毕业设计论文 一吨矿车斜井制动车设计.docx
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毕业设计论文一吨矿车斜井制动车设计
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毕业设计（论文）
一吨矿车斜井制动车设计
Atonofcarbrakingcarshaftdesign
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摘要
我国地大物博，资源众多，尤其是煤矿资源。
上世纪五十年代，经过几代科学家不断的学习研究，我国第一台矿井制动车成功出世，尽管这是建立在外国科学家的研究基础之上，到目前为止已经成功设计制造了将近600多台。
时间飞逝，随着现代高新技术发展迅速，矿山工业企业越来越依靠各种生产制造设备及设施的机械化发展。
而其中的关键设备就是矿山工业制动车。
当今社会，产品更新非常迅速，但是运行更多的还是上世纪的老机器，远远不能满足当下的发展需求，导致本来就过时的机器问题越来越突出，问题频发，对矿山设备的安全运行造成了极大地影响，严重妨碍了我国矿山工业的高速发展，也给整个国民经济的腾飞设下障碍。
随着经济发展，国内矿井生产的需求量与当今国内矿井生产水平的矛盾越来越尖锐，这也使得制动车安全性和可靠性的提升，成为一个影响整个国民经济发展的大问题。
本次设计是关于1吨矿车斜井制动制动车的设计，通过这次的设计，我将对大学四年所学习过的课程进行一次总结。
综合运用材料力学，理论力学，机械设计，机械制图等知识，为自己的大学生涯画下一个完美的句号。
关键词：
单绳缠绕式;制动车;斜井
Abstract
China'svastterritoryandabundantresources,manyresources,especiallycoalresources. Inthefiftiesofthelastcentury.Afterseveralgenerationsofscientistscontinuetostudy,China'sfirstcoalminecarbrakesuccesswasborn,althoughthisisbasedonforeignscientistsonthebasisofthestudy，Sofar,thedesignandmanufactureofnearly600units. Timeflies,withthedevelopmentofmodernhightechnology,miningindustryenterprisesarerelyingmoreonavarietyofmanufacturingequipmentandmachinerydevelopment. Which is thekeyequipmentof mine industrialbrake car. Intoday'ssociety,productupdatesveryquickly,butrunningmoreorthecenturyoldmachine,farfrombeingabletomeetthedevelopmentneedsofthecurrent,leadtothealreadyoutdatedmachineproblemisbecomingmoreandmoreserious,problemoffrequent,thesafeoperationofmineequipmentcausedgreatlyinfluencedbythering,hasseriouslyhinderedtherapiddevelopmentofChina'sminingindustry,butalsototheentirenationaleconomictake-offsetabarrier.
Withthedevelopmentofeconomy,demandfordomesticproductionofmineandthepresentlevelofmineproductionincreasinglyacutecontradictions,whichalsomakesbrakingcarsafetyandreliabilityimprovement,becomeoneofthedevelopmentofthenationaleconomyasawholebigproblem.
Thisdesignisabout1tontramcarinclinedshaftbrakecardesign,throughthedesign,IwilltotheUniversityforfouryearslearningthecourseofasummary. Comprehensiveuseofmaterialmechanics,theoreticalmechanics,mechanicaldesign,mechanicaldrawingknowledgeforhiscollegecareerpaintingunderaperfectfullstop.
KeywordsSingleropewindingtypeBrakethecarSlope
目录
1绪论5
1.1概述5
1.2矿井制动车的类型和工作原理5
1.2.1矿井制动车的类型及其组成部分的特点5
1.2.2矿井制动车的工作原理6
2制动车的选型和计算11
2.1钢丝绳设计及选择11
2.2制动车的选用11
2.3制动车的运动学计算12
2.3.1选择加减速度12
2.3.2速度各参数的计算12
3制动车减速器的总体设计12
3.1拟定传动方案13
3.2计算传动装置的运动和动力参数14
3.3中间轴的设计15
3.4低速级轴的设计16
4制动车制动装置的结构设计18
4.1矿井制动车制动装置的功用及类型18
4.1.1制动装置的功用18
4.1.2制动装置的类型18
4.1.3制动系统的要求18
4.2制动装置的有关规定和要求18
4.3制动器的主要类型19
4.3.1块闸制动器19
4.3.2综合式制动器20
4.3.3盘式制动器21
4.4液压盘式制动器的结构和工作原理22
4.4.1液压盘式制动器的结构22
4.4.2液压盘式制动器的工作原理23
4.5盘式制动器的设计计算
23
4.5.1盘式制动器工作时所需制动力23
4.5.2每副闸应有的制动力矩25
4.6盘式制动器的调整和维护25
4.6.1闸瓦间隙的调整25
4.6.2蝶形弹簧的检查25
结论26
致谢27
参考文献28
1绪论
1.1概述
当今社会，斜井运输在矿山运输中所占的比重越来越中。
而令人担忧的是，当下的斜井矿车，跑车现象越来越严重，这对矿山安全生产产生了极大地不良影响。
跑车现象一经发生，设备就会严重损坏，导致斜井运输不得不中断，同时会钩成严重的经济损失，更有甚者会导致人员伤亡。
而现在的一坡三挡防跑车装置，适用范围很小，仅仅适用于某一区段内的制动，在发生跑车现象时，不能及时制动，太过被动，远远不能从根本上解决跑车事故。
上面提到的这些问题，对矿井的安全生产产生了及其恶劣的影响，同时导致矿工的人身安全不能得到保障，重大安全事故频频发生。
所以，研究制造出一种新型的，实用的，可靠的矿车斜井制动车装置已经成为世界各国科学家证明自己的课题。
1.2矿井制动车的类型和工作原理
1.2.1矿井制动车的类型及其组成部分的特点
在众多矿井提升设备中，制动车其中最重要的一部分。
现如今，在国内生产制造并且使用的矿井制动车，主要由单绳缠绕式制动车、多绳摩擦式制动车与内装式制动车三大类组成。
在我国的矿井提升领域，相对而言，单绳缠绕式制动车使用率更高。
主要适用在斜井、浅井等一些小型矿井中。
它的工作原理是什么呢？
其实非常简单。
制动车的滚筒上面牢牢的缠绕着一根钢丝绳，同时提升容器被这根钢丝绳的另外一头紧紧缠绕。
因为没有人能够确定滚筒究竟往哪个方向转动，所以通过缠绕紧钢丝绳或者完全放松掉钢丝绳，就能够
达到完成任务的目的。
多绳摩擦式制动车相对于单绳缠绕式制动车而言，使用范围较小。
它的原理是凭借摩擦轮和钢丝绳之间的摩擦力传动，从而完成工作任务。
这种制动车的运行相对安全，同时体积不大、质量较轻，又因为其非常适用于深井提升的领域，所以近几年来在我国矿井提升的众多设备中也得到越来越多认可和发展。
最近几年来，世界上又成功研究开发了一种全新的，新型的制动车，它就是内装式制动车。
根据制动车的工作原理来分析，尽管它也处于摩擦提升的领域，但是同时它也完成了“内装”。
什么叫内装，内装就是在摩擦轮的内部装载拖动电机，把摩擦轮和电机转子看作成一个整体。
尽管内装式制动车摩擦轮的样子和绝大多数的摩擦式制动车的样子几乎一模一样，但是它却没有采用一般情况下减速器、电动机和摩擦轮的组合，而是利用摩擦轮替代电动机，主轴替代制动车。
换句话说，只采用了摩擦轮和电动机。
同时为了降低电动机的温度，达到降温的效果，要把主轴做成空心的，起到冷却风道的作用。
这样既达成了设备结构重量降低的目的，又实现了系统的转动惯量的增加，两全其美。
十九世纪八十年代，德国豪斯阿登矿，世界上第1台内装式制动车正式投入运行。
十九世纪九十年代初，开滦矿业集团以极大的勇气购买了1台内装式制动车，这是我国的第一台内装式制动车。
直到现在，这台机器的运转一切正常。
内装式制动车是制动车的机械和电气高度一体的完美结合，它体积小,重量轻.又因为它的设备造价运行费用都比较低，相比于传统的制动车，它的各项指标都超过了传统制动车一大截，这也使它在世界上都造成了极大地反响。
内装式制动车的研制成功，在制动车行业引起了强烈的反响，不仅仅是制动车制造业开始蓬勃发展，矿井制动车的正确使用及其维修也成为一个全社会思考的问题，评估制动车的各项性能也慢慢的开始采用全新的观念。
在中国，内装式制动车的研发还处于起步阶段，国家应该注重起来，加大对制动车的研究开发的力度，尽快达到世界先进水平。
1.2.2矿井制动车的工作原理
如图所示，这是单绳缠绕式制动车正常运转时的原理图。
一目了然，将一根蛮粗的钢丝线缠绕在卷筒上，在卷筒上往上缠提升容器，往下缠来降低容器。
在地面制动车房里装置制动车，将钢丝绳牢牢的固定住,并且用钢丝绳的一头固定缠绕在制动车的滚筒上面，另外一头缠绕住悬挂提升容器。
左边的图1-2是制动车的原理示意图，把两根钢丝绳牢牢的安装在卷筒上，同时注意缠绕方向。
如此，通过减速器，电动机使卷简旋转，根据旋转方向的不同，两根钢丝绳在卷筒上往上缠或者往下缠，于是，提升容器上下移动。
显而易见，单绳缠绕式制动车有一个重大特点，同时这个特点也是它的缺险，就是在工作状态下，卷筒一直被钢丝绳缠绕，而且不是固定缠绕，而是上下缠绕，是移动的。
依据井的深度或者上下移动高度，确定钢丝绳长度。
为了包含钢丝绳长度，卷简自然需要拥有一定量的缠绕面积。
根据这一特点，可以确定单纯缠绕式制动车的各项性能指标、应用范围及机械结构等。
单绳缠绕式双卷筒制动车与单绳缠绕式单卷筒制动车有什么区别呢?
顾名思义，单绳缠绕式双卷筒制动车的卷简不是独立的一个，而是一对。
在两个卷筒上分别缠绕着两根钢丝绳，同时要求两根钢丝绳在两卷筒上分别往不同的方向进行缠绕，它的工作原理与单绳缠绕式单卷筒制动车差不多。
多绳摩擦式制动车则不一样，它不同于一般的单纯的缠绕式制动车，钢丝绳不像单绳缠绕式制动车那样固定缠绕在卷筒上，而是把它轻轻地安放在摩擦衬垫上，根据图1-3可以看出，平衡尾绳悬挂在升高容器的底部，钢丝绳的两端悬挂着容器。
正常运转制动车时，钢丝绳被拉紧，同时要求要给摩擦衬垫一定量的正面的压力。
电动机经过减速器时，主导轮随之开始向一方转动，这时，会有相当大的摩擦力在摩擦衬垫与钢丝绳之间产生，这种摩擦力的产生会导致钢丝绳随着主导轮的运转而一起工作，完成正常的提升和下降容器的任务。
显而易见，多绳缠绕式制动车也有一个神奇的地方，同时也是它的优势，就是在工作状态下，主导轮不再被钢丝绳缠绕，而是在导轮的摩擦衬垫上安放着钢丝绳。
根据这—特点，可以确定多绳摩擦式制动车的各项性能指标，应用范围和机械结构等。
相对而言，在国内，深井和大产量的提升工作绝大多数都由多绳摩擦式制动车来完成。
相比与单绳缠绕式制动车，多绳摩擦式制动车的各项指标都超出很多。
无论是在规格性能、应用范围，还是在机械结构和经济效果等方面都表现得相当出色。
然而，联系实际情况，因为目前国内大多都是浅井和斜并，完全没有必要采用多绳摩擦式制动车来工作。
因此，当下国家研究开发和使用的制动车依旧以单绳缠绕式制动车为主。
当然，要用辩证的眼光看待问题，在开发小部分深井和大产量的矿井时，应该更多使用多绳摩擦式制动车来进行工作。
图1-2单绳缠绕式制动车工作图1-3多绳摩擦式制动车
原理示意图工作原理图
1—卷筒；2—钢丝绳；3—天轮；1—主导轮；2—导向轮；3—钢丝绳；
4—容器；5—平衡尾绳4—容器；5—平衡尾绳
除了以上几种制动车，世界上还有一种全新的制动车类型：
布雷尔式制动车。
多绳缠绕式制动车是由非洲的一位工程师在1957年研制开发的，这也就是传说中的布雷尔式制动车。
在矿井提升的研究过程中，布雷尔查阅了大量资料，并且针对单绳缠绕式和多绳摩擦式这两种完全不同的制动车的各种功能以及结构做了研究。
然后在这个基础上发扬光大，最终发明了多绳缠绕式制动车。
前面提到过，单绳缠绕式制动车主要适用于竖井、斜井、浅井等中小型矿井。
因为在井深超过1500m处进行操作时，单绳缠绕式制动车的很多结构和设备都很容易被损坏，同时非常容易造成主绳震动。
所以为了能够正常安全的使用钢丝绳，一般情况下我们要保证钢丝绳的任意断面处的应力不会太大（一般不应大于
）
。
与此同时，在钢丝和容器相连接的地方，移动容器的位置，静应力的大小和方向也会改变。
由于布雷尔制动车没有像摩擦制动车那样采用尾绳，所以不会产生这些问题。
什么是布雷尔制动车?
其实就是把一个中间挡板装置在相对而言宽一些的卷筒上，自然平均分开这个卷筒，同时分别用一根钢丝绳缠绕，两根钢丝绳缠绕过天轮之后跟同一个提升容器相连接。
我们从这里能够看出来，布雷尔制动车的提升原理和单绳缠绕式没什么不一样地方，区别只是把一根钢丝绳换成了两根钢丝绳。
所以相对而言，绳径和卷筒直径都降低了。
布雷尔制动车的布置方式有很多，我们这里主要研究其中的三种。
（a）前后排列齿轮传动方式
仔细观察三幅图，图（a）表达的是前后排列齿轮传动方式；图（b）表达的是直线布置式；图（c）体现的则是电机直联分别拖动式。
查阅资料可以发现的是，布雷尔制动车的结构有不少自己独特的地方：
1）为了使两根钢丝绳中的拉应力得到均衡，在设计的时候，一定要把卷筒上的缠绕间隔设计成缠绕圈数和层数都一样的钢丝绳。
2）如果条件允许的话，缠绕层数越多越好，这样一来，卷筒的宽度也就会越来越小。
大家都知道，我们很容易就可以缠绕四五层。
而让人头疼的是，如果缠绕多层的话非常容易导致绳弦震动和磨压损失，甚至影响其使用寿命。
所以绝大多数情况下平行绳槽是我们的首选。
3）一般情况下，一个提升容器连结两根钢丝绳，两根钢丝绳拉力很容易发生变化，而一旦两边拉力发生变化，则平衡不复存在，也就不会再正常运转。
针对这种情况，我们一般有两种平衡的技巧。
简单地说，我们把两根钢丝绳牢牢的固定安装在平衡轮上，缠绕几圈，同时要求平衡轮上缠绕的两根钢丝绳缠绕的方向必须正好相反，这样一来，即使两边拉力发生变化，平衡轮依然能够正常转动，这种方法被称为平衡轮法。
另外一种方法可以用几句话来概括，相互联通的液压缸上装置着天轮，这样当两边拉力发生变化时，我们可以通过升高或者降低天轮来使钢丝绳拉力得到一致。
4）分析布雷尔制动车的结构我们可以发现，多层缠绕要求相当严格，必须排列整齐。
通过使用缠绳检测装置，我们可以清楚直白的看到布雷尔制动车的缠绕情况。
简单地说，把一块弧形板安装在卷筒的每个缠绳中间处，同时要求与所缠绕的一层钢丝绳之间的距离保证有钢丝绳直径的一半，通过增加或减少线圈的层数来操控这个弧形板。
除此之外还要设置一个闭锁线圈，同样，在闭锁线圈上也要缠绕钢丝绳。
在这个期间，要保证凹槽里一直都是牢牢的固定安装着一个插销。
仔细缠绕，当线圈被钢丝绳缠满一圈时，断开插销的同时，给该闭锁线圈接通电源，给其他线圈也接上电源，这时轴的位置会有所改变，弧形板也会随着轴的位置的改变而移动，只有当弧形板运动到新的地方时，才能断开线圈的电源，一切停止。
这个时候我们就能发现制动车的速度开始慢慢降下来，最后停下来，这样一来就起到制动的目的。
5）因为一个功能良好的制动器关系到国家矿业提升的发展和人民自身的安全保障，所以在设计研究制动器的时候，我们一定要谨慎，抱着科学负责的态度来认真对待。
尤其是对于直联电机的移动，我们要给以足够的重视，一定要小心，这一点非常重要。
通过研究布雷尔式制动车完成常规任务的井的深度，还有对使用损耗和投资的比较，我们大概分析一下，很明显，制动车像世界上其它东西一样，都有一个极值，它的极值就是它的提升高度有一个临界值。
一般情况下，假如需要提升一次的量必须保持一样，相比而言，多绳摩擦制动车更加适用，而布雷尔制动车远远达不到多绳摩擦制动的提升标准。
到底是为什么呢？
其实原因非常简单，布雷尔制动车的不平衡力矩要比多绳摩擦制动大的多得多。
现代科技发展，人们往往更看重投资的回复有多快有多高，于是多绳摩擦制动车在其中脱颖而出，当然布雷尔制动车并没有过时，它在我国矿井提升的领域，仍然占有及其重要的地位。
因为如果没有选用合适的制动车进行提升任务，那么在矿井提升中就很容易造成事故。
或许我们会想到其它办法，比如分段提升，但是它的费用就会大大增加。
分析了那么多情况，我们可以发现，多绳摩擦制动车更加适用于不那么深的井；当然，如果是在较深的深井进行提升操作，多绳摩擦制动车也不是不可以，但是正常情况下还是更应该使用布雷尔制动车。
绝大多数情况下，布雷尔制动车还是使用于井特别深的时候。
2制动车的选型和计算
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3制动车减速器的总体设计
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4制动车制动装置的结构设计
4.1矿井制动车制动装置的功用及类型
4.1.1制动装置的功用
1）什么是工作制动？
顾名思义，它的任务就是在矿井正常开工的时候对重物的提升和下放实施速度上的控制，遇到紧急情况时，及时降低制动车的运转速度，最终实现正常的停车，这就是我们所说的工作制动；
2）什么是安全制动能够在制动车正常运转遇到突发情况的时候迅速的控制制动车的速度，在短时间内停止一切运转，防止事故的发生和扩大，这就是所谓的安全制动；
3）因为制动车主要都在矿上操作，所以为了安全起见，必须每天定时的检查制动车。
这个时候，保证制动车的静止不动就是制动装置的作用。
4.1.2制动装置的类型
一般来说，根据结构的特点，制动装置中的制动器可以分成两种，分别是块闸和盘闸；根据使用能源的不同，又可以分为好多类，其中，最常见的是是油压、弹簧、液压和气压四种制动装置。
在这里介绍几种制动装置，属于油压制动装置的，主要有JK型
和BM型制动车两种。
属于气压制动装置的，主要有JK型
和HKM3型制动车两种。
属于液压制动装置的，主要有JKA型和XKT型两种。
4.1.3制动系统的要求
1）查阅资料可以得出，要求还是比较繁琐的。
所有的制动力矩加起来，即Mz必须大于等于制动车所允许的最大静力矩的三倍，也就是说，
2）查阅资料可以看到，普通的一副制动器的制动力矩
正常情况下要比调绳力矩的1.2倍还要大，即
3）制动车正常运转的时候，如果是把重物往上方拉升，那么重物的减速度千万不能超过5米/秒
；如果是把重物往下面放，那么正常情况下它的减速度应会比1.5米/秒
还要快。
4.2制动装置的有关规定和要求
因为制动装置大多在矿井上使用，所以要求效率高，同时更加注重它的安全问题。
这就对它的运转速度产生了一个非常严格的要求，既要求快速有效的运转，又不能太快以至于造成事故。
因此，制动器正常运转的间歇时间越短越安全，即使发生事故也能控制事故范围，最良好的情况就是间歇时间小于0.3秒。
根据我们国家的安全规定，凡是使用制动车的场所，为了工作人员的安全考虑，一定要用重锤来承担制动装置的力的来源。
然而在现实的生产活动中，绝大多数的制动车更多会用弹簧来承担安全制动的力的来源，并且在多年的运转制动中也没造成什么不良影响。
一般来说，小型制动车因为制动效率有限，投入也有限，所以更多的会使用廉价的人力来充当制动力源；相反，大型的制动车由于造价很高，制动效率也很高，所以更多会选用昂贵的重锤或者气压来实现制动任务的完成。
4.3制动器的主要类型
4.3.1块闸制动器
查阅资料可以发现，块闸制动器按照移动方式的不同，可以分为好多种。
在这里研究的是角移式和平移式两种。
1）角移式制动器
角移式的工作原理就是下面图上画的那样，简单地说，钢焊接结构由两根制动梁充当，在这里利用三角杠杆5和拉杆4把这两根梁连接在一起．闸瓦6也不是一般市面上流通的普通的闸瓦，而是通过塑料压制而成的特殊的闸瓦，并且把它牢牢的安装前、后两根制动梁上。
2）平移式制动器
平移式制动器的工作原理就像下面的图上画的那样。
简单的说，通过铰接轴连接制动梁和立柱，与此同时将一个三角杠杆安置在制动梁的下面。
前、后两根制动梁也相互连接在一起，要注意不是左右连接的，而是上下连接的。
如果发现制动立杆正在向上运动，那么这个时候，不是工作制动气缸正在往里面不断充入气体，那就一定是安全制动气缸正处于向外排放空气的状态。
这时候可以使用几组拉杆和三组三角杠杆，致使两根制动梁移动。
移动的同时制动轮也被它带动的闸瓦紧紧的压制住，这个时候就会开始制动；反过来说就是松闸，其实很简单。
立杆向下运动就能导致制动车不再制动。
那怎么样才能
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