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I 摘要 JT 系列提升絞車可供煤礦、金屬礦、非金屬礦在傾斜巷道作升降物料和人員之用， 也可作為小型豎井的提升設(shè)備。據(jù)制造工藝的不同，可把提升機(jī)的滾筒結(jié)構(gòu)分為鑄造一焊 接混合型( 支輪為鑄造，滾筒為焊接 )和焊接型。 機(jī)械傳動系統(tǒng)包括減速器和聯(lián)軸器,礦井提升機(jī)主軸的轉(zhuǎn)數(shù)由于受提升速度的限制， 一般在 l0 一 60 轉(zhuǎn)|分之間，而用作拖動的電動機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)，一般在 480 一 960 轉(zhuǎn)分之間。 這樣，除采用低速直流電動機(jī)拖動外，一般情況下不能將主軸與電動機(jī)直接聯(lián)接，中間必 須經(jīng)過減速器。因而減速器的作用是減速印傳遞動力。聯(lián)軸器由半聯(lián)軸器、柱銷等零件組 成。由于柱銷具有緩沖和減震作用，因而具有傳動平穩(wěn)、噪音小、安全可靠、易于維護(hù)等 優(yōu)點。主軸與減速器輸出軸的連接采用齒式聯(lián)軸器。 潤滑系統(tǒng)是一切機(jī)械系統(tǒng)中很重要的一個環(huán)節(jié)。潤滑系統(tǒng)的作用是：在提升機(jī)工作時， 不間斷地向主軸承、減邊器軸承和嚙合齒面壓送潤滑油，以保證軸承和齒輪能良好的工作 潤滑系統(tǒng)必須與自動保護(hù)系統(tǒng)和主電動機(jī)聯(lián)鎖 電動機(jī)通過主軸驅(qū)動滾筒主軸也是傳動的主要部件。提升絞車主軸應(yīng)能承受工作過 程中的外負(fù)荷而不發(fā)生殘余變形和過量的彈性變形，同時要保證一定的使用壽命。主軸往 往是提升機(jī)中重量最大的一個零件，其尺寸和傳遞的力矩也較大。 關(guān)鍵詞：提升絞車 減速器 聯(lián)軸器 主軸 I Abstract JT Series hoist for coal, metal mining, non-metallic mineral movements in the tilt of roadway materials and personnel for use in small shaft can also be used as the upgrading of equipment. According to the different manufacturing process which could take the drum hoist structure casting a hybrid welding (support wheel for the casting, roller for welding) and the welding-type. Reducer and the mechanical transmission system including the coupling, the main axis of mine hoist to raise the speed of a few because of the restrictions, generally 60 to 1 l0 / | between points, and the motor used to drag a few, generally 480 a 960 r / min between. In this way, in addition to the use of low-speed DC motor drag outside, under normal circumstances can not be directly connected to the motor spindle with the middle through reducer. Reducer thus slow down Indias role is to transfer power. Coupling by the semi-coupling and column component parts inventory. Sales as a result of column buffer and shock-absorbing role, so they have a smooth drive, the noise of small, safe, reliable, easy to maintain and so on. Spindle and the reducer output shaft gear coupling used to connect. Lubrication of all mechanical systems is a very important aspect. Lubrication system is: in the elevator work, uninterrupted to the main bearings, bearings and browser side by tooth meshing Pressure lubricants, bearings and gears in order to ensure the work can be a good lubrication system with automatic protection systems and the main electrical interlock Drum through the spindle drive motor. Spindle drive is also the main components. Spindle hoist should be able to work outside the course of the load without the occurrence of excessive residual deformation and elastic deformation, at the same time to ensure that a certain life. Spindle is often the weight of hoisting machine in one of the biggest parts of their size and the torque delivery as well. Key words: spindle hoist reducer coupling II 目 錄 緒 論 .- 1 - 第 1 章 礦井提升的意義及其發(fā)展簡史 .- 2 - 第 2 章 JT-0.8 礦井提升絞車的工作原理 .- 4 - 礦井提升機(jī) （1）單繩纏繞式 A 單卷筒提升機(jī) .- 4 - 第 3 章 JT-0.8 提升絞車提升設(shè)備的分類 .- 6 - 第 4 章 JT-0.8 提升絞車主要組成部分和各部分的用途 .- 7 - 4.1 提升機(jī)械性能參數(shù) .- 7 - 4.2 制動系統(tǒng) .- 8 - 4.3 機(jī)械傳動系統(tǒng) .- 10 - 4.4 潤滑系統(tǒng) .- 10 - 4.5 觀測和操縱系統(tǒng) .- 11 - 4.6 拖動、控制和自動保護(hù)系統(tǒng) .- 12 - 第 5 章 JT-0.8 提升絞車卷筒的結(jié)構(gòu)及其計算 .- 19 - 5.1 卷筒結(jié)構(gòu) .- 19 - 5.2 支輪 .- 21 - 5.3 木襯 .- 23 - 5.4 繩槽 .- 24 - 5.5 卷筒的失效形式及原因 .- 27 - 5.6 筒殼許用應(yīng)力的確應(yīng) .- 28 - III 5.7 滾筒強(qiáng)度的驗算 .- 30 - 第 6 章 JT-0.8 提升絞車的主軸設(shè)計 .- 32 - 6.1 主軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 .- 32 - 6.2 主軸尺寸的確定及軸承的選擇 .- 33 - 6.3 主軸裝置零部件變位質(zhì)量計算 .- 36 - 6.3-1 確定滾殼變位質(zhì)量 .- 37 - 6.3-2 確定支輪變位質(zhì)量 .- 38 - 6.3-3 確定輪轂的變位質(zhì)量 .- 39 - 6.4 主軸強(qiáng)度和剛度計算及校核 .- 40 - 6.4-1 固定靜載荷分配于主軸各輪轂作用點上的力 .- 41 - 6.4-2 鋼絲繩拉力分配于主軸各輪轂作用點上的力 .- 44 - 6.4-3 作用于軸上水平方向及垂直方向的合力 .- 46 - 6.4-5 扭矩計算 .- 48 - 6.4-6 危險斷面的安全系數(shù)計算 .- 49 - 6.4-7 按彎扭組合校核強(qiáng)度 .- 51 - 6.4-8 撓度計算 .- 52 - 6.5 主軸承強(qiáng)度校核 .- 56 - 6.6 滾筒制動輪與主軸的過盈配合聯(lián)接計算 .- 56 - 6.6-1 計算最小過盈量 .- 57 - 6.6-2 計算最大過盈量 .- 58 - 6.6-3 選擇過盈配合的種類 .- 59 - 結(jié) 束 語 .- 32 - IV 參考文獻(xiàn) .- 55 - - 1 - 緒 論 礦山提升機(jī)是礦山大型固定機(jī)械之一。礦山提升機(jī)從最初的蒸氣機(jī)拖動的單繩纏繞式 提升機(jī)發(fā)展到今天的交-交變頻直接拖動的多繩摩擦式提升機(jī)和雙繩纏繞式提升機(jī)，經(jīng)歷 了 170 多年的發(fā)展歷史。目前，國內(nèi)外經(jīng)常使用的提升機(jī)有單繩纏繞式和多圣摩擦式兩種 根據(jù)制造工藝的不同，可把提升機(jī)的滾筒結(jié)構(gòu)分為鑄造一焊接混合型(支輪為鑄造， 滾筒為焊接)和焊接型。JT 系列提升絞車可供煤礦、金屬礦、非金屬礦在傾斜巷道作升降 物料和人員之用，也可作為小型豎井的提升設(shè)備。此外，還可以地下或地面作其它運輸及 輔助工作。JT-0.8 型礦用提升絞車主要用于礦井運輸、調(diào)車及斜坡提升物料之用 當(dāng)支輪的變形與簡殼的變形相比可以忽略時，稱它為剛性支輪，均為剛性支輪。如支 輪的變形與筒殼變形相比不可忽略時，稱它為彈性支輪。它的特點是筒殼與支輪的應(yīng)力分 布較均勻。經(jīng)驗表明，剛性支輪的結(jié)構(gòu)在制造工藝上較復(fù)雜，而且往往容易出現(xiàn)早期失效。 因此，現(xiàn)代大中型提升機(jī)滾筒常采用的彈性支輪滾筒結(jié)構(gòu)。 彈性支輪滾筒這種結(jié)構(gòu)共同的持點是取消了支環(huán)，用較厚的簡殼來承擔(dān)載荷，并且支 輪改為輻板式 (即在支輪上開有兩個人孔 )或圓環(huán)式。這樣做工藝上較簡單，同時也可以 避免由于焊接工藝不當(dāng)造成加強(qiáng)筋附近的局部應(yīng)力過高。經(jīng)驗表明，這種改進(jìn)是成功的。 彈性支輪滾筒結(jié)構(gòu)的不同之處還在于剛性支輪的輻板與軸線垂直，而彈性支輪滾筒的 支輪與軸線成某一角度(約 3一 6。)，初看起來，這種傾斜式輻板似乎可以減少筒殼與支 輪連接點的剛度從而減小其彎應(yīng)力，但由于增加了壓縮應(yīng)力，故對減小合成應(yīng)力水平并 不有效，加上它的制造工藝較為復(fù)雜，故不再傾向于使用它了。 滾筒外一般設(shè)有木襯，并在其上車出繩槽，目的是減少鋼繩與簡殼直接接觸面造成的 磨損，并使鋼繩排列整齊。 繩槽有螺旋形及環(huán)形兩種，在單層纏繞時采用螺旋形繩槽就 足以使排繩整齊。 - 2 - 第 1 章 礦井提升的意義及其發(fā)展簡史 礦山運輸在有益礦物探掘的技術(shù)過程中起著及其重要的作用，而礦井提升是礦山運輸 的主要環(huán)節(jié)之一。礦井提升設(shè)備一方面把有益礦物送至地面，另方面也用作運送人員、 輔助材料和其他設(shè)備等。 礦并提升的安全及無事故的運轉(zhuǎn)在完成有益破物的探掘計劃和保障人民的健康上具有 頭等重要的意義。 提升的運轉(zhuǎn)應(yīng)當(dāng)不僅是安全，同時還要經(jīng)濟(jì)。經(jīng)濟(jì)這一點現(xiàn)在應(yīng)十分重視，因為在個 別場合下提升機(jī)的用電量達(dá)礦井總用電量的 40%。 礦井提升投備這一課程是說明各種提升方式的理豌論、有關(guān)設(shè)計提升機(jī)的問題、 如何在一定的礦井條件下選擇最合適的設(shè)備以及各種裝置運轉(zhuǎn)的安全性等問題。 現(xiàn)代礦井提升改備的特點是在運轉(zhuǎn)上特殊和在裝備上復(fù)雜。所以要制造這種設(shè)備就須 要在理論和實踐上深入的鉆研。而俄國和蘇聯(lián)的學(xué)者已經(jīng)進(jìn)行了這種研究工作，并且根據(jù) 他們研究的結(jié)果已在蘇聯(lián)創(chuàng)立礦井提升這一學(xué)科。 起重機(jī)械遠(yuǎn)在古代就用建筑時提升重物，提升灌溉田地用水，后來也以最簡單的方法 用于提升探出的有益礦物。 在十五世紀(jì)俄羅斯礦山上最初出現(xiàn)的起重設(shè)備是用于奧拉饅涅茨的鹽礦。遲至十八世 紀(jì)在阿爾泰銀礦中礦山機(jī)械工程師佛朗洛羅夫裝配了整套以水力帶動的提升改備。 解放前，我國采礦工業(yè)十分落后，機(jī)械制造工業(yè)的基礎(chǔ)也很薄弱，幾個大型礦山都操 縱在帝國主義和官僚資產(chǎn)階手中，礦工不僅生活相當(dāng)貧困，同時因為沒有安全設(shè)備，生命 也沒有任何保障。解放后，在黨的英明領(lǐng)導(dǎo)下，隨著煤礦工業(yè)的恢復(fù)發(fā)展，在礦井提升方 面，制定了安全操作規(guī)程。對舊有的提升段備進(jìn)行了改造，增添了保安段備，不僅提高了 提升段各的利用率，而且保證了安全生產(chǎn)。與此同時，提升機(jī)械的制造也獲得了很大的發(fā) 展。目前我國不僅能夠制造中小型的提升機(jī)械，而且成批生產(chǎn)了大型提升機(jī)械 日前國內(nèi)各礦采用的礦井提升段備，主要是非連續(xù)性的提升機(jī)械。這種設(shè)備的特點是 需要經(jīng)常的起動和停止，并且要以較高的速度，安全準(zhǔn)確地在不太長的距高中往返運行， 這就必須要有復(fù)雜的操樅控制設(shè)備以及自動保護(hù)裝置。因此礦井提升設(shè)備是礦井中較為復(fù) - 3 - 雜的大型固定段各之。 采用連續(xù)提升，可以大為簡化操縱控制系統(tǒng)和進(jìn)步提高提升能力。目前許多國家正 在進(jìn)行這方面的研究試制工作。并且已經(jīng)取得初步成果。 礦井提升段備是由提升容器、提升鋼絲繩、提升機(jī)(又名絞車) 、井架、天輪以及裝卸 載附屬設(shè)備組成。提升系統(tǒng)有豎井和斜井提升，井下開采的煤炭和矸石通過位于井底車場 室 I 中的翻車器卸入井下煤倉 (礦倉)2 內(nèi)，通過裝載設(shè)備的閘門 3 可將礦物裝入停于井底 的箕斗 4 中，此時另一箕斗 7 位于地面井架 6 的卸載曲軌 8 中。所卸出之煤炭矸石可通過 地面礦倉 9 運走，兩條提升的鋼絲繩 14，一端與箕斗相連，另端則繞過井架上的天輪 而引入至提升機(jī)房 13，且以相反方向纏繞在提升機(jī) 12 上，啟動提升機(jī)，可將位于井底且 已經(jīng)裝載完畢的重載箕斗 4 經(jīng)井筒提至地面。同時將位于地面卸載曲軌中且已卸載完畢的 空載箕斗經(jīng)井筒下放至井底，如此箕斗往復(fù)進(jìn)行提升工作。 圖為豎井普通罐籠提升設(shè)備的示意圖。一個普通罐籠 2 位于井底車場進(jìn)行裝載，另一 普通罐籠則正處于地面卸載水平。提升鋼絲繩 5 一端接罐籠；另端饒過位于井架 6 上的 天輪 4 被固定在提升機(jī) 3 上，起動提升機(jī)后，位于井底且已裝載完畢的重載罐籠經(jīng)井筒 1 被提升至地面，同時位于地面卸載水平且巳卸載完畢的空罐籠被下放，如此往復(fù)完成提升 工作，團(tuán)中 7 為并架的支撐。 - 4 - 圖 普通罐籠提升設(shè)備示意圖 - 4 - 第 2 章 JT-0.8 礦井提升絞車的工作原理 按工作原理的不同，礦井提升機(jī)可分為兩類： 礦井提升機(jī)（1）單繩纏繞式 a 單卷筒提升機(jī) b 雙卷筒提升機(jī) （2）多繩摩擦式提升機(jī) 礦井提升機(jī)按工作原理的分： 單繩纏繞式提升機(jī)的工作原地如圖 l卷筒上纏上和纏下來實現(xiàn)容器的提升和下運動。 提升機(jī)安裝在地面提升機(jī)房里，鋼絲繩一端固定在卷簡上，另一端繞過天輪后懸掛提升容 器。圖 21 所示為單繩纏繞式單卷筒提升機(jī)，卷筒上固定兩根鋼絲繩，并應(yīng)使每根鋼絲 繩在卷簡上的纏繞方向相反。這樣，當(dāng)電動機(jī)經(jīng)過減速器帶動卷筒旋轉(zhuǎn)時，兩根鋼絲繩便 經(jīng)過天輪在卷筒上纏上和纏下，從而使提升容器在井筒里上下運動。不難看出，單繩纏繞 式提升機(jī)的一個根本特點和缺點是鋼絲繩在卷筒上不斷的纏上和纏下，這就要求卷筒必須 具備一定的 纏繞發(fā)面積，以便能容納下根據(jù)井深或提升高度所確定的鋼絲繩懸垂長度。單繩纏繞 式提升機(jī)的規(guī)格性能、應(yīng)用范圍和機(jī)械結(jié)構(gòu)等，都是由這一特點來確定的。 單繩纏繞式雙卷筒提升機(jī)具有兩個卷筒，每個卷筒上固定一根鋼絲繩，并應(yīng)使鋼絲繩 在兩卷筒上的纏繞方向相反，其工作原理和特點與單卷筒提升機(jī)完全相同。 - 5 - 圖 21 單繩纏繞式提升機(jī)工作原理示意圖 1卷筒 2鋼絲繩 3天輪 4容器 5平衡尾繩 JT-0.8 絞車傳動系統(tǒng) - 6 - 1.電動機(jī) 2.YWZ 液壓推桿制動器 3.正齒輪 4.正齒輪 5.軸承 6.齒輪軸 7.軸承 8.斜齒輪. 9.軸承 10.大齒輪 11.滾筒 12.工作制動器 - 6 - 第 3 章 JT-0.8 提升絞車提升設(shè)備的分類 礦井提升設(shè)備按照不同情況可分成如下類別： (一)按用途分： 主井提升設(shè)備一專門提升煤炭或矸石的設(shè)備； 副井提升設(shè)備完成提升矸石，升降人員，運送材料，設(shè)備等輔助工作的設(shè)備。 (二)按井筒傾角分： 豎井提升設(shè)備； 斜井提升設(shè)備。 （三)按提升機(jī)絞筒的構(gòu)造分 等直徑絞筒提升設(shè)備； 變直徑絞筒提升設(shè)備； 摩擦輪提升設(shè)備。 (四)按拖動裝置分： 電動機(jī)提升設(shè)備交流電動機(jī)拖動的提升設(shè)備，支流電動機(jī)拖動的提升設(shè)備；蒸 氣提升設(shè)備。 (五)按容器分： 罐籠提升段備； 箕斗提升設(shè)備。 (六)按提升系統(tǒng)的平衡分： 不平衡提升設(shè)備； 平衡提升設(shè)備靜力平衡提升段備，動力平衡提升設(shè)備。 - 7 - 第 4 章 JT-0.8 提升絞車主要組成部分和各部分的用途 4.1 提升機(jī)械性能參數(shù) 設(shè)計提升機(jī)械系列參數(shù)的出發(fā)點是用較少規(guī)格的提升機(jī)去滿足最廣泛的使用需要，當(dāng) 然，也可以不設(shè)參數(shù)系列，而完全根據(jù)用戶的需要。 反映提升機(jī)械性能的參數(shù)很多，如卷筒直徑、寬度、最大提升速度、容繩量和電動機(jī) 功率等等。根據(jù)這些參數(shù)間的相互關(guān)系，可把它們分為： 1)條件參數(shù) 它是作為限制條件而預(yù)先給出的參數(shù)，是提升機(jī)參數(shù)所應(yīng)滿足的先決條 件。包括其他標(biāo)準(zhǔn)已作了規(guī)定的數(shù)據(jù)，如優(yōu)先數(shù)系，電動機(jī)的同步轉(zhuǎn)數(shù)和額定轉(zhuǎn)數(shù)等； 2)主參數(shù) 在提升機(jī)的性能參數(shù)中，有一個( 或最多兩個)參數(shù)是主要的。它代表了提 升機(jī)械的主要性能特征，稱為主參數(shù)。它是提升機(jī)械設(shè)計的主要依據(jù)，其他參數(shù)均從屬于 主參數(shù)； 3)次要參數(shù) 它是由主參數(shù)決定的，與主參數(shù)有某種依賴關(guān)系。有的可表示為某種 確定的因數(shù)關(guān)系，如卷簡直徑與最大靜張力之間的關(guān)系。有的則有一定的相關(guān)關(guān)系。 當(dāng)然，主參數(shù)并不能完全代替其他參數(shù)，但只要選擇得當(dāng)，就可以最大限度地代表該 提升機(jī)械的性能。 主參數(shù)的基本特征是： 1)能反映產(chǎn)品的基本特性， 2)最穩(wěn)定的參數(shù)。 此外，主參數(shù)要便于使用。 確定主參數(shù)的步驟是： 1)選擇主參； 2)確定主參數(shù)的上下限； 3)確定主參數(shù)系列。 提升機(jī)械的主參數(shù)選擇方法，可采用主成分分析法，即分析所有性能參數(shù)間的關(guān)系， 只要它們不相互獨立，總有可能從中找出一個或兩個作為主要性能的特征參數(shù)。 現(xiàn)以纏繞式提升機(jī)械為例，說明主參數(shù)與 - 8 - 次要參數(shù)的關(guān)系。提升機(jī)械的容繩量與卷筒直徑、寬度及纏繞層數(shù)有關(guān)。根據(jù)安全規(guī)程， 纏繞層數(shù)因不同的提升條件而有具體規(guī)定。因而，容繩量這一參數(shù)就有著固定的、可以計 算的關(guān)系。 卷筒直徑與鋼繩最大靜張力之間也有著大致固定的關(guān)系。因為根據(jù)安全規(guī)程規(guī)定，卷 簡直徑與鋼繩直徑之比為 6080，只要鋼絲繩的型式、規(guī)格和使用條件一旦確定，卷簡 直徑和鋼絲繩最大靜張力這兩個參數(shù)間的關(guān)系就可以確定。 提升最大速度這一參數(shù)與提升工作的經(jīng)濟(jì)性及安全性有關(guān)。當(dāng)卷筒直徑確定后，最大 提升速度就確定了卷筒的轉(zhuǎn)數(shù)，或者說，當(dāng)卷簡轉(zhuǎn)數(shù)在某一范圍時，最大提升速度為卷簡 直徑的函數(shù)。 至于卷筒的寬度，看來似乎與卷筒直徑?jīng)]有什么關(guān)系。但是，考慮到實際情況，例如 卷筒過寬時容易造成鋼絲繩偏角超限，也容易造成主軸撓度超限等問題，而這些問題又都 與卷簡直徑及鋼絲繩直徑有關(guān)，因而卷簡寬度與卷簡直徑兩參數(shù)間也就有了一定的關(guān)系， 而并不相互獨立。 從以上分析可以看出，卷筒(主導(dǎo)輪) 直徑或鋼絲繩最大靜張力是提升機(jī)械的主要參數(shù)， 其他參數(shù)都可以根據(jù)這參數(shù)去制定。 - 7 - JT0.80.6 提升絞車技術(shù)參數(shù)表： 安全規(guī)程規(guī)定，主軸裝置的卷筒或主導(dǎo)輪直徑與鋼絲繩和鋼絲直徑的比值應(yīng)符合下列 要求： 對于地面提升設(shè)備 80， 1200 （ 21）kDdn 對于井下提升設(shè)備 60， 900 （22 ）kdn （對于圍包角 的多繩摩擦式提升180 機(jī)， 100）kDd 滾筒 載荷 提升高度 鋼絲繩 電機(jī) 速 比 重 量 參 數(shù) 型 號 個 數(shù) 直 徑 mm 寬 度 m m 最 大 靜 張 力 KN 最大靜 張力差 KN 容繩量 （米） 層 數(shù) 繩速 ms 繩徑 mm 功 率 型 號 單位 kg JT - 0.80.6 1 800 600 15 15 375 4 1.35 15.5 22 YR 180 -6 30 2100 - 8 - 式中 D提升機(jī)卷筒或主導(dǎo)輪名義直徑（毫米） ； 鋼絲繩直徑（毫米） ；kd 鋼絲直徑 （毫米） 。n 單繩纏繞式提升機(jī)主軸裝置的卷筒外面沒有木襯。木襯的作用是作為鋼絲繩的軟墊， 在其上鋼絲繩不會發(fā)生過度變形。木襯應(yīng)用柞木、水曲柳或榆木等制作。松木不適于作木 襯，因為它在橫過纖維的壓力作用下，經(jīng)常開裂，使用壽命僅為幾個星期。木襯每塊的長 度與避溝寬度相等，每塊的厚度應(yīng)不少于鋼絲繩直徑的兩倍， 一般為 100 毫米左右(對 于直徑大于 50 毫米的鋼絲繩， （以采用 150 毫米為宜)，每塊的寬度在 150 一 200 毫米之 間， 斷面成扇形。 固定卷筒木襯的螺釘頭，應(yīng)沉入木襯厚度三分之一以上；當(dāng)全部木 襯固定完以后，應(yīng)用木塞沾膠水將螺釘孔定死，并鋇用木楔將木襯夾縫填滿。使用中的木 襯，當(dāng)因磨損使螺釘頭的沉入深度尚存 10 毫米時，即應(yīng)重新更換。 卷筒木襯必須刻制繩槽，其尺寸關(guān)系如下式所示 A=0.35 =0.3515.5=5.425 (毫米) 取 A=5mm (23)kd 式中 A溝槽的深度(毫米)。 兩相鄰溝槽的中心距 t 可參照下式計算： t= +(23)=15.5+2=17.5(毫米) 取 t=17.5mm (24)kd 4.2 制動系統(tǒng) 現(xiàn)代礦井提升機(jī)的制動系統(tǒng)是所有提升設(shè)備中最重要、最復(fù)雜的裝置。它由制動器和 傳動機(jī)構(gòu)組成。制動器是直接作用于制動輪或者制動盤上產(chǎn)生制動力矩的部分，按其結(jié)構(gòu) 可分為盤式制動器和塊式制動器等。傳動機(jī)構(gòu)是控制并調(diào)節(jié)制動力矩的部分，新型號提升 機(jī)采用油壓盤式閘制動系統(tǒng)，舊型號提升機(jī)采用油壓或氣壓塊閘式制動傳動系統(tǒng)。 1)、制動系統(tǒng)的作用 (1)保證提升容器按給定狀態(tài)運動，并在需要的位置制動 工作制動。 (2)在可能造成事故的不正常工作狀態(tài)下，緊急制動以保障人員和設(shè)備的安全緊 急制動。 - 9 - (3)更換水平調(diào)節(jié)繩長時，制動活卷筒。工作制動、緊急制動都可用手動或自動。手 動操作時，由司機(jī)進(jìn)行；急制動由提升設(shè)備的保護(hù)裝置進(jìn)行，工作制動由行程調(diào)節(jié)器進(jìn)行。 2)、制動系統(tǒng)的要求 (1)提升機(jī)除有制動裝置外，還裝有定車裝置，以使在調(diào)整卷筒位置時使用。 (2)全部制動力矩 Mz 不得小于提升機(jī)最大設(shè)計靜載荷所需要紐矩的 3 倍。即： max3ZJM （3）一副制動器的制動力矩 應(yīng)大于調(diào)繩力矩 的 1.2 倍，即： (4)緊1.2nJzM 急制動時，對于提升重物，減速度必須小于 5ms ;對于下放重物 ,減速度應(yīng)大于 1.5 ms2 。2 (5)對于摩擦輪式提升，緊急制動時的減速度不應(yīng)使鋼絲繩在摩擦輪上產(chǎn)生滑動。 (6)緊急制動閘必須采用配重式或彈簧式的制動裝置。 (7)當(dāng)井筒傾角在 30 以下時，制動力矩的倍致必須符合下表的要求。0 制動力矩與井筒傾角 井筒傾角 20 20 25 30maxZJMh 1.8 2.0 2.6 3.0 注：1 為制動力矩； Z 2 為靜力矩；maxJ 3 表內(nèi)未列出的角度，按比例標(biāo)準(zhǔn)； 4 坡度變化的井筒，按井筒最大坡度確定。 4.3 機(jī)械傳動系統(tǒng) 機(jī)械傳動系統(tǒng)包括減速器和聯(lián)軸器： - 10 - 1)減速器的作用： 礦井提升機(jī)主軸的轉(zhuǎn)數(shù)由于受提升速度的限制，一般在 l0 一 60 轉(zhuǎn)| 分之間，而用作 拖動的電動機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)，一般在 480 一 960 轉(zhuǎn)分之間。這樣，除采用低速直流電動機(jī)拖動 外，一般情況下不能將主軸與電動機(jī)直接聯(lián)接，中間必須經(jīng)過減速器。因而減速器的作用 是減速印傳遞動力。 本絞車采用的是一級斜齒輪減速器，主要由齒輪軸、輸出軸、傳動齒輪、輸入軸、軸 承、箱體等組成。其公稱傳動比為 1：4.5。在減速器的箱體上有視孔窗，用以檢查齒輪嚙 合情況和加注潤滑油。下部設(shè)有油尺用以檢查減速箱中的油位，油堵用以放油。 2)聯(lián)軸器是用來聯(lián)接提升機(jī)的旋轉(zhuǎn)部分，并傳遞動力 JTP-0.80.6 型礦用提升絞車電動機(jī)與減速器的聯(lián)接采用彈性柱銷聯(lián)軸器。它由半聯(lián) 軸器、柱銷等零件組成。由于柱銷具有緩沖和減震作用，因而具有傳動平穩(wěn)、噪音小、安 全可靠、易于維護(hù)等優(yōu)點。主軸與減速器輸出軸的連接采用齒式聯(lián)軸器。它主要由半聯(lián)軸 器、內(nèi)齒圈、外齒套、擋板等組成。具有承載能力大、易維護(hù)、對誤差不敏感等優(yōu)點。 4.4 潤滑系統(tǒng) 潤滑系統(tǒng)是一切機(jī)械系統(tǒng)中很重要的一個環(huán)節(jié)。潤滑系統(tǒng)的作用是：在提升機(jī)工作時， 不間斷地向主軸承、減邊器軸承和嚙合齒面壓送潤滑油，以保證軸承和齒輪能良好的工作 潤滑系統(tǒng)必須與自動保護(hù)系統(tǒng)和主電動機(jī)聯(lián)鎖：即潤滑系統(tǒng)失靈時(如潤滑油壓力過高或 過低、軸承溫升過高等)，主電動機(jī)斷電，提升機(jī)進(jìn)行安全制動。啟動主電動機(jī)之前，必 須先開動潤滑油泵，以確保機(jī)器在充分潤滑的條件下工作。 提升機(jī)的轉(zhuǎn)動或滑動部位之間的相對運動就會產(chǎn)生摩擦，若潤滑不好或潤滑方式不妥， 都會使其性能惡化，加速零部件的磨損。因而，潤滑是與磨擦、磨損密切相關(guān)的，正確地 選擇潤滑材料，采用合理的潤滑方式，可以減少零部件的磨損，延長使用壽命，防止事故 的發(fā)生，有很重要的作用。 1、手工加潤滑劑 即人工用油壺、油槍、脂槍、脂杯或用手抹的方法，將潤滑劑(油或脂) 送到潤滑部位。 - 11 - 2油環(huán)潤滑 利用套在軸頸上的油環(huán)，轉(zhuǎn)動時油帶起供給潤滑部位，稱之為油環(huán)潤滑。一般用于滑 動軸承加油。 3飛濺潤滑 依靠旋轉(zhuǎn)的齒輪將油池中的潤滑油甩起，使油濺落到齒輪的嚙合面上，稱之為飛濺潤 滑，也叫作油池潤滑式油浴潤滑。這種潤滑方式在齒輪及蝸輪傳動中應(yīng)用較多。 4壓力循環(huán)潤滑 油泵工作產(chǎn)生壓力將潤滑油送到各潤滑點后流回油箱，經(jīng)冷卻、過濾后又循環(huán)使用的 方法叫壓力循環(huán)潤滑，它多用于高速、重載、精密的機(jī)械潤滑中。如 JK 型提升機(jī)的主軸 承、減速器的軸承和齒輪，以及 JKM 型多繩摩擦式提升機(jī)的減速器齒輪等均采用壓力循 環(huán)潤滑方法進(jìn)行潤滑。 由于零件的潤油方式不同，造成零件設(shè)計時必須考慮到是否開有加油孔等結(jié)構(gòu)。 4.5 觀測和操縱系統(tǒng) 觀測和操縱系統(tǒng)包括斜面操縱臺、深度指示器和測速發(fā)電機(jī)裝置。這里只介紹一下深 度指示器。 本絞車采用的是龍門式深度指示器，單繩牌坊式深度指示器由兩部分組成，一部分是 與提升機(jī)主軸軸端成直角連接的傳遞運動的裝置，即牌坊式深度指示器傳動裝置。另一部 分是深度指示器，兩者通過聯(lián)軸器相連。 深度指示器的工作原理：提升機(jī)主軸的旋轉(zhuǎn)運動由傳動裝置傳給深度指示器，經(jīng)過齒 輪對傳給絲杠，使兩根垂直絲杠以互為相反的方向旋轉(zhuǎn)。當(dāng)絲杠旋轉(zhuǎn)時，帶有指針的兩個 梯形螺母也以互為相反的方向移動，即一個向上，另一個向下。絲扛的轉(zhuǎn)數(shù)與主軸的轉(zhuǎn)數(shù) 成正比，因而也與容器在井筒中位置相對應(yīng)，因此螺母上指針在絲杠上的位置也與之相對 應(yīng)，通過指針便能準(zhǔn)確地指出容器在井筒中的位置。 深度指示器主要由箱體、螺旋齒輪、絲杠、螺母、鏈輪、機(jī)架、限位開關(guān)等組成。它 能提示提升容器在井筒中的位置，其上的行程開關(guān)參與絞車過卷或過放保護(hù)等功能。當(dāng)絲 杠上的螺母桿碰壓相應(yīng)的形成開關(guān)時，控制線 - 12 - 路將產(chǎn)生相應(yīng)的動作進(jìn)行相應(yīng)的保護(hù)，從而保證礦井的安全生產(chǎn)。深度指示器配有 76 齒， 50 齒，25 齒三種鏈輪與主軸上的鏈輪分別構(gòu)成 1：1、1：1.5、1：3 的傳動比，分別用于 井深 600400 米、400200 米、200 米以下三種情況。根據(jù)提升機(jī)使用場合的不同可選 用不同的齒數(shù)鏈輪。 深度指示器的作用是： (1) 指示提升容器的運行位置， (2) 容器接近井口卸載位置和井底停車場時，發(fā)出減速信號 (3) 當(dāng)提升機(jī)超速和過卷時進(jìn)行限速和過卷保護(hù)， (4) 對于多繩摩擦式提升機(jī)，深度指示器還應(yīng)能自動調(diào)零，以消除由于鋼絲繩在主導(dǎo) 輪摩擦襯墊上的滑動、蛹動和自然伸長等所造成的指示誤差。 4.6 拖動、控制和自動保護(hù)系統(tǒng) 拖動、控制和自動保護(hù)系統(tǒng)包括主拖動電動機(jī)和微拖動電動機(jī)、電氣控制系統(tǒng)和自動 保護(hù)系統(tǒng)。 礦井提升機(jī)根據(jù)交直流拖動系統(tǒng)的不同可分為： （1） 交流（三相繞線式感應(yīng)電動機(jī)）： 低壓-JR 型 高壓-JR 、 JRQ、JRZ 或 YR 型 （2） 直流（直流電動機(jī)）-ZD 或 ZJD 型 礦井提升機(jī)的電氣控制系統(tǒng)，分交流和直流兩大類： （1）交流拖動系統(tǒng)： KKX 型金屬電阻控制系統(tǒng)（配 KJ 型和 JKA 型礦井提升機(jī)） SJK-A 型金屬水冷電阻控制系統(tǒng)（配 JKA 型和 XKT 型礦井提升機(jī)） TKD 型金屬電阻控制系統(tǒng) （配無水、缺水地區(qū)的 XKT 型礦 - 13 - 井提升機(jī)） JKMK/J 型金屬電阻控制系統(tǒng)（配 JKM 型礦井提升機(jī)） （2）直流拖動和系統(tǒng)：電機(jī)放大機(jī)勵磁的發(fā)動機(jī)-電動機(jī)系統(tǒng)等 SJKA 型金屬水冷電阻控制系統(tǒng)和 TKD 型金屬電阻控制系統(tǒng)，目前尚未定型。 礦井提升機(jī)自動保護(hù)系統(tǒng)的作用是：在司機(jī)不參與的情況下，發(fā)生故障時能自動將主 電動機(jī)斷開并同時進(jìn)行安全制動而實現(xiàn)對系統(tǒng)的保護(hù)。 自動保護(hù)系統(tǒng)應(yīng)具有如下性能： (1) 提升機(jī)超速時(包括等速印減速階段的超速 )自動對系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)； (2) 提升容器過卷時自動對系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)； (3) 創(chuàng)動油欠壓或超壓時自動對系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)； (4) 潤滑油欠壓或超壓時對動對系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)； (5) 軸承溫升過高和制動油溫升過高時自動對系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)； (6) 閘瓦磨損超過規(guī)定值對自動對系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)； (7) 電動機(jī)過電流或失壓(斷電 )時自動對系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)。 根據(jù)上述各項自動保護(hù)作用的要求，自動保護(hù)可分為提升機(jī)運行過程中的自動保護(hù)和 一次提升結(jié)束時的自動保護(hù)。 - 19 - 第 5 章 JT-0.8 提升絞車卷筒的結(jié)構(gòu)及其計算 JT-0.8 提升絞車的滾筒是纏繞鋼絲繩的。并承受鋼絲繩拉力所造成的各種載荷，滾筒 一般由三部分組成，即筒殼、法蘭盤(支輪) 及支環(huán)。筒殼是滾筒的主要承載部件，支輪是 支撐筒殼和傳遞力的部件，支環(huán)是增加筒殼穩(wěn)定性的。 過去生產(chǎn)和使用的 kJ 系列提升機(jī)筒殼開裂的現(xiàn)象較為普遍。分據(jù)其原因，主要是因 為筒殼處于變載荷作用下，應(yīng)力狀態(tài)復(fù)雜，其理論計算還不夠完善結(jié)構(gòu)設(shè)計不盡合理，加 工裝配和使用維護(hù)上存在一定缺陷。 但是，歸根結(jié)底，解決簡殼開裂現(xiàn)象的主要對策是正確分析筒殼的應(yīng)力狀態(tài)，計算其 強(qiáng)度。因為，只有正確分析了解筒殼的應(yīng)力狀態(tài)，才能提出適應(yīng)于這種應(yīng)力狀態(tài)的合理的 結(jié)構(gòu)設(shè)計，在加工工藝上使用維護(hù)上保證這種設(shè)計的實現(xiàn)。同時，從提高煤炭產(chǎn)量，挖掘 設(shè)備潛力的角度看，筒的承載狀態(tài)和強(qiáng)度計算，也是十分必要的。 5.1 卷筒結(jié)構(gòu) JT-0.80.8 礦井提升機(jī)卷筒結(jié)構(gòu)部分如圖 51 所示： 圖 5-1 卷筒結(jié)構(gòu) 1-主軸 2-軸承 3-軸承支座 4-大齒輪 5-木襯 6-制動支輪 根據(jù)制造工藝的不同，可把提升機(jī)的卷筒 - 20 - 結(jié)構(gòu)分為鑄造、焊接混合型的(支輪為鑄造，卷筒為焊接)和焊接型的。焊接型卷筒的結(jié)構(gòu) 見圖 52 及圖 53。 圖 5-2 焊接型卷筒 1- 支輪（焊接型） 2-筒殼 3-支環(huán) 4 木襯 圖 5-3 搭板連接 - 21 - 1-筒殼 2- 支環(huán) 3、4- 搭板 圖 51 所示的支輪為鑄鋼(小型提升機(jī)也有用鑄鐵的 )。它用螺釘與簡殼相連。簡殼 可以是整體的；也可以是分辨的，互相間以螺釘連接，如圖 53 和圖 54 所示。 圖 54 角鋼連接 1筒殼；2支環(huán)；3搭板；4角鋼；5墊片 5.2 支輪 在圖 5-3 之中，其卷筒與支輪全部為焊接結(jié)構(gòu)，在筒殼內(nèi)還有圓環(huán)形的加強(qiáng)筋( 稱為 支環(huán)) ，在支輪與筒殼連接處和輪輻上都加有剛性較大的加強(qiáng)筋板。從側(cè)面來看，這些卷 筒的支輪大多呈輻條形或在整板上開有較大的孔。當(dāng)支輪的變形與筒殼的變形相比可以忽 略時，稱它為剛性支輪，圖 51 和圖 52 所示均為剛性支輪。如支輪的變形與筒殼變形 相比不可忽略時，稱它為彈性支輪。它的特點是筒殼與支輪的應(yīng)力分布較均勻。 - 22 - 圖 55 圓環(huán)結(jié)構(gòu)彈性支輪 1輪轂；2圓板支輪（a 0） ；3筒殼； 4木襯 圖 56 圓板結(jié)構(gòu)彈性支輪 1輪轂；2圓板支輪；3筒殼；4木襯 經(jīng)驗表明，圖 51 所示的結(jié)構(gòu)在制造工藝上較復(fù)雜，而目往往容易出現(xiàn)早期失效。 因此現(xiàn)代大小型提升機(jī)卷筒常采用圖 55 和圖 56 所示的卷筒結(jié)構(gòu)，它們的支輪是彈性 的。 這兩種結(jié)構(gòu)共同的特點是取消了支環(huán)，用較厚的筒殼來承擔(dān)裁荷，并且支輪改為輻板 式(即在支輪上開有兩個人孔 )或圓環(huán)式。這做工藝上較簡單，同時也可以避免由于焊接工 藝不當(dāng)造成加強(qiáng)筋附近的局部應(yīng)力過高。經(jīng)驗表明，這種改進(jìn)是成功的。 圖 54 與圖 55 所示，卷筒結(jié)構(gòu)的不同之處還在于前者的輻板與軸線垂直，而后者 的支輪與軸線成某一角度(約 36。) ，初看起來，這種傾斜式輻板似乎可以減少筒殼與支 輪連接點的剛度，從而減小其彎應(yīng)力。但由于 - 23 - 增加了壓縮應(yīng)力，故對減小合或應(yīng)力水平并不有效加上它的制造工藝較為復(fù)雜，所以不再 傾向于使用它了。 5.3 木襯 卷筒外一般設(shè)有木襯，并在其上車有繩槽，目的是減少鋼繩與筒殼直接接觸而造成的 磨損，并使鋼繩排列整齊。但木襯使用壽命不長，更換費時、費科，故有人不設(shè)木襯而直 接在卷筒完上車出繩槽，但這樣則要求增加筒殼厚度(一般約需增加 l3)，從而也增加了 機(jī)重。圖 57 為其結(jié)構(gòu)之一，值得注意的是，該結(jié)構(gòu)中閘盤和支輪是用螺栓連接的。 圖 57 無木襯卷筒 1輪輻 2筒殼；3擋繩板；4閘盤 根據(jù) JT-0.8.00.6 型礦用提升絞車的結(jié)構(gòu)及參數(shù)要求，筒殼上的木襯結(jié)構(gòu)及尺寸設(shè)計 結(jié)果如圖 58 所示： - 24 - 圖 5-8 木襯結(jié)構(gòu) 材料為硬雜木。其技術(shù)要求：（1）表面粗糙度不超過 ；（2）木襯水分不得超過 20。（ 3）允許有木節(jié)，但面積不得超過 20；（4）木材不允許有裂紋和夾層。 5.4 繩槽 繩槽有螺旋形及環(huán)形兩種，在單層纏繞時采用螺旋形繩掐就足以使排繩整齊。當(dāng)上層 鋼繩纏繞在下層上面時，滾筒每轉(zhuǎn)過一周，上層鋼繩就會有兩次“橫跨”下層繩圈的現(xiàn)象， 如圖 59，并在擋繩板處形成楔形區(qū)而造成咬繩現(xiàn)象。圖 59 中 II 及分別為上層繩圈 第一次和第二次橫跨下層繩圈處。為解決這一問題，可采用圖 510 中所示的四種平行式 的繩槽。 圖 59 雙層纏繞時鋼絲繩的兩次過渡 - 25 - 圖 510 四種平行繩槽展開圖 (a)平面單過渡平行繩槽； (b)斜繩槽過渡平行繩槽； (c)斜繩槽雙過渡平行繩槽； (d)斜繩槽雙過渡不等平行繩槽 這幾種形式的繩槽均可不同程度地改善上層繩槽圈橫跨下層繩圈時的刮繩與咬繩現(xiàn)象， 使排繩整齊，可以提高鋼絲繩的使用壽命。目前圖 5-10a 形式的使用效果為好，可以延長 鋼絲繩壽命 50%左右，圖 5-10d 可以減少鋼絲繩的動應(yīng)力。 鋼絲繩使用情況還表明，剛繩磨損最嚴(yán)重的部分是相鄰兩層的過渡處。因為這時鋼繩 與擋板間形成一楔行段，其寬度隨著纏繞過程由寬到窄。后一層鋼繩在較寬的楔行段中 （寬度大于或等于鋼繩直徑）可以順利地纏入此楔行段之中，如圖 5-10b 所示。 - 26 - 第一層最后一圈 （a） （b） （c） 圖 5-11 鋼絲繩的層間過渡 當(dāng)楔行段的寬度小于鋼繩直徑且其差值在某一段范圍內(nèi)時，鋼繩在力作用下擠入楔行 段便形成咬繩現(xiàn)象（它們的長度大約為半圈） 。當(dāng)楔行段寬度不能擠入鋼繩時，由于相鄰 兩層鋼繩的纏繞方向相反，故鋼繩開始向上爬，并騎在下層鋼繩之上形成一過渡繩圈，它 的位置由 A 到 B，如圖 5-11c 所示。當(dāng)下放時，原來被擠入和拉出是造成鋼繩在此處早期 過渡磨損的原因之一，這一過程也會增加鋼繩的動載荷。根據(jù)統(tǒng)計，多層纏繞時鋼繩的使 用壽命僅為單層纏繞時的一半左右。 下 層 鋼 絲 繩 過 渡 塊過 渡 塊圖 3-1過 渡 塊 （ 雙 層 纏 繞 ） 圖 512 過渡塊（雙層纏繞） 改進(jìn)方法是在鋼繩纏繞的層間過渡處設(shè)置一過渡塊。它的作用是當(dāng)楔行段的寬度小于 鋼繩直徑是，不讓鋼繩擠入而引導(dǎo)它爬過相鄰的繩圈，進(jìn)行順利的層間過渡。如圖 5-12 所示。 當(dāng)然，過渡塊的尺寸大小是決定其能否順利引導(dǎo)繩過渡的關(guān)鍵。不過有的滾筒不加過 渡塊，而把層間過渡處的繩槽形狀加以改造， - 27 - 使之符合過渡的要求，這在本質(zhì)上與加過渡塊相同。 筒殼、閘盤、擋繩板的結(jié)構(gòu)及尺寸設(shè)計在圖紙中詳細(xì)列出，在此不再做具體分析。 5.5 卷筒的失效形式及原因 卷筒的失效形式主要有： (1)裂紋 出現(xiàn)于筒殼、支輪及支環(huán)上。筒殼上的裂紋多出現(xiàn)于圓周方向和螺釘孔處。 如圖 513 所示。支輪的裂紋多出現(xiàn)于人孔周邊，呈放射狀。支環(huán)的裂紋多出現(xiàn)于焊縫處， 或支環(huán)斷裂。 圖 513 筒殼的裂紋形式示意圖 (a)沿筒殼圓周方向局部開裂； (b)沿焊縫和支輪處局部開裂 1筒殼；2支環(huán) (2)局部變形過大 多數(shù)是筒殼中部塌陷。 (3)連接螺拴被剪斷或彎曲變形過大，造成這些失效的原因是復(fù)雜的，具體分析，一 般來說可能有： 1)理論計算有誤 例如某礦使用的 241.7 仿蘇型提升機(jī)，根據(jù)正確計算應(yīng)有 34 個支環(huán)，而實際只有兩個，故造成卷筒強(qiáng)度不足； 2)結(jié)構(gòu)設(shè)計不良 造成卷筒各部分剛度相差過大。例如所加支輪和支環(huán)的結(jié)構(gòu)不合理 形成局部剛性過高從而導(dǎo)致局部應(yīng)力過高，不 符合彈性均勾化設(shè)計原則； - 28 - 3)加工安裝不當(dāng) 例如卷筒不圓，或支環(huán)與筒殼貼合不好等； 4)使用維修不當(dāng) 僅如過載，以及加速度過大等； 5)原材料有缺陷 例如內(nèi)部裂紋等； 6)焊接工藝不當(dāng) 例如焊條或焊接參數(shù)選用不當(dāng)，焊接處清洗不凈，以及焊后不進(jìn)； 行熱處理或熱處理不當(dāng)造成焊接殘余應(yīng)力過高等； 7)原設(shè)計許用應(yīng)力選取過大 例如蘇制或仿蘇的 241.7 和 241.8 提升機(jī)， 標(biāo)準(zhǔn)中可以采用 8t 底卸式箕斗，鋼繩直徑可達(dá) 475mm，鋼繩最大靜拉力可分別達(dá) 到 17.5t 和 18t，而筒殼厚度僅有 16mm，其應(yīng)力可達(dá) 180200MPa，因此就很容易出現(xiàn)裂 紋。 5.6 筒殼許用應(yīng)力的確應(yīng) 筒殼和支環(huán)的材料通常是 A3（A3 是以前的名稱,Q235-A 是現(xiàn)在的名稱,Q235-A 是保 證物理性能,Q235-B 是保證化學(xué)性能）和 16Mn，鑄造支輪多用 ZG350。A3 的厚度在 2040mm 時。 230MPa， 400MPa。16Mn 的厚度在 2040mm 時，sb 290330 MPa 500MPa。s b 盡管從理論上分析得知筒殼和支輪所受的應(yīng)力是變化的，實踐也證明多數(shù)卷筒的失效 都在沒有顯著變形的情況下形成裂紋。但在設(shè)計計算時，都是按照靜強(qiáng)度的方法來計算， 或按照與疲勞強(qiáng)度等效的靜強(qiáng)度計算。 安全系數(shù)的確定是一個比較復(fù)雜的問題。它主要取決于下列幾種因素： 1)原材料的穩(wěn)定情況，包括材料性質(zhì)，原材料尺寸變化，制造工藝的穩(wěn)定性等； 2)計算的精確度，包括外載荷，以及應(yīng)力等計算的精確程度； 3)零件的重要程度。 根據(jù)卷筒的具體情況，它的原材料和制造工藝都比較穩(wěn)定，計算精度為中等，又是屬 于比較重要的零件，根據(jù)經(jīng)驗可把其安全系數(shù)定為 1.51.8。目前我國各廠家常取 A3 的 許用應(yīng)力（ ）=140MPa ，l6Mn 的許用應(yīng)力（ - 29 - )180MPa。它們也都在 1518 之間?；蜻@樣計算，即取材料的脈動疲勞極限為 (052056)，安全系數(shù)為 15。達(dá)樣計算出的許用應(yīng)力亦與上述相近。但考慮到卷筒 在成形或安裝時，會有局部凹陷的現(xiàn)象，故有人建議在按上述許用應(yīng)力計算出卷筒厚度之 后再加上 23mm。 卷筒的焊接和連接螺栓的許用應(yīng)力至今尚無統(tǒng)一認(rèn)識，設(shè)計中可以參照卷筒的母材的 許用應(yīng)力或參照結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范選取，見表 51。 在滾筒上的螺孔及焊縫截面的變化處均有應(yīng)力集中，焊接處如不經(jīng)退火也會有殘余應(yīng) 力存在。未經(jīng)處理的焊縫中心的殘余應(yīng)力是拉應(yīng)力，其值可達(dá)到屈服極限，當(dāng)它與工作應(yīng) 力疊加時，造成平均應(yīng)力增加。這樣就大大降低許用疲勞強(qiáng)度，使壽命降低。消除的方法 可以用退火、振動與錘擊，以及火焰烘烤等，另外也可以用熱法。 表 51 焊縫和連接螺栓的許用應(yīng)力 單位 aMP 5.7 滾筒強(qiáng)度的驗算 具體計算及校核 JT-0.80.6 型的筒殼強(qiáng)度 (1).已知條件（JT-0.80.6 型絞車） 鋼繩最大靜張力 F=15KN，鋼繩直徑 d=15.5mm 鋼繩彈性模量 Map51.0sE 鋼繩金屬斷面積 （6（19） ）89sA2cm - 30 - 卷筒殼半徑 r=34.7cm 纏繞層數(shù) n=4；輪轂半徑 05.rcm 纏繞節(jié)距 t=15.5+2=17.5mm 卷筒殼厚度 mm；圓盤厚 =22mm81 鋼的彈性模量 Map52.0E 筒殼及圓盤材料 16Mn, =182MPa (2).計算： 1.83.34.7089.64yxrcm 取 i=59.65.17yit cm1.28.0.2438934r 的計算如下：1()iFx 查表 6-1礦山提升運輸機(jī)械 （冶金工業(yè)出版社） 距 第一圈 的距離 x(mm) 1.75 3.5 5.25 7.00 8.75 10.5 12.25 14.0 - 31 - ix0.42 68 0.85 36 1.28 04 1.70 72 2.13 40 2.56 08 2.987 6 3.41 441()iF 0.86 25 0.60 32 0.34 62 0.15 76 0.04 39 0.00 00 0.000 0 0.00 00 1()iFx 2.0134 自由筒殼區(qū)鋼繩張力降低系數(shù)： 1310.64()siCEAFxr30.931.8910.642.427 (3).計算四層纏繞時的纏繞系數(shù)： 21.75.Atdcm089.32.sE411a2.8170.352.30.5 (4).計算筒殼強(qiáng)度 - 32 - 1）自由筒殼區(qū) 筒殼均布載荷 3235102.87695.4Faqcmrt69.4.yc12.58MPa 2）在支撐處：如認(rèn)為此處鋼繩張力降低系數(shù) 滾筒支輪輪緣直徑 根據(jù)煤炭安全規(guī)程第 385 條規(guī)定：絞車滾筒上纏繞兩層或兩層以上鋼絲繩時， 滾筒邊緣應(yīng)高出最外一層鋼絲繩的高度至少為鋼絲繩直徑的 2.5 倍。 mdD9075.24801 D1滾筒支輪輪緣直徑； d 鋼絲繩的直徑，d=15.5mm。0.93.602C210().(4.75).34Ar cm2301201()bIr3222.4.75.()1.30910134.75 - 33 - 2200(1)()rrG222(10.3)(4.750)(34.750).81 .920.856342bQGA 312()bMbIr30.1239(1).309.248.7 彎曲應(yīng)力 1.8()2bbQMwqCr11.695.034.7(0.95.123)22.8Pa 壓縮應(yīng)力 (0)(1)2by QxqCrEr695.834.70.953.21MPa - 34 - 各應(yīng)力值均在極限應(yīng)力值內(nèi)，滿足強(qiáng)度要求。 - 32 - 6 章 JT-0.8 提升絞車的主軸設(shè)計 主軸是 JT-0.8 提升絞車承載的主要部件，提升絞車的主要工作構(gòu)件如滾筒、軸承、離 合器以及聯(lián)軸器等均安裝在主軸上。有些小型提升機(jī)的主軸還裝有減速的末級大齒輪。電 動機(jī)通過主軸驅(qū)動滾筒主軸也是傳動的主要部件。提升絞車主軸應(yīng)能承受工作過程中的 外負(fù)荷而不發(fā)生殘余變形和過量的彈性變形，同時要保證一定的使用壽命。主軸往往是提 升機(jī)中重量最大的一個零件，其尺寸和傳遞的力矩也較大。 6.1 主軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 主軸裝置是一個完整的結(jié)構(gòu)，包括軸承、端蓋、離合器、聯(lián)軸器、支輪等多個部件， 而有根據(jù)主軸的應(yīng)用場合不同，具體軸上需用的部件和結(jié)構(gòu)也不盡相同，例如本絞車上用 到的部件有滾筒、支輪、軸承、液壓馬達(dá)、端蓋、制動輪轂等部件，本例中主軸的結(jié)構(gòu)簡 圖如 6-1 圖所示： 圖 6-1 主軸結(jié)構(gòu)簡圖 結(jié)構(gòu)上除應(yīng)滿足強(qiáng)度和剛度要求外，還應(yīng)重視工藝和安裝方面的問題。主軸的結(jié)構(gòu)設(shè) 計應(yīng)考慮如下幾點： （1）要便于起吊、拆裝和加工。零件在軸上要求定位準(zhǔn)確，工作中不發(fā)生移動。例 如，為了便于安裝、找正，提升機(jī)主軸目前一般做成兩支點。為了便于加工，主軸軸向尺 寸不宜過長以免需要大型工裝及需要大型爐進(jìn)行熱處理等?，F(xiàn)代提升機(jī)上已普遍采用滾 動軸承代替原來的滑動軸承，這樣可減小主軸軸向尺寸：為便于安裝，主軸結(jié)構(gòu)應(yīng)作相應(yīng) 考慮。如圖 6-1 所示滾筒主軸，考慮到安裝上的方便，安裝調(diào)整環(huán)，以便在裝配時修正。 （2）滾筒在軸上的固定方法可用切向鍵也可用靜配合，JT-0.80.6 型礦用提升絞車的 滾筒采用靜配合固定，但不論用何種方法都應(yīng)使連接可靠，不允許在運轉(zhuǎn)中出現(xiàn)松動現(xiàn)象。 對鍵連接應(yīng)有防墜裝置。 - 33 - （3）軸的結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量使軸受力合理，避免或減輕應(yīng)力集中，以保證軸的疲勞強(qiáng)度。 軸徑變化處過渡圓角半徑不宜過小。根據(jù)需要和可能對主軸進(jìn)行表面強(qiáng)化處理（如噴丸、 滾壓等）以提高其疲勞強(qiáng)度。 （4）主軸是主要承載部件且受交變應(yīng)力，故對其工藝要求較高。主軸鍛造后必須進(jìn) 行探傷試驗及機(jī)械性能試驗，當(dāng)有裂紋及其他缺陷存在時，此軸的壽命會受到影響。主軸 鍛造、加工后要進(jìn)行熱處理，熱處理方法用正火也有調(diào)質(zhì)的。 （5）主軸材料一般采用優(yōu)質(zhì)中碳鋼，最常用的是 45 鋼碳素結(jié)構(gòu)鋼。這種材料價廉、 對應(yīng)力集中敏感性小、加工性能好，通過調(diào)質(zhì)處理，可獲得強(qiáng)度、耐磨性和沖擊韌性都比 較好的綜合機(jī)械性能。一般采用合金鋼，因為碳鋼與合金鋼的彈性模量相差很小，用合金 鋼雖可提高主軸強(qiáng)度，但對提高主軸強(qiáng)度意義不大。經(jīng)過鍛造、正火處理機(jī)械性能不低于 下表數(shù)值： 表 6-1 機(jī)械 性能 （公b 斤力 ）2m （公斤s 力 ）2 s （） （公斤力.k 米 ）2cm HB 要求 5829 152.5 180217 （6）必須進(jìn)行材料質(zhì)量探傷檢查，不得有降低機(jī)械強(qiáng)度和使用性能缺陷。 （7）軸頸的表面光潔度不低于 Ra6.3，非配合面和圓角光潔度不低于 Ra12.5 ，且用 樣板檢查其圓角。 6.2 主軸尺寸的確定及軸承的選擇 絞車滾筒部件具有嚴(yán)格的對稱性，因此，在其主軸結(jié)構(gòu)上也具有對稱性。在設(shè)計軸的 開始估算軸的最小直徑 dmin。 所選軸的材料仍為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理 - 34 - 由 30minPAd m35.842.716)(3 A0 由材料的許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力所確定的系數(shù)，其值為 ； 01326A P 主 主軸的功率，其值為 P 主 =22=220.76=16.72kw； n 主軸的轉(zhuǎn)速，其值為 min/25.38014.3.610rDv 利用上式估算軸徑時，應(yīng)注意以下幾點： （1）對于外伸軸，由上式求出的直徑，為外伸軸段的最小直徑；對于非外伸軸，計 算時應(yīng)取較大的 A 值，估算的軸徑可作為安裝齒輪處的直徑。 （2）計算軸徑處有鍵槽時，應(yīng)適當(dāng)增大軸徑以補(bǔ)償鍵槽對軸強(qiáng)度的削弱作用。 （3）外伸軸段裝有聯(lián)軸器時，外伸段的軸徑應(yīng)與聯(lián)軸器轂孔直徑相適應(yīng)；外伸軸段 用聯(lián)軸器與電動機(jī)軸相連時，應(yīng)注意外伸段的直徑與電動機(jī)軸的直徑不能相差太大。 對于該絞車的滾筒制動輪轂與主軸的聯(lián)接方式采用過盈配合聯(lián)接。其特點是結(jié)構(gòu)簡 單，無鍵槽不削弱主軸強(qiáng)度，輪轂定心好，聯(lián)接可靠，承受重載、沖擊和震動的性能較好。 但配合尺寸的制造精度要求較高，裝配工藝復(fù)雜。 由于液壓絞車的工作條件的限制，該主軸軸承主要承受徑向載荷，結(jié)合設(shè)計的主軸最 小直徑，根據(jù)手冊機(jī)械零件設(shè)計手冊吳宗澤主編 機(jī)械工業(yè)出版社 2006.3 第八章 滾動軸承，選擇軸承前首先考慮滾動軸承的失效形式。 滾動軸承的失效形式主要有疲勞剝落，過量的永久變形和磨損疲勞剝落是正常失效 形式它決定了軸承的疲勞壽命；過量水久變形使軸承在運轉(zhuǎn)中產(chǎn)生劇烈的振動和噪聲； 磨損使軸承游隙、噪聲、振動增大，降低軸承的運轉(zhuǎn)精度；一些精密機(jī)械用的軸承，可用 磨損確定軸求壽命。疲勞剝落可根據(jù)使用壽命， - 35 - 由基本額定動載荷限定載荷能力；過量永久變形可有基本額定靜載荷限定載荷能力；磨損 尚無統(tǒng)一的計算方法。 此外，還有膠合、企圖斷裂、滾動體壓碎、保持架磨損和斷裂、電蝕、銹蝕等失效形 式。在正常使用情況下。這些失效是應(yīng)該避免的因此稱之為非正常失效。 綜上，選擇雙列調(diào)心滾子軸承，其參數(shù)、簡圖（6-2）及其安裝尺寸如下表所示： 表 6-2 基本 尺寸 安裝 尺寸 計算系數(shù) 基本 額定 載荷 極限 轉(zhuǎn)速 軸承代號 d D B da Da ra e Y1 Y2 Y0 Cr Co 脂 潤 滑 油 潤 滑 圓柱孔 mm mm KN r/min 8 5 1 8 0 6 0 9 9 1 71 30.83 0.8 1.2 0.