煤礦主井提升設(shè)備選型設(shè)計

1、中國礦業(yè)大學(xué)銀川學(xué)院課程設(shè)計說明書題目名稱： 煤礦主井提升設(shè)備選型設(shè)計 系 部： 機電系 專業(yè)班級：礦山機電10級機械一班 學(xué)生姓名： 學(xué) 號： 指導(dǎo)教師： 日 期： 2013.11.27 目錄一 設(shè)計任務(wù)書2二 提升容器的確定.3三 鋼絲繩計算.4四 選擇提升機和天輪 .5五 計算提升機與井筒相對位置.6六 初選提升電動機.7七 計算提升系統(tǒng)的變位質(zhì)量.8八 提升運動學(xué)與動力學(xué)計算.9 （一）、運動學(xué)計算.9 （二）、動力學(xué)計算.11九 電動機功率驗算.12十 電耗及效率計算.13十一 總結(jié).14 十二 參考文獻.15十三 附錄.160礦山系課程設(shè)計任務(wù)書1、 煤礦主井提升設(shè)備選型設(shè)計題目某

2、礦礦井年產(chǎn)量為105（萬噸)，礦井深度150(米)，裝載高度HZ=22M，卸載高度HX=23M，試選擇該礦主井雙箕斗提升設(shè)備。(散煤容重可取 =0.9噸/M3或0./M3，單水平開采)。2、 設(shè)計要求根據(jù)所給已知參數(shù)，分別進行以下部分選型設(shè)計，并按要求繪圖:1.礦井提升設(shè)備選型設(shè)計，并繪出提升機房設(shè)備布置示意圖;2.按要求寫出選型設(shè)計說明書。2）說明書順序如下:封面一目錄一說明書正文。圖紙折疊好裝入課程設(shè)計袋內(nèi)。3）嚴禁圖紙、說明書等復(fù)印或抄襲他人成果，發(fā)現(xiàn)雷同設(shè)計成績一律不及格。4）圖紙一律用3號圖紙繪制，;說明書用16開紙，內(nèi)容應(yīng)在20-30P。三、示意圖圖1-1 單繩纏繞式提升機箕斗提升

3、系統(tǒng)1-提升機；2-天輪；3-井架；4-箕斗；5-卸載曲軌；6-煤倉；7-鋼絲繩； 8-翻籠； 9-煤倉；10-給煤機；11-裝載設(shè)備21、 選擇提升容器（1） 提升高度H： H=Hz+Hs+Hx=22+150+23=195m （2）經(jīng)濟提升速度Vm: Vm=0.4=0.6=5.6m/s 式中 H 為提升高度（m）； Hs 為礦井深度； Hx 卸載高度； HZ裝載高度；（3) 一次提升循環(huán)估算時間Tx:初估加速度 a=0.8m/s;求得Tx： =61.8 s式中: a1提升加、減速度(開始可假定加、減速度相等)，對箕斗可暫取為0.8m/s2； 容器爬行階段附加時間，對箕斗可暫取為10s；容器裝

4、卸載休止時間，可暫取為10s（4）按式估算一次提升質(zhì)量 =5.8噸式中:礦井年產(chǎn)量（噸/年）；提升能力富裕系數(shù)，對第一水平要求 1.2；取1.2提升工作不均衡系數(shù)；提升不均勻系數(shù)，有井底煤倉時，c=1.11.15，無井底煤倉時，c=1.2，當(dāng)?shù)V井有兩套提升設(shè)備時，c=1.15，只有一套提升設(shè)備時，c=1.25；t日工作小時數(shù)，取14小時；br年工作日，取300天；根據(jù)以上結(jié)果可知：應(yīng)該選用名義裝載量6t的JL6型的單繩箕斗。其有關(guān)數(shù)據(jù)是：自重Qz=5t，容器全高Hr=9.45m，有效容積V=6.6m3，兩箕斗中心距S=1.87m。實際載重量Q：  Q= V Q=0.96.6=5.94

5、 t 式中: V 箕斗的有效容積，m3； 散煤容重可取 =0.9噸/M32、 選擇提升鋼絲繩（1）鋼絲繩最大懸垂長度Hc，預(yù)估井架高度Hj=30m： Hc=Hj+Hs+Hz=30+150+22=202m Hc鋼絲繩最大懸垂長度，m；Hj井架高度，m；此值在計算鋼絲繩時尚不能精確確定；可采用下列數(shù)值：罐籠提升Hj=1525m；箕斗提升Hj =3035m； 取其為30Hs礦井深度，m；（2）估算鋼絲繩每米重量P，計算：取鋼絲繩抗拉強度=17000 kgcm2，安全系數(shù)ma=6.5; 4.1千克/米式中:Q一次提升貨載的重量，千克；Qz容器的自身重量，千克；Ma安全系數(shù)煤礦安全規(guī)程規(guī)定，主井箕斗提升

6、，ma大于等于6.5，取ma=6.5；P鋼絲繩每米重量，千克/米；故選用鋼絲繩，43NAT6X9股（1+6+12）NF1665ZZ1190663GB1102-74，其技術(shù)特征為：鋼絲繩直徑d=43mm；鋼絲直徑=2.8mm；鋼絲繩全部鋼絲斷裂力總和Qq=1190000千克；每米重P=6.63千克米；鋼絲鋼絲繩極限抗拉強度為 B =17000kgcm2；（3）鋼絲繩安全系數(shù)校核， 9.6 > 6.5 式中Qq所選鋼絲繩全部鋼絲破斷拉力總和，N；Q+QZ+pHc貨載、容器、鋼絲繩重量總和； 安全系數(shù)煤礦安全規(guī)程規(guī)定，主井箕斗提升，大于等于6.5，取=6.5由于實際安全系數(shù)大于6.5

7、,故校核安全，所選鋼絲繩滿足安全要求。3、 選擇提升機和天輪選擇提升機的主要參數(shù)有：卷筒直徑D；卷筒寬度B；提升機最大靜張力Fjmax及最大靜張力差Fjc(1)提升機卷筒直徑D： 80×433440 mm 1200×2.83360 mm 取卷筒直徑 D =3500mm。(2) 計算作用在提升機上的最大靜張力和最大靜張力差 最大靜拉力Fjmax Fjmax=Q+QZ+PH=(11000+6.63*195)*10=122928.5N 最大靜張力差FJC FJC=Q+PH=(6000+6.63*195)*10=72928.5N(3) 由D、Fjmax、FJC選擇提升機 可選用2J

8、K-3/13.5型單繩纏繞式提升機，滾筒直徑D=3.5m.滾筒寬度B=1.7m.最大靜張力為170kN,兩繩的最大靜張力差為115kN.兩筒中心距為1.84m4）驗算滾筒寬度B 首先考慮單繩纏繞 =1079.8 mm < B故提升機的滾筒寬度滿足要求。（5） 計算天輪直徑 80×433440 mm 1200×2.8 3360 mm（6） 選擇天輪 根據(jù)計算的天輪直徑，查天輪規(guī)格表選用天輪：TSH Dt=3500mm 變位質(zhì)量mt=1133kg。4、 計算提升機與井筒相對位置1.井架高度： Hj=Hx+Hr+Hg+0.75Rt= 23+9.45+4+0.75*1.75=

9、37.76 mHr容器全高；Hg過卷高度(容器從卸載時正常位置，自由的提升到容器連接裝置上繩卡同天輪輪緣接觸點的高度；Rt天輪半徑，m。 取井高度：H=38 m2. 井筒提升中心線到滾筒中心的距離： 取Ls=36m3. 計算提升鋼絲繩弦長Lx： = 50.4m Rt天輪直徑  滾筒中心線與井口水平的高差提升機主軸中心線高出井口水平的距離，=1;4. 鋼絲繩的外偏角和內(nèi)偏角 (1)最大外偏角 =0.79式中： B滾筒標(biāo)準寬度，B=1.7m； s兩箕斗中心距，從表3-1查得S=1.87m a兩滾筒之間的間隙，不同型式的提升機不盡相同，可通過提升機規(guī)格表中的有關(guān)參數(shù)計算得出；查得2JK-3

10、.5型提升機兩滾筒中心距為1.84米， 故a=1.84-1.7=0.14米 d鋼絲繩直徑，d=0.04米； 鋼絲繩纏在滾筒上的繩圈間隙，一般取23毫米；取其為3毫米 Lx鋼絲繩弦長,m；（2） 最大內(nèi)偏角 =0.28分析上述結(jié)果，完全符合煤礦安全規(guī)程的要求，所以是安全的。5. 驗算提升機滾筒的下出繩角 =47.2 +3.98 =51.18 > 15 由于實際出繩角大于允許值15°， 因此是安全的。（6） 提升機與井筒相對位置圖，見附錄一5、 初選提升電動機（1） 電動機的功率 k礦井阻力系數(shù)，取k=1.15； 減速器傳動效率，二級減速器取=0.85； 動力系數(shù)，取=1.2(2)

11、 估算電動機的轉(zhuǎn)速 i-為減速器的傳動比 D-滾筒直徑（3）選電動機根據(jù)以上計算選擇YR630-12/1430繞線型異步電動機，其技術(shù)特征如下：額定功率Pe=630KW;轉(zhuǎn)速ne=491r/min; 效率=0.915;飛輪轉(zhuǎn)矩(GD2)d=12530N.m2=2.58(4) 確定提升的實際最大提升速度 6、 計算提升系統(tǒng)的變位質(zhì)量1. 直線運動部分的變位質(zhì)量 Ml=Q+Qz+2PLp+MqLq =4940+5000*2+2*6.63*315.37+0 =20121.8kg Lp=Hc+Lx+3D+30 =202+50.4+30+3*3.14*3.5+0 =315.37 m 3pD滾筒上纏繞三圈

12、摩擦圈繩長 30試驗用鋼絲繩長度H提升高度Hc鋼絲繩懸垂長度Lx鋼絲繩的弦長2. 旋轉(zhuǎn)運動部分的變位質(zhì)量 提升機(包括減速器)的變位質(zhì)量mj和天輪的變位質(zhì)量mt可以在它們的技術(shù)規(guī)格表中查出，不必計算。 天輪： mi=1133kg 提升機（包括減速器）： mj=246000kg 電動機轉(zhuǎn)子的變位質(zhì)量： =24574kg3. 總變位質(zhì)量 m=Ml + 2mt + mj + md =20122+2*1133+24600+24574 =71562kg7、 提升運動學(xué)與動力學(xué)計算(1) 運動學(xué)計算1. 加速度的確定（1） 初加速的的確定 選取箕斗出曲軌時的速度為 V0=1.5m/s, 箕斗在卸載曲軌內(nèi)的

13、行程為 h0=2.35 m 取a0=0.5m/s2(2) 確定主加速度主加速度是按安全經(jīng)濟的原則來確定的，主加速度的大小受煤礦安全規(guī)程、減速器強度、電動機過負荷能力三個方面的限制。 第一、煤礦安全規(guī)程對提升加、減速度的限制：“立井中用罐籠升降人員的加、減速度不得超過075ms2；斜井中升降人員的加、減速度不得超過0.5 m/s2?！睂ι滴锪系募?、減速度規(guī)程沒有規(guī)定，一般在立井，加、減速度最大不超過1.2 m/s2。 第二、 按電動機的過負荷能力來確定。電動機的最大平均出力應(yīng)大于或等于加速階段實際所需的最大出力，即 =1.3 m/s2電動機的額定拖動力 = 92327.6N電動機過負荷系數(shù)，可

14、在電動機規(guī)格表中查出；0.75在加速度時，由于電動機依次切除轉(zhuǎn)子電阻，拖動力起伏變化，故可取電動機此時出力不大于最大拖動力的0.75倍。Fe電動機作用到滾筒纏繞圓周上的額定拖動力，k礦井阻力系數(shù)，箕斗提升取k=1.15第三、按減速器允許的輸出傳動轉(zhuǎn)矩來確定電動機通過減速器作用到滾筒主軸上的拖動力矩，必須小于減速器所允許的最大輸出轉(zhuǎn)矩，即 1.9m/s2 減速器輸出軸最大允許輸出轉(zhuǎn)矩，N·M；可由提升機規(guī)格表查得， D 滾筒直徑，m。根據(jù)以上計算，選取a1=1.2 m/s22. 提升減速的確定自由滑行減速方式：在減速開始時，將電動機從電網(wǎng)切除，容器靠系統(tǒng)的慣性向卸載位置運行，速度逐漸降

15、低。既不用電力拖動，又不用制動器制動，故稱為自由滑行減速方式 =0.81 m/s2 h3=18m ； h4=3m ；3. 速度圖參數(shù)的計算曲軌中初加速度時間 箕斗在卸載曲軌中的實際行程 h0 = 2.35 m主加速階段 ： t1 = ( Vm - V0 )/a1 = (5.8-1.5)/1.2 = 3.6s h1=(Vm + V0)t1/2 =(5.8+1.5)*3.6/2 =13.14m主減速階段 t4=(Vm -V4)/a3=（5.81-0.5）/0.81=6.5s H3=(Vm + V4)t3/2=(5.8+0.5)*6.5/2=20.5m爬行階段行程：考慮電控系統(tǒng)自動二次給電 參照表8

16、-1 取 h4 = 3m ； V4 = 0.5m/s 爬行時間： t4 = h4 /V4 = 3/0.5 = 6 s 等速階段： h2=H-h0-h1-h3-h4=195-2.35-13.14-20.5-3=156m t2=h2/Wm=156/5.8=27s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+3.6+27+6.5+6+1+10 =57 s 此值小于選擇容器所估算的一次提升時間T=62 s,故以上運動學(xué)參數(shù)選擇合適。4. 提升速度圖 見附錄二5. 提升設(shè)備生產(chǎn)能力年實際提升能力：提升能力富余系數(shù)(2) 動力學(xué)計算1. 初加速階段 F0=K

17、Q+PH+a0 =1.15×59400+66.3×195+71562×0.5 =117019.5N F0=F0-2PH0 =117019.5-2×6.63×10×2.35 =116707.9N2. 主加速階段 F1=F0+(a1-a0) =116707.9+71562×(1.2-0.5) =166800 N F1=F1-2PH1 =166800-2×6.63×10×13.14 =165058N3. 等速階段 F2 =F1-a1 =165.58-71562×1.2 =79183.6N F

18、2=F2-2PH2 =79183.6-2×6.63×10×156 =58498N4. 減速階段 由于采用自由滑行減速方式，主電動機已從網(wǎng)上斷開； F3 = F3=05. 爬行階段 F4 =KQ-p（H-2h4） =1.15×59400-66.3×(195-2×3) =55779.3N F4=KQ-PH = 1.15×59400-66.3×195 =55580N提升力圖見附錄8、 電動機功率驗算（1） 按電動機允許發(fā)熱條件計算1. = =2.876×10112. 求等效時間 = 0.5（3+3.6+6.5+

19、6）+27+ 1/3×10 = 40 s3. 求等效力4. 求等效功率電動機的額定功率為Ne=630KW 所以Ne > Pd 因此從溫升條件看，預(yù)選電動機是合適的（2） 按正常運行時電動機過負荷能力驗算 力圖中最大的拖動力 F1=166800 N 0.75Fe=0.75×2.58×92328=178654N 0.75Fe > F1 故滿足要求（3） 特殊過負荷能力驗算 FT=(Q+PH)=1.1(5000+6.63*195)*10=69221.35N FT / Fe =0.75 0.9=0.9×2.58=2.3 0.9> FT / Fe故滿足要求9、 電耗及效率計算（1） 一次提升電耗 = = + =3140715 = 2.39×107 J/ 次（2） 噸煤點耗 W2 = W1 / m = 2.39×107 / 5.94 = 4.02×106 J/ t(3) 一次提升有效電耗 Wy=1000mg