滚筒式绞车的总体设计.docx
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滚筒式绞车的总体设计
摘要
滚筒式绞车是结合了提升绞车JT0.8X0.6型号的技术参数以及调度绞车JD-11.4行星齿轮传动结构来设计的。
目的是使此提升绞车能在节省空间的条件下完成较大的传动比的要求。
目前，很多提升轿车都向着标准化、体积小、重量轻、结构紧凑、高效节能、寿命长、噪音低、一机多能、大功率、外形简单等方向发展。
因此，使得我们需要在结构上对提升机进行改进，而调度绞车的行星齿轮传动对此改进将会起到很大的作用，因为行星轮传动具有较大的传动比、高效、噪音小、结构紧凑等特点，刚好可以满足上述要求。
因此，我的毕业设计“滚筒式绞车”就是对两种绞车在结构和性能上的综合，使其达到最优的设计效果，具有所需的功能。
本次设计主要对两级外啮合传动和一级行星轮传动、滚筒结构、制动器等进行了详细的设计。
关键字：
滚筒式绞车提升绞车调度绞车行星齿轮
Abstract
TherollertypecarisatechniquetojoinstogethertopromotethewinchJT0.8*0.6modelnumbersparameterandadjustadegreethewinchplanetJD-11.4wheelgearspreadstomovetheconstructiontodesignof.Thepurposeisarequesttomakethispromotewinchcancompletewhilesavingthespatialtermbiggerspreadingmovetheratio.Current,alotofpromotethewinchallthefacingstandardseriesturns,thephysicalvolumeissmall,theweightislight,constructiontightlypacked,economizeonenergyefficiently,thelifespanisIong,lownoise,amachinecanmuch,bigpower,shapeetc.directiondevelopment.Therefore,makeusneedingontheconstructiontopromotethewinchproceedtheimprovement,butadjustsaverybigfunction‘becausetheplanetwheelgearspreadstomovetohavetheverybigspreadingmovestheratio,efficiently,thenoiseissmall,thecharacteristicsoftheconstructiontightlypacked,cansatisfytheaboverequestattherightmoment.Therefore,mygraduatedesign"rollertypewinch"gistotwokindsofwinchestogoforwardwiththefunctionattheconstructionthelinesynthesizes,makingitsattainthesuperiorturning.
Thedesignofthetwomaintransmissionsandmeshingwithaplanetarygeartransmission,thedrumstructure,suchasbrakecarriedoutadetaileddesign.Keyword:
therollertypewinchpromotethewinchadjustawinchimprovement
刖言1
第一章概述2
1.1、绞车的发展2
1.1.1我国绞车的发展2
1.1.2国外绞车的发展2
1.1.3国内外水平对比3
1.1.4总体发展趋势4
1.2提升绞车简述4
1.3调度绞车简述5
1.4滚筒式绞车设计思路5
第二章滚筒绞车总体结构设计方案6
2.1总体设计方案6
2.2系统概述6
第三章局部方案设计8
3.1驱动形式8
3.2减速箱的选用9
3.3传动方案9
3.4排绳方案10
3.5电气控制方案10
第四章传动方案的选择及滚筒的设计13
4.1设计的原始数据和传动方案选择13
4.2传动方案选择14
4.3滚筒的设计14
4.4制动装置设计15
第五章传动系统的设计17
5.1传动比的设计与计算17
5.2减速装置的传动比分配计算18
5.3传动装置的运动参数计算19
5.4齿轮的传动设计21
5.5轴的设计及计算39
5.6滚动轴承的校核计算46
5.7键的强度计算47
第六章行星架结构设计48
6.1行星架形式的确定和材料的选定48
6.2行星架的技术要求48
第七章滚筒式绞车制动器的设计51
7.1制动器的形式和常用安全装置51
7.2制动器的选用和设计53
第八章滚筒式绞车的使用与说明56
8.1使用与维护56
8.2绞车的润滑57
8.3绞车的装配及检验58
8.4绞车的修复与零部件的更换59
8.5绞车的拆卸59
结束语61
致谢62
参考文献64
绞车是一种用卷筒缠绕钢丝绳或链条提升或牵引重物的轻小型起重设备，又称卷扬机，因操作简单、绕绳量大、移置方便而广泛应用。
而本次设计对象是行星齿轮调度绞车，调度绞车主要用于矿井井下机地面装载站调度编组矿车，中间巷到中拖运矿车及完成其他辅助搬运工作等。
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，从而实现对重物的牵引和停止两种工作状态作灵活、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。
在国内，平均每年需求各种不同规格的调度绞车数万台，同时我国的矿用提升机和绞车交流调速技术一直处于比较落后状态，几乎没有发展，导致高能耗和效率低的电动机转子串电阻装置一直占据主导地位，大大制约了其
整机水平的提高。
因此，改变现在矿用提升机和绞车的现状和发展前景，是一项迫切的工作。
调度绞车最主要的机械部位就是齿轮传动部位，它的选择严重影响绞车的外貌和性能，而渐开线行星齿轮传动与普通齿轮传动相比具有一系列的优点。
如：
承载能力大，体积小，效率高，重量轻，传动比大，噪声小，可靠性高，寿命长以及便于维修的优点。
同时行星传动的箱体比普通定轴齿轮传动的箱体在同样条件下，其重量要小几倍，这也是本次设计选用行星齿轮传动的重要原因。
第一章概述
1.1、绞车的发展
1.1.1我国绞车的发展
我国绞车主要经历了仿制、自行设计两个阶段。
解放初期使用的产品主要来自日本与苏联，1958年以后，这些产品相继被淘汰，并对苏联绞车进行了改进，于1964年进入自行设计阶段。
淮南煤机厂曾设计了摆线齿轮绞车和少齿轮差传动绞车，徐州矿山设备制造厂也曾设计制造了摆线和行星齿轮传动绞车，一些厂还设计试制了25kw的调度绞车。
目前，矿用小绞车已经在标准化方面得到了相应发展，于1982年，对以前制定的标准进行了修订。
其标准方为JB965-83，JB1409-83,。
1.1.2国外绞车的发展
国外矿用小绞车使用很普遍，生产厂家也很多。
苏联、美国、日本、瑞典等国都制造了矿用小绞车，而且，国外矿用小绞车种类、规格较多，比如调度绞车牵引力以100kgf到3600kgf，动力有电动的，液力的，风动的。
工作机构有单筒、双筒和摩擦。
传动形式有皮带传动、链式传动、齿轮传动、涡轮传动、液压传动、行星轮传动、摆线齿轮传动等。
其中采用行星轮传动。
其中采用行星轮传动的比较多。
发展趋势是向着标准化系列方向发展，向着体积小、重量轻、结构紧凑方向发展，向着高效、节能、寿命长、低噪音、一机多能通用化、大功率、外形简单、平滑、美观、大方方向发展。
1.1.3国内外水平对比
（1品种
国外矿用小绞车的规格较多，适用于不同场合，我国的矿用小绞车规格较少，品种型号多，也较繁琐，标准化程度不够高。
（2）型式
从工作机构上分，国外有单筒、双筒、摩擦式，而我国则较少。
从原动力上分，国外有电动的、风动的、液压驱动的。
我国只有少量的电动和风动的。
但近几年有了较大程度的发展。
（3）结构
我国及国外的调度绞车大多数采用行星齿轮传动，其传动系统结构简单，使用方便，但牵引力过小，特别是上山、下山很难实现较大设备的搬运工作。
随着采煤的机械化发展，综采设备的频繁搬迁，绞车也得到了相应的发展。
使得绞车还需要具备快速回绳的功能。
（4）产品性能
主要寿命、噪音、可靠性等综合指标与苏联等国还有一定的差距。
（5）三化水平
虽然我国的矿用小绞车参数系列化方面水平优于国外，但在标准化和通用
化方面还远不如发达机械制造国。
（6）技术经济指标
我国的矿用小绞车技术经济指标与国外特别是与苏联等机械发达国家还有一定的差距
1.1.4总体发展趋势
纵观国内外矿用小绞车的发展情况，其发展趋势有以下几个特点：
（1向着标准化系列化方向发展
使各制造公司都有自己的产品系列型谱中，对绞车的性能、参数做进一步的明确规定，并强力推行实施，将设计、制造、使用、维护、带来极大的方便。
（2）向体积小、重量轻、结构紧凑方向发展
力求将绞车的运动及传动装置、工作滚筒、制动装置部分底座等主要部件综合在一个系统中并加以统筹布局，充分利用空间，提高紧凑程度，做好外形封闭。
（3）向高效节能的方向发展
选取最佳参数，最大限度提高产品功能，采用合理的制造精度，提高生产效率。
向寿命长，低噪音的方向发展，使得综合性能指标得到提高。
（4）向一机多能化、通用化方向发展；
（5）向大功率的方向发展；
（6）向外形简单、平滑、美观、大方方向发展。
1.2提升绞车简述
小型矿井提升所使用的绞车与大、中、型矿井井下运输所用的绞车，一般滚筒直径都在2米以下，通常称这类提升机械为提升绞车。
目前，市面上主要的绞车若按滚筒数目来分主要是单筒和双筒两种。
单筒绞车用于单钩提升，钢丝绳的一端固定在滚筒上，另一端与提升容器相连，沿滚筒
或斜井单股轨道牵引容器，向下运行时依靠货载自重自溜下放。
双滚筒绞车用双钩提升，两根钢丝绳分别缠绕在绞车的两个滚筒上，左滚筒下方出绳，右滚筒上方出绳。
这样，一边向上运行，另一边向下运行。
双钩比单钩生效率可提高一倍，但在多水平中使用时不方便的。
按照滚筒的直径大小来分，提升绞车主要有直径为0.8米、1.2米.和1.6米三种。
提升绞车主要用于大、中型矿井井下斜井巷道物料运输，在建井期间亦可作为立井的临时提升设备。
对于产量低的小型矿井，贝M乍为主要提升设备。
1.3调度绞车简述
调度绞车一般是用于井下水平巷道，在不太长的距离内移动矿车，以及在中间巷道中托运矿车，又同时可以用于其他辅助搬运工作。
为使绞车体积减小，结构紧凑，调度绞车一般是采用行星轮减速装置，并将其装入滚筒内部，电动机也半伸入滚筒端部，这样可以节省相当的空间，因此我的毕业设计主要是利用调度绞车的结构特点来完成一个提升绞车。
1.4滚筒式绞车设计思路
我所做的毕业设计题目是“滚筒绞车“主要是利用JT0.8>0.6型提升绞车的技术参数，以及JD-11.4型调度绞车的结构（行星齿轮传动）来进行产品的改良。
也就是把JT0.8».6型提升绞车做成JD-11.4型调度绞车的形式。
这样,可以相对节省一定的空间，使得绞车结构紧凑。
第二章滚筒绞车总体结构设计方案
2.1总体设计方案
本次设计的单滚筒绞车是由电动机、减速器、联轴器、滚筒、排绳机构及
底座组成。
（图2.1）
图2.1单滚筒绞车绞车结构示意图
2.2系统概述
驱动方式有很多种，例如电力驱动、液压驱动、气压驱动，介于驱动的结果是为使滚筒旋转来收放钢丝绳，故本次设计采用电力驱动。
本次设计的传动机构采用两级传动，由减速器和开式齿轮组成。
采用两级传动机构主要原因是：
从减速器的输出轴与滚筒连接轴要保证同轴度，要确定安装位置是否在筒一平面上，若是没有应开式齿轮来凑合，很难在同一平面上传输。
齿轮传动继而带动滚筒传动，滚筒上缠绕的钢丝绳随着滚筒的正反转达到快速收绳放绳的效果。
钢丝绳在滚筒上一般为多层卷绕，为使钢丝绳能排列整齐，在此要使用排绳机构，最后整个绞车需要一个底架来支撑，这样就形成了一个完整的绞车装
第三章局部方案设计
本章研究的是传输部分的设计，介绍了绞车设计的传动方案，排绳机构，驱动形式以及减速箱的选用。
3.1驱动形式
由总体方案确定本次设计采用电动机驱动。
绞车主卷筒传动电动机的功率随绞车拉力的吨位值不同而异。
因为无调速要求，为了保证电动机具有较大的过载能力通常选用起重冶金用的交流电动机，功率在30千瓦以下的一般采用鼠笼式电动机，它具有控制简单的优点。
在电网容量不够，电动机功率又较大或要求平稳地起制动的场合选用缠绕式电动机。
目前使用的断续工作制的交流
起重冶金电动机的型号有JZ2,、JZR2和YZ、YZR型。
异步电动机分为鼠笼电动机和缠绕式电动机。
鼠笼电动机性能：
简单，耐用，可靠，易维护，价格低，特性硬，但启动和调速性能差，轻载时功率因数低。
一般无调速要求的机械广泛采用。
在可变频率电源供电下可平滑调速。
变极数多速电动机可分级变速调节，但体积大，价格较贵。
缠绕式电动机性能：
因有滑环，比鼠笼电动机维护麻烦，价格也稍贵，转子串电阻的特性属软特性，随负载转矩的增加，电机转速显著下降，但它启动转矩大，启动时功率因数高，且可进行小范围的速度调节，控制设备简单，故广泛用于各种生产机械，尤其是电网容量小、启动次数多的机械，如提升机、起重机及轧钢机械等。
在此选用YZR系列起重机三相异步电动机。
YZR系列为绕线转子电动机。
有较高的机械强度及过载能力，转动惯量小，适合频繁快速启动及反转频繁的制动场合。
3.2减速箱的选用
介于设计的要求，需要传动比大，传动效率高，结构紧凑，相对体积小，
重量轻，运转平稳，噪声低，适用于动力传动中，故选用行星轮系减速器最合适不过，行星轮系减速器的特点是体积小、重量轻、承载能力大、效率高、工作平稳的特点。
由于传动比的需要，现选择NGW112-18型减速器。
该减速器能充分满足本设计的要求。
3.3传动方案
由总体方案确定本次设计使用齿轮传动。
齿轮传动是现代机械中应用最广泛的一种传动方式。
齿轮传动相对于带传动更能保证准确的传动比，传动装置紧凑，寿命较长，传动效率高：
齿轮传动相对于链传动在高速运转中也能保持平稳，传动噪声小。
按齿轮传动的工作条件，可分成开式齿轮传动，半开式齿轮传动及闭式齿轮传动。
开式齿轮传动常用在农业机械，建筑机械以及简易的机械设备中，没有防尘罩或机壳，齿轮完全暴露在外面，不仅外界杂物极易侵入，而且润滑不良，工作条件不好，齿轮容易磨损，故只宜用于低速转动。
半开式齿轮传动装有简单的防护罩，有时还在大齿轮部分侵入油池中，工作条件虽有改善，但仍不能做到严密防止外界杂物侵入，润滑条件也不算太好。
闭式齿轮传动（齿轮箱），如汽车，机床，航空发动机等所用的齿轮传动，都
是装在经过精确加工且圭寸闭严密的箱体内的，与开式或半开式的齿轮传动相比，润滑或防护等条件最好，个轴的安装精度及系统的刚度比较高，能保证较好的啮合精度，多用于重要场合。
3.4排绳方案
排绳机构是为了使钢丝绳在滚筒上卷绕时达到排列整齐目的而设置
的。
它主要由导杆、排绳螺杆、排绳器、传动链轮和手动调整离合器等部分组成。
导杆和排绳螺杆互相平行地固定在两边的支架上，而排绳器则是在两端用滑动轴承支持在导杆和排绳螺杆上，用以维持其在移动时的稳定性。
在排绳器中部，通过滑行爪和排绳螺杆相啮合，在螺杆的转动下，就能沿着导杆和螺杆滑行。
在排绳器架体内，安装有四根垂直滚柱和一个或一对水平滚柱，用以导向并保持钢丝绳上贮绳筒时与贮绳筒轴线垂直。
通过来自筒体的链轮传动装置，收绳卷绕时，排绳螺杆始终朝一个方向转到（放绳时朝相反方向），而排
绳器则按与滑行爪相啮合的螺纹槽方向向前滑行，当行至端部极限位置，螺纹槽折回自另一方向返回，与之啮合的滑行爪带动排绳器亦随之折转返回滑移。
3.5电气控制方案
由于前面驱动方式已定，本次设计采用缠绕异步电动机，通过其转子轴上
的滑环，向转子绕组回路接入电阻，以便进行启动和调速。
现采用JTK系列电
控系统，它可以完成半自动运行，其正常运行控制有以下三种方式：
（1）正力电动加速-电动等速-电动减速的操作运行方法:
此种运行方式使用于重物向上提升，刺激将操作手柄逐档推出，同时配合推出制动手柄，使提升绞车由起动逐渐均匀加速至全速。
行至减速点时，XC
失电，减速铃响，电机串如少量的电阻维持较大力矩开始缓缓减速。
司机将操作手柄阻挡收回，使提升绞车均匀的减速至低速，达到终点迅速收回两手柄。
（2）正力电动加速-电动等速-负力减速
此种运行方式适用于较轻负荷向上提升，操作控制方法与前款大致相同，但不同之处在于减速时提升绞车带惯性减速，并辅以轻闸，使负荷速度降低，达到终点时速度收回两手柄停车。
（3）动力制动下放
如果提升绞车由重物下放、载人之工况，按规定控制系统应配置动力制动系统。
系运行方式有以下两种：
（1）正力电动加速-发电等速-动力制动减速：
下放重物时，启动动力制动电源（按下动力制动电源开关DQA，提升绞车在减速段和等速段运行方式与前款相同达到减速位置，减速铃响，司机踏下动力制动踏板，投入动力制动电源。
同时轻轻带闸制动，待动力制动电流建立以后方能松开制动器。
提升绞车在制动电流作用下减速，到达停车位置立即收回制动手柄隔和操作手柄至零位，停车。
（2）全程动力制动
开车信号发出，司机启动动力制动电源，塔下动力制动脚踏板，待显示有制动电流后，将操作手柄想负载下行方向以较快速速逐档推至最大位置，同时缓缓松开制动手柄，提升绞车在重力作用下缓慢加速。
司机可以通过改变脚踏板的角度来控制电流的大小，也可以改变操作手柄的位置，以满足下方速速。
若要终止电流，则必须将两手柄收回至零位，待提升绞车终止后，才能松开踏板。
第四章传动方案的选择及滚筒的设计
4.1设计的原始数据和传动方案选择
1电动机的选用
T=1.84Nm）
1）由所给的技术参数，电动机的功率为22KW6级；选择电动机的型号
为YX180L-4，同步转速为1500人“（额定转矩:
2）选择电动机的原因
1、首先是由所给技术参数决定的；
2、因为该绞车是用于矿井上面的提升设备，因此，此电动机不选防爆电机，其造价较高，若用于矿井下面的需求，可配置防爆电机等。
3）减速装置的设计
对于此滚筒式绞车，其滚筒部分即相当于减速器的外壳部分
由所给的参数
滚筒直径
（mm）
滚筒宽度
（mm）
滚筒个数
速比
绳容量
800
600
1
20
3.14
层数
绳速m/s
绳径（mm）
最大径张力
（KN）
最大径张力
差（KN）
4
3.14
16
30
15
根据这些数据的限制，涉及滚筒内部减速装置的形式，由于在滚筒内部，我们采用行星轮减速装置，可以实现较大的传动比，且结构紧凑。
4.2传动方案选择
对于此滚筒式绞车，初步采用两组外齿轮传动副和一组行星轮系，并将其装入滚筒内部，电动机亦半深入卷筒端部；且绞车内部各处均采用滚动轴承支撑，使其传动灵活，但此绞车不同于调度绞车，它主要用于提升作用，因此，要附加紧急安全制动装置，以及深度指示器等装置。
我们主要利用JT-0.8*0.6型提升绞车以及JD-11.4型调度绞车的原理及外形进行改良，使其在能达到JT-0.8*0.6型提升绞车的提升能力下，也可以实现调度绞车行星传动的形式，把减速器部分放入滚筒内部，这便是初步的设计构思。
4.3滚筒的设计
滚筒材料铸钢铸造成型
滚筒功能
（1）在滚筒面上缠绕钢丝绳，以牵引负荷；
（2）在滚筒制动盘上装设差动制动装置，借以操纵绞车运行和停止；
（3）在滚筒体腔内装设减速齿轮系，因而具有减速机壳的作
（三）滚筒的结构
在滚筒内部左端装设用螺钉的滚柱体套，装在电动机的端盖伸出部分的轴承上，即压入此套中，并用弹性挡圈轴向定位；
第一组外齿轮传动副中的马达齿轮用键及弹性挡圈与电动机轴连
接，与外齿轮相啮合，大齿轮架用两个键与滚筒相连接，同时用6个螺
栓固定在滚筒边上；
第二组与第一组的相似，在此不再獒述；
第三组行星轮系的轴齿轮是太阳轮，用键与弹性挡圈固定在输出轴上，装在大齿轮架的两个齿轮（行星轮）与轴齿轮（太阳轮）相啮合，可在大齿轮中滚动，电动机与轴承支架用普通螺栓与螺尾锥销固定在绞车机座上，螺尾锥销在装卸时其定位作用；在大齿轮架和挡圈柄尾用螺母锁紧，通过轴承支架及轴承盖并用6个螺栓拉紧滑圈，以阻止轴承移动，
挡圈上的凸环与滑圈上的凹槽相嵌合，在其内缘设毡圈，在滚筒面上有2个带油洞的注油孔。
钢丝绳头安入绳孔后，用螺钉及绳卡固定在滚筒侧边上。
4.4制动装置设计
绞车上有两个差动制动装置，其结构尺寸及动作原理完全相同，在电动机一边的制动作用带用来制动滚筒；在大齿轮上的制动带，具有摩擦离合器的作用。
当此制动带被完全刹紧的时候，行星轮即沿着大齿轮滚动，带动滚筒工作。
制动钢带用铝铆钉与石棉铆合在一起，制动时，按下制动手柄，经杠杆和叉头动作系统将2个拉杆轴承架拉起，使制动
带两端相互靠拢，产生制动作用。
向上制动手柄时，制动带即可松开。
调节活动螺栓拧入叉头螺母中的长度，可使制动带的拉紧力及制动手柄的位置得到调整。
固定在制动带上的丁字板插入与绞车机座连接在一起的垫板中，以
防止制动装置在制动时转动。
制动盘上的钢带包和角为350°，绞车的电
动机端盖由铸钢制成，形成托架，为电动机的一个组成部分，并且也是绞车滚筒的一个支撑，通过滚筒轴承支撑滚筒。
轴承支架用铸钢制成，是绞车滚筒的另一支撑，用螺栓将电动机与轴承支架固定在绞车底座上，
并装有螺钉以便校对。
第五章传动系统的设计
5.1传动比的设计与计算
由所给的传动比i=20,我们想到利用三级减速装置，因此，我们可以
采取以下两种传动方案。
方案
（二）
比较以上两种方案：
（一）采用外齿轮啮合传动
（二）采用内齿轮啮合传动，由于我们所需的传动比不大，故是选用
（一）
5.2减速装置的传动比分配计算
由
升级会员 