JH2-5回柱绞车设计
2 机械传动系统方案设计
2.1传动方案的确定
根据机械器的工艺性能、结构要求、空间位置和总传动比等条件选择机械传动系统所需的传动类型，并拟定从动力机到工作机构之间机械传动系统的设计方案和总体布置。
一般情况下，尽管动力机的输出功率满足工作机构的要求，但输出的转速、扭矩或运动形式很难符合工作机构的需要，这时就需要采用某种机械传动装置。这是绝大多数机械设计的共同特点。
按照传动原理的不同，机械传动装置可分为摩擦传动、啮合传动和推压传动三种。根据传动比能否改变，机械传动装置又可分为可调传动比传动、固定传动比传动和变传动比传动三类。回柱绞车一般采用固定传动比传动。
机械传动类型的选择关系到整个机器的运动方案设计和工作性能参数。只有经过多种方案的分析与比较，才能较合理地选择机械传动的类型。
JH2-5型回柱绞车要求结构紧凑、体积较小（适合井下巷道狭长的工作环境）、重量较轻（可经常移动）载荷平稳、仅受轻微冲击。根据这个要求，目前焦作市各厂矿生产的回柱绞车一般都采用电动机--减速器- 齿轮传动-卷筒主轴这样的传动路线。经过分析比较，我们设计出两套方案，如下图：
图1-1 JH2-5回柱绞车的结构简图a,b
Fig.1-1 JH2-5 return to the sketch plan of pillar winch a, b
1、电动机 2、斜齿轮 3、连轴器 4、蜗轮蜗杆减速器 5、小齿轮 6、中间齿轮 7、大齿轮 8、滚筒
（b）图电机与减速器的蜗杆直接相联，当电机的输出轴一减速器的输入轴在同一轴线上时，这种直线联接方式不仅结构最简单，而且传动效率也最高。（a）图电机与减速器通过一对齿轮联结，齿轮制造需专用机床和设备，成本较高，而且精度低时，振动和噪声较大，两者比较起来，（b）图比（a）图更合理，更符合设计要求，故本回柱绞车采用(b）图的传动系统。下面，详细介绍一下（b）图的传动系统：
减速器传动：本回柱绞车由于总减速比较大，为i=157。故而采用动力蜗杆减速器。蜗杆传动的主要特点是：传动比大、结构紧凑、工作平稳、无噪声、自锁性能好。对于回柱绞车，要求卷筒能够自锁。即卷筒的正反转只能由电动机的正反转来控制；当电源切断时绞车马上停止工作；卷筒本身不能自由转动，以免发生事故。这就需要设计一个装置来控制卷筒的自转。而蜗轮蜗杆传动就起到了这个作用。因为若取蜗杆的蜗螺旋线开角 小于齿轮间的当量摩擦角 ，则当蜗轮主动时，机构自锁，即只能蜗杆带动蜗轮，而不能蜗轮带动蜗杆。因此，采用蜗轮蜗杆减速器，就能保证卷筒的自锁性。这就是回柱绞车采用蜗杆减速器的一个重要原因。
但是，采用蜗杆减速器也有一缺点，就是传动效率低，这点应在具体的蜗杆减速器设计中充分重视，并设法提高。
采用圆弧齿圆柱蜗杆，就是提高效率的一种措施，这是一种新型的传动装置。它与普通的蜗杆传动相比，其不同在于，具有良好的润滑条件使齿面之间建立连续的润滑油膜形成液体摩擦，从而降低摩擦系数，减轻磨损，提高了承载能力和效率。因此，它具有承载能力大，使用寿命长，效率高（高10-15%）等优点。由于我国目前以轴面圆弧齿圆柱蜗杆传动（ZAY型）用的最多，本设计就采用ZAY型。
齿轮传动:选择齿轮传动，是由于齿轮传动具有工作可靠，使用寿命长，瞬时传动比为常数；传动效率高、结构紧凑、功率和速度适用范围广等优点。因斜齿轮传动时会产生轴向力，对传动不利。若采用人字齿轮，虽可使齿轮轴向力自行抵消，但人字齿轮制造比较困难，所以选择直齿轮传动。
从结构上看：如果让蜗轮轴上的齿轮与主轴上的齿轮啮合，由于传动比大，会造成两齿轮大小相差过甚，大齿轮太大以至于不好安装和制造，而且外形尺寸也太大。另外，涡轮轴上的小齿轮也不能太小，因为根据强度要求限制了轴径，从而控制小齿轮的尺寸只能小到某一程度。否则，会给加工成本带来诸多不便。况且卷筒和大齿轮以及蜗轮尺寸都较大，让蜗轮上的齿轮与卷筒上的齿轮直接啮合，受尺寸限制，不容易做到。基于以上原因，决定增加一中间轴，轴上安装一过桥齿轮。这样，既可以得到合适的传动比，又可以令整体布局合理。
现代生产的发展，无论在承载能力、工作可靠稳定方面，还是在结构尺寸和重量方面，对齿轮的传动的要求愈来愈高。标准齿轮由于存在一些缺点限制了它的应用范围。为了满足设计要求，我们决定设计三个变位齿轮，作为改善齿轮传动质量的有效方法。
2.2传动系统的动力计算
2.2.1电动机的确定
1、电动机类型的选择
因为通常生产场所所用的都是三相交流电源，所以采用交流电动机；由于回柱绞车常用于有煤尘和瓦斯的爆炸性气体的井下，所选电机要具有防暴性能。为此，应选用Y系列三相异步防暴机。
2、电动机同步转速的确定
电动机的同步转速就是旋转磁场的转速n。异步电动机通常采用4个极的，即同步转速n =1500r/min。
3、电动机功率的确定
参考现有同类产品，先假以卷筒宽度B=272mm，钢丝绳直径 =16mm，卷筒直径D=276mm
计算项目 计算根据 计算结果
卷筒转速n卷筒所需功率P
电动机所需功率P
钢丝绳在卷筒上缠一层可绕 =17（圈)，缠一圈的钢丝绳长度： =3.14 276 17=14733（mm）
以后每次后层总要稍微大于前一层的长度，总层数 =5.4（层）≈5（层）
由于已知v =10.2米/分n = =
其中： —柱销联轴器效率
P=6.46kw
按[A]P 表1-1-1， =0.995
—蜗杆减速器效率
按[D]表1-1-5， =0.9
—齿轮传动效率
查[A]P 表1-1， =0.98
则 = =0.98 0.995 0.9
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