JSDB-140雙速多用絞車
JSDB-140雙速多用絞車,jsdb,多用,絞車
第83頁
1 緒論
1.1引言
煤炭是當前我國能源的主要組成部分之一，是國民經濟保持高速增長的重要物質基礎。但是目前我國的煤炭工業(yè)的發(fā)展遠不能滿足整個國民經濟的發(fā)展需要。因此必須以更快的速度發(fā)展煤炭工業(yè)。然而，高速發(fā)展煤炭工業(yè)的出路在于煤炭工業(yè)的機械化。
煤炭工業(yè)的機械化是指采掘、支護、運搬、提升的機械化。其中運搬包括運搬和輔助運搬。絞車就是輔助運搬的其中一種。我國絞車的發(fā)展大致分為三個階段。20世紀50年代主要是仿制設計階段；60年代，自行設計階段；70年代以后，我國進入標準化、系列化設計階段。
1.2概述
雙速多用絞車是供煤礦井下采煤工作面回柱放頂和轉移工組面之用。由于它的高度較低重量又輕，特別適用于薄煤層和急傾斜煤層采煤工作面，以及各種采煤工作面回收沉入底板或被矸石壓埋的金屬支柱。隨著機械化采煤程度的提高，它越來越多地被廣泛用于機械化采煤工作面，作為安裝、回收牽引各種設備和備件
雙速多用絞車是一種有效的礦山輔助運搬設備。該型絞車主要應用于回柱放頂之用，同時也可用于上山、下山、平巷等綜采工作面設備的搬遷，比如液壓支架、溜槽等。此外，拉緊皮帶機機頭、運料、調度車輛等工作都可以用這種絞車來完成。在港口、碼頭、建筑工地、工廠企業(yè)，這種運搬絞車也可以發(fā)揮作用?？梢?，運搬絞車在煤炭行業(yè)、機械行業(yè)，包括部分其他行業(yè)都有著不可忽視的地位。
絞車在回采工作面的布置方式有以下三種：
1）安裝在回風巷內，距回采工作面約。這種布置方式適用條件廣，尤其是煤層傾角較大，頂板破碎，壓力較大的工作面。但這種布置方式會影響回風巷的運料工作。每一次回柱需移動導向輪，鋼絲繩繞過導向輪，多了一個拐彎，摩擦阻力增大，鋼絲繩容易損壞。按這種方式布置的回柱絞車，必須沿鋼絲繩牽引方向長條式布置，絞車寬度不應超過900mm，過寬則會堵塞巷道。因為運料工人常常從機體旁經過，齒輪一定要密閉，不然就容易引起事故。
2）安設在回采工作面上端，緊靠回風巷上部和密集支柱之間。這種布置方式當頂板較好，煤層傾角較小的條件下采用。但每進行一個循環(huán)都須移動絞車，且需移開柱子，因而不夠方便。在工作面上方頂板壓力較大時，機座受力容易變形，可能引起齒輪嚙合不良，甚至回柱絞車有被壓埋的危險。
3）安設在工作面上，工作面上有數臺絞車同時回柱，加快回柱速度。這種布置方式對淺截深的機采工作面尤為需要。例臺徐州礦務局認為，回柱設備是當前提高煤產量的關鍵?，F在安排回柱放頂時間是每天一個班（8h），而用刨煤機進尺1.2m只要2h就能完成，因此，只要加快回柱速度，就會收到提高煤產量的效果。
圖1 絞車外形圖
1—底座;2—電動機; 3—聯軸器; 4—制動器; 5—變速器;6—滾筒
1.3絞車結構的一般分析
1）按驅動機構分
（1）手搖式回柱絞車
手搖式回柱絞車用于人工回柱，體積小，重量輕，移動方便，結構簡單。但人工回柱效率低，安全性差，一般只用作輔助作業(yè)，或在回收金屬支柱時使用。
（2）風動回柱絞車
風動回柱絞車拉力大，重量輕，適用于我國西南地區(qū)的超級瓦斯礦，但是風動回柱絞車成本較高，使用范圍受到限制。
（3）電動回柱絞車
電動回柱絞車使用范圍最廣，目前各制造廠生產的多為電動回柱絞車。
2）按滾筒結構分
（1）纏繞式滾筒
纏繞式滾筒具有一定的容繩量，操作簡單，使用范圍廣，但體積和重量都比較大，現在生產的回柱絞車以采用纏繞式滾筒的為最多。
（2）摩擦式滾筒
摩擦式滾筒多制成雙曲線型，靠滾筒上的幾圈鋼絲繩與滾筒的摩擦力帶動鋼絲繩進行工作，滾筒量不受限制，也不存在排繩子問題，解決了“咬繩現象，這種絞車尚在試驗中。
（3）鏈條滾筒
鏈條滾筒即用纏繞鏈條來進行回柱工作。因鏈條較重，不宜太長，如某廠生產的三噸輕便回柱絞車，鏈條僅有6m，因此，使用這種回柱絞車的極少。
3）按傳動機構分
（1）普通蝸桿蝸輪傳動
淮南煤礦機械廠1952年生產的HJ-14型回柱絞車，第一級為普通蝸桿蝸輪傳動，再經過二級圓柱齒輪帶動滾筒。采用蝸桿蝸輪傳動機械效率低，雖具有結構結實耐用的優(yōu)點，但體積重量都很大，搬運困難，不適于井下狹窄環(huán)境和經常移動的特點，故此類回柱絞車已不再生產。
（2）圓弧面蝸桿傳動
現在生產的各種回柱絞車均采用圓弧面蝸桿傳動，機械效率提高到約為，機器體積和重量都相應減少。
1.4 國內外絞車的發(fā)展
近40年我國的煤炭行業(yè)發(fā)生了巨大變化，總裁機械化水平達到國際先進水平，綜采單采原煤產量早已突破了百萬噸，然而煤炭工業(yè)機械化離不開運輸，運輸又離不了輔助運輸設備，絞車就是輔助運輸設備的一種。原煤的運輸也已經實現了大運量娦式輸送機化，但井下軌道輔助運輸與之很不適應，材料的運較基本上沿用傳統(tǒng)的小絞車群接?式的運輸，運輸戰(zhàn)線長，環(huán)節(jié)多，占用搬運設備、人員多，安全性差，效率低。盡管一些煤礦對其進行了技術改造, 但仍然滿足不了當前礦井發(fā)展和生產的需要。可見礦井輔?運輸是當前現代化礦井建設的關鍵和重點。
我國絞車的誕生是從20世紀50年代開始的，初期主要仿制日本和蘇聯的；60年代進入了自行設計階段；到了70年代，隨著技術的慢慢成熟，絞車的設計也進入了標準化和系列化的發(fā)展階段。但與國外水平相比，我國的絞車在品種、型式、結構、產品性能，三化水平（參數化、標準化、通用化）和技術經濟方面還存在一定的差距。
國外礦用絞車發(fā)展趨勢有以下幾個特點：
a、標準化系列化；
b、體積小、重量輕、結構緊湊；
c、高效節(jié)能；
d、壽命長、低噪音；
e、一機多能、通用化高；
f、大功率；
g、外形簡單、平滑、美觀、大方。
針對國外的情況我們應當采取以下措施：
a、制定完善標準，進行產品更新改造和提高產品性能；
b、完善測試手段，重點放在產品性能檢測；
c 技術引進和更新換代相結合；
d、組織專業(yè)化生產，爭取在較短時間內達到先進國家的水平。
1.5 JSDB系列雙速多用絞車
JSDB型雙速多用絞車系列產品是中國礦業(yè)大學礦山機械研究所在原SDJ型雙速多用絞車系列產品基礎上改進發(fā)展而來，產品系列也由原來的SDJ-8、SDJ-14、SDJ-20型三個型號發(fā)展為現在的JSDB-140、JSDB-200、JSDB-260、JSDB-320、JSDB-380型五個規(guī)格型號，是在有關行業(yè)標準的要求下研制而成，獲得多項國際發(fā)明、國家發(fā)明及國家實用新型專利。其適用于煤礦中大型綜采設備的搬遷、工作面的回柱放頂、大噸位的物料運輸和礦車調度，也可進行煤礦井下的臨時性牽引工作。
JSDB型雙速多用絞車系列產品在技術原理上，采用“齒-聯”傳動系統(tǒng)和“雙軸多級”的傳動特點，實現了快、慢兩個速度，其慢速可代替現有的回柱絞車和慢速絞車，其快速可代替現有的調度絞車和運輸絞車。在結構特點上，不僅實現了小結構，大拉力的特點，也實現了長條形對稱結構特點，適合于煤礦井下狹小的作業(yè)空間，操作靈活方便。它克服了目前慢速、回柱等系列絞車存在的傳動效率低，壽命短，工效低等特點，也克服了調度、運輸等系列絞車存在的牽引力小，寬型結構等特點。
JSDB型雙速多用絞車系列產品由電動機1、聯軸器2、手動制動閘3、變速箱4、電液制動器5、卷筒裝置6、底座7等組成。
1.6 JSDB系列雙速多用絞車的特點
1）采用“雙軸多級”傳動特點，實現了大的傳動比。
2） 采用“齒-聯”傳動系統(tǒng)的傳動原理，不但實現了慢、快兩個速度，并實現了快、慢速的大速比，很好地實現了快、慢速礦用絞車的一體化。
3） 采用“長條形對稱”結構，實現了結構緊湊、外形美觀實用，適合于煤礦井下狹窄空間的作業(yè)，也很方便地進行不同工作地點的自移。
4） 傳動效率高、工作效率高、容繩量大、節(jié)能。
5） 操作簡單、使用方便，并具有可靠的雙閘制動。
6） 結構工藝簡單，可靠，成本低。
7） 使用壽命長、維護維修費用低。
2 總 體 設 計
2.1設計總則
1）煤礦生產，安全第一。
2）面向生產，力求實效，以滿足用戶最大實際需求。
3）既考慮到運搬為主要用途，又考慮到運搬、調度、回柱等一般用途。
4）貫徹執(zhí)行國家、部、專業(yè)的標準及有關規(guī)定。
5）技術比較先進，并要求多用途。、
2.2 已 知 條 件
1）設計壽命： t=5000h
2）最大牽引力：T=140kN
3）牽引速度： v=8m/min
4）容繩量： L=400m
2.3 牽引鋼絲繩直徑的確定及滾筒直徑的確定
2.3.1鋼絲繩的選擇
根據GB1102—74,初選直經為23
選擇： 繩
股
鋼絲繩公稱抗拉強度為1700N/mm2
鋼絲繩破斷拉力總和：t=342000N
整條鋼絲繩破斷拉力總和：
S=Kt=0.85342000=290700N
式中 K——鋼絲繩捻制折減系數，取K=0.85。
2.3.2滾筒參數的確定.
一般取
取 =400
式中 ——卷筒最小外經，mm
d ——鋼繩直經，mm
確定滾筒寬度B
初選每層纏繞圈數Z=18，則
初定鋼絲繩纏繞層數n＝5
驗算滾筒容繩量L
式中 ——鋼絲繩每層降底系數，0.90。
確定滾筒各直徑：
1）鋼絲繩在卷筒上的最小纏饒直經：
2) 鋼絲繩在卷筒上的最大纏饒直經：
3）鋼絲繩在卷筒上的平均纏饒直經：
4) 卷筒的結構外經：
取mm
2.4 傳動系統(tǒng)的確定、運動學計算及電機的選擇
2.4.1 傳動系統(tǒng)的確定
SDJ－140型雙速多用絞車傳動簡圖如圖2.1。
圖2-1 JSDB－140型雙速多用絞車傳動簡圖
其傳動路線：
低速級：
電動機→彈性聯軸器→主軸Ⅰ→→主軸Ⅱ→
→→→軸Ⅲ→→→軸Ⅴ→卷筒。
高速級：
電動機→彈性聯軸器→主軸Ⅰ→→主軸Ⅱ→
→軸Ⅲ→→→軸Ⅴ→卷筒。
2.4.2、計算傳動效率
1、各傳動的效率
根據表1－4查得：
2、計算傳動總效率
2.4.3、各級傳動比分配及總傳動比
2.4.4、計算總傳動比
1、卷筒軸轉速：
2、總傳動比：
3、鋼絲繩最小速度：
2.4.5、確定鋼絲繩在卷筒上的拉力及卷筒上的功率
1.計算卷筒上的功率
2.計算電機軸上的功率
2.4.6、選擇電機型號
由于電機為短時工作，可以充分利用電機的過載能力，以減少電機的容量，降低機器的成本和尺寸。
電機型號：YB225M-8
功率：22
重量：365kg
最大轉矩/額定轉矩=2.0
堵轉轉矩/額定轉矩=1.8
堵轉電流/額定電流=6.0
外型尺寸：長×寬×高=870×515×670mm
電機軸直徑×長度=65×140mm
過載系數
2.4.7、驗算電機悶車時，鋼絲繩在里層的安全系數
1、電機在悶車時，鋼絲繩的拉力
2、電機悶車時，鋼絲繩在里層的安全系數
所以電機悶車時，鋼絲繩也安全。
3齒輪傳動的設計計算
3.1第一級弧齒錐齒輪傳動設計計算
3.1.1基本參數
1．大小齒輪的齒數分別為：
模數為：mm
精度等級為：8-7-7（JB180-60）
2．小錐齒輪上傳動的功率：
3．轉速
4．小錐齒輪傳遞的扭矩
5．材料及熱處理
小錐齒輪軸選用：，滲碳淬火HRC60～62；
大錐齒輪選用：，表面淬火HRC48～55
3.1.2、強度計算
1、確定主要尺寸
1）
原動機為電動機，工作平穩(wěn)，工作機為無極繩絞車，工作平穩(wěn)。
由表8-119選取：
2）
由表8-208查得：
3）
由圖8-38查得：
4）
5）
6）
7）
8）
取
又
取
9）
10）齒形制選用GB/T12369-1990，則：
11）
2、按接觸疲勞強度校核計算
1）
2）
3）
由表8-207查得：
4）
由圖8-95查得：
5）
由圖8-96查得：
6）
由圖8-97查得：
7）
由表8-122查得：
8）
由圖8-98查得：
9）
10）
由表8-123得：
11）
由圖8-39，按不允許點蝕，查得：
12）
見表8-417，
由圖8-40查得：
13）
由圖8-41查得：
14)
由圖8-42查得：
15）
由表8-206查得：
16）齒輪的
17）
由表8-121查?。海ㄊ蕿?％）
18）
由以上計算可知，齒輪的接觸疲勞強度通過。
3、按彎曲疲勞強度校核計算
1）
由表8-208查得：
2）
由圖8-96查得：
3）
由圖8-105查得：
由圖8-99查得：
4）
由圖8-45查得：
5）
由圖8-46查得：
6）
查表8-209得：
7）彎曲應力
8）
由圖8-47查得：
9）
由圖8-48查得：
10）
由圖8-106查得：
11）
12）
由表8-121查得：
13）
因此，齒輪的彎曲疲勞強度通過。
3.2 第二級齒輪傳動的強度校核
3.2.1 基本參數
1．大小齒輪的齒數分別為：
模數為：mm
精度等級為8級（JB180-60）
2．小齒輪上傳動的功率：
3．轉速
4．小齒輪傳遞的扭矩
5．材料及熱處理
材料選用：，表面淬火HRC48～55
3.2.2、強度校核
1、按接觸疲勞強度校核
1）
2）
3）
4）
取
5）
由表8-119選?。?
6）
由圖8-32查得：
7）
由圖8-34查得：
見表8-120：
8）
查機械設計，由推薦值1—1.2 由于b/較小，
故取較小值
9）
由圖8-36查得：
10）
由表8-122查得：
11）
由圖8-38查得：
12)
由表8-123得：
13）
由圖8-39，按允許點蝕查得：
14）
，由圖8-40查得：
15）
由圖8-41查得：
16）
由圖8-42， 查得：
17）
由圖8-43查得：
18)
19）
20）
查表8-121得：
21）
由此可知，齒輪的接觸疲勞強度通過。
2、按彎曲疲勞強度校核
1）
由圖8-34查得： （按）
見表8-120，按8級精度，查得：
2）
由圖8-44，查得：
3）
由圖8-46查得：
4）
由圖8-47查得：
5）
查表8-124得：
6）
按，，
由圖8-49查得：
7）
按，由圖8-50查得：
8）
9）
10）
查表8-121得：
11）
由以上可知，齒輪的彎曲疲勞強度通過。
3.3 第三級齒輪傳動的強度校核
3.3.1 基本參數
3.3.2 強度校核
1、按接觸疲勞強度校核
1）
2）
3）
4）
5）
由表8-119選?。?
6）
由圖8-32查得：
7）
由圖8-34查得：
見表8-120：
8）
9）
由圖8-36查得：
10）
由表8-122查得：
11）
由圖8-38查得：
12）
13）
由圖8-39，按允許點蝕查得：
14）
，由圖8-40查得：
15）
由圖8-41查得：
16）
由圖8-42，按光潔度，中心距
查得：
17）
由圖8-43查得：
18）
19）
20）
查表8-121得：
21）
由此可知，齒輪的接觸疲勞強度通過。
2、按彎曲疲勞強度校核
1）
由圖8-34查得：
見表8-120，按8級精度，查得：
2）
由圖8-44，查得：
3）
由圖8-46查得：
4）
由圖8-47查得：
5）
查表8-124得：
6）
由圖8-49查得：
7）
由圖8-50查得：
8）
9）
10）
查表8-121得：
11）
由上可知，齒輪的彎曲疲勞強度通過。
3.4 第四級齒輪傳動的強度校核
3.4.1、基本參數
3.4.2、強度校核
1、按接觸疲勞強度校核
1）
2）
3）
4）
5）
由表8-119選?。?
6）
由圖8-32查得：
7）
由圖8-34查得：
見表8-120：
8）
9）
由圖8-36查得：
10）
由表8-122查得：
11）
由圖8-38查得：
12）
13）
由圖8-39，按允許點蝕查得：
14）
，由圖8-40查得：
15）
由圖8-41查得：
16）
由圖8-42，按光潔度，中心距
查得：
17）
由圖8-43查得：
18）
19）
20）
查表8-121得：
21）
由此可知，齒輪的接觸疲勞強度通過。
2、按彎曲疲勞強度校核
1）
由圖8-34查得：
見表8-120，按8級精度，查得：
2）
由圖8-44，
查得：
3）
由圖8-46查得：
4）
由圖8-47查得：
5）
查表8-124得：
6）
由圖8-49查得：
7）
按，由圖8-50查得：
8）
9）
10）
查表8-121得：
11）
由此可知，齒輪的彎曲疲勞強度通過。
3.5 第五級齒輪傳動前級的強度校核
3.5.1基本參數
3.5.2、強度校核
1、按接觸疲勞強度校核
1）
2）
3）
4）
5）
由表8-119選?。?
6）
由圖8-32查得：
7）
由圖8-34查得：
見表8-120：
8）
9）
由圖8-36查得：
10）
由表8-122查得：
11）
由圖8-38查得：
12)
13）
由圖8-39，按允許點蝕查得：
14）
，由圖8-40查得：
15）
按
由圖8-41查得：
16）
由圖8-42，按粗糙度，中心距
查得：
17）
由圖8-43查得：
18)
19）
20）
查表8-121得：
21）
由此可知，齒輪的接觸疲勞強度通過。
2、按彎曲疲勞強度校核
1）
由圖8-34查得：
見表8-120，按8級精度，查得：
2）
由圖8-44，查得：
3）
由圖8-46查得：
4）
由圖8-47查得：
5）
查表8-124得：
6）
,
由圖-498查得：
7）
按,由圖8-50查得：
8）
9）
10）
查表8-121得：
11）
考慮到為開式傳動，當齒厚磨損10％厚度時?。?
因過橋齒輪為對稱循環(huán)，所以疲勞極限應考慮70％的系數。
由此可知，齒輪的彎曲疲勞強度通過。
3.6 第五級齒輪傳動后級的強度校核
3.6.1、基本參數
3.6.2、強度校核
1、按接觸疲勞強度校核
1）
2）
3）
4）
5）
由表8-119選?。?
6）
由圖8-32查得：
7）
由圖8-34查得：
見表8-120：
8）
9）
由圖8-36查得：
10）
由表8-122查得：
11）
由圖8-38查得：
12）
13）
由圖8-39，按允許點蝕查得：
14）
，由圖8-40查得：
15）
由圖8-41查得：
16）
按
由圖8-42，查得：
17）
由圖8-43查得：
18）
19）
20）
查表8-121得：
21）
由此可知，齒輪的接觸疲勞強度通過。
2、按彎曲疲勞強度校核
1）
由圖8-34查得：
見表8-120，按8級精度，查得：
2）
由圖8-44，，
查得：
3）
由圖8-46查得：
4）
由圖8-47查得：
5）
查圖8-48得：
6）
，
由圖8-49查得：
7）
按， 由圖8-50查得：
8）
9）
10）
查表8-121得：
11）
考慮到為開式傳動，當齒厚磨損10％厚度時為失效，因此
由表8-125?。?
因過橋齒輪為對稱循環(huán)，所以疲勞極限應考慮70％的系數。
由此可知，齒輪的彎曲疲勞強度通過。
4 軸的設計計算
4.1 錐齒輪軸的設計計算與強度校核
4.1.1軸的初步計算
4.1.2、軸的疲勞強度校核
1、計算作用在錐齒輪上的力
錐齒輪軸的受力圖，水平彎矩圖、垂直彎矩圖、合成彎矩圖及扭矩圖分別如圖4-1a,b,c,d，e所示。
圖4-1錐齒輪軸的受力圖
2、計算反力
3) 求合力
3、計算彎矩
??????
3) 求合成彎矩
4、確定危險截面
?????? 根據載荷較大及截面較小的原則，選取截面Ⅱ為危險截面。
5、校核危險截面的安全系數
表4-1截面Ⅱ的計算表
計算內容及公式
截面Ⅱ的計算值及數據
說 明
309.66
172.57
16637.5
見表8－360
33275
見表8－359
490
見表8－346
0.15
合金鋼
3.29
見表8－364
2.37
見表8－365
1.3～1.5
見表8－358
由：
由上計算可知，軸的疲勞強度通過。
4.1.3、錐齒輪軸上鍵的強度驗算
由以上可知，鍵的強度通過。
4.1.4、錐齒輪軸上軸承的壽命驗算
A、B處的軸承均選用圓錐滾子軸承31311（GB/T297-1994），由于B處的軸承受力較A處大，故僅需校核B處的軸承，考慮最不利的情況，即錐齒輪的軸向力全部由B軸承承擔。
由機械設計手冊2中表4－251查得：
由以上可知，選用軸承的壽命滿足要求。
4.2 二軸的設計計算與強度驗算
4.2.1軸的初步計算
按扭轉強度初定軸的直徑，由表8－347查得：
考慮到鍵槽的影響及軸的受力情況，取軸的基本直徑d=50mm。
4.2.2軸的疲勞強度校核
1、軸的支反力：
如圖4-2所示，軸受力簡圖（a）,水平面受力簡圖（b）,水平面力矩圖（Mb）,垂直面受力簡圖（c）,垂直面力矩圖（Mc）及軸所受力矩圖（M）。
圖4-2 二軸的受力分析圖
1）在水平面內
2）在垂直面內：
3)求合力
2、求彎矩
1）求垂直面彎矩
2）求水平面彎矩
3) 求合成彎矩
3、確定危險截面
經過比較，根據載荷較大及截面面積較小的原則，選取截面Ⅱ、Ⅲ為危險截面。
4、校核危險截面的安全系數
表4-2截面Ⅱ截面Ⅲ計算表
計算內容及公式
計算值或數據
說 明
截面Ⅱ
截面Ⅲ
T()
915.24
M()
3582.74
2364.29
21600
27462.5
見表8－362
43200
54925
見表8－359
800
800
見表8－346
0.15
合金鋼
有效應力集中系數
見表8－365
見表8－367
見表8－369
見表8－368
見表8－364
見表8－364
許用安全系數
1.3～1.5
見表8-358
由：
所以，軸的疲勞強度校核通過。
4.2.3 二軸上鍵的強度驗算
B處的鍵為B型普通平鍵，型號為：鍵A (GB1095-79),
由表8－381查得：
由于：
所以，鍵強度滿足要求。
E處的鍵型號為：鍵B (GB1096-79),
由表8－381查得：
由于：
所以，鍵強度滿足要求。
4.2.4 二軸軸承的壽命驗算
1、 A、F處軸承均為調心滾子軸承22310c型（GB/T288-1994）,A處軸承受力較F處大，故僅需校核A處的軸承，考慮最不利的情況，即錐齒輪的軸向力全部由A軸承承擔。
由表4-239查得：
n=243.33rpm
2、 D處軸承為調心滾子軸承22213C/W33型（GB/T288-1994）,
3、 C處軸承為調心滾子軸承22213C/W33型（GB/T288-1994）,
據以上計算可知，二軸上各軸承的壽命均滿足要求。
4.3 卷筒軸的設計
4.3.1先對卷筒軸進行受力分析
將大齒輪、卷筒看作一個整體，求軸承作用卷筒上的力。
經分析知，當鋼絲繩位于靠大齒輪一端時，軸承、的受力最大，將各力移至卷筒軸心上，卷筒受力簡圖、水平面及垂直面受力分別如圖4-3a、b、c所示。
圖4-3卷筒受力圖
1、求水平面受力：
2、求垂直面受力：
（F點與C點重合）
3、求合力：
4.3.2、對卷筒軸進行受力分析
1、求水平面受力
2、求垂直面受力：
3、求合力：
??????
4.3.3、軸的直徑的初步確定
由表8-350得：
上式中： ——彎矩，（由后面的計算得）；
——許用彎曲應力，由表8-346查得， ；
?。?
4.3.4、軸的疲勞強度校核
軸的受力圖及彎矩圖見圖4-4a,b,c.
圖4-4 滾筒軸的受力分析圖
1、求彎矩：
1）求水平面彎矩
2）求垂直面彎矩
3）求合成彎矩
2、確定危險截面
根據彎矩較大及截面較小的原則，選取截面Ⅰ為危險截面。
3、校核危險截面的安全系數
計算內容及公式
截面Ⅰ的計算值或數據
說 明
29257.82
274400
見表8-360
340
見表8-346
0.25
合金鋼
2.76
見表8-364
1.3～1.5
見表8-358
表4-3截面Ⅰ的計算表
危險截面的安全系數：
由以上計算可知，卷筒軸的疲勞強度滿足要求。
4、 軸的靜強度校核
表4-4 軸強度校核計算表
計算內容及公式
計算值或數據
說 明
0
心軸無扭矩
見注解
274400
見表8-360
500
見表8-346
由上，因此，軸的靜強度滿足要求。
注：因為電機過載系數為2，而最大彎矩已經在電機過載系數為1.18的情況下計算出來，所以，計算時應乘以系數為：2/1.18=1.695。
4.3.5 卷筒軸上軸承的壽命驗算
卷筒軸上A、B兩處均選用調心滾子軸承23132型（GB/T288-1994）。
由于A處軸承受力較大，故只需校核A處的軸承。
由手冊查得：
由以上計算可知，軸承的壽命滿足要求。
4.3.6 卷筒軸上卷筒與大齒圈聯接螺栓的強度驗算
螺栓的校核公式為：
上式中：——滾筒所受的額定扭矩，
；
——螺栓孔中心圓直徑，
；
——螺栓數目，；
——螺栓孔直徑，；
——螺栓材料的許用應力，
，
；
查《機械零件》P86，?。?
由以上計算可知，螺栓的聯接是安全的。
5 絞車的操作規(guī)程
絞車的操作比較簡單，按動按鈕、啟閉電動機、操縱手把及搬動調速手把及可實現絞車的整個動作過程。操作規(guī)程如下：
一、必須由經過培訓考試合格的司機操作，司機一定要懂得設備結構及工作原理。
二、工作前一定要檢查鋼絲繩、繩端、桃形環(huán)等。有無變形及異常，有問題應處理后再工作。
三、工作前要檢查信號，聯系是否清晰可靠，如無信號或信號不清晰不準作業(yè)，作業(yè)時按規(guī)定負荷作業(yè)。
四、鋼絲繩在滾筒上要排列整齊，工作中鋼絲繩不可完全放完，至少保留3－5圈在滾筒上。
五、鋼絲繩纏亂時，一定要停止電動機轉動后再處理，嚴禁運轉中處理。
六、在操作工作中，發(fā)現聲音不正?；蜉S承溫度劇烈上升等異常情況，必須停車檢查，排除故障后方可開車作業(yè)。
七、如果停車時間較長，應將電動機關閉，工作完畢，應切斷電源，清除設備上的雜物、灰塵。
回柱絞車安全操作要求
1．開車前的檢查
(1)檢查回柱絞車附近的幫頂情況有無變化。
(2)檢查固定絞車的支撐是否可靠。
(3)檢查絞車各部螺栓、銷子等有無松動、脫落等情況。
(4)檢查操作按鈕是否完好，是否符合防爆要求；信號裝置是否清晰可靠。
(5)檢查鋼絲繩的磨損、斷絲情況是否超過規(guī)定。
2．運行中的要求
(1)開車前必須先松開手閘。
(2)運行中必須精神集中，注意信號，注意與回柱工之間的密切配合，信號不清不能開車?！ ?
(3)注意觀察絞車各部運轉情況，如電動機聲響、鋼絲繩纏繞情況、減速器溫度(不得超過60℃)、電動機外殼溫度(不得超過70℃)等。
(4)絞車運行中必須堅守崗位，不得離開絞車，必須時常注意頂板及絞車的支撐固定情況以及鋼絲繩的受力情況，發(fā)現異常，立即停車處理。
3．停車后要求
停車后要將啟動器停電閉鎖。
5.1工作前的注意事項
1) 檢查鋼絲繩，鋼絲繩應符合《煤礦安全生產試行規(guī)程》的有關規(guī)定；
2) 檢查鋼絲繩固結的是否可靠，各連結螺栓是否緊固，絞車安裝是否牢固等；
3) 檢查變速箱內潤滑油是否充足，發(fā)現不足應適量補充，但潤滑油油質不得隨意更改；
4) 檢查手動制動閘，手動制動閘手把放置在松開位置上；
5) 檢查使用電源、電纜和電器設備的接線是否正確，接地是否安全，是否有漏電現象。
5.2工作時應遵守下列規(guī)定
1）絞車司機應集中精力，注意傾聽信號；
2) 支柱拉倒后，用反轉電動機的方法實現回繩；
3) 絞車拉倒支柱后，停止電動機轉動，同時可利用剎車裝置制動絞車運轉件的慣性轉動，以防止?jié)L筒亂繩；
4）絞車工作時，注意整理鋼絲繩，使其纏繞整齊，工作鋼絲繩不能全部放完，在卷筒上至少保留三圈。
5）絞車工作時可能發(fā)生的故障及消除方法如表5-1
表5-1 絞車故障表
序號
故障現象
故障可能發(fā)生的原因
故障消除方法
1
開車時電機不轉或發(fā)出叫聲
載荷過大或接線不良
停止運轉時電機反轉卸載或檢查接線
2
蝸輪箱過熱
箱內零件有磨壞；缺油或油不干凈、油質不符合要求；蝸桿、蝸輪軸向位置裝配不合適
檢查更換零件或加油或換油，重新調整蝸桿、蝸輪的軸向位置
3
機器跳動
安裝不牢或地基不平
整理地板或重新安裝
4
機器聲音不正常
零部件裝配不正確，零件磨損過多或連接部分松動
停車檢查
5.3工作后應注意的事項
1）工作結束后應將鋼絲繩整齊的纏繞在卷筒上，切斷電源，關閉開關；
2）消除機器上的灰塵、雜物；
3）交接班時必須把本班發(fā)現的不正常情況向下一班交代清楚，以便及時消除不正常情況。
5.4絞車的維護、拆卸與修理
1)絞車的操縱人員必須嚴格遵守操作規(guī)程。
2)絞車必須按第四節(jié)的規(guī)定及時加注潤滑油。
3)絞車如長時間擱置不用，必須選擇干燥的地方存放，防止電器受潮，絞車的裸露部分應涂以保護油，各摩擦部分涂上潤滑油。
4)有關電機維護可詳見隨機文件型防爆異步電動機產品說明書。
5)絞車的拆卸次序和裝配相反，絞車應先拆成部件，然后再將各部件進行拆卸，拆卸時應先卸下密封罩上罩子后，再將卷筒裝置、電機與底座的連接螺栓松開，并將該兩部分拆掉，然后再將變速箱從底座上拆掉。
變速箱的拆卸是先將上箱體上的調速裝置部分零件、油針等拆下，在將上箱體拆下，然后把齒輪軸、二軸、行星軸、過橋輪軸各組件拆下，最后將所有零件拆除。
6)拆卸絞車各部時，應注意各部位的調整墊片的數量和厚度，以便在重新裝配各部件時，保證絞車原有的裝配精度，特別要注意錐齒輪副的調整墊片不得任意增減。
7）絞車在拆卸過程中，嚴禁用錘硬打硬砸，必須小心進行，不得損壞零件或碰傷零件表面。
8）絞車應按實際情況，有計劃安排小修、中修、大修計劃，絞車的修
理周期、修理內容、修理場所根據煤炭部制定的《煤炭工業(yè)設計規(guī)范》一文中的有關章節(jié)，作如下規(guī)定：
（1）小修：小修周期為三個月，一般在現場進行，主要調整更換鋼絲繩和緊固連接件，并消除故障，補充或更換潤滑油，清洗絞車外表灰塵等；
（2）中修：中修周期一般為9個月，中修一般在礦機廠進行，主要任務是全部拆開絞車各部分，清洗后檢查磨損程度，更換已磨損的零件，消除小修時不能消除的故障，更換機器各部潤滑油，恢復絞車工作能力和正常狀況，中修后應進行試運轉；
（3）大修：大修周期為18個月，大修一般在礦機廠進行，其主要內容是拆開絞車全部零件清洗和檢查一切零件，修復或用新的零件來替換已磨損的零件，全部恢復絞車的工作能力和正常狀況。大修后應進行試運轉，并進行油漆更新。
5.5《煤礦安全規(guī)程》對礦井提升機和絞車規(guī)定
1 .一般規(guī)定
本章適用于礦井提升機和各類絞車的安裝。
2 .安設墊鐵應符合下列規(guī)定：
(1) 軸承梁周圍應均勻安設墊鐵，其間距不應大于600mm，且地腳螺栓兩側和軸承中心下面必須安設墊鐵；
(2) 墊鐵組的厚度應為60mm～120mm，寬度應為60mm～120mm；
(3) 斜墊鐵應成對使用，其斜度不應大于1/25，薄端厚度不應小于5mm；斜、平墊鐵工作面的表面粗糙度不應低于Ra25μm，當軸承梁或其他設備找正調平后，墊鐵組應采用定位焊焊牢。
注：Ra為表面粗糙度。
3 .纏繞式礦井提升機和礦用提升絞車
4 . 主軸裝置就位時，其位置應符合下列規(guī)定：
(1) 主軸軸線的水平位置偏差不應大于主軸軸線與井筒提升中心線或天輪軸線間的水平距離的0.5‰；
(2) 主軸軸線標高的允許偏差為±50mm；
(3) 提升中心線的位置偏差不應大于5mm；
(4) 主軸軸線與提升中心線的垂直度偏差不應大于0.15/1000。
5 組裝主軸裝置時，應按制造廠的標記進行。
6 軸承座的安裝水平，沿主軸方向放置水平儀進行測量，其水平儀讀數不應大于0.1/1000；沿垂直于主軸方向放置水平儀進行測量，其水平儀讀數不應大于0.15/1000；軸承座與軸承梁應緊密接觸，其間不應加墊片。
7 軸瓦與軸承座應接觸良好。
8 裝上卷筒的主軸的安裝水平用水平儀進行測量，其水平儀讀數不應大于0.1/1000，且聯軸器端宜偏低。
9 組裝主軸時，軸頸與軸瓦應符合下列規(guī)定：
(1) 主軸軸頸與下軸瓦的接觸角宜為90°～120°，沿軸向接觸長度不應小于軸瓦長度的3/4，在接觸范圍內，每25mm×25mm面積內的接觸點數不應少于6點；
(2) 主軸軸頸與軸瓦間的頂間隙應符合表12.2.6的規(guī)定；兩側的側間隙宜為頂間隙的50％～75％；
(3) 軸瓦與軸肩的間隙應符合隨機技術文件的規(guī)定。
10 切向鍵與鍵槽的配合應緊密，工作面的接觸面積不應小于總面積的60％，擋鍵板應與鍵靠緊，且不應有間隙。
11 組裝卷筒應符合下列規(guī)定：
(1) 卷筒的出繩孔不應有棱角和毛刺；
(2) 高強度螺栓的連接應符合隨機技術文件的規(guī)定；
(3) 兩半輪轂連接時，接合面應對齊，其接觸應緊密，接合面之間不得加墊片；
(4) 卷筒與輪轂的螺栓連接處應接觸緊密、均勻，不應有間隙，其余結合面的間隙不應大于0.5mm；
(5) 卷筒對接處的間隙不應大于2mm，螺栓應均勻擰緊；
(6) 游動卷筒組裝后，當離合器在脫開位置時，卷筒應轉動靈活，無阻滯現象；游動卷筒的軸向間隙應符合隨機技術文件的規(guī)定；
(7) 固定卷筒與其兩個支輪的連接摩擦面、制動盤與卷筒的結合面均應清洗潔凈；當結合面涂有富鋅漆增摩劑時，嚴禁用汽油或煤油清洗，且結合面不得沾染油污；
(8) 卷筒和制動盤現場焊接時，焊條牌號和焊縫接頭型式及等級應符合隨機技術文件的規(guī)定，接地線必須置于被焊接的卷筒上。
12 主軸裝置組裝和主軸調平合格后，方可對軸承梁進行灌漿。
13 盤式制動器制動盤或瓦塊式制動器制動輪摩擦面的表面粗糙度不應低于Ra3.2μm；制動盤端面圓跳動不應大于0.5mm；制動輪的徑向圓跳動的允許偏差應符合表定。
14 組裝調繩裝置應符合下列要求：
(1) 齒輪或齒塊嚙合應良好，工作時齒塊應同時受力；
(2) 油缸或氣缸的缸底與活塞間的間隙不應小于5mm；
(3) 活塞桿與主軸軸線應平行，活塞桿與撥動環(huán)連接后不應有阻滯現象；
(4) 蝸輪蝸桿式的調繩裝置，其連接和轉動部分的銷軸安裝后應轉動靈活；蝸輪與蝸桿的固定圈和鍵應裝配牢固，不得有松動現象；蝸輪副嚙合應良好，手動或電動時，不應發(fā)生阻滯和卡住現象。
15 安裝卷筒上的襯木應符合下列要求：
(1) 應選用經過干燥的硬木；
(2) 襯木與卷筒應接觸緊密，不應加墊；當固定襯木的螺栓緊固后，其螺栓孔應用同質木塞堵住，并應膠牢；
(3) 繩槽深度應為鋼絲繩直徑的25％～30％，相鄰兩繩槽的中心距應比鋼絲繩直徑大2mm～3mm；
(4) 切削繩槽時，不應產生錐度和凹凸不平；雙卷筒提升的兩卷筒直徑之差不應大于2mm。
16 減速器的安裝應符合下列規(guī)定：
(1) 減速器縱、橫向的安裝水平用水平儀進行測量，其水平儀讀數均不應大于0.15/1000；
(2) 減速器的內部應檢查或清洗，并不應有任何污物；
(3) 減速器內所加潤滑劑的牌號和數量應符合隨機技術文件的規(guī)定，當減速器采用循環(huán)潤滑時，其潤滑管路的連接應符合規(guī)定；
(4) 減速器接合面處應嚴密，不得漏油。
17 開式齒輪的嚙合間隙和接觸斑點應符合隨機技術文件的規(guī)定。
18 聯軸器的安裝應符合隨機技術文件的規(guī)定，當無規(guī)定時，應符合《機械設備安裝工程施工及驗收通用規(guī)范》GB50231的有關規(guī)定。
19 裝配瓦塊式制動器應符合《機械設備安裝工程施工及驗收通用規(guī)范》GB50231第6.4.8條的規(guī)定。
20 裝配盤式制動器應符合《機械設備安裝工程施工及驗收通用規(guī)范》GB50231第6.4.7條的規(guī)定。
21 液壓站的油泵、閥、內外部油管、油箱等必須清洗潔凈，裝配后不應漏油。
22 液壓站用油應符合隨機技術文件的規(guī)定，液壓油必須潔凈，其過濾精度必須符合系統(tǒng)要求。
23 電液壓調壓裝置中的磁鋼裝置不得敲打，并不宜拆卸且應防止失磁。
24 組裝深度指示器，應符合下列要求：
(1) 傳動軸應水平，齒輪嚙合應良好；
(2) 指針行程應大于指示板量程的2/3；指針移動不應與指示板相碰，傳動裝置應靈活可靠；
(3) 裝配絲杠前，應檢查其直線度，全長不應大于1mm；
(4) 圓盤深度指示器及其傳動裝置的組裝應正確，轉動應靈活平穩(wěn)；
(5) 牌坊式深度指示器傳動裝置的托梁應在組裝卷筒前就位，待卷筒裝好后，方可進行找正、調平和固定。
25 多繩提升機
26 主軸裝置就位時應符合下列規(guī)定：
(1) 主軸軸線的水平位置偏差不應大于2mm；
(2) 主導輪中心線的位置偏差不應大于2mm；
(3) 主軸軸線與垂直于主軸的提升中心線在水平面內的垂直度偏差不應大于0.5/1000；
(4) 主軸軸線標高允許偏差為±50mm。
27 軸承座的安裝水平，沿主軸方向用水平儀進行測量，其水平儀讀數不應大于0.1/1000；沿垂直于主軸方向用水平儀進行測量，其水平儀讀數不應大于0.15/1000。
28 主軸的水平度不應大于0.1/1000。
29 制動輪的徑向圓跳動應符合本規(guī)范表12.2.10的規(guī)定；制動盤的端面圓跳動不應大于0.5mm。
30 組裝摩擦襯墊應符合下列規(guī)定；
(1) 襯墊與襯墊、壓塊、固定塊、筒殼間均應貼實靠緊；
(2) 繩槽半徑的允許偏差為–0.2mm～0mm；
(3) 主導輪中心線與其鄰側繩槽中心的距離t/2的允許偏差為±0.8mm；
(4) 相鄰兩繩槽中心距t的允許偏差為±1.6mm；
(5) 各繩槽的底圓直徑D應在掛繩前測量，其最大與最小之差不應大于0.5mm；
(6) 除增加摩擦系數的專用油外，摩擦襯墊表面嚴禁與其他任何油類物質接觸。
31 減速器的安裝應符合本規(guī)范第12.2.13條的規(guī)定；中心驅動彈簧基礎的減速器的安裝尚應符合下列規(guī)定：
(1) 安裝減速器的基礎彈簧應按制造廠的編號進行；
(2) 減速器放在基礎彈簧上，加入定量的潤滑油后，輸出軸的軸線應比主軸軸線高0.5mm；加上
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