礦山運輸與提升課程設(shè)計單繩纏繞式

1、課程設(shè)計報告設(shè)計課題：單繩纏繞式主井提升設(shè)備選型設(shè)計 專業(yè)班級： 2012級機制本二 學(xué)生姓名： 左玖川 指導(dǎo)教師： 卜桂玲 吳晗 設(shè)計時間： 2015.6.17-6.23 呼倫貝爾學(xué)院礦業(yè)學(xué)院呼倫貝爾學(xué)院礦業(yè)學(xué)院單繩纏繞式主井提升設(shè)備選型課程設(shè)計任務(wù)書姓 名左玖川專 業(yè)機械設(shè)計制造及其自動化（機電方向）班 級2012級機制二班指導(dǎo)教師卜桂玲 吳晗職 稱教授 課程設(shè)計題目：單繩纏繞式主井提升設(shè)備選型已知技術(shù)參數(shù)和設(shè)計要求：已知某礦井年產(chǎn)量An=90萬噸，礦井深度Hs=600m，卸載高度Hx=40m，裝載高度Hs=35m，散煤密度為1.2t/m3，年工作日br=320d，日工作小時t=14h，礦

2、井電壓等級為6KV，采用主井雙箕斗提升方式。所需儀器設(shè)備：計算器、電腦、鉛筆、橡皮、任務(wù)指導(dǎo)書。成果驗收形式：以設(shè)計說明書的形式上交設(shè)計成果，答辯。參考文獻(xiàn):1.竇永山.煤礦安全規(guī)程.高等教育出版社,20112.陳維健，齊秀麗，肖林京，張開如.礦山運輸與提升設(shè)備第三版.高等教育出版社，2011.時間安排第一階段，設(shè)計準(zhǔn)備，確定總體設(shè)計方案；第二階段，選擇提升容器；第三階段，選擇提升鋼絲繩；選擇提升機和天輪；第四階段，計算提升機與井筒的相對位置；初選提升電動機；第五階段，計算提升系統(tǒng)的變位質(zhì)量；第六階段，提升運動學(xué)與動力學(xué)計算；第七階段，編寫設(shè)計說明書。指導(dǎo)教師： 教研室主任： 年 月 日礦業(yè)學(xué)

3、院礦山運輸與提升設(shè)備課程設(shè)計成績評定表專業(yè)：機制機電 班級：2012級機制二班 學(xué)號: 0姓名： 左玖川 課題名稱單繩纏繞式主井提升設(shè)備選型設(shè)計設(shè)計任務(wù)與要求設(shè)計任務(wù)：1.設(shè)計手稿一份 2.設(shè)計計算說明書一份 3.課程設(shè)計結(jié)束時進(jìn)行課程設(shè)計總結(jié)和答辯。設(shè)計要求：1、綜合運用專業(yè)課理論，培養(yǎng)分析和解決工程實際問題的能力。 2、學(xué)習(xí)簡單的設(shè)計原理和過程。 3、進(jìn)行基本技能訓(xùn)練。（計算、繪圖、使用技術(shù)資料）。指導(dǎo)教師評語 建議成績： 指導(dǎo)教師：課程小組評定評定成績： 課程負(fù)責(zé)人： 年 月 日目錄設(shè)計前言1計算數(shù)據(jù)2第一章 選擇提升容器21、確定合理的經(jīng)濟(jì)提升速度22、估算一次合理經(jīng)濟(jì)提升循環(huán)時間23

4、、估算一次經(jīng)濟(jì)提升量24、根據(jù)mj選擇提煤箕斗25、根據(jù)所選箕斗實際載貨量m計算所需提升機提供的速度Vm2第二章 選擇提升鋼絲繩31、計算鋼絲繩的繩端載荷質(zhì)量32、計算鋼絲的最大懸垂長度33、計算鋼絲繩的單位長度質(zhì)量34、根據(jù)mp選擇標(biāo)準(zhǔn)鋼絲繩35、驗算鋼絲繩安全系數(shù)3第三章 選擇提升機和天輪31、確定提升機滾筒直徑32、計算作用在提升機上的最大靜張力和最大靜張力差33、確定減速器傳動比44、根據(jù)計算D、Fjmax、Fcmax選擇提升機45、驗算滾筒寬度46、計算天輪直徑47、選擇天輪4第四章 計算提升機與井筒的相對位置51.計算井架高度52.計算滾筒中心至井筒提升中心線的距離Ls53.計算鋼

5、絲繩弦長54.鋼絲繩內(nèi)外偏角計算55.驗算提升機滾筒的下出繩角66.提升機與井筒相對位置圖（見附錄圖1）6第五章 初選提升電動機61. 估算電動機功率62.估算電動機轉(zhuǎn)速63. 選電動機64. 確定提升機的實際最大提升速度6第六章 計算提升系統(tǒng)的變位質(zhì)量61.直線部分的變位質(zhì)量62.旋轉(zhuǎn)運動部分的變位質(zhì)量73. 總變位質(zhì)量7第七章 提升運動學(xué)與動力學(xué)計算7（一）運動學(xué)計算71.加速度的確定7（1）初加速度的確定7（2）確定主加速度a172. 提升減速度的確定83.速度參數(shù)的計算84.提設(shè)備生產(chǎn)能力9（二）動力學(xué)計算91.初加速階段92.主加速階段93.等加速階段104減速階段105.爬行階段1

6、0第八章 電動機功率驗算10（二）按正常運行時電動機過負(fù)荷能力驗算11（三）特殊過負(fù)荷能力驗算11第九章 電耗及功率計算111.每提升一次電耗112.噸煤電耗113.年電耗124.一次提升有益電耗125.提升設(shè)備的效率12第十章 總結(jié)14十一 參考文獻(xiàn)15設(shè)計前言近幾十年來，為了提高勞動生產(chǎn)率和各項經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)，在全世界范圍內(nèi)進(jìn)行著對礦井的根本性技術(shù)改造，這種改造的趨向是向著更集中，更大型發(fā)展。 礦井提升設(shè)備的任務(wù)是沿井筒提升煤炭、矸石、下方材料，升降人員和設(shè)備，所以礦井設(shè)備是聯(lián)系井下與地面的重要生產(chǎn)設(shè)備，是礦山運輸?shù)难屎?，因此，它在整個綜合機械化生產(chǎn)中占有重要的地位。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，及生

7、產(chǎn)的機械化和集中化，隨著礦井技術(shù)改造的進(jìn)程，提升設(shè)備在高效、大型、自動化方面都有著飛速的進(jìn)步。近代化提升設(shè)備已發(fā)展成為大型機械-電氣組或機組群?；酚行лd重在國外已超過50噸，提升速度接近20米每秒；拖帶功率達(dá)10000千瓦以上；在拖動控制方面已廣泛采用了集中控制及自動控制設(shè)備。本次設(shè)計的主要內(nèi)容是對單繩纏繞式礦井提升機的選型設(shè)計。分為五個部分：第一部分是提升容器；第二部分是提升鋼絲繩；第三個部分是礦井提升機；第四個部分是提升機與井筒的相對位置；第五個部分是礦井提升運動學(xué)及動力學(xué)。礦井提升設(shè)備選型計算數(shù)據(jù)已知某礦井年產(chǎn)量An=90萬噸，礦井深度Hs=600m，卸載高度Hx=40m，裝載高度Hz

8、=35m，散煤密度為1.2t/m3，年工作日br=320d，日工作小時t=14h/d，礦井電壓等級為6KV，采用主井雙箕斗提升方式。第一章 選擇提升容器1、確定合理的經(jīng)濟(jì)提升速度H=HS+HX+HZ=600+40+35=675m vi=0.30.5H=0.4H=0.4675=10.3m/s2、估算一次合理經(jīng)濟(jì)提升循環(huán)時間 Tj=Vja+HVj+u+=10.30.8+67510.3+10+10=98.37s 取 a=0.8ms2，u=10s，=10s3、估算一次經(jīng)濟(jì)提升量 mj=AnCafTj3600brt=*1.15*1.2*98.*320*14=7.57 t/次4、根據(jù)mj選擇提煤箕斗查箕斗

9、規(guī)格表選用JL-8型立井單繩提煤箕斗，其技術(shù)規(guī)格：箕斗斗箱容積:8.8m3 箕斗全高：Hr=9.25m 箕斗名義載貨量：8t 箕斗自身質(zhì)量：5500kg箕斗實際載貨量：m=8.8*1.2=10.56t 5、根據(jù)所選箕斗實際載貨量m計算所需提升機提供的速度Vm所需一次提升循環(huán)時間：T=3600mbrtcAnaf=360010.56320141.151.2=139.12sVm=aT-u+-a2T-u+2-4aH2 =0.888.5-10+10-0.8288.5-10+102-4*0.8*375)2 =6.17m/sVm是選擇提升機標(biāo)準(zhǔn)的一個重要依據(jù)，在選擇提升機后，可依據(jù)Vm從提升機規(guī)格表中選用與

10、Vm相近似的標(biāo)準(zhǔn)提升速度。第二章 選擇提升鋼絲繩1、計算鋼絲繩的繩端載荷質(zhì)量m+mz =10560+5500=16060kg2、計算鋼絲的最大懸垂長度HC=Hj+Hs+Hz=32+600+35=667m 3、計算鋼絲繩的單位長度質(zhì)量mp=m+mz1110-6 ma-Hc=10-6170010-66.5-667=7.26 kg/mma專為升降物料：6.5ms24、根據(jù)mp選擇標(biāo)準(zhǔn)鋼絲繩查鋼絲繩規(guī)格表選用鋼絲繩46NAT6x19股（1+6+12）NF1665ZZGB81102,d=37mm其技術(shù)規(guī)格如下：d=46mm,mp=7.61kgm,=3mm,Qp=N5、驗算鋼絲繩安全系數(shù)Qp(m+mz+m

11、pHc)g=0+7.61*667*10=6.86.5所以所選鋼絲繩滿足要求第三章 選擇提升機和天輪1、確定提升機滾筒直徑D80d=8046= 3680 mmD1200=12003.0=3600 mm2、計算作用在提升機上的最大靜張力和最大靜張力差Fjmax=m+mz+mpHg =10560+5500+7.6167510 =N Fcmax=m+mpHg =10560+7.6167510 =N 3、確定減速器傳動比根據(jù)上面計算的vm=6.17 m/s，在提升機規(guī)格表中選用與其相近的標(biāo)準(zhǔn)速度vm=6.1 m/s，則即隨之確定減速器的i=204、根據(jù)計算D、Fjmax、Fcmax選擇提升機查提升機規(guī)格

12、表選用：2JK-4/20，D=4 ，B=1.8m ，變位質(zhì)量mj=31800kg,減速器許用最大轉(zhuǎn)矩Mmax=Nm，F(xiàn)jmax=N，兩滾筒中心距為1964mm, Femax=N。5、驗算滾筒寬度首先考慮單層纏繞B=H+30D+3d+ =675+303.144+30.046+0.003=2.751.8 由以上計算知單層纏繩不符合安全規(guī)程要求，需考慮雙層纏繞。 B雙=H+30+4+3DDpd+=675+30+73.14423.144.0380.046+0.003 =1.5315滾筒下出繩角滿足要求。6.提升機與井筒相對位置圖（見附錄圖1）第五章 初選提升電動機1. 估算電動機功率 N=kmgvm1

13、000j=1.15*10560*6.1*10100*0.85*1.2=1026kw2.估算電動機轉(zhuǎn)速n=60vmiD=60*6.1*203.14*4=582 r/min3. 選電動機根據(jù)N，n及礦井電壓等級為6KV，查電動機規(guī)格表選用YR500-10/1430繞線型異步電動機:Ne=1250kN，（GD2）d=19220NM2 ,ne=593r/min , d=0.92 ,=1.96 ,額定電壓為6KV。4. 確定提升機的實際最大提升速度Vm=Dne60i=6.2m/s第六章 計算提升系統(tǒng)的變位質(zhì)量1.直線部分的變位質(zhì)量ml=m+2mz+2mpLp+mqLq =10560+2*5500+2*7

14、.61*852.5+0=34154kg 其中 Lp=Hc+Lx+30+n+nD=667+67.6+30+3+4*4 =852.5 2.旋轉(zhuǎn)運動部分的變位質(zhì)量天輪 mt=1300kg提升機（包括減速器） mJ=31800kg電動機轉(zhuǎn)子的變位質(zhì)量md=（GD2）di2gD2=*2010*42=480503. 總變位質(zhì)量m=mL+2mt+mj+md =26054+2*1133+24500+21355=kg 第七章 提升運動學(xué)與動力學(xué)計算（一）運動學(xué)計算1.加速度的確定（1）初加速度的確定選擇箕斗出曲軌時的速度為v0=1.5m/s，箕斗在卸載曲軌內(nèi)的行程的行程為h0=2.35m，則：a0=v022h0

15、=1.5222.35=0.48m/s2取a0=0.5m/s2（2）確定主加速度a1第一，按一般在主井專提物料時: a11.2m/s2第二，按減速器輸出軸允許的最大轉(zhuǎn)矩a12MmaxD-kQ+PHm-md=2MmaxD-km+mpHgm-md =2-1.1510560+7.61675-48050=0.25m/s2 其中Mmax=375 000，求提升機規(guī)格表可查得第三，按充分利用電動機過負(fù)荷能力 a10.75Fe-kQ+PHm =0.75Fe-km+mpHgm =0.751.99-1.1510560+7.61675 =0.28m/s2 Fe=1000Nejvm =100012500.856.2

16、=N 根據(jù)以上計算，選取a1=0.25m/s2。2. 提升減速度的確定首先考慮采用最經(jīng)濟(jì)的自由滑行減速方式a3=KQ-PH-2h3+h4m=km-mpH-2h3+h4gm =1.1510560-7.61675-235+3 =0.64m/s2 3.速度參數(shù)的計算曲軌中初加速度時間： t0=v0a0=1.50.5=3s箕斗在卸載曲軌中的實際行程： h0=2.35m主加速時間： t1=vm-v0a1=6.2-1.50.25=18.8s主加速階段行程： h1=vm+v0t12=6.2+1.518.82=72.38m主減速階段時間： t3=vm-v4a3=6.2-0.50.64=8.9s由表查得：h4=

17、3m v4=0.5m/s主減速階段行程： h3=vm+v4t32=6.2+0.58.92=29.8m爬行時間： t4=h4v4=30.5=6s等速階段行程： h2=H-h0-h1-h2-h3-h4 =675-2.35-72.38-29.8-3 =597.47m等速階段時間： t2=h1vm=567.476.2=91.5s抱閘停車時間： t5=1s一次提升循環(huán)時間： Tx=t0+t1+t2+t3+t4+t5+=3+18.8+91.5+8.9+6+1+10=139s 此值小于選擇容器時所估算的一次提升循環(huán)時間T=82.2s 故知以上運動學(xué)參數(shù)選擇是合適的。4.提設(shè)備生產(chǎn)能力 小時生產(chǎn)能力：msh=

18、3600Tx*m=*10.56=273.5t/h年實際提升能力：An=brtmshC=320*14*273.51.2=1021kt/a提升能力富裕系數(shù)：af=AnAn=102.190=1.13（二）動力學(xué)計算1.初加速階段 F0=kQ+PH+ma0=km+mpHg +ma0 +ma0=101,1510560+7.61675+0.5=N F0=F0-2mpgh0=-27.61102.35=N2.主加速階段 F1=F0+ma1-a0=+0.25-0.5=N F1=F1-2mph1g=-27.6172.3810=N3.等加速階段 F2=F1-ma1 =-74175*1.05 =N F2=F2-2mp

19、h2g =-27.6110567.47 =75062N 4減速階段由于采用自由滑行減速方式，主電機已從網(wǎng)上斷開，故無拖動力，即F3=F3=05.爬行階段 F4=kQ-PH-2h4=gkm-mpH-2h4=101.1510560-7.61675-23=70529.1NF4=kQ-PH=gkm-mpH=101.1510560-7.61675=70072N將以上計算結(jié)果做出提升力圖（見附圖2）第八章 電動機功率驗算（一）按電動機允許發(fā)熱條件驗算1求0TF2dt0Tdt=12F02+F02t0+12F12+F12t1+13F22+F2F2+F22t2+12F42+F42t4 =22.44*1011 2

20、.求等效時間Td=12t0+t1+t3+t4+t2+13=113.15 s3.求等效力Fd=0TF2dtTd= N4.求等效功率Nd=Fdm1000j=1024 kw因前面預(yù)選的電動機額定功率為 Ne=1250kw所以 NeNd（電動機允許發(fā)熱條件滿足要求）（二）按正常運行時電動機過負(fù)荷能力驗算圖中最大拖動力 Fmax=N0.75Fe=N故0.75FeFmax滿足要求（三）特殊過負(fù)荷能力驗算 FT=uQz+PH =1.1mz+mpHg = FTFe=0=0.680.9=0.91.96=1.764所以FTFe0.9滿足要求第九章 電耗及功率計算1.每提升一次電耗0TFdt=F0+F0t02+F1

21、+F1t12+F2+F2t22+F4+F4t42 =W=1.2vm0TFdtnjnd=1.026.2.850.92=1.261082.噸煤電耗W1=Wm=1.2610810.56=1.2107J/t3.年電耗W年=W1An=1.2107900 000=1.071013J/a4.一次提升有益電耗 Wy=1000mgH=100010.5667510 =7.1107J/次5.提升設(shè)備的效率=WyW=7.11071.26108=0.54提升機設(shè)備選型設(shè)計完成。附圖一附圖二第十章 總結(jié)我感覺到這些天我的所學(xué)勝過我這一學(xué)期所學(xué)，這次任務(wù)原則上是設(shè)計，其實就是一次大的作業(yè)，是讓我對課本知識的鞏固和對基本公式的熟悉和應(yīng)用，計算力學(xué)和運動學(xué)及預(yù)選電動機過程中的那些繁瑣的數(shù)據(jù)，使我做事的耐心和仔細(xì)程度得以提高。課程設(shè)計是培訓(xùn)學(xué)生運用本專業(yè)所學(xué)的理論知識和專業(yè)知識來分析解決實際問題的重要教學(xué)環(huán)節(jié)，是對三年所學(xué)知識的復(fù)習(xí)和鞏固。同樣，也促使了同學(xué)們的相互探討，相互學(xué)習(xí)。因此，我們必須認(rèn)真、謹(jǐn)慎、踏實、一步一步的完成設(shè)計。如果時間可以重來，我可能會認(rèn)真的去學(xué)習(xí)和研究，也可能會自己獨立的完成一個項目，我相信無論是誰看到自己做出