斜井常閉式防跑車(chē)裝置設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

1、題目：斜井常閉式防跑車(chē)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)院系專(zhuān)業(yè)： 機(jī)械工程及自動(dòng)化 姓 名： 唐曉燕 指導(dǎo)老師： 韓振鐸 完成時(shí)間： 2007-11-23 目 錄一 設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)·······························第 3 頁(yè)二 摘要····

2、3;································第 4 頁(yè)三 防跑車(chē)機(jī)構(gòu)的組成···············&

3、#183;·········第 5 頁(yè)四 擋車(chē)欄的設(shè)計(jì)計(jì)算·························第 7 頁(yè)五 防跑車(chē)的電氣控制··········&

4、#183;··············第14頁(yè)六 端面摩擦緩沖器的設(shè)計(jì)·····················第15頁(yè)1、鋼絲繩及壓繩板的選擇計(jì)算········

5、83;···· 第19頁(yè) 2、卷筒的設(shè)計(jì)計(jì)算························第21頁(yè) 3、摩擦片的設(shè)計(jì)計(jì)算················

6、83;·····第24頁(yè) 4、制動(dòng)片的計(jì)算··························第27頁(yè) 5、軸套的計(jì)算··············&#

7、183;·············第28頁(yè) 6、軸的計(jì)算······························第31頁(yè) 7、調(diào)力螺母的計(jì)算··&

8、#183;·····················第32頁(yè) 8、支座··························

9、3;·······第33頁(yè)七 設(shè)計(jì)心得·································第36頁(yè)八 參考文獻(xiàn)······&#

10、183;··························第37頁(yè)一 設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 題目：防跑車(chē)裝置的設(shè)計(jì) 1、設(shè)計(jì)條件1）機(jī)器功用 針對(duì)斜井跑車(chē)事故的防護(hù)裝置，當(dāng)?shù)V車(chē)跑車(chē)時(shí)，使擋車(chē)欄實(shí)現(xiàn)可靠攔截，避免事故的發(fā)生。2）工作情況 常閉式3）運(yùn)行要求 可靠性較高4）生產(chǎn)批量小批生產(chǎn)5）生產(chǎn)廠型 小型機(jī)械廠2、原始數(shù)據(jù) 發(fā)生跑車(chē)時(shí)的沖擊能量E=

11、1J 礦井原始參數(shù)斜井跑車(chē)的自然條件設(shè)定： 斜井傾斜度設(shè)定為 斜井跑車(chē)的總質(zhì)量：串車(chē)規(guī)定最多為6輛，每輛滿(mǎn)載時(shí)的質(zhì)量位2000Kg，總質(zhì)量為12000kg。 變坡點(diǎn)與擋車(chē)欄的距離設(shè)定為30m。絞車(chē)最大提升速度為2.8m/s。3、設(shè)計(jì)內(nèi)容 1）總體結(jié)構(gòu) 2）緩沖器各部分結(jié)構(gòu)組成 3）系統(tǒng)圖、安裝圖、零件圖總量為零號(hào)圖紙二 摘 要礦井軌道運(yùn)輸是煤礦生產(chǎn)的重要組成部分，高效的運(yùn)輸系統(tǒng)對(duì)于煤礦安全生產(chǎn)具有重要意義。據(jù)統(tǒng)計(jì)運(yùn)輸事故是僅次于頂板事故的第二大事故，其中串車(chē)運(yùn)行中因斷繩、脫銷(xiāo)、連接裝置斷裂等原因造成串車(chē)與主提升鋼絲繩脫離跑車(chē)事故占運(yùn)輸事故的22.1%，因此對(duì)煤礦斜井跑車(chē)事故進(jìn)行有效的預(yù)防十分必

12、要。本系統(tǒng)是針對(duì)斜井跑車(chē)事故的防護(hù)裝置，其工作方式為常閉式。常閉式跑車(chē)防護(hù)裝置是目前可靠性較高的安全設(shè)施，它由以下幾部分組成：主控箱，車(chē)位、車(chē)速監(jiān)測(cè)傳感器，主提升繩滑輪繩壓傳感器，柔性擋車(chē)欄、擋車(chē)欄提升機(jī)，語(yǔ)音報(bào)警顯示屏，摩擦片式緩沖吸能器。擋車(chē)欄處于經(jīng)常關(guān)閉狀態(tài)，當(dāng)串車(chē)以正常速度到達(dá)擋車(chē)欄上方監(jiān)測(cè)位置時(shí)擋車(chē)欄自動(dòng)升起。串車(chē)通過(guò)后到達(dá)擋車(chē)欄下方監(jiān)測(cè)位置后擋車(chē)欄自動(dòng)下落。當(dāng)?shù)V車(chē)超速（跑車(chē)、溜車(chē)）時(shí)，監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)對(duì)礦車(chē)速度和主提升繩滑輪處的壓力監(jiān)測(cè)使擋車(chē)欄實(shí)現(xiàn)可靠攔截，避免事故的發(fā)生。三 防跑車(chē)機(jī)構(gòu)的組成 防跑車(chē)機(jī)構(gòu)的構(gòu)成如圖-1所示，1、緩沖器 2、鋼絲繩卡 3、緩沖器引出端鋼絲繩 4、擋車(chē)欄繩

13、網(wǎng)鋼絲繩 5、擋車(chē)欄支架 6、擋車(chē)欄繩網(wǎng)架7、擋車(chē)欄提升機(jī)由擋車(chē)欄提升機(jī)、擋車(chē)欄提升限位傳感器、脫扣器、柔性擋車(chē)欄、摩擦片式緩沖吸能器等部分組成。其工作原理是：當(dāng)發(fā)生跑車(chē)事故時(shí)，礦車(chē)撞擊擋車(chē)欄，脫扣器開(kāi)口銷(xiāo)受剪切力切斷，脫扣器內(nèi)傳感器動(dòng)作，主控PLC收到這一信號(hào)后發(fā)出報(bào)警保護(hù)命令，語(yǔ)音報(bào)警顯示屏發(fā)出報(bào)警信號(hào)，各道擋車(chē)欄均處于下放到位狀態(tài)。與擋車(chē)欄相連的緩沖器通過(guò)克服自身摩擦力旋轉(zhuǎn)將攔車(chē)?yán)K網(wǎng)傳過(guò)來(lái)的拉力吸收，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)事故礦車(chē)的緩沖制動(dòng)。1、擋車(chē)欄提升機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的選型電動(dòng)機(jī)：YB90L-4（B3）型。其基本參數(shù)有：工作電壓：660V 額定功率：1.5KW 同步轉(zhuǎn)速：1500 r/min 額定轉(zhuǎn)速

14、：n1=1400 r/min 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：0.0080kg/mm 滿(mǎn)載時(shí)的電流：2.10A 效率因數(shù)：0.79 效率：79% 重量：37輸出軸直徑：24減速器：CW-80-31.5-I型。其基本參數(shù)有：公稱(chēng)傳動(dòng)比：i=31.5 額定輸入功率：P=2.08kw 額定輸出轉(zhuǎn)矩：T=299N.m輸入軸直徑：24mm 輸出軸直徑：38mm 輸出轉(zhuǎn)速：n2=0.74 r/s聯(lián)軸器：HL2型彈性柱銷(xiāo)聯(lián)軸器 YL7型凸緣聯(lián)軸器軸承：軸承型號(hào)為61808軸承座：軸承座型號(hào)為HZ045鍵：普通平鍵 b×h=8×7底座：選擇10mm厚的鋼板作為驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的底座。滾筒設(shè)計(jì)：外徑：300 mm 內(nèi)徑：

15、280 mm 擋繩緣寬、高分別是8 mm、10 mm。校核驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的選型：要求系統(tǒng)在34秒內(nèi)提起1800mm的距離.即600mm/s滾筒轉(zhuǎn)速：44.444 r/m 根據(jù)滾筒內(nèi)徑：280 mm得出周長(zhǎng)：879mm故得知絞車(chē)的線速度為:0.74×879=6500mm/s。滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。2、擋車(chē)欄提升機(jī)安裝布置圖：四 擋車(chē)欄的設(shè)計(jì)計(jì)算1、擋車(chē)欄緩沖能量計(jì)算 斜井跑車(chē)動(dòng)能量計(jì)算 受力分析如圖2所示，斜井礦車(chē)受到重力G和滾動(dòng)摩擦力f作用，并在慣性力f的作用下下滑。礦車(chē)重力：G=mg=12×104N礦車(chē)滾動(dòng)摩擦系數(shù)：這里取=0.03；斜井傾角：30° 這里取E=1MJ的沖擊能

16、量2、鋼絲繩的選擇鋼絲繩的選擇計(jì)算是設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。鋼絲繩在運(yùn)轉(zhuǎn)中受有許多應(yīng)力的作用和各種因素的影響，如靜應(yīng)力，動(dòng)應(yīng)力、彎曲應(yīng)力、扭轉(zhuǎn)應(yīng)力、和擠壓應(yīng)力等，磨損和銹蝕也將損害鋼絲繩的性能。我國(guó)是按煤炭安全規(guī)程的規(guī)定來(lái)設(shè)計(jì)的，其原因是：鋼絲繩應(yīng)按最大靜載荷并考慮一定的安全系數(shù)來(lái)進(jìn)行計(jì)算。擋車(chē)欄處選用型號(hào)6×19（b）+FC，抗拉強(qiáng)度1570MP,最小破斷力516KN，直徑26mm的鋼絲繩。3、跑車(chē)速度的計(jì)算礦車(chē)發(fā)生跑車(chē)后，在重力的作用下沿斜井加速運(yùn)動(dòng)，到達(dá)擋車(chē)欄處的速度v和所需時(shí)間t的計(jì)算。 礦車(chē)從靜止?fàn)顟B(tài)下（初速度為零）發(fā)生跑車(chē)時(shí)速度計(jì)算：擋車(chē)欄處的速度v由及有式中礦車(chē)從跑車(chē)點(diǎn)到

17、擋車(chē)欄處的距離，m 斜井的傾角度 鋼軌與礦車(chē)車(chē)輪之間的滾動(dòng)摩擦系數(shù)，一般取0.01 重力加速度，取9.80665跑車(chē)所需時(shí)間由有= = 3.22s不同傾角和跑車(chē)距離時(shí)的車(chē)速，列于下表 LP Vk5°8°10°15°20°25°30°52.763.584.004.945.746.376.9683.504.535.076.257.268.058.80103.905.065.676.988.129.009.84154.786.196.948.569.9411.0312.05185.246.797.619.3710.8912.081

18、3.20205.537.158.019.8811.4812.7313.92235.937.678.5910.5912.3113.6514.93256.788.008.9611.0412.8414.2415.57礦車(chē)以初速度發(fā)生跑車(chē)時(shí)速度計(jì)算擋車(chē)欄處速度由及有跑車(chē)所需時(shí)間由有4、擋車(chē)欄動(dòng)作指令提前量的確定常閉式防跑車(chē)裝置，需要確定礦車(chē)運(yùn)行到擋車(chē)欄前多長(zhǎng)距離發(fā)出擋車(chē)欄開(kāi)啟的信號(hào)?；蛘邷y(cè)速裝置安裝位置與擋車(chē)蘭之間的合理距離。這是有效地阻擋跑車(chē)的重要參數(shù)。擋車(chē)欄提起與落下時(shí)間t2擋車(chē)欄的提起一般有兩種情況：垂直提起，旋轉(zhuǎn)提起。本方案采用垂直提起。則垂直提起時(shí)間： ；s式中Ht提升高度，m Vt提升速度

19、，m/s,n-絞車(chē)卷筒轉(zhuǎn)速, D-絞車(chē)卷筒直徑,200mm. 得: =0.586 擋車(chē)欄動(dòng)作提前量的確定 式中 v1絞車(chē)下放礦車(chē)的速度，m/s； S0富裕常數(shù)，m取決于擋車(chē)欄的可靠度和絞車(chē)安全保護(hù)裝置的靈敏度，通常取S0=1.52.5m5、跑車(chē)作用于擋車(chē)欄上的沖擊力：作用于車(chē)擋上的沖擊力是設(shè)計(jì)車(chē)擋和吸能制動(dòng)器的主要依據(jù)，礦車(chē)與車(chē)擋的沖擊力計(jì)算有兩種情況。按一輛礦車(chē)計(jì)算沖擊力串車(chē)與車(chē)擋相撞，按一輛礦車(chē)相撞的情況計(jì)算作用于車(chē)擋上的沖擊力，這是目前計(jì)算沖擊力時(shí)廣泛采用的方法。其理論基礎(chǔ)在于，組成串車(chē)的礦車(chē)之間是以連接環(huán)相連接的，屬于軟連接，串車(chē)加速運(yùn)行時(shí)，連接環(huán)是拉緊的，當(dāng)?shù)谝惠v礦車(chē)與車(chē)擋相撞的t時(shí)

20、間內(nèi)，第二輛礦車(chē)由于礦車(chē)之間的間隙尚未撞擊到第一輛礦車(chē)，或者說(shuō)，第二輛礦車(chē)撞擊第一輛礦車(chē)的瞬間，第一輛礦車(chē)與車(chē)擋的撞擊過(guò)程已經(jīng)完成，同理，后一輛礦車(chē)撞擊前一輛礦車(chē)時(shí)，前一輛礦車(chē)的撞擊過(guò)程已完成。因此，無(wú)論礦車(chē)數(shù)多少，均以一輛礦車(chē)的沖擊力為計(jì)算依據(jù)。一輛礦車(chē)作用在車(chē)擋上的沖擊力式中Q重車(chē)作用在車(chē)擋上的靜力，N Q0礦車(chē)自重；kg Q1礦車(chē)載重；kg 斜行傾角； 軌道與礦車(chē)輪之間的滾動(dòng)摩擦系數(shù)，=0.01 g重力加速度；g=9.8m/s2 K動(dòng)荷系數(shù)，礦車(chē)與車(chē)擋相撞時(shí)的速度；m/s車(chē)擋在靜力Qx作用下，整個(gè)裝置的彈性變形；（）QX靜力Q沿車(chē)擋表面垂直方向的分力；N 車(chē)擋與鉛垂線這間的銳角；度橡膠碰

21、頭的彈性變形；m車(chē)擋的彈性變形；m緩沖裝置的彈性變形；m主軸的彈性變形；m以多輛礦車(chē)計(jì)算沖擊力出現(xiàn)下面兩種情況時(shí)，要修正按一輛礦車(chē)計(jì)算沖擊力的計(jì)算方法。當(dāng)?shù)V車(chē)之間的距離很小，出現(xiàn)重疊撞擊的情況。由于礦車(chē)之間沒(méi)有足夠的間距，當(dāng)?shù)谝惠v礦車(chē)與車(chē)擋的撞擊過(guò)程尚未完成時(shí)，第二輛礦車(chē)就又撞擊到第一輛礦車(chē)上，出現(xiàn)重疊撞擊的情況。當(dāng)?shù)V車(chē)受到非正常阻力，出現(xiàn)整體撞擊的情況。當(dāng)?shù)谝惠v礦車(chē)受到非正常阻力，速度減慢時(shí)，后面的礦車(chē)緊貼在前面的礦車(chē)上，會(huì)出現(xiàn)整體撞擊車(chē)擋的情況。鑒于上述兩種情況，計(jì)算沖擊力時(shí)每?jī)傻V車(chē)都應(yīng)考慮增加一個(gè)小于1的疊加系數(shù)，則作用于沖擊力為 ；N式中按一輛礦車(chē)與車(chē)擋相撞計(jì)算的沖擊力；N每?jī)傻V車(chē)的疊

22、加系數(shù)，對(duì)第i輛礦車(chē)， （2i5）作用于柔性擋車(chē)欄上的沖擊力P式中礦車(chē)與車(chē)擋相撞時(shí)的速度；m/sQ重車(chē)作用在車(chē)擋上的靜力；N 在靜力Q作用下?lián)踯?chē)欄上鋼絲繩的靜變形， ，mL擋車(chē)欄中鋼絲繩的長(zhǎng)度，m E鋼絲繩的彈性模量，Pa； F承載鋼絲繩的斷面積，m2。6、擋車(chē)欄的強(qiáng)度計(jì)算平行柵條式擋車(chē)欄是一種柔性擋車(chē)欄。在這種擋車(chē)欄中，鋼絲繩直接承受礦車(chē)的沖擊力，所以擋車(chē)欄強(qiáng)度的計(jì)算主要是計(jì)算鋼絲繩的強(qiáng)度。 擋車(chē)欄處選用型號(hào)6×19（b）+FC，抗拉強(qiáng)度1570MP,最小破斷力516KN，直徑26mm的鋼絲繩。 設(shè)受力鋼絲繩的根數(shù)為n，則每根鋼絲繩所受的拉力 =式中K鋼絲繩受力的不均勻系數(shù)，取K=

23、0.8則=鋼絲繩強(qiáng)度校核 式中m鋼絲繩的安全系數(shù)，一般取許用安全系m=3; 鋼絲繩的破斷拉力總和，N。 則 鋼絲繩滿(mǎn)足強(qiáng)度要求五 防跑車(chē)的電氣控制跑車(chē)防護(hù)裝置電氣控制是擋車(chē)裝置能否可靠工作的重要組成部分。由于控制部分動(dòng)作頻繁，中間轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)多，擋車(chē)裝置又在操作者視野之外，而靠顯示系統(tǒng)傳遞狀態(tài)，更加增添了對(duì)可靠程度的要求。傳感元件是電氣控制系統(tǒng)的核心部分，直接影響到擋車(chē)裝置動(dòng)作的可靠性和準(zhǔn)確性。 在本裝置中使用PLC計(jì)數(shù)器。PLC由CPU運(yùn)算和控制中心，存儲(chǔ)器，輸入/輸出接口，編程器組成。輸入接口電路工作過(guò)程：當(dāng)開(kāi)關(guān)合上，二極管發(fā)光，然后三極管在光的照射下導(dǎo)通，向內(nèi)部電路輸入信號(hào)。當(dāng)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，二極

24、管不發(fā)光，三極管不導(dǎo)通。向內(nèi)部電路輸入信號(hào)。輸出接口電路工作過(guò)程：當(dāng)內(nèi)部電路輸出數(shù)字信號(hào)1，有電流流過(guò)，繼電器線圈有電流，然后常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，提供負(fù)載導(dǎo)通的電流和電壓。當(dāng)內(nèi)部電路輸出數(shù)字信號(hào)0，則沒(méi)有電流流過(guò)，繼電器線圈沒(méi)有電流，然后常開(kāi)觸點(diǎn)斷開(kāi)，斷開(kāi)負(fù)載的電流或電壓。也就是通過(guò)輸出接口電路把內(nèi)部的數(shù)字電路化成一種信號(hào)使負(fù)載動(dòng)作或不動(dòng)作?；竟ぷ髟?：PLC采用“順序掃描，不斷循環(huán)”的工作方式1每次掃描過(guò)程集中對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行采樣,集中對(duì)輸出信號(hào)進(jìn)行刷新。 2輸入刷新過(guò)程。當(dāng)輸入端口關(guān)閉時(shí)，程序在進(jìn)行執(zhí)行階段時(shí)，輸入端有新?tīng)顟B(tài)，新?tīng)顟B(tài)不能被讀入。只有程序進(jìn)行下一次掃描時(shí)，新?tīng)顟B(tài)才被讀入。 3一個(gè)

25、掃描周期分為輸入采樣，程序執(zhí)行，輸出刷新。 4元件映象寄存器的內(nèi)容是隨著程序的執(zhí)行變化而變化的。5掃描周期的長(zhǎng)短由三條決定。（1）CPU執(zhí)行指令的速度（2）指令本身占有的時(shí)間（3）指令條數(shù) 6由于采用集中采樣。集中輸出的方式。存在輸入/輸出滯后的現(xiàn)象，即輸入/輸出響應(yīng)延遲。 六 端面摩擦緩沖器的設(shè)計(jì)計(jì)算緩沖吸能器中的鋼絲繩選用型號(hào)6×19（b）+FC，直徑22mm，抗拉強(qiáng)度570MP,最小破斷力252KN。緩沖吸能器實(shí)質(zhì)上也是一種制動(dòng)器，在設(shè)計(jì)時(shí)需要確定的主要參數(shù)有，制動(dòng)距離，制動(dòng)力和制動(dòng)減速度等。1、制動(dòng)過(guò)程的動(dòng)力學(xué) 制動(dòng)過(guò)程中，制動(dòng)器所產(chǎn)生的制動(dòng)力，可分為常數(shù)制動(dòng)力和變數(shù)制動(dòng)力，

26、如圖所示途中表示跑車(chē)與車(chē)擋相撞后收到的力系，F(xiàn)（t）為制動(dòng)力，F(xiàn)2為摩擦阻力，F(xiàn)1為下滑力，X為座標(biāo)橫軸，由此可以列出礦車(chē)制動(dòng)過(guò)程的方程式。 即 式中 m礦車(chē)和車(chē)擋的質(zhì)量；kg 礦車(chē)的減速度；m/s2顯然，制動(dòng)力F(t)是一個(gè)變數(shù)，稱(chēng)變數(shù)制動(dòng)力，如能求得，則制動(dòng)減速度（），礦車(chē)速度（），制動(dòng)距離（）都可一一求出，但是，變數(shù)制動(dòng)力在實(shí)際工作中較難確定，因此，可簡(jiǎn)化成常數(shù)制動(dòng)力進(jìn)行計(jì)算。設(shè)置動(dòng)力F為常數(shù)，則礦車(chē)的減速度也為常數(shù)，并由下式?jīng)Q定礦車(chē)的速度為式中Vk礦車(chē)與車(chē)擋相撞時(shí)的礦車(chē)速度，m/s 制動(dòng)距離為消去時(shí)間t，可得制動(dòng)距離為 制動(dòng)時(shí)間為 確定制動(dòng)距離后，就可求得制動(dòng)力F，進(jìn)而求得制動(dòng)時(shí)間。反

27、之，由制動(dòng)力也可求得制動(dòng)距離和制動(dòng)時(shí)間。2、工作原理防跑車(chē)緩沖裝置的功能是吸收失控下滑礦車(chē)的動(dòng)能，使之以一定范圍的減速度平穩(wěn)制動(dòng)?，F(xiàn)場(chǎng)使用的制動(dòng)繩防跑車(chē)緩沖裝置采用緩沖繩的彎曲變形能來(lái)吸收礦車(chē)的動(dòng)能，限制減速度，通過(guò)調(diào)整螺栓的預(yù)緊力來(lái)調(diào)節(jié)緩沖繩的彎曲程度，以達(dá)到調(diào)整緩沖力的目的。目前已有學(xué)者對(duì)螺栓預(yù)緊力和緩沖力之間的理論關(guān)系進(jìn)行推倒，但計(jì)算結(jié)果不夠可靠，仍需要利用實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行修正，緩沖力的大小很難精確調(diào)整。本文設(shè)計(jì)的緩沖裝置采用摩擦制動(dòng)的思路，利用端面摩擦制動(dòng)原理吸收容器的動(dòng)能。工作原理如圖：端面摩擦緩沖器的制動(dòng)部分由多組外制動(dòng)盤(pán)1、摩擦片2和內(nèi)制動(dòng)盤(pán)3組成。工作時(shí)，內(nèi)制動(dòng)盤(pán)3相對(duì)機(jī)架靜止，外

28、制動(dòng)盤(pán)1相對(duì)其轉(zhuǎn)動(dòng)，在軸向壓緊力P作用下。內(nèi)、外制動(dòng)盤(pán)與摩擦片2之間產(chǎn)生摩擦力，通過(guò)摩擦力做功抵消罐籠下墜的動(dòng)能。采用端面摩擦的形式有效增大了接觸面積，減小了接觸比壓，有利于提高摩擦材料的使用壽命，穩(wěn)定摩擦材料的制動(dòng)性能，從而使緩沖器具有穩(wěn)定可靠的緩沖效果。 3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)根據(jù)上述工作原理，本文所設(shè)計(jì)的端面摩擦緩沖裝置結(jié)構(gòu)如下圖2：1、支座 2、擋圈 3、軸套 4、調(diào)力螺母 5、主軸6、O型橡膠密封圈 7、外制動(dòng)片 8、卷筒 9、蝶形彈簧10、蝶形彈簧內(nèi)定位環(huán) 11、摩擦片 12、內(nèi)制動(dòng)片13、平鍵 14、內(nèi)六角圓柱頭螺釘 15、壓繩板 16、鋼絲繩19、蝶形彈簧擋圈如上圖所示，端面摩擦緩沖裝置

29、包括軸向固定的調(diào)力螺母，軸兩端為螺紋結(jié)構(gòu)，且一端螺紋之上為方頭，以便于安裝。軸上有對(duì)稱(chēng)的兩個(gè)軸套，兩軸套之間裝有碟形彈簧和彈簧內(nèi)徑定位圈，軸套一端為方形凸緣與底座和外殼的方形孔槽配合，其上還有環(huán)形槽以便密封圈嵌入；底座中間有螺紋孔，實(shí)現(xiàn)軸與底座之間通過(guò)螺紋連接固定；內(nèi)制動(dòng)盤(pán)和軸套相嚙合，外制動(dòng)盤(pán)與卷筒內(nèi)壁鍵槽相嚙合，摩擦片、外制動(dòng)盤(pán)與內(nèi)制動(dòng)盤(pán)依次交替安裝；卷筒和軸套的配合處裝有環(huán)套，嵌有密封圈，緩沖繩纏繞在卷筒上，通過(guò)卷筒上的壓繩塊來(lái)固定。緩沖裝置工作時(shí)，通過(guò)調(diào)節(jié)軸端的調(diào)力螺母壓緊碟形彈簧，從而對(duì)內(nèi)外制動(dòng)盤(pán)及摩擦片之間施加需要的正壓力。正壓力的大小可由調(diào)力盤(pán)的刻度得出。當(dāng)提升鋼絲繩斷裂發(fā)生跑車(chē)

30、時(shí)，擋車(chē)欄將緩沖繩抽出，緩沖繩拉動(dòng)卷筒及與之嚙合的外制動(dòng)盤(pán)一起轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)內(nèi)制動(dòng)盤(pán)與軸套嚙合保持靜止，在壓緊力的作用下，內(nèi)、外制動(dòng)盤(pán)與摩擦片相互運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生摩擦制動(dòng)力，從而礦車(chē)在發(fā)生斷繩事故時(shí)具有緩沖作用而安全停車(chē)。 4. 參數(shù)選擇 緩沖減速度的取值為了保證罐籠的平穩(wěn)停止，確保生命安全，在制動(dòng)過(guò)程中罐籠不產(chǎn)生劇烈振蕩或嚴(yán)重傾斜，原煤炭廳行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)MT355-1994對(duì)制動(dòng)繩防跑車(chē)的制動(dòng)技術(shù)性能提出了明確的要求，對(duì)涉及到制動(dòng)性能的有關(guān)技術(shù)條件作了如下規(guī)定：第條規(guī)定：防跑車(chē)制動(dòng)過(guò)程中，在最小終端載荷下，罐籠的減速度不應(yīng)大于50（即5g）；當(dāng)罐籠提升速度超過(guò)10減速度不應(yīng)大于30（即3g）；在最大終端載荷下

31、，罐籠的減速度不應(yīng)小于10（即1g）；當(dāng)最大終端載荷與最小終端載荷的比值大于3時(shí)，減速度不應(yīng)小于5（即0.5）。第條規(guī)定：首先進(jìn)行了緩沖器阻力的調(diào)整，調(diào)整后防跑車(chē)的制動(dòng)力應(yīng)符合下式的要求： （2-5）式中 F-防跑車(chē)的制動(dòng)力，N； m滿(mǎn)載礦車(chē)的質(zhì)量，； 空車(chē)的質(zhì)量，。緩沖減法速度由式2-5可得，緩沖裝置制動(dòng)力F取值： （2-11）取F為196KN，最小終端載荷下，由下式 （2-12）得罐籠減速度，最大終端載荷下： （2-13）得罐籠減速度，符合節(jié)中MT355-1994的要求。（一） 鋼絲繩及壓繩板的選擇計(jì)算1.本例中選取兩個(gè)端面摩擦緩沖器對(duì)稱(chēng)布置，因此每根鋼絲繩承受拉力由下式 得，選取鋼絲繩型

32、號(hào)6×19（b）+FC，直徑22mm，抗拉強(qiáng)度1570MP, 纖維芯鋼絲繩，最小破斷拉力為217KN，則鋼絲繩許用拉力F為 其中k不平均系數(shù)，式中取1.15；n安全系數(shù)，式中取3。 由此得，鋼絲繩強(qiáng)度滿(mǎn)足要求2.根據(jù)鋼絲繩的直徑選擇壓板如下：鋼絲繩直徑為 ，選擇壓板序號(hào)為6的壓板，各尺寸如下表所示： 根據(jù)歐拉公式得繩尾拉力 式中F繩所受到的沖擊力 壓板與繩之間的摩擦系數(shù)，取0.15 包角 取 選擇四個(gè)壓繩板.（二） 卷筒的設(shè)計(jì)計(jì)算 1.結(jié)構(gòu)形式緩沖裝置工作時(shí)，鋼絲繩帶動(dòng)卷筒高速旋轉(zhuǎn)，同時(shí)要求卷筒帶動(dòng)外制動(dòng)盤(pán)同時(shí)運(yùn)動(dòng)，以產(chǎn)生摩擦制動(dòng)力，因此卷筒的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采取圖4的形式： 如上圖所示，卷

33、筒選用鑄鋼材料制成，成圓筒狀，緩沖繩纏繞其上，卷筒內(nèi)表面有多個(gè)軸向花鍵通槽，而外制動(dòng)盤(pán)的外圓上有多個(gè)凸塊，與卷筒上的花鍵槽相配合，在卷筒旋轉(zhuǎn)時(shí)可帶動(dòng)其一起運(yùn)動(dòng)。緩沖器工作時(shí)，鋼絲繩帶動(dòng)卷筒高速旋轉(zhuǎn)，為此在卷筒與軸套配合處設(shè)計(jì)了環(huán)形結(jié)構(gòu)，以避免在卷筒告訴旋轉(zhuǎn)時(shí)出現(xiàn)金屬咬合現(xiàn)象。2.材料卷筒選用45號(hào)鋼材料制成，調(diào)制處理，查得 因其為塑性材料，滿(mǎn)足要求3.確定卷筒各部分尺寸根據(jù)所選鋼絲繩的直徑初定卷筒壁厚為22 mm，由于要在卷筒內(nèi)壁軸向加工5個(gè)10×40 mm的花鍵通槽，因此卷筒壁厚增加為30mm，可得卷筒的名義直徑為： 卷筒外徑 d= 328 22 = 306 mm卷筒內(nèi)徑 d= 3

34、06 60 = 246 mm 卷筒外徑周長(zhǎng) C = m因?yàn)橐勾?chē)在8m內(nèi)制動(dòng)，則卷筒纏繞鋼絲繩的圈數(shù)n必須滿(mǎn)足下式 n > 取n=12圈則纏繞鋼絲繩的長(zhǎng)度 l= n*c =12*0.96 =11.52 m鋼絲繩在卷筒上纏繞3層4.受力分析：卷筒受到的扭矩 卷筒受到的彎矩 繪制卷筒的彎矩和扭矩圖5.按彎扭合成強(qiáng)度校核卷筒的強(qiáng)度當(dāng)量彎矩 抗彎摸量 得卷筒受到的應(yīng)力 （三） 摩擦片的設(shè)計(jì)計(jì)算1.摩擦材料的選擇摩擦元件是緩沖器主要組成部分的可心，摩擦材料的性能直接影響緩沖制動(dòng)的過(guò)程，其工作溫度和溫升速度是影響性能的主要因素，而這些又取決于摩擦副的工作條件。緩沖器工作時(shí)，吸收的能量大，而完成的緩

35、沖制動(dòng)時(shí)間越短，則溫升越高，如果摩擦材料超過(guò)其許用工作溫度，性能就會(huì)顯著惡化，所以摩擦材料的選擇至關(guān)重要。緩沖器對(duì)摩擦材料的要求如下：摩擦材料應(yīng)當(dāng)具有足夠而穩(wěn)定的摩擦系數(shù)值（），外界條件（如制動(dòng)速度、壓力、溫度、環(huán)境介質(zhì)等）改變時(shí)對(duì)其影響要小，且動(dòng)、靜摩擦系數(shù)相差不大。對(duì)防跑車(chē)緩沖器來(lái)說(shuō)，摩擦系數(shù)越大，則緩沖器整體結(jié)構(gòu)可設(shè)計(jì)的更加緊湊，有利于在井筒或井塔上安裝布置。但摩擦系數(shù)大反過(guò)來(lái)又會(huì)導(dǎo)致可能發(fā)生的摩擦材料磨損加劇，從而降低緩沖器的重復(fù)使用性能并影響其壽命，緩沖裝置在制動(dòng)過(guò)程中，摩擦系數(shù)保持一定的穩(wěn)定值相當(dāng)重要，為了評(píng)定摩擦性能的穩(wěn)定性，可用以下兩個(gè)專(zhuān)用系數(shù)加以限制： （2-6） （2-7）

36、式中 摩擦系數(shù)穩(wěn)定系數(shù)； 摩擦系數(shù)變化系數(shù)；平均摩擦系數(shù)；最小摩擦系數(shù)；最大摩擦系數(shù)。緩沖裝置摩擦性能穩(wěn)定性判據(jù)：摩擦系數(shù)的穩(wěn)定系數(shù)>0.9;摩擦系數(shù)的變化系數(shù)>0.8。摩擦材料應(yīng)具有較高的耐磨性，雖然緩沖器不處于頻繁制動(dòng)工況，只是偶爾動(dòng)作一次，但考慮到緩沖器的重復(fù)使用要求，因此要求摩擦材料的耐磨性要好。摩擦材料要有一定的高溫機(jī)械強(qiáng)度和良好的導(dǎo)熱性，熱容量要大。摩擦材料對(duì)內(nèi)、外制動(dòng)盤(pán)表面損傷要小，磨合性好但又不發(fā)生嚴(yán)重粘著作用。對(duì)摩擦材料的選擇要考慮經(jīng)濟(jì)性以及原材料來(lái)源要充裕，價(jià)格便宜且加工制造工藝簡(jiǎn)單。結(jié)合以上要求，選擇一種采用耐熱高強(qiáng)樹(shù)脂基、增強(qiáng)纖維和礦用填料，經(jīng)過(guò)原料混合、摸

37、具加熱壓制、后期熱處理制成的新型摩阻材料環(huán)保無(wú)石棉樹(shù)脂作為摩擦材料，其對(duì)鋼的動(dòng)摩擦系數(shù)（100-200）為，許用表面溫度不超過(guò)1200，許用比壓（干式）。設(shè)每個(gè)緩沖器的制動(dòng)力為F，軸向壓緊力為N摩擦片上的摩擦力矩為 式中Z摩擦面數(shù) 摩擦系數(shù)，取0.2 摩擦面上的壓力， MPa； 摩擦片工作面的內(nèi)半徑，m 摩擦片工作面的外半徑，m 得設(shè)摩擦系數(shù)，設(shè)計(jì)摩擦片厚度t=2mm,個(gè)數(shù)n=18，可產(chǎn)生有效的制動(dòng)力矩式中，D、d、R2、R1、z均為定值，若為某一定值，則給定一個(gè)N值，則有唯一的F與之對(duì)應(yīng)，即N與F成線性關(guān)系，因此，只要調(diào)整軸向壓緊力，就可以得到合適的制動(dòng)力。摩擦片磨損壽命分析根據(jù)樣機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)

38、計(jì)，每個(gè)摩擦片在厚度方向上最大允許磨去1mm，其磨損限度內(nèi)摩擦片的總體積為摩擦材料的使用壽命可按下式計(jì)算：式中n使用壽命內(nèi)的重復(fù)使用次數(shù)； V磨損限度內(nèi)摩擦片的總體積；mm3 W制動(dòng)一次的滑摩功，Nm K摩擦片的磨損率，mm3/(N.m) 取mm3/（N.m） = < 摩擦片滿(mǎn)足要求（四） 制動(dòng)片的計(jì)算 1.外制動(dòng)盤(pán)的材料采用45號(hào)鋼2.外制動(dòng)盤(pán)的結(jié)構(gòu) 外制動(dòng)盤(pán)為圓環(huán)形狀3.外制動(dòng)盤(pán)的校核一個(gè)摩擦片產(chǎn)生的力矩：每個(gè)齒受到的力 滿(mǎn)足要求選45號(hào)鋼 滿(mǎn)足要求（五） 軸套的計(jì)算1.結(jié)構(gòu)形式擋車(chē)欄被撞擊時(shí)，緩沖裝置通常要承受很大的制動(dòng)力，在這種情況下，軸便是關(guān)鍵受力部件，由于礦井提升設(shè)備安全系數(shù)

39、較高，為保證強(qiáng)度足夠，軸的尺寸便不可避免的增大，甚至?xí)?dǎo)致整機(jī)尺寸過(guò)大超出安裝空間要求。因此，在端面緩沖裝置的設(shè)計(jì)中采取的軸套的形式，結(jié)構(gòu)圖見(jiàn)圖3：如上圖所示，軸套左端有一方形凹槽，與支座上的方形凸緣相配合，通過(guò)設(shè)計(jì)合適的公差尺寸，使緩沖裝置工作時(shí)緩沖繩所承受的拉力以及卷筒旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的摩擦制動(dòng)力矩大部分由軸套承擔(dān)，大大改善了軸的受力情況。另外由A-A視圖可見(jiàn)，軸套外緣為六棱柱結(jié)構(gòu)，與內(nèi)制動(dòng)盤(pán)的六邊形內(nèi)孔相嚙合，從而保證內(nèi)制動(dòng)盤(pán)工作時(shí)保證靜止。軸套外圈有環(huán)形槽，以便在與卷筒配合處嵌入密封圈，在礦井淋水的惡劣環(huán)境下，防止制動(dòng)盤(pán)和碟形彈簧的銹蝕，保證制動(dòng)力大小基本不變，達(dá)到設(shè)計(jì)要求。2.材料由于軸套承

40、擔(dān)大部分的壓力及扭矩，受力情況復(fù)雜，因此軸套材料的選擇及處理關(guān)系到整個(gè)緩沖裝置的工作情況。本裝置中軸套選用45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理后布氏硬度達(dá)330-380HB。根據(jù)德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)DIN50150，可估算出常用剛才抗拉強(qiáng)度與布氏硬度之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。當(dāng)布氏硬度在330-380HB之間時(shí)，所對(duì)應(yīng)的抗拉強(qiáng)度達(dá)1100-1290Mpa，常用碳素鋼的屈強(qiáng)比為，因此根據(jù)下式=0.6 得到軸套材料的屈服強(qiáng)度約為600Mpa774 Mpa 取安全系數(shù)n=2，由式 得軸套材料的許用應(yīng)力為 330 Mpa387 Mpa 3.初定軸套厚為35mm，外徑4.受力分析：軸套受軸向壓力 得壓應(yīng)力 受到的彎矩M 受到的扭矩T 繪制軸套的彎矩和扭矩圖如上頁(yè)所示5.按彎扭合成強(qiáng)度校核軸套的強(qiáng)度抗彎摸量 W=0.1d=0.1*135 當(dāng)量彎矩得到軸套受到的應(yīng)力 （六） 軸的計(jì)算1.軸的材料 本裝置中軸選用45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理后布氏硬度達(dá)330-380HB。根據(jù)德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)DIN50150，可估算出常用剛才抗拉強(qiáng)度與布氏硬度之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。當(dāng)布氏硬度在330-380HB之間時(shí)，所對(duì)應(yīng)的抗拉強(qiáng)度達(dá)1100-1290Mpa，常用碳素鋼的屈強(qiáng)比為，因此根據(jù)下式=0.6 得