礦井運(yùn)輸提升課程設(shè)計(jì)

1、應(yīng)用采礦10-1班 姓名：劉星 學(xué)號：21106091第一章 緒論1、課程設(shè)計(jì)的目的、任務(wù)及基本要求課程設(shè)計(jì)是繼礦井提升運(yùn)輸課程后進(jìn)行的一門設(shè)計(jì)實(shí)踐性課程，理論與實(shí)踐緊密結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生機(jī)械基本和綜合設(shè)計(jì)能力以及提高創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力。1培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)基礎(chǔ)課和專業(yè)基礎(chǔ)課的基本知識和理論，能根據(jù)煤礦生產(chǎn)的需要和技術(shù)發(fā)展，選擇和論證技術(shù)方案，設(shè)計(jì)完成礦井運(yùn)輸系統(tǒng)和礦井提升設(shè)備的選型設(shè)計(jì)；2 鞏固、深化和擴(kuò)大學(xué)生所學(xué)的基礎(chǔ)理論、基礎(chǔ)知識，加強(qiáng)理論與實(shí)踐的結(jié)合；3 學(xué)習(xí)工程設(shè)計(jì)中技術(shù)方案的論證和選擇的思想方法；4 學(xué)習(xí)礦井運(yùn)輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)與提升系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的有關(guān)技術(shù)規(guī)范和安全規(guī)程；5 培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思維和思考的

2、能力。2、設(shè)計(jì)題目的一般條件某礦年產(chǎn)量An=90萬噸，年工作日br=300d，每日工作時(shí)數(shù)t=14h。該礦井深Hs=500m，主井裝載高度Hz=20m，卸載高度Hx=30m。散煤容重=1200kg/m3，采用雙卷筒單繩纏繞式提升機(jī)。試進(jìn)行主井提升系統(tǒng)設(shè)備的選型設(shè)計(jì)。要求繪出提升系統(tǒng)示意圖。該礦的某綜采工作面采煤機(jī)生產(chǎn)能力Q0=460/h，牽引速度V0=5.0/min，工作面長度L=240m，煤層傾角=7°，對刮板輸送機(jī)進(jìn)行選型，并驗(yàn)算輸送能力和電動機(jī)功率。3、課程設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容1根據(jù)給定的礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)條件，完成礦井生產(chǎn)系統(tǒng)各運(yùn)輸環(huán)節(jié)的主要運(yùn)輸和輔助運(yùn)輸方式及礦井提升方式的技術(shù)方案論證

3、；2完成礦井運(yùn)輸系統(tǒng)設(shè)備的選型與配套、完成提升系統(tǒng)的設(shè)備選型，對主要運(yùn)輸環(huán)節(jié)的設(shè)備運(yùn)輸能力和提升能力進(jìn)行計(jì)算；3寫設(shè)計(jì)說明書，不少于四千字，設(shè)計(jì)說明書按照統(tǒng)一封面，統(tǒng)一格式，內(nèi)容包括礦井生產(chǎn)技術(shù)條件、主要設(shè)計(jì)要求、技術(shù)方案論證與選擇、運(yùn)輸設(shè)備與提升設(shè)備的選型設(shè)計(jì)和生產(chǎn)能力計(jì)算，設(shè)計(jì)計(jì)算中的有關(guān)技術(shù)規(guī)范與要求等；4應(yīng)該根據(jù)自己的具體情況，在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，按時(shí)完成設(shè)計(jì)任務(wù)。4、課程設(shè)計(jì)的題目1工作面刮板輸送機(jī)的選型設(shè)計(jì)；2主井纏繞式提升機(jī)選型設(shè)計(jì)。第二章 提升機(jī)的選型設(shè)計(jì)礦井提升設(shè)備是沿井筒提升煤炭、矸石 、升降人員和設(shè)備，下放材料的大型機(jī)械設(shè)備。它是礦山井下生產(chǎn)系統(tǒng)和地面工業(yè)廣場相連接的樞紐

4、，是礦山運(yùn)輸?shù)难屎?。因此，礦井提升設(shè)備在礦山生產(chǎn)的全過程中占有極其重要的地位。圖11所示是單繩纏繞式箕斗提升系統(tǒng)示意圖。1、 提升容器的確定1.1提升高度HH=HsHxHz 式中：Hs礦井井深，mHx卸載高度，mHz裝載高度，m H=HsHxHz=5003020=550m1.2經(jīng)濟(jì)速度 式中：H提升高度，m圖11 單繩纏繞式箕斗系統(tǒng)示意圖1提升機(jī)；2天輪；3井架；4箕斗；5卸載曲軌；6地面煤倉；7提升鋼絲繩；8翻車機(jī)；井底煤倉；10給煤機(jī)；11裝載設(shè)備1.3估算提升循環(huán)時(shí)間Tx式中：Vm經(jīng)濟(jì)速度，m/sa1提升加速度，取a=1.2m/s2箕斗低速爬行時(shí)間，取=10s箕斗裝卸載休止時(shí)間，取=10

5、s1.4計(jì)算箕斗一次提升量式中：c裝載不均衡系數(shù)，取c=1.15An礦井設(shè)計(jì)年產(chǎn)量，萬tTx提升循環(huán)時(shí)間，st提升設(shè)備每天工作時(shí)數(shù)，h；br提升設(shè)備每年工作日數(shù)，d。根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果可知，礦井提升容器應(yīng)選名義裝量為6t的JL6型單繩箕斗。表 1-1 箕斗規(guī)格表型號自重Qzkg容器全高Hrmm有效容積Vm3兩箕斗中心距SmmJL-6500094506.61870因散煤容重=1200kg/m3，故一次實(shí)際提升量Q為Q=1200×6.6=7920kg2、鋼絲繩的選擇計(jì)算2.1計(jì)算單位繩重力P2.1.1鋼絲繩懸垂長度Hc式中： Hs礦井井深，mHj井架高度，m Hz裝載高度，m 2.1.2計(jì)

6、算單位繩重力P式中：Q一次實(shí)際提升量，kgQz箕斗自重，kg Hc鋼絲繩懸垂長度，m B鋼絲繩公稱抗拉強(qiáng)度，取B1850N/mm2ma提升安全系數(shù)，取ma=6.5根據(jù)上述P值，選用6×19普通圓股鋼絲繩。表 1-2 鋼絲繩技術(shù)規(guī)格表鋼絲繩直徑dmm繩中最粗鋼絲直徑maxmm鋼絲斷裂力總和QqkN每米鋼絲繩重pN/m432.8129566.32.2驗(yàn)算安全系數(shù)ma式中： Qq鋼絲斷裂力總和，kNp每米鋼絲繩重，kN/m所選鋼絲繩安全系數(shù)滿足要求，合格可用。3、驗(yàn)算提升機(jī)3.1直徑D式中：d鋼絲繩直徑，mmmax繩中最粗鋼絲直徑，mm據(jù)此選用2-JK-4/11.5型提升機(jī)。表1- 3 提

7、升機(jī)技術(shù)規(guī)格表卷簡直徑Dm卷筒寬度Bm提升機(jī)最大靜張力FjmaxKN最大靜張力差FjcKN42.1210140變位質(zhì)量GjKN兩卷筒間隙amm兩卷筒中心距Lmm301.82516018703.2 寬度B3.2.1卷筒的平均纏繞直徑Dp式中：D卷筒直徑，mn纏繞層數(shù)，取n=2繩圈間隙，取=33.2.2卷筒的寬度B式中：Dp卷筒的平均纏繞直徑，m3.3強(qiáng)度校核最大靜拉力Fj.max最大靜拉力差Fjc通過以上各項(xiàng)計(jì)算，可知所選提升機(jī)合格，可以使用。4、天輪直徑Dt據(jù)此選用型天輪。表1- 4 天輪技術(shù)規(guī)格表天輪直徑Dtm兩軸承中心距Lmm變位重力GtN41030130005、提升機(jī)與井筒相對位置5.1

8、井架高度Hj式中：Hx卸載高度，mHr容器全高，mHg過卷高度, 取Hg=5mRt天輪半徑，m最后確定Hj=46m，與預(yù)計(jì)值相差不大，未影響鋼絲繩安全性能，故可用。5.2 提升機(jī)與井筒提升中心線水平距離Ls式中：Hj井架高度，m 考慮到減輕“咬繩”現(xiàn)象，取Ls=39.5m。5.3 鋼絲繩弦長Lx式中：C0提升卷筒中心線至井口水平的高度，取C0=2m Ls提升機(jī)與井筒提升中心線水平距離 ,m Dt天輪直徑，m5.4 鋼絲繩偏角5.4.1 最大外偏角式中：B卷筒寬度，m S兩天輪中心距，m a兩卷筒之間距離，mLx鋼絲繩弦長，m 5.4.2 最大內(nèi)偏角根據(jù)不“咬繩”的條件，由內(nèi)偏角的允許曲線圖查得

9、允許最大內(nèi)偏角為1°。現(xiàn)計(jì)算a25.5 卷筒的下出繩角 上式中值大于15°，防止了鋼絲繩可能與提升機(jī)基礎(chǔ)接觸，增大鋼絲繩的磨損。所以卷筒的下出繩角滿足要求。6、提升系統(tǒng)運(yùn)動學(xué)、動力學(xué)參數(shù)計(jì)算6.1 預(yù)選電動機(jī)估算電動機(jī)的容量N式中：k礦井阻力系數(shù)，箕斗提升取k=1.15動力系數(shù)，箕斗提升取=1.3j減速器傳動效率，取j =0.85 考慮到1280kW接近標(biāo)準(zhǔn)容量1600kW,所以預(yù)選1600kW電動機(jī)。選用YR160012/1730型異步電動機(jī)。表1- 5 電動機(jī)技術(shù)規(guī)格表額定功率PekW額定轉(zhuǎn)速ner/min電動機(jī)效率d%過載能力飛輪慣量(GD2)dN·m216

10、00494922.29476006.2 提升系統(tǒng)變位質(zhì)量m6.2.1 電動機(jī)轉(zhuǎn)子變位質(zhì)量md式中：(GD2)d電動機(jī)的飛輪慣量，N·m2i減速器傳動比，取i11.5 6.2.2 提升系統(tǒng)變位質(zhì)量m=98822.1kg式中：Gj卷筒變位重力，NGt天輪變位重力，Nmd電動機(jī)轉(zhuǎn)子變位質(zhì)量，kg6.3 主加、減速度的確定6.3.1 確定提升加速度a1從充分利用電動機(jī)過負(fù)荷能力出發(fā)，且滿足減速器扭矩的要求，經(jīng)計(jì)算后，取a1=1m/s2,引值也符合設(shè)計(jì)規(guī)范要求。6.3.2 按自由滑行方式確定減速度a3式中：m提升系統(tǒng)變位質(zhì)量，kg取a3=0.7m/s26.4 運(yùn)動學(xué)參數(shù)結(jié)果（最后停車階段略去不

11、計(jì)）：6.4.1 初加速階段式中：h0卸載距離，取h0=2.35mv0箕斗在卸載曲軌內(nèi)運(yùn)行的最大速度，取v0=1.5m/st0初加速階段運(yùn)行時(shí)間，sa0初加速階段的加速度，m/s26.4.2 主加速階段式中：t1主加速階段運(yùn)行時(shí)間，sh1主加速階段運(yùn)行距離，m6.4.3 減速階段式中：t3減速階段運(yùn)行時(shí)間，sh3減速階段運(yùn)行距離，mv4爬行速度，取v4=0.5m/s 6.4.4 爬行階段式中：t4爬行階段運(yùn)行時(shí)間，sh4爬行階段運(yùn)行距離，取h43m6.4.5 等速階段6.4.6 實(shí)際一次提升循環(huán)時(shí)間Tx 式中：箕斗裝卸載休止時(shí)間，JL6型箕斗取10s6.5 各階段拖動力6.5.1 初加速開始初

12、加速結(jié)束6.5.2 主加速開始主加速結(jié)束6.5.3 等速開始等速結(jié)束6.5.4 減速階段由于采用自由滑行方式，故不計(jì)入。6.5.5 爬行開始爬行結(jié)束由上可以看出，F(xiàn)max=F1=215.1kN7、提升電動機(jī)容量校核7.1 根據(jù)發(fā)熱條件校核7.1.1 等效時(shí)間Td 式中：電動機(jī)低速轉(zhuǎn)動時(shí)，散熱不良系數(shù)，取=電機(jī)休止時(shí)間散熱不良系數(shù)，取= 7.1.2 電動機(jī)等效力Fd7.1.3 電動機(jī)等效功率Pd7.2 最大過負(fù)荷校核 式中：Fmax最大拖動力，kNFe預(yù)選電動機(jī)作用在卷筒圓周的額定力，kN電動機(jī)的過負(fù)荷系數(shù)7.3 特殊過負(fù)荷校核 式中：Ft作用在卷筒圓周上的特殊力，N 根據(jù)上述三個(gè)條件，可知預(yù)選

13、電動機(jī)容量合格。8、提升設(shè)備耗電量及效率8.1 提升設(shè)備耗電量8.1.1 提升設(shè)備一次提升總電耗W 式中：d電動機(jī)效率 8.1.2 噸煤電耗Wt 8.1.3 有益電耗Wy8.2 提升設(shè)備效率9、年產(chǎn)量驗(yàn)算9.1 實(shí)際年產(chǎn)量 式中：br年工作日，br=300天t提升設(shè)備日工作時(shí)數(shù)，取t=14hc提升不均衡系數(shù)，箕斗提升取c=1.159.2 富裕系數(shù)af Af>1.15，說明上述選型設(shè)計(jì)合理可行。第三章 刮板輸送機(jī)刮板輸送機(jī)是一種撓性牽引機(jī)構(gòu)的連續(xù)輸送機(jī)械，是為采煤工作面和采區(qū)巷道運(yùn)煤布置的機(jī)械。它的牽引構(gòu)件是刮板鏈，承載裝置是中部槽刮板鏈安置在中部槽的槽面。中部槽沿運(yùn)輸線路全線鋪設(shè)，刮板鏈

14、繞經(jīng)機(jī)頭、機(jī)尾的鏈輪接成封閉形置于中部槽中，與滾筒采煤機(jī)和輸送機(jī)推移裝置配套，實(shí)現(xiàn)落煤、裝煤、運(yùn)煤及推移輸送機(jī)械化。沿輸送機(jī)全長都可向溜槽中裝煤，裝入中部槽中的煤被刮板鏈拖拉，在中部槽內(nèi)滑行到卸端卸下。根據(jù)設(shè)計(jì)條件，預(yù)選SGZ764/420型號刮板輸送機(jī)。表 2-1 SGZ830/630型刮板輸送機(jī)規(guī)格表鏈速vm/s鏈單位長度質(zhì)量qlkg/m鏈的破斷拉力FdkN輸送能力Qt/h電機(jī)功率NkW1528509002×2101、運(yùn)輸能力驗(yàn)算實(shí)際運(yùn)輸能力Qc式中：Q0工作面采煤機(jī)生產(chǎn)能力，Q0=460t/hv刮板輸送機(jī)的鏈速，v=1m/sv0采煤機(jī)的牽引速度，v0=5m/min根據(jù)上述計(jì)算，

15、可知預(yù)選的刮板輸送機(jī)的輸送能力滿足要求。2、電動機(jī)功率驗(yàn)算2.1 重段直線段運(yùn)行阻力Fzh 式中：q中部槽單位長度上的裝煤量，kgql刮板鏈單位長度的質(zhì)量，kgL工作面長度，L=240m煤在槽內(nèi)運(yùn)行的阻力系數(shù)，取=0.6l刮板鏈在槽內(nèi)運(yùn)行的阻力系數(shù)，取l=0.4工作面傾斜角度，=7°2.2 空段直線段運(yùn)行阻力Fk2.3 牽引力（考慮可彎曲段的影響）式中：k1刮板鏈繞經(jīng)鏈輪的阻力附加系數(shù)，取k1=1.1k2彎曲段運(yùn)行阻力附加系數(shù)，取k2=1.12.4 電動機(jī)功率N式中：v刮板鏈運(yùn)行速度，m/sj減速器的機(jī)械效率，取j=0.85考慮1520的富裕量，則N=(1.151.2)N=392409kW，SGZ764/420型號刮板輸送機(jī)配備兩臺210kW的電動機(jī)，功率滿足要求。3、刮板鏈強(qiáng)度驗(yàn)算因?yàn)?，所以刮板?點(diǎn)的張力最小，令F3=0，則式中：n鏈條的安全系數(shù) Fd一條鏈條的破斷拉力，kN Fma