JMB-45型单速回柱绞车设计说明书

中国矿业大学本科生毕业设计姓名：沈江学号：03101070学院：机电工程学院专业：机械工程及自动化设计题目：JMB-45型单速回柱绞车设计专题：指导教师：李炳文职称：教授二O一四年六月徐州

中国矿业大学毕业论文任务书学院机电工程学院专业年级机自10-4班学生姓名沈江任务下达日期：2014年1月11日毕业论文日期：2014年3月13日至2014年6月18日毕业论文题目：JMB-45型单速回柱绞车设计毕业论文专题题目：毕业论文主要内容和要求：主要内容：JMB-45型单速回柱绞车的设计计算；主要是对减速箱的结构和传动的计算。其中要对箱体中的传动比分配进行计算，齿轮传动的计算，轴的设计计算和各种连接件及轴承的选择设计和校核计算。具体要求：要完成毕业设计图纸3.5张零号图纸；按学校要求打印、装订设计说明书，说明书正文七十页左右；中英文摘要400字；参考文献20篇左右翻译1篇外文资料，3000字左右。院长签字：指导教师签字：

中国矿业大学毕业论文指导教师评阅书指导教师评语（①基础理论及基本技能的掌握；②独立解决实际问题的能力；③研究内容的理论依据和技术方法；④取得的主要成果及创新点；⑤工作态度及工作量；⑥总体评价及建议成绩；⑦存在问题；⑧是否同意答辩等）：成绩：指导教师签字：年月日

中国矿业大学毕业论文评阅教师评阅书评阅教师评语（①选题的意义；②基础理论及基本技能的掌握；③综合运用所学知识解决实际问题的能力；③工作量的大小；④取得的主要成果及创新点；⑤写作的规范程度；⑥总体评价及建议成绩；⑦存在问题；⑧是否同意答辩等）：成绩：评阅教师签字：年月日

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中国矿业大学毕业论文答辩及综合成绩答辩情况提出问题回答问题答辩委员会评语及建议成绩：答辩委员会主任签字：年月日学院领导小组综合评定成绩：学院领导小组负责人：年月日

摘要回柱绞车主要用于矿山井下回柱放顶或水平牵引重物等。绞车电机、电控设备具有隔爆性能。自投入使用以来，以其设备结构的简单，系统配置的方便灵活，外形尺寸小，使用方便，价格较低等优点受到越来越多矿井的欢迎。为进一步做好回柱绞车的改进工作，本文设计了一种新型的大吨位辅助运输设备：JMB-45型单速矿用回柱绞车。这种绞车主要的设计部件有三个：减速器，滚筒和底座。该绞车除具有原类型绞车的各种优点外，还有其独具的特点，如减速器传动结构设计的独特，滚筒结构布置的新颖等。文中首先对回柱绞车运输的现状及其在国内外的发展情况和运输过程中的传动系统图进行了简要说明；其次详细地说明了该绞车的结构特点和减速器传动结构的原理，并对该绞车减速器和滚筒装置中各部件进行设计、计算和校核，经校核计算得出各部件强度均满足要求；附录部分附写了该绞车在井下的安装示意图，该绞车的相关技术参数和轴承、齿轮及配用电器的参数等。关键词:回柱绞车；新型；矿山辅助运输

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.

目录1概述 11.1绞车运输在国内外的发展状况 11.2单速回柱绞车运输系统传动图，及绞车基本性能特点 11.2.1系统传动图 11.2.2JMB45型单速回柱绞车外形图 21.2.3工作原理 21.2.4使用环境条件与环境影响 21.2.5主要构成及结构特征 22JMB-45型单速回柱绞车的设计与计算 32.1设计总则 32.2已知条件 32.3牵引钢丝绳直径的确定及滚筒直径的确定 32.3.1钢丝绳的选择 32.3.2滚筒参数的确定 32.4传动系统的确定、运动学计算及电机的选择 42.4.1传动系统的确定： 42.4.2计算传动效率 52.4.3各级传动比分配及总传动比 52.4.4计算钢丝绳速度 62.4.5确定钢丝绳在卷筒上的拉力及卷筒上的功率 62.4.6选择电机型号 62.4.7验算电机闷车时，钢丝绳在里层的安全系数 73齿轮传动的设计计算 83.1第一级直齿锥齿轮传动设计计算 73.1.1基本参数 73.1.2强度计算 83.2第二级齿轮传动的强度校核 123.2.1基本参数 123.2.2强度校核 123.3第二级齿轮传动的强度校核 123.3.1基本参数 163.3.2强度校核 163.4第四级齿轮传动的强度校核 193.4.1基本参数 193.4.2强度校核 193.5第五级齿轮传动前级的强度校核 223.5.1基本参数 223.5.2强度校核 233.6第五级齿轮传动后级的强度校核 263.6.1基本参数 263.6.2强度校核 264齿轮轴传动的设计计算 304.1锥齿轮轴的设计计算与强度校核 304.1.1轴的初步计算 304.1.2轴的疲劳强度校核 304.1.3锥齿轮轴上键的强度验算 334.1.4锥齿轮轴上轴承的寿命验算 344.2二轴的设计计算与强度验算 344.2.1轴的初步计算 344.2.2轴的疲劳强度校核 354.2.3二轴上键的强度验算 404.2.4二轴轴承的寿命验算 404.2.5二轴上圆柱齿轮与双联齿轮联接螺栓的强度验算 414.3花键轴的设计计算与强度验算 424.3.1轴的初步计算 424.3.2轴的疲劳强度校核 424.3.3花键轴上花键的强度验算 494.3.4花键轴上轴承的寿命验算 494.4过桥轮轴的设计计算与强度计算 504.4.1初定轴的直径 504.4.2轴的疲劳强度校核 504.5卷筒轴的设计 524.5.1先对卷筒轴进行受力分析 524.5.2对卷筒轴进行受力分析 534.5.3轴的直径的初步确定 544.5.4轴的疲劳强度校核 554.5.5卷筒轴上轴承的寿命验算 574.5.6卷筒轴上卷筒与大齿圈联接螺栓的强度验算 575结论 59参考文献 60附录 61英文原文 71中文翻译 76致谢 801概述1.1绞车运输在国内外的发展状况近40年我国的煤炭工业发生了巨大变化，开采技术已接近或部分达到国际先进水平，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了运输，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带式输送机化，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力式的运输方式，运输战线长，环节多，占用的搬运设备、人员多，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。可见矿井辅助运输是当前现代化矿井建设的关键和重点。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；到了70年代，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；f、大功率；g、外形简单、平滑、美观、大方。针对国外的情况我们应该采取以下措施：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。1.2单速回柱绞车运输系统传动图，及绞车基本性能特点1.2.1系统传动图如图1-2（另见附录5）。图1-2单速回柱绞车运输传动图1-绞车；2-分绳轮；3-小矿车；4-储绳梭车；5-钢丝绳；6-轨道；7-托绳轮；8-张紧轮及张紧装置。1.2.2JMB45型单速回柱绞车外形图见图1-1（另见附录1）。图1-1新型单速回柱绞车结构1—底座;2—电动机;3—联轴器;4—制动器;5—变速器;6—滚筒装置该回柱绞车具有以下结构特点:(1)整机布局合理,结构新颖紧凑,体积小,占用面积少,动力输入方向和滚筒轴垂直。可以实现连续运输,运输距离长,效率高。(2)绞车采用新型结构的变速器,具有独创性。变速器结构基本对称,外形美观大方,内部零部件布置合理、结构紧密。通过齿轮啮合传动输出,与以往的轴输出不同。如此可以减少一个变速器输出轴和滚筒轴的联接装置,减少了传动环节。采用齿轮啮合传动,传动效率高。是一种新型、高效、大速比、大承载能力的减速装置。(3)滚筒结构布置对称,由一对调心滚子轴承支承在滚筒轴上,支承效果好,支承刚度高,运行平稳。而且滚筒主轴是心轴,不承受动载荷,使得对轴的强度和刚度要求大为降低,如此可以减少工艺环节,节约材料,降低成本。1.2.3工作原理由电机提供动力，采用变速箱和一对渐开线圆柱直齿轮传动，通过回柱绞车滚筒旋转，借助钢丝绳与滚筒之间的摩擦力而达到传送重物之目的。1.2.4使用环境条件与环境影响(1)该绞车可在矿井下有瓦斯的巷道中使用。(2)该绞车无污染，不影响周围的环境。1.2.5主要构成及结构特征该绞车由底座、变速箱、滚筒部分、联轴器、制动装置等构成。(1)底座。由结构件焊接成整体，通过地脚螺栓与基础固定。(2)变速箱。采用硬齿面齿轮。(3)滚筒部分。滚筒部分由大齿轮、主轴、卷筒及轴承等组成。(4)联轴器。联轴器用于联结电机和变速箱。(5)制动装置为电力液压推杆。(6)齿轮罩。铁皮制成固定于底座上，用以保护大小齿轮，以保证安全。2JMB-45型单速回柱绞车的设计与计算2.1设计总则煤矿生产，安全第一。面向生产，力求实效，以满足用户最大实际需求。既考虑到运输为主要用途，又考虑到运搬、调度、回柱等一般用途。贯彻执行国家、部、专业的标准及有关规定。技术比较先进，并要求多用途。2.2已知条件设计寿命：t=5000h最大牵引力：T=450kN牵引速度：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2.3.2滚筒参数的确定根据JB1409-74确定卷筒宽度B卷筒容绳宽度B<=2190所以取B=874初选每层缠绕圈数：初选钢丝绳缠绕层数为：6验算卷筒容伸量LL=[=3.14]/1000=398式中：——钢丝绳每层降低系数，=0.95确定卷筒直径卷筒最大缠绕直径==730=1110mm2.4传动系统的确定、运动学计算及电机的选择2.4.1传动系统的确定：JMB—45型单速回柱绞车传动简图如图2-1：（另见附录2）图2-1其传动路线：电动机→弹性联轴器→主轴Ⅰ→→主轴Ⅱ→→→→轴Ⅲ→→→轴Ⅴ→卷筒。2.4.2计算传动效率各传动的效率：根据表1－4查得：计算传动总效率2.4.3各级传动比分配及总传动比工作机的转速电动机的转速n=985r/min总传动比==3.10==2.90==2.52==2.52==4.19=322.4.4计算钢丝绳速度钢丝绳速度：2.4.5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⒉计算电机轴上的功率2.4.6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。电机型号：YB2-315M-6功率：90kw重量：1140kg2.4.7验算电机闷车时，钢丝绳在里层的安全系数1、电机在闷车时，钢丝绳的拉力2、电机闷车时，钢丝绳在里层的安全系数所以电机闷车时，钢丝绳也安全。3齿轮传动设计计算3.1第一级直齿锥齿轮传动设计计算3.1.1基本参数3.1.2强度计算确定主要尺寸1）原动机为电动机，工作平稳，工作机为无极绳绞车，工作平稳。由表8-119选取：2）由表8-208查得：3）由图8-38查得：4）m=85）小轮平均分度圆直径6）7）8）9）10）齿形制选用GB/T12369-1990，则：11）按接触疲劳强度校核计算1）2）3）由表8-207查得：4）由图8-95查得：5）由图8-96查得：6）由图8-97查得：7）由表8-122查得：8）由图8-98查得：(直齿轮)9）10）由表8-123得：11）由图8-39，按不允许点蚀，查得：12）见表8-417，由图8-40查得：13）由图8-41查得：14)由图8-42查得：15）由表8-206查得：16）齿轮的17）由表8-121查取：（失效效率为1％）18）由以上计算可知，齿轮的接触疲劳强度通过。按弯曲疲劳强度校核计算1）由表8-208查得：2）由图8-96查得：3）由图8-100查得：由图8-99查得：4）由图8-45查得：5）由图8-46查得：6）查表8-209得：7）8）由图8-47查得：9）由图8-48查得：10）由图8-106查得：11）12）由表8-121查得：13）因此，齿轮的弯曲疲劳强度通过。3.2第二级齿轮传动的强度校核3.2.1基本参数3.2.2强度校核按接触疲劳强度校核1）2）3）4）5）由表8-119选取：6）由图8-32查得：7）由图8-34查得：见表8-120：8）9）由图8-36查得：10）由表8-122查得：11）由图8-38查得：12)13）由图8-39，按允许点蚀查得：14），由图8-40查得：15）由图8-41查得：16）由图8-42，按光洁度，中心距查得：17）由图8-43查得：18)19）20）查表8-121得：21）由此可知，齿轮的接触疲劳强度通过。按弯曲疲劳强度校核1）由图8-34查得：见表8-120，按8级精度，查得：2）由图8-44，查得：3）由图8-46查得：4）由图8-47查得：5）查表8-124得：6）按由图8-49查得：7）按，由图8-50查得：8）9）10）查表8-121得：11）由以上可知，齿轮的弯曲疲劳强度通过。

3.3第三级齿轮传动的强度校核3.3.1基本参数3.3.2强度校核1、按接触疲劳强度校核1）2）3）4）5）由表8-119选取：6）由图8-32查得：7）由图8-34查得：见表8-120：8）9）由图8-36查得：10）由表8-122查得：11）由图8-38查得：12）13）由图8-39，按允许点蚀查得：14），由图8-40查得：15）由图8-41查得：16）由图8-42，按光洁度，中心距查得：17）由图8-43查得：18）19）20）查表8-121得：21）由此可知，齿轮的接触疲劳强度通过。按弯曲疲劳强度校核1）由图8-34查得：见表8-120，按8级精度，查得：2）由图8-44，查得：3）由图8-46查得：4）由图8-47查得：5）查表8-124得：6）由图8-49查得：7）由图8-50查得：8）9）10）查表8-121得：11）由上可知，齿轮的弯曲疲劳强度通过。3.4第四级齿轮传动的强度校核3.4.1基本参数3.4.2强度校核1、按接触疲劳强度校核1）2）3）4）5）由表8-119选取：6）由图8-32查得：7）由图8-34查得：见表8-120：8）9）由图8-36查得：10）由表8-122查得：11）由图8-38查得：12）13）由图8-39，按允许点蚀查得：14），由图8-40查得：15）由图8-41查得：16）由图8-42，按光洁度，中心距查得：17）由图8-43查得：18）19）20）查表8-121得：21）由此可知，齿轮的接触疲劳强度通过。按弯曲疲劳强度校核1）由图8-34查得：见表8-120，按8级精度，查得：2）由图8-44，查得：3）由图8-46查得：4）由图8-47查得：5）查表8-124得：6）由图8-49查得：7）按，由图8-50查得：8）9）10）查表8-121得：11）由此可知，齿轮的弯曲疲劳强度通过。3.5第五级齿轮传动前级的强度校核3.5.1基本参数3.5.2强度校核按接触疲劳强度校核

1）2）3）4）5）由表8-119选取：6）由图8-32查得：7）由图8-34查得：见表8-120：8）9）由图8-36查得：10）由表8-122查得：11）由图8-38查得：12)13）由图8-39，按允许点蚀查得：14），由图8-40查得：15）按由图8-41查得：16）由图8-42，按光洁度，中心距查得：17）由图8-43查得：18)19）20）查表8-121得：21）由此可知，齿轮的接触疲劳强度通过。按弯曲疲劳强度校核1）由图8-34查得：见表8-120，按8级精度，查得：2）由图8-44，查得：3）由图8-46查得：4）由图8-47查得：5）查表8-124得：6）,由图-498查得：7）按,由图8-50查得：8）9）10）查表8-121得：11）考虑到为开式传动，当齿厚磨损10％厚度时取：

因过桥齿轮为对称循环，所以疲劳极限应考虑70％的系数。由此可知，齿轮的弯曲疲劳强度通过。3.6第五级齿轮传动后级的强度校核3.6.1基本参数3.6.2强度校核按接触疲劳强度校核

1）2）3）4）5）由表8-119选取：6）由图8-32查得：7）由图8-34查得：见表8-120：8）9）由图8-36查得：10）由表8-122查得：11）由图8-38查得：12）13）由图8-39，按允许点蚀查得：14），由图8-40查得：15）由图8-41查得：16）按由图8-42，查得：17）由图8-43查得：18）19）20）查表8-121得：21）由此可知，齿轮的接触疲劳强度通过。按弯曲疲劳强度校核1）由图8-34查得：见表8-120，按8级精度，查得：2）由图8-44，，查得：3）由图8-46查得：4）由图8-47查得：5）查图8-48得：6），由图8-49查得：7）按，由图8-50查得：8）9）10）查表8-121得：11）考虑到为开式传动，当齿厚磨损10％厚度时为失效，因此由表8-125取：

因过桥齿轮为对称循环，所以疲劳极限应考虑70％的系数。由此可知，齿轮的弯曲疲劳强度通过。

4齿轮轴传动的设计计算4.1锥齿轮轴的设计计算与强度校核4.1.1轴的初步计算4.1.2轴的疲劳强度校核计算作用在锥齿轮上的力锥齿轮轴的受力图，水平弯矩图、垂直弯矩图、合成弯矩图及扭矩图分别如图4—1a,b,c,d，e所示。图4-1计算反力3)求合力：计算弯矩

3)求合成弯矩确定危险截面

根据载荷较大及截面较小的原则，选取截面Ⅱ为危险截面。校核危险截面的安全系数计算内容及公式截面Ⅱ的计算值及数据说明1016.281117.38172800见表8－360345600见表8－360685见表8－3460.15合金钢5.52见表8－3643.71见表8－3651.3～1.5见表8－358由：由上计算可知，轴的疲劳强度通过。4.1.3锥齿轮轴上键的强度验算 由以上可知，键的强度通过。4.1.4锥齿轮轴上轴承的寿命验算B处的轴承均选用圆锥滚子轴承32920（GB/T297-1994），由于B处的轴承受力较A处大，故仅需校核B处的轴承，考虑最不利的情况，即锥齿轮的轴向力全部由B轴承承担。由【2】中表4－251查得：由以上可知，选用轴承的寿命满足要求。4.2二轴的设计计算与强度验算4.2.1轴的初步计算按扭转强度初定轴的直径，由表8－347查得：考虑到键槽的影响及轴的受力情况，取轴的基本直径d=130mm。4.2.2轴的疲劳强度校核1、轴的支反力：

如图4-2所示，轴受力简图（a）,水平面受力简图（b）,水平面力矩图（Mb）,垂直面受力简图（c）,垂直面力矩图（Mc）及轴所受力矩图（M）。图4-21）在水平面内：2）在垂直面内：3)求合力：求弯矩1）求垂直面弯矩

2）求水平面弯矩3)求合成弯矩确定危险截面经过比较，根据载荷较大及截面面积较小的原则，选取截面Ⅱ、Ⅲ为危险截面。校核危险截面的安全系数：计算内容及公式计算值或数据说明截面Ⅱ截面ⅢT()19780.89M()6660.815346.25274400150见表8－362548800300见表8－359130130见表8－3460.15合金钢有效应力集中系数见表8－365见表8－367见表8－369见表8－368见表8－364见表8－364许用安全系数1.3～1.5见表8-358由：所以，轴的疲劳强度校核通过。4.2.3二轴上键的强度验算B处的键为B型普通平键，型号为：键B(GB1095-79),由表8－381查得：由于：所以，键强度满足要求。E处的键为普通平键，型号为：键A(GB1097-79),由表8－381查得：由于：所以，键强度满足要求。4.2.4二轴轴承的寿命验算A、F处轴承均为调心滚子轴承22226C/W33型（GB/T288-1994）,A处轴承受力较F处大，故仅需校核A处的轴承，考虑最不利的情况，即锥齿轮的轴向力全部由A轴承承担。由表4-239查得：n=317.74rpmD处轴承为调心滚子轴承22232型（GB/T288-1994）,C处的两个轴承为圆锥滚子轴承30230型（GB/T288-1994）上式中，1.5是考虑到齿轮受力与轴承受力的不匀称的影响，据以上计算可知，二轴上各轴承的寿命均满足要求。4.2.5二轴上圆柱齿轮与双联齿轮联接螺栓的强度验算螺栓的校核公式为：上式中，——齿轮上的额定扭矩，；K——安全系数，K=2；——螺栓孔中心圆直径，；Z——螺栓数目，Z＝8；——螺栓孔直径，；

——螺栓材料的许用剪切应力，由表8-348查得：。所以，联接螺栓的强度满足要求。4.3花键轴的设计计算与强度验算4.3.1轴的初步计算按扭转强度初定轴的直径由表8－347查得：注：因为轴左端受力较大，而右端受力较小，所以，取直径时按左端取。4.3.2轴的疲劳强度校核1、基本参数：1）求水平面（XOZ面）的支反力在水平面求各力对C点的挠度由于C点水平方向的挠度为0，故：得：2）求垂直面（YOZ面）的支反力在垂直面求各力对C点的挠度由于C点垂直方向的挠度为0，故：3）求合力求弯矩1）求水平面弯矩

2）求垂直面弯矩3）求合成弯矩注：花键轴的受力简图、水平面受力图、垂直面受力图、水平面弯矩图、垂直面弯矩图、合成弯矩图分别如图4-3中a,b,c,Mx,My,M所示。图4-3确定危险截面经过比较，根据载荷较大及截面面积较小的原则，并据力矩图中力矩大小选取截面Ⅱ为危险截面。校核危险截面的安全系数计算内容及公式截面Ⅱ的计算值及数据说明34574.28143816.14583200（外径定心）见表8-3631166400230见表8-3460.15合金钢花键见表8-367见表8-369见表8-3681.3～1.5见表8-358故：危险截面的安全系数由上可知，该轴满足强度要求。4.3.3花键轴上花键的强度验算D处的花键为EXT由表8-380：上式中：——扭矩，；——载荷分布不均匀系数，；——花键齿数，；——花键齿的工作高度，；——工作长度，；——花键的平均直径，；——许用比压，由表8－382查得，。由上计算可知，花键强度满足要求。4.3.4花键轴上轴承的寿命验算A处的轴承选用调心滚子轴承22232cc/w33型（GB/T288-1994）。由手册查得：C处的轴承选用调心滚子轴承23138CC/W33型（GB/T288-1994）。由手册查得：E处的轴承选用调心滚子轴承23028c/w33型（GB/T288-1994）。由手册查得：F处的轴承选用调心滚子轴承23028c/w33型（GB/T288-1994）.由手册查得：G处的轴承选用调心滚子轴承22226C/W33型（GB/T288-1994）。由手册查得：由以上计算可知，花键轴上的轴承全部满足寿命要求。4.4过桥轮轴的设计计算与强度计算4.4.1初定轴的直径过桥轮轴为固定心轴，不受扭矩，根据结构要求和前级轴径，初定轴的直径为。4.4.2轴的疲劳强度校核求支反力：由于过桥轮轴在水平方向的力相互抵消，仅受垂直方向的力，轴的受力简图及垂直方向受力如图4-4a图4-4由于轴关于C点对称，所以：求弯矩：确定危险截面：由力矩图可知危险截面即为截面Ⅰ。校核危险截面的安全系数：计算内容及公式截面Ⅰ的计算值或数据说明48461.7583200见表8-360230见表8-3460.25合金钢3.94见表8-3641.3～1.5见表8-358危险截面的安全系数：由以上计算可知，该过桥轮轴的强度满足要求。过桥轮轴的两个轴承选用调心滚子轴承23036cc/w33型（GB/T288-1994）。由手册查得：由以上计算可知，该两轴承的寿命满足要求。4.5卷筒轴的设计4.5.1先对卷筒轴进行受力分析将大齿轮、卷筒看作一个整体，求轴承作用卷筒上的力。经分析知，当钢丝绳位于靠大齿轮一端时，轴承、的受力最大，将各力移至卷筒轴心上，卷筒受力简图、水平面及垂直面受力分别如图4-5a图4-5求水平面受力：求垂直面受力：（F点与C点重合）求合力：`4.5.2对卷筒轴进行受力分析求水平面受力求垂直面受力：求合力：

4.5.3轴的直径的初步确定由表8-350得：上式中：——弯矩，（由后面的计算得）；——许用弯曲应力，由表8-346查得，；取：4.5.4轴的疲劳强度校核轴的受力图及弯矩图见图4-6a图4-6求弯矩：求水平面弯矩求垂直面弯矩求合成弯矩确定危险截面根据弯矩较大及截面较小的原则，选取截面Ⅰ为危险截面。校核危险截面的安全系数 计算内容及公式截面Ⅰ的计算值或数据说明124927800000见表8-360250见表8-3460.25合金钢2.76见表8-3641.3～1.5见表8-358危险截面的安全系数：由以上计算可知，卷筒轴的疲劳强度满足要求。轴的静强度校核计算内容及公式计算值或数据说明0心轴无扭矩见注解800000见表8-360250见表8-346由上，因此，轴的静强度满足要求。注：因为电机过载系数为2，而最大弯矩已经在电机过载系数为1.18的情况下计算出来，所以，计算时应乘以系数为：2/1.18=1.695。4.5.5卷筒轴上轴承的寿命验算卷筒轴上A、B两处均选用调心滚子轴承23140cc/w33型（GB/T288-1994）。由于A处轴承受力较大，故只需校核A处的轴承。由手册查得：由以上计算可知，轴承的寿命满足要求。4.5.6卷筒轴上卷筒与大齿圈联接螺栓的强度验算螺栓的校核公式为：上式中：——滚筒所受的额定扭矩，；——螺栓孔中心圆直径，；——螺栓数目，；——螺栓孔直径，；——螺栓材料的许用应力，，；查《机械零件》P86，取：由以上计算可知，螺栓的联接是安全的。

5结论回柱绞车是煤矿和金属矿井巷道的以钢丝绳牵引的普通轨道运输设备。从发明到现在，已经有几十年的时间，在不断的实践和应用中，其工作滚筒的结构形式和牵引能力也发生了很大的变化。从最老式的滚筒直径非常大的滚筒体加摩擦瓦结构形式，到现在的结构简单小滚筒形式，其牵引力也从最初的几十千牛到现在的上百千牛，滚筒的外形也从直线形、锥形到抛物线形，都是在实践中不断改进的，以满足实际生产和发展的需要。本篇设计的单速回柱绞车适用于长距离、大倾角、多变坡、大吨位工况条件下的工作面顺槽、采区上(下)山和集中轨道巷材料、设备等系统行驶线路内的不经转载的直达运输。也可用于金属矿井巷道和地面上坡度不大且起伏变化的轨道运输。是替代传统小绞车接力、对拉运输方式，实现重轻型液压整体支架和矿井各种运输的一种比较理想的运输装备。简化了运输环节,减少了辅助人员,改善了工人劳动条件,运行安全可靠。操作和维修都比较方便。整的来说,该绞车具有结构新颖紧凑,布局合理,体积小,寿命长,功率大,效率高,操作方便,运行安全可靠等特点,满足了目前煤矿的发展需要,特别适用于中小型煤矿,具有很广泛的应用场合和发展前景。

参考文献王洪欣，李木，刘秉忠.机械设计工程学（Ⅰ）.中国矿业大学出版社.181-193.唐大放，冯小宁，杨现卿.机械设计工程学（Ⅱ）.中国矿业大学出版社.103-203.单辉祖，材料力学（Ⅰ）.高等教育出版社.13-115.《机械设计手册》联合编写组编，中册，化学工业出版社.王克昌，曹文厚主编.回柱放顶.煤炭工业出版.洪晓华.矿井运输提升.中国矿业大学出版社.单丽云，强颖怀，张亚非.工程材料.中国矿业大学出版社.刘鸿文.简明材料力学．北京：高等教育出版社，1999．李宜民，王慕龄，宫能平。理论力学．中国矿业大学出版社。王绍定.矿用小绞车[M].北京:煤炭工业出版社,1981.程居山.矿山机械[M].徐州:中国矿业大学出版社,1997.中国矿业大学机械制图教材编写组。画法几何及机械制图.徐州：中国矿业大学出版社.甘永立.几何量公差与检测（第五版）.上海科学技术出版社，2001.白杰平，伍锋，潘英.机械工程科技英语.中国矿业大学出版社，1995.杜长龙，肖世德.矿山机械优化设计建模与实践.中国矿业大学出版社，1998.王学兴.汉英科技大词典（CHINESEENGLISHDICTIONARYOFSCIENTIFICANDTECHNICALTERMS）.黑龙江人民出版社，1995.孙昭文，侯清寿.最新机械制图使用手册图例.天津科学技术出版社.1989.谢锡纯，李晓豁.矿山机械与设备.徐州：中国矿业大学出版社，2005WooChulKim，MichaelChapp.MICROPLANETARYREDUCTIONGEARUSINGSURFACE-MICROMACHINING.Berkeley,CA,U.S.A：UniversityofCaliforniaatBerkeley，2001YongChen，AkiraIshibashi.InvestigationoftheNoiseandvibrationofPlanetaryGearDrives.:GEARTECHNOLOGY,2006.1

附录附图1.绞车外形图1—底座;2—电动机;3—联轴器;4—制动器;5—变速器;6—滚筒装置

附图2.绞车传动系统图

附图3.绞车后锚固定示意图

附图4.绞车地脚螺栓固定示意图

附图5.绞车打顶柱固定示意图

附图6.回柱绞车系统运输图1-绞车；2-分绳轮；3-小矿车；4-储绳梭车；5-钢丝绳；6-轨道；7-托绳轮；8-张紧轮及张紧装置

附表一.主要技术参数

附表二.齿轮一览表序号名称材料齿数Z模数m压力角数量齿顶系数ha*齿宽B精度等级1齿轮轴40Cr23820º10.8580级8－8－7GB160-802锥齿轮40Cr71820º10.8580级8－8－7GB160-803双联齿轮20CrMnTi31/16112/620º11132/628-FHGB179-814圆柱齿轮20CrMnTi55620º11408-FHGB179-815双联齿轮20CrMnTi31/771220º1170/408-FHGB179-816齿轮20CrMnTi771220º111228-FHGB179-817小齿轮20CrMnTi191620º111628-FHGB179-818过桥齿轮20CrMnTi321620º111628-FHGB179-81

序号代号名称数量规格安装部位内径外径宽度1GB/T297-1994单列圆锥滚子轴承212020060支承齿轮轴2GB/T297-1994215027049支承双联齿轮3GB/T288-1994调心滚子轴承213023064支承二轴4GB/T288-1994116029080支承双联齿轮5GB/T288-1994113023064支承二轴6GB/T288-1994114021053支承双联齿轮7GB/T288-1994114021053支承双联齿轮8GB/T288-19941190320104支承花键轴9GB/T288-1994116029080支承花键轴10GB/T288-1994218028074支承过轮轴11GB/T288-19942200340112支承卷筒轴附表三.轴承一览表

附表四.配套电器产品一览表

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