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JH-14回柱绞车优化设计cad＋设计说明书＋绛重

web 2025/8/24 20:36:45

JH-14回柱绞车优化设计
摘要
回柱绞车也叫慢速绞车，是一种矿山辅助设备，JH-14是单筒缠绕，采用蜗轮蜗杆减速器和开式齿轮传动的运输设，其主要的应用场合是在煤矿井下采煤的工作面回柱放顶之用，也可以用于物料的运输、搬移皮带运输机机头等辅助工作的牵引绞车。煤炭作为重要的基础能源，煤炭的开采和运输工作尤为重要，为加快我国煤炭行业的发展，设计一种运输效率极高的JH-14型绞车就显得十分重要，正是在这样的背景下，本文完成了JH-14回柱绞车的优化设计。
本文主要完成了回柱绞车的结构优化设计，其主要的传动结构包括三相异步电动机、蜗轮蜗杆减速器、直齿圆柱齿轮减速器，同时完成了主要零部件的选型计算，例如轴承的选型及校核、联轴器的选型及校核，完成了JH-14回柱绞车润滑系统和制动系统的设计，完成了JH-14回柱绞车的优化设计。

关键词：回柱绞车；涡轮蜗杆；减速器；CAD

目录
1 绪论   1
1.1 选题的背景及意义   1
1. 2 国内外研究的现状   1
1.2.2 国外研究的现状   1
1.2.3 国内研究的现状   2
1.3 回柱绞车的发展趋势   4
1.4 本文拟采取的研究方法   5
1.5 本次设计主要研究内容   6
2 JH-14回柱绞车总体方案设计   8
2.1 设计原则   8
2.2 设计的原始数据   8
2.3 传动方案设计   8
2.4 电动机的选型计算   9
2.5 牵引钢丝绳的直径   10
2.6 滚筒的设计计算   11
2.6.1 滚筒的设计计算   11
2.6.2 滚筒的外径D   12
3 回柱绞车的减速器设计   14
3.1 减速器的参数确定   14
3.1.1 传动比的分配   14
3.1.2 传动装置运动参数的计算   15
3.2 涡轮蜗杆的设计计算   17
3.2.1蜗杆传动概述   17
3.2.2蜗杆传动的材料选定   17
3.2.3蜗杆传动的结构   17
3.2.4蜗杆传动的主要参数和几何尺寸计算   17
3.3 开式齿轮的设计和校核   21
3.3.1齿轮材料选择   21
3.3.2齿轮传动设计及强度校核   21
3.4 轴的设计及校核   26
3.4.1蜗杆轴的设计与校核   26
3.4.2蜗轮轴的设计与校核   29
3.5 键的选取和校核   35
3.5.1蜗轮轴小滑移齿轮处   35
3.5.2蜗轮轴涡轮处   35
3.5.3大滑移齿轮轴处   36
3.5.4四轴过桥齿轮处   36
3.6 轴承的选取和校核   37
3.6.1蜗杆轴上轴承的选择及强度校核   37
3.6.2其余轴上轴承的选择及强度校核   40
4 回柱绞车卷筒齿轮的设计   42
4.1 总体设计   42
4.2 滚筒轴的设计校核、   42
4.2.1 作用下滚筒轴上的力   42
4.2.2 估算轴的最小直径   43
4.2.3 轴的结构设计   43
4.2.4 绘制轴的弯矩扭矩图   43
4.2.5 按弯扭合成强度校核轴的强度   44
4.3 滚筒轴的有限元分析   45
4.3.1 模型导入   45
4.3.2 网格划分   46
4.3.3 施加载荷   46
4.3.4 后处理求解   46
4.4 大齿轮的有限元分析   47
4.4.1 网格划分   47
4.4.2 施加载荷   47
4.4.3 后处理求解   47
5 回柱绞车的其余部件   49
5.1 联轴器   49
5.2 制动器   49
5.3 底座   50
6 回柱绞车的密封、安装与维护   51
6.1 回柱绞车的润滑和密封   51
6.2 回柱绞车的安装   51
6.3 回柱绞车的维护   52
7 总结与展望   54
7.1 总结   54
7.2 展望   54
文献参考   56
致谢   59

1 绪论
1.1 选题的背景及意义
近年来，随着科技的发展，各种新能源技术层出不穷，但煤炭作为重要的基础能源，在我国的国民经济中任然占据着重要的地位，因此要想加快煤炭工业的发展，主要的方法在于实现煤炭工业的机械化和自动化[1]。因此重点在于发展矿山机械，矿山机械制造业是国家独立工业体系的基础，也是衡量一个国家工业实力的重要标志。矿山机械主要是面向能源化工、煤炭等基础工业服务，主要目的是提高矿山资源的开采效率，为矿山资源的开发提供更具有国际先进水平的有效设备，满足国民经济发展对能源和原材料的需要，因此研制一些高效率的矿山设备就显得尤为重要[2][3]。
我国煤炭行业发展异常迅速，煤矿井下完成一个工作面的采煤工作后，要进行放顶，若采用金属设备来完成放顶工作，则需要付出很大的成本，若是采用回柱绞车作为放顶的主要设备，使用回收的支柱进行工作，既经济，速度又快，因此在这样的背景下，本文提出了JH-14回柱绞车的结构优化设计，JH-14回柱绞车的型式为单筒缠绕，采用蜗轮减速器和开式齿轮传动。用于井下回柱放顶。综合采煤设备的搬迁及工作面安装的牵引动力，亦可作运料、移溜槽、搬移皮带运输机机头等辅助工作的牵引绞车。回柱绞车在煤炭机械行业具有极其重要的作用[4]。
1.2 国内外研究的现状
1.2.2 国外研究的现状
国外的矿用回柱绞车发展比较早，种类规格比较多，工作机构主要有单筒、双筒机构，国外的矿用绞车使用普遍，主要的生产厂家在苏联、美国、瑞典等矿产资源比较丰富的国家，他们的矿用回柱绞车经历了多年的发展，技术已经很成熟，主要的传动方式采用有皮带传动、链式传动、齿轮传动、蜗轮传动、液压传动、行星齿轮传动和摆线齿轮传动等[5]。其发展趋势主要有以下特点：
（1）向标准化系列化方向发展，苏联、美国、德国、英国已有矿用小绞车国家标准.并且这些国家的各制造公司有自己的产品系列型谱。在这些国家标准和系列型谱中，对绞车的性能、参数做了明确的规定，并强力推行和实施，给设计和制造[6][7]。
（2）向体积小、重量轻、结构紧凑方向发展。由于煤矿井下狭窄的工作环境要求绞车体积小、重量轻，各国都在力求将绞车的原动机、传动装置、工作滚筒、制动操作等部分及底座等主要部件综合在一个系统中加以统筹布局，充分利用空间提高紧凑程度，做好外形封闭[8][9]。
（3）向高效节能方向发展。世界工业发达的国家如苏联、日本在纹车各种参数的设置上进行优化设计，选取最佳参数，最大限度提高产品功能[10]。
(4)向寿命长、低噪音方向发展。寿命和噪音是衡量产品的综合性能指标，是产品质量的综合性反应。寿命长，经济效益才能高;噪音低,有利工人身心健康[11]。
(5)向一机多能、通用化方向发展。矿用小绞车在使用过程中不仅做调度用，而且还做运输及其他辅助工作。使用范围扩大，要求绞车有比较强的适应能力[12]。
(6)向大功率方向发展。随着生产的发展，原来的产品越来越不能满足用户的要求。长期的生产实践的成功经验表明，调度绞车除调度矿车外，也用于运搬设备，又如回柱绞车除用于回柱放顶外，有时也用于运搬综采及各类机电设备时，运距一般较长，牵引和回绳用一种速度，且目前的回柱绞车牵引速度太慢，回绳速度更慢，因此解决上述问题的同时要加大绞车的功率，满足用户的要求[13][14]。
1.2.3 国内研究的现状
我国矿用小绞车主要是指调度绞车和回柱绞车，它经历了仿制、自行设计两个阶段[15]。解放初期使用的矿用小绞车有日本的、苏联的，因此当时生产的矿用小绞车也是测绘仿制日本和苏联的产品[16]。1958年后这些产品相继被淘汰，并对苏联绞车进行了改进，于1964年进入了自行设计阶段.回柱绞车大体上也是经历了仿制和自行设计的两个阶段，八十年代中期才开始设计新型的回柱绞车，主要针对效率极低的球面蜗轮副、慢速工作和快速回绳等环节进行根本的改进。矿用小绞车标准化方面，1967年制定了调度绞车部标准，1971年制定了回柱绞车部标准.1982年对上述两个标准都进行了修订，其标准方为JB965-83. JB1409-83.国外矿用小绞车使用很普通，生产厂家也很多[17][18]。我国自主设计的JH-5胡回柱绞车如下图所示。