3056 礦用提升機的設(shè)計,提升,晉升,設(shè)計
邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）1前 言隨 著 生 產(chǎn) 的 不 斷 發(fā) 展 ， 在 現(xiàn) 代 的 工 礦 企 業(yè) 、 車 站 港 口 、 建 筑 工 地 、 林 區(qū) 農(nóng) 場 、 食品 加 工 和 國 民 經(jīng) 濟 各 部 門 ， 越 來 越 廣 泛 地 使 用 各 種 起 重 運 輸 機 械 ， 進 行 裝 卸 、 運 轉(zhuǎn) 、輸 送 、 分 配 等 生 產(chǎn) 行 業(yè) 。 例 如 一 個 年 產(chǎn) 上 千 萬 噸 鋼 的 鋼 鐵 聯(lián) 合 企 業(yè) ， 僅 運 進 物 了 就 有兩 千 萬 噸 ； 再 加 上 生 產(chǎn) 作 業(yè) 過 程 中 的 運 轉(zhuǎn) 設(shè) 備 ， 沒 有 現(xiàn) 代 化 、 高 效 率 的 起 重 運 輸 機 械是 無 法 進 行 生 產(chǎn) 的 。 在 起 重 運 輸 機 械 中 有 些 是 不 可 缺 少 的 運 轉(zhuǎn) 設(shè) 備 ， 但 更 多 的 起 重 運輸 機 械 ， 其 作 用 早 已 超 出 單 純 的 輔 助 設(shè) 備 范 圍 ， 它 們 被 直 接 應(yīng) 用 于 生 產(chǎn) 工 藝 過 程 中 ，成 為 生 產(chǎn) 作 業(yè) 線 上 主 體 設(shè) 備 的 組 成 部 分 。 鋼 鐵 聯(lián) 合 企 業(yè) 如 此 ， 其 他 國 民 經(jīng) 濟 部 門 也 是如 此 。 為 促 進 社 會 主 義 建 設(shè) 事 業(yè) 的 發(fā) 展 ， 提 高 勞 動 生 產(chǎn) 率 ， 充 分 發(fā) 揮 起 重 運 輸 機 械 的作 用 是 具 有 重 要 意 義 的 。為 了 對 起 重 設(shè) 備 進 行 更 深 入 的 學(xué) 習(xí) ， 在 這 次 畢 業(yè) 設(shè) 計 中 ， 我 準(zhǔn) 備 了 礦 用 提 升 機 構(gòu)設(shè) 計 。 設(shè) 計 的 主 要 內(nèi) 容 有 ： 礦 用 提 升 機 的 主 要 零 部 件 （ 鋼 絲 繩 、 吊 鉤 、 制 動 裝 置 、 卷筒 、 齒 輪 、 行 星 架 、 軸 和 電 動 機 等 ） 的 構(gòu) 造 ， 工 作 原 理 及 主 要 機 構(gòu) 的 組 成 和 設(shè) 計 計 算 。由 于 本 人 水 平 、 能 力 有 限 ， 文 中 難 免 會 出 現(xiàn) 錯 誤 和 遺 漏 ， 懇 請 各 位 老 師 批 評 指 正 。邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）21 提 升 機 驅(qū) 動 系 統(tǒng) 的 設(shè) 計1.1 設(shè) 計 方 案 的 確 定1.1.1、 設(shè) 計 參 數(shù) ：調(diào) 度 重 量 7.5 噸 ；容 繩 量 300m。此 礦 用 提 升 機 構(gòu) 一 般 的 起 重 機 構(gòu) ， 選 取 滾 筒 速 度 為 40m/min1.1.2、 設(shè) 計 方 案 的 確 定方 案 一 ： 采 用 蝸 桿 減 速 器 開 式 齒 輪 傳 動 。 蝸 桿 減 速 器 均 裝 在 滾 筒 外 ， 電 機 和 滾 筒軸 線 不 同 軸 。 這 種 方 案 的 特 點 是 構(gòu) 造 簡 單 ， 但 結(jié) 構(gòu) 不 緊 湊 ， 占 地 面 積 大 。（ 見 圖 1.1）圖 1.1 方 案 一 圖方 案 二 ： 采 用 行 星 輪 、 內(nèi) 、 外 齒 輪 傳 遞 運 動 和 動 力 。 行 星 輪 、 內(nèi) 、 外 齒 輪 裝 在 滾筒 及 行 星 架 內(nèi) 。 這 種 方 案 的 優(yōu) 點 是 具 有 重 量 輕 、 體 積 小 、 傳 動 比 大 和 效 率 高 ， 因 此 廣泛 應(yīng) 用 于 礦 山 冶 金 等 工 業(yè) 部 門 。（ 見 圖 1.2）邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）3圖 1.2 方 案 二 圖綜 上 比 較 兩 種 方 案 一 、 所 以 擇 優(yōu) 選 方 案 二 。 方 案 二 在 各 個 方 面 都 優(yōu) 于 方 案 一 。1.2 電 機 的 選 擇電 動 機 已 經(jīng) 標(biāo) 準(zhǔn) 化 、 系 列 化 。 電 動 機 有 交 流 電 機 和 直 流 電 機 之 分 。 一 般 工 廠 都 采用 三 相 交 流 電 ， 因 而 多 采 用 交 流 電 動 機 。 交 流 電 動 機 有 異 步 電 動 機 和 同 步 電 動 機 兩 類 ，異 步 電 動 機 又 分 為 籠 型 的 繞 型 兩 種 ， 其 中 以 普 通 籠 型 異 步 電 動 機 應(yīng) 用 最 多 。 目 前 應(yīng) 用最 廣 的 是 Y 系 列 自 扇 冷 式 籠 型 三 相 異 步 電 動 機 ， 其 結(jié) 構(gòu) 簡 單 、 起 動 性 能 好 、 工 作 可 靠 、價 格 低 廉 ， 維 護 方 便 ， 適 用 于 不 易 燃 、 不 易 爆 、 無 腐 蝕 性 氣 體 、 無 特 殊 要 求 的 場 合 ，如 運 輸 機 、 機 床 、 風(fēng) 機 、 農(nóng) 機 、 輕 工 機 械 等 。 在 經(jīng) 常 需 要 起 動 、 制 動 和 正 、 反 轉(zhuǎn) 的 場合 （ 如 起 重 機 ） ， 則 要 求 電 動 機 轉(zhuǎn) 動 慣 量 小 、 過 載 能 力 大 ， 應(yīng) 選 用 起 重 及 冶 金 用 三 相 異步 電 動 機 YZ 型 （ 籠 型 ） 或 YZR 型 （ 繞 線 型 ） 。提 升 機 為 一 般 起 重 設(shè) 備 ， 電 動 機 的 工 作 載 塔 為 中 級 ， 啟 動 反 轉(zhuǎn) 頻 繁 ， 工 作 環(huán) 境 較差 。 故 采 用 Y 系 列 一 般 用 途 的 全 封 閉 自 扇 冷 鼠 籠 型 三 相 異 步 電 動 機 。1.2.1、 電 動 機 的 容 量已 知 條 件 ： 卷 筒 刊 徑 D=300mm， 卷 筒 運 轉(zhuǎn) 速 度 V=40,/min， 高 度 重 量 F=7.5t。電 動 機 輸 出 功 率P0=Pw/η=FV/1000ηw=7.5×103×0.67/（ 1000×0.96×0.973×0.992）=5.79kw額 定 功 率 P.=（ 1～ 1.3） P0=(1～ 1.3) ×5.79=5.79～ 7.53kw邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）4查 資 料 取 P.為 7.5kw。1.2.2、 卷 筒 的 轉(zhuǎn) 速nw=60×V/（ ｎ ×D） =60×0.67/（ ｎ ×300） =42.68t/min查 《 機 械 課 程 設(shè) 計 手 冊 》 可 得 電 動 機 的 型 號 為 Y160M-6。nm=970r/min。1.2.3、 計 算 總 傳 動 比 ， 分 配 各 級 傳 動 比（ 1） 總 傳 動 比 I=nm/nw=970/42.68=22.73（ 2） 分 配 各 級 傳 動 比取 ib=5.54,Ig=i/ib/22.73/5.54=4.1（ 3） 計 算 傳 動 裝 置 的 運 動 和 動 力 參 數(shù)① 各 軸 的 轉(zhuǎn) 速nI=970r/minnIII=nI/ib=970/5.54=175.09nIII=nII/ig=175.09/4.1=42.68② 各 軸 的 功 率pI=pm=7.5KW pIII=7.5×0.99×0.97=7.2KWpIII=7.2×0.99×0.97=6.92KW③ 各 軸 的 轉(zhuǎn) 矩TI=9550 ×7.5/970=73.84N.mTIII=9550×7.2×175.09=392.7 N.MTIII=9550×6.92×42.69=1549.5 N.M最 后 ， 將 所 度 算 的 結(jié) 果 填 入 下 表 1.1：邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）5軸 名參 數(shù)電 動 機 I II 軸 滾 筒 軸 (III)轉(zhuǎn) 速n（ r/min）970 970 175.09 42.68功 率 P/kw 7.5 7.5 7.2 6.92轉(zhuǎn) 矩 （ N.m） 73.84 73.84 392.7 1549.5傳 動 比 i 5.54 4.1 1效 率 η 0.97 0.99 0.99表 1.1 軸 的 工 況 表邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）62 提 升 機 傳 動 系 統(tǒng) 的 設(shè) 計2.1 電 動 機 軸 齒 輪 的 設(shè) 計2.1.1、 齒 輪 傳 動 是 應(yīng) 用 最 廣 泛 的 一 種 機 械 傳 動 ， 它 是 依 靠 齒 輪 齒 廓 直 接 接 觸 來 傳 遞 運動 和 動 力 的 ， 具 有 傳 動 比 恒 定 ， 效 率 高 ， 使 用 幫 助 長 ， 適 用 范 圍 廣 及 承 載 有 力 高 等 優(yōu)點 。 在 生 產(chǎn) 實 踐 中 ， 對 齒 輪 傳 動 的 要 求 是 多 方 面 的 ， 但 歸 納 起 來 不 外 乎 下 列 兩 項 基 本要 求 ：（ 1） 傳 動 要 準(zhǔn) 確 平 穩(wěn) 即 要 求 齒 輪 傳 動 在 工 作 過 程 中 ， 瞬 時 傳 動 比 要 恒 定 ， 且 沖 擊 、振 動 小 。（ 2） 承 載 能 力 高 即 要 求 齒 輪 傳 動 能 傳 遞 較 大 的 動 力 ， 且 體 積 小 ， 重 量 輕 ， 壽 命 長 。2.1.2、 選 定 齒 輪 的 傳 動 類 型 、 精 度 等 級 、 材 料 、 熱 處 理 方 式 ， 確 定 許 用 應(yīng) 力 。 為 提 高齒 輪 的 承 載 能 力 和 傳 動 平 穩(wěn) 性 ， 采 用 高 變 位 齒 輪 傳 動 。 考 慮 上 減 速 器 的 功 率 較 大 ， 故齒 輪 選 用 硬 齒 面 ， 齒 輪 的 材 料 為 20Cr 鋼 滲 碳 淬 火 ， 硬 度 為 56∽ 62HRC（ 查 表 ） 齒 輪 按 7級 精 度 制 造 （ 查 表 ） 。oHIim=1500MP（ 查 圖 ） ， OFIim=460MP(查 圖 )SF=1（ 查 表 ） ， SH=1， Yx=1.0（ 查 圖 ） ，故 [OH]=o HIim/SH=1500/1=1500 MP。[oF]=o FIimYx/SF=460×1=460 MP。2.1.3、 按 輪 齒 彎 曲 疲 勞 強 度 設(shè) 計計 算 齒 輪 的 模 數(shù) 由 公 式m≥ {2KT1YFsY /ΨdZ12[o F]}1/3 MP。確 定 公 式 內(nèi) 各 計 算 數(shù) 值（ 1） 初 步 選 定 齒 輪 參 數(shù)設(shè) 齒 數(shù) 比 為 u=4, Z1=24， 故 Z2=uZ1=4×24=96Ψd=0.7（ 查 表 ）（ 2） 計 算 小 齒 輪 的 名 義 轉(zhuǎn) 矩T1=9550P/n1=9550×7.5/970=73.84N.m=0.7384N.mm邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）7（ 3） 計 算 2 載 荷 系 數(shù) KKA=1（ 查 表 ） V=3m/s， V Z1/100=3×24/100=0.72Kv=1.15（ 查 圖 ）εa=[1.88-3.2（ 1/Z1+1/Z2） ]COS?=[1.88-3.2（ 1/24+/96） ×1=0.2448Ka=1.1（ 查 圖 ） K?=1.19 （ 查 圖 ）K=KAKVKaK?=1×1.15×1.11×1.19=1.5（ 4） 查 取 復(fù) 合 齒 形 系 數(shù) YFS并 比 較 YFS/[ oF]YFS1=4.25， YFS2=3.98 （ 查 圖 ）YFS1/[ o F]1=4.25/460=0.0092 >YFS2/[ o F]2=3.98/460=0.0057（ 5） 計 算 重 合 度 系 數(shù)Yε=0.25+0.75/εa=0.25+0.75/1.71=0.6886（ 6） 設(shè) 計 計 算m≥{2KT1YFSY2/ΨdZ12[oF]}1/3={2×1.5×0.7384×105×0.0092×0.6886/0.9×242}1/3=1.52將 模 數(shù) 圓 整 為 標(biāo) 準(zhǔn) 值 ， 取 m=22.1.4、 幾 何 尺 寸 的 計 算d1=mZ1=24×2=48mmd2=mZ2=2×96=192mma=m/2（ Z1+Z2） =2/2（ 24+96） =120mmb=Ψd×d1×0.9×48=43.2mm， 取 b2=45mmb1=b2+（ 5∽ 10） =50∽ 55mm， 取 b1=55mm2.1.5、 校 核 齒 面 接 觸 疲 勞 強 度O H=ZEZHZε[2KT1（ U+1） ubd12]1/2式 中 ZE=189.8MPaZH=2.5Zε=[（ 4-ε a） /3]1/20-[（ 4-1.71/3） ]1/2=0.87oH=ZEZHZε[2KT1（ U+1） /ubd12]1/2=189.8×2.5×0.87×[2×1.5×0.7384×105×105×(4+1)/45×482×4]1/2=674.64MPaYFS2/[σ F]2=3.95/220=0.018Yε =0.25+0.75/εa=0.25+0.75+1.71=0.69所以 σ f=2KT1YFSYε/bd1m=2×1.584×0.072×105×4.25×0.69/(56×48×2)=85.25MPa<[σ F1im]=220MPa 合適（7）驗算齒輪的實際速度V=π d1n1/（ 60×1000） =π ×48×421/（60×1000）=1.06/s<3 m/s 合適。（8）圖見零件圖。2.3 行星齒輪的設(shè)計邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）102.3.1、選定齒輪的傳動類型、精度等級、材料、熱處理方式、確定許用應(yīng)力。由所設(shè)計的傳動方案選直齒圓柱齒輪傳動，因它所傳遞的功率羅大，所以齒輪選用硬齒面，材料為 20Cr，滲碳淬火，硬度為 56∽62HRS，齒輪的制造精度為 8 級。查表取[σ]H1im=1500NP，[σ]F1im=460MP2.3.2、按齒面接觸疲勞計算由公式 d1≥{[2KT1（u+1）/Ψ]×(ZE+ZH+Zε/[σ]H)2}1/3（2）確定公式內(nèi)各參數(shù)的值因滾動軸承對稱分布，做 Ψd=0.5因此齒輪為減速傳動，故 u=2.35（2）計算齒輪的名義轉(zhuǎn)矩T3=9550P3/n3=9550×6.92/42.7=15.18KN?m（3）初步選定齒輪參數(shù)Z1=17 Z2=u×i=2.35×17=40（4）計算載荷系數(shù) K 及其它參數(shù) KA=1， Kv=1.2， Ka=1.2, Kβ=1.1K=KAKvK a K?=1×1.2×1.2×1.1×=1.584ZE=189.8， ZH=2.5， Zε=[（4-1.71）/3] 1/2=0.903v′=3m/s，v′ Z1/100=4×17/100=0.68m/s所以 d1≥{[2KT1（u+1）/Ψd×u] ×（ZE+ZH+Z ε/[σ]H 2}1/3=[（2×1.584×15.48×100000×2.35/0.5×1.35]×(189.8×2.5×0.903/1500)1/3=111.68mm取 d1=112mmM=d1/Z1=112/17=6.59 取 m=7（5）確定齒輪的幾何尺寸d1=m×Z1=7×17=119×mmd2=m×22=7×40=280mma=m（Z1+Z2）/2=7×（17+40）/2=199.5mmb2=b=0.5×119=59.5mmb1=59.5+（5∽10）=64.5∽69.5 b1=68a=200， ha*=1， c*=0.25da1=133mm， df1=101.5mm da2=294mm， df2=262.5mm邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）11（6）校核齒輪彎曲疲勞強度oF=2KT1YFSY ε/bd1mYFs1=4.25，YFs2=3.95， Yε=0.25+0.75/1.792=0.668σF=2KT1YFsYε/bd1m=2×1.584×15.48×100000×4.25×0.69/59.5×119×7=290.16MP≤[σF]=450MP（7）驗算齒輪的實際速度V==πd1nl/60×1000=η119 ×42.7/60×1000=0.27m/s
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