jd-2.5調度絞車設計畢業(yè)設計開題報告

1、<p>　　畢業(yè)設計（論文）開題報告</p><p>　　課題名稱 JD-2.5調度絞車設計 </p><p>　　學 院 機械學院 </p><p>　　專 業(yè) 機械設計制造及其自動化（數控方向） </p><p>　　班 級

2、 </p><p>　　學 號 </p><p>　　姓 名 </p><p>　　指導教師 <

3、/p><p>　　定稿日期： 2014 年 XX月XX 日</p><p>　　JD-2.5調度絞車設計</p><p>　　1 選題背景及其意義</p><p>　　近幾十年，我國的采礦行業(yè)發(fā)生了巨大的變化。煤礦行業(yè)作為采礦行業(yè)中最具有代表性的例子，在這些年來的發(fā)展趨勢一直持高不下，而此產業(yè)中的總載機械化水平也已經達到了國際先進水平。綜采單采原

4、煤產量早已突破了百萬噸，然而采礦工業(yè)機械化離不開運輸，運輸又離不開輔助運輸設備，絞車就是輔助運輸設備的一種?，F如今礦物的地面運輸已經達到大規(guī)模且高效率，但相比之下礦井下的輔助運輸變得更為困難，礦物的運輸基本上依舊延續(xù)使用小絞車接壤式的運輸方式，但是這種運輸方式帶來諸多負面因素，比如運輸安全性低，環(huán)節(jié)多，效率低，人員多，流程復雜等。雖然有礦井的技術人員會對井下運輸做技術上的調整，但還是無法滿足礦井發(fā)展和生產的需求。由此可見，井下運輸成為了

5、現代化礦井建設的重中之重。</p><p>　　2 文獻綜述（國內外研究現狀與發(fā)展趨勢）</p><p><b>　　國外研究情況</b></p><p>　　調度絞車機的核心技術關鍵在于減速器，在國外，以德國、丹麥和日本處于此項技術的領先地位，尤其是在材料和制造工藝方面占據優(yōu)勢，減速器工作可靠性好，使用壽命長。但其傳動形式依舊以軸齒輪傳動為主

6、，體積和質量問題，也未解決好。日本住友重工研制的FA型高精度減速器，美國Alan-Newton公司研制的X-Y式減速器，在傳動原理和結構上與本項目類似和相近，都為目前先進的齒輪減速器?，F在的減速器都向著大功率，大傳動比，小體積、高機械效率以及使用壽命長的方向發(fā)展。因此，除了不斷改進材料品質、提高工藝水平外，還在傳動原理和傳動結構上深入探討和創(chuàng)新，平動齒輪傳動原理的出現就是一列。減速器與電動機的連體結構，也是大力開拓的形式，并已經生產多種

7、結構形式和多種功率型號的產品。目前，超小型的減速器的研究成果尚且不明顯。在醫(yī)療、生物工程、機器人等領域中，微型發(fā)動機已基本研制成功，美國和荷蘭近期研制的分子發(fā)動機的尺寸在納米級范圍，如能輔以納米級的減速器，則應用前景更大。</p><p><b>　　國內研究情況</b></p><p>　　我國絞車的誕生是從20實際50年代開始的，初期主要仿制日本和蘇聯的；60年代

8、進入了自行設計階段；到了70年代，隨著技術的慢慢成熟，絞車的設計也進入了標準化和系列化的發(fā)展階段。但與國外水平相比，我國的絞車機在品種、結構、型式、產品性能，標準化、參數化、通用化和技術經濟方面還存在一定的差距。</p><p>　　目前，我國很多礦井的輔助運輸系統任然相當落后，基本上仍停留于早期年代水平，還在沿用無極繩、小絞車等多段分散落后的傳統輔助運輸方式，運輸環(huán)節(jié)多，系統復雜。由井底車場至采區(qū)工作面，需要經

9、過多次中轉編列。簡單地運輸就需要設置多臺調度絞車，占用了大量的設備和勞力。據有關資料統計，我國煤礦輔助運輸人員約占井下職工總數的1/3以上，有些礦升值達到50%。綜采工作面搬家，國外一般僅需要1—2周即可完成，用工200—500個，而我國煤礦傳統方式需要25—45天，用工5000個以上。因此，很有必要對于調度絞車進行進一步的研究。</p><p><b>　　總結</b></p>

10、<p>　　首先我們來對比一下國內外制造的水平。（1）品種方面。國外絞車的規(guī)格比較多，適合于不同的場合，我國的絞車規(guī)格比較少，品種型號多也較為繁瑣，標準化程度不夠高。（2）形式方面。從工作機構上分析，國外有單筒、雙筒、摩擦式，而我國則較少。從原動上分，國外有電動的、風動的、液壓驅動的。我國只有少量的電動和風動的。但近幾年有了很大程度的發(fā)展。（3）結構方面。我國及國外的調度絞車大多數采用行星輪齒輪傳動，其傳動結構簡單，使用方

11、便，但是牽引力小，特別是上山下山很難實現較大的設備搬運工作。隨著機械化的發(fā)展，絞車得到了相應的發(fā)展。（4）產品性能。如主要壽命、噪音、可靠性、等綜合指標與國外有一定的差距。（5）雖然我國的礦用絞車參數系列化方面水平優(yōu)于國外，但是標準化和通用化方面還遠不如發(fā)達的機械制造國家。</p><p>　　研究調度絞車有很大的意義，調度絞車是礦產系統中最為常見的機電設備。調度絞車除了主要用于礦井下及地面裝載調度編組礦車、中間

12、巷道中拖運礦車及輔助搬運工作之外。在斜坡提升、井口裝罐及作反動及動力等方面也得到了廣泛的應用。然而絞車在工作的過程中普遍存在的問題及時鋼絲繩在絞車滾筒上纏繞不均，出現咬繩、壓繩等現象。尤其是使用了一段時間后的舊鋼絲繩，嚴重時鋼絲繩只集中纏繞在滾筒的一側進而跳出滾筒導致重大事故，對于牽引距離較長的絞車這個問題尤其突出。調度絞車的工作往往是間歇性的，當完成一次牽引任務繩段載荷去掉后，繩頭會處于自由狀態(tài)，鋼絲繩會因為自身的彈力作用使纏繞在滾筒

13、上的鋼絲繩松圈而出現亂繩現象，同樣會影響絞車的正常工作。針對調度絞車提升運輸中出現的問題，對調度絞車進行研究與改進。</p><p><b>　　3 研究內容</b></p><p>　　我本次的畢業(yè)設計的內容是JD-2.5調度絞車，需要牽引力的最外層達到25KN，最里層18.5KN。繩速到達1.68米/秒；容繩量400米；鋼絲繩破斷拉力總和199.5KN。</

14、p><p>　　所以首先我將這次設計的內容分為兩部分：</p><p>　　第一部分為整個調度絞車的動力裝置。</p><p>　　第二部分是調度絞車裝置的傳動裝置</p><p><b>　　3.1動力裝置</b></p><p>　　動力裝置指的是利用礦物燃料的化學能,以及核能、太陽能、水能和風能

15、等能量來產生某種原動力的裝置。按能源類別的不同，有熱能動力裝置、核動力裝置、水能動力裝置、風能動力裝置和太陽能動力裝置等多種類型；按發(fā)動機種類的不同，有內燃機動力裝置、燃氣輪機動力裝置等等。</p><p>　　機械化的產品的源頭就在于動力裝置，如果沒有動力裝置的支持也就稱不上自動化機械生產了。也正因為動力裝置在整個機械化產品中的重要基礎地位，所以首當其沖的研究內容就是動力裝置的合理采用。</p>

16、<p>　　上文中對于國內外調度絞車機的形式中也有提到過現在國外有電動的、風動的、液壓驅動的。多樣化產品，但是由于考慮產品使用方便，高效，方便維護等個方面，我們將縮小范圍，主要討論電動機的分類及其工作原理。</p><p>　　電動機在機械生產中用處尤為廣泛。電動機的工作原理是利用電與磁可以相互轉換的道理，將電轉換為磁，然后由定子繞組產生旋轉磁場，產生的旋轉磁場切割轉子導條，由于轉子導條處于短路狀態(tài)，所

17、以就會產生很大的電流，然后電流又產生磁場，這樣在定子磁場和轉子磁場的相互作用下就轉動起來了。</p><p>　　按工作電源分類根據電動機工作電源的不同，可分為直流電動機和交流電動機。其中交流電動機還分為單相電動機和三相電動機。</p><p>　　按結構及工作原理分類 電動機按結構及工作原理可分為直流電動機，異步電動機和同步電動機。同步電動機還可分為永磁同步電動機、磁阻同步電動機和磁滯同

18、步電動機。異步電動機可分為感應電動機和交流換向器電動機。感應電動機又分為三相異步電動機、單相異步電動機和罩極異步電動機等。交流換向器電動機又分為單相串勵電動機、交直流兩用電動機和推斥電動機。直流電動機按結構及工作原理可分為無刷直流電動機和有刷直流電動機。有刷直流電動機可分為永磁直流電動機和電磁直流電動機。電磁直流電動機又分為串勵直流電動機、并勵直流電動機、他勵直流電動機和復勵直流電動機。永磁直流電動機又分為稀土永磁直流電動機、鐵氧體永磁

19、直流電動機和鋁鎳鈷永磁直流電動機。</p><p>　　按起動與運行方式分類 電動機按起動與運行方式可分為電容起動式單相異步電動機、電容運轉式單相異步電動機、電容起動運轉式單相異步電動機和分相式單相異步電動機。</p><p>　　按用途分類電動機按用途可分為驅動用電動機和控制用電動機。驅動用電動機又分為電動工具（包括鉆孔、拋光、磨光、開槽、切割、擴孔等工具）用電動機、家電（包括洗衣機、電

20、風扇、電冰箱、空調器、錄音機、錄像機、影碟機、吸塵器、照相機、電吹風、電動剃須刀等）用電動機及其它通用小型機械設備（包括各種小型機床、小型機械、醫(yī)療器械、電子儀器等）用電動機。</p><p><b>　　3.2傳動裝置</b></p><p>　　傳動裝置：是將原動機的運動和動力傳給工作機構的中間裝置。 傳動裝置的重要性不言而喻，其發(fā)揮的輔助作用也決定了整個機械裝置

21、的正常運作。古話說的好唇亡齒寒，這個成語用在動力裝置與傳動裝置之間再好不過了，傳動裝置與動力裝置一樣缺一不可。由此也可以看出，一個好的傳動機構才能夠充分發(fā)揮動力裝置的功能，使機械裝置能夠完美的運作。</p><p>　　機械設計基礎里面有，主要分為 平面連桿傳動，凸輪機構傳動，齒輪機構傳動，帶傳動，鏈傳動，蝸桿傳動等。我們簡單分析一下幾種常用的傳動方式。</p><p>　　1.帶傳動：帶

22、傳動是用撓性傳動帶做中間體而靠摩擦力工作的一種傳動。生產中使用的帶傳動有平帶、V帶、圓帶、同步齒形帶等類型，以平帶和V帶的使用最為廣泛。帶傳動的特點可以簡單歸納為（1）可用于兩軸距離較遠的傳動。（2）帶本身具有彈性，因而可以緩和沖擊和震動。使傳動平穩(wěn)，且無噪聲。（3）當機器過載時，帶會在輪上打滑，能起到對機器的保護作用。（4）結構簡單，成本低，安裝維護方便，帶損壞后容易更換。（5）結構不夠緊湊。（6）不能確保準確的傳動速比。（7）由于需

23、要施加張緊力，所以軸及軸承收到的不平衡徑向力較大。（8）帶的壽命較短。</p><p>　　2.齒輪傳動：齒輪傳動是一種嚙合傳動。齒輪傳動的優(yōu)缺點及應用歸納為一下幾點優(yōu)勢：（1）傳動速比恒定不變。（2）傳遞功率范圍較大。（3）傳動效率高。（4）工作可靠，壽命較長。（5）結構緊湊，外輪廓尺寸小。缺點：（1）制造和安裝精度要求較高，而精度較低的齒輪在高速運轉時會產生較大的震動和噪音。（2）軸間距離較大時，傳動裝置較龐

24、大。齒輪傳動的類型分為三大類：兩軸平行齒輪傳動、兩軸相交的齒輪傳動以及兩軸想錯的齒輪傳動。根據防護方式不同，齒輪傳動又可分為開式傳動和閉式傳動。</p><p>　　3.鏈傳動：鏈傳動是由兩個具有特殊齒形的鏈輪和一條撓性的閉合鏈條所組成的。它依靠鏈和鏈輪輪齒的嚙合而傳動。鏈傳動的主要特點：（1）能保證準確的平均速比。（2）可以在兩軸中心相距較遠的情況下傳遞運動和動力。（3）鉸鏈易磨損，使鏈條的節(jié)距變大，會造成脫鏈

25、現象。鏈傳動主要用于要求傳動速比準確、兩軸相距較遠的場合，目前廣泛的應用于農業(yè)機械、輕工機械、交通運輸機械、機床和國防工業(yè)等部門。</p><p><b>　　4 研究方案</b></p><p>　　4.1動力裝置的選擇</p><p>　　研究內容中我們提到首先要確定的是使用什么電機。通過比較各個動力源的優(yōu)缺點，首先初步確認使用電動機作為動

26、力裝置。因為絞車機一般用于礦井中，所以對于這個產品的使用環(huán)境的特殊性，以及功率，穩(wěn)定性和各方面的設計約束。決定使用異步發(fā)電機。</p><p>　　異步發(fā)電機的有點在于（1）結構簡單，牢固，占地面積小。在礦井的工作環(huán)境比較狹小，艱苦。所以一個結構簡單的動力裝置是最佳選擇。并且牢固以及占地面積小，都能適應礦井的采礦工作需要（2）可靠性高，不受適用場所的限制。在礦井工作的動力裝置必然要收到諸多因素的限制。但是異步電機

27、的簡單工作原理和適應性，可以克服這些工作環(huán)境惡劣的情況，并且可靠性高才會帶來工作的穩(wěn)定性和安全性。（3）操作簡單，經濟性高。在礦井這種環(huán)境下工作，簡單地操作會給礦工工作帶來許多方便。并且維護以及運行的費用低。讓成本大大的降低。</p><p>　　所以介于這些優(yōu)勢，我選擇了異步發(fā)電機作為我本次設計的動力裝置。</p><p>　　4.2 傳動裝置方案</p><p>

28、;　　方案一：使用帶傳動作為調度絞車的傳動裝置。</p><p>　　圖1 帶傳動傳動機構簡圖</p><p>　　1.帶輪 2.主軸 3.大行星齒輪 </p><p>　　4.中心齒輪 5.大內輪</p><p>　　這個方案，在結構上主要依靠電機帶動帶輪通過帶傳動的方式將力傳遞到主軸上，主軸貫穿卷筒將力傳遞到右邊的行星輪上，由大行星

29、齒輪帶動外圍的卷筒，達到工作效果。</p><p>　　方案二：使用齒輪傳動作為調度絞車的傳動裝置</p><p>　　圖2 行星輪傳動機構簡圖</p><p>　　電機齒輪 2.小行星齒輪 3.大行星齒輪 </p><p>　　4.中心齒輪 5.大內齒輪 6.小內齒輪 </p><p>　　這個方案，在結

30、構上采用兩級行星齒輪傳動，分別布置在主軸的兩端，主軸貫穿卷筒，左端支承在左支架上，右端支承在右支架上</p><p>　　電機齒輪帶動左端的小齒輪架上的一堆小行星齒輪旋轉，由于小內齒輪是固定不動的，所以小行星齒輪除了作自轉外，還要圍繞電機齒輪公轉，即帶動了小齒輪架旋轉，從而使主軸旋轉，固定在主軸右端的中心之輪也旋轉，于是帶動了大齒輪架上的一對大行星齒輪轉動，此時可有如下三種情況。</p><p

31、>　　1、如果左剎車閘剎住卷筒，右剎車閘松開，此時卷筒被剎住，大齒輪架因與卷筒相連接，也不旋轉，大行星齒輪不作公轉，只有自轉，同時帶動大內齒輪空轉。重物因卷筒靜止被停留在某一位置，此為停止狀態(tài)。</p><p>　　2、如果左剎車閘松開，右剎車閘剎住大內齒輪，大行星齒輪除作自轉外，還要作公轉，于是帶動了大齒輪架旋轉，卷筒因與大齒輪架相連接，也旋轉起來，即可進行調度、牽引之用，此為工作狀態(tài)。</p>

32、;<p>　　3、如果左右兩邊的剎車閘均松開，重物便借助于自重下滑，帶動了卷筒反轉，此為下放狀態(tài)。此時大內齒輪架也反轉，大行星齒輪即自轉又反轉，大內齒輪也旋轉。</p><p>　　4.3對比方案，選定方案</p><p>　　經過對比上述兩個方案，與實際工作情況的考察我選擇使用方案二，方案二的選擇與方案一相比更加合理。方案二中由于傳動裝置的原因使工作系統的剎車控制與方案一相

33、比更加的合理，除此之外，下面還具體闡述了方案二與方案一相比傳動系統的的優(yōu)勢所在。</p><p><b>　　帶傳動的缺點：</b></p><p>　　本次設計的是絞車裝置，所以絞車一般的輸出功率需要大，這樣才能有足夠的力帶動礦車或重物。如果我們將帶傳動使用在此次設計中，達到這樣的輸出功率固然可以，但是帶傳動的外廓尺寸較大，這樣就需要增大產品設計總體積，缺少了原有占

34、地面積小的優(yōu)勢。并且?guī)鲃拥膫鲃有实拖拢矔绊懡g車機的工作需求。皮帶壽命短也同樣會降低生產效率，增加維護機械等不必要的麻煩。并且?guī)鲃訒霈F打滑等現象，對于礦井的工作也帶來了許多安全隱患。所以我們處于各方面的考慮，認為帶傳動的方案不適合絞車機的機械要求。所以只能放棄此方案。</p><p>　　行星齒輪傳動的主要特點：</p><p>　　體積小，質量小，結構緊湊，承受能力大。由于行星

35、輪傳動具有功率分流和各中心輪的周圍均勻地分布著數個行星輪來共同分擔載荷，從而使得每個齒輪所承受的負荷較小，并允許這些齒輪采用較小的模數。此外，在結構上充分利用了內嚙合承載能力大和內齒圈本身的可容體積，從而有利于縮小其外廓尺寸，使其體積小，質量小，結構非常緊湊，且承載能力大。</p><p>　　傳動效率高。由于行星齒輪傳動結構的對稱性，即它具有數個勻稱分布的行星輪，使得作用于中心輪和轉臂軸承中的反作用力相互平衡，

36、從而有利于達到提高傳動效率的作用。在傳動類型選擇恰當、結構分布合理的情況下有效值達到0.97-0.99</p><p>　　傳動比較大，可以實現運動的合成與分解。只要適當選擇行星齒輪船東的類型和配齒方案，便可以用少數幾個齒輪獲得很大的傳動比。所以，行星齒輪傳動在其傳動比很大時，任然可以保持結構緊湊，質量小，體積小的優(yōu)勢。而且，它還可以實現運動的合成與分解以及實現各種變速的復雜的運動。</p><

37、;p>　　運動平穩(wěn)、抗沖擊和震動的能力較強。由于采用了數個結構相同的行星輪，均勻地分布中心輪的周圍，從而可使行星輪與轉臂的慣性力相互了解。同時，也使參與嚙合的齒數增多，故行星齒輪傳動的運動平穩(wěn)，抵抗沖擊和震動的能力較強，工作較可靠。</p><p>　　總之，行星齒輪傳動具有質量效應，體積小，傳動比大及效率高等優(yōu)點?，F如今行星齒輪傳動已經廣泛的運用于工程機械、礦山機械、起重運輸機械、輕工機械、石油化工機械等

38、各方面。因此，將行星輪齒輪傳動運用在本次調度絞車的設計方案中為最佳選擇。</p><p><b>　　5.進度計劃</b></p><p>　　2013.12 查閱資料</p><p>　　2014.1 準備開題事項，擬定總統設計方案</p><p>　　2014.2 開題答

39、辯，修改完善開題報告</p><p>　　2014.2 系統設計有關計算、繪制總裝圖</p><p>　　2014.3 繪制主要零部件圖紙</p><p>　　2014.4 撰寫設計計算說明書</p><p>　　2014.5 修改圖紙、說明書，準備答辯</p>&

40、lt;p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] Lev S.Belyaev,Oleg V.Marchenko,Sergei V.Solomin. A study of wind energy contribution to global climate change mitigation[J]. International Journal of Energy Te

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