180萬噸礦井多繩摩擦提升機(jī)的選型設(shè)計含4張CAD圖

180萬噸礦井多繩摩擦提升機(jī)的選型設(shè)計含4張CAD圖,礦井,摩擦,磨擦,提升,晉升,選型,設(shè)計,cad 礦井提升設(shè)備的選型設(shè)計 摘 要 主井提升機(jī)是礦井大型固定設(shè)備之一，它的主要任務(wù)是沿井筒運煤，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。本文針對目前主井提升設(shè)備的現(xiàn)狀，從實際需要出發(fā)，設(shè)計了提升機(jī)的驅(qū)動系統(tǒng)，主要包括減速器設(shè)計和計算，鋼絲繩、提升容器、電動機(jī)的選型等。 目前國內(nèi)外大中型礦井的新井設(shè)計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，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、性能特點等方面的知識，以做到設(shè)計合理，計算精確，使設(shè)計出的提升機(jī)能夠安全，可靠、經(jīng)濟(jì)地工作。 關(guān)鍵詞：主井提升機(jī)；減速器??；主軸 i Type selection and design of mine hoisting equipment Abstract Mine?hoist?is?one?of?the?large?fixed?equipment?in?the?mine.?Its?main?task?is?carrying?coals.?Its?performance?is?directly?related?to?the?efficiency,?safety?and?reliability?of?the?mining?production.?Aiming?at?the?present?situation?and?according?to?the?actual?needs,?this?text?finished?the?design?of?the?driving?system?of??mine?hoist,?mainly?including?the?design?and?calculation?of?spindle,?reducer,?and?the?selection?of?coupling?steel?wire,?drum,?motor?selection,?etc.? Both?at?home?and?abroad,?the?new?wells’?design?of?large?and?medium-sized?mines?almost?all?use?the?hoisting?system?with?more?rope?friction.?It?has?many?prominent?advantages,?such?as?it?is?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?hoist,?they?decided?the?working?performance?and?safety?grounds?of?the?hoist,?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?hoist,?in?order?to?achieve?reasonable?design?and?accurate?calculation?,?and?in?order?that?the?hoist?can?be?safe,?reliable,?and?economical?to?work. ? Keywords:??Mine?hoist;?Reducer; principal axis  目 錄 摘 要 i Abstract ii 緒 論 1 第一章 主井提升設(shè)備選型與設(shè)計 3 第一節(jié) 設(shè)計依據(jù) 3 第二節(jié) 選擇提升容器 3 一、 提升高度H的計算 3 二、 確定合理的經(jīng)濟(jì)速度 4 三、 估算一次合理經(jīng)濟(jì)提升循環(huán)時間 4 四、 估算一次合理的經(jīng)濟(jì)提升量 4 五、 計算實際一次提升量 5 第三節(jié) 選擇提升鋼絲繩 6 一、 計算鋼絲繩的繩端載荷質(zhì)量 6 二、 計算鋼絲繩的最大懸垂長度 7 三、 首繩單位長度重量計算 7 四、 尾繩單位長度重量計算 8 第四節(jié) 提升機(jī)的選擇 8 一、 主導(dǎo)輪直徑 8 二、 最大靜拉力和拉力差的計算 8 第五節(jié) 提升系統(tǒng)的確定 9 一、 井塔高度 9 二、 尾繩環(huán)高度 10 三、 懸垂長度 11 四、 主導(dǎo)輪與導(dǎo)向輪之水平中心距 11 五、 圍包角а的確定 11 第六節(jié) 提升容器的最小自重 13 一、 按靜防滑條件，容器自重 13 二、 按動防滑條件，容器自重 13 第七節(jié) 鋼絲繩與提升機(jī)的效驗 13 一、 首繩安全系數(shù) 13 二、 最大靜拉力和拉力差 14 第八節(jié) 襯墊材料單位壓力 14 第九節(jié) 預(yù)選電動機(jī) 14 一、 計算電動機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù) 15 二、 計算提升機(jī)的最大速度 15 三、 預(yù)算電動機(jī)功率 15 第十節(jié) 提升系統(tǒng)的變?yōu)橘|(zhì)量 15 第十一節(jié) 提升速度圖 16 一、 采用六階段速度圖 17 二、 加減速度的確定 17 三、 爬行速度和距離 18 四、 速度圖計算 18 五、 提升一次循環(huán)所需時間 19 第十二節(jié) 提升能力 20 第十三節(jié) 電機(jī)等效功率計算 20 一、 運動力計算 20 二、 等效力計算 21 三、 等效功率 22 四、 校核電機(jī)多負(fù)荷系數(shù) 22 第十四節(jié) 電耗及效率計算 23 一、 提升一次電耗 23 二、 一次提升實際電耗 23 三、 每噸煤耗電量 23 四、 提升機(jī)效率 24 第十五節(jié) 提升機(jī)的防滑驗算 24 一、 靜防滑安全系數(shù) 24 二、 動防滑安全系數(shù) 24 第二章 減速器的設(shè)計計算 26 第一節(jié) 方案選擇 26 第二節(jié) 傳動比的分配 26 第三節(jié) 齒輪參數(shù)設(shè)計 27 一、 高速級齒輪設(shè)計 27 二、 低速級齒輪設(shè)計 34 第四節(jié) 減速器軸的設(shè)計 41 一、 高速軸的設(shè)計 41 二、 低速軸設(shè)計計算 45 第五節(jié) 減速器上軸承的壽命驗算 46 一、 高速級上軸承的校核 47 二、 低速軸上軸承的校核 47 第六節(jié) 減速器軸上鍵的校核 48 一、 高速軸上鍵的驗算 48 二、 低速軸輸出端鍵的驗算 49 第四章 滾筒主軸設(shè)計計算 50 第一節(jié) 求主軸的轉(zhuǎn)速、功率和轉(zhuǎn)矩 50 第二節(jié) 初步確定軸的最小直徑 50 第三節(jié) 主軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 50 一、 擬定主軸上零件的裝配方案 50 二、 確定主軸的各段直徑和長度 50 結(jié)論 52 參考文獻(xiàn) 53 致 謝 54 v 緒 論 礦山提升機(jī)是通過鋼絲繩帶動容器（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)主要有電動機(jī)、主軸裝置、減速器、卷筒、制動系統(tǒng)、深度指示系統(tǒng)、測速限速系統(tǒng)和操縱系統(tǒng)組成，采用交流或直流電機(jī)驅(qū)動。采用低速電動機(jī)時可不用減速器，電動機(jī)直接與卷筒主軸相連，或?qū)㈦妱訖C(jī)轉(zhuǎn)子裝在卷筒主軸的末端。傳動功率大時，可采用2臺或4臺電動機(jī)同時驅(qū)動。一臺提升機(jī)的總功率已達(dá)到11600千瓦。制動系統(tǒng)是保證提升機(jī)安全運行的重要裝置。遇到緊急情況時，制動系統(tǒng)應(yīng)通過可調(diào)節(jié)制動力矩的液壓系統(tǒng)產(chǎn)生兩級安全制動，以保證提升機(jī)及時停車又不產(chǎn)生制動過猛現(xiàn)象。交流電機(jī)驅(qū)動的提升機(jī)，其制動系統(tǒng)還要具有靈敏的制動力矩可調(diào)性能，以準(zhǔn)確控制提升機(jī)在臨近停車點時的運行速度。下面分別介紹和本設(shè)計有關(guān)部分的功能。 我國是采煤大國，也是礦山機(jī)電設(shè)備制造和使用大國。解放后我國工業(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、制造、自動控制等各方面，我國生產(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)展趨勢看，各國為爭奪用戶市場，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)一般都配備全自動提升運行裝置。在副井提升上提升機(jī)房內(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)運行。再者，為確保提升設(shè)備無事故運行，在提升設(shè)備有可能出現(xiàn)故障的各個環(huán)節(jié)上，設(shè)雙回路系統(tǒng)，并在系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)上設(shè)有各種檢測、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、控制等各種元器件方面也做了許多工作。 國外礦井提升機(jī)的發(fā)展已有一百多年歷史，世界上經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的一些國家，提升機(jī)的運行速度已達(dá)20-25m/s，一次提升量達(dá)到50t，電動機(jī)容量已超過10000KW。目前，國內(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。 多繩摩擦式礦井提升機(jī)隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，其增長速度很快，使用范圍也日益增多，不僅立井使用，國外在斜井或露天斜坡也在使用，例如，聯(lián)邦德國米爾斯露天礦，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，在井底尾繩環(huán)處安裝種錘拉緊的導(dǎo)向輪。國內(nèi)是使用的多繩摩擦式提升機(jī)也日益增多，1960年第一臺多繩摩擦式提升機(jī)投入運行以來，大量的這種提升機(jī)在我國安裝運行。 目前，國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；實現(xiàn)自動化和遙控，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、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)開始在一些國家使用，它對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。 現(xiàn)在，各國為爭奪用戶市場，開發(fā)了各種形式、規(guī)格的礦井提升機(jī)，以適應(yīng)各國礦井的開采深度，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。 第一章 主井提升設(shè)備選型與設(shè)計 第一節(jié) 設(shè)計依據(jù) 1. 礦井年產(chǎn)量180萬噸 2. 年工作日br=300天 3. 每日工作t=16小時 4. 井筒深度Hs=480m， 5. 裝載高度Hz=22m， 6. 卸載高度Hx=18m 7. 煤的松散密度為0.92kg/m3 8. 電壓等級6000伏 根據(jù)以上數(shù)據(jù)，設(shè)計主井提升設(shè)備 第二節(jié) 選擇提升容器 一、 提升高度H的計算 (米) （1-1） ＝480+18+22＝520(米) 式中--井筒深度480米 --卸載高度18米 --裝載高度22米 二、確定合理的經(jīng)濟(jì)速度 (米/秒) （1-2） ＝0.35 ＝7.98（米/秒） 式中H——提升高度520(米) 三、估算一次合理經(jīng)濟(jì)提升循環(huán)時間 (秒) （1-3） ＝ ＝101.1（秒） 式中——提升加速度值，箕斗可??； ——容器爬行階段附加時間，箕斗可暫取10秒； ——裝卸載休止時間取 16秒； 四、 估算一次合理的經(jīng)濟(jì)提升量 （1-4） 式中—礦井設(shè)計年產(chǎn)量180萬噸； ——提升能力富裕系數(shù)； 取 C——提升不均衡系數(shù)；考慮井底設(shè)置煤倉 取 C=1.1 ——提升設(shè)備年工作日數(shù)300天； ——提升設(shè)備日工作小時數(shù)14小時。 根據(jù)一次合理的經(jīng)濟(jì)提升量，查表選箕斗選擇JDGY—16/150×4型多繩箕斗，箕斗其技術(shù)規(guī)格如下： 箕斗名義載荷 16 噸； 箕斗有效容積 17.6 米3； 提升主繩根數(shù) 4 根； 箕斗自身質(zhì)量15000kg； 箕斗全高 15.6 米。 五、 計算實際一次提升量 （一） 實際裝載 （1-5） 式中：Q實——標(biāo)準(zhǔn)箕斗有效容積，噸 ——煤的松散密度，， （二） 計算一次提升循環(huán)時間 （1-6） （三） 計算提升機(jī)所需的提升速度 (1-7) ＝6.19（米/秒） 提升機(jī)的最大提升速度應(yīng)符合《煤礦安全規(guī)程》的規(guī)定： 對立井箕斗＝＝13.68 (m/s) 滿足要求 第3節(jié) 選擇提升鋼絲繩 一、 計算鋼絲繩的繩端載荷質(zhì)量 Q=Q+Q=16192+15000=31192(kg) （1-8） 二、 計算鋼絲繩的最大懸垂長度 （1-9） 式中： ——容器的全高15.6m ——過卷高度取10.04m（查表經(jīng)計算得） ——導(dǎo)向輪軸中心距導(dǎo)向輪層地板的高度取1.8m ——摩擦輪與導(dǎo)向輪中心高差取6.5m ——尾繩環(huán)的高度取13.4m 三、 首繩單位長度重量計算 （1-10） 式中： m ——安全系數(shù) σ—— 鋼絲繩的公稱抗拉強(qiáng)度 查鋼絲繩規(guī)格表選用鋼絲繩：（GB1102-74） 6（37）34.5型普通三角股鋼絲繩四根，左右捻各兩根，查鋼絲繩規(guī)格表（礦用鋼絲繩參考資料匯編），其規(guī)格為： 四、 尾繩單位長度重量計算 （1-11） n——首繩數(shù)量 n’——尾繩數(shù)量 規(guī)格表選用（GB1102-74） 6（19）46型普通三角股鋼絲繩兩 根，查鋼絲繩如上 因 所以下列計算均按平衡系統(tǒng)考慮 第四節(jié) 提升機(jī)的選擇 一、 主導(dǎo)輪直徑 《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定： 對有導(dǎo)向輪塔式摩擦輪提升機(jī) d ——鋼絲繩直徑 ——繩中最粗鋼絲直徑 二、 最大靜拉力和拉力差的計算 （1-12） （1-13） 選擇JKM-4/4（I）型多繩摩擦輪提升機(jī)其主要技術(shù)數(shù)據(jù)如下：主導(dǎo)輪直徑 導(dǎo)向輪直徑 主導(dǎo)輪變位質(zhì)量 導(dǎo)向輪變?yōu)橘|(zhì)量 最大靜張力 最大靜張力差 第五節(jié) 提升系統(tǒng)的確定 一、 井塔高度 （1-14） 式中 ： ——容器的全高15.6m ——過卷高度取10.04m R——導(dǎo)向輪的半徑 ——導(dǎo)向輪軸中心距導(dǎo)向輪層地板的高度取1.8m ———摩擦輪與導(dǎo)向輪中心高差取6.5m △h——為導(dǎo)向輪樓層地板（包括有關(guān)的梁）的厚度 HX=18 Hr=15.6 Hg=10.04 He=11.3 Hzx=6.5 Hk=57 Hh=15 Hc=569 S=2.2 Dm=4 Dd=3 Hs=480 Hz=22 圖1-1 提升系統(tǒng)圖 二、 尾繩環(huán)高度 （1-15） 式中：S是兩容器中心距，通過手冊表查得s=2.2m 三、 懸垂長度 （1-16） 四、 主導(dǎo)輪與導(dǎo)向輪之水平中心距（附圖 圖1-2） （1-17） 五、 圍包角а的確定 （1-18） 式中：規(guī)程規(guī)定ａ不超過195度取u=0.2,則得0.97 Rm=2m Rd=1.5m S=2.2m L0 =1.7m Hzx=6.5m b=6.7m 圖1-2 摩擦輪與導(dǎo)向輪相對位置圖 第六節(jié) 提升容器的最小自重 一、 按靜防滑條件，容器自重為 （1-19） W1—箕斗提升的阻力系數(shù)，取0.075； —靜防滑安全系數(shù)，靜防滑安全系數(shù)不小于1.75，取1.75。 二、 按動防滑條件，容器自重為 （1-20） --箕斗提升時允許的最大加速度，在設(shè)計中一般其采用值為：0.5-0.8 --動防滑系數(shù)；上提重物的加速段及下放重物的減速段，動防滑系數(shù)不得小于1.25，取1.25 第七節(jié) 鋼絲繩與提升機(jī)的效驗 一、 首繩安全系數(shù) （1-21） 二、最大靜拉力和拉力差 （1-22） （1-23） 第八節(jié) 襯墊材料單位壓力 （1-24） 第9節(jié) 預(yù)選電動機(jī) 一、 依據(jù)所需的提升速度 計算電動機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù) （1-25） 二、 依據(jù)n ，取n=400r/min計算提升機(jī)的最大速度v （1-26） 三、 預(yù)算電動機(jī)功率 （1-27） 式中：對箕斗的的提升取ρ=1.2 減速器的效率，以及傳動η=0.93 得到技術(shù)參選擇YR2000-12/1730型電動機(jī)一臺，查電動機(jī)產(chǎn)品樣本，數(shù)如下： 第10節(jié) 提升系統(tǒng)的變?yōu)橘|(zhì)量 （1-28） 第十一節(jié) 提升速度圖 圖1-3 六階段速度圖 一、采用六階段速度圖（附圖 圖1-3） 二、加減速度的確定 （一）加速度的確定 1.初加速度： （1-29） 取 h=2.35 m 取v=1.5m/s 2.正常加速度：按減速度最大力矩計算 （1-30） ——不包含電機(jī)變?yōu)橘|(zhì)量時的提升系統(tǒng)變?yōu)橘|(zhì)量 （1-31） 式中：R ——主導(dǎo)輪半徑2 m ——礦山機(jī)械手冊表1–2–5查得570000 按電動過負(fù)荷系數(shù)計算 （1-32） ——啟動階段提升電動機(jī)產(chǎn)生的平均力 （1-33） 按防滑條件計算 =0.65m/s,在計算容器最小自重時已定，綜合上列計算，最后取=0.65m/s （二）減速度的確定 按自由滑行 （1-34） 式中△——提升鋼絲繩與平衡尾繩的總單重之差等于0即△=np-nq 按防滑條件，查表1-5-10得到當(dāng)a=194.7°,u=0.2時， （1-35） 式中：R——礦山阻力 R=0.15Q=0.15×16192 最后取=0.96m/s 三、 爬行速度和距離 按自動控制：v=0.5 m/s , h= 3 m 四、速度圖計算已知： v=7.98m/s =0.65m/s H=520m =0.96m/s v=1.5m/s v=0.5 m/s h=2.35m h= 3 m =0.48m/s （一）初加速度階段： （1-36） （1-37） （二）正常加速度階段： （1-38） （1-39） （三）正常減速度階段： （1-40） （1-41） （四）爬行階段： （1-42） （五）制動階段： （六）等速階段： h=H-h-h-h-h （1-43） =520-2.35-33.03-47.3-3 =434.32(m) （1-44） 五、 提升一次循環(huán)所需時間 T=t+t+t+t+t+t （1-45） =3.125+9.97+54.43+7.79+6+1 =82.315(s) T= T+θ=83+16=99(s) 第十二節(jié) 提升能力 年實際提升能力 （1-46） 第十三節(jié) 電機(jī)等效功率計算 一、 運動力計算（按平衡系數(shù)計算△H=0） （一）初加速階段 （1-47） （二）主加速階段 （1-48） （三）等速階段 （1-49） （1-49） （四）減速階段 （1-50） （五）爬行階段 (1-51) （六）制動減速階段 (1-52) 二、等效力計算 （一）求 (1-53) （二）等效時間 (1-54) （三）等效力 (1-55) 三、等效功率 (1-56) 四、校核電機(jī)多負(fù)荷系數(shù) (1-57) 預(yù)選電機(jī)負(fù)荷要求 第14節(jié) 電耗及效率計算 一、提升一次電耗 （1-58） 二、 一次提升實際電耗 （1-59） 三、 每噸煤耗電量 （1-60） 四、 提升機(jī)效率 （1-61） 第15節(jié) 提升機(jī)的防滑驗算 由于以上計算的提升容器自重，是根據(jù)防滑條件確定的，故不需要再進(jìn)行防滑驗算，但考慮到《規(guī)定》的要求，結(jié)合具體條件，對防滑驗算的內(nèi)容和方法介紹于下： 一、 靜防滑安全系數(shù) （1-62） 二、 動防滑安全系數(shù) 上提重物時，加速段動防滑安全驗算： （1-63） （1-64） 下放重物時，減速段動防滑安全驗算： （1-65） （1-66） 第二章 減速器的設(shè)計計算 第一節(jié) 方案選擇 根據(jù)傳動比和傳動方案的需要，選用行星齒輪減速器。它與普通齒輪減速器相比，具有許多突出的優(yōu)點，已成為世界各國機(jī)械傳動發(fā)展的重點。行星齒輪減速器具有體積小、質(zhì)量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、傳動比大、傳遞效率大、承載能力高、工作可靠等主要優(yōu)點。根據(jù)設(shè)計計算總傳動比i總，選用二級NGW型行星減速器。 第二節(jié) 傳動比的分配 提升機(jī)摩擦輪的轉(zhuǎn)速 （2-1） 總傳動比 總傳動比 （2-2） 傳動比分配 高速級傳動比 低速級傳動比 聯(lián)軸器效率： 軸承效率： 齒輪效率： 第三節(jié) 齒輪參數(shù)設(shè)計 一、 高速級齒輪設(shè)計 （一）配齒計算： 選擇行星輪數(shù)目 確定各輪齒數(shù)，按裝配條件配齒： （2-1） 調(diào)整使N為整數(shù) 本設(shè)計采用不等角度變位齒輪嚙合，提高了齒輪的承載能力，配齒方案時，，，，，齒數(shù)選擇滿足以下四個條件： 傳動比條件 （2-2） 同心條件（各齒輪模數(shù)相同） （2-3） 裝配條件（N為整數(shù)） 鄰接條件 預(yù)選嚙合角， 因 取 （二）材料選擇及熱處理方式 表2.1 材料選擇及熱處理方式 齒輪 材料 熱處理 加工精度 太陽輪 20CrMnTi 滲碳淬火HRC58-62 1900 700 6級 行星輪 內(nèi)齒輪 40Cr 調(diào)質(zhì)262-293HBS 850 220 7級 （三）a-c齒輪按接觸強(qiáng)度 初算按 1.齒輪副配對材料對傳動尺寸的影響系數(shù)，取=1 2.計算齒數(shù)比 3.接觸強(qiáng)度使用的綜合系數(shù) 4.輸入轉(zhuǎn)矩 （2-4） 設(shè)載荷不均勻系數(shù) =1.15 在一對a-c傳動中，小輪（太陽輪）傳遞轉(zhuǎn)矩 （2-5） 5.計算齒寬系數(shù) 取 6.計算 7.初定中心距，代入強(qiáng)度計算公式 （2-6） = 8.計算模數(shù)m （2-7） 取標(biāo)準(zhǔn)值 9.未變位時中心距a （2-8） 10.中心距變動系數(shù) （2-9） = 11.實際中心距 （2-10） 取 （四）a-c齒輪傳動的主要尺寸 1.實際中心距變動系數(shù)Y （2-11） 2.實際嚙合角 （2-12） 3.總變位系數(shù) （2-13) 4.分配變位系數(shù)，查圖2-1（b）知合適，可分變位系數(shù)如下 ， 5.齒高變動系數(shù) 6.太陽輪a的主要尺寸 （2-14） （2-15） = （2-16） 7.行星輪c的主要尺寸 由式（2-14）可見 由式（2-15）可見 = 由式（2-16）可見 （五）b-c齒輪傳動的中心距 （2-17） 由式（2-11）可見 由式（2-12）可見 由式（2-13）可見 （六）內(nèi)齒圈b的主要尺寸 由式（2-14）可見 （2-18） 齒根圓直徑 （七）驗算a-c齒輪傳動的接觸強(qiáng)度 1.圓柱齒輪接觸應(yīng)力計算公式 式中：“+”-外嚙合，“-”-內(nèi)嚙合 2.計算 式中： （2-19） 3.確定參數(shù) （2-20） （2-21） （2-22） 查得 所選齒輪精度為（7-7-7） 4.確定參數(shù) 查表得 計算 5.計算 將以上各個數(shù)值代入接觸應(yīng)力計算公式，得 （2-23） 6.驗算結(jié)果 滿足要求 （八）輪齒抗彎強(qiáng)度校核 1.齒根應(yīng)力計算公式 由于行星輪c受對稱循環(huán)的彎曲應(yīng)力，其承受能力較低，應(yīng)按該齒輪計算，根據(jù)相關(guān)資料可查得： 代入上述各值 （2-24） 2.驗算 滿足要求 由于b-c齒輪時內(nèi)嚙合傳動，承載能力高于外嚙合傳動，故不再進(jìn)行驗算。 （九）端面重合度計算 （2-25） =1.6 表2.2 高速級齒輪參數(shù) 分度圓直徑 齒頂圓直徑 齒根圓直徑 齒寬 齒數(shù) 中心距 模數(shù) 傳動比 太陽輪 256 274.8 240.3 137 32 229 8 3.562 行星輪 192 210.7 176.2 144 24 內(nèi)齒圈 656 670.4 641.6 137 82 二、 低速級齒輪設(shè)計 （一）配齒計算： 選擇行星輪數(shù)目 確定各輪齒數(shù)，按裝配條件配齒： 調(diào)整使N為整數(shù) 本設(shè)計采用不等角度變位齒輪嚙合，提高了齒輪的承載能力，配齒方案時，，，，，齒數(shù)選擇滿足以下四個條件： 傳動比條件 同心條件（各齒輪模數(shù)相同） 裝配條件（N為整數(shù)） 鄰接條件 預(yù)選嚙合角， 因 取 （二）材料選擇及熱處理方式 表2.3 材料選擇及熱處理方式 齒輪 材料 熱處理 加工精度 太陽輪 20CrMnTi 滲碳淬火HRC58-62 1900 700 6級 行星輪 內(nèi)齒輪 40Cr 調(diào)質(zhì)262-293HBS 850 220 7級 （三）a-c齒輪按接觸強(qiáng)度 初算按 1.齒輪副配對材料對傳動尺寸的影響系數(shù)，取=1 2.計算齒數(shù)比 3.接觸強(qiáng)度使用的綜合系數(shù) 4.輸入轉(zhuǎn)矩 由式（2-4）可見 設(shè)載荷不均勻系數(shù) =1.15 在一對a-c傳動中，小輪（太陽輪）傳遞轉(zhuǎn)矩 由式（2-5）可見 5.計算齒寬系數(shù) 6.計算 7.初定中心距，代入強(qiáng)度計算公式 由式（2-6）可見 = 8.計算模數(shù)m 由式（2-7）可見 取標(biāo)準(zhǔn)值 9.未變位時中心距a 由式（2-8）可見 10.中心距變動系數(shù) 由式（2-9）可見 = 11.實際中心距 由式（2-10）可見 取 （四）a-c齒輪傳動的主要尺寸 1.實際中心距變動系數(shù)Y 由式（2-11）可見 2.實際嚙合角 由式（2-12）可見 3.總變位系數(shù) 由式（2-13）可見 4.分配變位系數(shù)，查圖2-1（b）知合適，可分變位系數(shù)如下 ， 5.齒高變動系數(shù) 6.太陽輪a的主要尺寸 由式（2-14）可見 由式（2-15）可見 = 由式（2-16）可見 7.行星輪c的主要尺寸 由式（2-14）可見 由式（2-15）可見 m = 由式（2-16）可見 （五）b-c齒輪傳動的中心距 由式（2-17）可見 由式（2-11）可見 由式（2-12）可見 由式（2-13）可見 （六）內(nèi)齒圈b的主要尺寸 由式（2-14）可見 由式（2-18）可見 齒根圓直徑 （七）驗算a-c齒輪傳動的接觸強(qiáng)度 1.圓柱齒輪接觸應(yīng)力計算公式 式中：“+”-外嚙合，“-”-內(nèi)嚙合 2.計算 式中： 由式（2-19）可見 3.確定參數(shù) 由式（2-21）可見 由式（2-22）可見 查得 4.確定參數(shù) 查表得 計算 5.計算 將以上各個數(shù)值代入接觸應(yīng)力計算公式，得 由式（2-23）可見 6.驗算結(jié)果 滿足要求 （八）輪齒抗彎強(qiáng)度校核 1.齒根應(yīng)力計算公式 由于行星輪c受對稱循環(huán)的彎曲應(yīng)力，其承受能力較低，應(yīng)按該齒輪計算，根據(jù)相關(guān)資料可查得： 代入上述各值 2.驗算 滿足要求 端面重合度計算 由式（2-25）可見 =1.95 由于b-c齒輪時內(nèi)嚙合傳動，承載能力高于外嚙合傳動，故不再進(jìn)行驗算。 齒輪數(shù)據(jù)整理如下： 表2.4 低速級齒輪參數(shù) 分度圓直徑 齒頂圓直徑 齒根圓直徑 齒寬 齒數(shù) 中心距 模數(shù) 傳動比 太陽輪 308 342.6 283.9 165 22 266 14 3.545 行星輪 224 258.6 199.9 172 16 內(nèi)齒圈 784 812.3 767.6 165 56 第四節(jié) 減速器軸的設(shè)計 一、高速軸的設(shè)計 （一）計算作用在齒輪上的力 軸的轉(zhuǎn)矩 （2-26） 輸入軸上太陽輪分度圓直徑 圓周力 （2-27） 徑向力 （2-28） 軸向力 各力方向如圖和圖所示。 （二）估算軸的直徑 由于是齒輪軸，選取20CrMnTi作為軸的材料，滲碳淬火。 由式計算軸的最小直徑并加大3%以考慮鍵槽的影響 根據(jù)軸的材料查得 則 （2-29） 取 （三）軸的結(jié)構(gòu)方案 左、右軸承從軸的右端裝入，靠軸肩定位。太陽輪做成齒輪軸。最右側(cè)兩軸承靠套和端蓋定位。 圖2-1 軸的結(jié)構(gòu)圖 （四）確定各軸段直徑和長度 ①段 軸通過鍵于聯(lián)軸器相連且是過盈配合連接，則，。 ②段 軸為了定位聯(lián)軸器，取一定的軸肩高，則該軸段直徑，長度。 ③段 安裝軸承、套筒，，。 ④段 安裝套筒，則，。 ⑤段 安裝軸承、套筒，，。 軸肩段，,寬度 ⑥段 該段為軸頸，，。 ⑦段 該段為齒輪，分度圓徑 （五）軸的計算簡圖 軸承反力 水平面 ， 垂直面 ， 齒寬中點處彎矩 水平面 ， 垂直面 ， 合成彎矩 ， 扭矩 圖2-2 軸的計算簡圖 （六）校核軸的強(qiáng)度 當(dāng)量彎矩，取折合系數(shù)，則齒寬中點處當(dāng)量彎矩 （2-30） 軸的材料為20GrMnTi，由《機(jī)械設(shè)計手冊》得，材料施用應(yīng)力 軸的應(yīng)力為 （2-31） 該軸滿足強(qiáng)度要求 二、低速軸設(shè)計計算 （一）確定軸的結(jié)構(gòu)方案 軸通過圓頭普通平鍵傳遞轉(zhuǎn)矩，軸的右端采用雙鍵180°布置與行星架輸出端配合，軸的左端裝齒輪減速器，行星架和齒輪聯(lián)軸器的軸向定位均為軸肩定位。軸的結(jié)構(gòu)如圖所示。 （二）初步估算軸的直徑 選取45號鋼作為軸的材料，調(diào)質(zhì)處理 由式計算軸的最小直徑并加大10%以考慮鍵槽的影響 根據(jù)軸的材料查得 則 取 圖2-2 減速器輸出軸 （三）確定各軸段直徑和長度 ①段 用來與齒輪聯(lián)軸器相連，為了便于定位，取軸段長度；，取軸段直徑。 ②段 軸承是以軸肩來定位的。所以軸肩的直徑，軸肩高度應(yīng)滿足軸承拆卸要求，則該軸段直徑，長度。 ③段 軸通過鍵于行星架相連且是過盈配合連接，則，。 （四）按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件進(jìn)行軸的校核 軸的轉(zhuǎn)矩由式（2-26）可見 （2-32） 查機(jī)械設(shè)計手冊，軸的需用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 該軸強(qiáng)度條件滿足要求 第五節(jié) 減速器上軸承的壽命驗算 一、高速級上軸承的校核 高速級上選用深溝球軸承6040，查機(jī)械設(shè)計手冊得 (2-33) 式中 P—滾動軸承的當(dāng)量動載荷； 則 —溫度系數(shù)； —壽命指數(shù)；對于球軸承 由以上可知，選用軸承的壽命滿足要求。 二、 低速軸上軸承的校核 低速軸上選用深溝球軸承6264，查機(jī)械設(shè)計手冊得 由式（2-33）可得 式中P—滾動軸承的當(dāng)量動載荷； 則 —溫度系數(shù)； —壽命指數(shù)；對于球軸承 由以上可知，選用軸承的壽命滿足要求。 減速器上軸承的壽命驗算的公司和表參考《機(jī)械設(shè)計》 。 第六節(jié) 減速器軸上鍵的校核 一、 高速軸上鍵的驗算 與聯(lián)軸器聯(lián)接處鍵，根據(jù)軸徑選取，， 由《機(jī)械設(shè)計》 （2-34） 則 由以上可知，鍵的強(qiáng)度通過。 二、低速軸輸出端鍵的驗算 與聯(lián)軸器聯(lián)接處鍵，根據(jù)軸徑選取，， 由式（2-34）得 則 由以上可知，鍵的強(qiáng)度通過。 齒輪上鍵的設(shè)計參考《機(jī)械設(shè)計》和《機(jī)械設(shè)計手冊》 。 第四章 滾筒主軸設(shè)計計算 第一節(jié) 求主軸的轉(zhuǎn)速、功率和轉(zhuǎn)矩 已知減速器輸出軸的功率P=1897kW，轉(zhuǎn)速n=38.1 聯(lián)軸器的效率 滾動軸承的效率 則主軸功率P=1897=1840kw 主軸轉(zhuǎn)矩T=191804.7×0.98×0.99=182329.5(N.m) 主軸轉(zhuǎn)速 n=38.1 第二節(jié) 初步確定軸的最小直徑 先初步估算軸的最小直徑，選取軸的材料為號優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，并進(jìn)行熱處理，其強(qiáng)度極限為420到560Mpa，硬度為160到200。 取軸的最小直徑 第3節(jié) 主軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 一、擬定主軸上零件的裝配方案 主軸的設(shè)計草圖如圖3-1所示 二、確定主軸的各段直徑和長度 圖3-1 主軸結(jié)草圖 半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度去， 2、4段左端滾動軸承采用軸肩進(jìn)行軸向定位. 并將2段和4段的長度設(shè)計 3段上安裝主導(dǎo)輪，主導(dǎo)輪的寬度B=1755mm，因此， 5段取， 6段安裝軸承， 7段取， 至此，已初步確定了主軸的各段直徑和長度。 結(jié)論 本設(shè)計是主井提升機(jī)總體機(jī)構(gòu)設(shè)計，主要對主井提升機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計和計算和選型。通過對各種類型提升機(jī)的詳細(xì)分析和比較，本文選擇了多繩摩擦式提升機(jī)的設(shè)計，并對多繩摩擦式提升機(jī)的各個機(jī)構(gòu)進(jìn)行了布置和選型分析。 在對提升機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計和計算的過程中，主要對提升機(jī)的