耙斗式裝載機絞車設計【含CAD圖紙優(yōu)秀畢業(yè)課程設計論文】

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購買設計文檔后加 費領取圖紙 購買設計文檔后加 費領取圖紙 耙斗式裝載機絞車設計 摘 要 耙斗裝載機是礦工產(chǎn)業(yè)挖掘的裝備，是裝載機和轉載機“合二為一”的機型，又稱之為耙斗裝巖機。在礦工產(chǎn)業(yè)中，有許多裝載功能的設備，耙斗式、鏟斗式裝載機是最常見的兩種。 耙斗裝載機是一種用絞車驅動耙斗把巖石裝入礦車的設備。其符號的意義是： ?P 耙斗式； ?90 耙斗的容量為 方米； ?B 設計序號。它適用于凈高 2 米以上，斷面 5 立方米以上的巷道。 為 了滿足在大斷面礦井中快速挖掘的要求，并解決裝載效率慢達不到挖掘速度要求的問題，論文中根據(jù)裝載機的主要參數(shù)，通過大量的計算、設計和校核，設計了耙斗裝載機絞車的主要部件，比如減速器、工作滾筒、空程滾筒。其中工作滾筒的傳動部分是采用行星齒輪機構，這樣做能達到 操作上的省力、方便，調(diào)節(jié)起來簡節(jié)，維修工作量少的優(yōu)點，空程滾筒也是如此。 同時在借鑒成型產(chǎn)品生產(chǎn)和使用經(jīng)驗的基礎上完成了耙斗裝巖機的絞車設計。 耙斗裝載機是由鋼絲繩、耙斗 、機架、臺車、操作機構和絞車等部分組成。這種裝載機的優(yōu)點是裝載能力大、效率高、安全性能好、易維修、使用范圍廣、結構簡節(jié)等。但缺點是體積大、鋼絲繩磨損快。 關鍵詞 耙斗裝載機；滾筒；行星齒輪 購買設計文檔后加 費領取圖紙 購買設計文檔后加 費領取圖紙 of is is as In is of is a a to a to a of 90 - .9 It to In to of in to is to of to of a of he of as of is of do to on of is At in of of on of of is of of is of a of so is 購買設計文檔后加 費領取圖紙 購買設計文檔后加 費領取圖紙 購買設計文檔后加 費領取圖紙 - 目 錄 摘要 ...................................................................................................................... I .............................................................................................................. 1 章 緒論 ......................................................................................................... 1 究意義 .................................................................................................... 1 內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析 ................................................................................ 1 外研究現(xiàn)狀 ..................................................................................... 1 內(nèi)研究現(xiàn)狀 ..................................................................................... 1 章小結 .................................................................................................... 2 第 2 章 總體方案設計 ......................................................................................... 3 計總則 .................................................................................................... 3 知條件 .................................................................................................... 3 動機的選擇 ............................................................................................ 3 繩牽引力 F ...................................................................................... 3 產(chǎn)率的計算 ..................................................................................... 4 動機的選型 ..................................................................................... 4 引鋼絲繩直徑的確定 ............................................................................ 4 動比的分配及行星輪齒數(shù)的確定 ........................................................ 5 算總傳動比及分配 ......................................................................... 5 星輪數(shù)目 的確定 ........................................................ 6 筒直徑的確定 ........................................................................................ 7 章小結 .................................................................................................... 7 第 3 章 減速器的設計 ......................................................................................... 8 動裝置的運動和動力參數(shù)的確定 ........................................................ 8 速器傳動比 ..................................................................................... 8 速器各軸轉速 ................................................................................. 8 速器各軸實際功率 ......................................................................... 8 速器各州輸出轉矩 ......................................................................... 9 星輪的動力參數(shù) ............................................................................. 9 速級傳動裝置的運動和動力參數(shù)計算 ................................................ 9 擇齒輪材料 ..................................................................................... 9 齒面接觸疲勞強度設計計算 ......................................................... 9 齒根彎曲疲勞強度校核計算 ....................................................... 12 輪其它尺寸 ................................................................................... 12 購買設計文檔后加 費領取圖紙 - V - 速級傳動裝置的運動和動力參數(shù)計算 .............................................. 13 擇齒輪的材料 ............................................................................... 13 齒面接觸疲勞強度設計計算 ....................................................... 14 齒根彎曲疲勞強度校核計算 ....................................................... 16 輪的其它尺寸 ............................................................................... 17 章小結 .................................................................................................. 18 第 4 章 軸的設計 ............................................................................................... 19 的確定與校核 ...................................................................................... 19 軸上的轉矩 T ............................................................................... 19 作用在齒輪上的力 ....................................................................... 19 定軸的最小直徑 ........................................................................... 19 的結構設計 ................................................................................... 20 上零件的周向定位 ....................................................................... 21 定軸上圓角和倒角尺寸 ............................................................... 21 的強度校核 ................................................................................... 21 核軸的強度 ................................................................................... 23 承的選擇與校核 .................................................................................. 23 軸上的轉矩 T ............................................................................... 23 作用在齒輪上的力 ....................................................................... 23 支反力 ........................................................................................... 24 承的派生軸向力 ........................................................................... 24 承所受的軸向載荷 ....................................................................... 24 承的當量載荷 ............................................................................... 25 承壽命 ........................................................................................... 25 鍵的選擇與校核 .................................................................................. 25 章小結 .................................................................................................. 26 第 5 章 行星輪的設計 ....................................................................................... 27 作滾筒行星機構設計 .......................................................................... 27 輪材料、熱處理工藝及制造的確定 ........................................... 27 輪幾何尺寸確定 ........................................................................... 28 合要素驗算 ................................................................................... 30 定傳動載荷 ................................................................................... 30 力循環(huán)次數(shù)........................................................................... 31 全校核 ........................................................................................... 31 程滾 筒行星機構的設計 ...................................................................... 32 輪材料、熱處理工藝及制造的確定 ........................................... 32 輪幾何尺寸計算 ........................................................................... 33 合要素驗算 ................................................................................... 34 購買設計文檔后加 費領取圖紙 - 定傳動載荷 ................................................................................... 35 力循環(huán)次數(shù)........................................................................... 35 全校核 ........................................................................................... 35 章小結 .................................................................................................. 36 結論 ..................................................................................................................... 37 致謝 ..................................................................................................................... 38 參考文獻 ............................................................................................................. 39 附錄 A ................................................................................................................. 41 附錄 B ................................................................................................................. 51 購買設計文檔后加 費領取圖紙 - 1 - 第 1章 緒論 究意義 耙斗式裝載機主要用在采礦工業(yè)中，鏟斗式裝載機在過去是礦產(chǎn)工作中唯一的裝載機械，要不就是人工采礦。隨著采礦工業(yè)的發(fā)展，耙斗式裝載機得到了發(fā)展機會，如今耙斗式裝載機在我國礦場行業(yè)中的使用量已達到了 70%這是因為它具有結構簡節(jié)、安全性能好、操作和維修方便、價格便宜等優(yōu)點 [1]。 在使用耙斗裝載機的過程中，人們逐漸發(fā)現(xiàn)，這種類型的裝載機還擁有一個十分重要的特點，就是在裝巖過程中礦車不能及時供應器材時，裝載機并不妨 礙對巖石材料的裝載及運輸，挖掘主要的巖石區(qū)域時，即便是工作了二十幾年的耙斗式裝載機也沒有出現(xiàn)破損、老化的情況。 煤礦技術發(fā)展水平的重要標志 之一就是 裝載機的工作效率 。 內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析 外研究現(xiàn)狀 隨著采礦工作機械化程度的提高，為保證采礦比例的協(xié)調(diào)和礦產(chǎn)行業(yè)穩(wěn)定快速的發(fā)展，所以要大大提高挖掘時的效率問題。 國外發(fā)展比較早，種類也很多，大概有 17 種基本類型，近 5000 多種型號及規(guī)格?，F(xiàn)在廣泛使用的有 15 種形式，大致有蟹爪式、耙頭式、鏟斗式、滾筒式、星輪式等等。近年來大都集中在發(fā)展鏟斗后卸式、耙斗式、側卸式 及星輪式 [2]。 日本生產(chǎn)鏟斗式裝載機較多，有 13 個系列 45 種規(guī)格。俄羅斯生產(chǎn)的裝載機也比較多，其生產(chǎn)出了扒式裝載機和鏟運式耙斗裝巖機、鏟斗裝巖機、震動裝載機等。 內(nèi)研究現(xiàn)狀 我國耙斗裝載機是從 1960 年開始研制的，其發(fā)展歷程有 40 多年，可分為四個階段：試驗研究、小批試生產(chǎn)、大批量生產(chǎn)、發(fā)展創(chuàng)新。最早是在煤炭部煤炭科學院上海研究所進行的，生產(chǎn)主要是由煤炭系統(tǒng)的制造廠來完成，但產(chǎn)量小滿足不了用戶需要而被擱置。 側卸式裝載機和扒爪式裝載機是我國在 50 年代初期使用的，研制耙斗裝載機是從 60 年代開始的， 70 年代 初期使用側卸式裝載機構與鑿巖臺車配套使用。裝載機的發(fā)展和挖掘斷面的尺寸及被裝物料的性質緊密聯(lián) 購買設計文檔后加 費領取圖紙 - 2 - 系，如果挖掘的斷面過大，則采用側卸式鏟斗裝載機；我國現(xiàn)階段著眼于研究挖掘中小斷面的裝載機，這是因為其機械性能好、具有方便靈活的工作性能。 中國的礦用絞車在發(fā)展中出現(xiàn)了許多問題：如不合理的產(chǎn)業(yè)結構；集中生產(chǎn)勞動力密集型產(chǎn)品而技術密集型產(chǎn)品明顯落后于發(fā)達工業(yè)國家；消耗過多的產(chǎn)業(yè)能源、對自然環(huán)境破壞嚴重；企業(yè)總體規(guī)模偏小、技術創(chuàng)新能力薄弱、管理水平落后等。 章小結 本章介紹了課題的研究意義與國內(nèi)外課題所研究對象的發(fā)展歷程 與前景，總體概括了課題從研究初期到發(fā)展到現(xiàn)在所經(jīng)歷的的歷史背景，對課題所要研究的對象有了一個初步的認識。 購買設計文檔后加 費領取圖紙 - 3 - 第 2章 總體方案設計 計總則 1. 煤礦生產(chǎn)，安全第一。 2. 面向生產(chǎn)，力求實效，以滿足用戶最大的實際需求。 3. 貫徹實行國家、部、專業(yè)的標準及有關規(guī)定。 4. 技術比較先進，并要求多用途 [3]。 知條件 耙斗容積： 3 技術生產(chǎn)率： /~ 動機的選擇 繩牽引力 F 耙斗空載返回行程的運行阻力為 11F ( c o s s i n )? ???)12(? ? 1 . 5 6 1 0 0 1 . 2 6 ( 0 . 5 c o s 2 0 s i n 2 0 )??? ? ? ? ? 耙斗裝滿物料后的運行阻力 2 1 2F ( c o s s i n ) ( c o s s i n )G f Q f? ? ? ? ?? ? ? ?)22(? 9 . 2 2 0 0 0 1 0 ( 0 . 5 c o s 2 0 s i n 2 0 )??? ? ? ? ? ? 21阻力系數(shù)，取阻力和耙斗扒取物料的溜槽及導向輪上的摩擦；的摩擦系數(shù)，取耙斗內(nèi)物料對巷道地板；系數(shù)，取耙斗對巷道底板的摩擦巷道傾角；；裝在耙斗內(nèi)的物料質量耙斗質量；式中???????? 購買設計文檔后加 費領取圖紙 - 4 - 產(chǎn)率的計算 2121??)32( ? m / s m 21213耙斗往返停歇時間；取、耙斗往返運動速度；、一般取從料堆至卸料的距離；耙斗裝滿系數(shù)；取耙斗容量；式中???????? 3 6 0 0 0 51 ??? ? ?/? 動機的選型 滾筒的工作功率為 .??? 電動機的輸出功率為 ././?? ? 選用 號的電動機： 表 2動機參數(shù) 功率 (型號 電流 (A) (660/1140V 時 ) 額定轉速 (r/重量 (45 480 430 其外形尺寸 4 5 0 4 6 0 8 5 0A D A C L? ? ? ? ? 軸的直徑為 55d? 引鋼絲繩直徑的確定 根據(jù)下面公式選取鋼絲繩直徑 )c s 62??? ????2( ? 22N / m m N N / m 鋼絲繩公稱抗拉強度；鋼絲繩的工作阻力；鋼絲繩單位重力；式中??? 購買設計文檔后加 費領取圖紙 - 5 - 系數(shù)鋼絲繩與進料槽的摩擦巷道傾角；鋼絲繩的工作長度；鋼絲繩安全數(shù)；????2 m ??LM 27200?根據(jù)工況條件選用 6 19? 股鋼絲繩，抗拉強度 B 2N/ 鋼絲繩長度1L 工作滾筒 ) 2L 空程滾筒 ) 巷道傾角 ? 20?? 鋼絲繩與進料槽的摩擦系數(shù)2w 全系數(shù)取?)c s 62??? ???? 1 0 1 5 5 0 1 0 2 0 ( s i n 2 0 0 . 4 c o s 2 0 )7???? ? ? ?? ? ?N/ 選取鋼絲繩單位重力為 2N/鋼絲繩的直徑為 鋼絲繩的破拉斷力總和為 校核鋼絲繩的安全 實際安全系數(shù) 198000 7 27200 ??符合規(guī)定 動比的分配及行星輪齒數(shù)的確定 算總傳動比及分配 1. 鋼絲繩直徑為 2. 根據(jù) 741409 規(guī)定 0D ? ?20~16? 17? ? ?72?取0D ? 330 / 17 . 滾筒轉速 工作滾筒轉速 311060 6 0 1 . 2 1 0 6 9 . 4 53 . 1 4 3 3 0??? ? ??m/s )52(? 購買設計文檔后加 費領取圖紙 - 6 - 空程滾筒 轉速 322060 6 0 1 . 7 2 1 0 9 9 . 63 . 1 4 3 3 0??? ? ??m/s 4. 總傳動比 工作滾筒傳動比 11480 2 1 . 1 76 9 . 4 5ni n? ? ?工 作)62( ? 空程滾筒傳動比 21480 1 4 . 89 9 . 6ni n? ? ?空 程5. 傳動比的分配 初定減速器的傳動比 作滾筒行星輪的傳動比 12 1 . 1 7 4 . 6 44 . 5 6? ?工 作減)72(? 空程滾筒行星輪的傳動比 21 4 . 8 3 . 2 54 . 5 6? ?空 星輪數(shù)目 的確定 1. 行星輪數(shù)目的確定 傳動的承載能力與行星輪的數(shù)目成正比，可是行星輪數(shù)目的增加會導致各行星受力不均勻，而且傳動比的范圍會因臨界條件而減小 [4]。所以一般采用 4~3 個行星輪。由1i ?2. 齒數(shù)的確定 (1) 工作滾筒各齒輪齒數(shù)的確定 初定內(nèi)齒圈的齒數(shù)為 80 ???? 行星輪)82( ? 292 22802 ????? 行星輪內(nèi)太陽輪 2( ? 校核裝配條件 343 22803 ???? 行星輪內(nèi) (2) 空程滾筒各齒輪齒數(shù)的確定 初定內(nèi)齒圈的齒數(shù)為 79 購買設計文檔后加 費領取圖紙 - 7 - 912????? i 行星輪 222 35792 ????? 行星輪內(nèi)太陽輪 校核裝配條件 383 35793 ???? 行星輪內(nèi) 筒直徑 的確定 1. 前面已知卷筒內(nèi)徑0D . 確定卷筒的寬度 B 初選每層纏繞圈數(shù) 7z? 17 1 7 1250 . 9 5k??? ? ? 1鋼絲繩直徑；；鋼絲繩排列不均勻系數(shù)式中???初選鋼絲繩纏繞層數(shù) 7n? 驗算卷筒容繩量 02[ 1 ]L n z D d n d k?? ? ? ? ? ? ? ? ?（ ）)102( ? ? ?? ????????? ? 3. 確定卷筒直徑 鋼絲繩在卷筒上的最小纏繞直徑 0 3 3 0 1 7 3 4 7? ? ? 022 ( 1 )D d n d k? ? ? ? ? ?)112( ? ? 3 3 0 1 7 2 ( 7 1 ) 1 7 0 . 9? ? ? ? ? ? 鋼絲繩在卷筒上的平均纏繞直 ? ? 293472 m i nm a x ????? 外 ? m a x 2 3 5 2 9 1 0 2 6 3 1? ? ? ? ?章小結 本章主要進行的是總體設計，先根據(jù)各已知參數(shù)的計算確定電動機的型號，再根據(jù)已知條件計算傳動比和各齒輪的齒數(shù)，再將卷筒的各直徑計算出來。 購買設計文檔后加 費領取圖紙 - 8 - 第 3章 減速器的設計 動裝置的運動和動力參數(shù)的確定 速器傳動比 要求高低速級的大齒輪浸入油中深度大致相近且 4221 ，其中 21i 為前級傳動比， 42i 為后級 總傳動比 [5]。 ?? )1 )13( ? ?? 取 21i 2? 則 42i 速器各軸轉速 1n ? 480 r/ 1 21/ni r/m 480 ??3n ? 2 32/ni r /m 40 ??4n ? 3 383 2 4 . 5 6 2 6 9 . 446zn z? ? ? ?惰大r/低速軸轉速過渡軸轉速；高速軸轉速；電機輸出轉速；式中????速器各軸實際功率 1p p ? 1 1 2p ???? ???3p ? 212 ?? ??p ???4p ? 13 ??p ??過渡軸功率；高速軸功率；電機輸出功率；式中???321 購買設計文檔后加 費領取圖紙 - 9 - 滾動軸承傳動效率齒輪傳動效率；低速軸功率；???214??p 速器各州輸出轉矩 111389 5 5 0 9 5 5 0 2 4 6 . 8 71480? ? ? ? 2223 6 . 59 5 5 0 9 5 5 0 4 7 1740? ? ? ? 3333 4 . 3 59 5 5 0 9 5 5 0 1 0 1 0 . 73 2 4 . 5 6? ? ? ? 4443 3 . 79 5 5 0 9 5 5 0 1 1 9 4 . 6 42 6 9 . 4? ? ? ? 星輪的動力參數(shù) 行星輪總效率為 則中心輪處的功率1 0 . 9 8 3 7 . 2? ?中 心 輪 7 . 29 5 5 0 1 3 2 7 . 62 6 7 . 6T ? ? ?中 心 輪 速級傳動裝置的運動和動力參數(shù)計算 擇齒輪材料 小齒輪選用 45 調(diào)質 H B S 275~2451 ? 大齒輪選用 45 正火 H B S 240~2102 ? [6] 齒 面接觸疲勞強度設計計算 確定齒輪傳動精度等級，按 ? ? 311 /13.0 t ?)23(? ? ? 3 11 /13.0 t ? ? ?3 1 4 8 0381 4 8 00 2 1 ?? 估取圓周速度 m/考數(shù)據(jù)選取 小輪分度圓直徑 購買設計文檔后加 費領取圖紙 - 10 - 3211 12 ???????? ????????)33( ? 齒寬系數(shù)d?按齒輪相對軸承為非對稱布置，取d? 齒輪齒數(shù)10~20 中選1Z 30?大齒輪齒數(shù)21. 2 3 0 6 0Z i Z? ? ? ?齒數(shù)比 u ?12/動比誤差 /? ? ? 0222 ??? / 誤差在 5%? 范圍內(nèi)，故合適 [7]。 小齒輪轉距1T ? 6 19 1 0 /? 69 . 5 5 1 0 3 8 / 1 4 8 0?? ? 荷系數(shù) K ? . K K??使用系數(shù)1 動載荷系數(shù)向載荷分布系數(shù) K?取 K? 間載荷分布系數(shù) K?其初值推薦值 ? ??? 20~7?? 中初選0? ? 13?r? ? ????? ? 1121 1 1[1 . 8 8 3 . 2 ( ) ] c o s t a ? ??? ? ? ?? 1 1 1[ 1 . 8 8 3 . 2 ( ) ] c o s 1 3 3 0 0 . 4 5 t a n 1 33 0 6 0 3 . 1 4??? ? ? ? ? ? ?? 取? 的初值 1 1 1 ? ? ? ?021 ?? ? ? co s 1 3Z? ??取 Z?? 許用接觸應力 []H? ? . /H N W S?接觸疲勞極限應力 2N/ 2N/應力循環(huán)次數(shù)1N ? 6 0 6 0 1 4 8 0 1 ( 8 3 0 0 8 )hn j L ? ? ? ? ? ?? 0?2N ? 981 / 1 . 7 1 0 / 2 8 . 5 1 0 ? ? ?則接觸強度的壽命系數(shù) (不允許有點接觸 )1 硬化系數(shù)? 購買設計文檔后加 費領取圖紙 - 11 - 取 1[]H?? 5 7 0 1 1 / 1 1 8? ? ? 2N/ 2[]H?＝ 4 6 0 1 1 / 1 1 8? ? ? 2N/故11 ......?????? ????????? 法面模數(shù) 11c o s / 1 3 7 . 5 2 c o s 1 3 / 3 0 4 . 5?? ? ?取?中心距 a ?12( ) / ( 2 c o s ) 5 ( 3 0 6 0 ) / ( 2 c o s 1 3 ) 2 3 0 . 9 Z ? ?? ? ? ? ?a 分度圓螺旋角 ? ? 1c o s [ 5 ( 3 0 6 0 ) / ( 2 2 3 1 ) ] 1 2 . 9??? ? ? ? 小輪分度圓直徑的計11' / c o s 5 3 0 / c o s 1 2 . 9 1 5 4m Z ? ?? ? ? ?v ?11' / 6 0 0 0 0 3 . 1 4 1 5 4 1 4 8 0 / 6 0 0 0 0? ? ?m/m/必修正]。 取 ?r? ? ?????)43(? ?? ?1211[1 . 8 8 3 . 2 ( ) ] c o ? ? ? )53(? ? 11[ 1 . 8 8 3 . 2 ( ) ] c o s 1 2 . 93 0 6 0 ?? ? ? ?? 11 ta ??)63(? ? 1 3 0 0 . 4 5 t a n 1 2 . 93 . 1 4 ?? ? ? r? ??得 K? 荷系數(shù) K ? 1 1 1 ? ? 小輪分度圓直徑3311 2 . 0 8. 1 3 7 . 5 2 1 3 7 . 5 22 . 0 8? ?取1d ? 1'td 齒輪的分度圓直徑2d ? 2 / c o s 5 6 0 c o s 1 2 . 9 3 0 8 ?? ? ? ?bm i . 4 5 1 3 7 . 5 2 6 5td d?? ? ? ? 購買設計文檔后加 費領取圖紙 - 12 - 大輪齒寬2b ? b 輪齒寬 ? ? ? ? 75~7010~56510~521 ????? 取1b 按齒根彎曲疲勞強度校核計算 齒形系數(shù) 331 / c o s 3 0 / c o s 1 2 . 9 3 2 . 4Z ? ???2 1. 3 2 . 4 2 6 4 . 8 ? ?)73(? ， ， 重合度系數(shù) Y? ???? ././ ε. α螺旋角系數(shù) Y?由上式中的 Y?說明得 Y? ? 1 2 . 91 . 1 1 0 . 8 9 2 51 2 0 1 2 0? ?? ???? ? ? ? ? 許用彎曲應力 []F? ? F N x S?彎曲疲勞極限N/N/ 彎曲壽命系數(shù)1 2?尺寸系數(shù)?安全系數(shù) 1[]F? ? 11/F N x S? ? 4 6 0 1 1 / 1 . 6 2 8 7 . 5? ? ? 2N/F? ? l i m 2 22/F N x S? ? 3 9 0 1 1 / 1 . 6 2 4 3 . 7 5? ? ? 2N/112 Y Y Yb d m???)83(? 2 2 . 0 8 2 4 5 2 0 02 . 4 8 1 . 6 4 0 . 6 8 0 . 8 96 5 1 5 4 5??? ? ? ? ???215 0 . 2 N / m m [ ]F???2F?22112 Y Y Yb d m???2 2 . 0 8 2 4 5 2 0 02 . 2 7 1 . 7 4 0 . 6 8 0 . 8 97 0 1 5 4 5??? ? ? ? ???2N/m