远程控制通轴双速多用绞车的设计毕设.docx

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远程控制通轴双速多用绞车的设计毕设

中国矿业大学

本科生毕业设计

姓名：

xxx学号：

xxxxxxxx

学院：

机电工程学院

专业：

机械工程及自动化

设计题目：

远程控制通轴双速多用绞车的设计

专题：

指导教师：

xxx职称：

xxx

2015年6月徐州

中国矿业大学毕业设计任务书

学院机电工程学院专业年级机械工程及自动化2011级学生姓名xxx

任务下达日期：

2015年3月9日

毕业设计日期：

2015年3月9日至2015年6月15日

毕业设计题目：

远程控制通轴双速多用绞车的设计

毕业设计专题题目：

毕业设计主要内容和要求：

1.课题设计要求：

（1）设计一款能满足一定调度能力的通轴双速矿用调度绞车，工作内容主要包括电动机选型、传动结构设计、绞车结构设计等。

要求绞车调度能力满足下表：

外层钢丝绳最大静张力（高速）

外层绳速（高速）

外层钢丝绳最大静张力（低速）

外层绳速（低速）

容绳量

巷道倾斜角度

30KN

≥1.25m/s

≥80KN

≥0.2m/s

400m

≤30°

（2）设计矿用运输绞车的远程控制液压系统，要求能够通过手动操作阀远程控制绞车的起、停及动作控制等。

主要设计内容包括液压控制系统图的设计、液压原件的选型、液压站的结构设计等。

2．根据《中国矿业大学本科生毕业设计（论文）工作规范》要求：

撰写毕业（设计）论文正文不少于15000字，其机械及电路设计0号图纸不少于3张半，查阅参考文献不少于20篇，其中查阅的外文文献不少于5篇。

翻译中文字数不少于3000字的外文资料一篇，内容与毕业设计（论文）的内容有关，且为近3年发表的、没有翻译过的论文或专著。

院长签字：

指导教师签字：

摘要

对于传统的矿井绞车，司机须站在滚筒前用双手操作刹车手柄。

这种操作方式的劳动强度大且断绳经常打伤司机。

绞车过载时，钢丝绳可能连带绞车及其底座一同拉起，对人员、设备造成不可估量的损失。

对于普通单速绞车，运行时只有一种速度，实际应用面较窄。

本课题设计的远程控制通轴双速多用绞车为解决这些问题提供了方法。

本文设计的绞车采用行星齿轮变速器实现绞车双速的切换。

高速时，提升速度快；低速时，提升力矩大。

本绞车通过三组盘式制动器控制其运动状态，多种抱闸方式可实现多种运行状态。

盘式制动器采用液压方式进行控制，可以方便的实现远程控制。

本文给出了远程控制通轴双速多用绞车的变速传动方案和盘式制动器的结构以及液压控制系统方案。

行星传动结构通过Pro/E三维软件进行运动学仿真，进一步了提高设计可靠性。

绞车设计是通过改造现有绞车完成，一方面制造成本较低，另一方面，产品的可靠性也较高。

关键词：

绞车；远程操作；行星变速器；盘式制动器

ABSTRACT

Traditionalminewinch,driversarerequiredtostandbeforethedrumusingbothhandstooperatethebrakehandle.Thismodeofoperationtheropebreakinglaborintensiveandofteninjureddrivers.Whenthewireropeoverload,winchandthebaseispulleduptogether,causingincalculabledamagetopersonnelandequipment.Forordinarysingle-speedwinches,runsonlyonespeed,anarrowerapplication.Thisstudywinchdesignedtoprovideamethodofsolvingtheseproblems.Thisdesignwinchusingplanetarygeartransmissiontoachievedouble-speedswitch.Athighspeed,increasespeed,lowspeed,increasetorque.Thewinchcontrolthemovementthroughthreesetsofdiscbrakes,multiplebrakecanberuninmultipleStates.Discbrakewithhydrauliccontrol,canfacilitatetherealizationoftheremotecontrol.Thispaperpresentsavariablespeeddriveandbrakestructureandhydraulicsystemsolutions.KinematicssimulationoftheplanetarygeartransmissionstructurethroughthePro/Esoftwaretofurtherimprovedesignreliability.Winchdesigniscompletedbytransformationoftheexistingwinches,ontheonehandthemanufacturingcostislow,ontheotherhand,higherreliabilityoftheproduct.

Keywords：

winch;remoteoperation;planetarytransmission;discbrake

目录

1绪论1

1.1选题背景1

1.2选题意义1

1.3国内外相关技术现状2

1.3.1国内绞车发展状况2

1.3.2国外绞车发展状况2

2绞车基本参数计算3

2.1钢丝绳选型3

2.1.1钢丝绳选取3

2.1.2钢丝绳直径计算3

2.2绞车卷筒计算3

2.2.1卷筒基本参数3

2.2.2滚筒缠绳层数计算3

2.2.3滚筒厚度及侧板直径4

2.3快速档滚筒输出参数4

2.3.1输出转速4

2.3.2滚筒输出扭矩4

2.3.3各层钢丝绳最大张力4

2.3.4各层钢丝绳最大绳速4

2.4慢速档滚筒输出参数5

2.4.1输出转速5

2.4.2滚筒输出扭矩5

2.4.3各层钢丝绳最大张力5

2.4.4各层钢丝绳最大绳速5

2.5电动机选型6

2.5.1绞车输出功率6

2.5.2双速绞车传动效率6

2.5.3电动机型号6

3双速绞车传动方案7

3.1传动方式比较与选择7

3.1.1绞车传动类型7

3.1.2改进设计方案7

3.2传动比计算8

3.2.1传动比条件8

3.2.2传动比分配9

3.3高速档运动参数9

3.3.1第一级传动参数10

3.3.2第二级传动参数11

3.4低速档运动参数11

3.4.1第一级传动参数11

3.4.2第二级传动参数13

3.4.3第三级传动参数13

4齿轮传动设计15

4.1第一级行星齿轮传动设计15

4.1.1齿轮主要参数15

4.1.2装配条件15

4.1.3齿轮强度校核16

4.2第二级行星齿轮传动设计18

4.2.1齿轮变位18

4.2.2齿轮主要参数18

4.2.3装配条件19

4.2.4齿轮强度校核20

4.3第三级行星齿轮传动设计21

4.3.1齿轮主要参数21

4.3.2装配条件22

4.3.3齿轮强度校核23

5轴设计与校核25

5.1轴I设计与校核25

5.1.1轴结构设计25

5.1.2轴强度校核25

5.2轴II设计与校核25

5.2.1轴结构设计25

5.2.2轴强度校核26

5.3轴III设计与校核26

5.3.1III1轴结构设计26

5.3.2III2轴结构设计27

5.3.3轴强度校核28

5.4销轴设计校核28

5.4.1第一级行星传动销轴28

5.4.2第二级行星传动销轴29

5.4.3第三级行星传动销轴29

6轴承选型与校核31

6.1滚筒内支撑轴承31

6.1.1左边轴承31

6.1.2右边轴承31

6.1.3中间轴承32

6.2滚筒右边支撑轴承32

6.3行星轮支撑轴承33

6.3.1第一级行星轮轴承34

6.3.2第二级行星轮轴承35

6.3.3第三级行星轮轴承35

7盘式制动器设计37

7.1制动器主要参数37

7.1.1制动器基本参数37

7.1.2制动力计算37

7.1.3主要零部件设计38

7.2碟簧选型计算38

7.2.1闸1碟簧设计38

7.2.2闸2碟簧设计39

7.2.3闸3碟簧设计40

7.3预紧螺栓选型与校核41

7.4滑销设计校核41

8液压系统设计44

8.1制动器油缸44

8.1.1液压系统压力44

8.1.2液压缸工作面积44

8.1.3液压缸径和活塞杆径45

8.1.4液压缸工作压力46

8.1.5液压缸壁厚计算46

8.2液压元件的选择46

8.2.1液压泵的选择46

8.2.2驱动电机的选择47

8.2.3联轴器的选择47

8.3液压原理图48

8.3.1系统工作原理48

8.3.2系统优点49

参考文献50

翻译部分51

英文原文51

中文译文58

致谢64

1绪论

1.1选题背景

矿井提升机包括机械设备及拖动控制系统，是联系地下和地上的重要途径，是矿山生产的咽喉设备，其性能好坏直接关系到矿山的生产效率和安全性及可靠性，它的安全、可靠运行是整个矿井正常生产的必要条件，一旦发生故障，所造成的经济损失是巨大的。

“运输是矿井的动脉，提升是咽喉”形象描述了矿井提升运输系统的工作过程与重要作用[1-2]。

本课题是关于远程控制通轴双速多用绞车的设计，矿用绞车是煤矿不可缺少的重要设备，是我国煤矿的主要矿山辅助运输设备。

矿用绞车是用来进行煤矿井下的物料运输、矿车调度、回柱放顶、综采设备的安装、拆卸及搬迁、各类机电设备运输等工作，也可进行煤矿井下各种临时性的牵引工作[3-6]。

在我国煤矿，由于各种工况条件是不同的，矿用绞车的技术原理、结构特点、性能指标等均存在很大的差异。

因而造成了矿用绞车的规格、品种繁多。

产品的技术水平和技术性能差异很大，甚至有一些绞车产品仍然是五十年代的仿苏产品，存在着技术水平落后，工作效率低下、使用寿命短、使用不方便等问题。

随着煤矿采煤机械化的发展，这些落后的设备已不能满足现场的要求，甚至影响煤矿的安全生产和正常生产[7-9]。

本论文研究的双速绞车属于煤矿井下矿山辅助运输设备。

所谓“双速”，是指该产品具有快、慢两种速度，快速用于放绳，慢速牵引力大。

快速牵引力小，在煤矿现场可根据牵引力的大小选择快速或慢速。

该传动系统可实现快速和慢速很大的速度比,可容易地实现各种工况条件下所要求的双速要求。

1.2选题意义

矿用绞车作为轨道运输的牵引设备，是煤矿不可缺少的矿山辅助运输类设备。

在矿山采掘以及运输工况下，人员的配备、物料的搬运、矿车的调度、综采设备的搬迁以及其他重物的牵引均需要矿用绞车来实现，以其量大面广，广泛应用于各种工作