25吨凿井绞车设计计算书

1前言JZ系列绞车主要根据《凿井绞车》标准设计的。在设计计算中，我们参考国内最新资料主要是化学工业出版社第四版《机械设计手册》。本计算书是按部件序号编写，自成一书，可供制造、使用和改造凿井绞车时参考。由于水平有限并且为了使凿井绞车系列产品的质量不断提高，望指出缺点与不妥之处。济南重工股份有限公司冶金矿山处2012年8月2目录一、绞车设计方案及基本参数....................................1二、运动参数计算........................................................5（一）、电动机的选择计算.....................................................5（二）、传动比的分配.............................................................7三、卷筒装置设计计算..............................................10（一）、卷筒设计计算...........................................................10（二）、开式齿轮设计计算...................................................12（三）.主轴设计与校核计算：............................................13四、减速器设计计算..................................................20（一）、变速齿轮设计及校核计算.......................................20（二）球面蜗杆付设计选用.................................................26五、中间轴设计计算及校核......................................28六、安全制动器计算..................................................32七、十字滑块联轴器的选择计算..............................34八、轴承选择计算......................................................351一、绞车设计方案及基本参数（一）、凿井绞车外形图……………………………………………图一（二）、凿井绞车传动系统图………………………………………图二（三）、绞车的基本参数……………………………………………421.电动机2.联轴器3.工作制动器4.减速机5.浮动联轴器6.中间轴装置7.主轴装置8.安全制动器9.底座10.防逆转装置图一JZ-25/1300B型凿井绞车外形图31.电动机2.工作制动器3.弹性联轴器4.减速机5.浮动联轴器6.中间轴装置7.主轴装置8.安全制动器图二JZ-25/1300B型凿井绞车传动系统图4JZ-25/1300B凿井绞车的基本参数参数数值单位钢丝绳最大静张力250KN卷筒容绳量1300m第一层钢丝绳速度快速0.075m/s慢速0.038m/s卷筒规格直径1000mm宽度1500mm钢丝绳直径40mm钢丝绳缠绕层数9电动机型号YR280M-8功率55KW转数725r/min电压380V绞车质量15726Kg外型尺寸3912×3623×2500mm5二、运动参数计算（一）、电动机的选择计算1、电动机类型的选择选择电动机类型必须适应机械负载特征、运行状态、工作环境的要求，凿井绞车工作平稳、无冲击、启动不频繁、对电机机无调速要求、但其工作环境恶劣、粉尘多、灰水飞溅，因此选用具有高效、节能、启动力矩大、噪声低、振动小、运行安全可靠的需带负荷启动，故可选Y系列绕线式电动机。绞车一般是半露天工作环境，防护等级选IP23。2、功率及转速确定电机功率由下确定：/FvN式中F—主钢丝绳最大静拉力NV—卷筒上第一层钢丝绳速度m/s—传动效率KN250Fm/s075.0VD、d分别为卷筒直径、钢丝绳直径mmf为钢丝绳缠绕层数6查自GB/T15112-2007《凿井绞车》7653^2^123滚珠轴承效率：99.01滚柱轴承效率：98.02弹性联轴器效率：99.03十字滑块联轴器效率：98.04变速齿轮效率：99.05开式齿轮效率：95.06蜗杆副效率：72.07将各式代入上式61222.072.095.099.098.099.0298.0399.0^^因此，KW63.3061222.0/075.0250/FvNJ考虑到绞车工作的安全要求及电机的型号规格，我们选YZR280M-8电机，功率55KW转速725r/min。电机的裕度：%10063.30/63.3055NJ/NJN%79裕度足够。7（二）、传动比的分配合理地分配传动比是绞车设计中的一个主要问题，它将直接影响到传动系统和减速器的外廓尺寸、重量、润滑等很多方面。下面具体说明分配原则及具体计算：（1）开式齿轮传动比i1：由于卷筒和缠绕钢丝绳尺寸已定，大齿轮及制动轮尺寸基本确定，提高开式齿轮传动比，只有尽量减小小齿轮尺寸。（2）减速器传动比i2：总传动比计算得出，当i1确定后i2也就确定了。而减速器传动比i2又由变速齿轮传动比2i和蜗杆付传动比2i组成，即2i2ii2其中2i由涡轮承载能力确定，2i随之确定具体计算如下：电机转速：r/min725n1卷筒转速：521050//310075.060dD//v60n2^r/min3.1（快速）理论总传动比i理论值（1）7.5573.1/725n2/n1i快理4.1115i2i快理慢理（2）开式齿轮传动比i1开式齿轮参数20m17z1117z2888.617/117z2/z1i1（3）减速机传动比i276.8458.6/7.5571i/ii2快理快理52.16986.7822i2i快理慢理实际选取：（1）蜗杆付传动比1i1z150z25050/1z2/z11i（2）变速齿轮传动比2i快速29z144z27m517.129/44z2/z1i2快慢速18z155z27m056.3855/1z2/z1i2慢故85.75517.1502i1ii2快快7.152056.3502i1ii2慢慢（3）实际传动比499.09375.856.58i2i1i2快快3.10057.15258.6i2i1i快慢9传动误差：（计算法）快速：%100i/)i(快理快快理i%1007.557/)093.4997.557(%5.10慢速：%100i/ii慢理慢慢理%1004.1115/)3.10054.1115(%9.9说明：根据以往实际使用和检测情况，当全负荷运行时，由于钢丝绳拉紧而使缠绕半径要小于计算值。电压波动低于额定电压时，绳速的测试速度均低于计算值，故将设计速度略加提高。慢速为辅助速度，由于速度过慢，略加提高但实测值不会超出标准规定的%20。10三、卷筒装置设计计算（一）、卷筒设计计算1、卷筒容绳量检验根据GB/T15112-94《凿井绞车》标准要求25吨绞车卷筒直径为1050mm，钢丝绳直径52mm验证所示卷筒能否容下1300m钢丝绳。计算式如下选取缠绳系数ψ=1.05缠绕层数10这时容量/d/Bd10D10L其中：B为卷筒宽度1500mmD卷筒直径1050mmd钢丝绳直径d=52mm将以上数据代入上式m3.13541000/05.1/52/15005210105010L缠绕8层时的最大外径mm209052201050d20D最外层距最大外圆距离mm1302/20902350结论：卷筒可缠下1300m钢丝绳并且卷筒外沿单边有130mm距离。112、卷筒强度计算当D3L时，按下式计算ypp/SmaxA1A—卷筒层数有关的参数Smax—钢丝绳最大拉力Np—钢丝绳节距mmδ—卷筒壁厚mmσyp—许用压力Mpa钢5.1/SypS—屈服张度选取2AN250000Smaxmm55PMpa2075.1/310yp代入公式ypMpa87.1295570/25000021＜故卷筒强度合格12（二）、开式齿轮设计计算此级齿轮按弯曲强度确定齿轮模数按下式计算mmZYKTAM3FP21dFS1mnmA—系数直齿轮0取6.12AmK—载荷系数载荷平稳取5.1K1T—小齿轮的扭矩大齿轮的扭矩为137750N•m小齿轮的扭矩为mN20015117/17137750YFS—复合齿形系数YSaYFaYFSYFa—齿形系数2.92YFaYSa—应力修正系数1.54YSa4.51.542.92YFSd—齿宽系数取9.0dZ1—小齿轮齿数17Z1FP—许用齿根应力FE7.0FPFE—齿轮材料的弯曲疲劳强度的基本值45#钢调质取500FE2mm/N3505007.0FP将以上数值代入上式mm37.14350179.05.4200155.16.12M32理根据使用安全重要性应准许将上值增大20%mm25.172.137.14，圆整后选取mm20Mn选取开式齿轮模数2013（三）.主轴设计与校核计算：在凿井绞车提升（或下降）过程中，卷筒上钢丝绳从一边绕到另一边、因此，主轴计算力的作用点、我们选取两个极限位置：钢丝绳靠近大齿轮和钢丝绳靠近制动轮。1.主轴所受诸力计算：（1）.开式齿轮作用在轴上的力kg1265098.095.088.61720110225000dQDP11tkg464020tg12650tgPPtr（2）.安全制动器产生的径向力：由于较小，忽略不计。（3）.钢丝绳张力分配于主轴轮毂作用点上的力（按出绳角45°计算）当钢丝绳靠近大齿轮一端时：kg22669178016142500017801661780QPD1Lkg23312266925000PQPD1LC1L当钢丝绳靠近制动轮一端时：kg22669178016142500017801661780QPC2Lkg23312266925000PQPC2LD2L14（4）.轴上固定载荷分配于主轴各轮毂作用点上的力（1）.主轴自重1Gkg761G1主轴单位长度重量kg2488761L1Gqkg26921759248876121780310qPC主kg269PPCD主主（2）.卷筒自重2Gkg2617G2kg5.13082/26172/2GPPjDjC（3）.大齿轮自重G32229kgG3kg2229PCD（4）.制动轮自重G41696kgG4kg1696PZC因此：附加于C点上的力ZCjcCCPPPP主另kg5.380622295.1308269因此：附加于D点上的力CDDDPPP主另kg5.32731695.13082692.主轴受力分析及弯矩图：当钢丝绳靠近大齿轮时：水平面：1648kg1464COS45COS45PPL1DLC151622036kg512650sin6.4604cos6.522669cos45Ptsin6.5Prcos6.545cosPPD1LLD支反力：240016482