8吨回柱绞车的设计 - 图文

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毕业设计(论文)

8吨回柱绞车的设计 8 tons winch design

学生姓名 班 级 学院名称 专业名称 指导教师

费志超 10机械单 机电工程学院 机械设计制造及其自动化

陆兴华

2014年 5月 22日

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论文作者签名： 导师签名： 日期： 年 月 日 日期： 年 月 日

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摘要

JHB—8型回柱绞车是一种有效的矿井辅助搬运器械。这种绞车用于上下坡，搬迁以及其它设备。另外，此绞车还能用于拧紧皮带机，材料运输。以及在口岸、船埠、建筑工地、工场企业等发挥用处。

JHB—8型回柱绞车在设计过程中采用的是锥形制动状态制和动盖联锁条件。只要移动电机控制按钮就能启动电机，操作制动器的手柄就能实现绞车的运作。对于绞盘的设计具有防爆电器防爆磁力起动按钮开关有不错的表现 。绞车能适应多种工作环境并且使用寿命长。

JHB—8型回柱绞车体积小，结构紧凑，结构对称，底座为雪橇状，绞车重心点低，底盘刚性好而且可以安装地锚，运行安全可靠，便于安置。

关键词：制动 ；回柱绞车 ；蜗轮蜗杆

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ABSTRACT

JHB-8typewinchis an effectivemineauxiliarytransportationequipment.Thiswinchis usedon the downhill,relocation, and otherequipment.In addition,thiswinchcan also be usedto tightenthe belt conveyor,materialtransport.As well asthe usefulness ofplayin the port,dock, construction sites,factoriesand otherenterprises.

JHB-8typewinchusedin the design processisthe state ofthe systemandmovethe conebrakecoverinterlockcondition.As long asyou canmove the motorcontrol buttonto start the motor, the operatorwill be able toachieve thewinchbrakeleveroperation.Forwinchis designed withexplosion-proof electricalmagnetic starterbutton switchhas a good performance.Winchcan adapt toa variety of workenvironmentsandlong service life.

JHB-8typewinchsmall,compact,symmetrical structure,the base for thesled-like,lowcenter of gravitywinch, chassisrigidityand cananchorinstallation, thesafe and reliable operation, easyplacement.

Keywords Braking winch Worm

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目 录

摘要 .................................................................................................................................................. I 1绪论 ...................................................................... 3 1.1引言 ....................................................................................................................................... 3 1.2概述 ....................................................................................................................................... 3 1.3 回柱绞车技术特点 .............................................................................................................. 4 2机构总体设计 .............................................................................................................................. 5 2.1 条件的设计 .......................................................................................................................... 5 2.2设计的总则 ........................................................................................................................... 5 2.3 设计传动方案 ...................................................................................................................... 5 2.4电动机的选择 ....................................................................................................................... 6 2.4.1电动机型号 .................................................................................................................... 6 2.4.2电动机功率计算 ............................................................................................................ 6 3减速器的设计 .............................................................. 7 3.1确定减速器的参数 ............................................................................................................... 7 3.2蜗杆传动 ............................................................................................................................... 7 3.2.1参数的选定 .................................................................................................................... 8 3.2.2蜗轮蜗杆参数计算及校核 ............................................................................................ 8 3.3内齿轮啮合传动设计 ......................................................................................................... 11 3.3.1传动材料的数据参数 .................................................................................................. 12 3.3.2强度的验证 .................................................................................................................. 12 3.4过桥，滚筒齿轮的啮合设计： ......................................................................................... 16 3.4.1传动材料的数据 .......................................................................................................... 16 3.4.2强度的验证 .................................................................................................................. 16 3.5传动轴减速装置的验证 ..................................................................................................... 17 3.5.1第一段轴的计算 .......................................................................................................... 17 3.5.2第二段轴的计算 .......................................................................................................... 22 3.5.3第三段轴的计算 .......................................................................................................... 23 4滚筒 ..................................................................... 24 4.1牵引钢丝绳和其滚筒直径的选定 ..................................................................................... 24 4.2滚筒设计以及计算 ............................................................................................................. 25 4.2.1滚筒D .......................................................................................................................... 25 4.2.2滚筒宽度B .................................................................................................................. 25 4.2.3滚筒外径 ...................................................................................................................... 25

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4.3验算滚筒平均速度 ............................................................................................................. 26 4.4钢丝绳安全系数的计算 ..................................................................................................... 26 5滚筒轴的设计计算 ......................................................... 27 5.1轴的强度校核 ..................................................................................................................... 27 5.1.1绘制轴的弯矩图和扭矩图 .......................................................................................... 27 6系统传动部件的检验 ................................................................................................................ 30 6.1蜗轮上键的校核 ................................................................................................................. 31 6.2联轴器上键的检验 ............................................................................................................. 31 6.3内齿轮上键的检验 ............................................................................................................. 31 6.4制动器的检验 ...................................................................................................................... 31 6.5检验轴上轴承 ...................................................................................................................... 33 6.6滚筒联结螺栓的校核 .......................................................................................................... 34 7JHB-8型回柱绞车使用说明书 ................................................ 36 7.1技术规范 ............................................................................................................................. 36 7.2结构特征 ............................................................................................................................. 36 7.3绞车密封润滑的方法 ......................................................................................................... 36 7.4电气操纵系统 ..................................................................................................................... 36 7.5绞车的装配、调整、及试运转 ......................................................................................... 36 8JHB-8型回柱绞车的维护与保养 .............................................. 38 8.1安装、固定、操作和后移 ................................................................................................. 38 8.2绞车的操作规程 ................................................................................................................. 37 8.3绞车修理维护 ..................................................................................................................... 38 参考文献: ..................................................................................................................................... 43 致 谢 ........................................................................................................... 错误！未定义书签。 附录： ........................................................................................................................................... 44

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1 绪论

1.1引言

我国动力的重要组成部分就是煤炭，它是国民经济的首要物质基础，坚持快速平稳的增长。然而，中国煤炭行业的发展还不足以维持整个国民经济的发展需求。能让煤炭行业快速发展的方法就是煤炭工业机械化。所以煤炭行业应快速的发展起来。

机械开采，包括运输和辅助运输。绞车是帮助运载中的一个。 绞车能分为3个成长阶段。

1）在20世纪50年代是通用设计阶段 2）20世纪60年代是自我设计阶段

3）到1970年以后中国已经进入了标准化系列化的设计阶段。

1.2概述

绞车也称为卷扬机绞车是综放采煤工作的目的。

JHB—8型机是通用矿井辅助设备。它能用于上坡，下坡，或者搬运方面，比如溜槽，液压支架。车辆调度，牵引等工作就能用绞车来完成。

因为其高度低，重量轻，格外适用于薄煤层和急歪斜煤层采煤工作面，和各类采煤工作面或接收废石埋在地板水槽的金属支撑。随着煤炭开采的发展，综采工作面，已被广泛应用于越来越多的作为一个装置，牵引设备及零部件的机械化水平，提高采收率。

绞车还能在港口，码头，建筑工地，厂矿企业起到一定的作用。由此可见，绞车在各个行业都有重要的作用。

JHB-8型回柱绞车在回采工作面的布置方式有以下三种：

1.JHB-8型回柱绞车安设在工作面上，这种安排特别适合单采的需要。徐州矿务局情况下站认为道具装备的关键在于改善目前的煤炭生产。放现在重新设置时间是一个转变（8小时）每一天，但与犁进尺米长为两个小时才能完成，只要加速返回列的速度，就能提高煤炭生产的结果。

2.JHB-8型回柱绞车安装在回风巷，离地大约为20至30CM。这样的作法能广泛使用，特别是煤层倾角，顶板破碎以及承受巨大压力时。这样的安排会影响到回风巷运输工作。每一列都需要迁回导轮周围的导向轮，钢丝绳，多转，摩擦增大，容易损坏的绳子。在这种方式的绞盘装置必须被拉动方向沿绳式布局的长度，宽度不应该超过绞车，太宽巷将被阻止。因为工人往往通过身体从侧面牵引，传动，必须关闭，否则很容易造成安全事故。

3.JHB-8型回柱绞车安装在工作面端部，接近上回风巷间密集支柱。这样的安排是最好使用一个较小倾角的车顶煤层条件时。每一个周期都需要携带一个移动绞盘，以及需要

删除该列，这是在房顶表面压力更大的顶部，可能会导致齿轮是坏的，绞车被掩埋的危险。

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1.2.1回柱绞车结构的分析

滚筒的结构

（1）摩擦辊摩擦辊更加双曲线，通过与从动轮的工作绳筒容积并不局限于绳鼓圈的摩擦，也没有解决“咬绳现象，这种绞车仍在测试绳放电问题。

（2）卷绕鼓发条鼓一些容绳量，操作简单，使用范围广，但相对较大的体积和重量，以及现在生产卷扬机卷筒采用最。

（3）滚子链该链滚子链与伤口支撑工作。由于沉重的铁链，不宜过长，如工厂生产三吨便携式绞盘，只有6米链，因此，使用这种绞盘的是最小的。

按传导机制

（ 1 ）通俗蜗轮淮南煤矿机械厂于1952年出产的HJ- 14型这种绞车，普通蜗轮的第一阶段，继而通过两个圆柱齿轮传动辊。使用机械效率低蜗杆传动，这种绞车结构坚固非常耐用，可是重量体积庞大，比较难搬运，不适合井下空间小的环境工作所以这种类型的绞车产量不大。

（ 2 ）各种绞车蜗杆传动的弧形现在生产采用蜗轮蜗杆传动的弧面的大小和重量的机器的机械效率降低。

1.3 回柱绞车技术特点

1）速度平稳回柱高效率

绞车工作牵引的速度5.9~8.1m/min，平均速度7m/min,最大 牵引80kN，容绳 量

100m，很好的提高了工作效率。

2）可靠安全操作简单

JHB-8型回柱绞车钢丝绳动态小，影响小。只需轻轻点动机电管制按钮，便可起动电机，只要操纵制动手把，就能达成绞车的行动。

3）合理布置结构简单

两个传输jhb-8绞车传动系统，包括圆弧蜗轮蜗杆传动，齿轮传动，齿轮传动，开放使用，大大简化了机械部件的驱动系统，便于安置和摧毁，结构布局紧凑、公道。

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2机构总体设计

2.1 条件的设计

该绞车的容绳量为 ：L?100m 该绞车的最大拉力为：F?80kN 该绞车的平均牵引速率为：V?7m/min

2.2设计的总则

对于生产效率，以满足用户的最大实际需要。煤矿生产安全第一。托时要考虑的各种问题。实施国家机关，专业标准及相关规定的。

1）甲烷，煤尘，硫化氢和二氧化碳在划定的平安水准，不得高出“煤矿安全规程”。 2）相对的环境温度?10oC~?40oC；相对的环境湿度超过95%??250C?；相对海拔高度

2000m。

2.3 设计传动方案

图2.1

其传动路线是：防爆电机到联轴器和齿轮而后齿轮蜗杆，蜗杆，齿轮，齿轮以及卷筒。

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2.4电动机的选择

2.4.1电动机型号

F?V

1000??80?1000?0.117 ?

1000?0.745 P'? ?12.56kW

电动机所需的额定功率和功率有如下关系： P?KA?P'

绞车需在井下使用，而且电动机务要有防爆功能，查《机械零件设计手册》得到其型 号：YB200L-8

该绞车的实际情况下的转动速度nd?730r/min 该绞车的额定功率为P?15kW

吨数：288kg

最大转矩?2.0

额定转矩堵转转矩?1.8

额定转矩堵转电流?6.0

额定电流该绞车的外形为：长?宽?高?750?490?625?mm???

绞车的电机中心的高度H：H?280mm 绞车电动机的轴的直径?长度：55?110mm

2.4.2电动机功率计算 绞车最大的拉力为 F?80kN

其平均绳速为 V?7m/min

V?7/60?0.117m/s

F?V P'??kW?

1000??根据传动方案见2.1得知： 该绞车总的传动效率为

33 ???1??2??3??4 ?0.99?0.993?0.88?0.973 ?0.745

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在这其中：

?1代表联轴器效率的数值为0.99； ?2代表轴承的效率为0.99； ?3代表蜗轮蜗杆传动的效率为0.85； ?4代表齿轮传动的效率为0.97。

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3减速器的设计

3.1确定减速器的参数

按照减速器情形计划参数，可以看出为两级传动比其分配情况如下:

1级的蜗轮的传动：i1?39

2级的齿轮的传动：i2?iz/i1?140.38/39?3.60 输出的功率为：p电?12.56kW 总传动比为：iz?140.38 1级为：i1?39 2级为：i2?3.6

各传动轴速度为：

一轴 n1?730r/min

n730?18.72r/min 二轴 n2=Ⅰ?i139三轴 转速：n30=0r/min

n3=18.72r/min

四轴 轴的转速： n40=0r/min

其齿轮的转速： n4=

各个轴计算其功率为： 电机：p'?12.56kW

一号轴 P1?P'??12=12.56?0.99?0.99?12.31 kW 二号轴 p2?p1?2?3?4?12.31?0.99?0.97?0.85?10.04 kW 三号轴 P3?P2?4?10.04?0.97?9.74 kW 四号轴 P?2?4?0.74?0.99?0.97?9.35 kW 4?P3n318.72??5.2r/min i23.63.2蜗杆传动

蜗杆传动分类为：圆柱蜗杆减速机，蜗轮蜗杆减速机等。 各个蜗杆传动的特点及应用：

圆弧圆柱蜗杆传动：凹弧，蜗杆齿廓凸弧。它的半径较大比一般传动高，承载实力大。可以应用于冶金，矿山，化工，建筑等。

法向直廓蜗杆：端面齿廓为渐开线。在加工，车削刀片和基面与圆相切，你可以磨在专用计算机上，方便以确保准确性。蜗杆头数比较一般，效率高，精度高，高速传输。 渐开线蜗杆：为渐开线齿廓的延伸面齿形是表面的直线法摊销。可用砂轮，在长期，准确的驱动常用。

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环面蜗杆传动:同时啮合齿对数多，因为与牙齿几乎无处不在相对运动的垂直于流体动力油膜形成条件之间的齿面的方向上的接触线都很好，比周围倍普通圆柱蜗杆传动的承载能力更复杂制造和安装，精度高的要求。 由上可意选用圆弧圆柱蜗杆传动。

3.2.1参数的选定

从《机械设计手册》 得知

齿廓曲率半径：??40 中心距：a?200mm 轴向齿厚sx：sx?0.4?m 传动比：39

轴向齿形角：ax?23o 顶隙c：c?0.2m 导程角??5.1238? 圆弧中心坐标：

1a0??cosax?sx2

1b0??sinax?d12齿顶圆角半径为r：r?0.2m n1?730r/minn2?18.72r/min

3.2.2蜗轮蜗杆参数计算及校核

（1）我们用符号d1来表示蜗杆分度圆的直径：

d1?80mm

（2）我们用符号d2来表示蜗轮分度圆直径:

d2 =m?z2?39?8?312mm

ad?d （3）我们用系数来表示x2??12蜗轮变位

m2mad?d20080?312??0.5 x2??12?m2m816 （4） 我们用符号c表示顶隙：

C=0.2m?0.2?8?1.6mm

（5） 我们用符号ha1来表示 蜗杆齿顶高：

ha1?8mm

（6）我们用符号hf1来表示蜗杆齿根高：

hf1?1.2?8?9.6mm

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（7）我们用符号df1来表示蜗杆齿根圆直径:

df1?80?2.4?8?60.8mm

（8）我们用符号da1来表示蜗杆齿顶圆直径：

da1?80?2?8?96mm

（9）我们用符号ha2来表示蜗轮齿顶高：

ha2?8(1?0.5)?12mm

（10）我们用符号hf2来表示蜗轮齿根高：

hf2?(1.2?x2)m ?(1.2?0.5)?8

?5.6mm （11）我们用符号df2来表示蜗轮齿根圆直径：

df2?d2?2m(1.2?x2) ?312?2?8?0.7

?300.8m m （12）我们用符号de2来表示蜗轮顶圆直径：

de2?da2?(0.81)m

?da2?(0.81)?8

取de2?336?8?344mm

（13）我们用符号da2来表示蜗轮喉圆直径：

da2?d2?2m(1?x2) ?312?2?8?(1?0.5)

?336mm （14）我们用符号来sx表示蜗杆轴向齿厚：

sx?0.4?m ?0.4?3.14?8

=10.05mm

（15）我们用符号sn来表示蜗杆法向齿厚：

sn?sxcos?

?10.05?cos5.1238o

?10mm

（16）我们用符号b2来表示蜗轮齿宽：

b2?(0.60.67)da1 ?(0.60.67)?96

?57.664.32?mm?

取b2?60mm

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（17）我们用符号b1来表示蜗杆齿宽：

b1?（13?0.1z2）m

=（13+0.1?39）?8

?135.2mm

（18）其圆弧中心的坐标：

1 a0??cosax?sx

21?40?cos23o??10.05

2?41.845mm

1b0??sinax?d1

21?40?sin23o??80

2?55.63mm

蜗杆齿面点蚀故障具有相同的形式出现，胶水，碎齿磨损。蜗轮硬度较低的蠕虫，所以故障往往发生在蜗轮齿。

这个驱动蜗轮的齿厚，一般不会引起根折。所以齿根弯曲的强度不需要计算。 根据我们上文以求之的几个数据求出蜗轮的圆周速度，并对其效率进行修整： 我们可以得到该系统的实际传动比： i1?39

n2?18.72

根据以上两个数据带入下面公式，可以求的蜗轮的圆周速度为：

?d2n23.14?312?18.72v2???0.3m/s

6000060000我们将其滑动速度用vs表示，计算为：

?d1n1 vs?60000cos?3.14?80?730 ?

60000?cos5.1238o?3.07m /s我们有其公式（16.5-3）????12?3得到传动效率为式中

tan? ?1?

tan(???v)

tan5.1238o? tan(5.1238o?1.167o)?0.88

得出结果 我们取其?2?0.96；?3?0.98

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滚筒齿轮b5?94mm （5）工况系数kA 选取：kA?1 （6）动载系数kv 选取Kv?1.07 （7）端面载荷分布系数kH?

CH?0.94(按???1.36)，kH??（8）齿面载荷分布系数k?

0.94Z2?按8级精度?

?按HB?350曲线2??选取???d=0.644????????K??1.08

（9）节点区域系数ZH ZH?2.5 （10）弹性系数ZE

ZE?189.8MPa （11）试验齿轮的接触疲劳极限?Hlim

?Hlim0??Hlim5?1400??????mm2 （12）当量循环次数Ne

Ne0?60?n0t?60?1?18.72?5000?5.62?106 Ne5?60?n5t?60?1?5.2?5000?1.56?106 （13）寿命系数ZN

ZN0?1.06,ZN5?1.16

（14） 润滑剂系数ZL ZL0?ZL5?1.15 （15）速度系数Zv

V?0.2m/s，?Hlim0?1400N/mm2，?Hlim4?1200N/mm2 Zv0?Zv5?0.95 （16）粗糙度系数ZR

齿面粗糙度3.2，a?460mm 取ZR0?ZR5?0.95，

Zx0?Zx5?1

（17）工作硬化系数ZW

ZW0?Zw5?1 （18）齿数比u :

Z72u?5??3.6

Z020（19）齿轮的接触应力?H

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?H?Ftu?1 kA kH? kv kH? ZE ZH Z? d0 bu?1788793.6?10.94

??1?1.07??189.8?2.5?0.87720?943.60.872?985.64N/mm2

其中重合度系数取z??0.87

'（20）齿轮的接触疲劳极限?Hlim

'?Hlim0??Hlim0 ZN0 ZL0 Zv0 ZR0 ZW0

?1400?1.06?1.15?0.95?0.95?1

?1540.21N/mm2

'?Hlim5??Hlim5 ZN5 ZL5 Zv5 ZR5 ZW5

??1200?1.16?1.15?0.95?0.95?1

?1444.7N/mm2

（21）接触强度的最小安全系数SHmin SHmin?1.1 （22）接触强度的安全系数SH

'?H1444.7SH?lim0??1.466?1.1?SHmin

?H985.64由此可知，齿轮触碰疲劳强度过关。

3.5传动轴减速装置的验证

3.5.1 第一段轴的验算

1）我们首先计算出齿轮和主轴上的力

P T1?95501

n1 n1?730rmin,n2?18.72rmin

P1?12.31kW,P2?10.04kW

P12.311?9550??161.04N m n1730P10.04T2?95502?9550??5121.9N m

n218.72T1?9550 d1?80mm d2?312mm

我们可知在减速器传动的过程中，我们可以分解为3个相互垂直的分力分别为圆周力，径向力，轴向力，这些力都是蜗杆齿面上所受的的力。

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2T12?161.04?103?4026N 蜗杆圆周力：Ft1==

80d12T22?5121.9?103?32833N 蜗杆轴向力: Fa1= =

312d2蜗轮圆周力：Ft2??Fa1

蜗轮轴向力: Fa2??Ft1

径向力：Fr1??Fr2?Ft2?tan??32833?tan23o?13936.8N

2）轴的结构设计

我们先确定这个轴的结构和设计方案。左轴承从轴的左端装，左肩的位置，对轴承盖。因为是用小直径齿轮，由其数据看出此段齿轮轴长度我们可以取150mm。然而单列圆锥滚子轴承和刚性联轴器都在定位轴肩右半联轴器。

图的结构如图3.1所示

图3.1

3）轴承作用力及齿轮作用力的位置

通过上图，我们首先可以确定是轴承的支点，通过查阅31313轴承的各项指数，可以得出支撑轴齿轮载荷的作用点距离：

L1?L2?216.1mm L3?175.3mm

4）对轴的扭矩弯矩进行绘图

（1）轴承反作用力 轴承水平面：

通过查阅上文的图3.2（b）对轴承反力进行计算。 通过式子?MA(F)?0可以得到：

Ft?216.1?RH2?(216.1?216.1)

通过计算，我们可以得到： RH2?4013N 又因为?Y?0

RH1?RH2?Ft 所以我们可以得到： RH1?4013N

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轴承垂直面：

通过查阅上文中的图3.2（c）对轴承反力进行计算。 通过式子?MC(F)?0可以得到：

RV1?216.1?2?Fad?Fr?216.1 2通过对上式进行计算，解之得： RV1?10007.1N 又因为?F(Y)?0： 所以我们能够得到： RV2?3929.7N

（2）齿宽中点上的弯矩 齿宽中点的垂直面

FdMV1?a?RVA?216.1

2MV1?849214.3N mm

MV2?RV2?216.1

MV2?849208.2N mm

齿宽中点的水平面，我们用符号MH表示。

MH?RH1?L1

?4013?216.1?867209.3N mm

将以上两力进行合力，合成弯矩M，如图3.2（d）所示。

M1?MH2?MV12 ?867259.22?849214.32 ?1213797N mm M2?MH2?MV22 ?867259.22?849208.22 ?1213792N mm

通过计算得到扭矩T1?161040N mm，受力情况如图3.2（e）所示。

通过上文我们对轴的受力情况分析，我们求得轴的弯矩图和扭矩图如图所示：

20

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图3.2 轴的受力简图

3）修整轴的强度

通过齿宽中点的等效弯矩图3.2（F），得出下列式子：

21

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Mca1=12137972?(0.6?161040)2?1217636.8N mm

Mca2=12137922?(0.6?161040)2?1217631.8N mm

我们将轴的材料选择为经过调质处理的35CrMo,通过查表，我们可以知晓该材料的硬度为HB240～270，其?b=930N/mm2，再经过机械设计书，得出材料的许用应力为：

???1?b= 90N/mm2。

通过多方计算，我们最后得出的轴的计算应力为：

MM1217636.8?ca?ca1?ca13??23.78Nmm2????1?b?90N mm2 3W0.1d0.1?80所以，此段轴满足我们设计的强度要求。

4）危险截面的分析：

根据负荷的大小来进行截面的选择 对危险截面B

（1）危险截面B的应力为：

危险截面B上的扭矩：T = 161040 N mm2

216.1?70

危险截面B的右侧弯矩：M?M1??820618.9N mm

216.1抗扭矩的截面系数：WT?0.2d3?0.2?603?43300mm3

抗弯矩的截面系数：W?0.1d3?0.1?603?21700mm3

T161040??3.73Nmm2 危险截面B上的扭转应力：???WT43200M820618.9危险截面B上的弯曲应力：?b???38Nmm2

W21600弯曲平均应力：?m?0

弯曲应力幅：?a=?b= 38 Nmm2

根据机械设计手册，我们可以得到扭转剪应力的幅值与平均应力是相等的，即： ?a??m??2?3.732?1.865Nmm2 （2）影响系数的分析：

我们选择的轴的材料经过调质处理的35CrMo。 通过查阅机械设计表格8-2我们可以查得： ?B? 930 Nmm2 ??1?440Nmm2 ??1?280Nmm2

我们将轴肩处的应力系数用符号K?和K?表示， 通过式子：

r? 0 d22

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D80??1.333 d60在经过查阅机械设计表8-9我们可以得到： k?= 2.0 k?= 1.5

3.5.2对第二段轴的的设计计算

1）对轴与齿轮作用力的计算

P T2?95502

n2其中： n2?18.72rmin

P2?10.04kW

P10.04T2?95502?9550??5121.9N m

n218.72因为我们已经知晓蜗轮分度圆直径为d2?312mm，在传动过程当中，我们将蜗轮齿面上所受的的力分为三个，分别是：蜗杆的圆周力，蜗杆的径向力，蜗杆的轴向力

蜗杆的轴向力:

2T22?5121.9?103?32833N Fa1==

312d2蜗杆的圆周力：

2T12?161.04?103Ft1==?4026N

80d1蜗轮的圆周力：

Ft2??Fa1

蜗轮的轴向力: Fa2??Ft1

蜗轮的径向力：

Fr1??Fr2?Ft2?tana?32833?tan23?13936.8N 2）对轴的直径进行估算

我们选择的轴的材料为经过调质处理的40Cr，通过计算最小轴径式，对轴增加

10%的倒角以保证系统的安全；通过查表，最后我们取A的值为100 。

3则dmin?1.03?100?10.04?89.37mm 18.72将此值进行圆整，我们取值90mm。

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3.5.3第三段轴的计算

1）因为我们设计的此轴只做支承轴，因此它只承受弯矩，不传递转矩。 通过计算，我们可以得出轴上齿轮所传递的功率为： p3?9.74kW 轴上齿轮的转速为：

18.72rmin

2）对轴的直径进行初步的估算

3我们去的轴的材料为经过调质处理的40Cr，通过分析式子dmin?A我们可以分析得出附加系数0.7. 再通过查阅机械设计表取A为100，则：

9.74?56.3mm 18.72对轴的最小直径进行圆整，所以我们取dmin?60mm

3p n dmin?0.7×100

3）轴的结构设计 （1）确定轴的结构方案

我们设计的这段轴是用来支承过桥齿轮的。我们将此轴设计为阶梯状，以便于齿轮的装拆。

此轴的形状为中间粗两边小，具体形态如下图所示。

图3.4 （2）对轴的长度和直径进行计算

我们取1段轴的最小直径为60mm用符号d1表示，由于第一段其的支承作用，我们取

l1?34mm。

我们需要为2段轴的两边留有一定空隙，以便于轴上零件的装拆，因此轴的长度应比齿轮厚度大一点，因为我们所安装的过桥齿轮厚度为100mm，所以我们取l2?108mm。我们取d2?90mm，以便于齿轮的装拆。因为过桥齿轮相对于轴作的为转动运动，所以我们需要在此段轴上安装耐磨性能和减磨性能都很好的的轴套。通过查国标查GB/T 18324-2001最后确定下来，我们所选择的轴套为GB/T 18324-C90×105×100-CuSn8P。

第3段轴的参数与第1段的轴的参数一致，均取：

l3?25mm，d3?60mm。

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4滚筒

4.1牵引钢丝绳和其滚筒直径的选定

绞车一般用于支柱放顶煤采煤，也可以用来检查重量和车辆调度和其他用途。因为其工作的环境比较恶劣，所以必须具有防腐蚀和防锈的能力。

钢丝绳的安全系数K?4，其所能接收的拉力要达到以下的要求

F?4?F

F?80kN F?320kN 查表得 绳 6?19 股 (1?6?12) 以下是其主要数据：

钢丝总断面的面积 108.28mm2 钢丝绳的直径 ?17mm 钢丝的直径 ?1.1mm 钢丝破断拉力的总和?S为 ?151500N 钢丝绳公称抗拉的强度为 1400MPa

4.2滚筒设计以及计算

4.2.1滚筒D

D?(20~25)?d

式中，d?17mm 则 D?(20~25)?17

?340~425?mm? 可以取D?360mm

4.2.2滚筒宽度B

因为会影响产品的宽度的最大值，所以不能太宽。

上窄下宽的滚筒，然后减速后组装时，会变得不一致。所以，为了看起美观，大方，而且比较协调，以及考虑其平均速度，在各方面计算下。我们给其初始宽度B?300mm。

25

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4.2.3滚筒外径

按照常规滚筒的容绳量，我们把他设为100m，据以上数据我们可得出它的每一层缠绕圈数为

n?300/17?17

每圈所缠绕l：

l?2???R ?2?3.14?360/2

?1130.4mm

计算出其钢丝绳缠绕的层数100(17?1.1304)?5（层）

钢丝绳位于卷筒上的最大缠饶的直经：

Dmax?360?4?2?17?496mm 钢丝绳最小直径为：

Dmin?360mm

卷筒上平均缠饶的直经：

11Dc??Dmax?Dmin????496?360??428mm

22根据要求，其平均的速度Vc?7.0m/min

1000?7n??5.2r/min

3.14?428总传动比为：

730iz??140.38

5.2

4.3验算滚筒平均速度

其最大的速度

nVmax?d???Dmax?10?3

iz?730?3.14?0.496?8.1m/min

140.38其最小的速度

nVmin?D???Dmin?10?3

iz?730?3.14?0.36?5.9 m/min

140.38

26

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其平均的速度

11 Vc??Vmin?Vmax???5.9?8.1??7m/min

224.4钢丝绳安全系数的计算

当钢丝绳在电机闷车时里层的安全系数为 Sp151500 kr?'??6.53?k?4

T1max23183.4 电机闷车时，钢丝绳拉力为

'Tmaxn?102? Ne ?总

vmin/60102?2.0?15?0.745 5.9/60? ?23183.4N/m

102? Ne ?总'Tmin?

vmax/60 ?102?2.0?15?0.7458.1/60

?16886.67N/m

'''Tcp??Tmax?Tmin?/2

?(23183.4?16886.67)/2 ?20035.04N /m 得出电机在闷车时，它的钢丝绳也比较安全。

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5滚筒轴的设计计算

5.1轴的强度校核

我们首先要确定作用点和支点的位置，这样才能便于以后的计算如图4.1。

5.1.1绘制轴的弯矩图和扭矩图

大齿轮，鼓作为一个整体，和承力盘。据分析，最后当钢丝绳在高齿轮，轴承，轴力值最大

1） 求滚动轴承反力

由图（a）4.1求轴反力

我们可以根据?MA?D??0得出：

RH1?(13.7?273.9)?F?273.9

RH1?76189N 根据?Y?0

RH1?RH2?F

我们可得出RH2?3810.8N

v垂直面：

由图可知，在垂直面垂直面轴承没有受力

2）对整个滚筒轴的分析 （1）求轴承座反力

由图4.2求轴承反力 得出?MA(F)?0：

Ft?125?RH1?208?RH2?495.6?RH4?606.6

我们能够解出：RH4?39065.4N ?Y?0

RH1?RH2?Ft?RH3?RH4?0

我们能够解出：RH3?88624.3N

v垂直面：

?MA(F)?0得出：Fr4?125?RV4?606.6

可以解出RV4?3577.5N ?F(Y)?0： 可以解出RV3?13783.5N （2）求各处的弯矩

b点处h水平面：

MHB?RH3?125

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?1722937N mm

v垂直面：

MVB?RV3?125

?1722875N mm

c点处h水平面：

MHC?RH3?208?Ft4?83

??1091966N mm

v垂直面：

MVC?RV4?398.6

?1425991.5N mm

d点处h水平面：

MHD?RH4?111

?4336215N mm

v垂直面：

MVD?RV4?111

?397102.5N mm

合成弯矩m：

MVB?17228752?17229372?2436557N mm MVC?1425991.52?10919662?1796062.8N mm MVD?397102.52?43362152?4354340N mm

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图4.2

，没有扭矩我们可以得出； 3）由于滚筒轴只承受弯矩MVB?17228752?17229372?2436557N mm

MVC?1425991.52?10919662?1796062.8N mm MVD?397102.52?43362152?4354340N mm

我们选用的轴材料为淬火和回火处理处理的40Cr钢，我们可以从书中可以查的其材料的许用应力= 60N / mm

轴的计算应力为：

MM4354340?D?VD?VD3??15.87Nmm2????1?b?60N mm2 3W0.1d0.1?140由以上的数据我们可以看出该轴是满足其强度要求的

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6系统传动部件的检验

6.1蜗轮上键的校核

我们对联轴器轴进行挤压强度计算的目的是为了应对键压溃的失效形式。 其挤压强度条件为：

2T?P?

d k l'上式中：k—键与轮毂的接触高度，k?0.4h?0.4?18?7.2mm

l'—键的工作长度，l'?l?16?2?58mm

?P?2?5121.9?1000120?7.2?58

?204.4MPa????P???125~150MPa从上式数据可以看出这个键的强度不达标所以我们可以采用双键这个方法。

6.2联轴器上键的检验

我们对联轴器轴进行挤压强度计算的目的是为了应对键压溃的失效形式。 其挤压强度条件为：

2T2T?P??P?

d k l'd k l' k—键与轮毂的接触高度，k?0.4h?0.4?10?4mm l'—键的工作长度，l'?l?8?2?71mm

2?161.04?1000?P?55?4?71

?10.31MPa????P???125~150MPa 从上式数据可以看出这个键的强度是达标的。

6.3内齿轮上键的检验

我们对键进行挤压强度计算的目的是为了应对键压溃的失效形式。

我们查机械零件设计手册表能勾确定挤压应力为 ?P?125~150MPa

其挤压强度条件是：

2T

d k l'上式中：k—键与轮毂的接触高度，k?0.4h?0.4?16?6.4mm

?P? l'—键的工作长度，l'?l?7?2?61mm

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?P?2?5121.9?1000100?6.4?61

?262.4MPa????P???125~150MPa我们从上式显示的数据看出其强度不达标，我们可以改用双键连接并对称布置来达到要求。

6.4制动器的检验

1）制动器的作用： 我们能快速检验制动器的要求如下： 1）动作迅速、有效 2）安全、可靠 3）安装、使用及维护方便 4）结构简单、重量轻、尺寸小 3）传动扭矩 ?T?? b-圆锥母线宽度

K-载荷系数

DP-圆锥最大直径

1?Dp2b??P?KVKT?T 2K?-摩擦因数 ?P?-许用比压

KT-结合次数修正系数

1?T???Dp2b??P?KVKT?T

2Kb=25，K=1.2，DP=202.7，

?=0.5，?P?=9，KV=2.2，KT=1.2

1?T???Dp2b??P?KVKT?T

2K1=?3.14?201.72?24?0.4?10?2.32?1 1?1.1=24864731N mm?T2?5121.9?1000N mm 我们从上述数据中可以看出转矩是达到要求的。

2?5121.9?1000?P?100?6.4?61?1.8

?145.8MPa????P???125~150MPa32

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从以上数据我们可以看出我们采用的双键是达到指定标准的。

6.5检验轴上轴承

我们从策划手册查出其机械零件GB/T297-1994暂选轴承的型号为32313 宽度T?51mm，额定载荷Cr?260，Cor?350，e?0.35，y?1.7。

图5.1

1）轴上所承受的力

P12.31T1?95501?9550??161.04N m

n1730P10.04T2?95502?9550??5121.9N m

n218.722T12?161.04?103Ft==?4026N

80d12T22?5121.9?103Fa==?32833N

312d2Fr?Ft?tana?32833?tan23?13936.8N

2）轴承反力

（1）h水平面：

得?MA(F)?0：

Ft?216.1?RH2?(216.1?216.1)

我们可以得出：RH2?4013N 从?Y?0

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RH1?RH2?Ft

我们可以得出：RH1?4013N （2）v垂直面：

从?MC(F)?0

Fad?Fr?216.1 2我们可以得出：RV1?10007.1N

RV1?216.1?2? 从?F(Y)?0： 我们可以得出：RV2?3929.7N （3）合成支反力

R1?RH12?RV12?40132?10007.12?10781.8N R2?RH22?RV22?40132?3929.72?5615.2N

3）所承受的轴向载荷

FA?S1?Fa?S1?32338?3171.1?S2

A2?Fa?S1?32338?3171.1?35509.1N

A1?S2?1651.5N

4）轴承派生轴向力

RS1?1)?10781.8?3171.1N

(2y(2?1.7)RS2?2)?5615.2?1651.5N

(2y(2?1.7)6.6滚筒联结螺栓的校核

在绞车进行滚筒卷绳的动作工艺过程中，我们的螺栓所受到的力是扭矩。由于螺栓在节圆上的分布方式为均匀分布。因此在节圆上每个螺栓所受到的力也是均匀的，滚筒的最

大扭矩T4?17171.6N m并取螺栓材料为45钢这个型号

我们从表查处性能等级为8.8级.?b?600N/mm2, ?s?480N/mm2 应为?????s/?S??, ???p????s/??Sp?? 我们查表以及数据计算得出选?S???4，??Sp???1.7

?????s/?S???480/4?120N/mm2

2??? ? ???/S?480/1.7?283.35N/mmpsp????每个螺栓承受的挤压力和剪切力是一样的。 经计算所得到的式子如下：

Tmax?17171.9N/m

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每个螺栓承受的剪切力为:

T17171.9T?max??2862N/m

66T2862?103FS???11925N

d240挤压强度:

?p?FS ???p???d0Lmind0?20mm,Lmin?28.8mm

FS11925?p???20.7N/mm2???p? ??d0Lmin20?28.8剪切强度:

4F??S2????

?d0 d0?20mm

??4FS4?11925??9.5???? 22?d03.14?20我们经过以上数据计算得出滚筒与大齿轮采用6个M20的螺栓联接是可靠安全的。

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7JHB-8型回柱绞车使用说明书

7.1技术规范

见附录一。

7.2结构特征

1）电动机

本绞车所采用采用的是F级绝缘的电动机专用防爆电机 2）桥齿轮零件

为了满足结构齿轮绞车的需要（增加辊轴和蜗杆轴中心的距离）和设置，在箱体固定轴的中间部分。惰齿轮轴孔，气塞的外端，由挤压式油杯。

3）底座

底座是用钢和钢板焊接，长条形雪橇式。

滚筒部件，蜗轮蜗杆减速器零件，汽车零件，从左分别排列成一个整体的基础上，对。基座焊接用钢环，来方便的安装固定绞车。

4）卷筒部件

大齿轮固定在滚筒上，滚筒安装在卷筒轴的两个轴承。两端的轴承和齿轮箱壁支承主轴。卷筒部件主要包括主轴，鼓，齿轮，轴承座。滚筒设有螺纹孔，穿绳和绳夹的紧固螺钉。

7.3绞车密封润滑的方法

1）正常的润滑的工作直接影响机器的寿命所以非常重要，因此要即使跟换润滑油 2）优良的润滑油必需符合要求，特别是不得混入铁屑，尘土，污物水等其他物质。 3）关于新的或大修后的绞车，在运转半个月后务必替换变速箱内的润滑油并进行冲洗，以撤销传动零件磨落的金属细屑。

4）滚动轴承座左齿轮箱的齿轮，轴和齿轮铜套与筒体三钙基润滑脂。新机器必须加润滑油。

7.4电气操纵系统

1）绞车电气原理图参见附录二。

2）电器防爆型，对la81 - 3型防爆按钮操纵。与QC8380N型磁力起动器磁力起动器。

7.5绞车的调整装配及试运转

1）绞车必须下井前试运行，确认正常运行，可以运到工作的地方。

2）绞车一般整体搬运。如果限制层矿陡的小部分，可分为开放式，电机，减速机，

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滚筒，基座四部分处理。但所有的交配孔应用盖密封以防止灰尘，专制，碎片进入箱。暴露的齿轮和轴必须包装，防划伤，摸头发。

3）绞车应先部分装，然后总装配。装配时应安装在传动部分，两个装置的滚筒部分。 4）在拼装前应检查零件数目绞车，和所有的零件修好净毛刺，干净，避免铁屑，尘土进去，所有的滚动轴承必需加热油（通常在加热温度）组件。不是重创，防止零件变形。

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8 JHB-8型回柱绞车的维护与保养

8.1安装、固定、操作和后移

1）绞车的固定方法必须简单安全可靠应为它经常移动。

图6.1

2）钢丝绳绞车背扣可以绑在桩脚杆或系杆。慢跑带动绳拉紧，然后打了两个支柱，支柱上应倾斜了在煤层倾角，顶好面子，绞车可以直接安装到支柱工作面中，如果长度超过100米的脸上可以有两个或两个以上的绞车，在工作面各部分分别设有分部和支柱。 卷扬机安装位置大致为以下两种：

一.第一种位置：安设在回风道上，离工作面20~30m，可参见图6.2。

图6.2 1.绞车2.滑轮3.钢丝绳

二.安装在工作面回风道绞车上，见图6.3，如此工作面回柱工作量大，用一台绞车不行保障在规定时间内回撤所有支撑时，你可以安装两个甚至三，分部也支撑，在面对一个装置，上背柱，另一个是安装在中央的脸，附近的旧道具，返回到工作面煤柱拆除，安装两台绞车，如果煤层倾角比在上面，拆下支柱，必须先在边界袭击道具或挡板，以防止上背柱的屋顶坍塌，沿煤层地板上滚到工作面下半岩，粉碎了绞车和顶事故后。

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图6.3

8.2绞车的操作规程

绞车的操作规程如下：

1）必须经过培训合格的司机，司机必须熟悉设备结构和 工作原理。

2）滚筒上的钢丝绳应排列整齐，钢丝绳不能完全工作之后，至少 剩下的3~5圈辊。

3）我们必须检查钢丝绳，钢丝绳的一端，桃形环在工作之前。有无变形、异常，有问题应处理后的工作。

4）钢丝绳的缠绕，必须处理后停止电机的转动，非手术治疗。 5）在运行中，发现声音不正常或严重轴承温升等异常， 我们必须停止检查，故障排除工作开始之前。

6）如果停车时间较长，我们应将马达关掉，切断电源，清除设备上的灰尘工 回柱绞车安全操作要求

1）开车前的检查

（1）检查绞车附近有没有变化。 （2）检查是否可靠的支撑固定绞车。

（3）检查绞车各部螺栓，销不松动，脱落等。 （4）检查钢丝绳的磨损，断丝是超出规定的。 2）操作要求

（1）在开车前必须先松开手刹。

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（2）操作必须专注，没有收到发车信号不能开车。

（3）观察绞车的每个操作，如马达声，钢丝绳，减速器温度（不超过），电机外壳温度（不超过）等。

（4）绞车操作必须坚守岗位，不得离开卷扬机，必须始终关注和支持固定顶绞车的钢丝绳，应力异常，立即停止加工。

3）停车后要求

当完成工作停车后应随手关闭起动电源。这样才能保证其工作安全，以免发生意外。

8.3绞车修理维护

1）操作人员必须严格遵守绞车使用规则。

2)拆卸序列和装配相反，绞车应拆成零件，然后拆下部件，拆卸时应先拆下密封盖，和连接螺栓松开电机和基座，滚筒的装置，和两个部分被删除，然后从底部向下传输。变速箱的拆卸首先对调速装置零件箱，油针被删除，上盒拆下，然后两个轴，齿轮轴上，行星齿轮轴。

3）如果一段时间没不使用，那么绞车要停放在干燥的地方，这样是为了防止电气阻尼。

4）在拆卸过程中，绞车，严禁使用铁锤重创，必须小心，不要损坏的零件或碰伤零件表面。

5）对绞车系统的日常维护中，我们应该系统性的对其的维修过程进行规划，我们将维护的步骤分为小修、中修以及大修，其具体的修理内容、修理时间，由我们工作环境及工作内容所确定，具体规定如下：

1.绞车的小修：

为了进行系统的规划，我们将此绞车的小修周期设定为三个月，在工作现场对其进行小修的维护，主要的维护内容为检查各零部件的安装以及连接的牢固否，及时消除故障，对润滑油进行补充和更换，清理杂物与灰尘。 2.绞车的中修：

为了对绞车进行系统性的维护，我们将绞车的中修周期制定为9个月，条件允许的话，我们将中修的内容交给生产厂家完成，中修的主要内容是对绞车的各部分进行清洗与检查，对损坏的零部件进行及时的清理与更换，对机器的各部位重新进行润滑，对绞车的整个工作能力进行恢复。 3.绞车的大修：

为了对绞车进行系统性的维护，我们将绞车的大修周期设定为18个月，对于大修，一般我们直接要求由生产厂家进行维修，大修的主要内容为对整个机器的所有零部件进行检

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修与拆卸，替换破损的零件，解决中小修解决不了的问题，恢复绞车的所有工作能力，对外部同时进行维护，使其尽可能的恢复出厂设置。

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结论

本文论述了绞车在国内外的发展情况，对绞车的各种型号进行了一定的分析与研究，同时还指出了绞车所存在的一定弊端。

我们对影响绞车的几个重要因素也进行了一定的分析，同时提出了我们对绞车的改进的建议及方案，希望在未来对绞车的发展能有一定的贡献。

我们在对绞车的使用上提出了一定的要求，对绞车的使用前，使用中，使用后都有了一定的要求，包括绞车的日常维护。

同时对绞车的滚筒，电动机以及功率的部分进行了一定的改动和建议，使得绞车在运行过程中能够更加的平稳，大大提高绞车的功率问题及其安全性问题，作为工业及其，其安全隐患永远是大家第一关注的问题。

通过对绞车各部分的计算，完成对整个绞车的改进方案。

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参考文献

[1] 成大先编.机械设计手册.北京:化学工业出版社，2002

[2] 机械设计手册联合编写组.机械设计手册.北京：化学工业出版社，1987 [3] 朱龙根编.简明机械零件设计手册.北京：机械工业出版社，2005 [4] 张树森编.机械制造工程学.沈阳：东北大学出版社，2001

[5] 李宜民，王慕龄，宫能平编.理论力学.徐州：中国矿业大学出版社，1996 [6] 刘鸿文编.简明材料力学.北京：高等教育出版社，1997 [7] 甘永立编.几何量公差与检测.上海：上海科学技术出版社，2001 [8] 王启广编.现代设计理论.徐州：中国矿业大学出版社，2005 [9] 机械设计手册编委会.机械设计手册.北京：机械工业出版社，2004 [10] 吴宗泽编.机械零件设计手册.北京：机械工业出版社，2004

[11] 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，2002 [12] 王洪欣，李木，刘秉忠编.机械设计工程学.徐州：中国矿业大学出版社，2001 [13] 白杰平，伍峰，潘英编.机械工程科技英语.徐州：中国矿业大学出版社，2001

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致 谢

光阴似箭，一晃大学四年的生活就这么过去了，想想一路走来，心中感慨良多。 首先要感谢我的论文指导老师陆老师。在我写论文期间一直不耐其烦的给我解答各种提问。还有感谢教过我的老师们，感谢他们的教诲，让我明白了怎么在人生道路上去做好自己，在走入社会后如何成为一个有用的人，为社会贡献出我自己的力量。

其次是感谢四年中陪伴在我身边的同学，应为有了他们的陪伴在让我度过了充实的大学四年生活，让我的大学生活丰富多彩。

最后感谢百忙中抽空来参加我毕业答辩的老师们，感谢你们对论文不足之处提出的宝贵建议和意见。

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附录： 附录一：

JHB-8型回柱绞车技术参数 牵引力 卷筒尺寸 钢丝绳 绳速 减速比 容绳比 功率 电动机 转速 使用电压 长度 外形尺寸 宽度 高度 配套电器 QC83-80N隔爆可逆磁力启动器 LA81-3隔爆控制按钮 毫米 平均 直径×宽度 直径 最大 最小 千牛 毫米 毫米 米/分 140.38 100m 千瓦 转/分 伏 15 730 380/660 2450 694 830 80 360×300 17 8.1 5.9

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附录二

1 — YB200L—8型防暴电机， 2 — QC83—80N型磁力起动器， 3 — LA81—3型防爆按钮

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