公稱抗拉強(qiáng)度1550Mpa。根據(jù)主繩情況，選用6×19鋼絲繩作尾繩。其主要參數(shù)值為鋼絲繩直徑dw=40mm,每米重力q=59N/m。由于，可認(rèn)為本系統(tǒng)為等重尾繩系統(tǒng)。下面驗(yàn)算安全系數(shù)ma所選鋼絲繩符合要求。3.3 卷筒尺寸的確定3.3.1 卷筒結(jié)構(gòu)卷筒結(jié)構(gòu)形式多樣，可按下述方法分類：按制造方式不同可分為鑄造卷筒和焊接卷筒。鑄造卷筒應(yīng)用廣泛。絞車卷筒大多為鑄造卷筒，成本低，工藝性好，但質(zhì)量大，適用于中小型絞車。大噸位絞車一般采用鑄鋼卷筒。鑄鋼卷筒雖然承受能力較大，但成本較高，若工藝允許，可采用鋼板焊接結(jié)構(gòu)。按照卷筒內(nèi)部是否帶有筋板，可分為帶筋板卷筒和不帶筋板卷筒。無論是卷筒內(nèi)的環(huán)向筋還是縱向筋，均增加制造難度，同時(shí)在筋板和筒壁的連接處還會(huì)引起應(yīng)力集中。按照結(jié)構(gòu)的整體性，卷筒可分為整體式卷筒和分體式卷筒。絞車噸位比較小時(shí)，卷筒常采用整體結(jié)構(gòu)。較大噸位的卷筒，常做成分體裝配形式，這樣可以簡(jiǎn)化工藝，減輕重量。按照轉(zhuǎn)矩的傳遞方式來分，常采用端側(cè)板周邊大齒輪外嚙合式和筒端或筒內(nèi)齒輪內(nèi)嚙合方式。這種卷筒的特點(diǎn)是卷筒軸只承受彎矩。暫取分體裝配式鑄鋼卷筒，鋼板焊接結(jié)構(gòu)。3.3.2卷筒尺寸的確定計(jì)算卷筒直徑我國(guó)煤礦安全規(guī)程規(guī)定，對(duì)于井下用的提升機(jī)，其直徑與鋼絲繩直徑的關(guān)系如下D主導(dǎo)輪直徑，mm；d鋼絲繩直徑，mm；max鋼絲繩中最粗鋼絲的直徑，mm。故取D=2800mm鋼絲繩與主導(dǎo)輪的圍包角a>180度時(shí)可增大摩擦力，故取a為190º根據(jù)鋼絲繩直徑選TSG-2500-17導(dǎo)向輪即井上固定天輪，參數(shù)為直徑為2500mm繩槽半徑17mm導(dǎo)向輪變位質(zhì)量3.69t取繩間距250mm提升機(jī)防滑驗(yàn)算靜防滑系數(shù)為其中Fjs=Qg+Qzg+6pHcg+4qcg+xQg=400919NFjx= Qzg+6pHcg-xQg=247059N則有驗(yàn)算合格。動(dòng)防滑系數(shù)為a1為提升機(jī)加速度按煤礦安全規(guī)程取a1=0.5m/s2ms=Q+Qz+4qc+6pHc/g=39910kgmx=Qz+6pHc/g+Gx/g=29900kg則有驗(yàn)算合格。4減速機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)4.1 減速機(jī)構(gòu)總體設(shè)計(jì)方案組成：傳動(dòng)裝置由電動(dòng)機(jī)、減速器、工作機(jī)組成。減速器是整個(gè)提升機(jī)機(jī)械系統(tǒng)中的一個(gè)重要組成部分，所以它的使用工況與提升機(jī)相同，礦井提升機(jī)多說是三班不停地運(yùn)轉(zhuǎn)著，提升機(jī)的負(fù)荷類型屬于中等沖擊、中等應(yīng)力、正反向運(yùn)轉(zhuǎn)，啟動(dòng)頻繁，啟動(dòng)時(shí)的負(fù)荷一般是正常工作負(fù)荷的1.5到2倍。在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，還會(huì)出現(xiàn)少量沖擊。這種使用工礦確定了減速器的工作狀況、負(fù)荷特性，以至于破壞形式。對(duì)于井塔式多繩摩擦提升機(jī)，多采用中心驅(qū)動(dòng)ZG型漸開線齒輪減速器和雙電機(jī)輸入單出軸的平行軸ZD2R型漸開線齒輪減速器。圖4-1雙入軸平行軸齒輪減速器傳動(dòng)系統(tǒng)圖經(jīng)綜合比較，本設(shè)計(jì)采用雙電機(jī)輸入單出軸的平行軸漸開線齒輪減速器，該類減速器除具備有漸開線平行軸齒輪減速器的優(yōu)缺點(diǎn)外，由于是雙輸入軸，屬多點(diǎn)嚙合，故傳動(dòng)功率大。又由于一個(gè)輸出大齒輪和兩個(gè)小齒輪相嚙合，省去一個(gè)大齒輪，重量比較輕。初步確定傳動(dòng)系統(tǒng)總體方案如圖4-1所示，減速器內(nèi)部選擇一個(gè)漸開線圓柱大齒輪和兩個(gè)漸開線圓柱小齒輪相嚙合。傳動(dòng)系統(tǒng)的總效率22為聯(lián)軸器的效率取0.99為軸承傳動(dòng)效率取0.98為齒輪傳動(dòng)的效率取0.97為卷筒傳遞的效率取0.96為油損取0.95則 0.992×0.982×0.97×0.96×0.95=0.834.2 電動(dòng)機(jī)的選擇和傳動(dòng)比的計(jì)算提升機(jī)經(jīng)濟(jì)速度H為礦井提升深度800米代入得提升機(jī)所需的功率為F為提升機(jī)提升的重力即提升機(jī)卷筒靜張力差為則有電動(dòng)機(jī)所需額定功率k為功率儲(chǔ)備系數(shù)取1.2代入得由于采用的是雙電機(jī)輸入，所以每臺(tái)電機(jī)所需的額定功率為取1250kw根據(jù)提升機(jī)特點(diǎn)選YR1250-8/1430三相交流繞線型異步電動(dòng)機(jī)，其同步轉(zhuǎn)速為750r/min，額定功率1250kw卷筒轉(zhuǎn)速為則傳動(dòng)比4.3 計(jì)算運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)（1）各軸的轉(zhuǎn)速750r/min/750/9.7377r/min(2)各軸輸入功率=1250×0.991237.5kW222×1237.5×0.98×0.972352.7kW(3)各軸輸入轉(zhuǎn)矩電動(dòng)機(jī)軸的輸出轉(zhuǎn)矩=9550=9550×1250/750=15916.7 N·m所以: =15916.7×0.99=15757.5 N·m2=2×15757.5×0.98×0.97=29958.2 N·m運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)結(jié)果如下表軸名/參數(shù)輸入功率 kw輸入轉(zhuǎn)矩 N.m轉(zhuǎn)速 r/min電動(dòng)機(jī)軸750軸1237.515757.5750軸2352.729958.277軸1237.515757.57504.4 齒輪的設(shè)計(jì)4.4.1 選定齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù) 按圖4-1所示的傳動(dòng)方案，選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)。 提升機(jī)工作載荷較大，工作時(shí)間較長(zhǎng)，故選7級(jí)精度。 材料選擇。由機(jī)械設(shè)計(jì)表10-1選擇小齒輪材料為40Cr（調(diào)質(zhì)），硬度為280HBS，大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為240HBS，二者材料硬度差為40HBS。 選小齒輪齒數(shù)Z1=15，大齒輪齒數(shù)Z2=15×9.73=145.5，取Z2=1464.4.2 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)由設(shè)計(jì)計(jì)算公式（10-9a）進(jìn)行試算，即確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值 試選載荷系數(shù)=1.5 計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩。 由表10-7選取齒寬系數(shù)。 由表10-6查得材料的彈性影響系數(shù)ZE=189.8Mpa 由圖10-21d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限，大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限。 由式10-13計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)。取使用壽命Lh=50000h，則有N1=60n1jLh=60×750×1×50000=2.250×109N2=2.250×109/9.7=2.319×108 由圖10-19取接觸疲勞壽命系數(shù)K=0.91，K=0.96 計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力。取失效概率為1%，安全系數(shù)s=1.由式（10-12）得=0.91×600=546=0.96×550=528計(jì)算試算小齒輪的分度圓直徑d，代入中較小的值=計(jì)算圓周速度計(jì)算齒寬b和模數(shù)m計(jì)算齒寬bb=1.3×319.72=415.64mm計(jì)算摸數(shù)mm=計(jì)算齒寬與高之比齒高h(yuǎn)=2.25m=2.25×21.31=47.96計(jì)算載荷系數(shù)K。根據(jù),7級(jí)精度,由圖10-8查得動(dòng)載系數(shù)K=1.2；直齒輪，K=1；由表10-2查得使用系數(shù)KA=1.25；由表10-4用插值法查得7級(jí)精度、小齒輪相對(duì)支撐對(duì)稱布置時(shí)，K=1.379；由，K=1.379查圖10-13得K=1.4；故載荷系數(shù):KKAKKK=1.25×1.2×1×1.379=2.069按實(shí)際載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑由式（10-10a）得計(jì)算模數(shù)=4.4.3 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)由（10-5）得彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值由圖10-20c查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限， 大齒輪的彎曲強(qiáng)度極限。由圖10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù)K=0.86 ， K=0.91計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4，由式（10-12）得=計(jì)算載荷系數(shù)K查取齒形系數(shù)由表10-5查得查取應(yīng)力校正系數(shù)由表10-5查得計(jì)算大小齒輪的并加以比較大齒輪的數(shù)值大.選用. 設(shè)計(jì)計(jì)算 計(jì)算模數(shù)對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)m大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)m的大小取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑有關(guān)，可取由彎曲強(qiáng)度算得的模數(shù)15.3并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值m=16mm，按接觸強(qiáng)度算得的分度圓直徑d1=387mm，算出小齒輪齒數(shù)大齒輪齒數(shù) 幾何尺寸計(jì)算計(jì)算分度圓直徑計(jì)算中心距計(jì)算齒輪寬度取B2=460mm，B1=480mm齒輪其他尺寸計(jì)算與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1) 小齒輪的相關(guān)尺寸分度圓直徑 齒頂高 齒根高 齒全高 齒頂圓直徑 齒根圓直徑基圓直徑 齒距 齒厚 齒槽寬 基圓齒距 法向齒距 頂隙 中心距 傳動(dòng)比 2) 大齒輪的相關(guān)尺寸分度圓直徑 齒頂高 齒根高 齒全高 齒頂圓直徑 齒根圓基圓直徑 齒距 齒厚 齒槽寬 基圓齒距 法向齒距 頂隙 中心距 4.5 傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)計(jì)算4.5.1 高速軸的設(shè)計(jì)計(jì)算求作用在齒輪上的力圓周力Ft和徑向力Fr的大小分別為初步確定軸的最小直徑先按式（15-2）初步估算軸的直徑，選取州的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)表15-3，取A0=115，于是得輸出軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處的軸的直徑d1，為了使所選的州的直徑d1與聯(lián)軸器的軸徑相適應(yīng)，故需同時(shí)選擇聯(lián)軸器型號(hào)。聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩T聯(lián)=k4T3，查表14-1，考慮到轉(zhuǎn)矩變化較大，選k4=1.9，則T聯(lián)=k4T3=1.9×1.576×107=3×107N.mm按照計(jì)算轉(zhuǎn)矩應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩的條件，查聯(lián)軸器手冊(cè)，選用LZ10型彈性柱銷聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩為31500N.m，半聯(lián)軸器的孔徑d=140mm，故取，半聯(lián)軸器長(zhǎng)度L=252mm，半聯(lián)軸器與與軸配合的轂孔長(zhǎng)度L1=202mm。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖4-1軸設(shè)計(jì)草圖 擬定軸上零件的裝配方案如上圖所示，軸1上安裝聯(lián)軸器，軸2上安裝擋圈，軸3和軸5上安裝聯(lián)軸器，軸4做成齒輪軸。根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度1） 為了滿足半聯(lián)軸器的要求的軸向定位要求,1軸段右端需要制出一軸肩,故取2段的直徑;左端用軸端擋圈定位,按軸端直徑取擋圈直徑。半聯(lián)軸器與 L1=202mm， 為了保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上而不壓在軸端上, 故1段的長(zhǎng)度應(yīng)比L1略短一些,現(xiàn)取。2） 初步選擇滾動(dòng)軸承.因軸承同時(shí)受有徑向力和軸向力的作用,故選用單列圓錐滾子軸承.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(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的單列圓錐滾子軸承32030 X2型，其尺寸為，故，而。右端滾動(dòng)軸承采用軸肩進(jìn)行軸向定位.由手冊(cè)上查得32030 X2型軸承定位軸肩高度。 3）4段做成齒輪軸，已知齒輪寬度B1=390mm，齒輪端面與內(nèi)機(jī)壁距離取70，因此4）軸承端蓋的總寬度為20mm(由減速器及軸承端蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而定) .根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對(duì)軸承添加潤(rùn)滑脂的要求,取端蓋的外端面與半聯(lián)軸器右端面間的距離 ,故取.至此,已初步確定了軸的各端直徑和長(zhǎng)度.5）軸上零件的周向定位半聯(lián)軸器與軸的周向定位均采用平鍵連接。選用平鍵為50mm×28mm×180mm，半聯(lián)軸器與軸的配合為。滾動(dòng)軸承與軸的周向定位是由過渡配合來保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為m6。求軸上的載荷 首先根據(jù)結(jié)構(gòu)圖作出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖, 確定頂軸承的支點(diǎn)位置時(shí),查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，對(duì)于32030 X2型的圓錐滾子軸承,a=47mm,因此,做為簡(jiǎn)支梁的軸的支承跨距.按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度進(jìn)行校核時(shí)通常只校核軸上承受最大彎矩和最大扭矩的截面的強(qiáng)度，根據(jù)軸的受力條件，取，則軸的計(jì)算應(yīng)力=前已選軸材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。查表15-1得=60MP ，故安全4.5.2 低速軸的設(shè)計(jì)計(jì)算求作用在齒輪上的力圓周力Ft和徑向力Fr的大小分別為初步確定軸的最小直徑先按式（15-2）初步估算軸的直徑，選取州的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)表15-3，取A0=108，于是得輸出軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處的軸的直徑d1，為了使所選的軸的直徑d1與聯(lián)軸器的軸徑相適應(yīng)，故需同時(shí)選擇聯(lián)軸器型號(hào)。聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩T聯(lián)=k4T3，查表14-1，考慮到轉(zhuǎn)矩變化較大，選k4=1.9，則T聯(lián)=k4T3=1.9×2.996×107=5.7×107N.mm按照計(jì)算轉(zhuǎn)矩應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩的條件，查聯(lián)軸器手冊(cè)，選用LZ17型彈性柱銷齒式聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩為355000N.m，半聯(lián)軸器的孔徑d=340mm，故取，半聯(lián)軸器長(zhǎng)度L=450mm，半聯(lián)軸器與與軸配合的轂孔長(zhǎng)度L1=360mm。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖4-2軸設(shè)計(jì)草圖 擬定軸上零件的裝配方案如上圖所示，軸1上安裝聯(lián)軸器，軸2上安裝擋圈，軸3和軸6安裝軸承，軸4用于定位軸承，軸5安裝齒輪。根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度1） 為了滿足半聯(lián)軸器的要求的軸向定位要求,1軸段右端需要制出一軸肩,故取2段的直徑;左端用軸端擋圈定位,按軸端直徑取擋圈直徑。半聯(lián)軸器與 L1=360mm， 為了保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上而不壓在軸端上, 故1段的長(zhǎng)度應(yīng)比L1略短一些,現(xiàn)取。3） 初步選擇滾動(dòng)軸承.因軸承同時(shí)受有徑向力和軸向力的作用,故選用單列圓錐滾子軸承.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(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的單列圓錐滾子軸承32972型，其尺寸為，故，而。右端滾動(dòng)軸承采用軸肩進(jìn)行軸向定位.由手冊(cè)上查得32972型軸承定位軸肩高度， 3）5段安裝齒輪，齒輪右端與右端與右軸承之間采用套筒定位，已知齒輪輪轂的寬度為380mm，為了使套筒端面可靠地壓緊齒輪，此軸段應(yīng)略短于輪轂寬度，故取，齒輪端面與內(nèi)機(jī)壁距離取70，因此，同時(shí)套筒寬度取75mm，則有4） 軸承端蓋的總寬度為30mm(由減速器及軸承端蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而定) .根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對(duì)軸承添加潤(rùn)滑脂的要求,取端蓋的外端面與半聯(lián)軸器右端面間的距離 ,故取.至此,已初步確定了軸的各端直徑和長(zhǎng)度.5）軸上零件的周向定位半聯(lián)軸器與軸的周向定位均采用平鍵連接。選用平鍵為80mm×40mm×350mm，半聯(lián)軸器與軸的配合為。滾動(dòng)軸承與軸的周向定位是由過渡配合來保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為m6。求軸上的載荷 首先根據(jù)結(jié)構(gòu)圖作出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖, 確定頂軸承的支點(diǎn)位置時(shí),查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)對(duì)于32030 X2型的圓錐滾子軸承,a=84mm,因此,做為簡(jiǎn)支梁的軸的支承跨距. 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度進(jìn)行校核時(shí)通常只校核軸上承受最大彎矩和最大扭矩的截面的強(qiáng)度，根據(jù)軸的受力條件，取，則軸的計(jì)算應(yīng)力=前已選軸材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。查表15-1得=60MP ，故安全4.5.3 聯(lián)軸器和軸承的選擇聯(lián)軸器的選擇電動(dòng)機(jī)與減速器輸入軸的聯(lián)軸器選用LZ10型彈性柱銷聯(lián)軸器，其具體參數(shù)為：型號(hào): LZ10公稱轉(zhuǎn)矩Tn /(N·m): 31500許用轉(zhuǎn)矩n /(r/min): 2100軸孔直徑 d1、d2: 110軸孔長(zhǎng)度L|Y型: 212軸孔長(zhǎng)度L|J1型: 167D: 335D1: 245B: 152s: 8轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 I/(kg·m2): 2.236質(zhì)量 m/kg: 165.5其結(jié)構(gòu)形式如圖4-3所示。 圖4-3由于主軸的各段直徑還未確定，暫時(shí)按輸出軸端的直徑選擇減速器和主軸之間的聯(lián)軸器，暫選用LZ16型彈性柱銷齒式聯(lián)軸器，其具體參數(shù)為：型號(hào): LZ17公稱轉(zhuǎn)矩Tn /(N·m): 355000許用轉(zhuǎn)矩n /(r/min): 950軸孔直徑 d1、d2: 340軸孔長(zhǎng)度L|Y型: 550軸孔長(zhǎng)度L|J1型: 450D: 770D1: 550B: 285s: 10轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 I/(kg·m2): 106.0質(zhì)量 m/kg: 1535其結(jié)構(gòu)形式如圖4-3所示。滾動(dòng)軸承的選擇 低速軸選擇0基本游隙組、標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的單列圓錐滾子軸承32030 X2型，其具體參數(shù)為：軸承代號(hào)|30000型: 32030 X2基本尺寸/mm|d: 150基本尺寸/mm| D: 225基本尺寸/mm|T: 48基本尺寸/mm|B: 45基本尺寸/mm|C: 38安裝尺寸/mm|a1(min): 7安裝尺寸/mm|a2(min): 12安裝尺寸/mm|ra(max): 2.5安裝尺寸/mm|rb(max): 2.1其他尺寸/mm|a: 47.0其他尺寸/mm|r(min): 3其他尺寸/mm|r1(min): 2.5基本額定載荷/kN|Cr: 292基本額定載荷/kN|C0r: 525極限轉(zhuǎn)速/(r/min)|油: 1700重量/kg|W: 6.2其結(jié)構(gòu)形式如圖4-4所示。圖4-4 高速軸軸承選擇0基本游隙組、標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的單列圓錐滾子軸承32972型，其具體參數(shù)為：軸承代號(hào)|30000型: 32972基本尺寸/mm|d: 360基本尺寸/mm| D: 480基本尺寸/mm|T: 76基本尺寸/mm|B: 76基本尺寸/mm|C: 57安裝尺寸/mm|da(min): 375安裝尺寸/mm|db(max): 381安裝尺寸/mm| Da(min): 436安裝尺寸/mm|Da(max): 466安裝尺寸/mm|Db(min): 466安裝尺寸/mm|a1(min): 13安裝尺寸/mm|a2(min): 19安裝尺寸/mm|ra(max): 3安裝尺寸/mm|rb(max): 2.5其他尺寸/mm|a: 96.2其他尺寸/mm|r(min): 4其他尺寸/mm|r1(min): 3基本額定載荷/kN|Cr: 1060基本額定載荷/kN|C0r: 2430極限轉(zhuǎn)速/(r/min)|油: 630重量/kg|W: 36.34.6 軸系部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4.6.1 軸承蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸承蓋用以固定軸承、調(diào)整軸承間隙及承受軸向載荷，軸承蓋有嵌入式和凸緣式兩種。嵌入式軸承蓋結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，為增強(qiáng)其密封性能，常與O形密封圈配合使用。由于調(diào)整軸承間隙時(shí)，需打開箱蓋，放置調(diào)整墊片，比較麻煩，故多用于不調(diào)整間隙的軸承處。凸緣式軸承蓋，調(diào)整軸承間隙比較方便，密封性能好，應(yīng)用較多。凸緣式軸承蓋多用鑄鐵鑄造，應(yīng)使其具有良好的鑄造工藝性。對(duì)穿通式軸承蓋，由于安裝密封件要求軸承蓋與軸配合處有較大厚度，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使其厚度均勻。當(dāng)軸承采用箱體內(nèi)的潤(rùn)滑油潤(rùn)滑時(shí)，為了將傳動(dòng)件飛濺的油經(jīng)箱體剖分面上的油溝引入軸承，應(yīng)在軸承蓋上開槽，并將軸承蓋的端部直徑做小些，以保證油路暢通，見圖4-5圖 4-5 軸承端蓋的結(jié)構(gòu)尺寸表4-1軸承外徑螺釘直徑螺釘數(shù)45658470100104110140126150230166(1)1、3軸上的軸承端蓋的結(jié)構(gòu)及尺寸由結(jié)構(gòu)確定，有密封件尺寸確定(2)2軸上的軸承端蓋的結(jié)構(gòu)及尺寸由結(jié)構(gòu)確定，有密封件尺寸確定4.6.2 軸外伸處的密封設(shè)計(jì)在輸入軸或輸出軸的外伸處，為防止?jié)櫥瑒┩饴┘巴饨绲幕覊m、水分和其它雜質(zhì)浸入，造成軸承的磨損或腐蝕，要求設(shè)置密封裝置。旋轉(zhuǎn)軸唇形密封圈適用于轉(zhuǎn)速不高的稀油潤(rùn)滑，其結(jié)構(gòu)形式見圖4-6。圖4-6 唇形密封圈密封4.6.3 套筒的設(shè)計(jì)套筒選用材料為：；其結(jié)構(gòu)如圖4-7所示：圖4-7 套筒的結(jié)構(gòu)尺寸4.7 減速器箱體的設(shè)計(jì)4.7.1 減速器箱體結(jié)構(gòu)尺寸減速器的箱體采用鑄造（HT200）制成，采用剖分式結(jié)構(gòu)為了保證齒輪佳合質(zhì)量，大端蓋分機(jī)體采用配合。 鑄鐵減速器箱體結(jié)構(gòu)尺寸如下表所示：名稱符號(hào)二級(jí)減速器尺寸關(guān)系箱體壁厚，取箱蓋壁厚，取箱座凸緣厚度箱蓋凸緣厚度箱座底凸緣厚度地腳螺釘直徑取地腳螺釘?shù)臄?shù)目時(shí)，軸承旁聯(lián)接螺栓直徑，取箱蓋與箱座聯(lián)接螺栓直徑，取聯(lián)接螺栓直徑的間距之間軸承端蓋螺釘直徑，取窺視孔蓋螺釘直徑，取定位銷直徑，取、至外箱壁的距離取、至凸緣邊緣距離取軸承旁凸臺(tái)半徑凸臺(tái)高度外箱壁至軸承座端面距離大齒輪頂圓與內(nèi)箱壁距離，取齒輪端面與內(nèi)箱壁距離箱蓋、箱座筋板，取軸承端蓋外徑軸承座孔直徑軸承旁聯(lián)接螺栓距離盡量靠近，以互不干涉為準(zhǔn)，一般取4.7.2 油面位置及箱座高度的確定當(dāng)傳動(dòng)零件采用浸油潤(rùn)滑時(shí)，浸油深度應(yīng)根據(jù)傳動(dòng)零件的類型而定。對(duì)于圓柱齒輪，通常取浸油深度為一個(gè)齒高。為避免傳動(dòng)零件轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)將沉積在油池底部的污物攪起，造成齒面磨損，應(yīng)使大齒輪齒頂距油池底面的距離不小于。所以取大齒輪齒頂距油池底面的距離為。4.7.3 油溝的結(jié)構(gòu)形式及尺寸(1)輸油溝當(dāng)軸承利用傳動(dòng)零件飛濺起來的潤(rùn)滑油潤(rùn)滑時(shí)，應(yīng)在箱座的剖分面上開設(shè)輸油溝，使濺起的油沿箱蓋內(nèi)壁經(jīng)斜面流入輸油溝內(nèi)，在經(jīng)軸承蓋上的導(dǎo)油槽流入軸承，其結(jié)構(gòu)尺寸見圖4-8。圖4-8 油溝的結(jié)構(gòu)(2)回油溝