优秀毕业设计鞍钢矿山钢丝绳推车机设计研究

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1.4 本文主要研究工作

本毕业设计课题研究的目的是基于鞍钢矿山设计研究院对弓长岭铁矿厂的钢丝绳推车机设计研究的基础上，通过对结构和性能的分析进行设计并进一步的对其进行改进，使其更加适应弓长岭铁矿厂的井下作业，从而提高工作效率。本毕业设计主要设计研究的内容包括如下，其设计内容结构图如图1.4所示；

1.对钢丝绳推车机传动方案的拟订并进行优化选择。通过对各种方案的比较选择一个最佳的传动方案进行设计。

2.对所设计机械的电动机的设计选择，并对其进行校核，确定所选择的电动机能满足特定的工况。

3.对钢丝绳推车机的零、部件进行设计计算。并对其中的重要零、部件进行校核计算。确保钢丝绳推车机在工作中安全、可靠。

4.对所设计的钢丝绳推车机进行环保性和经济性的分析。确保所设计的设备对环境产生较少的污染危害，以较少的投入得到较大的收益。

图1.4 设计内容结构图

2 总体方案设计与选择

2.1钢丝绳推车机的驱动方案设计与选择

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钢丝绳推车机的驱动装置一般由电动机、传动部分及摩擦轮等几部分组成。传动部分可以采用采用皮带传动或是标准减速器传动。采用皮带传动装置便于制造，并且成本十分的低廉，但是如果机构的传动比过大时，则容易造成其外形尺寸较大，结构不够紧凑，占地面积较大。因此较少被采用。使用标准的减速器可以采用蜗轮蜗杆传动或是齿轮传动的减速器。但是由于蜗轮蜗杆传动的减速器传动效率低，除受地位限制外，一般较少采用。而齿轮传动的减速器则具有体积小，占地面积小，重量轻，寿命长，速比大，传动效率高及布置紧凑等特点而被广泛的采用。

传动方案：本设计综合各种传动装置的特点，针对其设计实际出发，决定采用二级传动的传动方案。第一级传动采用皮带传动，第二级传动采用齿轮减速器传动，这样即降低了传动装置的制造、生产成本，又使传动装置的结构布置紧凑且能有效地提高传动效率。其方案图如图2.1所示

1.电动机 2.皮带轮 3.标准减速器 4.联轴器 5.卷筒

图2.1 总体方案图

摩擦轮的选择：在选择摩擦轮时，采用卷筒式是比较常用的型式。在推车机中，一般采用圆柱形卷筒，卷筒的表面有光面的和螺旋槽两种，光面卷筒的结构比较简单，钢丝绳按螺旋形紧密排列在卷筒表面上，由于钢丝绳和卷筒之间的比压力较大，且相邻绳圈在工作时有摩擦，使钢丝绳表面的钢丝磨损加快，以致降低了钢丝绳的使用寿命。因此，选用表面带有螺旋槽的比较好。在有螺旋槽的卷筒上，由于绳槽的螺距大于钢丝绳直径，保证绳圈之间具有一定的间隙，工作时不致彼此摩擦，从而提高了钢丝绳的使用寿命。

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在对上述的各种方案进行综合后，得出驱动方案结论：

2.2 张紧装置、钢丝绳及导向滑轮的设计与选择

张紧装置的选择：钢丝绳推车机的张紧装置经常使用重锤式张紧和丝杠式张紧两种形式。由于重锤式张紧装置可以保证钢丝绳中张力的稳定。能自动调节张力的变化而被广泛的使用。但是考虑到本次设计的设备要结构简单，安装维护方便的要求，因而考虑一种使用更为简单的在钢丝绳端部连接丝杠，直接旋动螺母来达到张紧目的的张紧装置。该装置的操作、结构简单，且维护方便。

钢丝绳的选择：在钢丝绳推车机中使用的钢丝绳，应该具有较好的挠曲性和耐磨性。按照钢丝绳推车机的工作特点应该选择顺捻结构，6股，每股19丝的普通钢丝绳。

滑轮的选择:滑轮一般可采用铸铁或铸钢制成。滑轮的尺寸一般是根据钢丝绳的直径来确定，滑轮绳槽的截面形状和尺寸对滑轮工作的可靠性和钢丝绳使用寿命有很大的影响。因此，绳槽半径应稍大于钢丝绳的半径，以免钢丝绳在绳槽中卡住。绳槽部分的具体尺寸可参照机械设计手册来进行选取。

3 钢丝绳推车机的运动、动力计算及电动机的选择

3.1 罐笼前钢丝绳推车机的运动及动力分析计算

在设计和计算罐笼用钢丝绳推车机时，每一工作循环的时间通常为10～15秒，矿车的平均运行速度约为1米/秒左右。一般来说，矿车向罐笼运行时可分为四个阶段。第一

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阶段：重车加速运行阶段；第二阶段：撞到空车前，重车的等速运行阶段；第三阶段：重车和空车混合加速运行阶段；第四阶段：重车和空车等速运行阶段。

矿车以减速度通过最后一段路程，并因罐内阻车器的阻挡，停在罐内阻车器前，这一段路程所耗时间很少，且矿车与推车机间已脱离作用，故可略去不记。矿车运行至摇台倾斜台面时的阻力，作用在第二阶段第一部分，第三阶段全部及第四阶段开始运行过程中。

已知数据：钢丝绳推车机推2 m3的矿车进入罐笼，矿车的自重Q0=1.35 t，矿车的最大载重量Q=5 t，摇台的最大坡度i=0.1。罐笼内和井口阻车器前的两矿车之间的距离l?8 m，矿车长度L=3 m。钢丝绳推车机的工作推力F=29.8 kN，矿车的运行速度v=0.59 m/s。

依次对钢丝绳推车机四个阶段的运行阻力、运行时间、运行距离进行计算。 1.第一阶段： 矿车运行阻力：

W1?(G0?G)?q?(Q0?Q)g??q （3.1）

式中：G0—矿车自身重量，G0=Q0g，单位为N；

G—矿车最大载重量，G?Qg，单位为N；

?q—启动阻力系数，?q?1.5?0；

?0—运行阻力系数，由文献[4，20]中表2-3，?0=0.0045。 则， W1?(G0?G)?q?(Q0?Q)g??q =(1.35?103?5?103)?9.8?1.5?0.0045

=420.1 N

加速度：

a1?F?(G0?G)?qQ0?Q?F?W1 （3.2）

Q0?Q式中：F—钢丝绳推车机的工作推力，单位为N。 则，

29.8?103?420.1 a1?=4.63 m/s 331.35?10?5?10加速运行时间：