1、 第 1 页摘 要调度绞车是矿山生产系统中最常用的机电设备，主要用于煤矿井下和其他矿山在倾角度小于 30 度的巷道中拖运矿车及其它辅助搬运工作，也可用于回采工作面和掘进工作面装载站上调度编组矿车。在设计过程中根据绞车牵引力选择电动的型号以及钢丝绳的直径，选择后验证速度是否与设计要求速度一致，根据要求设计绞车是通过两级行星轮系及所采用的浮动机构完成绞车的减速和传动，其两级行星齿轮传动分别在滚筒的两侧，从而根据设计要求确定行星减速器的结构和各个传动部件的尺寸，根据滚筒的结构形式选择制动装置为带式制动，并对各个设计零部件进行校核等等。绞车通过操纵工作闸和制动闸来实现绞车卷筒的正转和停转，从而实现对重
2、物的牵引和停止两种工作状态。设计中绞车内部各转动部分均采用滚动轴承，运转灵活。JD-0.5 型调度绞车采用行星齿轮传动，绞车具有结构紧凑、刚性好、效率高、安装移动方便、起动平稳、操作灵活、制动可靠、噪音低以及隔爆性能、设计合理、操作方便，用途广泛等特点。关键词：调度绞车； 带式制动；行星轮系第 2 页ABSTRACTMine production Dispatching winch system is the most commonly used in electrical and mechanical equipment, mainly for underground coal mine a
3、nd other mines in the dumping of less than 30 degrees angle of the roadway in the haulage mine car handling and other auxiliary work, can also be used for mining and tunneling Face Face loading station on the scheduling grouping tramcar. In the design process in accordance with electric winch tracti
4、on choose the type and the diameter of wire rope, after the choice of whether or not verify the speed consistent with the design requirements of speed, according to winch was designed by two rounds of the planet and used by the body floating completion of the slowdown and drive winch , The two plane
5、tary gear transmission in the drum on both sides, in accordance with design requirements so as to determine the structure and planetary reducer in various parts of the drive size, according to choose the form of the structure of drum brakes for the belt brake, and various design Parts and components
6、 for checking and so on. Winch through the manipulation of gates and brake drum gates to achieve the winch is to turn and stop, thus realizing the weight of traction and the suspension of the two working condition. Winch in the design of the internal rotation of the rolling bearings are used, flexib
7、le operation. JD-0.5 to Dispatching winch used planetary gear transmission, the winch is compact, rigid and efficient, easy to install mobile, starting a smooth, flexible operation, the brake reliable, low noise and flameproof performance, design reasonable, easy to operate, such as extensive use Ch
8、aracteristics.Keywords：Scheduling winch; belt braking; round of the planet.1 概述1.1 调度绞车的简介调度绞车是通过两级行星轮系及所采用的浮动机构完成绞车的减速和第 3 页传动。通过控制电机的正反转及操纵两个刹车闸的不同刹紧状态实现绞车卷筒的正转、反转和停转，从而实现对重物的牵引、下放和停止三种工作状态。深度指示器通过指示器的齿轮与卷筒上内齿轮的啮合带动与指示器相联的丝杠的旋转，达到显示深度的目的。绞车内部各转动部分均采用滚动轴承，运转灵活。绞车是用卷筒缠绕钢丝绳或链条以提升或牵引重物的轻小型起重设备（见起重机械）
9、，又称卷扬机。绞车可以单独使用，也可作为起重、筑路和矿井提升等机械中的组成部件，因操作简单、绕绳量大、移置方便而广泛应用。调度绞车是矿山生产系统中最常用的机电设备。绞车在工作过程中普遍存在的一个问题就是钢丝绳在绞车滚筒上缠绕不均,出现咬绳、压绳等现象。尤其是使用了一段时间后的旧钢丝绳,严重时钢丝绳只集中缠绕在滚筒的一侧进而跳出滚筒导致重大事故,对于牵引距离较长的绞车这个问题尤其突出。调度绞车的工作往往是间歇性的,当完成一次牵引任务绳段载荷去掉后,绳头呈自由状态,钢丝绳会因自身弹力作用使缠绕在滚筒上的钢丝绳松圈而出现乱绳现象,同样会影响绞车的正常工作。针对小绞车提升运输中出现的上述问题,研制开发
10、适用于平巷以及巷道起伏调度绞车护绳装置，属于矿山用调度绞车装置技术领域。以往绞车仅在滚筒后部设置护绳板，操作人员违章处理容易发生钢丝绳缠伤操作人员事故。该实用新型的技术方案为：支架上设置有轴套、上滑套管和下滑套管；上护绳架的垂直架在上滑套管内，其水平架上套有上滑转轮；下护绳架的垂直架在下滑套管内，其水平架上套有下滑转轮；弹簧一端固定在下护绳架上，其另一端固定在支架上；支架下端固定在铁板固定座上；上护罩两端分别连接轴套和护绳板。它的优点是：该装置有效的解决了绞车滚筒的部分封闭和缠绳质量差引起的安全问题，在一定程度上减少了绞车钢丝绳跑偏、乱绳等故障的发生。 绞车有手动和电动两类。手动绞车的手柄回转
11、的传动机构上装有停止器(棘轮和棘爪)，可使重物保持在需要的位置。装配或提升重物用的手动绞车还应设置安全手柄和制动器。手动绞车一般用在起重量小、设施条件较差或无电源的地方。电动绞车广泛用于工作繁重和所需牵引力较大的场所。单卷筒电动绞车的电动机经减速器带动卷筒，电动机与减速器输入轴之间装有制动器。为适应提升、牵引和回转等作业的需要，还有双卷筒和多卷筒装置的绞车。例如，安装在直升机上的救援设备，主要功用是将人或物吊起、放下，第 4 页自有动力，可控制，直升机在保持高度悬停时，通过绞车手的控制可收放钢索将人或物吊起放下。绞车的电器设备具有防爆性能，可用于煤尘及瓦斯的矿井中。绞车的运输方式可选用火车或汽
12、车托运。可采用包装箱或敞车托运。若敞车托运应有防雨和固定设施，以防受潮湿和碰撞磕伤绞车。绞车贮存应存放在干燥的无腐蚀性气体的库房内，露天存放应有防潮、防雨、防锈设施。以防绞车部件及面漆受损。1.2 用途及适用范围矿用调度绞车性能特点：具有隔爆性能、设计合理、操作方便用途和特点。JD 系列调度绞车，主要用于煤矿井下和其他矿山在倾角度小于 30 度的巷道中拖运矿车及其它辅助搬运工作，也可用于回采工作面和掘进工作面装载站上调度编组矿车。本绞车严禁用于提升和载人。JD 型绞车均用行星齿轮传动，绞车具有结构紧凑、刚性好、效率高、安装移动方便、起动平稳、操作灵活、制动可靠、噪音低等特点。绞车的电气设备具有
13、防爆性能，可用于有煤尘及瓦斯的矿井。JD 型调度绞车的电气设备有两种，一种为防爆，另一种为非防爆的，前一种可用于有煤尘及瓦斯的矿井中。绞车的电机具有防爆性能，其他配套电器设备由用户自备，但必须选用上个月在有效期内的矿用产品安全标志证书的产品，以适用在有瓦斯（甲烷）及煤尘爆炸危险的矿井中使用。使用环境和工作条件1）环境温度为 ；环境相对湿度不超过 ；海oo-10C +4o95%+2C拔高度 以下。20m2）周围空气中的甲烷、煤尘、硫化氢和二氧化碳等不得超过煤矿安全规程中所规定的安全含量。1.3 本文所做的基本工作1）设计完成总体装配图设计；2）设计完成主减速器装配图设计；3）完成主要传动组件、零
14、件的工作图设计；4）编写主要零件的加工工艺；第 5 页5）编写完成整体设计计算说明书。2 调度绞车的总体设计2.1 设计参数最大牵引力： ；容绳量：5kN150m平均速度： 0.6/s.2/2.2 结构特征与工作原理绞车由下列主要部分组成。电动机、卷筒、行星齿轮传动装置、刹车装置和机座。绞车在结构上采用两级行星齿轮传动，分别布置在主轴的两端，主轴贯穿滚筒，左端支承在左支架上，右端支承在右支架上，电动机采用法兰盘固定在左支架上。绞车的传动系统见附图： Z1234Z56 图 2.1 JD0.5 型调度绞车传动系统图1左侧行星轮架 2主轴 3右侧行星轮架JD-0.5 型调度绞车采用两级行星齿轮传动，
15、分别安装在滚筒的两侧，、 、 为左侧行星齿轮， 、 、 为右侧行星齿轮。电动机轴上1Z234Z56第 6 页装有电机齿轮（太阳轮） ，它带动左侧行星齿架 1 上的行星齿轮 旋转，1Z 2Z由于电动机齿轮 是固定旋转的，所以，行星齿轮除作自转外，还要围绕1电动机齿轮 公转，因此，带动左侧行星轮架 1 旋转，从而使固定在行星Z轮架上、通过滚筒中心的主轴 2 旋转，装在主轴上的齿轮（太阳轮） 也1旋转，于是带动右侧行星轮架 3 上的行星齿轮 转动，此时有如下三种情5Z况：1）如果将左侧制动闸刹住，右侧工作闸松开，此时滚筒被刹住，行星轮架 3 与滚筒相连接，也不旋转，行星齿轮 不作公转只作自转，同时带
16、5动内齿轮 空转（此为停止状态） ；6Z2）如果将左侧制动闸松开，右侧工作闸刹住，内齿轮 停止不转，6Z行星齿轮 除作自转外，还要作公转，带动行星轮架 3 转动，滚筒与行星轮1架相连接，也旋转起来，即可进行牵引（此为工作状态） ；3）如果两侧闸都松开，行星轮架 3 呈浮动状态，牵引绳可以带动滚筒反向松绳（此为下放状态） 。2.3 选择电动机2.3.1 电动机输出功率的计算已知：最大拉力： 5kNF最低绳速： min0.6/sV则： (2.1) W1P根据传动方案图 2.1 可得：总传动效率1120.9.70.86式中： 轴承的效率 为 ；行星轮传动效率 为 。2.2.3.2 确定电动机的型号按
17、公式(2.1)可计算出电动机的输出功率： 510.635kW108FVP第 7 页电动机所需的额定功率 与电动机输出功率 之间有以下的关系：PP(2.2)KA其中： 用以考虑电动机和工作机的运转等外部因素引起的附加动AK载荷而引入的系数，取 1A由式(2.2)可计算出额定功率 ：P3.5kW圆整取 。4kP同时，绞车井下使用，条件比较恶劣，要求电动机必须具有防爆功能，查机械零件设计手册 ，得到电动机的型号： 。YB12M-4额定功率 ；实际转速 ；140r/min；2.3最 大 转 矩额 定 转 矩；.堵 转 转 矩额 定 转 矩；7.0堵 转 电 流额 定 电 流其外形尺寸： ；46035m
18、长 宽 高电机中心高度 ： ；H12电动机轴直径 长度： 。83 滚筒及其部件的设计3.1 钢丝绳的选择选择钢丝绳时，应根据使用条件和钢丝绳的特点来考虑。我国提升钢丝绳多用同向捻绳，至于是左捻还是右捻，我国的选择原则是：绳的捻向与绳在卷筒上的缠绕螺旋线方向一致。我国单绳缠绕式提升机多为右螺旋缠绕，故应选右捻绳，目的是防止钢丝绳松捻；多绳摩擦提升为了克服绳的旋转性给容器导向装置造成磨损，一般选左、右捻各一半。第 8 页此处，还应考虑如下因素：1）在井筒淋水大，水的酸碱度较高且处于出风井中的提升钢丝绳，因腐蚀严重，应选用镀锌钢丝绳；2）以磨损为主要损坏原因时，如斜井提升，采区上、下山运输等，应选用
19、外层钢丝绳较粗的钢丝绳，如 ， 或三角股等；67193）以弯曲疲劳为主要损坏原因时，应优先选用线接触式或三角股钢丝绳，如 ， 等。6T5W194）用于高温和有明火的地方，如煤矿矸石山等，应选用金属绳芯钢丝绳。由于调度绞车是用以调度车辆的一种绞车，常用于井下采区、煤仓用装车站调度室、牵引矿车，湿度较大，酸碱度很高，为了增加钢丝绳的搞腐蚀能力，延长它的使用寿命。因此选择镀锌钢丝绳。因为镀锌以后，对于防腐蚀及防锈有很好的效果。钢丝绳的安全系数取 ，则钢丝绳所能承受的拉力 需满足以下的5KF要求： F拉其中： 5kN拉则： 2查矿井运输提升表 2-2（2）选择：绳 196股 绳纤维芯，钢丝绳表面镀络。
20、其主要参数如下：钢丝绳直径： 9.3m钢丝直径： 06钢丝总断面面积： 2.参考重力： 45N/钢丝绳公称抗拉强度： 1MPa钢丝破断拉力总和 ：S03.2 滚筒的设计计算3.2.1 滚筒直径 D第 9 页1620Dd式中， 钢丝绳直径，d9.3m则： 1620.48取 8m3.2.2 滚筒宽度 B滚筒的宽度直接影响到最终产品的宽度，因此它的宽度必然要有最大值的限制，即不能太宽。滚筒的宽度太窄的话，那么与减速器装配起来后，就会显得不协调。所以滚筒的宽度不能随便确定，而最好是在画图的过程中把它定下来，这样有利于整体的配合。让人看起来协调、美观、大方。根据总装图，我们定下来的滚筒宽度为 。240m
21、B3.2.3 滚筒的外径 1D滚筒的容绳量，我们设定为 ，据以上设计可知，每一层缠绕的15圈数 ：n240/9.3圈每一圈所缠绕的长度 ：lRl2/180.56m 钢丝绳的缠绕层数为 /.5610层则:滚筒的外径 ：1Dd2式中， 为钢丝绳直径，d9.3 1805.6m取外径 ，可算出最大速度 。36D1v转速 vn1804.637rmi第 10 页由于 ，即nDv1067.63240161v可得 ，同已知的最高速度一样，所以符合条件。1.2m/sv4 行星齿轮传动概论齿轮传动在各种机器和机械设备中已获得了较广泛的应用。例如，起重机械、工程机械、冶金机械、建筑机械、石油机械、纺织机械、机床、汽
22、车、飞机、火炮、船舶和仪器、仪表中均采用了齿轮传动。在上述各种机器设备和机械传动装置中，为了减速、增速和变速等特殊用途，经常采用一系列互相啮合的齿轮组成的传动系统，在机械原理中，便将上述的齿轮传动系统称之为轮系。4.1 行星齿轮传动的定义轮系可由各种类型的齿轮副组成。由锥齿轮、螺旋齿轮和蜗杆蜗轮组成的轮系，称之为空间轮系；而由圆柱齿轮组成的轮系，称为平面轮系。下面我们主要讨论的是平面轮系的设计问题。根据齿轮系运转时其笔顺齿轮的几何轴线相对位置是否变动，齿轮传动分为两大类型。1）普通齿轮传动（定轴轮系）当齿轮系运转时，如果组成该齿轮系的所有齿轮的几何轴线位置都是固定不变的，则称为普通齿轮传动（或
23、称为定轴轮系） 。在普通齿轮传动中，如果各齿轮副的轴线均互相平行，则称为平行轴齿轮传动；如果齿轮系中含有一个相交轴齿轮副或一个相错轴齿轮副，则称为不平行轴齿轮传动（空间齿轮传动） 。2）行星齿轮传动（行星轮系）当齿轮系运转时，如果组成该齿轮系的齿轮中至少有一个齿轮的几何轴线位置不固定，而绕着其他齿轮的几何轴线旋转，即在该齿轮系中，至少具有一个作行星运动的齿轮。行星齿轮传动按其自由度的数目可分为以下几种。（1）简单行星齿轮传动 具有一个自由度（W=1）的行星齿轮传动。对于简单行星齿轮传动，只需要知道其中一个构件的运动后，其余各构件的运动便可确定。（2）差动行星齿轮传动 具有两个自由度（W=2）的行星齿轮传动，
