无极绳绞车

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1 绪论

1.1引言

煤炭是中国主要能源和重要的化工原料.煤炭企业在国民经济和社会发展中起着及其重要的地位.从不同角度阐述了煤炭企业在国民经济和社会发展中所处的重要地位,并指出在今后相当长一个时期内,这种地位不会改变.

煤炭工业的机械化是指采掘、支护、运输、提升的机械化。其中运输包括矿物运输和辅助运输。绞车就是辅助运搬输其中一种。我国绞车的发展大致分为三个阶段。20世纪50年代主要是仿制设计阶段;60年代，自行设计阶段；70年代以后，我国进入标准化、系列化设计阶段。

1.2绞车运输及国内外的发展状况

近40年我国的煤炭行业发生了巨大变化,采煤技术已接近达到国际先进水平，综采单

采原煤产量早已突破了百万吨，然而煤炭工业机械化离不开运输，运输又离不了辅助运输设备，绞车就是辅助运输设备的一种。原煤的运输也已经实现了大运量娦式输送机化，但井下轨道辅助运输与之很不适应，材料的运输基本上沿用传统的小绞车群接式的运输方式，运输战线长，环节多，占用搬运设备、人员外，安全性差，效率低。尽管一些煤矿对其进行了技术改造, 但仍然满足不了当前矿井发展和生产的需要。可见矿井辅助运输在当前现代化矿井建设中起关键作用。

我国绞车的诞生是从20世纪50年代开始的，初期主要仿制日本和苏联的；60年代进入了自行设计阶段；随着技术的慢慢成熟，绞车的设计也进入了标准化和系列化的发展阶段。但与国外水平相比，我国的绞车在品种、型式、结构、产品性能，三化水平（参数化、标准化、通用化）和技术经济方面还存在一定的差距。

国外矿用绞车发展趋势有以下几个特点：a、标准化、系列化；b、体积小、重量轻、结构紧凑；c、高效节能；d、寿命长、低噪音；e、一机多能、通用化、大功率；g、外形简单、平滑、美观、大方。针对国外的情况我们应采取以下措施：a、制定完善标准，进行产品更新改造和提高产品性能；b、完善测试手段，重点放在产品性能检测；c 技术引进和更新换代相结合；d、组织专业化生产，争取在较短时间内达到先进国家的水平。

1.3无极绳绞车的类型及工作原理

1.3.1无极绳绞车的类型

无极绳绞车按滚筒的形式可分为螺旋缠绕式和夹钳式两种。

螺旋缠绕式滚筒是在滚筒上缠绕两圈或多圈钢丝绳，以增加其围抱角.它的优点是结构简单,缺点是钢丝绳磨损较大。

夹钳式滚筒由铰接的一对夹块组成，当钢丝绳按辐射方向拖力于绳夹时，夹块把钢丝绳夹个住，在分离点上，钢丝绳离开后由于下部弹簧的作用使夹块张开。它的优点是拉力大，钢丝绳弯曲小，缺点是维护较繁琐，夹绳弹簧质量差时易折断。

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1.3.2无极绳绞车的工作原理

钢丝绳绕过无极绳绞车的主动轮，再经过张紧轮和尾轮连接在一起，形成无极封闭形，电机带动主动轮转动，通过摩擦力传递使钢丝绳绕主动轮和尾轮不停地转动。钢丝绳牵引矿车在轨道上运行。矿车从一端挂在钢丝绳上，到另一端或到中途摘下矿车。

无极绳绞车属于矿用小绞车，它由电动机、减速器、螺旋缠绕式或夹钳式滚筒、制动系统、主轴、底座、张力平衡等部分组成。

1.4无极绳运输的安全注意事项

（1）采用无极绳运输的平巷，要求巷道比较平直，无杂物及岩块等，有利于矿车的通行。巷道拐弯太多，矿车容易掉道，不利于安全行车。

（2）无极绳运输是连续工作的，其摘挂钩都须不停车操作。因此，这一环节最容易发生事故。为了保证安全，要求摘挂钩人员动作敏捷、精力集中，同时，井下无极绳运输平巷中的摘挂钩的车场，要求两哦帮宽敞，光线明亮，轨道和路基要平整。

（3）无论无极绳是否运行，行人都不得在轨道中间跨越钢丝绳行走，以免钢丝绳突然弹起伤人。工人摘挂钩时不要站在轨道中间，头和身不要伸到两车端头之间，以免碰伤，开车前，要发出警号，摘钩，挂钩都应提前做好准备，遇到摘挂不了时，应立即停车，进行处理。

（4）定期检查钢丝绳、绞车等设备情况，加强维护工作，发现损坏零件，应及时修理和更换，防止发生事故。

2 总体设计

2.1设计总则

1、煤矿生产，安全第一。

2、面向生产，力求实效，以满足用户最大实际需求。

3、既考虑到运输为主要用途，又考虑到运输、调度、回柱等一般用途。 4、贯彻执行国家、部、专业的标准及有关规定。 5、技术比较先进，并要求多用途。

2.2已知条件

1、设计寿命： t=5000h 2、最大牵引力：F=30KN 3、牵引速度： V=0.86m/s 4、牵引距离： L=1000m

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2.3牵引钢丝绳直径的确定及滚筒直径的确定

2.3.1钢丝绳的选择

d?cs c-选择系数 s-钢丝绳最大工作静拉力 c取0.085 d?0.08530?103?15.21mm 根据《新编机械设计手册》，初选钢丝绳直径为?18mm 型号：6?19股（1+6+12）绳纤维芯 钢丝绳公称抗拉强度：1850Nmm2 钢丝绳破断拉力总和:?S?186000N

整条钢丝绳破断拉力：SP???S?1.197?186000?222642N 式中??1.197（纤维芯），拉力影响系数 额定负荷下的安全系数： nr?SP222642??7??nr??4 Tmax300002.3.2滚筒参数的确定

1、根据《新编机械设计手册》D0/d?14~25D0???16d?16?18?288mm取式中D0?600mmD0--滚筒的最小直径,mmd??钢丝绳直径,mm

2、确定滚筒各直径

1)滚筒最小缠绕直径DminDmin?D0?d?600?18?618mm

2)滚筒结构外径D外D外＝Dmin?2d?2＝618＋2?18?2＝690mm取D外＝800mm

2.4滚筒强度的计算

若忽略滚筒自重力，滚筒在钢丝绳最大拉力作用下，使滚筒产生压缩、弯曲和扭剪应

力。其中压缩应力最大。当L?3D时，弯曲和扭剪应力合成应力不超过10%压缩应力。所以，当L?3D时，只计算压缩应力即可。滚筒的材料选用铸钢ZG270-500。

根据新编机械设计手册 ，

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?1??A1Fmax???c??p式中，?1??单层卷绕滚筒压应力，MPaFmax?钢丝绳最大拉力，N，Fmax?30000N ??滚筒壁厚，mm,??d?18mmA1?应力减小系数，一般取A1?0.75p?滚筒绳槽节距，mm,p?31mm

??c??许用压应力，钢??c???s1.5查工程材料及成型工艺基础表5?5，?s?270MPa??0.75???130000?53.76MPa???c??180MPa??18?31

滚筒强度满足条件。2.5传动系统的确定、运动学计算及电机的选择

2.5.1传动系统的确定：

JWB-30J型无极绳绞车传动简图如图2-1

图2-1

其传动路线：

防爆电动机→弹性联轴器→主轴Ⅰ→

??4→轴Ⅲ→6→轴Ⅳ→卷筒 ?3?5?2→主轴Ⅱ→ ?12.5.2计算传动效率

1、各传动的效率：

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根据机械设计课程上机与设计表9-1查得：

1）联轴器的效率?1＝0.995；2）滚动轴承效率?2＝0.990?4对?；3）圆弧圆锥齿轮效率?3＝0.980；5）卷筒钢丝绳缠绕效率?5＝0.960;6）搅油效率?6＝0.990；

4）闭式圆柱齿轮效率?4＝0.980?2对?；2、计算传动总效率

42?总??1??2??3??4??5??6? ?0.995?0.990?0.980?0.980?0.960?0.990 ?0.7422.5.3确定钢丝绳在卷筒上的拉力及卷筒上的功率

⒈计算卷筒上的功率

42

N'j?Fmax?vmin?30?0.86 ?25.8kw⒉计算电机轴上的功率 Nj?N'j?总?25.8?34.77kw

0.7422.5.4选择电机型号

由于电机为短时工作，可以充分利用电机的过载能力，以减少电机的容量，降低机器的成本和尺寸。

根据新编机械设计手册，采用防爆异步电动机。 安装尺寸如下：

0.030A?457mm,B?368mm,C?190mm,D?65??0.011mmXE?140mm,F?18mm,G?58mm,H?280mmK?24mm,AB?545mm,AC?560mm,AD?330mm最大扭矩?2.4额定扭矩堵转扭矩?1.8额定扭矩堵转电流?6.5额定电流Nj34.77过载系数?????0.77?2.4??Ne45??

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