0059-纏繞式雙卷筒提升機(jī)【優(yōu)秀含8張CAD圖+說(shuō)明書(shū)+文獻(xiàn)翻譯】
0059-纏繞式雙卷筒提升機(jī)【優(yōu)秀含8張CAD圖+說(shuō)明書(shū)+文獻(xiàn)翻譯】,優(yōu)秀含8張CAD圖+說(shuō)明書(shū)+文獻(xiàn)翻譯,纏繞,卷筒,提升,晉升,優(yōu)秀,優(yōu)良,cad,說(shuō)明書(shū),仿單,文獻(xiàn),翻譯
AL/SiC顆粒金屬基復(fù)合材料的加工
摘要
盡管金屬基復(fù)合材料顆粒具有優(yōu)越的機(jī)械性能和熱性能，但是有限的切削性卻一直使金屬部件的替代受到很大的威懾。在加工過(guò)程中，增強(qiáng)硬磨料的相時(shí)會(huì)導(dǎo)致加工工具的快速磨損，因此，會(huì)產(chǎn)生較高的加工費(fèi)用。一系列高速轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)試只為選擇最佳刀具材料，刀具幾何形狀和切削參數(shù)來(lái)車削含有20%的SiC/AL金屬基復(fù)合材料。結(jié)果表明,多晶金剛石工具（PCD）與氧化鋁和涂層硬質(zhì)合金工具相比，可以提供給用戶滿意的刀具壽命。其中在金屬基復(fù)合材料的加工下研究過(guò)程中，后面一種材料的工具更容易受到過(guò)度的邊緣碎屑和月牙洼磨損。此外，PCD刀具的成本可通過(guò)在干切削進(jìn)給量f=0.45mm，切割速度V=894 m/s與切削深度為1.5毫米時(shí)被鑒別。與這些切削參數(shù)類似, 在刀具上形成相對(duì)較小的累積起來(lái)邊緣，會(huì)很好的保護(hù)它免受進(jìn)一步邊緣上工具的磨損和磨損。具有零度前角和較大刀具半徑的多晶硅刀具大多被用于粗加工。
關(guān)鍵詞：金屬基復(fù)合材料，刀具磨損
1 簡(jiǎn)介
一組新形式的金屬基復(fù)合材料（MMCs）已受到大量的研究，因?yàn)樵?0世紀(jì)80年代早期的試驗(yàn)工程材料中，最流行的材料為硅，碳化硅，氧化鋁，鋁，鈦，磁性地層，其中鈦和鎂合金是常用的基體相。大多數(shù)金屬?gòu)?fù)合材料密度約為三分之一。在鋼鐵行業(yè)，由于這些潛在高強(qiáng)度和剛度吸引力再加上在高溫?zé)o法工作的性能，導(dǎo)致金屬基復(fù)合材料競(jìng)爭(zhēng)非常嚴(yán)峻。在航空航天和汽車應(yīng)用中，高溫合金，陶瓷，塑料被重新設(shè)計(jì)的鋼件。后者中的材料，操作方法比以往任何時(shí)候都不可能有太多的進(jìn)步，今后仍然不可避免。
有人對(duì)金屬基復(fù)合材料微粒（PMMCs）特別感興趣，不只是因?yàn)樗麄儽憩F(xiàn)出較高的延性和金屬基復(fù)合材料向異性。此外，PMMs提供了卓越的耐磨性。雖然許多工程元件制成PMMCs是由形狀近乎成形和精進(jìn)的鑄造工藝，但是他們需要這些系列，其中荷蘭國(guó)際集團(tuán)達(dá)到了預(yù)期的尺寸和表面光潔度。PMMCs加工提出了重大挑戰(zhàn)，因?yàn)榧庸滩牧系臄?shù)量明顯比常用高速鋼（HSS）和硬質(zhì)合金工具更難。因此，鋼筋相磨具磨損快的原因，普遍是因?yàn)槭褂玫腜MMCs，其明顯阻礙其加工性和高加工成本。
文獻(xiàn)綜述
從現(xiàn)有文獻(xiàn)上很明顯看出PMMCs的性能，
密度（克／立方厘米） 2.77
熱導(dǎo)率（卡爾／厘米·秒·K﹚在22oC 0.47
比熱（卡爾／克·k）
100℃ 0.218
200℃ 0.239
300℃ 0.259
平均熱膨脹系數(shù)
50－100℃ 17.5
50－300℃ 21.1
50－500℃ 21.4
極限強(qiáng)度 （） 262
屈服強(qiáng)度（） 21.4
伸長(zhǎng)率（％） 1.9
彈性模量（GPA） 98.6
洛氏硬度（B） 67±1.5
表1典型的 F3S.20S物理性能特性的形態(tài)，分布和數(shù)量的增強(qiáng)相分?jǐn)?shù)，以及矩陣的性質(zhì)，都是影響因素，整體切割工藝相對(duì)較少，但尚未涉及到工程的生產(chǎn)力的工藝優(yōu)化。例如，莫納亨研究在加入25％碳化硅和鋁硬質(zhì)合金刀具的磨損機(jī)理。PMMC在速度低于20米每分鐘時(shí)的加工速度開(kāi)發(fā)了一種工具壽命的關(guān)系，為硬質(zhì)合金刀具加工過(guò)程中碳化硅和鋁PMMCs在速度低于每分鐘100米時(shí)。然而，文獻(xiàn)的作者建議的內(nèi)置式邊現(xiàn)象，是在觀察期間碳化硅加工進(jìn)一步研究鋁PMMCs。Reillyet等排名刀具磨損方面的各種刀具材料，然而，他們的切削用量不超過(guò)每分鐘125米和f=1.0mm，這是取得使用立方氮化硼工具。類似測(cè)試結(jié)果報(bào)告了布倫等在有關(guān)刀具的磨損率，主要是由于磨損涉及到刀具的硬度。 Winery歸因于碳化物耐磨工具，打磨表面上形成氧化鋁顆粒擦在芯片的流動(dòng)方向的工具。不過(guò)，拉伸顆粒也有可能導(dǎo)致同樣的效果，碳化硅顆粒硬度大于WC。托馬茨認(rèn)為少于氧化鋁和碳化硅的硬度涂層提供碳化硅加工過(guò)程中幾乎沒(méi)有任何優(yōu)勢(shì)：鋁PMMCs。布倫提出使用較低的切削速度，減少切削溫度，從而加速擴(kuò)散和粘著磨損和熱削弱工具。由于鋁的工具面和晶界自扣押的地點(diǎn)，作者建議使用硬質(zhì)合金工具與大的晶粒尺寸。
一些研究者表明，多晶金剛石（PCD）的工具是唯一的工具伴侶-里亞爾，它是提供一個(gè)有用的工具，能夠生活在鋁PMMCs在的加工。 PCD是難比Al2O3和和不產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)傾向與工件材料。托馬茨比較了化學(xué)氣相沉積法（CVD）插入到錫，鈦（CN）和氧化鋁涂層刀具的性能。化學(xué)氣相沉積工具提供更好的整體比其他工具的性能。 Lane 研究了不同的心血管疾病的工具，薄，厚的薄膜的性能。根據(jù)他們的觀察，化學(xué)氣相沉積薄膜的工具與失敗在這20％碳化硅端銑災(zāi)難性的鋁PMMC。這個(gè)工具的失敗是由于涂層剝落和由此產(chǎn)生的損壞年齡相對(duì)軟硬質(zhì)合金襯底。此外，具有較好的晶粒尺寸25毫米PCD刀具磨損微承受比為10毫米晶粒尺寸切割工具的磨損。在聚晶金剛石晶粒尺寸進(jìn)一步增加不利于刀具壽命，而導(dǎo)致在表面光潔度顯著惡化。
表三
刀具材料對(duì)切削力和溫度影響 (r =1.6mm; α =0°)
刀具材料 測(cè)量切削力 (N) 測(cè)量切削溫度 (°C)
PCD (v=894 m min-1; 97.00 440
F=0.45 mm rev-1;doc =2.5 mm)
PCD (v=670 m min-1; 98.10 410
f =0.25 mm rev-1;Doc=1.5 mm)
Al2O3(v=248 m min-1; 183.85 520
f=0.2 mm rev-1; Doc=0.5 mm)
TiN (6 248 m min-1; 143.52 500
f=0.2 mm rev-1; Doc=0.5 mm
這是因?yàn)榫Я３叽绲腜CD材料的刀具在25毫米很容易退出了邊緣。相對(duì)于切削參數(shù)對(duì)刀具壽命等影響減少了。主要?dú)w因于對(duì)PCD刀具的磨損（由磨損）在防皺到在所獲得的動(dòng)能增加碳化硅顆粒磨。另一方面，布倫等由于在刀具磨損中的熱降解增加刀具材料。刀具磨損被認(rèn)為與車削材料成反比。托馬茨等把刀具壽命歸因于在更高的進(jìn)給量增加了復(fù)合材料的熱軟化。作者認(rèn)為，工件材料變得柔軟和顆粒成為壓入工件，造成工具本身磨損少。然而,莫林認(rèn)為由于以更大的進(jìn)給量減少對(duì)刀具前沿的磨損，磨料碳化硅顆粒減少接觸。盡管在解釋背后的不同進(jìn)給量工具磨損機(jī)理的爭(zhēng)論，所有的研究人員建議使用切割進(jìn)給速度和進(jìn)給量是在粗加工盡可能咄咄逼人。最后，關(guān)于冷卻液的應(yīng)用，在美國(guó)科學(xué)家建議以便對(duì)于可能采取的保護(hù)優(yōu)勢(shì)建成邊緣現(xiàn)象。
總之，進(jìn)行文獻(xiàn)回顧顯示，更積極的（速度，進(jìn)給量和切削深度）切削參數(shù)的影響還需要進(jìn)一步重新搜索，以改善切削過(guò)程的經(jīng)濟(jì)性。此外，一些重要參數(shù)進(jìn)行了前人所忽略，其中有刀具幾何形狀和冷卻劑的應(yīng)用。
2 試驗(yàn)材料和切割工具
2.1工件材料
該加工利用Duralcan進(jìn)行了調(diào)查 F3S.20S鋁：碳化硅金屬基復(fù)合材料。有一對(duì)顆粒平均直徑為12毫米。表1顯示了對(duì)A356- 20％的PMMC的物理力學(xué)性能一些。在此之前進(jìn)行切割實(shí)驗(yàn)，測(cè)試材料是完全熱處理對(duì)T71條件。測(cè)試材料是在對(duì)一百七十七點(diǎn)八毫米直徑305毫米的長(zhǎng)度形式。
2.2 切削工具
各種刀具材料（涂層硬質(zhì)合金，氧化鋁）和幾何結(jié)構(gòu)，在Oblique對(duì)于轉(zhuǎn)向就業(yè)進(jìn)行了測(cè)試和不同的切削參數(shù)，每個(gè)工具伴侶-里亞爾就業(yè)。然而，對(duì)于比較刀具磨損的目的，所有的切削試驗(yàn)共進(jìn)行了拆除金屬固定量（300立方毫米）。表2總結(jié)了刀具數(shù)據(jù)在干車削試驗(yàn)，進(jìn)行了10種惠普標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)代化數(shù)控車床。切削力康具磨損測(cè)量康廷每個(gè)切削參數(shù)組合。該工具的力量測(cè)定采用一奇石三分量測(cè)力計(jì)和切削條件選擇精心為每個(gè)工具材料。一些在切削實(shí)驗(yàn)中，測(cè)量采用K型工具到被粘熱電偶刀具離前沿1毫米時(shí)的溫度。測(cè)量的技術(shù)可靠性檢查，不斷重復(fù)的實(shí)驗(yàn)和各組的結(jié)果表明，如果在他們展出了不到5％的變異。在每個(gè)切削試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，刀具磨損進(jìn)行了檢查用掃描電子顯微范圍和X射線分散技術(shù)。該工具后刀面磨損（VB）的測(cè)定用工具顯微鏡。
3 結(jié)果與討論
3.1 刀具材料的影響
一個(gè)初步的測(cè)試并進(jìn)行一系列對(duì)刀具磨損的影響刀具材料，切削部分和切削溫度在粗糙投票荷蘭國(guó)際集團(tuán)20％的碳化硅和鋁PMMC。圖1可以看出，氧化鋁TiC的工具遭受的EDGE芯片形式的過(guò)度磨損水平。氧化鋁顆粒的研磨拔出工件顆粒，其中有一個(gè)更大的硬內(nèi)斯號(hào)（VHN間接），比氧化鋁顆粒（VHN在Al2O3TiC 2500公斤力每平方毫米; VHN在碳化硅3000公斤力每平方毫米）。月牙磨損也觀察到，這是由于該是由磨損造成的溝槽擴(kuò)大。由于嚴(yán)重的邊緣切削，Al2O3TiC切削力的工具明顯比實(shí)驗(yàn)更高氮化鈦（見(jiàn)表3）涂層刀具。氮化鈦涂層規(guī)定對(duì)磨料的影響，一些保障SiC顆粒。聚優(yōu)越的性能金剛石工具，相比，無(wú)論氧化鋁：TiC的和TiN涂層硬質(zhì)合金工具，是由于他們的高耐磨性和高導(dǎo)熱性，這導(dǎo)致了更低的切削溫度，如圖表3。因此，所有的可加工性進(jìn)行的研究其后關(guān)注到的最優(yōu)化PCD刀具切削過(guò)程中使用。
3.2 切削參數(shù)的影響
圖2和3表明，隨著切削速度對(duì)切屑的增加，減少切削力深度。這可能是歸因于熱軟化工件材料。另一個(gè)可能的原因是由于引入到刀具幾何形狀的變化后，形成建成的邊緣。圖4（b）給出了透視內(nèi)置的注冊(cè)材料色散圖所示4（a）條。
圖6（a）內(nèi)置式邊對(duì)PCD工具（v= 670 m/min，f=0.35mm/rev，doc=1.5mm，r=1.6毫米，α=0℃）,圖 (b)相當(dāng)于 6（a）項(xiàng)，只是doc= 2.5mm
圖7（a）SEM照片說(shuō)明上的PCD刀具前刀面磨損溶解后用氫氧化鈉積屑瘤（v=670 m·min-1，f=0.15mm，doc= 1.5mm，?=1.6mm，a=0。C）
圖 8切割對(duì)刀具NK細(xì)胞的磨損（PCD刀具速度：r=1.6毫米，a=0。C;廣角點(diǎn)：V=670 m.min-1,doc=1.5mm,;輪點(diǎn)：v=894 m.min-1，doc=1.5mm）。
圖9影響對(duì)工具NK細(xì)胞的磨損（PCD刀具切削深度：?=1.6mm，a=；v=894 m ;方點(diǎn)：doc=1.5mm輪點(diǎn)：doc=2.5mm）。
建成邊緣，觀察到的所有工具在所有切削條件。這是因?yàn)轭w粒碳化硅：鋁金屬基復(fù)合材料有材料的特性所有（即應(yīng)變硬化兩相材料在高溫和壓力）。在高切削速度（圖5（b）），一個(gè)較小的積屑瘤形成，比積屑瘤形成（圖5（a）的積屑瘤的高度測(cè)量前刀面垂直）在對(duì)比度，通過(guò)增加從1.5到2.4毫米的切削深度，大積屑瘤形成（圖6（a，b）項(xiàng)，這可能中斷造成的工具和由此產(chǎn)生的切削工具對(duì)工件表面粗糙度和不利影響尺寸精度。該工具的拓?fù)鋱D顯示，主要磨損PCD的機(jī)制是磨損（如凹槽表現(xiàn)平行于芯片水流方向）。這些溝槽可以歸因于三個(gè)因素。第一，氧化鋁是形成于邊緣的工具，這是很難足以開(kāi)槽的金剛石生產(chǎn)磨損。第二為國(guó)家的PCD槽為鋁扣押和拉出來(lái)的金剛石顆粒的過(guò)程中，如圖所示7（甲，乙）。第三個(gè)可能的原因背后的PCD槽是sic顆粒研磨的工具。因此，PCD刀具與金剛石顆粒比碳化硅晶粒尺寸較大粒子可以更好地抵御磨損和'密CRO的切割的碳化硅顆粒'。然而，我們應(yīng)請(qǐng)注意，由于增加的PCD顆粒的大小，PCD刀具的斷裂特性惡化，因在材料中的一個(gè)缺陷增加。認(rèn)為是對(duì)的工具面形成凹槽充滿了工件材料。這秉承層有些保護(hù)，以防止進(jìn)一步的工具的前刀面磨損。盡管如此，該工具后刀面繼續(xù)受到磨損。因此，后刀面磨損（VB）的是作為刀具壽命準(zhǔn)則與V=0.18毫米。圖8顯示，隨著切削速度的增加，后刀面磨損增加。這可能是由于增加在研磨粒子的動(dòng)能，正如先前推測(cè)的巷[17]。切深增加導(dǎo)致在增加后刀面磨損（圖9）。這是由于增強(qiáng)微磨損，在切削刀具后刀面。這在一個(gè)更深入的情況下切點(diǎn)，該工具后刀面較大的表面面積接觸磨損。進(jìn)給速度提高了有益的影響。隨著在圖所示。 8和9的進(jìn)給速度的增加，該刀具磨損減少。在高進(jìn)給量情況下，固定體積的金屬切削，刀具表面會(huì)有較少的磨料PMMC接觸。另一個(gè)優(yōu)勢(shì)獲得了通過(guò)提高進(jìn)給速度為改變芯片的形式。在低進(jìn)給率，該芯片形成了連續(xù)的，也被困難和災(zāi)害的處理。在高進(jìn)給速度和高深度切（f=0.35mm，doc= 2.0mm），形成了芯片不連續(xù)的。盡管在所有的實(shí)驗(yàn)PCD刀具具有高進(jìn)給量較低，導(dǎo)致工具磨損，對(duì)最佳切削明確的決定參數(shù)應(yīng)考慮的影響表面上的完整性和切削參數(shù)亞表面損傷產(chǎn)生的工件，分析表面完整性和芯片形態(tài)將在第二部分介紹本研究性學(xué)習(xí)。
10 a-b-c 圖 11 a-b
圖10（a）對(duì)PCD刀具前角的刀具NK細(xì)胞的磨損（v=894m/min，doc=2.5mm，r=1.6mm;a=0。C;）（b）對(duì)PCD刀具前角對(duì)的切削力（v= 894 m/min，doc=2.5mm）（c）掃描電鏡圖像說(shuō)明由腐蝕PCD刀具磨損。
圖11（a）SEM圖，說(shuō)明了PCD刀具磨損的切削（v= 894 m/min，doc=1.5mm，v=0.35mm_1，r=0.8mm，a=0。C）（b）影響刀尖半徑對(duì)工具鏗俛NK細(xì)胞的磨損（v= 894mm/min，doc=2.5mm，a=0。C;工具：方點(diǎn)，r=1.6mm;輪間距點(diǎn)，r=0.8mm）。
3.3 刀具幾何形狀的影響
在刀具前角對(duì)的深遠(yuǎn)影響PCD刀具的磨損。三種不同的角度進(jìn)行靶檢查。正如從10（a）圖中可以看出工具類傾斜角度出發(fā)，進(jìn)行積極的和負(fù)面的靶角工具。為增加負(fù)前角后刀面磨損情況下可能的原因，是更大的切削力遇到這樣的前角（圖10（b）項(xiàng)）。此外，該芯片生產(chǎn)成為捕獲之間的工具和工件，造成損害該工具的表面。正前角與工具顯示不規(guī)則的后刀面磨損和過(guò)度的切割點(diǎn)蝕邊緣地帶，如圖所示。 10（c）項(xiàng)。刀尖半徑在決定了關(guān)鍵作用該工具的磨損模式。由于刀尖半徑從1.6至0.8毫米，該工具被發(fā)現(xiàn)遭受過(guò)度切削和月牙磨損，作為如圖所示。 11（a）條。這導(dǎo)致了切削工具在切削力和后刀面磨損增加，如圖11（b）項(xiàng)。半徑小工具因此建議的在窮為輕切削精加工業(yè)務(wù)使用參數(shù)。小鼻子半徑也將以產(chǎn)生更好的幾何精度。
4 結(jié)論
（1）的主要工具是磨損，磨損機(jī)理微切削刀具材料晶粒，表現(xiàn)為在刀具面平行溝槽到芯片流方向。所有的工具都進(jìn)行測(cè)試也因后刀面損，由于磨損。沒(méi)有證據(jù)化學(xué)磨損（例如，通過(guò)擴(kuò)散）。
（2）PCD刀具磨損持續(xù)最少的COM削減到TiN涂層硬質(zhì)合金刀具和氧化鋁：TiC的工具。這無(wú)疑是由于金剛石的硬度優(yōu)和耐磨性，以及低摩擦系數(shù)，加上高導(dǎo)熱。這導(dǎo)致PCD刀具時(shí)，降低了切削溫度就業(yè)。另一方面，錫涂層硬質(zhì)合金工具和Al2O3/TiC的工具遭受過(guò)度火山口邊緣的磨損和剝落。
（3）對(duì)PCD的前刀面形成的溝槽涂抹工具，充滿了工件材料。這內(nèi)置式形式是有利的，因?yàn)樗Ｗo(hù)刀具前進(jìn)一步磨損。
（4）在確定切削參數(shù)發(fā)揮了關(guān)鍵作用，采礦刀具后刀面磨損量，以及大小建成的邊緣。工具磨損降至最低提高進(jìn)給速度，這導(dǎo)致了減少接觸的工具和SiC顆粒打磨。雖然提高鋁切割速度，預(yù)計(jì)到加速度，中心提供全方位的側(cè)面磨耗顯著，其結(jié)果表示，最小的磨損增加。高等教育切割速度均與在增加切削溫度，而導(dǎo)致形成一個(gè)保護(hù)'堅(jiān)持一層薄薄的工件材料上該工具。這種'保護(hù)建成邊緣'形式無(wú)法在規(guī)模增長(zhǎng)的摩擦增加的速度。切削參數(shù)范圍內(nèi)的測(cè)試范圍，在894 m最小速度，f= 0.45毫米和切削深度d=1.5毫米的結(jié)果是最小的工具磨損。這些切削參數(shù)提高用PCD刀具時(shí)。
（5）PCD刀具半徑與鼻子16毫米和仰角a=0 °也導(dǎo)致了較低的后刀面磨損。
致謝
筆者要感謝來(lái)自美國(guó)Duralcan的R.Bruski和來(lái)自GE超硬材料D.Dyer，他們提供了試驗(yàn)材料，切割工具和整個(gè)研究項(xiàng)目的有益意見(jiàn)。在實(shí)驗(yàn)進(jìn)行加工智能機(jī)械及制造麥克馬斯特大學(xué)的研究中心。
（1）的主要工具是磨損，磨損機(jī)理微切削刀具材料晶粒，表現(xiàn)為在工具面平行溝槽到芯片流方向。所有的工具都進(jìn)行測(cè)試也因后刀面磨損，由于磨損。沒(méi)有證據(jù)化學(xué)磨損（例如，通過(guò)擴(kuò)散）。
（2）PCD刀具磨損持續(xù)最少的COM削減到TiN涂層硬質(zhì)合金刀具和氧化鋁：TiC的工具。這無(wú)疑是由于金剛石的硬度優(yōu)和耐磨性，以及低摩擦系數(shù)，加上高導(dǎo)熱。這導(dǎo)致PCD刀具時(shí)，降低了切削溫度就業(yè)。另一方面，錫涂層硬質(zhì)合金工具和Al2O3/TiC的工具遭受過(guò)度火山口邊緣的磨損和剝落。
（3）對(duì)PCD的前刀面形成的溝槽涂抹工具，充滿了工件材料。這內(nèi)置式邊形式是有利的，因?yàn)樗Ｗo(hù)刀具前進(jìn)一步磨損。
（4）在確定切削參數(shù)發(fā)揮了關(guān)鍵作用，開(kāi)采的工具NK細(xì)胞的磨損量，以及大小建成的邊緣。工具磨損降至最低提高進(jìn)給速度，這導(dǎo)致了減少接觸的工具和SiC顆粒打磨。鋁雖然提高切割速度，預(yù)計(jì)到加速度，中心提供全方位的NK細(xì)胞磨料磨損厲害，結(jié)果表示，最小的磨損增加。高等教育切割速度均與在增加切削溫度，而導(dǎo)致形成伸出工件材料薄層上該工具。這種建成邊形式無(wú)法在規(guī)模增長(zhǎng)的摩擦增加的速度。切削參數(shù)范圍內(nèi)的測(cè)試范圍，在1894 m最小速度，女0.45毫米轉(zhuǎn)1和切削深度1.5毫米，導(dǎo)致在最小的工具磨損。這些切削參數(shù)提高PCD刀具的利用率。
（5）PCD刀具半徑16毫米的仰角0度也導(dǎo)致了較低NK細(xì)胞的磨損。
開(kāi)題報(bào)告
題目名稱
纏繞式雙卷筒提升機(jī)
學(xué)生姓名
專業(yè)班級(jí)
學(xué)號(hào)
一.選題的目的和意義： 1. 能夠掌握設(shè)計(jì)計(jì)算的基本原理和方法,提高設(shè)計(jì)計(jì)算的能力. 2. 加深領(lǐng)會(huì)計(jì)算的基本理論和深化所學(xué)的理論知識(shí). 3. 樹(shù)立正確的設(shè)計(jì)思想，為以后在工作中遇到相關(guān)問(wèn)題提供解決依據(jù).
通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，在專業(yè)基礎(chǔ)課程和實(shí)踐環(huán)節(jié)中搭建貫通的橋梁，使理論知識(shí)在實(shí)際的設(shè)計(jì)工作中得以綜合應(yīng)用，鍛煉設(shè)計(jì)者的設(shè)計(jì)計(jì)算、數(shù)據(jù)處理、編寫技術(shù)資料、繪圖等獨(dú)立工作能力。通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的訓(xùn)練，使設(shè)計(jì)者熟練運(yùn)用有關(guān)參考資料、計(jì)算圖表、手冊(cè)；熟悉有關(guān)的國(guó)際、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)精神、合作意識(shí)的能力，為今后的工作做好堅(jiān)實(shí)的鋪墊。
二.國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀簡(jiǎn)述： 礦井提升機(jī)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì) 礦井提升裝置是采礦業(yè)的重要設(shè)備，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和礦井生產(chǎn)現(xiàn)代化要求的不斷提高，人們對(duì)提升機(jī)工作特性的認(rèn)識(shí)進(jìn)一步深化，提升設(shè)備及拖動(dòng)控制系統(tǒng)也逐步趨于完善，各種新技術(shù)、新工藝逐步應(yīng)用于礦井提升設(shè)備中。特別是模擬技術(shù)、微電子技術(shù)、微電腦技術(shù)在提升機(jī)控制中的應(yīng)用已成為必然的發(fā)展方向。 (一) 國(guó)內(nèi)提升機(jī)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨向 (1)交流拖動(dòng)方式 (2)直流拖動(dòng)方式 (二) 國(guó)外礦井提升機(jī)的現(xiàn)狀 (l) 晶閘管一電動(dòng)機(jī)(SCR--D)直流低速直聯(lián)拖動(dòng)系統(tǒng) (2)交流變頻調(diào)速同步機(jī)驅(qū)動(dòng)提升系統(tǒng) (3)微機(jī)控制在提升機(jī)上的應(yīng)用
三.畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）所采用的研究方法和手段：
1. 在學(xué)校圖書(shū)館查閱相關(guān)資料,手冊(cè),專業(yè)期刊。
2. 去焦作九里山礦的實(shí)踐畢業(yè)實(shí)習(xí)。
3. 通過(guò)老師和同學(xué)的指導(dǎo),在先進(jìn)制造研究所參觀。
4. 認(rèn)真學(xué)習(xí)從因特網(wǎng)和圖書(shū)館下載的相關(guān)論文和書(shū)籍。
5. 參考相關(guān)資料,進(jìn)行數(shù)據(jù)的理論計(jì)算和分析。
四.主要參考文獻(xiàn)與資料獲得情況：
【1】洪曉華主編．礦井運(yùn)輸提升．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000 【2】中國(guó)礦業(yè)學(xué)院主編．礦井提升設(shè)備．北京：煤炭工業(yè)出版社，1985
【3】饒綺麟．21世紀(jì)礦山機(jī)械的研究與開(kāi)發(fā)．北京：北京礦冶研究總院．2003
【4】戚天明．從世界礦山機(jī)械發(fā)展趨勢(shì)談我國(guó)礦山機(jī)械發(fā)展的趨勢(shì)．北京：礦山機(jī)械．2007
五、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）進(jìn)度安排（按周說(shuō)明）：
第5-7周 畢業(yè)實(shí)習(xí)，收集有關(guān)資料和調(diào)研，整理，閱讀，消化有關(guān)資料，完成開(kāi)題報(bào)告。
第8-10周 完成實(shí)習(xí)報(bào)告，總體方案設(shè)計(jì)，初步完成設(shè)計(jì)計(jì)算，外文翻譯
第11-13周 完成總裝圖及零件圖的繪制，進(jìn)行中期檢查，并完成中期檢查報(bào)告，寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。
第14-15周 打印圖紙進(jìn)行歸納整理，修改，進(jìn)行答辯
六、指導(dǎo)教師審批意見(jiàn)（對(duì)選題的可行性、研究方法、進(jìn)度安排作出評(píng)價(jià)，對(duì)是否開(kāi)題作出決定）：
摘 要
單繩纏繞式礦井提升機(jī)的工作原理：鋼絲繩的一端用鋼絲繩夾持固定在卷筒幅板上，另一端經(jīng)卷筒的纏繞后，通過(guò)井架天輪懸掛提升容器。這樣，利用主軸旋轉(zhuǎn)方式的不同，將鋼絲繩纏繞上或放松，以完成提升或下降容器的工作。
主軸裝置是單繩纏繞式礦井提升機(jī)的主要工作機(jī)構(gòu)，它的作用是： ①纏繞提升機(jī)鋼絲繩；②承受各種正常載荷(包括固定載荷和工作載荷)；③承受各種積極情況所造成的非常載荷。在非常載荷作用下，主軸裝置部分不應(yīng)有殘余變形。單繩纏繞式礦井提升機(jī)的主軸裝置是其核心部件，要求我們應(yīng)認(rèn)真設(shè)計(jì)，精心制造，這對(duì)于確保礦井提升機(jī)安全可靠運(yùn)行，預(yù)防和杜絕故障及事故的發(fā)生，也具有十分重要的意義。
本設(shè)計(jì)根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際和預(yù)選的數(shù)據(jù)，以提升機(jī)的配套設(shè)備為核心，經(jīng)過(guò)科學(xué)的計(jì)算和分析，設(shè)計(jì)、選擇了一套礦井提升機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)備，并采用了光電測(cè)速傳感器作為深度指示系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集裝置，實(shí)現(xiàn)了從機(jī)械控制到數(shù)電控制的轉(zhuǎn)變，同時(shí)為提升機(jī)控制系統(tǒng)的技術(shù)改造奠定了基礎(chǔ)。
關(guān)鍵詞：提升機(jī)，主軸，制動(dòng)器，光電測(cè)速傳感器
ABSTRACT
What the principle of the single rope twines mine pit elevator is that: One end of the steel wire rope is fixed to Winding by the steel wire rope nip, another end after twined hangs and promotes the vessel by derrick wheel. In this way, we make use of the differences of the revolve way to twine or relax the steel wire rope so that to complete the vessel to step up or drop down.
Main axle is the core part of the mine elevator. Its functions are: ① the steel wire rope of twines the type mine pit elevator ; ② endure a kind of normal load( including fixed load and work load ); ③ endure the kinds of unusual load which is result from positive situation. Under the unusual load function, the part of the main axle equipment should not remain remaining distortion. It required us to be careful designing and manufacture when designing and manufacturing. Only in this way, we can prevent the occurrence of failures or accidents .Obviously, the possesses is very significance.
This design is on the basis of the data which are chosen by advance and actually, take the elevator supplementary equipment as the core, after the analysis and computation in science, has designed and chosen a set of the transmission system of the mine pits elevators, and used the electrical-light sensor as the equipment of the indicating system which to measure the amount of the depth of the tank. It enforced the change from the mechanically control to the numerical control, at the same time, has laid the foundation for improve the control system of the elevator.
KEY WORDS: elevator, main axle, brake, electrical-light measurement velocity sensor
目 錄
1 前 言 1
1.1提升機(jī)的用途和發(fā)展概況 1
1.2提升機(jī)的結(jié)構(gòu)和用途 2
2 課題設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介 5
2.1設(shè)計(jì)課題 5
2.2設(shè)計(jì)步驟 5
2.3設(shè)計(jì)思路 5
3 JK—3提升機(jī) (Ｅ系列)主軸裝置的原始資料 6
3.1本產(chǎn)品的型號(hào)、名稱 6
3.2本產(chǎn)品的性能指標(biāo)和設(shè)計(jì)參數(shù) 6
4 JK—3提升機(jī)（E系列）的選擇和設(shè)計(jì) 7
4.1 JK—3礦井提升機(jī)的工作原理和主要結(jié)構(gòu) 7
4.1.1主軸 7
4.1.2卷筒 7
4.1.3主軸承 8
4.1.4盤形制動(dòng)器裝置 9
4.1.5深度指示系統(tǒng) 9
4.1.6減速器 10
4.1.7聯(lián)軸器 10
4.2主軸裝置的設(shè)計(jì)依據(jù) 11
4.2.1鋼絲繩 11
4.2.2卷筒寬度 11
4.2.3鋼絲繩最大靜張力 11
4.2.4鋼絲繩最大靜張力差△F 12
4.2.5最大提升速度Vmax 12
4.2.6電動(dòng)機(jī)功率PN 12
4.3主軸的選擇 13
4.4主軸的設(shè)計(jì) 13
5 主要通用部件的選型計(jì)算 15
5.1盤形制動(dòng)器 15
5.2減速器 15
5.3齒輪聯(lián)軸器 16
5.4彈性棒銷聯(lián)軸器 16
6 主軸的校核 17
6.1主軸強(qiáng)度校核 17
6.1.1工況一:提升開(kāi)始, 。 18
6.1.2工況二:提升終了, ，。 21
6.2主軸撓度校核 26
6.2.1工況一:提升開(kāi)始 27
6.2.2工況二:提升終了 27
7 軸承壽命計(jì)算 29
7.1左軸承 29
7.2右軸承 30
8 螺栓聯(lián)接的計(jì)算和校核 31
8.1螺栓選用型號(hào) 31
8.2高強(qiáng)度螺栓平面摩擦聯(lián)接校核 31
8.3受扭轉(zhuǎn)力矩鉸制孔螺栓強(qiáng)度計(jì)算 31
9 機(jī)器的安裝調(diào)試和維護(hù) 33
9.1機(jī)器的安裝要求 33
9.1.1主軸裝置 33
9.1.2卷筒 34
9.1.3盤形制動(dòng)器 34
9.1.4電動(dòng)機(jī) 34
9.1.5減速器 35
9.2機(jī)器的調(diào)整 35
9.2.1產(chǎn)品空運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)要求 35
9.2.2機(jī)器的負(fù)荷試車 36
9.2.3機(jī)器的加載試車 36
9.3機(jī)器的維護(hù)和保養(yǎng) 37
9.3.1機(jī)器的維護(hù)和安全使用 37
9.3.4制動(dòng)器的保養(yǎng) 37
9.4機(jī)器故障的排除 38
結(jié) 論 40
致 謝 41
參考文獻(xiàn) 42
附錄① 單繩纏繞式提升機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范(摘錄) 44
附錄② 光電測(cè)速傳感器 52
1 前 言
1.1提升機(jī)的用途和發(fā)展概況
提升機(jī)是礦山大型固定設(shè)備之一，是聯(lián)系井下與地面的主要運(yùn)輸工具，在礦山生產(chǎn)建設(shè)中起著重要的作用。礦井提升機(jī)主要用于煤礦、金屬礦和非金屬礦中提升煤炭、礦石和矸石、升降人員、下放材料、工具和設(shè)備。
礦井提升機(jī)與壓氣、通風(fēng)和排水設(shè)備組成礦井四大固定設(shè)備，是一套復(fù)雜的機(jī)械——電氣排組。所以合理的選用礦井提升機(jī)具有很大的意義。
礦井提升機(jī)的工作特點(diǎn)是在一定的距離內(nèi)，以較高的速度往復(fù)運(yùn)行。為保證提升工作高效率和安全可靠，礦井提升機(jī)應(yīng)具有良好的控制設(shè)備和完善的保護(hù)裝置。礦井提升機(jī)在工作中一旦發(fā)生機(jī)械和電器故障，就會(huì)嚴(yán)重地影響到礦井的生產(chǎn)，甚至造成人身傷亡。
熟悉礦井提升機(jī)的性能、結(jié)構(gòu)和動(dòng)作原理，提高安裝質(zhì)量，合理使用設(shè)備，加強(qiáng)設(shè)備維護(hù)，對(duì)于確保提升工作高效率和安全可靠，防止和杜絕故障及事故的發(fā)生，具有重大意義。
礦井提升機(jī)已有很長(zhǎng)的發(fā)展歷史。早在八百多年以前，我國(guó)古代勞動(dòng)人民就發(fā)明了轱轆，用手搖骨碌從地下提升煤炭和礦石，以后發(fā)展成畜力絞車。十九世紀(jì)，由于電力的發(fā)展，電力拖動(dòng)的提升機(jī)逐漸代替蒸汽提升機(jī)。近幾十年來(lái)，礦井提升機(jī)有了更大的發(fā)展，出現(xiàn)了多繩摩擦式提升機(jī)以及先進(jìn)的拖動(dòng)和控制系統(tǒng)。目前，國(guó)外的礦井提升機(jī)正向體積小、重量輕和自動(dòng)化的方向發(fā)展，以適應(yīng)深井和大量的需要。
解放以前，我國(guó)根本不能制造大型礦井提升機(jī)。解放以后，我國(guó)建立了礦井提升機(jī)的制造工廠，并已由仿制和改進(jìn)國(guó)外產(chǎn)品發(fā)展到能自行設(shè)計(jì)和制造。目前，我國(guó)已能成批生產(chǎn)近代化的大型礦井提升機(jī)。
1958年，我國(guó)設(shè)計(jì)并試制成功第一臺(tái)DJ2*4多繩摩擦式提升機(jī)，為我國(guó)礦井提升機(jī)的制造和使用開(kāi)辟了一個(gè)新的領(lǐng)域。目前，我國(guó)已能成批生產(chǎn)JKM型多繩摩擦式提升機(jī)，并正在逐漸形成多繩摩擦式提升機(jī)的新系列。
1.2提升機(jī)的結(jié)構(gòu)和用途
每臺(tái)提升機(jī)都由若干部分組成：主軸、纏繞機(jī)構(gòu)、軸承和主制動(dòng)器。這些便是基本部分。纏繞機(jī)構(gòu)有好幾種，最常用的結(jié)構(gòu)是單圓柱形滾筒及雙圓柱形滾筒。對(duì)于單圓柱形滾筒，兩根鋼絲繩功用一個(gè)滾筒纏繞面；第一根鋼絲繩自滾筒松開(kāi)而相應(yīng)地漏出的滾筒面由另一根鋼絲繩纏上。對(duì)于雙圓柱形滾筒，沒(méi)根鋼絲繩都纏繞在特有的滾筒上，即在任何時(shí)刻鋼絲繩都只是纏在兩支滾筒總纏繞面的一半上。在這種情形下，一個(gè)滾筒結(jié)實(shí)地固定在主軸上，另一個(gè)則活套在主軸上，借助于離合器與主軸相連，以便在必須時(shí)可使二滾筒作相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。滾筒相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的可能行使得提升設(shè)備的操作變得容易，因?yàn)榭梢匀菀椎卣{(diào)節(jié)由于鋼絲繩彈性變形而逐漸伸長(zhǎng)的長(zhǎng)度。此外，還可以補(bǔ)償由于對(duì)鋼絲繩做周期性的試驗(yàn)而截下的長(zhǎng)度。依次，在每個(gè)滾筒的表面除了等于提升高度的鋼絲繩長(zhǎng)度外尚需附加30米長(zhǎng)的鋼絲繩，這樣才有可能當(dāng)滾筒作相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)以使一根鋼絲繩的鉛垂長(zhǎng)度增加時(shí)并不使另一根鋼絲繩縮短。當(dāng)有雙滾筒提升機(jī)時(shí)還可能更換操作水平。當(dāng)上容器停在井口車場(chǎng)時(shí)而下容器移至新的位置。這在一個(gè)提升水平但有個(gè)承受臺(tái)時(shí)也是需要的，例如翻轉(zhuǎn)式罐籠當(dāng)提升重物及提人時(shí)容器的終端位置是不同的。當(dāng)用單滾筒或滾筒的離合器不作用時(shí)，除原定水平外，如要服務(wù)于另一水平或承受臺(tái)則僅能用一個(gè)提升容器；第二個(gè)容器不過(guò)起著平衡錘的作用，此時(shí)，提升生產(chǎn)率驟然減少一半。
提升機(jī)的第二個(gè)重要部分為把電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)傳到安置有纏繞機(jī)構(gòu)的主軸上的減速器。減速器結(jié)構(gòu)因其類型、用途不同而異。但無(wú)論何種類型的減速器，其基本結(jié)構(gòu)都是由軸系部件、箱體及附件三大部分組成。軸系部件包括傳動(dòng)件、軸和軸承組合，軸承組合包括軸承、軸承蓋、密封裝置以及調(diào)整墊片等。減速器箱體上用以支持和固定軸系零件，保證傳動(dòng)件的嚙合精度、良好潤(rùn)滑及密封的重要零件。箱體質(zhì)量約占減速器總質(zhì)量的50/%。因此，在箱體結(jié)構(gòu)對(duì)減速器的工作性能、加工工藝、材料消耗、質(zhì)量及成本等有很大影響，設(shè)計(jì)時(shí)必須全面考慮。為了使減速器具備較完善的性能，如注油、排油、通氣、吊運(yùn)、檢查油面高度、檢查傳動(dòng)件嚙合情況、保證加工精度和裝拆方便等，在減速器箱體上常需設(shè)置某些裝置或零件，將這些裝置和零件及箱體上相應(yīng)的局部結(jié)構(gòu)統(tǒng)稱為減速器附屬裝置或簡(jiǎn)稱為附件。它們包括：視孔與視孔蓋、通氣器、游標(biāo)、放游螺塞、定位銷、啟蓋螺釘、吊運(yùn)裝置、油杯等。
制動(dòng)器為提升機(jī)設(shè)備第三個(gè)重要部分。制動(dòng)器直接作用于制動(dòng)輪或制動(dòng)盤上產(chǎn)生制動(dòng)力矩的部分按結(jié)構(gòu)分為盤式和塊式閘等；第四部分是傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，是控制并調(diào)節(jié)制動(dòng)力矩的部分。按傳動(dòng)能源分為油壓、壓氣或彈簧等；第五部分為深度指示器及與其相連的控制保護(hù)裝置，其用途為給司機(jī)指出提升容器在井筒中的位置；第六部分為操作臺(tái)，電動(dòng)機(jī)及制動(dòng)器的操縱手把均勻集中在這里，有時(shí)也有離合器操縱手把；提升機(jī)最后一部分為油壓及壓氣設(shè)備前者為每一機(jī)器所必備的；并且在油壓制動(dòng)傳動(dòng)時(shí)，它需作為機(jī)器潤(rùn)滑，同時(shí)也作為制動(dòng)裝置。當(dāng)用壓氣制動(dòng)時(shí)，油壓設(shè)備所起的作用僅限于機(jī)器的潤(rùn)滑，而此時(shí)需要附加壓氣設(shè)備，而在油壓制動(dòng)時(shí)卻不需要附加壓氣設(shè)備。
煤炭、電力工業(yè)是國(guó)家的支柱產(chǎn)業(yè)，國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重點(diǎn)。隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，電能利用量大大增加，煤炭、電力市場(chǎng)頻頻告急，致使江南、四川許多地區(qū)的企業(yè)大面積拉閘限電、減少勞動(dòng)日、躲避用電高峰。而礦井提升機(jī)是煤炭產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵設(shè)備。為此，提高大型提升機(jī)的生產(chǎn)能力，滿足國(guó)內(nèi)能源、電力市場(chǎng)的需求勢(shì)在必行，也是緩解當(dāng)前煤炭、電力緊缺的關(guān)鍵所在。據(jù)有關(guān)市場(chǎng)調(diào)查，年前國(guó)內(nèi)火力發(fā)電總裝機(jī)容量為億千瓦，每年消耗的煤炭總量為億多噸，按年產(chǎn)量萬(wàn)噸煤炭生產(chǎn)能力的大型提升機(jī)來(lái)計(jì)算，國(guó)內(nèi)煤炭市場(chǎng)每年需遞增大型提升機(jī)臺(tái)。因此，研制開(kāi)發(fā)大型礦井提升機(jī)不僅可以滿足目前國(guó)內(nèi)能源、材料、電力市場(chǎng)的需求，也將使礦井提升設(shè)備的技術(shù)水平、安全環(huán)保、生產(chǎn)能力、資源利用、減少項(xiàng)目初期投資等方面有較大的改善和提高，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)大型集中化、開(kāi)發(fā)有序化、控制微機(jī)化、綠色環(huán)?；陌踩⒏咝А⒔?jīng)濟(jì)和可持續(xù)發(fā)展的要求。
礦井提升機(jī)的主軸裝置是其主要的工作機(jī)構(gòu)，它不僅要承受各種正常載荷（包括固定載荷和工作載荷），還要承受各種緊急事故情況下所造成的非正常載荷。本課題研究?jī)?nèi)容為礦井提升機(jī)主軸裝置設(shè)計(jì)，為了使提升機(jī)高效、安全、可靠地為國(guó)內(nèi)外礦山機(jī)械用戶服務(wù)，實(shí)現(xiàn)廣大用戶和企業(yè)的經(jīng)濟(jì)雙贏，實(shí)現(xiàn)礦山機(jī)械用戶的高效、安全、低耗的良性經(jīng)濟(jì)發(fā)展態(tài)勢(shì)。設(shè)計(jì)者要綜合運(yùn)用機(jī)械設(shè)計(jì)等知識(shí)，通過(guò)設(shè)計(jì)計(jì)算、繪圖以及運(yùn)用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、設(shè)計(jì)手冊(cè)等有關(guān)資料，完成預(yù)期設(shè)計(jì)任務(wù)，并使機(jī)械設(shè)計(jì)的基本技能得到訓(xùn)練。
本設(shè)計(jì)在已有設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上針對(duì)新的市場(chǎng)、資源等要求，進(jìn)行深入分析研究，對(duì)原有產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)進(jìn)行一定的改善，設(shè)計(jì)新一代的改進(jìn)型產(chǎn)品以適應(yīng)市場(chǎng)需要，即在基本型產(chǎn)品的基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)出能耗低、重量輕、經(jīng)濟(jì)實(shí)用的改進(jìn)型產(chǎn)品。
5
2 課題設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介
2.1設(shè)計(jì)課題
我所設(shè)計(jì)的課題題目是：纏繞式雙卷筒提升機(jī)，以提升機(jī)(系列)為例，主要是主軸裝置的設(shè)計(jì)。
提升機(jī)（系列）主軸裝置設(shè)計(jì)的主要技術(shù)指標(biāo)：
1.卷筒直徑；
2.最大提升速度不大于；
3.礦井深度設(shè)定為。
2.2設(shè)計(jì)步驟
第一步：根據(jù)類似主軸結(jié)構(gòu)選定主軸并進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)；
第二步：依據(jù)所設(shè)計(jì)的主軸選用通用部件；
第三步：對(duì)主軸及通用部件進(jìn)行校核計(jì)算；
第四步：確定主軸裝置的安裝、使用和維護(hù)的方法。
2.3設(shè)計(jì)思路
在總的設(shè)計(jì)過(guò)程當(dāng)中，盡量選用通用部件，盡量采用成熟的結(jié)構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)部件以及提升機(jī)通用部件，提高標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化的程度；積極、慎重地采用和推廣新結(jié)構(gòu)、新材料、新工藝，做到技術(shù)先進(jìn)，結(jié)構(gòu)、工藝經(jīng)濟(jì)合理；在結(jié)構(gòu)上盡可能考慮最大限度地縮短安裝調(diào)試時(shí)間，做到以最少的代價(jià)帶來(lái)最大的經(jīng)濟(jì)效益；在設(shè)計(jì)過(guò)程中，我以可靠性、安全性、經(jīng)濟(jì)性、方便性為原則，認(rèn)真、求實(shí)、虛心求教、改革創(chuàng)新為信念，完成每一項(xiàng)任務(wù)。
3 JK—3提升機(jī) (Ｅ系列)主軸裝置的原始資料
3.1本產(chǎn)品的型號(hào)、名稱
本產(chǎn)品執(zhí)行中華人民共和國(guó)機(jī)械工業(yè)部標(biāo)準(zhǔn)及《單繩纏繞式礦井提升機(jī)型式基本參數(shù)與尺寸》，其型號(hào)表示方法符合中華人民共和國(guó)機(jī)械工業(yè)部《礦山機(jī)械產(chǎn)品型號(hào)編制方法》的規(guī)定。
型號(hào)示例： － 礦井提升機(jī)
雙筒*____| | | | | |__系列
卷?yè)P(yáng)機(jī)類________| | | |_______減速器速比
礦井提升機(jī)組__________| |___________卷筒直徑米
注：*單筒無(wú)此代號(hào)
3.2本產(chǎn)品的性能指標(biāo)和設(shè)計(jì)參數(shù)
卷筒直徑
最大提升速度
礦井深度
容器自重
載重量
14
4 JK—3提升機(jī)（E系列）的選擇和設(shè)計(jì)
4.1 JK—3礦井提升機(jī)的工作原理和主要結(jié)構(gòu)
礦井提升機(jī)由動(dòng)力系統(tǒng)，傳動(dòng)系統(tǒng)、工作系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)、控制指示系統(tǒng)等及其它附屬部分組成。它以電動(dòng)機(jī)為動(dòng)力源，通過(guò)減速器，傳遞給主軸裝置，使纏繞在卷筒上的鋼絲繩收放，實(shí)現(xiàn)提升容器在井筒中升降的目的，通過(guò)制動(dòng)器，操縱臺(tái)等一系列電氣、液壓和機(jī)械的控制、保護(hù)、指示系統(tǒng)，確保設(shè)備安全運(yùn)行。
本產(chǎn)品主要用于礦山地面豎井和斜井、作升降物料、人員及設(shè)備之用，也可用于井下運(yùn)輸和鑿井吊桶提升，由于本產(chǎn)品電氣設(shè)備為非防爆型，故不適用于有瓦斯、煤塵等易燃、易爆等介質(zhì)的場(chǎng)合。
4.1.1主軸
主軸承受各種正常載荷（包括固定載荷和工作載荷）及各種緊急事故情況下所造成的非常載荷。它同時(shí)承受扭矩和彎矩，因此應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度。
主軸有兩種不同的結(jié)構(gòu)：一種是光軸，另一種是帶有兩個(gè)法蘭的軸。本設(shè)計(jì)采用光軸結(jié)構(gòu)。
4.1.2卷筒
卷筒用來(lái)纏繞提升鋼絲繩，應(yīng)滿足所需容繩量的要求，它承受尚未纏到卷筒上的鋼絲繩拉力使卷筒產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)和彎曲及已纏到卷筒上的鋼絲繩對(duì)筒殼產(chǎn)生的徑向壓縮，因此應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度。
卷筒有以下幾種不同的結(jié)構(gòu)形式：
單筒提升機(jī)：對(duì)開(kāi)裝配式木襯卷筒，對(duì)開(kāi)裝配式繩槽卷筒，整體式木襯卷筒三種。
對(duì)開(kāi)裝配式木襯卷筒：
為便于運(yùn)輸和安裝，每個(gè)卷筒采用了剖分裝配式結(jié)構(gòu)，為使鋼絲繩排列整齊，減少鋼絲繩的磨損，用戶使用時(shí)應(yīng)在卷筒外側(cè)裝設(shè)木襯，并在木襯上加工出繩槽。繩槽尺寸是由用戶根據(jù)所有鋼絲繩直徑的大小而設(shè)定的。該木襯要采用英制木材，由用戶自備。在使用過(guò)程中，應(yīng)根據(jù)實(shí)際磨損情況，定期予以更換。
對(duì)開(kāi)裝配式繩槽卷筒：
與對(duì)開(kāi)裝配式木襯卷筒不同之處，是由制造廠在筒殼上直接加工出螺旋繩槽，為消除提升過(guò)程中的夾繩和減輕咬繩程度，在鋼絲繩由一層向二層和由二層向三層過(guò)渡的過(guò)渡區(qū)增設(shè)了層間過(guò)渡塊。
整體式木襯卷筒：
這種卷筒為整體結(jié)構(gòu)，用戶使用時(shí)應(yīng)在卷筒外側(cè)裝設(shè)木襯，用戶根據(jù)所用鋼絲繩直徑的大小自行在木襯上加工出繩槽，制動(dòng)盤由制造廠焊接在卷筒上，并經(jīng)過(guò)精加工。一般情況下用戶不需要再加工，若制動(dòng)盤偏擺量超過(guò)規(guī)定值，用戶只需在安裝后作少量加工，使之達(dá)到要求。
由于對(duì)開(kāi)裝配式木襯卷筒結(jié)構(gòu)具有易加工，運(yùn)輸方便，用戶維護(hù)任務(wù)輕，可減少鋼絲繩磨損，適應(yīng)于不同繩徑等優(yōu)點(diǎn)，目前是主流的結(jié)構(gòu)形式，所以本設(shè)計(jì)采用裝配式木襯卷筒結(jié)構(gòu)。
卷筒上鋼絲繩的出繩方向和出繩口位置的確定：
對(duì)于單筒提升機(jī)，建議用戶將鋼絲繩的出繩方向選擇在卷筒的上側(cè)，即“上出繩”。
4.1.3主軸承
主軸承受的載荷通過(guò)軸承傳遞給基礎(chǔ)，主軸承采用雙列向心球面滾子軸承。它主要用于承受徑向載荷，也能承受少量的雙向軸向載荷。具有調(diào)心性能，適用于多支點(diǎn)軸、彎曲剛度小的軸以及難于精確對(duì)中的支承。該軸承結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，傳動(dòng)效率高，承載力大，使用中只需定期加注潤(rùn)滑脂即可，減少了用戶的維修工作量。
4.1.4盤形制動(dòng)器裝置
在早期的提升機(jī)系列產(chǎn)品中，制動(dòng)裝置一般采用的都是角移式制動(dòng)器、平移式制動(dòng)器和綜合式制動(dòng)器。但是角移式制動(dòng)器具有圍抱角較大，所產(chǎn)生的制動(dòng)力矩也較小的缺點(diǎn)，而且由于閘瓦表面的壓力分布不夠均勻，閘瓦上下磨損也不均勻；平移式制動(dòng)器則因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，對(duì)于用戶的維護(hù)和檢修都十分不便；綜合式制動(dòng)器所能產(chǎn)生的制動(dòng)力矩也比較小，不能適用于大功率、高速運(yùn)轉(zhuǎn)系統(tǒng)的緊急制動(dòng)，容易給用戶帶來(lái)潛在的安全隱患。
結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)和工作的經(jīng)驗(yàn)，本設(shè)計(jì)采用盤形制動(dòng)器裝置。盤形制動(dòng)器裝置是以實(shí)現(xiàn)提升機(jī)的工作制動(dòng)和安全制動(dòng)，其工作原理是液壓松閘，彈簧力制動(dòng)。它的制動(dòng)力矩是靠閘瓦沿軸向從兩側(cè)壓向制動(dòng)盤產(chǎn)生的，為了使制動(dòng)盤不產(chǎn)生附加變形，主軸不承受附加軸向力，盤閘都是成對(duì)使用。根據(jù)所要求制動(dòng)力矩的大小，每臺(tái)提升機(jī)可布置多副制動(dòng)器。
4.1.5深度指示系統(tǒng)
深度指示系統(tǒng)是提升機(jī)的重要組成部分，其功能有如下幾點(diǎn)：
1. 指示提升容器在井筒中的實(shí)際位置。
2. 發(fā)送減速、過(guò)卷等訊號(hào)。
3. 進(jìn)行限速保護(hù)。
深度指示器系統(tǒng)一般有三種類型，多水平深度指示系統(tǒng)(監(jiān)控器)，牌坊式深度指示器系統(tǒng)，圓盤式深度指示器系統(tǒng)。
為滿足提升機(jī)在各種工況下的使用要求，本設(shè)計(jì)配備有監(jiān)控器和牌坊式深度指示器以及光電測(cè)速傳感器系統(tǒng)。一般對(duì)于多水平提升的礦井，應(yīng)優(yōu)先采用監(jiān)控器系統(tǒng)，對(duì)于單水平提升的礦井，用戶可任選一種或多種組合使用，本設(shè)計(jì)推薦使用光電測(cè)速傳感器系統(tǒng)。
4.1.6減速器
齒輪減速器是礦井提升機(jī)機(jī)械系統(tǒng)中一個(gè)很重要的組成部分，它的作用主要是用來(lái)傳遞回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。包括用電動(dòng)機(jī)輸出的轉(zhuǎn)速經(jīng)減速器降至提升卷筒所需的工作轉(zhuǎn)速；把電動(dòng)機(jī)輸出的力和扭矩經(jīng)減速器增至提升卷筒所需的力和工作扭矩。
在礦井提升機(jī)上，減速器的常見(jiàn)結(jié)構(gòu)形式有：漸開(kāi)線行星齒輪減速器、平行軸圓弧齒輪減速器、平行軸漸開(kāi)線圓柱齒輪減速器、雙輸入軸漸開(kāi)線（圓?。X輪減速器、同軸式彈簧基礎(chǔ)減速器。由于行星齒輪減速器具有體積小、重量輕、承載能力大、傳動(dòng)效率高和工作平穩(wěn)等一系列優(yōu)點(diǎn)，因此本設(shè)計(jì)采用行星齒輪減速器。
4.1.7聯(lián)軸器
提升機(jī)采用的聯(lián)軸器有兩種結(jié)構(gòu)：減速器低速軸與主軸裝置的聯(lián)接采用齒輪聯(lián)軸器。此種聯(lián)軸器傳遞扭矩大，并能補(bǔ)償安裝時(shí)兩軸的微量偏斜和不同心。
減速器高速軸與主電機(jī)的聯(lián)接采用彈性棒銷聯(lián)軸器，此種聯(lián)軸器由于采用彈性元件和整體外套結(jié)構(gòu)，因此不僅能減少機(jī)器啟動(dòng)和停車前的慣性沖擊，并能確保兩軸聯(lián)接的安全可靠。
4.2主軸裝置的設(shè)計(jì)依據(jù)
4.2.1鋼絲繩
由以上參數(shù)決定選用三角股鋼芯鋼絲繩，結(jié)構(gòu)型號(hào)為：6V×37S+IWR。技術(shù)性能見(jiàn)表4—1：
表4—1 鋼絲繩性能參數(shù)
鋼絲繩公稱直徑
鋼絲繩近似重量
鋼絲繩公稱抗拉強(qiáng)度，
1670
鋼絲繩最小破斷拉力
允許偏差
合成纖維芯鋼絲繩
鋼芯鋼絲繩
纖維芯鋼絲繩
鋼芯鋼絲繩
%
注：最小鋼絲破拉力總和=鋼絲繩最小破斷拉力×（纖維芯）或（鋼芯）
最小鋼絲破拉力總和=×=
4.2.2卷筒寬度
根據(jù)卷筒直徑和計(jì)算所得的卷筒寬度選擇標(biāo)準(zhǔn)提升機(jī)，此處選。
4.2.3鋼絲繩最大靜張力
－容器自重，；本設(shè)計(jì)選用為。
－載重量，；本設(shè)計(jì)選用為。
－鋼絲繩每米重量，。本設(shè)計(jì)選用為。
鋼絲繩安全系數(shù)的驗(yàn)算：
本設(shè)計(jì)滿足升降物料的要求。
4.2.4鋼絲繩最大靜張力差△F
4.2.5最大提升速度Vmax
4.2.6電動(dòng)機(jī)功率PN
選用的電動(dòng)機(jī)型號(hào)為：直流電動(dòng)機(jī)。性能參數(shù)如下：
額定電壓轉(zhuǎn)速
最大轉(zhuǎn)速
功率
效率
4.3主軸的選擇
主軸材料一般采用優(yōu)質(zhì)中碳鋼，最常用的是＃碳素結(jié)構(gòu)鋼，這種材料價(jià)格便宜，對(duì)應(yīng)力集中的敏感性小，加工性能好，一般不采用合金鋼。本系列產(chǎn)品的主軸有兩種不同的結(jié)構(gòu)，單、雙筒米提升機(jī)采用光軸，固定卷筒的左右支輪熱裝在主軸上，而米雙筒提升機(jī)的主軸上有兩個(gè)鍛造出的法蘭盤，固定卷筒的兩個(gè)幅板用高強(qiáng)度螺栓分別與兩法蘭連接。
主軸一般選優(yōu)質(zhì)中碳鋼＃，其主要機(jī)械性能如表：
表 ＃鋼的主要性能參數(shù)
熱處理
正火 回火
毛坯直徑
>～
>～
>～
硬度
～
～
～
抗拉強(qiáng)度
屈服強(qiáng)度
彎曲疲勞極限
扭轉(zhuǎn)疲勞極限
許用靜應(yīng)力
許用疲勞應(yīng)力
～
～
～
4.4主軸的設(shè)計(jì)
根據(jù)結(jié)構(gòu)及工藝要求，繪制出結(jié)構(gòu)草圖，并初定主軸的尺寸，主軸直徑可根據(jù)傳遞扭矩進(jìn)行初算，也可根據(jù)結(jié)構(gòu)估計(jì)，通常取，式中為卷筒直徑，然后進(jìn)行驗(yàn)算。
圖4—1 主軸設(shè)計(jì)草圖
圖4—1為本設(shè)計(jì)最終選取的方案草圖。該主軸采用兩點(diǎn)支撐，電動(dòng)機(jī)在軸的右端通過(guò)連軸器和減速器與軸連接。軸上設(shè)計(jì)一個(gè)鍵槽，為以后安裝機(jī)械式深度指示器裝置預(yù)留接口。支輪與軸的連接采用熱裝方式；減速器與軸的連接則采用兩個(gè)切向鍵來(lái)連接。
5 主要通用部件的選型計(jì)算
5.1盤形制動(dòng)器
估算摩擦半徑
所需制動(dòng)力矩
所需總摩擦力
單個(gè)制動(dòng)器的正壓力
選用制動(dòng)器型號(hào)為：。性能參數(shù)為：一個(gè)制動(dòng)器所產(chǎn)生的最大壓力為。制動(dòng)器裝置數(shù)量為個(gè)，制動(dòng)器對(duì)數(shù)為對(duì)。
5.2減速器
求所需額定扭矩及最大輸出扭矩
額定扭矩
選用的減速器型號(hào)為：
高速級(jí)轉(zhuǎn)速為：；低速級(jí)轉(zhuǎn)速為：。
5.3齒輪聯(lián)軸器
長(zhǎng)期作用于聯(lián)軸器上的最大扭矩
聯(lián)軸器所需的最小允許扭矩
選用的齒輪聯(lián)軸器型號(hào)為：。公稱轉(zhuǎn)矩。許用轉(zhuǎn)速。
5.4彈性棒銷聯(lián)軸器
所需額定力矩
選用的彈性棒銷聯(lián)軸器型號(hào)為:。
11
6 主軸的校核
6.1主軸強(qiáng)度校核
安裝在主軸上的零部件的重量：可認(rèn)為集中加于各輪轂中心。主軸自重可認(rèn)為是均布載荷，也可認(rèn)為集中加在各輪轂處，作用于各輪轂的中心，此項(xiàng)載荷在提升過(guò)程中大小不變。
纏繞在卷筒上的鋼絲繩的重量：此項(xiàng)載荷在提升過(guò)程中是變化的。鋼絲繩拉力，在提升過(guò)程中大小是變化的。
計(jì)算說(shuō)明：
1. 提升機(jī)出繩按水平方向計(jì)算。
2. 由于提升過(guò)程中外載荷是變化的，設(shè)計(jì)時(shí)都是對(duì)具體提升機(jī)選定幾種典型的工況，對(duì)這幾種工況的外載荷進(jìn)行計(jì)算，然后找出各危險(xiǎn)斷面的最大外載荷進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。本設(shè)計(jì)選取了提升機(jī)提升開(kāi)始和結(jié)束時(shí)的兩種典型工況。在這兩種工況下，提升機(jī)主軸裝置的受力達(dá)到極限狀態(tài)，并且計(jì)算時(shí)對(duì)其主軸裝置的受力分析也采用了典型分析，這樣所計(jì)算出的數(shù)據(jù)更有意義，也更有說(shuō)服力。
3. 本計(jì)算根據(jù)第三強(qiáng)度理論即最大切應(yīng)力理論。這一理論認(rèn)為引起材料屈服破壞的因素是最大切應(yīng)力。最大切應(yīng)力理論能很好地說(shuō)明低碳鋼試件拉伸出現(xiàn)的滑移線，并與有關(guān)塑性材料的多種試驗(yàn)結(jié)果相接近。它的計(jì)算也較簡(jiǎn)便，所以應(yīng)用相當(dāng)廣泛。
6.1.1工況一:提升開(kāi)始, 。
(1)主軸上作用力大小
轉(zhuǎn)矩
圓周力
徑向力
(2)軸承支反力
水平面上的支反力
圖6-1工況一
垂直面上的支反力
(3)求彎矩
C處 水平面
垂直面
D處 水平面
垂直面
(4)合成彎矩
C處
D處
(5)計(jì)算彎矩
軸為雙向回轉(zhuǎn),視轉(zhuǎn)矩為對(duì)稱循環(huán),,則截面C、D兩處的當(dāng)量彎矩分別為：
(6)按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度
截面C當(dāng)量彎矩最大,故截面C為可能危險(xiǎn)截面。
截面E處雖僅受轉(zhuǎn)矩,但其直徑最小,則該截面亦為可能危險(xiǎn)截面。
所以主軸強(qiáng)度足夠。
圖6-2危險(xiǎn)截面
由圖6-1及圖6-2可知，計(jì)算彎矩在C截面處最大；Ⅰ截面處計(jì)算彎矩較大，且有圓角和配合邊緣的應(yīng)力集中；Ⅱ截面處計(jì)算彎矩也較大且有鍵槽的應(yīng)力集中；Ⅲ截面處計(jì)算彎矩雖然不大，但其直徑最小且有圓角、鍵槽和配合邊緣多種應(yīng)力集中。所以以上4個(gè)都是可能的危險(xiǎn)截面?？扇≡S用安全系數(shù)，其校核計(jì)算如下：
(7)C截面處疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)計(jì)算
抗彎截面系數(shù)
抗扭截面系數(shù)
合成彎矩
扭矩
因?yàn)閼?yīng)力為對(duì)稱循環(huán)應(yīng)力:
彎曲應(yīng)力幅
彎曲平均應(yīng)力
扭剪應(yīng)力幅
扭剪平均應(yīng)力
彎曲、剪切疲勞極限
彎曲、扭轉(zhuǎn)的等效系數(shù)
絕對(duì)尺寸系數(shù)
表面質(zhì)量系數(shù)
彎曲時(shí)配合邊緣處有效應(yīng)力集中系數(shù)為：
扭轉(zhuǎn)時(shí)配合邊緣處有效應(yīng)力集中系數(shù)為：
受彎矩作用時(shí)的安全系數(shù)
受扭矩作用時(shí)的安全系數(shù)
安全系數(shù)
Ⅰ截面處疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)校核(經(jīng)計(jì)算可證明安全，略)。
Ⅱ截面處疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)校核(經(jīng)計(jì)算可證明安全，略)。
Ⅲ截面處疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)校核(經(jīng)計(jì)算可證明安全，略)。
6.1.2工況二:提升終了, ，。
(1)主軸上作用力大小
轉(zhuǎn)矩
圓周力
徑向力
圖6-3工況二
(2)軸承上的支反力
垂直面上的支反力
(3)求彎矩
C處 水平面
垂直面
D處 水平面
垂直面
(4)合成彎矩
C處
D處
(5)計(jì)算彎矩
軸為雙向回轉(zhuǎn),視轉(zhuǎn)矩為對(duì)稱循環(huán),,則截面D處的當(dāng)量彎矩為
(6)按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度
截面D當(dāng)量彎矩最大,故截面D為可能危險(xiǎn)截面。
截面E處雖僅受轉(zhuǎn)矩,但其直徑最小,則該截面亦為可能危險(xiǎn)截面。
所以主軸強(qiáng)度足夠。
圖6-4危險(xiǎn)截面
由圖6-3及圖6-4可知，計(jì)算彎矩在D截面處最大；Ⅰ截面處計(jì)算彎矩較大，且有圓角和配合邊緣的應(yīng)力集中；Ⅱ截面處計(jì)算彎矩也較大且有鍵槽的應(yīng)力集中；Ⅲ截面處計(jì)算彎矩雖然不大，但其直徑最小且有圓角、鍵槽和配合邊緣多種應(yīng)力集中。所以以上4個(gè)都是可能的危險(xiǎn)截面。取許用安全系數(shù)，其校核計(jì)算如下：
(7)Ⅱ截面處疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)計(jì)算
抗彎截面系數(shù)
抗扭截面系數(shù)
合成彎矩
扭矩
因?yàn)閼?yīng)力為對(duì)稱循環(huán)應(yīng)力:
彎曲應(yīng)力幅
彎曲平均應(yīng)力
扭剪應(yīng)力幅
扭剪平均應(yīng)力
彎曲、剪切疲勞極限
彎曲、扭轉(zhuǎn)的等效系數(shù)
絕對(duì)尺寸系數(shù)
表面質(zhì)量系數(shù)
彎曲時(shí)配合邊緣處與鍵連接處的有效應(yīng)力集中系數(shù)分別為：
扭轉(zhuǎn)時(shí)配合邊緣處與鍵連接處的有效應(yīng)力集中系數(shù)分別為：
計(jì)算取較大值，即
受彎矩作用時(shí)的安全系數(shù)
受扭矩作用時(shí)的安全系數(shù)
安全系數(shù)
D截面處疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)校核(經(jīng)計(jì)算可證明安全，略)。
Ⅰ截面處疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)校核(經(jīng)計(jì)算可證明安全，略)。
Ⅲ截面處疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)校核(經(jīng)計(jì)算可證明安全，略)。
6.2主軸撓度校核
由于作用于主軸上的載荷不對(duì)稱，主軸的最大撓度并不發(fā)生在主軸的中點(diǎn)，但分析指出，用主軸中點(diǎn)的撓度代替最大撓度誤差很小，故以下計(jì)算只計(jì)算主軸中點(diǎn)的撓度。另外，主軸是階梯軸，近似的按當(dāng)量直徑法計(jì)算。
L
圖6-5撓度計(jì)算示意圖
當(dāng)＜時(shí)
當(dāng)＞時(shí)
式中：－主軸在垂直或水平面內(nèi)各節(jié)點(diǎn)上的作用力，；
－主軸材料的彈性模數(shù)，；
－主軸的慣性矩，；
式中：－主軸兩支點(diǎn)間長(zhǎng)度,；
－第段階梯軸的長(zhǎng)度,；
－第段階梯軸的直徑,。
6.2.1工況一:提升開(kāi)始
撓度合成:
6.2.2工況二:提升終了
撓度合成:
主軸允許撓度：
由以上計(jì)算可得：
因此主軸剛度合格。
28
7 軸承壽命計(jì)算
軸承壽命計(jì)算公式：
式中：－已選定的軸承的額定動(dòng)負(fù)荷，；
－軸承的工作轉(zhuǎn)速 ，
－修正后的當(dāng)量動(dòng)負(fù)荷，
-軸承所受的動(dòng)負(fù)荷，；
－負(fù)荷系數(shù)，見(jiàn)軸承樣本表，一般可??；
7.1左軸承
軸承代號(hào)：
性能參數(shù)：
額定負(fù)荷
極限轉(zhuǎn)速：
靜負(fù)荷
脂
動(dòng)負(fù)荷
油
重量
左軸承合格。
7.2右軸承
軸承代號(hào)：
性能參數(shù)：
額定負(fù)荷
極限轉(zhuǎn)速：
靜負(fù)荷
脂
動(dòng)負(fù)荷
油
重量
右軸承合格。
40
8 螺栓聯(lián)接的計(jì)算和校核
8.1螺栓選用型號(hào)
連接孔選用螺栓型號(hào)為：
鉸制孔選用螺栓型號(hào)為：
8.2高強(qiáng)度螺栓平面摩擦聯(lián)接校核
螺栓所能傳遞的力矩
所需要傳遞的動(dòng)力矩
螺栓的預(yù)拉力
一個(gè)螺栓的擰緊力矩：
即
所以選用的螺栓合格。
8.3受扭轉(zhuǎn)力矩鉸制孔螺栓強(qiáng)度計(jì)算
單個(gè)螺栓剪切應(yīng)力τ
螺栓材料的許用剪應(yīng)力
所以
即選用的螺栓合格。
9 機(jī)器的安裝調(diào)試和維護(hù)
9.1機(jī)器的安裝要求
若采用光電傳感器測(cè)速系統(tǒng)和數(shù)字直流電控設(shè)備，則安裝場(chǎng)地應(yīng)符合以下條件：
1.海拔高度不高于，超過(guò)需要特殊設(shè)計(jì)。
2.環(huán)境溫度不超過(guò)，并且24h內(nèi)的平均溫度不超過(guò)，最低環(huán)境溫度不得低于。
3.空氣清潔，相對(duì)濕度在最高溫度時(shí)不超過(guò)，在較低溫度時(shí)，允許有較高的相對(duì)濕度（如在時(shí)為），應(yīng)考慮由于溫度變化而可能偶然發(fā)生的凝露。
4.空氣的污染程度不超過(guò)國(guó)家環(huán)境衛(wèi)生的有關(guān)規(guī)定，不含有過(guò)量的塵埃、酸、堿、腐蝕性及爆炸性微粒和氣體。
5.電控設(shè)備安裝傾斜度不得超過(guò)。
6.安裝地基處能夠允許的振動(dòng)條件：振動(dòng)頻率范圍為時(shí)，最大振動(dòng)加速度不應(yīng)超過(guò)。
7.設(shè)備防護(hù)等級(jí)：
8.交流進(jìn)線電網(wǎng)質(zhì)量應(yīng)符合第條的規(guī)定。
9.1.1主軸裝置
主軸裝置就位時(shí)與安裝基準(zhǔn)線的位置偏差應(yīng)符合下列要求：
1.主軸軸心線水平位移度為。
2.主軸軸心線標(biāo)高為。
3.提升機(jī)提升中心線的位移度為。
4.主軸中心線與提升中心線的不垂直度不超過(guò)。(注：—為主軸軸心線與井筒提升中心線或天輪軸心線間的水平距離。)
5.主軸裝上卷筒后，主軸的水平度不得大于。
9.1.2卷筒
1.卷筒的出繩孔處不得有棱角和毛刺。
2.兩半卷筒接合面的連接螺栓應(yīng)均勻擰緊。
3.卷筒與兩個(gè)支輪連接的摩擦面以及制動(dòng)盤與卷筒的接合面必須清洗干凈，并用扭力扳手按圖紙規(guī)定的擰緊力矩緊固。在緊固卷筒和支輪前，先將卷筒內(nèi)的6—8個(gè)工藝用槽鋼割掉，以更有效的保證接合面的摩擦力。
9.1.3盤形制動(dòng)器
1.仔細(xì)清洗制動(dòng)盤，并吹干清洗劑，任何油污和防銹劑的存在都將大大減少制動(dòng)力矩。
2.支架相對(duì)與制動(dòng)盤兩側(cè)面距離的偏移不大于。
3.支架兩側(cè)面和閘盤的兩側(cè)面的不平行度不大于。
4.在閘瓦與制動(dòng)盤全接觸的情況下，實(shí)際的平均摩擦半徑不得小于設(shè)計(jì)的平均的摩擦半徑。
9.1.4電動(dòng)機(jī)
1.電動(dòng)機(jī)的基礎(chǔ)由安裝單位按到貨后的電動(dòng)機(jī)尺寸進(jìn)行施工，安裝用的底架，地腳螺栓由現(xiàn)場(chǎng)自備。
2.電動(dòng)機(jī)軸上裝的半聯(lián)軸器在安裝時(shí)按主電機(jī)軸的尺寸進(jìn)行擴(kuò)孔和插鍵槽。擴(kuò)孔加工時(shí)應(yīng)從聯(lián)軸器外圓定心，以保證安裝時(shí)主電機(jī)和減速器的同心。
3.半聯(lián)軸器是熱裝到主電機(jī)軸上的，加熱溫度不得超過(guò)，加熱前要檢查孔徑公差，加熱應(yīng)均勻，一般燒到表面呈淺黃色為宜，并用事先做好的量棒量其孔徑，在孔徑全長(zhǎng)上必須通過(guò)，然后擦凈孔徑表面的油污，最后將半聯(lián)軸器套在主電機(jī)軸上。
9.1.5減速器
1.按照規(guī)定把調(diào)整墊鐵組放置在每個(gè)地腳螺栓兩旁的基礎(chǔ)上；然后以提升機(jī)主軸回轉(zhuǎn)中心為安裝基準(zhǔn)，使減速器就位。
2.用安裝在提升機(jī)主軸裝置上的半聯(lián)軸器的外圓和端面作為基準(zhǔn)，使主軸回轉(zhuǎn)中心線與減速器出軸的回轉(zhuǎn)中心線的標(biāo)高，歪斜誤差找到以內(nèi)。
3.通過(guò)調(diào)整各調(diào)整墊鐵組，使減速器的機(jī)體上平面或底座的上平面的水平誤差小于。復(fù)查與減速器相連的設(shè)備，確認(rèn)滿足安裝規(guī)定后，均勻地?cái)Q緊各地腳螺栓，其擰緊程度應(yīng)適當(dāng)，并可采用通過(guò)敲擊調(diào)整墊鐵聲音的方法確定各地腳螺栓擰緊程度是否均勻。擰緊地腳螺栓之后，重新檢查減速器機(jī)體上平面或底座上平面的水平度誤差。
4.清洗各零部件，按減速器裝配圖中明細(xì)欄逐步清點(diǎn)各零部件數(shù)量，完成上述各項(xiàng)工作后即可總裝減速器，總裝減速器時(shí)應(yīng)遵循先內(nèi)后外，先上后下，以不影響下道裝配工序?yàn)樵瓌t，秩序漸進(jìn)，精心安裝。
9.2機(jī)器的調(diào)整
9.2.1產(chǎn)品空運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)要求
1.在機(jī)器各部件調(diào)整結(jié)束后，可進(jìn)行空運(yùn)轉(zhuǎn)試車，空運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間為8小時(shí)(正反向連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)各4小時(shí))。產(chǎn)品空運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)時(shí)不掛鋼繩和容器。
2.主軸裝置運(yùn)轉(zhuǎn)應(yīng)平穩(wěn)，主軸承溫升不超過(guò)。
3.減速器雜空運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，運(yùn)轉(zhuǎn)應(yīng)平穩(wěn)，不得有周期性沖擊聲，各軸承溫升不超過(guò)，各密封處不得滲油。
4.貼磨各閘瓦，接觸面積應(yīng)達(dá)到閘瓦全面積的以上。
5.試調(diào)深度指示器的正確性及減速、二級(jí)制動(dòng)極限和限速過(guò)卷訊號(hào)的正確作用。光電測(cè)速傳感器的具體調(diào)試方法見(jiàn)附錄二。
6.連續(xù)全速運(yùn)轉(zhuǎn)，正反方向各4小時(shí)，全面檢查各部件是否有異狀并排除之。
9.2.2機(jī)器的負(fù)荷試車
1.機(jī)器空負(fù)荷試車合格后，可將鋼絲繩和提升容器掛上，調(diào)整鋼絲長(zhǎng)度，同時(shí)相應(yīng)的將深度指示器部分做出減速、停車等有關(guān)標(biāo)記，并最終確定深度指示器的減速二級(jí)制動(dòng)極限過(guò)卷、限速等正確位置。
2.確定鋼絲繩和卷筒擋繩板上減速停車、過(guò)卷點(diǎn)的標(biāo)記，以便正確操縱和停車。
3.為了試車安全，負(fù)荷試車先在假井口進(jìn)行，假井口距實(shí)際井口停車點(diǎn)和井底停車點(diǎn)各左右，并相應(yīng)調(diào)整深度指示器指示部分和深度指示器傳動(dòng)裝置，以及鋼絲繩、卷筒擋繩板上的減速、停車、過(guò)卷點(diǎn)的標(biāo)記。
4.空容器試車，時(shí)間8小時(shí)。
9.2.3機(jī)器的加載試車
1.加載試車，載荷應(yīng)逐級(jí)增加，一般分三級(jí)：、和滿負(fù)荷（—產(chǎn)品實(shí)際使用的最大靜拉力差）。前二級(jí)負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間：正反轉(zhuǎn)各小時(shí)。滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間共為小時(shí)。加載到時(shí)，負(fù)荷試車后，應(yīng)檢查減速器的齒面接觸情況，達(dá)到要求后才可以進(jìn)行滿負(fù)荷試車，在滿負(fù)荷試車時(shí)，應(yīng)全面檢查各不見(jiàn)是否有殘余變形或其他缺陷，在進(jìn)行各級(jí)負(fù)荷試驗(yàn)時(shí)，相應(yīng)調(diào)整工作油壓并且在滿負(fù)荷試驗(yàn)中應(yīng)著重檢查工作制動(dòng)的可調(diào)性和安全制動(dòng)的減速度以及各機(jī)電連鎖的情況。通過(guò)上述試車確認(rèn)無(wú)問(wèn)題后，將假井口移至真井口試運(yùn)轉(zhuǎn)小時(shí)。
2.停車檢查，要全面檢查各不見(jiàn)有無(wú)異樣和鋼絲繩與容器連接處的緊固情況以及安全保護(hù)系統(tǒng)的正確可靠性。最好減速器能揭蓋檢查一次齒面接觸情況，并更新一次新油，只有確認(rèn)負(fù)荷試車后，設(shè)備無(wú)問(wèn)題時(shí)，才允許進(jìn)行試生產(chǎn)和正式投產(chǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)。
9.3機(jī)器的維護(hù)和保養(yǎng)
9.3.1機(jī)器的維護(hù)和安全使用
在經(jīng)常做連續(xù)下放重物的礦井，必須選用帶動(dòng)力制動(dòng)的電控，如無(wú)動(dòng)力制動(dòng)而必須合閘進(jìn)行重物下放時(shí)，必須嚴(yán)格注意制動(dòng)器的溫升。在使用過(guò)程中要經(jīng)常檢查閘瓦磨損情況和制動(dòng)器工作狀態(tài)。更換閘瓦時(shí)要注意不要全部一下?lián)Q掉，這樣會(huì)造成由于接觸面積小而影響制動(dòng)力矩，應(yīng)逐步交替更換。
9.3.4制動(dòng)器的保養(yǎng)
使用過(guò)程中要定期檢查安全保護(hù)裝置的可靠性，以免失效。要經(jīng)常檢查制動(dòng)盤和閘瓦的工作表面上是否有油污，如有油污，必須清洗干凈。檢修制動(dòng)器和液壓站時(shí)，除了應(yīng)該使安全閥電磁鐵斷電外，還應(yīng)該利用鎖緊裝置將卷筒鎖住以使安全。每個(gè)作業(yè)班都必須檢查安全閥動(dòng)作是否可靠。應(yīng)定期檢查減速器的使用情況，安全制動(dòng)的減速度不能太大。
9.4機(jī)器故障的排除
本系列提升機(jī)與以往的提升機(jī)相比，具有提升能力大，技術(shù)性能好，使用安全可靠，結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕，操縱靈便，能夠很好的為我國(guó)礦井建設(shè)服務(wù)，但是在使用的過(guò)程中由于種種原因，仍然會(huì)出現(xiàn)一些故障。常見(jiàn)的故障及其排除方法見(jiàn)表8—1。
故障
原因
修理
1.制動(dòng)器不釋放（不松閘）
1.沒(méi)有油壓或油壓不足
2.制動(dòng)器密封破損
1.檢查液壓站
2.更換密封圈
2.松閘和制動(dòng)緩慢
1.液壓系統(tǒng)有空氣
2.液壓系統(tǒng)不正常，閥不在正常位置或有油污
3.閘瓦間隙太大
4.油液很稠或很稀或泄漏太多
5.密封圈損壞
1.在制動(dòng)狀態(tài)和最高點(diǎn)放氣檢查、清洗閥和系統(tǒng)
2.同1
3.重調(diào)間隙
4.更換油，檢查和修理液壓系統(tǒng)
5.更換密封圈
3.制動(dòng)器不能制動(dòng)
1.液壓站和管路有問(wèn)題
2.制動(dòng)器損壞帶筒體的襯板在制動(dòng)器體中卡住
1.檢查修理液壓站
2.檢查制動(dòng)器并修理
4.制動(dòng)時(shí)間或制動(dòng)滑行距離太長(zhǎng)，制動(dòng)力小
1.載荷太大或者速度太高
2.閘瓦間隙太大
3.制動(dòng)盤和閘瓦上有油污
4.所有制動(dòng)器無(wú)動(dòng)作
5.碟簧組有毛病
6.密封圈磨損
1.檢查載荷和速度是否在允許范圍之內(nèi)
2.調(diào)節(jié)間隙
3.用三氯乙烯清洗制動(dòng)盤，更換沾有油的閘瓦
4.檢查液壓站
5.更換碟簧組
6.更換密封圈并檢查所有密封表面
5.閘瓦磨損不均勻
1.制動(dòng)器校正不均勻
2.制動(dòng)盤偏擺太大，串動(dòng)調(diào)整式或主軸傾斜較大
1.檢查安裝技術(shù)要求
2.重車制動(dòng)盤，檢查調(diào)整主軸傾斜度偏角和軸承
6.閘瓦意外磨損
1.增加了制動(dòng)器的利用
2.閘瓦間隙太小
3.制動(dòng)器不能同步釋放
1.檢查電氣制動(dòng)，速度限制器工作是否正常，司機(jī)操作是否正確，檢查載荷速度和制動(dòng)頻率是否正確
2.調(diào)節(jié)閘瓦間隙
3.檢查油路和管路
表9—1 常見(jiàn)故障及排除方法
結(jié) 論
這次畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程的認(rèn)真思考、反思，我總結(jié)出此次設(shè)計(jì)過(guò)程的得與失：
1.面對(duì)主軸裝置的設(shè)計(jì)，我開(kāi)始設(shè)計(jì)自己的方案，由于沒(méi)有經(jīng)驗(yàn)，走了很多彎路。經(jīng)過(guò)指導(dǎo)老師的提醒，我才認(rèn)識(shí)到研究以往設(shè)計(jì)資料的重要性，然后根據(jù)相似結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主軸，最終取得了成功。
2.在接下來(lái)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，我吸取了開(kāi)始的教訓(xùn)，按照《礦井提升機(jī)械》上的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)和選型，然后對(duì)其進(jìn)行校核，確定其是否滿足裁量的強(qiáng)度剛度要求和設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)的要求，不滿足要求，再重新設(shè)計(jì)主軸進(jìn)行校核，直到設(shè)計(jì)出合適的主軸為止。
3.主軸與固定卷筒支輪的連接采用無(wú)鍵連接，因?yàn)槲覀冞x擇的主軸的安裝方式為熱裝，這樣比鍵連接更安全；卷筒的安裝方式為對(duì)半結(jié)構(gòu)，這樣一方面便于安裝，另一方面運(yùn)輸方便；卷筒與固定支輪的連接采用高強(qiáng)度螺栓連接，裝拆方便。這些都是在借鑒以往設(shè)計(jì)成果的基礎(chǔ)上決定的方案。
4.其次，在設(shè)計(jì)中沒(méi)有考慮到整個(gè)裝置的潤(rùn)滑，比如軸承的潤(rùn)滑、制動(dòng)器的潤(rùn)滑；液壓站也沒(méi)有涉及，這是本設(shè)計(jì)的一個(gè)缺憾。
5.在設(shè)計(jì)中，我在深度指示系統(tǒng)上使用光電測(cè)速傳感器接收、傳遞信號(hào)，使提升機(jī)的整體結(jié)構(gòu)更加緊湊，占地面積大大減少，同時(shí)提高了可編程控制器的使用價(jià)值，優(yōu)化了提升機(jī)電控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能。
通過(guò)這次設(shè)計(jì)，我認(rèn)識(shí)到一名設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)過(guò)程中要具有求實(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)、負(fù)責(zé)的態(tài)度，要有積極創(chuàng)新的精神，這是我在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中的所感和所得。
河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文
致 謝
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我得到了院系里很多領(lǐng)導(dǎo)和老師們的熱心支持和幫助，特別是向道輝老師的幫助，向老師給我提供了很充分的參考資料；同時(shí)還要感謝我們班級(jí)的同學(xué)；最后還要機(jī)械學(xué)院的其他老師，在他們的認(rèn)真指導(dǎo)、耐心幫助下我才取得了今天的成果！
本次設(shè)計(jì)是我們畢業(yè)前的最后一次鍛煉自己實(shí)際應(yīng)用所學(xué)知識(shí)能力的過(guò)程。通過(guò)這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，我了解和掌握了礦井提升機(jī)的設(shè)計(jì)全過(guò)程，并懂得了如何設(shè)計(jì)一個(gè)產(chǎn)品的規(guī)范過(guò)程，同時(shí)鍛煉了自己的創(chuàng)新能力，為自己積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)，這對(duì)我以后的學(xué)習(xí)和工作都有很大的幫助。
本次設(shè)計(jì)的成果是我和老師及同學(xué)共同努力的成果，我們之間的團(tuán)結(jié)協(xié)作、互相幫助、共同討論和研究使我的設(shè)計(jì)得以順利完成。在這里我要向我的指導(dǎo)老師表示感謝！在他的指導(dǎo)、幫助下我終于完成了自己的設(shè)計(jì)，并取得了新的成果！同時(shí)我們學(xué)校的圖書(shū)館，為我的設(shè)計(jì)提供了大量的參考資料，解決了我設(shè)計(jì)中的許多困難，在此也非常感謝學(xué)校圖書(shū)館，為我提供的方便！
最后，我還要再一次感謝我的指導(dǎo)老師——向道輝老師！感謝他在我的畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中為我提供的大量的幫助!
參考文獻(xiàn)
[1] 曾志新主編.機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ).武漢：武漢理工大學(xué)出版社,2004.4
[2] 甘水立主編.幾何量公差與檢測(cè).上海：上海科學(xué)技術(shù)出版社，2004.7
[3] 文九巴主編.機(jī)械工程材料.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002.7
[4] 彭文生等主編.機(jī)械設(shè)計(jì).北京：高等教育出版社，2002.8
[5] 朱冬梅、胥北瀾主編.畫(huà)法幾何及機(jī)械制圖.北京：高等教育出版社，2000.12
[6] 陳康寧主編.機(jī)械工程控制基礎(chǔ).西安：西安交通大學(xué)出版社，2004.6
[7] 丁玉蘭編著.人機(jī)工程學(xué)(第三版).北京：北京理工大學(xué)出版社，2005.7
[8] 鄧文英主編.金屬工藝學(xué)(上冊(cè)).北京：高等教育出版社，2003
[9] 鄧文英主編.金屬工藝學(xué)(下冊(cè)).北京：高等教育出版社，2003
[10] 范欽珊主編.工程力學(xué).北京：清華大學(xué)出版社，2005.8
[11] 單輝祖編著.材料力學(xué)(Ⅰ).北京：高等教育出版社，1999
[12] 單輝祖編著.材料力學(xué)(Ⅱ).北京：高等教育出版社，1999
[13] 鄒惠君主編.機(jī)械原理.北京：高等教育出版社，1999
[14] 任嘉卉主編.公差與配合手冊(cè).北京：機(jī)械
收藏