矿用提升绞车制动系统设计

1、河南大学本科毕业论文前言 我国是个采矿大国，也是矿山机电设备制造和使用大国。矿山提升机是井下和地面的工作机械。它是用钢丝绳带动容器（罐笼或箕斗）在井筒中升降，完成运送物料和人员的任务。 矿山提升机是由原来的提水工具逐步演变而来的，现代的矿井提升机提升量大，速度高，已发展成为电子计算机控制的全自动重型矿山机械。 随着国内矿井生产量的日新月异的提高，对矿井提升机的安全性、可靠性、生产效率以及整机自动化运行水平，降低操作者及维护人员的劳动强度，处理设备事故的速度与对策等成了迫切要求。而矿井提升机卷筒绳槽的加工也与安全性密切相关，钢丝绳的磨损速度，卷筒衬木的使用寿命，以及生产成本等问题的解决都应予以考

2、虑。 本次设计是关于JTK-1.41.2矿用提升绞车制动系统的设计，在本次设计中将大学四年所学的材料力学，机械加工工艺学，画法几何及机械制图，机械原理，机械设计，机械制造装备设计等知识进行了一次综合性的运用，为以后进入工作岗位后进一步深造奠定了一定的实践基础，积累了一定的经验。 在毕业设计过程中张高峰老师以及理工大学工程训练中心张益民老师给予了我们很大的帮助，我们在两位老师的指导和帮助下了解了矿井提升机制动系统的工作原理和其基本的构造，并对我们设计的全过程进行辅导，为我们能够圆满的完成设计任务奠定了良好的基础。由于理论水平，实践经验所限，本设计难免有错误和考虑不足之处，敬请各位导师及阅读者提出

3、宝贵的意见和建议。 第1章 我国矿井提升机的使用状况提升机是矿山大型固定设备之一，是联系井下与地面的主要运输工具，在矿山生产建设中起着重要的作用。矿井提升机主要用于煤矿、金属矿和非金属矿中提升煤炭、矿石和矸石、升降人员、下放材料、工具和设备。矿井提升机与压气、通风和排水设备组成矿井四大固定设备，是一套复杂的机械电气排组。所以合理的选用矿井提升机具有很大的意义。矿井提升机的工作特点是在一定的距离内，以较高的速度往复运行。为保证提升工作高效率和安全可靠，矿井提升机应具有良好的控制设备和完善的保护装置。矿井提升机在工作中一旦发生机械和电器故障，就会严重地影响到矿井的生产，甚至造成人身伤亡。熟悉矿井提

4、升机的性能、结构和动作原理，提高安装质量，合理使用设备，加强设备维护，对于确保提升工作高效率和安全可靠，防止和杜绝故障及事故的发生，具有重大意义。第2章 矿井提升机的主要组成部分 矿井提升机作为一个完整的机械电气机组，它的主要组成部分如下图所示： 图2-1下面简单介绍一下各部分的作用：一 工作机构工作机构主要是指主轴装置和主轴承等，它的作用是： 1.缠绕或搭放提升机钢丝绳； 2.承受各种正常载荷（包括固定静载荷和工作载荷），并将次载荷经过轴承传给基础； 3.承受在各种紧急事故情况下所造成的非常载荷，在非常载荷作用下，主轴装置的各部分不应有残余变形； 4.当更换提升水平时，能调节钢丝绳的长度（仅

5、限于单生缠绕式双卷筒提升机）。因此,主装置应保证主轴、卷筒和其他部分有足够的强度和刚度。二. 制动系统 1.制动器的作用是： (1)在提升机停止工作时，能可靠的闸住机器； (2)在减速阶段及下放重物时，参与提升机控制； (3)紧急事故情况时，能使提升机安全制动，迅速停车，避免事故的扩大； (4)双筒提升机在调节钢丝绳的长度时，应能闸住提升机的游动卷筒。 2.液压传动装置的作用是作为制动力的能源，并控制制动器动作，即根据需要来分别实现工作制动和安全制动。三 机械传动系统 1.减速器的作用：矿井提升机主轴的转数由于受提升机速度的限制，一般在1060转/分之间，而用作拖动的电动机的转数，一般在480

6、96转/分之间。这样，除采用低速直流电动机拖动外，一般情况下不能将主轴与电动机直接联接，中间必须经过减速器。因而减速器的作用是减速和传递动力。 2.联轴器是用来联接提升机的旋转部分，并传递动力。四 润滑系统润滑系统的作用是：在提升机工作时，不间断地向主轴承、减速器轴承和啮合齿面压送润滑油，以保证轴承和齿轮能良好的工作。润滑系统必须与自动保护系统和主电动机联锁：即润滑系统失灵时（如润滑油压力过高或过低，轴承温升过高等），主电动机断电，提升机进行安全制动。启动主电动机之前，必须先开动润滑油泵，以确保机器在充分润滑的条件下工作。五 观测和操纵系统 观测和操纵系统包括斜面操纵台、深度指示器和测速发电机

7、装置。六 拖动、控制和自动保护系统拖动、控制和自动保护系统包括主拖动电动机和微拖动电动机、电气控制系统和自动保护系统。 图2-2KJ型单筒提升机的总体布置图 图2-3单筒提升机的主轴装置1-筒壳 2-法兰盘 3-切向键 4-主轴 5-木衬 6-小绞轮7-蜗轮 8-蜗杆 9-支架 10-伞齿轮 11-手轮 图3-1 第3章 制动器一 制动器的简介制动器就是刹车。是使机械中的运动件停止或减速的机械零件。俗称刹车、闸。制动器主要由制动架、制动件和操纵装置等组成。有些制动器还装有制动件间隙的自动调整装置。为了减小制动力矩和结构尺寸，制动器通常装在设备的高速轴上，但对安全性要求较高的大型设备(如矿井提升

8、机、电梯等)则应装在靠近设备工作部分的低速轴上。有些制动器已标准化和系列化，并由专业工厂制造以供选用。制动器分为行车制动器（脚刹），驻车制动器（手刹）。 在行车过程中，一般都采用行车制动（脚刹），便于在先进的过程中减速停车，不单是使汽车保持不动。若行车制动失灵时才采用驻车制动。当车停稳后，就要使用驻车制动（手刹），防止车辆前滑和后溜。停车后一般除使用驻车制动外，上坡要将档位挂在一档（防止后溜），下坡要将档位挂在倒档（防止前滑）。 使机械运转部件停止或减速所必须施加的阻力矩称为制动力矩。制动力矩是设计、选用制动器的依据，其大小由机械的型式和工作要求决定。制动器上所用摩擦材料（制动件）的性能直接影

9、响制动过程，而影响其性能的主要因素为工作温度和温升速度。摩擦材料应具备高而稳定的摩擦系数和良好的耐磨性。摩擦材料分金属和非金属两类。前者常用的有铸铁、钢、青铜和粉末冶金摩擦材料等，后者有皮革、橡胶、木材和石棉等。二 制动器的结构形式块式制动器结构型式较多，但工作原理及基本结构型式大同小异。块式制动器主要制动架、紧闸装置、松闸（亦称驱动）装置、制动副（如制动瓦块和制动轮）以及辅助装置组成。常用块式制动器可按松闸装置的类型分类为6种。制动器名称、型式优缺点使用范围及选用注意事项交流电磁铁长行程块式制动器动作较迅速，用重锤紧闸，使用可靠，供电方面，交流电磁铁工作可靠性低，耐用性差，寿命短，制动猛，冲

10、性大，噪声大，耗电量大，效率低，易燃线圈，质量大，构造外形尺寸大，成本高。用于中等工作负载，操作不频繁的场合和起重机的起升机构，怕振动、噪声，制动频繁的场合不应选用。为淘汰产品，限制使用，被电力液压瓦块制动器或盘式制动器所代替交流电磁铁短行程块式制动器动作迅速，结构简单，质量轻，维修方便，成本低。电磁铁工作可靠性低，耐用性差，寿命短，有冲击，噪声大，易燃线圈用于短时不频繁操作。工作负载较低的场合，常用于起重机的行走机构，卷扬机及绞车等小型设备上，松闸能量较小，只适用于制动轮315mm以下的场合起升机构潮湿、有灰尘的场合不应选用，长期频繁制动、怕振动、噪声的场合不应选用。逐步为电力液压瓦块制动器

11、和盘式制动器代替直流电磁铁长行程块式制动器可靠性高，制动平稳，冲击小，寿命长，动作慢，耗电量大。质量和外形尺寸大，需供直流电用于操作不频繁并容量大的场合（没小时在600次以下）无直流电源，电力供应紧张的工况不宜选用，很少选用直流电磁铁短行程块式制动器动作迅速，结构简单紧凑，稳定可靠，耐用性较好，有冲击，松闸能量小，需供直流电可用于频繁操作，连续点动和工作环境较恶劣的场合，要求工作可靠性高电磁液压块式制动器动作平稳，迅速，噪音小，寿命长，能自动补偿自动衬片磨损的间隙，不需要经常调整及维修，用于频繁制动和可靠性要求高的场合。寿命短。易漏油，寒冷地方需要更换耐低温的油质电力液压块式制动器动作平稳，噪

12、声小，寿命长，尺寸小，质量轻。用于起重机的各种机构，运输机械，轧钢机械，矿山机械，等设备，是用途最广泛的瓦块制动器。三 制动器的工作原理制动系统的一般工作原理是，利用与车身(或车架)相连的非旋转元件和与车轮(或传动轴)相连的旋转元件之间的相互摩擦来阻止车轮的转动或转动的趋势。 可用一种简单的液压制动系统示意图来说明制动系统的工作原理。一个以内圆面为工作表面的金属制动鼓固定在车轮轮毂上，随车轮一同旋转。在固定不动的制动底板上，有两个支承销，支承着两个弧形制动蹄的下端。制动蹄的外圆面上装有摩擦片。制动底板上还装有液压制动轮缸，用油管5与装在车架上的液压制动主缸相连通。主缸中的活塞3可由驾驶员通过制

13、动踏板机构来操纵。 当驾驶员踏下制动踏板，使活塞压缩制动液时，轮缸活塞在液压的作用下将制动蹄片压向制动鼓，使制动鼓减小转动速度，或保持不动。 使机械运转部件停止或减速所必须施加的阻力矩称为制动力矩。制动力矩是设计、选用制动器的依据，其大小由机械的型式和工作要求决定。制动器上所用摩擦材料（制动件）的性能直接影响制动过程，而影响其性能的主要因素为工作温度和温升速度。摩擦材料应具备高而稳定的摩擦系数和良好的耐磨性。摩擦材料分金属和非金属两类。前者常用的有铸铁、钢、青铜和粉末冶金摩擦材料等，后者有皮革、橡胶、木材和石棉等。在了解某款车型的刹车系统时，您可能经常会听到“前盘后鼓”或“前碟后鼓”这四个字，

14、那么，它到底是什么意思呢？最近就有读者通过电子邮件询问有关汽车制动系统的问题，比如盘式制动器和鼓式制动器的区别，通风盘和实心盘的不同之处等等。目前车市中很多发动机排量较小的中低档车型，其制动系统大多采用“前盘后鼓式”，即前轮采用盘式制动器，后轮采用鼓式制动器，比如常见的一汽大众捷达、长安铃木奥拓及羚羊、比亚迪福莱尔、东风悦达起亚千里马、上海通用赛欧等等。我们先来简单了解一下后轮经常采用的鼓式制动器。 实际应用差别很明显，盘刹比鼓刹好用。刹车鼓中的石棉材料会致癌。鼓刹与盘刹各有利弊。在刹车效果上，鼓刹与盘刹的相差并不大，因为刹车时，是轮胎和地面的摩擦力让车子逐渐停止下来的。如果车身小巧，车身重量

15、轻，后轮采用鼓刹就足以使轮胎和地面产生足够的摩擦力了。如果后轮使用盘刹，ABS和EBD系统也会自动降低其刹车力度，以保证后轮不会失去抓地力出现打滑、抱死现象。 散热性上，盘刹要比鼓刹散热快，通风盘刹的散热效果更好；在灵敏度上，盘刹会更高些，不过在下雨天道路泥泞的情况下当刹盘沾了泥沙后刹车效果就会大打折扣，这也是盘刹的缺点；费用方面，鼓刹较盘刹更低，而且使用寿命更长，因此一些中低档车多会采用鼓刹，中高档以上的车型基本采取四轮盘刹。 汽车设计者从经济与实用的角度出发，一般轿车采用了混合的形式，前轮盘式制动，后轮鼓式制动。四轮轿车在制动过程中，由于惯性的作用，前轮的负荷通常占汽车全部负荷的70%80

16、%，因此前轮制动力要比后轮大。轿车生产厂家为了节省成本，就采用前轮盘式制动，后轮鼓式制动的方式。四轮盘式制动的中高级轿车，采用前轮通风盘式制动是为了更好地散热，至于后轮采用非通风盘式同样也是成本的原因。毕竟通风盘式的制造工艺要复杂得多，价格也就相对贵了。随着材料科学的发展及成本的降低，在轿车领域中，盘式制动有逐渐取代鼓式制动的趋向。一般制动器都是通过其中的固定元件对旋转元件施加制动力矩，使后者的旋转角速度降低，同时依靠车轮与地面的附着作用，产生路面对车轮的制动力以使汽车减速。凡利用固定元件与旋转元件工作表面的摩擦而产生制动力矩的制动器都成为摩擦制动器。目前汽车所用的摩擦制动器可分为鼓式和盘式两

17、大类。 旋转元件固装在车轮或半轴上，即制动力矩直接分别作用于两侧车轮上的制动器称为车轮制动器。旋转元件固装在传动系的传动轴上，其制动力矩经过驱动桥再分配到两侧车轮上的制动器称为中央制动器。四 制动器的功能及分类使行驶中的汽车减速甚至停车，使下坡行驶的汽车的速度保持稳定，以及使已停驶的汽车保持不动，这些作用统称为制动；汽车上装设的一系列专门装置，以便驾驶员能根据道路和交通等情况，借以使外界（主要是路面）在汽车某些部分（主要是车轮）施加一定的力，对汽车进行一定程度的制动，这种可控制的对汽车进行制动的外力称为制动力；这样的一系列专门装置即称为制动系。这种用以使行驶中的汽车减速甚至停车的制动系称为行车

18、制动系；用以使已停驶的汽车驻留原地不动的装置，称为驻车制动系。这两个制动系是每辆汽车必须具备的。任何制动系都具有以下四个基本组成部分：1） 供能装置，包括供给、调节制动所需能量以及改善传能介质状态的各种部件。2） 控制装置，包括产生制动动作和控制制动效果的各种部件。3） 传动装置，包括将制动能量传输到制动器的各个部件 制动器可以分为摩擦式和非摩擦式两大类。摩擦式制动器。靠制动件与运动件之间的摩擦力制动。按制动件的结构形式又可分为外抱块式制动器、内张蹄式制动器、带式制动器、盘式制动器等；按制动件所处工作状态还可分为常闭式制动器（常处于紧闸状态，需施加外力方可解除制动）和常开式制动器（ 常处于松闸

19、状态 ，需施加外力方可制动）；按操纵方式也可分为人力、液压、气压和电磁力操纵的制动器。制动器的结构型式非摩擦式制动器。主要有磁粉制动器（ 利用磁粉磁化所产生的剪力来制动 ） 、磁涡流制动器（通过调节励磁电流来调节制动力矩的大小）以及水涡流制动器等。第4章电力液压块式制动器电力液压块式制动器由驱动元件，即电力液压推动器和制动架组成。由于推动器的结构型式（单推杆或双推杆）和制动架的结构形式（直臂或弯臂）不同，组成了不同的结构和性能的制动器系列产品。电力液压块式制动器参照采用德国DIN15435-80标准，采用弯制动臂配单杆推动器等目前比较先进的结构型式，已制订为机械行业标准的（JB/T 6406。

20、1-1992）.可代替进口产品.一 术语电力液压块式制动器的术语见表2.3.1序号术语定义1制动器释放制动器的制动覆面脱离制动轮表面，消除制动力矩的过程。2制动器闭合制动器的制动覆面与制动轮表面粘合，建立规定的制动力矩的过程3额定负载制动器产生额定力矩时，制动弹簧的工作力4推动器工作行程制动器释放的过程中，推动器推杆的移动距离5瓦块退距制动器在释放状态下，瓦块制动覆面中部母线与制动轮表面的距离6瓦块随位性通过某种装置或采取某种措施，能使制动器在闭合时，瓦块制动覆面与制动轮表面正常粘合，正常释放状态下瓦块制动覆面的任何部位与制动轮表面不相接触，7静态试验对制动器结构功能和动作性能进行考核的试验，

21、其主要特征是试验过程中不需要用动力驱动知道能够轮8动态试验对制动器动态制动力矩及其他动态性能进行考核的试验，其重要特征是：试验过程中，需要动力驱动制动轮 表2.3.1二 工作条件（1） 制动器的电源为三相交流电；额定为50HZ，额定的电压为380v，允许电压波动为：上限不超过额定电压的百分之十，下限（尖锋电流时）不低于额定电压的百分之85.（2） 制动器的推动器分为S1（连续）工作制和S3（断续周期）工作制两种。S3工作制时的负载持续为百分只40到百分之60.（3） 制动器的使用地点的海拔高度不应超过2000M（超过1000m时，按GB755-1987旋转电机 基本技术要求 有关规定折算环境温

22、度）。（4） 制动器正常使用时，适合的环境温度为-25-40度，24H内的平均温度不得超过35度.（5） 制动器正常使用地点的最潮湿月份的月平均最高相对温度不应超过百分之90，同时该月的平均最低温度不应高于25度。（6） 制动器工作环境中不得有易燃，易爆及腐蚀性的气体（防爆制动器除外）（7） 制动器底座为水平安装三 技术要求（1）制动衬块的固定工作方式按JB/T 7021.2-1993块式制动器 制动瓦（块0）和JB/T 7021.3-1993块式制动器 制动衬块（垫）的规定。当采用组装铆接方式时， 必须保证制动衬块的有效摩擦厚度不小于原始厚度的百分之50。（2）制动器应设有退距，力矩调整装置

23、，并有可靠的防松措施。当制动弹簧的工作力大于3000N时，制动弹簧应设有维修时需要自由释放（弹簧不施力，推动器不工作）或部分拆卸时，将制动弹簧定位在工件长度的装置。（3）制动器上具有相对摆动的铰点（与推动器联接的铰点除外）均应设减摩轴承（轴套），轴承的公差与配合应符合有关标准的规定。各铰点配合表面在出厂前应涂润滑脂。（4）制动器制动瓦应具有随位性。（5）制动器应具有可靠的退距均等装置，以保证制动器在正常释放状态下，两侧退距基本相等。制动瓦制动覆面的任何部位不得浮帖在制动轮上。(6)制动器在允许的最大瓦块退距下工作时，推动器工作行程不得不超过推动器额定行程的百分之90.1制动弹簧制动弹簧见GB

24、1239.4-1989热卷圆柱螺旋弹簧 技术条件。材料及热处理（1） 制动瓦用力学性能不低于GB 9439-1988灰铸铁件中HT200的材料，（2） 制动弹簧用力学性能不低于GB 1222-1984弹簧钢中60SIMN的材料。（3） 制动器各铰轴用力学性能不低于GB 699-1988优质碳素结构钢 技术条件中钢的材料，热处理硬度为33-38HRC。（4） 制动器的其余构件用力学性能不低于GB 700-1988碳素结构钢中Q235-B的材料2精度要求（1） 制动器在额定负载下闭合时，其制动衬块与制动轮的贴合面积，对于压制成型的硬质，半硬质衬块应不小于设计面积的百分之50；对于软质衬块应不小于设

25、计面积的百分之70/。（2） 制动衬块外弧面与制动瓦内弧面之间的装配间隙，在任意处不应大于0.5mm.3表面质量要求A涂装前应进行表面防锈的处理，除锈等级应达到 GB 8923涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级中规定的SA2或ST3级。B涂装表面至少应涂一曾防锈底漆和两层面漆，油漆下膜总厚度不小于75微米。C漆膜附着力应符合GB 9286-1988色漆和清漆漆膜的划格试验中规定的二级质量要求。D涂装后的表面均匀，细致，光亮和色泽一致，不得有遗漏，皱纹，针孔及严重流挂。第5章块式制动器的设计与选用一 制动块的设计与选用制动轮通常由铸钢制造，转速不高的制动轮也可以用组织细密的铸铁制造。经常用连轴器的

26、半体作为制动轮，为了减少制动器的规格通常将制动轮设置在减速器的高速轴。制动轮的宽度要大于制动块的宽度10-40mm二 制动轮主要尺寸DY型轴孔Z型轴孔BD1D2dd转动惯量质量dLdzL10025，286225，28447084_65_0.00753.030，32，356830，32，356016025，286225，28447014510565300.03530，32，358230，32，35，6020025,28,6230,32,35,386085180140100300.2010030,32,35,8240,42,45,11240,42,45,4884三 主要技术要求轮缘表面淬火硬度35

27、-45HRC，深度为2-3mm.材料：D200mm者为45号锻钢 D200mm者为ZG 340-570键槽形式与尺寸按GB/T3582-1997连轴器轴孔和连接形式及尺寸的规定四 选用材料虽然钢的吸振性，耐磨性，流动性和铸造性能都较铸铁差，成本也较铸铁高，但可以承受高拉伸应力或动载荷的铸件，通常都应优先选用铸钢。因为，一般铸钢具有比铸铁更高的强度和更高的韧性，并且还可通过不同的热处理在相当宽的范围内调整起力学性能，因此它也是选用较广的材料之一。一般铸钢依据其碳含量又可分为：低碳铸钢（Wc0.25%），中碳铸钢（Wc=0.25%-0.60%），和高碳铸钢（Wc0.60%）。通常，随着碳含量的增加

28、，强度依次增加，而韧性和焊接性能下降。低碳铸钢主要选用于幼较好韧性，良好焊接性能及磁导率有要求的铸件或需经渗碳处理的铸件。中碳铸钢主要选用于铁路车辆和其他运输设备，加工设备，采矿机械，筑路机械，建筑结构以及要求铸件具有一定耐磨性的领域。高碳铸钢主要选用于模具，轧錕，加工工具以及要求高强度，高耐磨性和高刚性的铸件。五 制动瓦的设计与选用1引用标准JB/T 7021.1 块式制动器 连接尺寸JB/T 7021.3 块式制动器 制动衬垫2 型式（1）制动瓦块按其与制动衬垫的连接方式分为：a. 粘接式制动瓦块，其型式代号为 A；b. 铆接式制动瓦块，其型式代号为 B；c. 组装式制动瓦块，其型式代号为

29、 C。（2） 制动瓦块按其材料分为：a. 铸铝制动瓦块，其代号用 1 表示；b. 铸铁（钢）制动瓦块，其代号用 2 表示。3尺寸制动瓦块的尺寸应符合图 1 和表 1 的规定图14 制动瓦主要尺寸Dbd2e1f1f2g1平行度公差g2m16065161156535290.12320200702014032242525090251708040372928315110302121005044.50.1534.53540014035260125625040500180403201608058464063022545390200100630.2517102255044022411270564880028

30、055510260130958052五 技术要求（1）各型制动瓦材料一般应不低与GB 94391988灰铸铁件中HT20，对于特殊场合用材料可采用铸铝、钢板、锻钢、铸钢或球墨铸铁，材料抗拉强度应不低与360N（2）铝质制动瓦销轴孔必须加钢套（3）制动瓦在满足本次设计要求外,结构包括制动衬块的所有连接件应能保证制动衬块有效磨损厚度（4）带制动衬套的制动瓦总成,所配用的制动衬块应符合JB/T7021.3-1993制动器 制动衬块的规定（5）制动瓦总成与制动轮的贴合面积应不小与设计面积60%,修磨后应达到70%.（6）制动瓦内弧面与制动衬块之间的装配间隙,在任意处应不大于0.5mm.（7）制动瓦总成

31、应不笑小于其匹配制动轮径对应的最大额定力矩值1.25倍的静力矩条件下，不得产生影响制动性能的永久变形，如轴孔或铆钉孔变形、铆钉剪断或变形、粘接面开。六 制动衬块的设计与选用1 制动衬块按其与制动瓦的连接方式分为：（1）粘接式制动衬块，代号E1。（2）铆接式制动衬块，代号E2。（3）组装式制动衬块，代号E3。2 制动衬块的尺寸如下图DbC1L基本尺寸极限偏差基本尺寸基本尺寸极限偏差基本尺寸极限偏差160+206560.2105+102007080.2513225090162+1.20315110100.3204400+30140256+0.4050018012320630225400+1.607

32、10+40225150.3452+0.60800280507+0.8 03 制动衬块的技术要求（1）制动衬块的最高热平衡温度为250。（2）制动衬块的摩擦系数：相对与铸铁、铸钢材料的制动轮动摩擦系数应小于0.35。（3）制动衬块的磨损率q：制动衬块在制动器惯性试验台上连续制动2000次，起磨损质量与磨损前质量之比不大于2%。4 材料力学性能名称指标线膨胀系数3x10压缩强度40洛氏硬度按P、M、L尺寸测定，使HR值在50115之间5 材料的选用注意事项（1）要具有一定的稳定的摩擦因数。（2）要具有良好的耐磨性。（3）要有尽可能小的压缩率和膨胀率。（4）制动时不易产生噪声，对环境无污染。（5）应

33、采用对人体无害的摩擦材料。（6）有较高的耐挤压强度和冲击强度，以及足够的抗剪切能力。（7）摩擦衬块的热传导率应控制在一定范围。6 材料比较石棉摩阻材料半金属摩阻材料金属摩阻材料制造容易、成本低、不易刮伤对偶；耐热性能差，随着温度升高而摩擦因素降低、磨耗增高和对环境有污染有金属纤维、黏结剂和摩擦性能调节剂组成，有较高的耐热性和耐磨性，没有石棉粉尘公害。粉末冶金无机质，耐热性好、摩擦性能稳定、制造工艺复杂、成本高、容易产生噪音和刮伤对偶综上所述制动衬块应具有摩擦系数大、摩擦系数恒定、允许高的工作温度、耐磨、不磨损制动轮、容许比压大、导热性好等性能，所以制动材料多数采用石棉材料或粉末冶金材料。七 销

34、的设计与选用1开口销视图2销的相互比较销主要用于定位，即固定零件之间的相互位置，是组合加工和装配是的主要辅助零件。也由于轴和轮毂或其他零件的连接，并传递不大的载荷，还可以用来做安全装置中的过载剪断元件。按销形状的不同，可以分为圆柱销、圆锥销和异形销（如开口销、槽销）圆柱销利用微量过盈装配在铰制的销孔中，多次装拆会松动，降低定位的精确性和连接的紧故性。普通圆柱销直径偏差有u8、m8、h11四种。圆锥销有1：50的锥度，在受横向力时可以自锁；靠锥度紧密装配在铰制的销孔中，可以多次装拆而不影响定位的精确性。内螺纹圆柱销、内螺纹圆锥销和外螺纹圆锥销等主要用于不能开通孔或拆卸困难的场合。开尾圆锥销主要用

35、于受冲击或振动载荷的情况下，可以防止松动。开口销具有结构简单、工作可靠、拆卸方便的特点，是一种防松零件，主要用于螺纹及其他紧故件的防松。不能用于定位，常用低碳钢丝制造。定位销通常不受载荷或受很小的载荷，其尺寸根据经验从标准中选取，承受载荷的销一般根据使用和结构要求选择其类型和尺寸。用做连接的销通常受到挤压和剪切，有时还受弯曲，定位销一般不受载荷或只受很小的载荷，其尺寸经验决定，同一面上，定位销不得少于两个。设计安全定位销时，其尺寸须按过载被剪断的条件来决定。销的材料一般用抗拉强度不低于500600Mpa的碳素钢，常用材料为35、45，其许用剪切应力为80Mpa.圆柱销和圆锥销的规格尺寸均为直径

36、d和长度L。其销的型式和标记示例如下表所示:名 称标 准 号图 像标 记 示 例圆锥销GB/1172000直径d=10mm，长度L=100mm，材料35号钢热处理硬度2838HRC，表面氧化处理的A型圆柱销。圆柱销 GB/T119.12000直径d=10mm,公称为m6长度L=80mm，材料为钢，不经表面处理开口销GB/T912000公称直径d=4mm(指销孔径)L=20mm，材料为低碳钢，不经表面处理销GB/T91 4x203技术条件和引用标准材料碳素钢：Q215、Q235铝合金：H63（GB/T 5232）不锈钢：1Cr17Ni7、0Cr18Ni9Ti(GB/T 1220)韧性开口销的每一

37、个脚应能经受反复一次的弯曲，而在弯曲部分不发生断裂或裂缝。弯曲方法，把开口销拉开，将其任意一直脚部分夹紧在验模内（不应产生压扁），然后将开口销弯曲90往返一次为一次弯曲。试验速度不应超过60次/min。检验模应制出半圆槽孔，其直径等于开口销的公称规格，工作质量眼圈尽可能制成圆形开口销两脚的间隙和两脚的错移量不大于开口销公称规格表面缺陷不允许有毛刺、不规格的和有害的缺陷表面处理钢钢、不锈钢不经处理简单处理综上所述，选用开口销符合这次毕业设计的要求。第六章螺纹的选用一 螺纹联接的基本类型1 螺栓联接（1）普通螺栓联接被联接件不太厚,螺杆带钉头,通孔不带螺纹,螺杆穿过通孔与螺母配合使用.装配后孔与杆

38、间有间隙,并在工作中不许消失,结构简单,装折方便,可多个装拆,应用较广.精密螺栓联接装配后无间隙,主要承受横向载荷,也可作定位用,采用基孔制配合铰制孔螺栓联接(H7/m6,H7/n6)（2）双头螺栓联接螺杆两端无钉头,但均有螺纹,装配时一端旋入被联接件,另一端配以螺母.适于常拆卸而被联接件之一较厚时.折装时只需拆螺母,而不将双头螺栓从被联接件中拧出.（3）螺钉联接适于被联接件之一较厚(上带螺纹孔),不需经常装拆,一端有螺钉头,不需螺母,适于受载较小情况(手册无六角头螺钉,L0=L即可)（4）紧定螺钉联接拧入后,利用杆末端顶住另一零件表面或旋入零件相应的缺口中以固定零件的相对位置.可传递不大的轴

39、向力或扭矩.5,特殊联接:地脚螺栓联；吊环螺钉联接二 螺纹联接件（1）螺栓 圆柱头(内六角)铰制孔螺栓螺纹部分直径较小螺栓 粗制精制机械制造中常用（2）双头螺栓两端带螺纹 A型有退刀槽 施入端长度也各有不同.B型无退刀槽（3）螺钉种类繁多半圆头 一字槽平圆头 十字槽 共有按头部形状 六角头 头部起子槽 内六角孔圆柱头 一字加十字槽沉头要求全螺纹与螺栓区别 要求螺纹部分直径较粗（4）紧定螺钉 锥端适于零件表面硬度较低不常拆卸常合末端 平端接触面积大,不伤零件表面,用于顶紧硬度较大的平面,适于经常拆卸圆柱端压入轴上凹抗中,适于紧定空心轴上零件的位置适于较轻材料和金属薄板(5)螺母 六角螺母:标准,

40、扁,厚圆螺母(与带翅垫圈)+止退垫圈带有缺口,应用时带翅垫圈内舌嵌入轴槽中,外舌嵌入圆螺母的槽内,螺母即被锁紧.螺母 粗制精制 粗制平垫 精制 A型（6）垫圈 普通垫圈 斜垫 B型带倒角防松垫圈(弹簧垫圈)起防松作用带翅垫圈等三 螺纹联接的预紧与防松1.预紧螺纹联接 松联接在装配时不拧紧,只存受外载时才受到力的作用轻少用紧联接在装配时需拧紧,即在承载时,已预先受力,预紧力QP预紧目的:保持正常工作.如汽缸螺栓联接,有紧密性要求,防漏气,接触面积要大性,靠摩擦力工作时,增大刚性等.必拧紧增大刚性增加联接刚度,紧密性和提高防松能力预紧力QP预力轴向作用力(拉力)但:预紧过紧拧紧力过大QP螺杆静载荷

41、增大,降低本身强度过松拧紧力QP过小工作不可靠一般:碳钢: 螺栓最小剖面积合金钢: 屈服极限 MPa2,防松:1) 防松目的实际工作中,外载荷有振动,有变化,材料高温需变等会造成摩擦力减少,螺纹副中正压力在某一瞬间消失,摩擦力为零,从而使螺纹联接松动,如经反复作用,螺纹联接就会松驰而失效.因此,必须进行防松,否则会影响正常工作,造成事故.2) 防松原理概括成一句话,即消除(或限制)螺纹副之间的相对运动,或增大相对运动的难度.3) 防松办法及措施 摩擦防松双螺母,弹簧垫圈,尼龙垫圈,自锁螺母等尼龙垫圈除防松外还可起密封作用螺母一端做成非圆形收口或开峰后径面收口,螺母拧紧后收口涨开,利用收口的弹力

42、使旋合螺纹间压紧. 机械防松:开槽螺母与开口销,圆螺母与止动垫圈,弹簧垫片,轴用带翅垫片,止动垫片,串联钢丝等.第七章润滑与润滑剂在机械传动中。零、部件的相对运动会在接触表面产生摩擦，造成传动能量的损耗和机械磨损，影响机械运动精度和使用寿命一 润滑的作用润滑的主要作用大致可归纳为以下几点。（1）减少摩擦。加入润滑剂后，在摩擦表面形成一层膜，可防止金属直接接触，从而大大减少摩擦磨损和机械功率的损耗。（2）降温冷却。摩擦表面经润滑后其摩擦因数大为降低，使摩擦发热率减少；对于液体润滑剂，润滑油流过摩擦表面带走部分摩擦热量，起散热降温作用，保证运动副的温度不会升温得过高。（3）清洗作用。润滑油流过摩擦

43、表面时，带走磨损落下的金属磨屑和污物。（4）防止腐蚀。润滑剂中都含有防腐、防锈添加剂，吸附于零件表面的油膜，可避免或减少由腐蚀引起的损坏。（5）缓冲减震作用。润滑剂都有在金属表面附着的能力，且本身的剪切阻力小，所以在运动副表面受到冲击载荷时，具有吸振的能力。（6）密封作用。半固体润滑剂具有自封作用，一方面可以防止润滑剂流失，另一方面可以防止水分和杂质的侵入。二 润滑剂及其选择生产中常用的润滑剂可分为液体润滑剂、半固体润滑剂、固体润滑剂和气体润滑剂等。在一般机械设备中，多用前两类，且通常用润滑油或润滑脂来润滑。 润滑油及其选择1 润滑油的种类工业用润滑油有合成油和矿物油两类。合成油为有机合成产品

44、，具有优良的润滑性能，且化学稳定性好、耐高温或低温，但价格较高，目前多用于航天航空、原子工业等特殊场合。矿物油为石油分馏产品，润滑性能较好，适用性广，且来源充足，价格较低，应用最广。我们这次的设计便采用矿物油。2 润滑油的主要性能指标（1）粘度。粘度是润滑油最重要的性能指标，是选用润滑油的主要依据。它反映了液体内部产生相对运动时分子间内摩擦阻力的大小。润滑油粘度越大，承载能力也越大。润滑油的粘度并不是固定不变的，而使随着温度和压强而变化的。当温度升高时，粘度降低；压力增大时，粘度增高。润滑油的粘度分为动力粘度、运动粘度和相对粘度，各粘度的具体含义及换算关系可参照有关的标准。（2）粘度指数。温度

45、是影响油粘度的主要因素。温度升高，粘度会明显降低。粘度指数是衡量润滑油粘度温度变化大小的指标。粘度指数越大，油粘度受温度变化的影响越小，油品的粘度性能越好。（3）油性。油性是指润滑油湿润或吸附于干摩擦表面的性能，吸附能力越强，油性越好，有利于减少摩擦、磨损，防止产生胶合。（4）极压性能。极压性能是指润滑油中的活性分子与摩擦表面形成抗磨、耐高压化学反应膜的能力。重在机械设备，如大功率齿轮传动、蜗杆传动等，要采用极压性能好的润滑油。国外经常采用倾点来表示油品的凝固温度。倾点为油品在给定条件下丧失流动性的温度以上3的温度。三 选用润滑油的原则选用润滑油主要是确定油品的种类和牌号。一般根据机械设备的工

46、作条件、载荷和速度，先确定合适的粘度范围，再选择适当的润滑油品种。选择的原则是，在下列情况下应选用黏度高的润滑油：高温重载、低速；机器工作中有冲击、振动、运转不平稳，并经常启动、停车、反转、变载变速；轴与轴承间的间隙较大，加工表面粗糙等。在高速、轻载、低温、采用压力循环润滑、滴油润滑等情况下，可选用粘度低的润滑油。四 润滑方法和润滑装置正确地选择了润滑剂后，还必须用适当的方法和装置将其输送到各摩擦部位，并对摩擦部位的润滑情况进行检查、监控、调节和报警，对润滑装置及时维护，以保证机器设备处于良好的润滑状态。 润滑方法有：手工加油润滑，滴油润滑，油环润滑，油浴和飞溅润滑，喷油润滑，压力循环润滑，油

47、雾润滑。我们带式输送机托辊的润滑方法就选用手工加油润滑。 操作人员用油壶或油枪将油注入设备的油孔、油嘴或油杯中，使油流至需要润滑的部位。这种润滑方法简单，但供油不均匀、不连续，只适用于低速、轻载和间歇工作的场合。 设备润滑系统在运行一定时间后，润滑系统中不免累计有水分、尘埃、锈皮、磨屑、纤维及不溶于油的变质产物等沉淀。变质、油沉淀物的润滑油应按照计划进行更换。确定换油后，设备清洗换油工艺一般分为三个阶段3. 准备检查阶段4. 清洗换油阶段5. 检查调整阶段五 添加润滑油的一般原（1）储油部位每隔5-7天检查并加油一次，保证油量至规定的位置（2）人工加油的主要部位，如油杯、油眼、手按油阀、手泵和

48、轴销油孔等，每班加油2次。（3）作连续相对运动部位，如机床水平导轨面、传动丝杠和光杠等，每班加油2次。（4）滤器油毡垫等每星期拆洗一次。与摩擦性的带传动相比，链传动无弹性滑动和整体打滑现象，因而能保证准确的平均传动比，传动效率较高；又因链条不需要像带那样张得很紧，所以作用于轴上的径向压力较小；链条采用金属材料制造，在同样的适用条件下，链传动的整体尺寸较小，结构较为紧凑；同时，链传动能在高温和潮湿的环境下工作。 与齿轮传动相比，链传动的制造与安装精度要求较低，成本也低。在远距离传动时，其结构比齿轮传动轻便得多。链传动的主要缺点是：只能实现平行轴间链轮的同向传动；运转时不能保证衡定的瞬时传动比；磨

49、损后易发生跳齿；工作时有噪声；不宜用在载荷变化很大、高速、急速反向的传动中。链传动主要用在要求工作可靠，两轴相距较远，低速重载，工作环境恶劣，以及其他不宜采用齿轮传动的场合。例如在摩托车上采用链传动，结构上大为简化，而且使用方便可靠；掘土机的运行机构就采用了链传动，它虽然经常受到土块、泥浆和瞬时过载等的影响，依然能很好的工作。链条按用途不同可以分为传动链、输送链和起重链机械中。在一般机械传动中，常用的是传动链。传动链又可以分为短节距精密滚子链（简称滚子链）、齿形链等类型。其中滚子链常用于传动系统的低速级，一般传动的功率在100KW以下，链速不超过15m|s，推荐使用的最大传动比i=8。齿形链应

50、用较少。在本设计中卷筒主轴转速较小，因而可采用链传动，结构简单，操作方便。3.2 链轮的选择 滚筒上链轮的外径为312，齿数为z=76，为主动轮。现需设计机床上的从动链轮，从设计中需要考虑到滚筒旋转一周，丝杠可以保证向前走一个螺距。 已知钢丝绳直径为，有的间距，故绳槽的螺距为t=24.5+3.5=28。因而设计丝杠的螺距t=28，链轮的平均传动比为i=故由上可得，从动链轮与主动链轮齿数相等，最大直径相等，即 D=3123.3 链传动的受力分析 链传动在安装时，应使链条受到一定的张紧力。张紧力是通过使链条保持适当的垂度所产生的悬垂拉力来获得的。链传动张紧的目的主要是使松边不致过松，以免出现链条的

51、不正确啮合，跳齿或脱链。因为链传动为啮合传动，所以与带传动相比，链传动所需的张紧力要小得多。链传动在工作时，存在紧边拉力和松边拉力。如果不计传动中的动载荷，则紧边拉力和松边拉力分别为：式中：有效圆周力为式中： P传递的功率，KW；V链速，ms。离心力引起的拉力为式中，q为链条单位长度的质量，kgm。悬垂拉力其中： 式中：a链传动的中心距。mm； K垂度系数。，边不至过松目的3.4 链轮的防护与润滑 3.4.1.链轮的润滑 链传动的润滑十分方便，对高速、重载的链传动更为重要。良好的润滑可缓和冲击，减轻磨损，延长链条使用寿命。 链条的润滑方式包括：定期人工润滑，滴油润滑，油池润滑，油盘飞溅润滑，压

52、力供油润滑等。 润滑油推荐采用牌号为32、46、68的全损号系统用油。对于开式及重载低速运动，可在润滑油加入MoS2，WS2等添加剂。对于不便使用润滑油的场合，允许使用润滑脂，但应定期清洗和更换润滑脂。 3.4.2链传动的保护 为了防止工作人员无意中碰到链传动装置中的运动部件而受到伤害，应该用防护罩将其封闭。防护罩还可以将链轮与灰尘隔离，以维持正常的润滑状态。4 丝杠的设计计算及其支承方式的选择 4.1 丝杠的设计 4.1.1 丝杠螺母传动的特点及应用 丝杠螺母传动的特点：1.用较小的扭矩转动丝杠（或螺母），可是螺母（或丝杠）获得较大的轴向牵引力。2.可达到很大的降速传动比，使降速机构大为简化

53、，传动链得以缩短。3.能达到较高的传动精度。用于进给机构时，还可兼作测量元件，通过刻度盘读出直线位移的尺寸，最小读数值可达0.001mm。4.传动平稳，无噪声。5.在一定条件下能自锁，即丝杠螺母不能进行逆传动。此特点特别适用于作部件升降传动，可防止部件因自重而自动降落。 表4-1常用丝杠螺母传动的方式及应用序号传动方式及旋转，移动方向简图特点应用 1丝杠转动螺母移动 用于机床的进给运动，部件的移动和调整（如镗床主轴箱，车床尾架套筒的移动等） 2 丝杠转动丝杠移动用于机床的进给运动，部件的移动和调整（如铣床和立钻工作台的升降，牛头刨床滑枕的调整等） 3螺母转动螺母移动用于机床部件的移动和调整（一般用于手动调整机构，如插齿机主轴箱的移动调整） 4螺母转动丝杠移动用于机床部件的移动和调整（如平面磨床的垂直进给等）4.1.2 滑动丝杠螺母传动 表4-2梯形、方形牙型滑动丝杠的优缺点：序 号 螺 纹 牙 型优点缺点应用范围1梯形 （1）工艺性好，车、铣、磨均可（2）在螺距相同时，螺纹强度比方牙螺纹高（3）使用开