中國礦業(yè)大學本科生畢業(yè)設(shè)計姓名：沈江學號：03101070學院：機電工程學院專業(yè)：機械工程及自動化設(shè)計題目：JMB-45型單速回柱絞車設(shè)計專題：指導教師：李炳文職稱：教授二O一四年六月徐州

中國礦業(yè)大學畢業(yè)論文任務書學院機電工程學院專業(yè)年級機自10-4班學生姓名沈江任務下達日期：2014年1月11日畢業(yè)論文日期：2014年3月13日至2014年6月18日畢業(yè)論文題目：JMB-45型單速回柱絞車設(shè)計畢業(yè)論文專題題目：畢業(yè)論文主要內(nèi)容和要求：主要內(nèi)容：JMB-45型單速回柱絞車的設(shè)計計算；主要是對減速箱的結(jié)構(gòu)和傳動的計算。其中要對箱體中的傳動比分配進行計算，齒輪傳動的計算，軸的設(shè)計計算和各種連接件及軸承的選擇設(shè)計和校核計算。具體要求：要完成畢業(yè)設(shè)計圖紙3.5張零號圖紙；按學校要求打印、裝訂設(shè)計說明書，說明書正文七十頁左右；中英文摘要400字；參考文獻20篇左右翻譯1篇外文資料，3000字左右。院長簽字：指導教師簽字：

中國礦業(yè)大學畢業(yè)論文指導教師評閱書指導教師評語（①基礎(chǔ)理論及基本技能的掌握；②獨立解決實際問題的能力；③研究內(nèi)容的理論依據(jù)和技術(shù)方法；④取得的主要成果及創(chuàng)新點；⑤工作態(tài)度及工作量；⑥總體評價及建議成績；⑦存在問題；⑧是否同意答辯等）：成績：指導教師簽字：年月日

中國礦業(yè)大學畢業(yè)論文評閱教師評閱書評閱教師評語（①選題的意義；②基礎(chǔ)理論及基本技能的掌握；③綜合運用所學知識解決實際問題的能力；③工作量的大??；④取得的主要成果及創(chuàng)新點；⑤寫作的規(guī)范程度；⑥總體評價及建議成績；⑦存在問題；⑧是否同意答辯等）：成績：評閱教師簽字：年月日

中國礦業(yè)大學畢業(yè)論文評閱教師評閱書評閱教師評語（①選題的意義；②基礎(chǔ)理論及基本技能的掌握；③綜合運用所學知識解決實際問題的能力；③工作量的大?。虎苋〉玫闹饕晒皠?chuàng)新點；⑤寫作的規(guī)范程度；⑥總體評價及建議成績；⑦存在問題；⑧是否同意答辯等）：成績：評閱教師簽字：年月日

中國礦業(yè)大學畢業(yè)論文答辯及綜合成績答辯情況提出問題回答問題答辯委員會評語及建議成績：答辯委員會主任簽字：年月日學院領(lǐng)導小組綜合評定成績：學院領(lǐng)導小組負責人：年月日

摘要回柱絞車主要用于礦山井下回柱放頂或水平牽引重物等。絞車電機、電控設(shè)備具有隔爆性能。自投入使用以來，以其設(shè)備結(jié)構(gòu)的簡單，系統(tǒng)配置的方便靈活，外形尺寸小，使用方便，價格較低等優(yōu)點受到越來越多礦井的歡迎。為進一步做好回柱絞車的改進工作，本文設(shè)計了一種新型的大噸位輔助運輸設(shè)備：JMB-45型單速礦用回柱絞車。這種絞車主要的設(shè)計部件有三個：減速器，滾筒和底座。該絞車除具有原類型絞車的各種優(yōu)點外，還有其獨具的特點，如減速器傳動結(jié)構(gòu)設(shè)計的獨特，滾筒結(jié)構(gòu)布置的新穎等。文中首先對回柱絞車運輸?shù)默F(xiàn)狀及其在國內(nèi)外的發(fā)展情況和運輸過程中的傳動系統(tǒng)圖進行了簡要說明；其次詳細地說明了該絞車的結(jié)構(gòu)特點和減速器傳動結(jié)構(gòu)的原理，并對該絞車減速器和滾筒裝置中各部件進行設(shè)計、計算和校核，經(jīng)校核計算得出各部件強度均滿足要求；附錄部分附寫了該絞車在井下的安裝示意圖，該絞車的相關(guān)技術(shù)參數(shù)和軸承、齒輪及配用電器的參數(shù)等。關(guān)鍵詞:回柱絞車；新型；礦山輔助運輸

ABSTRACTWillreturntothecolumnawinchmainlytouseintheminewellnexttimecolumntoputgoesagainstortheleveltowstheheavyitemandsoon.Theawinchelectricalmachinery,theelectricallycontrolledequipmenthaveseparatesexplodestheperformance.SincethedevotionuseoftheReturnstothecolumnawinch,withtheadvantagesuchassimpleequipmentsstructure,vividsysteminstalloftheconvenience,smallshapesize,usageconvenience,thelowerpriceetc.whichiswelcomedamongmoreandmoremineralwells.Inordertofurthertheimprovementworkofareturntothecolumnawinchwell,thistextdesignedakindofnewbigtonnageassistanceconveyanceequipments:Asoonreturntothecolumnawinchwhichisusedinmineral.Thiskindofwinch`smaindesignedpartscontain3:Deceleratethemachine,rollerandbase.Inadditiontohavingvariousadvantageoftheoriginaltypewinch,thatwinchstillhasthecharacteristicsthatithaveonly,forexampledeceleratingthemachinetospreadandmovethestructuretodesignspecial,noveletc.thattherollerstructurearrangement.Firstlyinthistexttellingthepresentconditionofthelimitlessropewinchconveyancewhichdevelopmentcircumstanceindomesticandinternationalandthesystemdiagramcarriedonconveyanceprocessesofspreadandmovethesynopsiselucidation;Sencondlyexplainingthestructurecharacteristicsofthewinchandtheprincipleofthestructure`sspreadingofthedeceleratingmachineinorderandindetail,anddesigningcalculatingandschoolingpitthedeceleratingmachineandrollerstothatwinchequipmediumeachparts.Eachpartsofstrengthallsatisfyrequestbyschoolingandcalculating;Theappendixpartattachedemergingthatwinchunderthewellofgearingsketchmapandtherelatingtechniqueparameter,thentheparametersofbearings,wheelgearsofthatwinchandtheelectricapplianceswhithmatchedwiththewinchetc.Keywords：Returnstothecolumnawinch；new;themineralmountainassistancetransportment.

目錄1概述 11.1絞車運輸在國內(nèi)外的發(fā)展狀況 11.2單速回柱絞車運輸系統(tǒng)傳動圖，及絞車基本性能特點 11.2.1系統(tǒng)傳動圖 11.2.2JMB45型單速回柱絞車外形圖 21.2.3工作原理 21.2.4使用環(huán)境條件與環(huán)境影響 21.2.5主要構(gòu)成及結(jié)構(gòu)特征 22JMB-45型單速回柱絞車的設(shè)計與計算 32.1設(shè)計總則 32.2已知條件 32.3牽引鋼絲繩直徑的確定及滾筒直徑的確定 32.3.1鋼絲繩的選擇 32.3.2滾筒參數(shù)的確定 32.4傳動系統(tǒng)的確定、運動學計算及電機的選擇 42.4.1傳動系統(tǒng)的確定： 42.4.2計算傳動效率 52.4.3各級傳動比分配及總傳動比 52.4.4計算鋼絲繩速度 62.4.5確定鋼絲繩在卷筒上的拉力及卷筒上的功率 62.4.6選擇電機型號 62.4.7驗算電機悶車時，鋼絲繩在里層的安全系數(shù) 73齒輪傳動的設(shè)計計算 83.1第一級直齒錐齒輪傳動設(shè)計計算 73.1.1基本參數(shù) 73.1.2強度計算 83.2第二級齒輪傳動的強度校核 123.2.1基本參數(shù) 123.2.2強度校核 123.3第二級齒輪傳動的強度校核 123.3.1基本參數(shù) 163.3.2強度校核 163.4第四級齒輪傳動的強度校核 193.4.1基本參數(shù) 193.4.2強度校核 193.5第五級齒輪傳動前級的強度校核 223.5.1基本參數(shù) 223.5.2強度校核 233.6第五級齒輪傳動后級的強度校核 263.6.1基本參數(shù) 263.6.2強度校核 264齒輪軸傳動的設(shè)計計算 304.1錐齒輪軸的設(shè)計計算與強度校核 304.1.1軸的初步計算 304.1.2軸的疲勞強度校核 304.1.3錐齒輪軸上鍵的強度驗算 334.1.4錐齒輪軸上軸承的壽命驗算 344.2二軸的設(shè)計計算與強度驗算 344.2.1軸的初步計算 344.2.2軸的疲勞強度校核 354.2.3二軸上鍵的強度驗算 404.2.4二軸軸承的壽命驗算 404.2.5二軸上圓柱齒輪與雙聯(lián)齒輪聯(lián)接螺栓的強度驗算 414.3花鍵軸的設(shè)計計算與強度驗算 424.3.1軸的初步計算 424.3.2軸的疲勞強度校核 424.3.3花鍵軸上花鍵的強度驗算 494.3.4花鍵軸上軸承的壽命驗算 494.4過橋輪軸的設(shè)計計算與強度計算 504.4.1初定軸的直徑 504.4.2軸的疲勞強度校核 504.5卷筒軸的設(shè)計 524.5.1先對卷筒軸進行受力分析 524.5.2對卷筒軸進行受力分析 534.5.3軸的直徑的初步確定 544.5.4軸的疲勞強度校核 554.5.5卷筒軸上軸承的壽命驗算 574.5.6卷筒軸上卷筒與大齒圈聯(lián)接螺栓的強度驗算 575結(jié)論 59參考文獻 60附錄 61英文原文 71中文翻譯 76致謝 801概述1.1絞車運輸在國內(nèi)外的發(fā)展狀況近40年我國的煤炭工業(yè)發(fā)生了巨大變化，開采技術(shù)已接近或部分達到國際先進水平，綜采單采原煤產(chǎn)量早已突破了百萬噸，然而煤炭工業(yè)機械化離不了運輸，運輸又離不了輔助運輸設(shè)備，絞車就是輔助運輸設(shè)備的一種。原煤的運輸也已經(jīng)實現(xiàn)了大運量帶式輸送機化，但井下軌道輔助運輸與之很不適應，材料的運輸基本上沿用傳統(tǒng)的小絞車群接力式的運輸方式，運輸戰(zhàn)線長，環(huán)節(jié)多，占用的搬運設(shè)備、人員多，安全性差，效率低。盡管一些煤礦對其進行了技術(shù)改造,但仍然滿足不了當前礦井發(fā)展和生產(chǎn)的需要?？梢姷V井輔助運輸是當前現(xiàn)代化礦井建設(shè)的關(guān)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(lián)的；60年代進入了自行設(shè)計階段；到了70年代，隨著技術(shù)的慢慢成熟，絞車的設(shè)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(jié)構(gòu)、產(chǎn)品性能，三化水平（參數(shù)化、標準化、通用化）和技術(shù)經(jīng)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(jié)構(gòu)緊湊；c、高效節(jié)能；d、壽命長、低噪音；e、一機多能、通用化；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該采取以下措施：a、制定完善標準，進行產(chǎn)品更新改造和提高產(chǎn)品性能；b、完善測試手段，重點放在產(chǎn)品性能檢測；c、技術(shù)引進和更新?lián)Q代相結(jié)合；d、組織專業(yè)化生產(chǎn)，爭取在較短時間內(nèi)達到先進國家的水平。1.2單速回柱絞車運輸系統(tǒng)傳動圖，及絞車基本性能特點1.2.1系統(tǒng)傳動圖如圖1-2（另見附錄5）。圖1-2單速回柱絞車運輸傳動圖1-絞車；2-分繩輪；3-小礦車；4-儲繩梭車；5-鋼絲繩；6-軌道；7-托繩輪；8-張緊輪及張緊裝置。1.2.2JMB45型單速回柱絞車外形圖見圖1-1（另見附錄1）。圖1-1新型單速回柱絞車結(jié)構(gòu)1—底座;2—電動機;3—聯(lián)軸器;4—制動器;5—變速器;6—滾筒裝置該回柱絞車具有以下結(jié)構(gòu)特點:(1)整機布局合理,結(jié)構(gòu)新穎緊湊,體積小,占用面積少,動力輸入方向和滾筒軸垂直?？梢詫崿F(xiàn)連續(xù)運輸,運輸距離長,效率高。(2)絞車采用新型結(jié)構(gòu)的變速器,具有獨創(chuàng)性。變速器結(jié)構(gòu)基本對稱,外形美觀大方,內(nèi)部零部件布置合理、結(jié)構(gòu)緊密。通過齒輪嚙合傳動輸出,與以往的軸輸出不同。如此可以減少一個變速器輸出軸和滾筒軸的聯(lián)接裝置,減少了傳動環(huán)節(jié)。采用齒輪嚙合傳動,傳動效率高。是一種新型、高效、大速比、大承載能力的減速裝置。(3)滾筒結(jié)構(gòu)布置對稱,由一對調(diào)心滾子軸承支承在滾筒軸上,支承效果好,支承剛度高,運行平穩(wěn)。而且滾筒主軸是心軸,不承受動載荷,使得對軸的強度和剛度要求大為降低,如此可以減少工藝環(huán)節(jié),節(jié)約材料,降低成本。1.2.3工作原理由電機提供動力，采用變速箱和一對漸開線圓柱直齒輪傳動，通過回柱絞車滾筒旋轉(zhuǎn)，借助鋼絲繩與滾筒之間的摩擦力而達到傳送重物之目的。1.2.4使用環(huán)境條件與環(huán)境影響(1)該絞車可在礦井下有瓦斯的巷道中使用。(2)該絞車無污染，不影響周圍的環(huán)境。1.2.5主要構(gòu)成及結(jié)構(gòu)特征該絞車由底座、變速箱、滾筒部分、聯(lián)軸器、制動裝置等構(gòu)成。(1)底座。由結(jié)構(gòu)件焊接成整體，通過地腳螺栓與基礎(chǔ)固定。(2)變速箱。采用硬齒面齒輪。(3)滾筒部分。滾筒部分由大齒輪、主軸、卷筒及軸承等組成。(4)聯(lián)軸器。聯(lián)軸器用于聯(lián)結(jié)電機和變速箱。(5)制動裝置為電力液壓推桿。(6)齒輪罩。鐵皮制成固定于底座上，用以保護大小齒輪，以保證安全。2JMB-45型單速回柱絞車的設(shè)計與計算2.1設(shè)計總則煤礦生產(chǎn)，安全第一。面向生產(chǎn)，力求實效，以滿足用戶最大實際需求。既考慮到運輸為主要用途，又考慮到運搬、調(diào)度、回柱等一般用途。貫徹執(zhí)行國家、部、專業(yè)的標準及有關(guān)規(guī)定。技術(shù)比較先進，并要求多用途。2.2已知條件設(shè)計壽命：t=5000h最大牽引力：T=450kN牽引速度：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2.3.2滾筒參數(shù)的確定根據(jù)JB1409-74確定卷筒寬度B卷筒容繩寬度B<=2190所以取B=874初選每層纏繞圈數(shù)：初選鋼絲繩纏繞層數(shù)為：6驗算卷筒容伸量LL=[=3.14]/1000=398式中：——鋼絲繩每層降低系數(shù)，=0.95確定卷筒直徑卷筒最大纏繞直徑==730=1110mm2.4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：JMB—45型單速回柱絞車傳動簡圖如圖2-1：（另見附錄2）圖2-1其傳動路線：電動機→彈性聯(lián)軸器→主軸Ⅰ→→主軸Ⅱ→→→→軸Ⅲ→→→軸Ⅴ→卷筒。2.4.2計算傳動效率各傳動的效率：根據(jù)表1－4查得：計算傳動總效率2.4.3各級傳動比分配及總傳動比工作機的轉(zhuǎn)速電動機的轉(zhuǎn)速n=985r/min總傳動比==3.10==2.90==2.52==2.52==4.19=322.4.4計算鋼絲繩速度鋼絲繩速度：2.4.5確定鋼絲繩在卷筒上的拉力及卷筒上的功率⒈計算卷筒上的功率⒉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：YB2-315M-6功率：90kw重量：1140kg2.4.7驗算電機悶車時，鋼絲繩在里層的安全系數(shù)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(shù)所以電機悶車時，鋼絲繩也安全。3齒輪傳動設(shè)計計算3.1第一級直齒錐齒輪傳動設(shè)計計算3.1.1基本參數(shù)3.1.2強度計算確定主要尺寸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?。?）由表8-208查得：3）由圖8-38查得：4）m=85）小輪平均分度圓直徑6）7）8）9）10）齒形制選用GB/T12369-1990，則：11）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：(直齒輪)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。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8-100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）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(shù)3.2.2強度校核按接觸疲勞強度校核1）2）3）4）5）由表8-119選?。?）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。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）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(shù)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?。?）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。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(shù)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?。?）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。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(shù)3.5.2強度校核按接觸疲勞強度校核

1）2）3）4）5）由表8-119選?。?）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。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?。?/p>

因過橋齒輪為對稱循環(huán)，所以疲勞極限應考慮70％的系數(shù)。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(shù)3.6.2強度校核按接觸疲勞強度校核

1）2）3）4）5）由表8-119選?。?）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。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?。?/p>

因過橋齒輪為對稱循環(huán)，所以疲勞極限應考慮70％的系數(shù)。由此可知，齒輪的彎曲疲勞強度通過。

4齒輪軸傳動的設(shè)計計算4.1錐齒輪軸的設(shè)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計算反力3)求合力：計算彎矩

3)求合成彎矩確定危險截面

根據(jù)載荷較大及截面較小的原則，選取截面Ⅱ為危險截面。校核危險截面的安全系數(shù)計算內(nèi)容及公式截面Ⅱ的計算值及數(shù)據(jù)說明1016.281117.38172800見表8－360345600見表8－360685見表8－3460.15合金鋼5.52見表8－3643.71見表8－3651.3～1.5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B處的軸承均選用圓錐滾子軸承32920（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【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(shè)計計算與強度驗算4.2.1軸的初步計算按扭轉(zhuǎn)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=130mm。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4-21）在水平面內(nèi)：2）在垂直面內(nèi)：3)求合力：求彎矩1）求垂直面彎矩

2）求水平面彎矩3)求合成彎矩確定危險截面經(jīng)過比較，根據(jù)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。校核危險截面的安全系數(shù)：計算內(nèi)容及公式計算值或數(shù)據(jù)說明截面Ⅱ截面ⅢT()19780.89M()6660.815346.25274400150見表8－362548800300見表8－359130130見表8－3460.15合金鋼有效應力集中系數(shù)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(shù)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B(GB1095-79),由表8－381查得：由于：所以，鍵強度滿足要求。E處的鍵為普通平鍵，型號為：鍵A(GB1097-79),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A、F處軸承均為調(diào)心滾子軸承22226C/W33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=317.74rpmD處軸承為調(diào)心滾子軸承22232型（GB/T288-1994）,C處的兩個軸承為圓錐滾子軸承30230型（GB/T288-1994）上式中，1.5是考慮到齒輪受力與軸承受力的不勻稱的影響，據(jù)以上計算可知，二軸上各軸承的壽命均滿足要求。4.2.5二軸上圓柱齒輪與雙聯(lián)齒輪聯(lián)接螺栓的強度驗算螺栓的校核公式為：上式中，——齒輪上的額定扭矩，；K——安全系數(shù)，K=2；——螺栓孔中心圓直徑，；Z——螺栓數(shù)目，Z＝8；——螺栓孔直徑，；

——螺栓材料的許用剪切應力，由表8-348查得：。所以，聯(lián)接螺栓的強度滿足要求。4.3花鍵軸的設(shè)計計算與強度驗算4.3.1軸的初步計算按扭轉(zhuǎn)強度初定軸的直徑由表8－347查得：注：因為軸左端受力較大，而右端受力較小，所以，取直徑時按左端取。4.3.2軸的疲勞強度校核1、基本參數(shù)：1）求水平面（XOZ面）的支反力在水平面求各力對C點的撓度由于C點水平方向的撓度為0，故：得：2）求垂直面（YOZ面）的支反力在垂直面求各力對C點的撓度由于C點垂直方向的撓度為0，故：3）求合力求彎矩1）求水平面彎矩

2）求垂直面彎矩3）求合成彎矩注：花鍵軸的受力簡圖、水平面受力圖、垂直面受力圖、水平面彎矩圖、垂直面彎矩圖、合成彎矩圖分別如圖4-3中a,b,c,Mx,My,M所示。圖4-3確定危險截面經(jīng)過比較，根據(jù)載荷較大及截面面積較小的原則，并據(jù)力矩圖中力矩大小選取截面Ⅱ為危險截面。校核危險截面的安全系數(shù)計算內(nèi)容及公式截面Ⅱ的計算值及數(shù)據(jù)說明34574.28143816.14583200（外徑定心）見表8-3631166400230見表8-3460.15合金鋼花鍵見表8-367見表8-369見表8-3681.3～1.5見表8-358故：危險截面的安全系數(shù)由上可知，該軸滿足強度要求。4.3.3花鍵軸上花鍵的強度驗算D處的花鍵為EXT由表8-380：上式中：——扭矩，；——載荷分布不均勻系數(shù)，；——花鍵齒數(shù)，；——花鍵齒的工作高度，；——工作長度，；——花鍵的平均直徑，；——許用比壓，由表8－382查得，。由上計算可知，花鍵強度滿足要求。4.3.4花鍵軸上軸承的壽命驗算A處的軸承選用調(diào)心滾子軸承22232cc/w33型（GB/T288-1994）。由手冊查得：C處的軸承選用調(diào)心滾子軸承23138CC/W33型（GB/T288-1994）。由手冊查得：E處的軸承選用調(diào)心滾子軸承23028c/w33型（GB/T288-1994）。由手冊查得：F處的軸承選用調(diào)心滾子軸承23028c/w33型（GB/T288-1994）.由手冊查得：G處的軸承選用調(diào)心滾子軸承22226C/W33型（GB/T288-1994）。由手冊查得：由以上計算可知，花鍵軸上的軸承全部滿足壽命要求。4.4過橋輪軸的設(shè)計計算與強度計算4.4.1初定軸的直徑過橋輪軸為固定心軸，不受扭矩，根據(jù)結(jié)構(gòu)要求和前級軸徑，初定軸的直徑為。4.4.2軸的疲勞強度校核求支反力：由于過橋輪軸在水平方向的力相互抵消，僅受垂直方向的力，軸的受力簡圖及垂直方向受力如圖4-4a圖4-4由于軸關(guān)于C點對稱，所以：求彎矩：確定危險截面：由力矩圖可知危險截面即為截面Ⅰ。校核危險截面的安全系數(shù)：計算內(nèi)容及公式截面Ⅰ的計算值或數(shù)據(jù)說明48461.7583200見表8-360230見表8-3460.25合金鋼3.94見表8-3641.3～1.5見表8-358危險截面的安全系數(shù)：由以上計算可知，該過橋輪軸的強度滿足要求。過橋輪軸的兩個軸承選用調(diào)心滾子軸承23036cc/w33型（GB/T288-1994）。由手冊查得：由以上計算可知，該兩軸承的壽命滿足要求。4.5卷筒軸的設(shè)計4.5.1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(jīng)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4-5a圖4-5求水平面受力：求垂直面受力：（F點與C點重合）求合力：`4.5.2對卷筒軸進行受力分析求水平面受力求垂直面受力：求合力：

4.5.3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，；?。?.5.4軸的疲勞強度校核軸的受力圖及彎矩圖見圖4-6a圖4-6求彎矩：求水平面彎矩求垂直面彎矩求合成彎矩確定危險截面根據(jù)彎矩較大及截面較小的原則，選取截面Ⅰ為危險截面。校核危險截面的安全系數(shù) 計算內(nèi)容及公式截面Ⅰ的計算值或數(shù)據(jù)說明124927800000見表8-360250見表8-3460.25合金鋼2.76見表8-3641.3～1.5見表8-358危險截面的安全系數(shù)：由以上計算可知，卷筒軸的疲勞強度滿足要求。軸的靜強度校核計算內(nèi)容及公式計算值或數(shù)據(jù)說明0心軸無扭矩見注解800000見表8-360250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(shù)為2，而最大彎矩已經(jīng)在電機過載系數(shù)為1.18的情況下計算出來，所以，計算時應乘以系數(shù)為：2/1.18=1.695。4.5.5卷筒軸上軸承的壽命驗算卷筒軸上A、B兩處均選用調(diào)心滾子軸承23140cc/w33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。4.5.6卷筒軸上卷筒與大齒圈聯(lián)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(shù)目，；——螺栓孔直徑，；——螺栓材料的許用應力，，；查《機械零件》P86，?。河梢陨嫌嬎憧芍?，螺栓的聯(lián)接是安全的。

5結(jié)論回柱絞車是煤礦和金屬礦井巷道的以鋼絲繩牽引的普通軌道運輸設(shè)備。從發(fā)明到現(xiàn)在，已經(jīng)有幾十年的時間，在不斷的實踐和應用中，其工作滾筒的結(jié)構(gòu)形式和牽引能力也發(fā)生了很大的變化。從最老式的滾筒直徑非常大的滾筒體加摩擦瓦結(jié)構(gòu)形式，到現(xiàn)在的結(jié)構(gòu)簡單小滾筒形式，其牽引力也從最初的幾十千牛到現(xiàn)在的上百千牛，滾筒的外形也從直線形、錐形到拋物線形，都是在實踐中不斷改進的，以滿足實際生產(chǎn)和發(fā)展的需要。本篇設(shè)計的單速回柱絞車適用于長距離、大傾角、多變坡、大噸位工況條件下的工作面順槽、采區(qū)上(下)山和集中軌道巷材料、設(shè)備等系統(tǒng)行駛線路內(nèi)的不經(jīng)轉(zhuǎn)載的直達運輸。也可用于金屬礦井巷道和地面上坡度不大且起伏變化的軌道運輸。是替代傳統(tǒng)小絞車接力、對拉運輸方式，實現(xiàn)重輕型液壓整體支架和礦井各種運輸?shù)囊环N比較理想的運輸裝備。簡化了運輸環(huán)節(jié),減少了輔助人員,改善了工人勞動條件,運行安全可靠。操作和維修都比較方便。整的來說,該絞車具有結(jié)構(gòu)新穎緊湊,布局合理,體積小,壽命長,功率大,效率高,操作方便,運行安全可靠等特點,滿足了目前煤礦的發(fā)展需要,特別適用于中小型煤礦,具有很廣泛的應用場合和發(fā)展前景。

參考文獻王洪欣，李木，劉秉忠.機械設(shè)計工程學（Ⅰ）.中國礦業(yè)大學出版社.181-193.唐大放，馮小寧，楊現(xiàn)卿.機械設(shè)計工程學（Ⅱ）.中國礦業(yè)大學出版社.103-203.單輝祖，材料力學（Ⅰ）.高等教育出版社.13-115.《機械設(shè)計手冊》聯(lián)合編寫組編，中冊，化學工業(yè)出版社.王克昌，曹文厚主編.回柱放頂.煤炭工業(yè)出版.洪曉華.礦井運輸提升.中國礦業(yè)大學出版社.單麗云，強穎懷，張亞非.工程材料.中國礦業(yè)大學出版社.劉鴻文.簡明材料力學．北京：高等教育出版社，1999．李宜民，王慕齡，宮能平。理論力學．中國礦業(yè)大學出版社。王紹定.礦用小絞車[M].北京:煤炭工業(yè)出版社,1981.程居山.礦山機械[M].徐州:中國礦業(yè)大學出版社,1997.中國礦業(yè)大學機械制圖教材編寫組。畫法幾何及機械制圖.徐州：中國礦業(yè)大學出版社.甘永立.幾何量公差與檢測（第五版）.上?？茖W技術(shù)出版社，2001.白杰平，伍鋒，潘英.機械工程科技英語.中國礦業(yè)大學出版社，1995.杜長龍，肖世德.礦山機械優(yōu)化設(shè)計建模與實踐.中國礦業(yè)大學出版社，1998.王學興.漢英科技大詞典（CHINESEENGLISHDICTIONARYOFSCIENTIFICANDTECHNICALTERMS）.黑龍江人民出版社，1995.孫昭文，侯清壽.最新機械制圖使用手冊圖例.天津科學技術(shù)出版社.1989.謝錫純，李曉豁.礦山機械與設(shè)備.徐州：中國礦業(yè)大學出版社，2005WooChulKim，MichaelChapp.MICROPLANETARYREDUCTIONGEARUSINGSURFACE-MICROMACHINING.Berkeley,CA,U.S.A：UniversityofCaliforniaatBerkeley，2001YongChen，AkiraIshibashi.InvestigationoftheNoiseandvibrationofPlanetaryGearDrives.:GEARTECHNOLOGY,2006.1

附錄附圖1.絞車外形圖1—底座;2—電動機;3—聯(lián)軸器;4—制動器;5—變速器;6—滾筒裝置

附圖2.絞車傳動系統(tǒng)圖

附圖3.絞車后錨固定示意圖

附圖4.絞車地腳螺栓固定示意圖

附圖5.絞車打頂柱固定示意圖

附圖6.回柱絞車系統(tǒng)運輸圖1-絞車；2-分繩輪；3-小礦車；4-儲繩梭車；5-鋼絲繩；6-軌道；7-托繩輪；8-張緊輪及張緊裝置

附表一.主要技術(shù)參數(shù)

附表二.齒輪一覽表序號名稱材料齒數(shù)Z模數(shù)m壓力角數(shù)量齒頂系數(shù)ha*齒寬B精度等級1齒輪軸40Cr23820o10.8580級8－8－7GB160-802錐齒輪40Cr71820o10.8580級8－8－7GB160-803雙聯(lián)齒輪20CrMnTi31/16112/620o11132/628-FHGB179-814圓柱齒輪20CrMnTi55620o11408-FHGB179-815雙聯(lián)齒輪20CrMnTi31/771220o1170/408-FHGB179-816齒輪20CrMnTi771220o111228-FHGB179-817小齒輪20CrMnTi191620o111628-FHGB179-818過橋齒輪20CrMnTi321620o111628-FHGB179-81

序號代號名稱數(shù)量規(guī)格安裝部位內(nèi)徑外徑寬度1GB/T297-1994單列圓錐滾子軸承212020060支承齒輪軸2GB/T297-1994215027049支承雙聯(lián)齒輪3GB/T288-1994調(diào)心滾子軸承213023064支承二軸4GB/T288-1994116029080支承雙聯(lián)齒輪5GB/T288-1994113023064支承二軸6GB/T288-1994114021053支承雙聯(lián)齒輪7GB/T288-1994114021053支承雙聯(lián)齒輪8GB/T288-19941190320104支承花鍵軸9GB/T288-1994116029080支承花鍵軸10GB/T288-1994218028074支承過輪軸11GB/T288-19942200340112支承卷筒軸附表三.軸承一覽表

附表四.配套電器產(chǎn)品一覽表

英文原文AMethodforIncipientFaultDiagnosisofRollerBearingsBasedontheWaveletTransformCorrelationFilterandHilbertTransformInternationalJournalofPlantEngineeringandManagementVol.12No.4December2007ZENGQing-hu,QIUJing,LIUGuan-junCollegeofMechatronicEngineeringandAutomation,NationalUniversityofDefenseTechnology,Changsha410073,P.R.ChinaAbstract:Noiseisthebiggestobstaclethatmakestheincipientfaultdiagnosisresultsofrollerbearingsuncorrected;anewmethodfordiagnosingincipientfaultofrollerbearingsbasedontheWaveletTransformCorrelationFilterandHilbertTransformwasproposed.First,theweakfaultinformationfeaturesarepickedupfromtherollerbearingsfaultvibrationsignalsbyuseofade-noisingcharacteristicoftheWaveletTransformCorrelationFilterasthepreprocessingoftheHilbertEnvelopeAnalysis.Then,inordertogetfaultfeaturesfrequency,de-noisedwaveletcoefficientsofhighscaleswhichrepresenthighfrequencysignalwereanalyzedbyHilbertEnvelopeSpectrumAnalysis.Thesimulationsignalsanddiagnosingexamplesanalysisresultsrevealthattheproposedmethodismoreeffectivethanthemethodofdirectwaveletcoefficients-HilbertTransforminde-noisingandclarifyingrollerbearingincipientfault.Key-words:wavelet;correlation;Filter;Hilberttransform;envelopespectrum;faultdiagnosis;rollerbearings1、IntroductionRollerbearingsarefrequentlyappliedcomponentsinthevastmajorityofrotatingmachines.Theirrunningqualityinfluencestheworkingperformanceofequipment.Atpresent,thegenerallyusedMethodsfordiagnosingrollerbearingfaultincludeFFTspectrumanalysisandhighfrequencydemodulationanalysis,butthetwomethodsaredeficient.Thereasonsare:(1)bearingfaultvibrationsignalsusuallyhaveunstablecharacteristics;(2)thefeatureinformationofrollerbearingincipientFaultisweakandtheworkingconditionisfullofnoise;featureinformationisinundatedwithnoiseanddifficultyidentified.Sohowtopickupfaultfeatureinformationandhowtoincreasesignalnoiseratioarethekeytechnologiesfordiagnosingrollerbearingincipientfault.Waveletanalysiscameforthinthe1980s.Sincethen,peoplebegantousewaveletanalysistodealwithvibrationsignalsandachievedsomefavorableeffects.AlmostallmethodsuseWaveletTransform(WT)orWaveletPocketTranslation(WPT)topickupfaultcharacteristicsdirectly,whichwerenotidealwhentheworkingconditionisfullofstrongnoise.Thereasonisthatfaultsignalsareinundatedwithnoiseineachfrequencychannel.TheWaveletTransformCorrelationFilter(WTCF)isbasedonthefactthatsharpedgeshavelargesignalsovermanywaveletscalesandnoisewilldieoutswiftlywithscale;edgesandsignificantfeaturescanbeobtainedfromthenoise,andnoiseisremovedbasedonthresholdinspection;signalnoiseratioofwaveletcoefficientsofWTCFismuchhigherthanthatofwaveletcoefficientsofWT.thedirectspatialcorrelationofwaveletcoefficientsatseveraladjacentscalessharpensandenhancesedgesandsignificantfeatureswhilesuppressingnoiseandsmallsharpfeatures;Inthispaper,anewmethodofdiagnosingincipientfaultofrollerbearingsbasedonWTCFandHilbertTransformisproposed.First,theweakfaultinformationfeaturesarepickedupfromtherollerbearingfaultvibrationsignalsbyuseofade-noisingcharacteristicoftheWTCFasthepreprocessingoftheHilbertEnvelopeAnalysis.Then,inordertogetfaultfeaturefrequency,de-noisedwaveletcoefficientsofhighscalesw