1摘要礦井提升機(jī)是礦井的大型固定式設(shè)備之一，而副井提升機(jī)，它的主要工作任務(wù)是沿井筒提升矸石、廢棄物、下放材料、提升設(shè)備和人員等。多繩摩擦式副井提升機(jī)是本次設(shè)計(jì)的選擇。多繩摩擦輔助提升機(jī)的明顯特征是尺寸小，質(zhì)量小，安全性性能穩(wěn)定，可靠， 并且提升性能良好，最關(guān)鍵的是適合在較深的地方工作。本設(shè)計(jì)首先對(duì)提升機(jī)所處的用途、其工作原理、類型及其發(fā)展歷程進(jìn)行了概述，提出整體系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。然后通過(guò)對(duì)其工作環(huán)境和技術(shù)特點(diǎn)的分析，并且參考目前國(guó)內(nèi)副井提升機(jī)的結(jié)構(gòu)，對(duì)提升機(jī)的整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，包括鋼絲繩的選擇、卷筒的設(shè)計(jì)、主軸裝置的設(shè)計(jì)、制動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)以及計(jì)算與校核。在礦井提升中，應(yīng)根據(jù)不同的用途，選用合適的相應(yīng)設(shè)備，充分發(fā)揮它們的效能，為做到選型合適，便于使用和維護(hù)，設(shè)備人員更加安全、可靠，就必須對(duì)其結(jié)構(gòu)、工作原理、性能及選擇計(jì)算方法予以了解。關(guān)鍵詞：副井提升機(jī)、主軸裝置、卷筒、鋼絲繩、制動(dòng)裝置、電動(dòng)機(jī)2AbstractMine hoist is one of the large fixed equipment of the mine, and the auxiliary shaft hoist, its main task is to raise the gangue along the well, waste, decentralized material, lifting equipment and personnel. This design choice multirope friction auxiliary shaft hoist.Multi rope friction auxiliary hoisting machine has the advantages of small size, light weight, safe and reliable, strong ability to upgrade, apply to the deeper mine hoist. This design first of all, the use of the hoist, working principle, types and development process are outlined, the system design. Then through the analysis of the working environment and technical characteristics, and refer to the current machine structure of domestic auxiliary shaft hoist, the whole structure is designed, including the choice of wire rope drum design, spindle device design, brake device design and calculation and check.In mine hoist should be based on different uses, the appropriate choice of the appropriate equipment, give full play to their effectiveness, in order to achieve an appropriate selection, ease of use and maintenance, equipment, personnel safer, more reliable, it must structure and working principle , Performance and selection of calculation methods to be understood.Keywords: Auxiliary shaft hoist, Spindle device, Reel, Wire rope, Brake, motor3目錄摘要 1Abstract2目錄 3第一章 引言 51.1 提升機(jī) .51.2 礦井提升設(shè)備的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 61.3 礦井提升設(shè)備的分類 7第二章 總體方案的確定 112.1 提升機(jī)工作原理及選型 .112.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的確定 .12第三章 減速器的設(shè)計(jì)與選型 133.1 參數(shù)的確定 .133. 1. 1 主電機(jī)和備用電機(jī)的選擇 13（1）主電動(dòng)機(jī) 13（2）備用電動(dòng)機(jī) 133.1.2 傳動(dòng)比的確定 143.2 傳統(tǒng)部件的設(shè)計(jì)與計(jì)算 153.2.1 第一次傳動(dòng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 .153.2.2 第二級(jí)傳動(dòng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 183.3 軸的設(shè)計(jì) .223.3.1 第一級(jí)軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算 223.3.2 第二級(jí)軸 273.3.3 第三級(jí)軸 313.4 滾動(dòng)軸承的校核計(jì)算 .363.4.1 第一級(jí)軸： 363.4.2 第二級(jí)軸 373.4.3 第三級(jí)軸 383.5 鍵連接的計(jì)算 .383.5.1 高速軸 393.5.2 中間軸 39第四章 主導(dǎo)輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 424.1 鋼絲繩的選型設(shè)計(jì) .424.1.1 鋼絲繩的結(jié)構(gòu) 424.1.2 鋼絲繩的分類 424.1.3 鋼絲繩的選型設(shè)計(jì) 434.2 卷筒的直徑和槽型的設(shè)計(jì)計(jì)算 .444.2.1 卷筒槽型的設(shè)計(jì) 444.2.2 卷筒的結(jié)構(gòu)選型 464.2.3 提升機(jī)防滑驗(yàn)算 494.3 主軸裝置各部分設(shè)計(jì)計(jì)算 .50第五章 提升機(jī)的制動(dòng)系統(tǒng) 5345.1 盤式制動(dòng)器 .535.1.1 盤式制動(dòng)器的常規(guī)安裝方式 545.1.2 盤式制動(dòng)器的工作方式 545.2 盤式制動(dòng)器的理論值計(jì)算和校核 .555.2.1 理論所需制動(dòng)力大小的計(jì)算 555.2.2 需要兩對(duì)盤式制動(dòng)器時(shí)理論 ZM 的計(jì)算 575.2.3 實(shí)際正壓力的計(jì)算 575.2.4 制動(dòng)缸的尺寸計(jì)算和校核 58第六章 相關(guān)分析與維護(hù) 626.1 安全性分析 .626.2 可靠性分析 .626.3 經(jīng)濟(jì)性分析 .626.4 提升機(jī)的檢查 .626.4.1 日常維護(hù) 626.4.2 定期檢查 63結(jié)語(yǔ) 64參考文獻(xiàn) 65致 謝 665第 1 章 引言1.1 提升機(jī)本章講解了礦井提升機(jī)因?yàn)椴煌δ芑蛘卟煌Y(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的不同類型機(jī)型。并且分別對(duì)常見(jiàn)的幾款提升機(jī)機(jī)型進(jìn)行簡(jiǎn)要的分析，闡述其機(jī)型特有的屬性和優(yōu)點(diǎn)，以便為選擇機(jī)型提供參考。礦井提升機(jī)是一種的設(shè)備。這種設(shè)備是被電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的，利用其中的設(shè)備帶動(dòng)鋼絲繩，在井筒中上升下降需要繩子帶著才完成指定的運(yùn)輸作業(yè)。礦井提升機(jī)演變由來(lái)已久，很早之前的提水工具就是其前身。現(xiàn)今的礦井提升機(jī)以高安全性為主要原則，兼并提升量大、提升速度快等特點(diǎn)，而隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展、強(qiáng)化，提升設(shè)備也已發(fā)展成為由計(jì)算機(jī)控制的全自動(dòng)重型礦山機(jī)械。礦用提升機(jī)是由，AC或者DC電機(jī)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)，其中包含了減速器裝置連接著卷筒，有制動(dòng)系統(tǒng)、深度指示器系統(tǒng)以及測(cè)量速度限制速度系統(tǒng)對(duì)整個(gè)機(jī)械進(jìn)行控制 [1]。按提升鋼絲繩的工作原理，可劃分為兩種提升機(jī)，其一是纏繞式，其二是摩擦式。按照卷筒數(shù)量的不同，纏繞式礦井提升機(jī)可以分為單卷筒和雙卷筒兩種形式。單筒大部分只有一根鋼絲繩，帶動(dòng)一個(gè)提升容器；而雙筒在工作時(shí)，每個(gè)卷筒都有一根鋼絲繩，一根鋼絲繩帶著一個(gè)提升容器，一個(gè)容器上升，另一個(gè)容器則相反，處于下降狀態(tài)。大多數(shù)纏繞礦井提升機(jī)用于礦井中,這種礦井年產(chǎn)量較小，通常情況下小于120萬(wàn)噸，礦井深度也較淺，在400米以上。在鋼絲繩工作方式上，纏繞式的是較差纏繞的，摩擦式的與纏繞式的不同，鋼絲繩是搭掛在主導(dǎo)論上的，而帶動(dòng)容器升降則是利用繩子與摩擦輪襯墊的摩擦力來(lái)實(shí)現(xiàn)的。鋼絲繩的每一端連接到一個(gè)容器,配重和容器通過(guò)鋼絲繩連接到一起。根據(jù)建設(shè)施工時(shí)機(jī)房位置的不同，摩擦型礦井提升機(jī)又可以分為塔式和落地式兩種。而鋼絲繩的多少也可作為劃分種類的依據(jù)，一根繩的叫單繩摩擦式，其余多繩摩擦式礦井提升機(jī)。我們要知道多繩摩擦式有這樣幾個(gè)特點(diǎn)：可選擇直徑較小的分別為鋼絲繩和摩擦輪，如此，整體機(jī)械由于尺寸小，制造中更為便利；同樣也安全性高為主要生產(chǎn)目標(biāo)，兼有速度快、提升能力強(qiáng)等。采用這種提升機(jī)的條件則是年產(chǎn)量較大、礦井較深的礦井。61.2 礦井提升設(shè)備的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)歷經(jīng) 170 多年的改進(jìn)和發(fā)展，從最早出現(xiàn)的以蒸汽作為動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的最簡(jiǎn)單最原始的提升機(jī)，逐漸滿滿發(fā)展進(jìn)步，到如今通過(guò)交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)的多繩摩擦式提升機(jī)。我國(guó)是煤礦大國(guó)，也是礦山機(jī)電設(shè)備制造和使用大國(guó)。1947 年以后，我國(guó)開(kāi)始重視工業(yè)、生產(chǎn)，并迅速發(fā)展起來(lái)，并建立了自己的提升機(jī)制造業(yè)。我國(guó)提升機(jī)制造先后經(jīng)歷模仿蘇聯(lián)、改進(jìn)、自行設(shè)計(jì)等階段。50 年代技術(shù)還沒(méi)有，所以去仿制的蘇聯(lián)制造的提升機(jī)；1976 年，自行將之前的機(jī)器進(jìn)行改進(jìn)并定型為 JK 型； 1986 年中信公司引進(jìn)了具有先進(jìn)水平的礦井提升機(jī)全套技術(shù)，新一代的提升機(jī) JK-E、 JKM-C 型誕生；九十年代改造完的多繩摩擦式提升機(jī) JKM-E和 JKMD-E 生產(chǎn)至今。目前我國(guó)已經(jīng)可以自主生產(chǎn)各種大型現(xiàn)代化礦井提升設(shè)備和多種輔助設(shè)備。綜合在設(shè)計(jì)理念、制造工藝還有自動(dòng)控制等方面，我國(guó)礦井提升設(shè)備技術(shù)水平，都處于世界先進(jìn)行列。對(duì)提升設(shè)備的安全性能、可靠性、經(jīng)濟(jì)性的要求，隨著國(guó)內(nèi)礦產(chǎn)質(zhì)量和需求的提高而提高。在我國(guó)提升設(shè)備總的發(fā)展趨勢(shì)主要是：由滑動(dòng)軸承支承者主軸逐步發(fā)展成為滾動(dòng)軸承支撐；人們親自手動(dòng)操作逐漸被計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制；減速器的齒面也從軟面發(fā)展成為硬齒面；單一指針的監(jiān)控逐漸被計(jì)算機(jī)指針顯示取代 [4]。國(guó)外礦井提升機(jī)的發(fā)展相對(duì)中國(guó)的發(fā)展較早，經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的國(guó)家，提升機(jī)的運(yùn)行速度已達(dá) ，一次有效提升量超過(guò) 60 噸，電動(dòng)機(jī)容量達(dá)到 15000KW。20 ??/??如今，無(wú)論國(guó)內(nèi)外，單繩纏繞式和多繩摩擦式兩種形式是最常被使用的。當(dāng)代技術(shù)日益發(fā)達(dá)，采礦事業(yè)的發(fā)展隨之帶來(lái)的是開(kāi)采深度的不斷加深，礦井提升設(shè)備在結(jié)構(gòu)、理論設(shè)計(jì)、操控技術(shù)等方面有了很大的進(jìn)展。而提升效率高、提升質(zhì)量好、速度快的多繩摩擦式礦井提升機(jī)有較大的發(fā)展前景?，F(xiàn)在礦井提升設(shè)備，正在向著大型化、高功率和自動(dòng)控制方向發(fā)展。71.3 礦井提升設(shè)備的分類單卷筒單繩纏繞 可分離單卷筒 纏繞提升機(jī) 雙卷筒多繩纏繞—布雷爾式礦井提升機(jī) 塔式單繩摩擦 落地式摩擦提升機(jī) 塔式多繩摩擦 落地式按提升鋼絲繩的工作原理，可劃分為兩種提升機(jī)，一種是纏繞式（纏繞式礦井提升機(jī)） ，其二是摩擦式（摩擦式礦井提升機(jī)） 。纏繞式礦井提升機(jī)結(jié)構(gòu)如圖所示，分為單繩和多繩纏繞式。纏繞式提升機(jī)因鋼絲繩的纏繞方式很普通，所以可以在立井中使用，又可以在斜井中使用，但是因?yàn)殇摻z繩的制造能力不足加上滾筒容繩量的限制，對(duì)提升高度和總吊重物也有很大的影響。就具體情況而言，鋼絲繩直徑大于 60mm，不僅相對(duì)困難，可能整的機(jī)械太大。所以，一次總的吊重物不適宜太重太高。圖 1-2 纏繞式礦井提升機(jī)纏繞式礦井提升機(jī)相對(duì)比較早，其工作原理相比摩擦式提升機(jī)要簡(jiǎn)單得多，大致的工作流程如下：將鋼絲繩的首端安裝固定到提升機(jī)的卷筒中間，一定要8交叉固定穩(wěn)定，同時(shí)鋼絲繩的另一側(cè)繞著天輪纏繞一圈之后再將提升吊桶連接到一起，當(dāng)提升機(jī)工作的時(shí)，就可以使兩個(gè)容器一個(gè)上升一個(gè)下降，達(dá)到完成提升任務(wù)的目的，這種提升機(jī)在我國(guó)使用較為廣泛。年產(chǎn)量在 120 萬(wàn)噸以下、井深小于 400 米的礦井中通常使用的是纏繞式礦井提升機(jī)。摩擦式適用范圍為各種豎井提升（不算鑿井） 。提升機(jī)的鋼絲繩搭掛在摩擦輪上，因此，巨大的摩擦力會(huì)由于繩子和摩擦輪的帶動(dòng)發(fā)生，此時(shí)提升容器則通過(guò)產(chǎn)生的摩擦力實(shí)現(xiàn)上升下降。鋼絲繩的每一端連接到一個(gè)容器,或一端連接到容器,另一端與配重連接。對(duì)于整體安全性的考慮，要為摩擦式礦井提升機(jī)裝配與鋼絲繩相等重量的尾繩。尾繩兩端要連接兩個(gè)容器（或容器和平衡重物） ，這樣，無(wú)論什么情況，尾繩的重量與摩擦輪兩側(cè)的鋼絲繩的重量之和都總是相等的。落地摩擦式的布置在地面（如圖所示） ，這種的提升機(jī)均有一個(gè)共同之處，就是鋼絲繩--井架--天輪--井筒，和提升容器相連。落地式多繩摩擦提升機(jī)相對(duì)塔式多繩提升機(jī)的區(qū)別在于，落地式的是將主機(jī)裝備從空中移動(dòng)到地面，其特點(diǎn)如下：（1）井塔（或稱井架） 、提升機(jī)所在廠房和地面上的一些設(shè)備，可以同時(shí)進(jìn)行建造，大大縮短了建造時(shí)間，節(jié)約了人力、物力；（2）可用普通井塔或井架代替專業(yè)的井塔，減少了其他設(shè)備（其中設(shè)備和電梯等） ，節(jié)省裝配和維護(hù)資金；（3）提高了抗震性能；（4）經(jīng)濟(jì)成效高；（5）維修時(shí)，更換掉損壞部件相對(duì)方便。9圖 1-3 落地摩擦式礦井提升機(jī)圖 1-4 多繩摩擦式礦井提升機(jī)考慮到鋼絲繩的數(shù)量，又可分為單繩摩擦式和多繩摩擦式礦井提升機(jī)（多繩式如圖所示） 。單繩摩擦式的提升繩就是一根。多繩摩擦式的則有多根（通常是 4 根）提升鋼絲繩，提升容器和人物，利用鋼絲繩與主導(dǎo)輪襯墊間的摩擦力來(lái)，只適用用于立井中，而且由于摩擦提升機(jī)根本不存在容繩量的問(wèn)題，因此，提升機(jī)的高度和最大載荷不受影響。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。多繩摩擦式提升機(jī)的特點(diǎn)是：鋼絲繩和摩擦輪都可以選用直徑較小的，這樣，整體機(jī)械尺寸比較適中，制造相對(duì)簡(jiǎn)單，安全性能好，整體10綜合能力較強(qiáng)。但這種提升機(jī)，更換鋼絲繩相對(duì)復(fù)雜，原因是因?yàn)槊扛摻z繩不容易受力均勻。摩擦輪鋼絲繩張力有一定的規(guī)定值，張力差值超過(guò)規(guī)定值，或者因?yàn)榻佑|油或受溫度影響，降低了摩擦系數(shù)，就會(huì)出現(xiàn)鋼絲繩打滑現(xiàn)象 [5]。11第 2 章 總體方案的確定本章是對(duì)整體設(shè)計(jì)方案的確定。簡(jiǎn)述兩種提升機(jī)的工作原理，分析主體結(jié)構(gòu)，最終確定整體的設(shè)計(jì)方案。2.1 提升機(jī)工作原理及選型礦井提升機(jī)依照工作方式的不同，可以分為單繩纏繞式和多繩纏繞式兩大類，而單繩纏繞式依照卷筒結(jié)構(gòu)的不同又可分為單卷筒式和雙卷筒式。單繩纏繞式提升機(jī)其工作原理簡(jiǎn)單的說(shuō)就是通過(guò)一定線徑的鋼絲繩纏繞在卷筒上來(lái)提升吊桶容器。圖1-1.1 單繩摩擦式提升機(jī) 圖1-1.2 多繩摩擦式提升機(jī)圖l-1 礦井提升機(jī)工作方式對(duì)比圖多繩摩擦式提升機(jī)的其工作原理是通過(guò)鋼絲繩搭放在主導(dǎo)輪的摩擦襯墊上，而不是固定或纏繞在主導(dǎo)輪上。如圖 1-1 所示，鋼絲繩的兩端各懸掛一個(gè)提升容器，或者為了裝備穩(wěn)定，我們必須在吊桶容器的底下安裝與容器平衡的尾繩。12當(dāng)整個(gè)裝備開(kāi)始動(dòng)作時(shí)，鋼絲繩將被容器拉的越來(lái)越緊，同時(shí)給予摩擦襯墊相當(dāng)大的正壓力。當(dāng)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)主導(dǎo)論，經(jīng)過(guò)減速器卷筒也跟著一起旋轉(zhuǎn)，此時(shí)的鋼絲繩和摩擦襯墊之間存在非常大的摩擦，且該摩擦力作用于鋼絲繩后，鋼絲繩本身隨著主導(dǎo)輪一起轉(zhuǎn)動(dòng)，最終實(shí)現(xiàn)帶動(dòng)吊桶容器上升和下降的功能。由此可知，多繩摩擦式提升機(jī)是主要是靠鋼絲繩與摩擦襯墊所產(chǎn)生的摩擦力來(lái)實(shí)現(xiàn)容器升降作業(yè)的。而多繩摩擦式提升機(jī)也正是利用這個(gè)工作原理來(lái)設(shè)計(jì)其機(jī)械機(jī)構(gòu)、使用區(qū)間和性能參數(shù)的。單繩纏繞式提升機(jī)的鋼絲繩一端固定在卷筒上，另一端提升容器。這兩根線固定在卷軸上,但是每根線的繞組的形式完全相反。該提升機(jī)作業(yè)時(shí)，交流電動(dòng)機(jī)通過(guò)減速器將動(dòng)力傳遞給卷筒，且此時(shí)卷筒上安裝纏繞有兩根鋼絲繩，從而達(dá)到提升作用。由此可知，單繩纏繞式提升機(jī)的工作原理是利用鋼絲繩和卷筒之間不間斷的纏繞實(shí)現(xiàn)容器的上升與下降，這就要求卷筒的纏繞表面積必須要滿足設(shè)計(jì)要求，而單繩摩擦式提升機(jī)也正是利用這個(gè)工作原理來(lái)設(shè)計(jì)其機(jī)械機(jī)構(gòu)、使用區(qū)間和性能參數(shù)的。大多數(shù)深井作業(yè)和年產(chǎn)量較大的提升作業(yè)仍然使用的是多繩摩擦式提升機(jī)。通常情況下多繩摩擦式提升機(jī)相對(duì)單繩纏繞式提升機(jī)更加具有優(yōu)勢(shì)，特別是在機(jī)械結(jié)構(gòu)方面、規(guī)格參數(shù)方面、使用范圍方面等等，該提升機(jī)會(huì)逐漸成為今后礦井提升機(jī)的主流發(fā)展方向。2.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的確定根據(jù)已知的井深二百米，和自己選定的年產(chǎn)量約五百萬(wàn)噸的較深型礦井煤礦生產(chǎn)規(guī)模，所以該副井選用多繩摩擦式提升比較合適，該系統(tǒng)簡(jiǎn)單的系統(tǒng)工作過(guò)程如下：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-----首先，按照給定的已知條件，計(jì)算出需要提升的物料荷重，根據(jù)該數(shù)據(jù)才能選擇相應(yīng)的吊桶容器，在依照提升的物料荷重等方面因素選擇相應(yīng)要求的鋼絲繩，且必須對(duì)鋼絲繩計(jì)算其安全使用系數(shù)，最后根據(jù)以上數(shù)據(jù)選出卷筒；根據(jù)載荷對(duì)提升機(jī)進(jìn)行防滑驗(yàn)算，當(dāng)提升機(jī)防滑系數(shù)合格時(shí)，計(jì)算提升物料的上下運(yùn)動(dòng)的經(jīng)濟(jì)速度，再根據(jù)速度數(shù)據(jù)計(jì)算出卷筒的靜張力和整個(gè)提升機(jī)系統(tǒng)的總功率，最終依照計(jì)算的總功率的數(shù)值來(lái)選定相應(yīng)的電動(dòng)機(jī)，然后再設(shè)計(jì)、計(jì)算減速器，還有一些附屬設(shè)備的計(jì)算、選擇，從而完成整個(gè)礦井提升機(jī)的設(shè)計(jì)。13第三章 減速器的設(shè)計(jì)與選型減速器的設(shè)計(jì)與選型第一步先要確定整個(gè)提升系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)的型號(hào)，然后在計(jì)算出整個(gè)減速器的減速比，再逐步對(duì)減速器中的各個(gè)軸分別設(shè)計(jì)和計(jì)算校核分析，同時(shí)也對(duì)相應(yīng)的聯(lián)軸器、鍵進(jìn)行了選擇、校驗(yàn)。3.1 參數(shù)的確定3. 1. 1 主電機(jī)和備用電機(jī)的選擇提升機(jī)經(jīng)濟(jì)速度 v= H4.0H 為礦井提升深度 200 米帶入得 v=5.7 m/s由于提升機(jī)減速器空間體積不受限制且要求足夠的外殼強(qiáng)度選用二級(jí)展開(kāi)式圓柱齒輪減速器提升機(jī)所需功率為 ??=????÷(??1??2??23??34??5)為電機(jī)到提升機(jī)傳動(dòng)效率取 0.96??1為聯(lián)軸器傳動(dòng)效率取 0.99??2為齒輪傳動(dòng)效率取 0.98??3為滾動(dòng)軸承效率取 0.99??3為油損取 0.96??5F 為提升機(jī)提升的重力即提升機(jī)卷筒靜張力差為 ?????????????=440988?261648=179340??V 為提升機(jī)經(jīng)濟(jì)速度 v=5.7m/s????=179340×5.7÷(0.96×0.99×0.982×0.993×0.96)=1900????電動(dòng)機(jī)所需額定功率 ??=??????K 為功率儲(chǔ)備系數(shù)取 1.1 帶入得 P=2090Kw 取 2000kw（1）主電動(dòng)機(jī)根據(jù)提升機(jī)特點(diǎn)主電機(jī)選 YR2000-8/1730 三相交流繞線型異步電動(dòng)機(jī)其同步轉(zhuǎn)速為 750r/min額定功率為 2000kw（2）備用電動(dòng)機(jī)14參考之前的計(jì)算結(jié)果，備用電機(jī)選擇 YR-2000-12/1730 型電動(dòng)機(jī)，備用電機(jī)的額定功率 KWP20?額定轉(zhuǎn)速 min/495rn電動(dòng)機(jī)效率 .2d?減速器最大輸出動(dòng)扭矩 =390000nM2.N3.電動(dòng)機(jī)額定拖動(dòng)力 eF????=1000????????????=1000×2000×0.857.28 =252747??3.1.2 傳動(dòng)比的確定提升機(jī)卷筒轉(zhuǎn)速為 n??=（60 ×1000v）/??DD 為卷筒直徑 。 代入得D=3000 ????v=5.7 m/s ????=62.42??/??????總傳動(dòng)比分配??=??????=75062.42=12減速器采用展開(kāi)式二級(jí)圓柱齒輪21i??對(duì)于這類減速器要滿足 ??214.~3故 ,根據(jù)要求，??2=2.946 2?i所以 41i查表 13-5 可知，一般，8 級(jí)精度的圓柱齒輪，效率 ?97.0?同樣查表 13-5 可知，對(duì)于滾動(dòng)軸承，一般選擇用深溝球軸承 ，效率 ??每條軸的輸入功率：KwP1960.029.021 ???871672.8.3???每條軸的轉(zhuǎn)速：15min7501rnd?8312ii623r每條軸的輸入扭矩：mNnPT ?????k2495701965901181322?8333.2 傳統(tǒng)部件的設(shè)計(jì)與計(jì)算3.2.1 第一次傳動(dòng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算1）確定齒輪的材質(zhì)，計(jì)算出齒輪的許用應(yīng)力大小查圖 10-25（d）可選 小齒輪 調(diào)質(zhì) rC40HBS2601?大齒輪 45 號(hào)鋼 BS2參考公式 10-14 可知，許用接觸應(yīng)力 ??H???NHimHKl?查圖 10-25（d）可選，接觸疲勞極限 li21lim70NH??22li50?由公式 10-15 得，應(yīng)力循環(huán)次數(shù) ,N911 1032.4960176????hjLn820.iN--齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)速度 nr– 齒輪副轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的嚙合次數(shù)。j-齒輪的工作壽命 hL hLh 96023082???-最小安全系數(shù)，取失效率為 1%，則 ，minHS 5.1min?HS1min?HS接觸疲勞壽命系數(shù) HNK參考圖 10-23 得， 15.42HNK16計(jì)算上述公式得 ??218051.70mNH????2264.5??68mNH齒輪彎曲疲勞許用應(yīng)力 ??XNFFYS)(minli??參考圖 10-24（c）得，彎曲疲勞極限 ，雙向傳動(dòng)乘 0.7l21lim37F?294參考圖 10-22 得，彎曲疲勞壽命系數(shù) NY21?NY參考圖 10-21 得，彎曲強(qiáng)度尺寸系數(shù) ， （設(shè)模數(shù) m 小于 5mm）XX計(jì)算上述公式得 ??21704.1387F????29N?2）齒輪齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核計(jì)算出齒輪的精度等級(jí)， 311)20(npv?3750.0?sm.9?暫時(shí)選擇 ，參考表 10-6， ,smvt5.2?精度范圍選擇 9 級(jí)參考公式 10-11 得，小輪分度圓直徑 ， 1d??3121 )()(??????dHEKTZd參考表 10-7 得，齒寬系數(shù) ， ，一般按照不對(duì)稱布置?d根據(jù)齒輪副的工作環(huán)境選擇不同的齒輪齒數(shù)，閉式齒輪傳動(dòng)一般轉(zhuǎn)速較高，為了提高傳動(dòng)的穩(wěn)定性，減小沖擊振動(dòng)，通常選擇齒數(shù)多一點(diǎn)的齒輪，小齒輪的齒數(shù) Z1 可取為 Z1=20~40，這里選定 301?Z小齒輪齒數(shù)確定后，按傳動(dòng)比 i=Z2/Z1 可以計(jì)算出大齒輪齒數(shù) Z2 為 123。傳動(dòng)比 ?9.4i設(shè)計(jì)傳動(dòng)比與實(shí)際傳動(dòng)比偏差 ??1705.6.2).(??????計(jì)算結(jié)果符合要求。小齒輪名義轉(zhuǎn)矩 mNnPT ????693704.1.915.9661確定載荷系數(shù) K?VA??根據(jù)表 10-3 得，取根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值 ，取4.1~052.1?VK根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值 ，取2?根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值 ，取 ?計(jì)算得到 45???KVA根據(jù)表 10-5 查得，材料彈性影響系數(shù) ，EZ2/189MPaZE根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值 ，取.0~857.0????5.024957.14)1()(3321 ???????dHEKTZdm計(jì)算出齒輪的刀具模數(shù) m94.51?zd根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)表（GB/T1357-1987） ，選擇 6m計(jì)算得到小齒輪的分度圓直徑 1d??1=????1=6×30=180 ????標(biāo)準(zhǔn)中心距 a??=??(??1+??2)2 =6(30+123)2 =459 ????齒寬 b??=??????1=0.8×180=144 ????大輪齒寬 2 ??2=??=144 ????小輪齒寬 1??1=??2+10=154 ????3）齒輪齒根處彎曲疲勞強(qiáng)度校核分析??FSFFYmbdKT??????118參考《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》圖 10-17 得， 62.1??FY.2?參考《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》圖 10-18 得，應(yīng)力修正系數(shù) ?S59.1?Y7.2?S? ?)tan()tan(2121ZZ???????? ?????? ????????? )20tan3265.coss(rco123035.costanrcos30 0054.2? .4.27.075 ???????Y計(jì)算得到 ????1=2×1.45×69333×2.62×1.59×0.5555×62.5×2.5 =53.6 ??/????2????2=2×1.45×69333×2.62×1.77×0.5555×62.5×2.5 =56.6 ??/????2計(jì)算表明，強(qiáng)度合適4）齒輪副參數(shù)的計(jì)算大齒輪分度圓直徑 2d??2=?????2=6×123=738 ????根圓直徑 ????1=??1?2???=180?2×1.25×6=165 ????????2=??2?2???=738?2×1.25×6=729 ????頂圓直徑 ????1=??1+2???=180+2×6=192 ????????2=??2+2???=738+2×6=750 ????3.2.2 第二級(jí)傳動(dòng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算1）確定齒輪的材質(zhì)，計(jì)算出齒輪的許用應(yīng)力大小查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》圖 10-25（d）選定小齒輪的材質(zhì)為 調(diào)質(zhì) rC40HBS2601?選定大齒輪的材質(zhì)為 45 鋼 HBS21?參考公式 10-14 可得，許用接觸應(yīng)力 ??H???HNimHKSl??參考圖 10-25（d）可得，接觸疲勞極限 limH?21lim70H?22li50?參考公式 10-15 得， 應(yīng)力循環(huán)次數(shù) N19921 106.9018560????hjLnN22.3i--齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)速度 nminr–齒輪副轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的嚙合次數(shù)j-齒輪的使用最長(zhǎng)時(shí)間 hL hLh 96023082???-齒輪工作時(shí)的最小安全使用系數(shù)，取失效率為 1%，則 minHS，5.1i??1minH接觸疲勞壽命系數(shù) NK參考圖 10-23 得 25.1?H 27.1?HNK根據(jù)上邊的公式計(jì)算得 ??85.70m??22.691H??2.69N?齒輪彎曲疲勞許用應(yīng)力 XFFYS)(minli?參考圖 10-24（c）得，彎曲疲勞極限 ，雙向傳動(dòng)乘 0.7li21lim387F??2li94N參考圖 10-22 得，彎曲疲勞壽命系數(shù) NY121?NY查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》圖 10-21 得，彎曲強(qiáng)度尺寸系數(shù) 為彎曲強(qiáng)度尺寸XY系數(shù)（通常情況下模數(shù) m 小于 5）X計(jì)算得到 ??21704.1387mNF?????21.29F2）齒輪齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核計(jì)算出齒輪的精度等級(jí)， 3221)0(npv?2031 1832018)02.3.(???vsm679初步選定 ，參考表 10-6 smvt36.1?精度范圍選擇 9 級(jí)參考公式 10-11 得，小齒輪分度圓直徑 ， 1d??3121 )()(??????dHEKTZd參考表 10-7 得，齒寬系數(shù) ，一般按照不對(duì)稱d1?d根據(jù)齒輪副的工作環(huán)境選擇不同的齒輪齒數(shù)，閉式齒輪傳動(dòng)一般轉(zhuǎn)速較高，為了提高傳動(dòng)的穩(wěn)定性，減小沖擊振動(dòng)，通常選擇齒數(shù)多一點(diǎn)的齒輪，小齒輪的齒數(shù) Z1 可取為 Z1=20~40，這里選定 401?Z小齒輪齒數(shù)確定后，按傳動(dòng)比 i=Z2/Z1 可以計(jì)算出大齒輪齒數(shù) Z2 為 117。大齒輪齒數(shù) 1793.212??i傳動(dòng)比 ?/設(shè)計(jì)傳動(dòng)比與實(shí)際傳動(dòng)比偏差 ??05.6.).(?????計(jì)算結(jié)果符合要求 確定載荷系數(shù) K?VA?根據(jù)表 10-3 得，取 1根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值 ，取4.~0512.?VK根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值 ，取2?根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值 ，取 ?計(jì)算得到 45.1.1???KVA根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表 10-5 查得，2/18.9MPaZE，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值 ，這里取? 90~587.0??Z齒輪刀具模數(shù) mmd74.2.681??根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)表（GB/T1357-1987） ， ?21計(jì)算得到小齒輪的分度圓直徑 1d??40145.98205.12)()(3312?????????dHEKTZd齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)的線速度 vsmnd/16.061????計(jì)算結(jié)果與設(shè)計(jì)理論結(jié)果相接近，齒輪副中心距 azm7852)4()(21 ???齒輪寬度 bmd308.01???大齒輪寬度 2b小齒輪齒寬 12?3）齒輪齒根處彎曲疲勞強(qiáng)度校核分析由式 6-10 ??FSFFYmbdKT??????1參考圖 10-17 得，齒形系數(shù) ， ?62.1??30.2F參考圖 10-18 得，應(yīng)力修正系數(shù) ， ?SY59.1?S7.2?? ?)tan(t)tan(t211ZZ????????? ?????? ?????? )20tan)354cos(tr1720t35cos(tanr4021 00?69. 695.7.2????????Y計(jì)算得 21 91.06)375(01623495 mNF ?????2221 1.0)375(.071.3271495.2 mNF ??????計(jì)算表明，符合要求4）齒輪副參數(shù)的計(jì)算大齒輪的分度圓直徑 2dzm1702????齒輪齒根圓直徑 mhff 35.401?ff 4572?齒輪齒頂圓直徑 daa 19021????mhd042??3.3 軸的設(shè)計(jì)3.3.1 第一級(jí)軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算1）計(jì)算軸的圓周力 tFNdTFt 2730180249571 ????計(jì)算軸的徑向力 rNtr 1093764.tan3cosan01 ?????2）選定軸的材質(zhì)且計(jì)算軸的最小直徑選定軸的材料為 45 鋼，軸表面做調(diào)質(zhì)處理，硬度 220~250HRC計(jì)算軸的最小直徑：mnPAd13570968331min ???軸的第一個(gè)臺(tái)階用于安裝聯(lián)軸器，且第一段直徑與聯(lián)軸器的孔徑相配合，配合公差為 H7/g6。這里選用彈性銷聯(lián)軸器作為本設(shè)計(jì)中第一級(jí)軸的聯(lián)軸器。型號(hào): LX11公稱轉(zhuǎn)矩 Tn /(N·m): 50000許用轉(zhuǎn)速[n] /(r/min): 1400軸孔直徑 、 、 /mm: 140??1 ??2 ????軸孔長(zhǎng)度|Y 型|L /mm: 252軸孔長(zhǎng)度|J,J1,Z 型| /mm: 202??1軸孔長(zhǎng)度|J,J1,Z 型|L /mm: 252D /mm: 54023/mm: 340??1b /mm: 75S /mm: 6轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 I /(kg·m^2): 20.05質(zhì)量 m /kg: 520與輸入軸聯(lián)接的半聯(lián)軸器孔徑 。因此，取軸段 1 的直徑mD140?。d140?3）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)a)按軸向定位要求軸段 1：半聯(lián)軸器左端用軸端擋圈定位。按軸段 1 的直徑半聯(lián)軸器長(zhǎng)度md401???1=252 ????軸的第二個(gè)臺(tái)階用于聯(lián)軸器的軸向卡位， ，且設(shè)計(jì)臺(tái)階高度 （2?h） ，因此軸的第二個(gè)臺(tái)階直徑 ，根據(jù)軸承端蓋裝拆要求，17.h? md142?取端蓋外端與半聯(lián)軸器右端面之間的距離為 ，因此取 。99 mm mL132軸段 3：該軸段安裝滾動(dòng)軸承。考慮軸承受徑向力。選擇深溝球軸承。軸段直徑 ，軸承型號(hào) 16030（ ） ，尺寸參數(shù)d50?GB/T276-1994一軸軸承代號(hào)|20000 型: 16030基本尺寸/mm| d: 150基本尺寸/mm|Ｄ: 225基本尺寸/mm| B: 24安裝尺寸/mm| (min): 157????安裝尺寸/mm| (max): 218????安裝尺寸/mm| (max): 1????其他尺寸/mm| ≈: 175.6??2其他尺寸/mm|| ≈: 199.4??2其他尺寸/mm| r (min): 1.1基本額定載荷/kN| : 91.9????基本額定載荷/kN| : 98.5??0??極限轉(zhuǎn)速/(r/min)| 脂: 2200極限轉(zhuǎn)速/(r/min)| 油: 3000重量/kg|W ≈: 2.638取 。mL693?軸段 4：該段為一中間齒輪定位軸肩。 md1534?L45軸段 5：齒輪軸齒輪，取直徑 。92524軸段 6：該軸直徑與軸段 3 相同，取 。mL526? ??6=150 ????軸段 7：接測(cè)速發(fā)電機(jī)軸取 ；??7=140 ??????7=185 ????b)齒輪在軸上安裝時(shí)的定位方式聯(lián)軸器和軸之間通過(guò) A 型平鍵鏈接，平鍵的尺寸為寬為 36長(zhǎng)度取 100R=18c)確定軸上圓角和倒角尺寸R=3. .如圖標(biāo)注所示 ??2=2軸端倒角取 045?4）軸的強(qiáng)度校核對(duì)于 16030 型深溝球軸承，確定軸承的支點(diǎn)位置，取 值為 。am5.10NdTFt 273018029711 ???Ntr 93764.tancosan ?????根據(jù)裝配圖所示高速軸軸承跨距以及和齒輪支點(diǎn)跨距如圖所示水平面：????2=476????604=218534 ??????2=476????604=218534 ??25MHV彎矩 MH=????1×????=58765×476=28×106垂直面：同理得 ????1=21390 ??????2=616.3 ??彎矩: ????=????1×????=10×106合成彎矩： ??=????2+????2=280×106???????扭矩T=24957 N/mm軸的彎 矩校核公式： ，22)(aTMCa??式中， ----折合系數(shù)，取 0.6；??????maTCa 62222 103)49576.0(3)( ???????選定軸的材料為 45 鋼，軸表面做調(diào)質(zhì)處理，硬度 220~250HRC2640mNb??查得 45 鋼許用應(yīng)力 ??2160mNb??計(jì)算得到軸的應(yīng)力大小為2623350.14.01. mNdMWCaaC ????，因此本設(shè)計(jì)中的第一級(jí)軸滿足實(shí)際使用要求。??ba1??3.3.2 第二級(jí)軸1）求作用在小齒輪上的力圓周向力 和徑向力 的大小3tF3rNdTt 4910982102???Ftr 176853.costan4.7cosan03 ??????求作用在大齒輪上的力 NdTt 261738921402???NFtr 958136.020costan.cosan2 ????2）選定軸的材質(zhì)且計(jì)算軸的最小直徑選定軸的材料為 45 鋼，軸表面做調(diào)質(zhì)處理，硬度 220~250HRC計(jì)算軸的最小直徑： mnPAd21903.189332mi ???取軸的直徑為 220mm，3）軸的具體尺寸計(jì)算a)計(jì)算軸上各段直徑的尺寸和長(zhǎng)度軸的第一個(gè)臺(tái)階用于安裝滾動(dòng)軸承。由于該軸承會(huì)受到徑向力的作用，因此選擇深溝球軸承。軸段直徑 ，軸承型號(hào)md351?二軸軸承代號(hào)|20000 型: 16044基本尺寸/mm| d: 220基本尺寸/mm| D: 340基本尺寸/mm| B: 37安裝尺寸/mm| (min): 232????安裝尺寸/mm| (max): 328????安裝尺寸/mm| (max): 2.1????27其他尺寸/mm| ≈: 262.5??2其他尺寸/mm| ≈: 297.6??2其他尺寸/mm| r (min): 2.1基本額定載荷/kN| : 181????基本額定載荷/kN| : 216??0??極限轉(zhuǎn)速/(r/min)| 脂: 1400極限轉(zhuǎn)速/(r/min)| 油: 1800重量/kg|W ≈: 9.285取 。mL931?軸段 2：該軸段安裝齒輪，齒輪左端采用軸套定位，右端采用軸肩定位。取直徑 d5mL327?軸段 3：該段為一中間齒輪定位軸肩 mL203?d36軸段 4：該軸段安裝齒輪，齒輪左端采用軸肩定位，右端采用軸套定位，取直徑 2?14軸段 5：該軸段安裝滾動(dòng)軸承?？紤]軸承受徑向力，選擇深溝球軸承。軸段直徑 d31軸承型號(hào)二軸軸承代號(hào)|20000 型: 16044基本尺寸/mm| d: 220基本尺寸/mm| D: 340基本尺寸/mm| B: 37安裝尺寸/mm| (min): 232????安裝尺寸/mm| (max): 328????安裝尺寸/mm| (max): 2.1????其他尺寸/mm| ≈: 262.5??2其他尺寸/mm| ≈: 297.6??2其他尺寸/mm| r (min): 2.1基本額定載荷/kN| : 181????基本額定載荷/kN| : 216??0??極限轉(zhuǎn)速/(r/min)| 脂: 1400極限轉(zhuǎn)速/(r/min)| 油: 1800重量/kg|W ≈: 9.285取 mL931?b）齒輪在軸上安裝時(shí)的定位方式聯(lián)軸器和軸之間通過(guò) A 型平鍵鏈接，平鍵的尺寸為 ，從機(jī)md25?械設(shè)計(jì)手冊(cè)查得平鍵的橫截面尺寸為 。齒輪與軸段 4 的周向2750???lb定位也采用 A 型普通平鍵聯(lián)接，按 ，從手冊(cè)中查得平鍵截面尺md4寸 。1250???lb28軸徑 d: 200～230鍵的公稱尺寸|b(h8): 50鍵的公稱尺寸|(h8)h(11): 28鍵的公稱尺寸|c 或 r: 1～1.2鍵的公稱尺寸|L（h14）: 125～500每 100mm 重量／kg: 1.1鍵槽|軸槽深 t|基本尺寸: 17鍵槽|軸槽深 t|公差: (+0.3,0)鍵槽|轂槽深 |基本尺寸: 11.4??1鍵槽|轂槽深 |公差: (+0.3,0)??1鍵槽|圓角半徑 r|min: 0.7鍵槽|圓角半徑 r|max: 14）軸的應(yīng)力計(jì)算校核對(duì)于 16044 型深溝球軸承，確定軸承的支點(diǎn)位置。因此軸的支承跨距mL60?作用在大齒輪上的力NdTFt 49109821023 ???tr 76853.cosan???作用在大齒輪上的力 NdTFt 261738921402???tr 95813.0cosan2 ????水平面： ????2=(????3?????+????2?????)/????=(491000×220+266162×477)÷604=389000 N????1=????2+????3?????2=368000 ??同理垂直面： ????2=14000????3=133000同理得:NRV21390?????2=616.3??29Fr2RVr3V1MHM彎矩: ????1=????1?????=4705800????2=????2?????=18×106????3=????3?????=30×106????2=????2?????=50×106????3=????3?????=81×106??2=????22+????22=53×106??3=????32+????32=87×106??=??22+??32=102×106 maTMCa 6222 108)98140.(10)( ???????選定軸的材料為 45 鋼，軸表面做調(diào)質(zhì)處理，硬度 220~250HRC 2640mNb?查得 45 鋼許用應(yīng)力 ??2160mNb???計(jì)算出軸 的應(yīng)力大小為23358.120.18.0mNdWCaaC ??????bCa1???，因此本設(shè)計(jì)中的第二級(jí)軸滿足實(shí)際使用要求。垂直面:30扭矩 T： ??=181000 ???????3.3.3 第三級(jí)軸1）計(jì)算軸的徑向力 rFNFtr 843296.023470tan273cosan1 ????????2）選定軸的材質(zhì)且計(jì)算軸的最小直徑選定軸的材料為 45 鋼，軸表面做調(diào)質(zhì)處理，硬度 220~250HRC計(jì)算軸的最小直徑：mnPAd 309.15628903.103.1min ??????軸的第一個(gè)臺(tái)階用于安裝聯(lián)軸器，且第一段直徑與聯(lián)軸器的孔徑相配合，配合公差為 H7/g6。這里選用彈性銷聯(lián)軸器作為本設(shè)計(jì)中第三級(jí)軸的聯(lián)軸器。減速器后跟聯(lián)軸器