防爆電纜收放機(jī)設(shè)計(jì)說明書

1、1緒論1.1 選題背景及研究意義我國是煤炭生產(chǎn)和消費(fèi)大國，煤炭資源約占整個(gè)能源結(jié)構(gòu)的60%占有非常重要的地位。為保障我國國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求，至U 2050年煤炭占一次能源的比重將達(dá)到 50%£右。 因此，在相當(dāng)長時(shí)間內(nèi)，煤炭資源將仍是我國能源消費(fèi)的主體部分。2009年，我國煤炭產(chǎn)量為29.1億噸，位居世界第一，但仍然呈現(xiàn)煤炭供應(yīng)相對(duì)緊張的趨勢(shì)，制約了國民經(jīng)濟(jì) 的發(fā)展。這主要是受生產(chǎn)環(huán)節(jié)制約。礦用機(jī)械是否現(xiàn)代化，直接影響煤炭產(chǎn)量、勞動(dòng)生產(chǎn) 率以及煤礦經(jīng)濟(jì)效益。隨著煤礦引進(jìn)了各種新型機(jī)械設(shè)備。加快了生產(chǎn)速度，提高了生產(chǎn)效率。目前在礦山 的一些行走機(jī)械中，其動(dòng)力設(shè)備大多采用電動(dòng)機(jī)。在主機(jī)工

2、作時(shí)，接在電動(dòng)機(jī)上的電纜的 收放要靠人工來完成，這不但影響整機(jī)的作業(yè)效率，并且電纜長期在復(fù)雜的地面（如井下 水倉，掘進(jìn)工作面等）上拖曳使之磨損加快，時(shí)間稍長極易發(fā)生漏電和斷電，危及設(shè)備和 人身安全等事故。為實(shí)現(xiàn)電纜收放機(jī)械化、自動(dòng)化，提高設(shè)備的作業(yè)效率，保障工人的安 全，減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，開發(fā)理想的尾部電纜收放裝置非常必要 川。所以，開發(fā)礦用防爆電纜卷筒，不但能解決煤礦行走機(jī)械的拖纜問題，減低工人的勞 動(dòng)強(qiáng)度，還能提高煤礦的生產(chǎn)率，為煤礦和生產(chǎn)企業(yè)帶來經(jīng)濟(jì)效益。1.2 電纜卷筒的概述電纜卷筒是各種大中型移動(dòng)式生產(chǎn)設(shè)備的配套裝置，它主要用來收、放主機(jī)的動(dòng)力電 纜和控制電纜，使電纜隨主機(jī)同步變速

3、移動(dòng)，無論主機(jī)往返移動(dòng)或變速移動(dòng)，電纜卷筒都 能保證電纜的收放張力恒定不變。這就是電纜卷筒的特殊工性能 201 .排纜機(jī)構(gòu)2.雙向螺紋軸3.力矩電機(jī)4.傳動(dòng)鏈5.電纜卷筒6.電纜7.卷筒軸 圖1-1全電動(dòng)卷纜系統(tǒng)原理圖1.3 本課題在國內(nèi)外的發(fā)展及研究現(xiàn)狀1.3.1 電纜卷筒的發(fā)展電纜卷筒按卷繞控制方式可分成4代產(chǎn)品:1）配重式電纜卷筒早期的電纜卷筒采用滑輪組，在電纜的一端用重錘式配重塊，始終給電纜卷盤提供拉 力3。當(dāng)拉出電纜時(shí)，帶動(dòng)電纜卷筒旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)與電纜卷筒同軸相聯(lián)的鋼絲純卷筒轉(zhuǎn) 動(dòng)，以提升重錘而儲(chǔ)存勢(shì)能。當(dāng)卷筒卷取電纜時(shí)，重錘下降釋放勢(shì)能，在鋼絲純張力的作 用下，帶動(dòng)與鋼絲純卷筒同軸

4、相聯(lián)的電纜卷筒轉(zhuǎn)動(dòng)，同步卷取電纜。它的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能穩(wěn)定可靠，安裝維修方便，使用壽命長。它的缺點(diǎn)是體積龐大，受行程限制，如果需要大行程則必須給其留出足夠大的安裝空 問 4。!©HMM圖1-2重錘式電纜卷筒2）力矩電機(jī)式電纜卷筒采用力矩電機(jī)提供動(dòng)力的第2代電纜卷筒，省去了配重塊的麻煩，簡(jiǎn)化了機(jī)械結(jié)構(gòu)力 它利用具有長期堵轉(zhuǎn)和自調(diào)速特性的力矩電機(jī)為動(dòng)力，電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速隨外負(fù)載的增加而 自行降低，自動(dòng)調(diào)整卷筒卷纜線速度與設(shè)備行走速度相同；放纜時(shí)，在電纜拉力作用下， 克服堵轉(zhuǎn)電機(jī)力矩同步放出電纜；停車斷電時(shí)利用力矩電機(jī)的盤式制動(dòng)器鎖住電纜，保證 電纜不滑落。它的優(yōu)點(diǎn)是電機(jī)始終通電，電控簡(jiǎn)

5、單，可降低故障率，卷取電纜范圍大，行程長。它的缺點(diǎn)是放纜時(shí)，需要克服電機(jī)堵轉(zhuǎn)力矩阻力，小電纜需要謹(jǐn)慎使用 4。還有力矩 電機(jī)在速度變化時(shí)無法提供恒定的力矩， 且堵轉(zhuǎn)運(yùn)行時(shí)發(fā)熱量大，在環(huán)境溫度高的條件下， 不適合長期運(yùn)行3 o圖1-3力矩馬達(dá)式電纜卷筒3）磁滯式電纜卷筒第3代電纜卷筒是常開電氣有限公司開發(fā)的磁滯式電纜卷筒，它采用了磁性連軸器和 多臺(tái)電機(jī)同時(shí)運(yùn)行的辦法，克服了力矩不恒定的缺點(diǎn)。通過磁性塊，使電機(jī)與卷盤之間的 連接轉(zhuǎn)矩近似恒定；同時(shí)通過磁性塊間隙的調(diào)整，可以使電機(jī)工作在額定功率范圍內(nèi)，避 免電機(jī)由于堵轉(zhuǎn)或過載而損壞3。它的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊、安裝維修方便，可根據(jù)實(shí)際工況要求調(diào)節(jié)輸出力矩且

6、具有良好 的自制動(dòng)功能，不需要安裝制動(dòng)器，電纜卷筒運(yùn)行可靠。它的控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單，可與設(shè)備的 正反車控制系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)，只要設(shè)備運(yùn)行，卷筒電機(jī)即工作，相序不變。電纜卷筒工作中，磁 滯聯(lián)軸器能依據(jù)主機(jī)設(shè)備的運(yùn)行速度自行調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，使電纜卷筒收放電纜的線速度與主機(jī) 設(shè)備的運(yùn)行速度保持同步狀態(tài)。它的缺點(diǎn)是在電纜容量大、主機(jī)安裝高度高的情況下，為了降低轉(zhuǎn)子溫升，提高轉(zhuǎn)子 使用壽命，需要采用多頭小轉(zhuǎn)矩的設(shè)計(jì)理念，相對(duì)價(jià)格較高 40圖1-4磁滯式電纜卷筒4）變頻式電纜卷筒隨著機(jī)械設(shè)備需要行走的距離更遠(yuǎn)，以致卷盤的內(nèi)層到外層的卷繞半徑相差3倍甚至更大，它的恒定力矩輸出對(duì)電纜提出了更高的抗拉力要求。因?yàn)樵跐M足外層電纜卷取

7、力要 求的條件下，由于磁性連軸器的卷繞力矩近似恒定，因此內(nèi)層電纜要承受的張力會(huì)比外層 大3倍以上，對(duì)于內(nèi)嵌光纖的高壓電纜或承載張力小的電纜，容易造成損壞。采用變頻控制方式的電纜卷筒能保持電纜張力的恒定，這就是最近問世的第4代產(chǎn)品一一變頻式電纜卷同 。變頻電機(jī)為B5安裝結(jié)構(gòu)，與減速機(jī)輸入端直聯(lián)，減速機(jī)輸出軸一端與電纜卷盤通過 鍵聯(lián)接，另一端與集電箱中的電滑環(huán)聯(lián)接，減速機(jī)和集電環(huán)輸電箱固定在基座上方。變頻 器控制柜獨(dú)立于電纜卷筒，可按實(shí)際情況選擇適當(dāng)?shù)陌惭b位置。變頻器在閉環(huán)矢量（有速 度傳感器矢量控制）下，選擇開環(huán)轉(zhuǎn)矩控制模式，并通過厚度積分計(jì)算電纜卷盤的實(shí)際卷 徑，準(zhǔn)確控制電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩，從而保

8、證電纜在卷盤上卷繞時(shí)不會(huì)因卷徑變化而引起張力 變化，即電纜所受的張力恒定。該電纜卷筒有如下優(yōu)點(diǎn)：在收纜和放纜過程中，無論設(shè)備運(yùn)行在軌道的任何位置，作用在上的拉力始終恒定， 且可通過變頻器參數(shù)輸入及控制箱面版旋鈕操作，任意調(diào)整電纜所受拉力，最大限度地保 護(hù)電纜，極大地延長電纜的使用壽命。卷筒能迅速響應(yīng)設(shè)備運(yùn)行速度的變化，可與設(shè)備同 步，其性能精確、靈敏。突破了磁滯式、力矩電機(jī)式等傳統(tǒng)電纜卷筒設(shè)計(jì)上的瓶頸，不受 電纜規(guī)格、卷繞長度、設(shè)備速度及安裝高度中超常規(guī)格的限制，任何復(fù)雜工況的電纜卷筒 均由1臺(tái)功率不同的變頻電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。適應(yīng)性強(qiáng)，可高負(fù)載全日制連續(xù)工作。卷筒與設(shè)備 為運(yùn)行聯(lián)動(dòng)保護(hù)，有效防止電纜

9、被拉斷等意外事故發(fā)生。通過變頻器對(duì)卷筒電機(jī)進(jìn)行精確 控制和保護(hù)，可使其使用周期延長。變頻控制電機(jī)式電纜卷筒可根據(jù)設(shè)定的張力和主機(jī)設(shè) 備（大車）的運(yùn)行速度自行改變卷筒變頻電機(jī)的運(yùn)行頻率，在0n中的任意轉(zhuǎn)速下正常工作（n為異步轉(zhuǎn)速），當(dāng)主機(jī)設(shè)備斷電后，電纜卷筒的變頻電機(jī)制動(dòng)器制動(dòng)，保證電纜不 滑脫。缺點(diǎn)是價(jià)格是同類產(chǎn)品最貴的，但是物有所值，在必要場(chǎng)所推薦使用冏。圖1-5變頻電纜卷筒1.3.2 本課題的研究現(xiàn)狀雖然電纜卷筒有了很大的發(fā)展。但是基于防爆的煤礦用電纜卷筒在國內(nèi)還很少。國外 礦用車輛的研制、生產(chǎn)，由于具有強(qiáng)大的基礎(chǔ)工業(yè)做后盾， 再加上與其配套的先進(jìn)的標(biāo)準(zhǔn)、 嚴(yán)格的法規(guī)，因此在使用上是安全的

10、。但國內(nèi)在礦用車輛方面的研究，多是仿制外國的產(chǎn) 品，由于基礎(chǔ)工業(yè)落后，仿制性能達(dá)不到國外同類產(chǎn)品的水平，安全性不能得到保證。作為車體上儲(chǔ)存電纜的部件隔爆電纜卷筒，其研究水平還有相當(dāng)大的差距 5 。在國內(nèi)，三一重裝公司從理論上對(duì)基于隔爆電纜卷筒的電刷材料進(jìn)行了分析計(jì)算，并建立了物理模型，從而在理論上初步解決了滑環(huán)材料的選取問題，為實(shí)際應(yīng)用指明了方向5 。 三一重裝有限公司還成功為其生產(chǎn)和履帶行走式液壓支架配套設(shè)計(jì)了隔爆型卷纜裝置。并且該裝置匹配梭車的車載型號(hào)產(chǎn)品已經(jīng)通過國家煤安檢測(cè)中心的檢測(cè)并順利通過工業(yè)性試驗(yàn)使用檢測(cè) 6 。此外，神東煤炭分公司近年來也為其連續(xù)采煤機(jī)研制成功了電纜拖拽裝置。并且

11、在使用中獲得成功 7 。1.4 本課題的研究途徑和可行性分析根據(jù)本課題的發(fā)展現(xiàn)狀和研究水平，該課的的研究可以參考現(xiàn)有電纜卷筒的機(jī)本結(jié)構(gòu)，并對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)性設(shè)計(jì)，以使之適合煤礦井下的工況。本課題的研究可以按以下途徑進(jìn)行：1)行走部根據(jù)煤礦井下的工作環(huán)境和現(xiàn)有的煤礦機(jī)械，該卷纜機(jī)不能集成到現(xiàn)有的機(jī)器上，所以該卷纜機(jī)必須要有行走部，以適應(yīng)其在煤礦井下靈活使用和與各種行走機(jī)械配的要求。其行走部可選用履帶式，以便在井下復(fù)雜的環(huán)境下運(yùn)行平穩(wěn)。2) 卷纜部分考慮到井下機(jī)械作業(yè)時(shí)不可能是直線運(yùn)行，該卷纜機(jī)的卷筒不能采用單排電纜卷盤，而應(yīng)采用多排卷盤，從而滿足電纜可以有一定有擺角。使卷纜工作高效進(jìn)行。但要注意的是

12、，卷筒上的電纜層數(shù)不宜過多，否則電纜會(huì)過熱而燒毀，并且速度也難以控制。3) 排纜與導(dǎo)纜部分由于機(jī)器采用多排電纜卷筒，為了避免卷纜過程中電纜發(fā)生堆疊，必須給機(jī)器設(shè)計(jì)可靠的排纜裝置?，F(xiàn)有多用雙向絲杠排纜裝置，但其成本高，加工困難。對(duì)其我們可以采用液壓缸來代替，不但降低了加工難度，還可以省去中間的傳動(dòng)裝置。對(duì)機(jī)器導(dǎo)纜裝置的要求是轉(zhuǎn)動(dòng)靈活，對(duì)電纜磨損小。此裝置可以選用現(xiàn)有的導(dǎo)纜裝置。4) 傳動(dòng)部分為使結(jié)構(gòu)緊湊，可以選用行星齒輪作為傳動(dòng)裝置。動(dòng)力源和減速器之間可選用液力聯(lián)軸器，以防止過載。5) 驅(qū)動(dòng)部分整機(jī)采用液壓驅(qū)動(dòng)，以適應(yīng)行走部和排纜裝置的需求。6) 防爆要求為使卷筒與電動(dòng)機(jī)間的電纜在卷筒轉(zhuǎn)動(dòng)過程中

13、不出現(xiàn)相對(duì)運(yùn)動(dòng)，在卷筒內(nèi)設(shè)計(jì)了電刷和滑環(huán)，這一裝置在一定情況下可能產(chǎn)生火花，當(dāng)空氣中含有一定濃度的瓦斯時(shí)，就會(huì)燃燒或爆炸，所以卷筒必須有耐爆性和不傳爆性。耐爆性是由外殼的材質(zhì)和機(jī)械結(jié)構(gòu)強(qiáng)度來保證的。 根據(jù)材料力學(xué)及實(shí)驗(yàn)結(jié)果， 對(duì)于鋼板外殼， 理論上最小厚度為34mm， 鑄鐵為6mm。不傳爆性可以通過外殼裝配接合面的寬度L、臨界間隙dkp和加工表面精度保證(如：表1-1 )。8表1-1隔爆接合面寬度與臨界間隙的關(guān)系接合面寬度L/mm25155臨界間隙dkp/mm1.151.171.050.82方案設(shè)計(jì)2.1總體設(shè)計(jì)以ZCY100RM卸式裝巖機(jī)配套使用的電纜收放為例設(shè)計(jì)。該電纜收放機(jī)的卷纜能力以卷

14、取50米型號(hào)為MYP-0.66/1.44煤礦用移動(dòng)屏蔽橡膠軟電纜為例。該電纜規(guī)格為：3X25+1X16,外徑：40.0-44.3mm （按45mms計(jì)），單位長度的質(zhì)量：2.55kg/m ,抗拉強(qiáng)度：0- =10Mpa2.1.1總體方案1）懸掛式電纜收放方案利用頂板和錨桿，把電纜懸掛起來，如采用單軌。把軌道用一定的方式固定在巷道頂 板上，用滑輪將電纜固定在軌道上。由工作機(jī)帶動(dòng)完成電纜的拖拽工作。如圖 2-1所示圖2-1懸掛式電纜收放方案2）電纜收放機(jī)電纜卷筒是各種大中型移動(dòng)式生產(chǎn)設(shè)備的配套裝置，它主要用來收、放主機(jī)的動(dòng)力電 纜和控制電纜，使電纜隨主機(jī)同步變速移動(dòng)，無論主機(jī)往返移動(dòng)或變速移動(dòng)，電

15、纜卷筒都 能保證電纜的收放張力恒定不變。這就是電纜卷筒的特殊工性能。如圖 2-2所示圖2-2電纜收放機(jī)2.1.2總體方案選擇懸掛式電纜收放方案簡(jiǎn)單方便成本低，可行性高，且不存大防爆問題。但移動(dòng)性差。 且要隨巷道施工面施工，不能滿足當(dāng)前快速生產(chǎn)的需要。采用電纜收放機(jī)雖然成本高，技 術(shù)復(fù)雜。但其對(duì)所有礦用自移機(jī)械的匹配性好，可以為多種機(jī)械設(shè)計(jì)提供電纜收放。能滿 足當(dāng)前礦井快速生產(chǎn)的需要。所以本設(shè)計(jì)采用電纜收放機(jī)。2.1.3卷纜機(jī)總體設(shè)計(jì)傳動(dòng)系統(tǒng)框圖如：圖2-3所示。左液壓低速馬達(dá) 履帶 右液壓低速馬達(dá) 履帶電機(jī)液壓泵 卷纜低速圖2-3卷纜機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)框圖該機(jī)采用全液壓驅(qū)動(dòng)，為兩部分。第一部分為行走部

16、分，該部分通過行走液壓系統(tǒng)將 壓力油液送入行走低速馬達(dá)，驅(qū)動(dòng)履帶來實(shí)現(xiàn)整機(jī)的前進(jìn)、后退和轉(zhuǎn)向。第二部分為排纜 部分，該部分由排纜液壓系統(tǒng)將壓力油送入排纜液壓缸，通過行程開關(guān)來控制液壓缸的往 復(fù)運(yùn)動(dòng)，來實(shí)現(xiàn)排纜工能，具排纜和卷纜的同步由液壓系統(tǒng)控制。該機(jī)的液壓系統(tǒng)圖如圖 2-4所示。1雙聯(lián)齒輪泵2調(diào)速閥組 3電磁換向閥4卷纜馬達(dá)5手動(dòng)換向閥6行走馬達(dá)7制動(dòng)閥組 8行走控制閥圖2-4卷纜裝置液壓系統(tǒng)圖2.2部分設(shè)計(jì)2.2.1 部分方案設(shè)計(jì)1）電纜卷盤設(shè)計(jì)方案自由卷繞式這種類型的卷筒是最基本的，它適合于較短距離到適中距離的電纜卷繞，電纜自由的 排列在卷筒上，沒有任何導(dǎo)向裝置。圖2-5自由卷繞式卷盤單

17、排卷盤這種形式的卷盤，電纜被單排卷繞在卷盤上，該卷盤的卷繞長度可達(dá)380ml速度可達(dá)到到0m/min圖2-6單排卷盤單層卷盤這種卷盤可用來卷繞長距離的電纜（最大長度可達(dá)1000m）,通過排纜裝置，電纜能有序的在卷盤上面排纜2到3層。圖2-7單層卷盤2）排纜機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方案雙向絲杠式排纜機(jī)構(gòu)雙向絲杠式排纜器的可調(diào)向螺母組件的兩端各設(shè)有可伸縮密封套，可伸縮密封套分別 與雙向絲杠兩端部的絲杠端支撐相連，雙向絲杠完全處于由絲杠端支撐、可伸縮密封套及可調(diào)向螺母組件形成的密閉空間內(nèi)。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于形成，裝配方便可靠，從而提高了 電纜導(dǎo)向裝置的使用壽命。圖2-8雙向絲杠式排纜器液壓式排纜機(jī)構(gòu)采用液壓缸的伸縮，

18、兩端加行程開關(guān)，實(shí)現(xiàn)電纜的往復(fù)排纜。此機(jī)構(gòu)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工容 易，可靠度也比較高。也容易控制。采用托滾壓緊式在卷盤上加一個(gè)托滾來限定電纜的高度，使電纜按一定規(guī)律排在卷盤上。該裝置不用圖2-9托滾壓緊式排纜裝置3）行走部設(shè)計(jì)方案無行走類似于礦用絞車，不設(shè)行走部，移動(dòng)時(shí)靠其它輔助機(jī)械（如絞車）牽引拖動(dòng)。適合于 經(jīng)常不移動(dòng)的情況。米用輪式行走部輪胎行走裝置主要用于承載能力較高的越野路面。對(duì)路面的比壓相當(dāng)于履帶式要大, 且輪胎與地面的摩擦力相對(duì)較小，容易出現(xiàn)打滑現(xiàn)象。圖2-10輪式行走部卷纜車履帶行式行走部履帶式行走機(jī)構(gòu)是大型機(jī)械整機(jī)的支承件，用來支承整機(jī)的重量，承受機(jī)構(gòu)在作業(yè)過 程中產(chǎn)生作用力，并完成整

19、機(jī)行進(jìn)、后退、轉(zhuǎn)移和作業(yè)移動(dòng)。對(duì)于大型機(jī)械的底盤一般設(shè) 計(jì)成履帶驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，履帶沿整機(jī)縱向中心對(duì)稱布置。圖2-11履帶式行走部4）驅(qū)動(dòng)部設(shè)計(jì)方案電驅(qū)動(dòng)由于電能獲得方便，使用電動(dòng)機(jī)的設(shè)備體積比其他動(dòng)力裝置小，并且沒有汽、油等對(duì)環(huán)境的污染，控制方便，運(yùn)行性能好，傳動(dòng)效率高，可節(jié)省能源等。所以，80%Z上的機(jī)械設(shè)備，小如用步進(jìn)電機(jī)拖動(dòng)指針跳動(dòng)的電子手表、大到上萬千瓦的大型軋鋼機(jī)械等都應(yīng)用 電力拖動(dòng)。80年代，中國生產(chǎn)的電能中約有三分之一用于電力拖動(dòng)。單個(gè)電力拖動(dòng)裝置的 功率可以從幾毫瓦到幾百兆瓦，轉(zhuǎn)速可從每小時(shí)幾轉(zhuǎn)到每分鐘數(shù)萬轉(zhuǎn)。液壓驅(qū)動(dòng)與機(jī)械傳動(dòng)、電氣傳動(dòng)相比，液壓傳動(dòng)的各種元件，可以根據(jù)需要方便、

20、靈活地來布置。重量輕、體積小、運(yùn)動(dòng)慣性小、反應(yīng)速度快。操縱控制方便，可實(shí)現(xiàn)大范圍的無級(jí)調(diào) 速（調(diào)速范圍達(dá)2000: 1）。可自動(dòng)實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)。一般采用礦物油作為工作介質(zhì)，相對(duì)運(yùn) 動(dòng)面可自行潤滑，使用壽命長。很容易實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)。很容易實(shí)現(xiàn)機(jī)器的自動(dòng)化，當(dāng)采用 電液聯(lián)合控制后，不僅可實(shí)現(xiàn)更高程度的自動(dòng)控制過程，而且可以實(shí)現(xiàn)遙控。2.2.2 部分方案選擇基于煤礦下的工況，炮掘巷道寬度為 3米，所以要求機(jī)械應(yīng)比較窄。在工作面上存在 上山和下山，且工作面碎石較多，所以機(jī)械與地面的摩擦力要相對(duì)較大。為了防止機(jī)械設(shè) 備側(cè)翻，機(jī)械設(shè)備的重心一般較低?；谶@些情況來確定各部分的設(shè)計(jì)方案1）卷盤方案確定由于卷繞電

21、纜較長，加之礦用電纜較硬，不適合使用自由卷盤。如果使用單排卷盤， 假定卷盤空心1外徑為d為100mm則完全卷繞50米電纜后的最大直徑 D為（電纜直徑 di 按 45mnm+算）：D .4 (L di) d2則D的計(jì)算值為1696mm直徑過大。采用單層卷盤，內(nèi)徑為 1米，則單層卷曲50米 纜卷盤的長度為0.8米，外徑1.2米。比較適中。所以選用單層卷盤。2）排纜機(jī)構(gòu)方案確定雙向絲杠加工困難，需要專門的機(jī)床才能加工，且還需要另加傳動(dòng)裝置，且長期裸露 容易造成絲杠運(yùn)行不正常而也現(xiàn)故障。液壓缸排纜機(jī)構(gòu)，此機(jī)構(gòu)控制簡(jiǎn)單，不需要另加傳 動(dòng)裝置，安裝也簡(jiǎn)單，但由于液壓缸的伸縮，其橫向尺寸增加了一倍，使機(jī)械太

22、寬，在井 下占用空間太大。采用托滾壓緊式排纜機(jī)構(gòu)，同樣有安裝方便，不需要傳動(dòng)裝置，且不會(huì) 使機(jī)器的寬度增加。但在使用過程中要注意不要讓碎石卡住托滾，以免托滾不能靈活轉(zhuǎn)動(dòng) 而增加電纜的磨損。3）行走機(jī)構(gòu)方案確定井下工作環(huán)境復(fù)雜，地面碎石較多，且濕滑，如果采用輪式行走部則可能出現(xiàn)打滑現(xiàn) 象，使機(jī)器不能高效工作。宜采用履帶式行走機(jī)構(gòu)。鑒于井下環(huán)境對(duì)機(jī)器寬度的要求，行 走機(jī)構(gòu)應(yīng)采用窄履帶設(shè)計(jì)。這樣即能滿足機(jī)器與地面摩擦力的要求，又能滿足機(jī)器寬度的 要求。4）驅(qū)動(dòng)方案確定工作面粉塵大，能見度低，所以卷纜機(jī)有必須要實(shí)現(xiàn)遙控，從而能夠更好的操縱機(jī)器 工作。從實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程遙控方面，液壓驅(qū)動(dòng)容易。采用液壓驅(qū)動(dòng)，能更

23、好的配合行走機(jī)構(gòu)和卷 纜機(jī)構(gòu)。采用液壓為動(dòng)力源有助于使機(jī)器小型化，適合工作面空間小的特點(diǎn)。2.3設(shè)計(jì)參數(shù)卷筒容纜量：最大行走速度: 最大卷纜速度: 爬坡能力：卷繞電纜型號(hào): 電纜參數(shù)：50m2km/h1m/s16MYP-0.66/1.44外徑：?jiǎn)挝婚L度的質(zhì)量:抗拉強(qiáng)度：（按 45mmi計(jì)）40.0-44.3mm2.55kg/mer =10Mpa3設(shè)計(jì)計(jì)算3.1 電纜卷筒設(shè)計(jì)計(jì)算3.1.1 卷筒設(shè)計(jì)計(jì)算卷筒的類型較多，按制造方式不同可分為鑄造卷筒和焊接卷筒。鑄造卷筒應(yīng)用廣泛。 電纜卷筒大多為鑄鐵卷筒，成本低，工藝性好。拉力大的一般采用鑄鋼卷筒，鑄鋼卷筒雖 然承載能力較大，但成本高?？紤]經(jīng)濟(jì)效益，

24、本設(shè)計(jì)采用鑄鐵結(jié)構(gòu)。并選取材料為HT200.1）卷筒容純尺寸參數(shù)卷筒容純尺寸參數(shù)意義及表示方法應(yīng)符合國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，參見圖3-1:圖3-1卷筒尺寸卷筒節(jié)徑DD KedKe 與機(jī)構(gòu)工作級(jí)別和電纜結(jié)構(gòu)有關(guān)的系數(shù)選取，見表3-1;d 電纜直徑。表3-1卷筒系數(shù)表工作級(jí)別A1A2A3A4A6A7 A8卷筒系數(shù)Ke值1214161920卷筒名義直徑對(duì)筒壁和端側(cè)板的設(shè)計(jì)具有重要意義。 D值小，結(jié)構(gòu)自然緊湊，但單位 長度上的力較大，電纜壽命低。規(guī)定的 D/d值可認(rèn)為是對(duì)應(yīng)一定工作級(jí)別的最小值。如果 結(jié)構(gòu)需要完全可以增大該值。取工作級(jí)別為Ai,即Ke12 。D 12 45 540mm因?yàn)樵O(shè)計(jì)需要在這里取D 50

25、0mm2）卷筒的直徑DoDo D d 500 45 455mm3）卷筒容純寬度Bi卷筒容純寬度Bi, 一般可按下述關(guān)系確定:B 3D即：Bl 3 500 1500mm在筒壁厚的設(shè)計(jì)計(jì)算中，通常卷筒長度都設(shè)計(jì)成小于其直徑的3倍，甚至小于其直徑的2倍。因此此時(shí)的電纜拉力產(chǎn)生的扭剪應(yīng)力和彎曲應(yīng)力的合成應(yīng)力較小，故計(jì)算卷筒強(qiáng) 度時(shí)可忽略不計(jì)，簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)計(jì)算。取B 675mm4）卷筒邊緣直徑Dk卷筒邊緣直徑即卷筒端側(cè)板直徑，對(duì)于多層纏繞，位防止電纜脫落，端側(cè)板直徑應(yīng)大 于電纜最外層繩圈直徑。端側(cè)板直徑用下式計(jì)算：Dk Ds 4dDs D (2n 1)dDs 最外層電纜纜芯直徑;n 電纜纏繞層數(shù)。設(shè)電纜纏

26、繞層數(shù)為2層，即n 2則：Ds 500 （2 2 1） 45 635mmDk 635 4 45815mm卷筒纏繞層數(shù)計(jì)算公式:DkD 2mk 2dmk 為保證電纜不越出端側(cè)板外緣的安全高度（mm）該值在單層纏繞中應(yīng)不小于1.5倍的電纜直徑，在多層纏繞中應(yīng)不小于 2倍的電纜直 徑。?。簃k 2d 2 45 90mmDk n 2d D 2mk求得：Dk 2 2 45 500 90 2 770mm綜上考慮，取Dk 800mm5)卷筒容纜量L卷筒的容纜量是指電纜在卷筒上順序緊密排列時(shí)，達(dá)到規(guī)定的纏繞層數(shù)所能容納的電 纜工作長度的最大值。卷筒的容纜量可按下述方法計(jì)算：第i層電纜纜芯直徑為：Di D (2

27、ni 1)d第i層卷筒的電纜長度為：Bl3Li 1)D (2叫 1)d 10 3d卷筒容纜量為：I Li L2LinBl3(L 1)D (2ni 1)d 10 3i i d實(shí)際容纜量：6753II (1)500 (2 1 1) 45 10 3 23.96m456753L2( 1)500 (2 2 1) 45 1027.91m45L L1 L2 23.96 27.91 51.87m3.1.2 卷筒的受力分析卷筒是電纜收放機(jī)的直接承載零件，受力比較復(fù)雜，分析清楚卷筒上所受的力，對(duì)電 纜收放機(jī)整機(jī)設(shè)計(jì)具有十分重要的意義。1)電纜拉力與卷筒支承處反力工作中，電纜拉力使卷筒像空心軸一樣被彎曲，支反力為R

28、aR b 2LFF其彎矩隨電纜纏繞位置不同而變化，具有瞬變效應(yīng)，另外卷筒自重也會(huì)使卷筒產(chǎn)生彎 曲。當(dāng)L 3D時(shí)，由于彎矩較小，在強(qiáng)度計(jì)算時(shí)通常忽略不計(jì)。卷筒受力如圖3-2L圖3-2卷筒受力圖2）電纜拉力產(chǎn)生在筒壁上的轉(zhuǎn)矩在電纜拉力的作用下，卷筒就好像空心軸一樣被扭轉(zhuǎn)，其轉(zhuǎn)矩可用下式計(jì)算：T F峰該轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的筒壁應(yīng)力較小，一般情況可忽略不計(jì)。3）卷筒筒壁的徑向壓力q由電纜纏繞產(chǎn)生的對(duì)筒壁外緣表面圓周方向的徑向壓力，除對(duì)筒壁產(chǎn)生圓周方向的擠 壓外，還將引起筒壁局部彎曲應(yīng)力，該力是影響筒壁強(qiáng)度的重要因素。4）電纜對(duì)端側(cè)板產(chǎn)生的軸向推力 Ns該力是由于電纜纏繞至端側(cè)板根部并向新的一層過渡過程中電纜與側(cè)

29、板之間的楔入 作用產(chǎn)生的，此力是計(jì)算端側(cè)板強(qiáng)度的主要外力。3.1.3 卷筒強(qiáng)度計(jì)算卷筒強(qiáng)度計(jì)算主要包括兩個(gè)方面：一是筒壁的強(qiáng)度計(jì)算；二是端側(cè)板的強(qiáng)度計(jì)算。1）卷筒筒壁的厚度計(jì)算卷筒筒壁的強(qiáng)度按下式計(jì)算：cAlAe c表3-2電纜卷繞系數(shù)卷筒層數(shù)n12345系數(shù)A11.752.02.252.5A 與卷繞層數(shù)有關(guān)的系數(shù)，見表 3-2;A 應(yīng)力減小系數(shù)，一般取 A 0.75. ?Fe 電纜最大靜拉力（N）；t 電纜卷繞截距（mm）, 一般取t 1.05d；卷筒壁厚（mm）;e 許用壓應(yīng)力（Mpa） 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)取e 144Mpa根據(jù)卷筒壁內(nèi)表面最大壓應(yīng)力確定卷筒厚度為：AiAFetTi12566.

30、372.42mm0.75 1.75根據(jù)卷筒材料直徑確定卷筒壁厚度為：0.02D （610） 0.02 500 （6 10）綜上所述2）卷筒壁內(nèi)表面最大壓應(yīng)力通常，卷筒內(nèi)表面合成應(yīng)力比外表面大，強(qiáng)度驗(yàn)算時(shí)可以只計(jì)算內(nèi)表面應(yīng)力。當(dāng)L 時(shí)，忽略電纜拉力產(chǎn)生的彎曲和抿轉(zhuǎn)，公考慮電纜纏繞時(shí)的環(huán)向壓縮應(yīng)力和局部彎曲應(yīng)力 對(duì)卷筒筒壁強(qiáng)度的影響。按下式計(jì)算：Fe12566.37c AA 0.75 1.75 11.64Mpat30 1.05 451.05 45 14416 20mm30mm3DFe12566.37w 0.96-e 0.96: 3.28MpaD 3.500 303卷筒壁強(qiáng)度條件應(yīng)滿足下述經(jīng)驗(yàn)公式：

31、 c w 材料的許用應(yīng)力（Mpa）。材料許用應(yīng)力按下式計(jì)算：KcKnb 材料的強(qiáng)度極限；Kc一按工作級(jí)別選定的系數(shù)；Kn 安全系數(shù)。查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)： b 200MpaKc 1cKn 2.82002.871.42Mpa14.9271.42故設(shè)計(jì)滿足要求。3）卷筒端側(cè)板厚度計(jì)算端側(cè)板的強(qiáng)度：BsFeh2所以,Fe Bs /式中Bs 綜合影響系數(shù);h 卷筒端側(cè)板厚度;端側(cè)板材料的許用應(yīng)力。查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)Bs 0.94277Mpa.12566.37 0.942/7712.40mmh 25mm3.1.4卷筒筒壁的穩(wěn)定性估算如果卷筒較長，筒壁太薄，在過載或急劇制動(dòng)情況下，可能會(huì)出現(xiàn)失穩(wěn)現(xiàn)象。穩(wěn)定性計(jì)算，可

32、采用計(jì)算穩(wěn)定性系數(shù)K的方法。K-Pwq1.3 1.5K 穩(wěn)定性系數(shù);Pw 失去穩(wěn)定時(shí)臨界壓力（Mpa)3。對(duì)鑄鐵卷筒 P (25000 32500) Rq 卷筒壁單位壓力（Mpa）, q2FmaxDt卷筒壁厚（mm）;Fmax一卷筒直徑（mm）;-一電纜最大靜拉力（N）；t 電纜節(jié)距(mm), t 1.05d；電纜直徑（mm）3330PW (25000 32500) 3 (25000 32500)3 43.2MpaR2502 12566.37500 1.05 451.06MpaP 43 2K w 一一 40.75 1.3 1.5 q 1.06由以上計(jì)算可知，設(shè)計(jì)滿足要求，筒壁穩(wěn)定。3.2 卷筒

33、軸的設(shè)計(jì)計(jì)算由于卷筒軸的可靠性對(duì)卷纜機(jī)的安全，可靠工作非常重要，因此應(yīng)十分重視卷筒軸的 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和強(qiáng)度、剛度計(jì)算。卷筒軸的結(jié)構(gòu)應(yīng)力求簡(jiǎn)單、合理，應(yīng)力集中應(yīng)盡可能小。卷 筒軸不僅要計(jì)算疲勞強(qiáng)度，而且還要計(jì)算靜強(qiáng)度；止匕外，對(duì)較長的軸還需校核軸的剛度。已知：電纜的最大拉力Fe 12566.37 N ,卷筒直徑D0 455mm ,電纜直徑d 45mm。軸材料選 40Cr ,調(diào)質(zhì)處理。s 540N / mm2 , b 735N / mm2 ,1 355N /mm2 ,_ 2小 75N / mm3.2.1 作用在卷筒上的力圓周力Fr 12566.37 N3.2.2 初步計(jì)算軸的直徑對(duì)只受扭矩或主要隨扭矩

34、的傳動(dòng)軸，應(yīng)按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件來計(jì)算軸的直徑。若有彎矩作 用，可用降低許用應(yīng)力的方法來考慮其影響。扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件為dP 軸所傳遞的功率，kW;n軸的轉(zhuǎn)速， r /min ;A 取決于軸材料白許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力t的系數(shù)，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) A 100軸的最小直徑10012.5338.275.86mmd 90mm3.2.3 軸的結(jié)構(gòu)卷筒軸結(jié)構(gòu)如圖3-3所示。左端通過矩形共花鍵與卷纜馬達(dá)連接。能過平鍵把動(dòng)力傳 遞到卷筒。卷筒軸右端一部分為空心軸，用與把電纜引入防爆接線箱。裝配完成后，要有 防爆泥子把電纜入口封住。軸右端要伸入防爆接線內(nèi)部，其加工精度要在防爆要求的尺寸 范圍內(nèi)。圖3-3卷筒軸3.2.4 繪制軸的彎矩

35、圖和扭矩圖卷筒軸的受力簡(jiǎn)圖如圖3-4所示圖3-4卷筒軸受力簡(jiǎn)圖1）求軸承反力R, 6446 NR2 6120N2）兩力作用點(diǎn)處彎矩M1 841922N mmM2 986431N mm合成彎矩M 1296872.69N mm圖3-5軸的彎矩圖3）軸的扭矩T 3132500N.mm圖3-6軸的扭矩圖3.2.5 按彎扭合成強(qiáng)度校核軸的強(qiáng)度 當(dāng)量彎矩Mca M2 ( T)2取折合系數(shù)0.6則當(dāng)量彎矩為：mmM ca1296872.692(0.6-3132500)2 2283505 N軸的計(jì)算應(yīng)力為caMca caMca0.1df22835050.1 1003 222.83N / mmca 1b所以該軸

36、滿足強(qiáng)度要求。3.2.6 精確校核軸的疲勞強(qiáng)度1)計(jì)算危險(xiǎn)截面工作應(yīng)力截面彎矩M M2 986431N mm截面扭矩T 3132500N.mm抗彎截面系數(shù)333W 0.1d0.1 100100000mm抗扭截面系數(shù)333Wt 0.2d0.2 100200000 mm截面上的彎曲應(yīng)力b M /W 986431/1000000.99N/mm2截面上的扭剪應(yīng)力T/WT 3132500/200000 15.66N / mm2彎曲應(yīng)力幅2a b 0.99 N / mm彎曲平均應(yīng)力扭切應(yīng)力幅和平均應(yīng)力一 一一一一， 2a m /2 7.83N/mm2）確定軸材料的機(jī)械性能 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 彎曲疲勞極限21

37、 355N/mm2剪切疲勞極限1 200N / mm2合金鋼材料特性系數(shù)0.10.50.053）確定綜合影響系數(shù)K、K鍵槽處有效應(yīng)力集中系數(shù)k、k ,查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)得k 2.0k 1.88尺寸系數(shù) 、 根據(jù)d查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)得0.780.74表面狀況系數(shù)，根據(jù)b,表面加工方法，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)鍵槽處綜合影響系數(shù)K、K為KK4）計(jì)算安全系數(shù)0.882.00.78 0.882.911.880.74 0.882.89安全系數(shù)S 1.8Sca3552.0 0.99 0.1 0200179.291.88 7.83 0.05 7.83179.29 10.73S2 S2179.292 10.73210.7310

38、.71疲勞強(qiáng)度安全。3.3 鏈傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算3.3.1 選擇鏈輪齒數(shù)小鏈輪齒數(shù) 乙，估取鏈速為0.60.8m/s查表20大鏈輪齒數(shù)Z2Z2iZ1320 3023.3.2確定鏈節(jié)數(shù)初取中心距Lpa。40p則鏈節(jié)數(shù)為:Lp2a0P乙Z280p 20 30P40p230 2081.582LP823.3.3 確定鏈節(jié)距p載荷系數(shù)Ka查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)Ka小鏈輪齒數(shù)系數(shù)Kz查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)Kz1.64多排鏈系數(shù)KmKm 1鏈長系數(shù)KcKc 0.95c根據(jù)小鏈輪轉(zhuǎn)速3.3.4確定中心距3.3.5驗(yàn)算鏈速v符合估計(jì)。3.3.6計(jì)算壓軸力工作拉力壓軸力系數(shù)Kq壓軸力3.3.7鏈輪外型設(shè)計(jì)1）小鏈輪 分度圓齒頂圓直徑P

39、oKa PKZKcKm1 3 1.92kW 1.64 1 0.95”和B查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)確定鏈條的型號(hào)為：16Ap 25.40乙Z2222, 乙Z2 Q Z2乙L p8P 2225.4048220 30“ 20 3082 222c 30 208 2542.06mmWP2060 10001000p/vQKqF57.3 25.04 1.09m/s 60 10001000 1.92/1.09 1001.83NKq1.21.2 1001.83 1202.2 N.180” sinZi25.401 162.36mm. 180sin20da0.54180c c c180，,“cot 25.40 0.54 co

40、t 174.08mm420齒根圓直徑dfd d1 174.08 15.88 146.48mm如圖3-7所示3-71）大鏈輪 分度圓. 180，sinZ125.40243.00mm. 180 sin30齒頂圓直徑da0.54cot世425.40 0.54180 cot 255.38mm30齒根圓直徑dfd d1 243.00 15.88227.12mm如圖3-8所示圖3-8大鏈輪3.4 排纜器的設(shè)計(jì)計(jì)算3.4.1 工作原理大容量，多層卷繞的電纜卷筒，為確保電纜排列整齊，工作可靠，應(yīng)設(shè)置排纜裝置,即排纜器。通過對(duì)比，本次設(shè)計(jì)中采用雙向哈螺桿排纜機(jī)構(gòu)。雙向螺桿排纜機(jī)構(gòu)與其它類 型排纜機(jī)構(gòu)相比，具有承

41、載能力高、可靠性好、傳動(dòng)平穩(wěn)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。雙向螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，梭形塊在螺旋槽內(nèi)滑動(dòng)。在螺桿頂端螺旋槽交接處用弧形連接，以 便滑塊通過，實(shí)現(xiàn)反向。排纜器主要有傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、雙向傳動(dòng)絲杠、支承光杠、排纜導(dǎo)輾等 組成。3.4.2 雙向滑動(dòng)螺桿結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)雙向絲杠總行程：B d 675 45 630mmB 卷筒容繩寬度（mm）;d 電纜直徑（mm）。Lk雙可寫成LKPLK630 c. 2130-絲杠螺紋螺距（mm）; 絲杠螺紋扣數(shù)。圖3-6絲杠結(jié)構(gòu)圖3.4.3 強(qiáng)度計(jì)算螺母所用的材料一般比螺桿的材料軟，所以磨損主要發(fā)生在螺母的螺紋表面。影響螺 紋磨損的因素很多，目前尚缺乏完善的計(jì)算方法，故通常用限制螺紋表面的

42、壓強(qiáng)不超過材 料的許用壓強(qiáng)來進(jìn)行計(jì)算，即P P。螺桿直徑按下式計(jì)算：d2 0.8 I 21.Ppd2為螺紋中徑（mm）;2.5 3.5Pp 為許用壓強(qiáng)（N/mm2）,查表3-3為螺母高度系數(shù)，對(duì)整體螺母1.5 2.5 ,剖分螺母或受載較大的取傳動(dòng)精度較高、載荷較大，要求壽命較長時(shí)取40根據(jù)公式算得螺紋在徑d2后，應(yīng)按標(biāo)準(zhǔn)選取相應(yīng)的公稱直徑 d及螺距P。由于圈數(shù)愈多各圈受力愈不均勻，所以螺紋圈數(shù)一般不宜超過10圈表3-3螺母材料與滑動(dòng)速度螺紋副材料滑動(dòng)速度(m/min )許用壓強(qiáng)(N/mm 2)螺紋材料滑動(dòng)速度(m/min )許用壓強(qiáng)(N/mm 2)銅對(duì)青銅低速<3.0 612 >1

43、51825 1118 71012鋼對(duì)鑄鐵<2.46121318 47鋼對(duì)鋼低速7.513鋼對(duì)耐磨鑄 鐵61268淬火鋼對(duì) 青銅61210131)按耐磨性設(shè)計(jì)采取剖分式螺母，取3d2 0.8, F 0.8, 12566；7 15.61mm取d 75mmd2 65mmd1 54mmH d23 65 195mm螺母高度螺紋旋合圈數(shù)以6.530梯形螺紋h 0.5P,鋸齒螺紋h 0.75P, P為螺距。所螺紋的工作高度h,對(duì)矩形、 以 h 0.5P 0.5 30 15mm2)牙型、材料和許用應(yīng)力 采用30：梯形螺紋，單線n 1螺桿采用45號(hào)鋼，螺母采用ZCuSn5Pb5Zn5 滑動(dòng)速度Vs 3m/

44、s,許用壓強(qiáng)_2Pp 1118 N / mm 取2PD 11n/ mmp45鋼屈服點(diǎn)30,2s 340N / mm2s3 5-340- 113.4 68N /mm2 3 5290N / mm pb-2(1.01.2) p 90108N/mmb 99N/mm2_ 20.6 p 0.6 90 54N/mm p螺母的許用應(yīng)力:b240 60N / mm2b 50N/mm2一 一 一一， 23040N/mm235N / mm3）驗(yàn)算耐磨性單線螺紋導(dǎo)程和螺距相等，即導(dǎo)程角P 30mm, sarctand230 八八arctan 3.357765牙面滑動(dòng)速度vsd2vxs cos65 0.0140.095

45、m/s30 cos3.3577vs2.4m/ s小于許用比壓下的牙面滑動(dòng)速度，符合要求。4）驗(yàn)算自鎖條件摩擦因數(shù)0.09梯形螺紋牙型角arctanarctan0.09cos230； cos - 25.32323.3577 v 5,3232滿足自鎖要求。5）螺桿強(qiáng)度計(jì)算螺紋摩擦轉(zhuǎn)矩11T1 d2Ftan（v） 65 12566.37224tan（3.3577，5.3232，）6.236 1 04 Nmm224F 3 I d120.2d13244 12566.3736.236 1045420.2 5436.47N / mm2226.47N / mm2 b 50N/mm2滿足強(qiáng)度要求。6）螺紋牙的強(qiáng)

46、度計(jì)算鋼制螺桿螺牙強(qiáng)度高于青銅質(zhì)螺母，只計(jì)算螺母螺牙強(qiáng)度。F dbz12566.3775 19.5 3.9 .20.70N / mm3Fhdb2z21.62N / mm3 12566.37 15Z 2 一 -75 19.53.9 0.70N / mm2 35N / mm2螺紋牙根剪切強(qiáng)度滿足要求 22b 1.62N / mm b 50N /mm螺紋牙根彎曲強(qiáng)度滿足要求7）螺桿的受壓穩(wěn)定性計(jì)算螺桿兩端滾動(dòng)軸承支承，可視為兩端絞支，長度系數(shù)慣性半徑螺桿最大工作長度參數(shù)螺桿危險(xiǎn)截面的軸慣性矩.d154i 一 一 13.5mm44l L 630mm1I i1 180013.5133.33 85 90d

47、；64臨界載荷Fcr2EIa3Edi4(il)264( il)23 2 06 1 03 544 64 (1 630)22134863.59N員 2134863.59 化也F 12566.37螺桿滿足受壓穩(wěn)定性要求。3.4.4潤滑潤滑狀態(tài)對(duì)粘著磨損影響比較大，對(duì)于低速運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)如本次設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)，應(yīng)采用粘度較大的潤滑油。考慮到使用工況，通常選用鈣基潤滑。如果加入油性和極壓添加劑，能提 高潤滑油膜吸附能力及油膜強(qiáng)度，可成倍地提高抗粘看磨損能力。3.5電滑環(huán)滑環(huán)型號(hào) SNHS022-03500圖3-7電滑環(huán)技術(shù)指標(biāo)：額定電壓 導(dǎo)線規(guī)格 絕緣電阻 額定電流 耐壓強(qiáng)度 電氣噪音 機(jī)械性能 通路數(shù) 工作轉(zhuǎn)度 工

48、作溫度 工作濕度 觸點(diǎn)材料 導(dǎo)線長度380VAC/DCE 更高 240VAC/DChUL鍍錫鐵氟龍鍍銀鐵氟龍>1000MQ, 500VDQ > 500M Q , 500VDC每路500A兩路之間1000V, 50Hz最大 100m Q, 6VDC,電流 50mA,轉(zhuǎn)速 5rpm/min3100RPM-40 C +80C65%RH或更高金一銀標(biāo)準(zhǔn)200mm殼體材料鋁合金力矩<10g?m （參考值）防護(hù)等級(jí)IP51或更高3.6行走機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)3.6.1 卷纜機(jī)行走機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)要求機(jī)器作業(yè)時(shí)，履帶行走機(jī)構(gòu)支承機(jī)器的自重和牽引機(jī)器，履帶機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)對(duì)整機(jī)正常 運(yùn)行、通過性能和工作穩(wěn)定性具有

49、生要作用。履帶機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)要求：具有良好的爬坡性能和靈活的轉(zhuǎn)向性能；兩條履帶分別驅(qū)動(dòng)，其 動(dòng)力可選用液壓馬達(dá)或電動(dòng)機(jī)；履帶應(yīng)有較小的接近角和離去角，以減小運(yùn)行阻力；要注 意合理設(shè)計(jì)機(jī)器重心位置，使履帶不出現(xiàn)零壓現(xiàn)象；履帶應(yīng)有可靠的制動(dòng)裝置，以保證機(jī) 器 在設(shè)計(jì)的最大坡度上工作不會(huì)下滑。3.6.2 卷纜機(jī)履帶機(jī)構(gòu)型式履帶機(jī)構(gòu)包括履帶機(jī)構(gòu)和右履帶機(jī)構(gòu)，左右履帶機(jī)構(gòu)以卷纜機(jī)縱向中心線左右對(duì)稱， 單邊履帶機(jī)構(gòu)（左履帶機(jī)構(gòu)或右履帶機(jī)構(gòu)）包括履帶架、驅(qū)去裝置、履帶板、支重輪、導(dǎo) 向輪、張緊裝置等。見圖3-8:1.履帶板2.導(dǎo)向輪3.張緊機(jī)構(gòu)4托鏈輪 5.履帶架6.支重輪7.驅(qū)動(dòng)輪圖3-8履帶行走機(jī)構(gòu)3.6.3

50、 行走機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算1）行走機(jī)構(gòu)采用液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)時(shí)，液壓馬達(dá)回路額定壓力符合下表3-4規(guī)定表3-4Mpa10.012.516.021.025.031.52）行走機(jī)構(gòu)履帶板寬度應(yīng)符合表3-5規(guī)定表3-5mm2503004004505005205606006503）牽引力確定行走機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)裝置所需的功率，應(yīng)能滿足機(jī)器在最大設(shè)計(jì)坡度上作業(yè)、前進(jìn)、后退、轉(zhuǎn)彎等工況的要求。一般取牽引力取T (0.700.85)GT (0.70 0.85)G (0.70 0.85) 68600 48020 58310N取T 45000N牽引功率NT v3600 1 2式中 的取值，有支重輪時(shí)為0.80.95,無支重輪時(shí)為0.710.8450003600 0.85 0.9515.47kW4）履帶中心距計(jì)算選用寬度為250mm的履帶板，履帶中心距B與履帶板的寬度b之間的關(guān)系一般為B/b 3.54.5所以履帶中心距為B (3.5 4.5)b (3.5 4.5) 250 875 1125mmB 1000mm5）履帶