運輸與提升課程設計

1、礦井提升與運輸課程設計緒論一、 課程設計的目的、任務及基本要求課程設計是繼礦井提升運輸課程后的一門設計實踐性課程，理論與實踐緊密結(jié)合，培養(yǎng)學生機械基本和綜合設計以及提高創(chuàng)新設計能力?；疽螅?、方案設計：根據(jù)課程設計任務的要求，在搜集、歸納、分析資料的基礎上，明確系統(tǒng)的主要功能，確定實現(xiàn)系統(tǒng)主要功能的原理方案，需要時可以對方案進行選優(yōu)。2、課程設計的成果最后集中表現(xiàn)在課程設計說明書上，每個學生應獨立完成課程設計說明書一份。3、根據(jù)系統(tǒng)方案設計的分析、計算內(nèi)容，寫出設計說明，要求其內(nèi)容密切結(jié)合設計課題，重點突出，用自己的語言認真書寫，文字通順流暢，要防止不加分析地長篇引用教科書，抄襲其它著作中

2、的闡述，課程設計說明書要求必須有目錄、正文和參考文獻，打印說明書。4、設計選題分班進行，每位同學采用不同方案（或參數(shù)）獨立完成，注意目錄、和正文的形式不要出現(xiàn)基本雷同現(xiàn)象，否則視為相互抄襲，成績均為不及格。二、課程設計的主要內(nèi)容1、根據(jù)給定的礦井設計生產(chǎn)條件，完成礦井生產(chǎn)系統(tǒng)各運輸環(huán)節(jié)的主要運輸和輔助運輸方式及礦井提升方式的技術(shù)方案論證；2、完成礦井運輸系統(tǒng)設備的選型與配套、完成提升系統(tǒng)的設備選型，對主要運輸環(huán)節(jié)的設備運輸能力和提升能力進行計算；3、寫設計說明書，不少于四千字，設計說明書按照統(tǒng)一封面，統(tǒng)一格式，內(nèi)容包括礦井生產(chǎn)技術(shù)條件、主要設計要求、技術(shù)方案論證與選擇、運輸設備與提升設備的選型

3、設計和生產(chǎn)能力計算，設計計算中的有關(guān)技術(shù)規(guī)范與要求等；4、應該根據(jù)自己的具體情況，在指導老師的指導下，按時完成設計任務。三、課程設計的題目1、帶式輸送機的選型設計；2、主井纏繞式提升機選型設計。第一章 帶式輸送機的選型設計帶式輸送機是由承載的輸送帶兼作牽引機構(gòu)的連續(xù)運輸設備，它具有運輸能力大、運輸阻力小、耗電量低、運行平穩(wěn)、在運輸途中對物料的損傷小特點，它是由：輸送帶、托輥、驅(qū)動裝置、機架、拉緊裝置和清掃裝置組成。帶式輸送機可用于水平和傾斜運輸，傾斜的角度依物料性質(zhì)的不同和輸送帶表面形狀不同而異。某礦下運帶式輸送機參數(shù)確定，試選定帶式輸送機型號：原始數(shù)據(jù)：某礦年產(chǎn)量=80萬噸，年工作日b=30

4、0d，每日工作時數(shù)t=14h。井深=400m，裝載高度=20 m，卸載高度=24 m，散煤容重=1200 kg/m3，試進行主井提升設備的選型設計。該礦的某綜采工作面，采煤機生產(chǎn)能力Q0=460t/h，牽引速度v m/min，工作面長度L m，煤層傾角°。如果帶式輸送機是固定長度的，長度為600米，與上述采煤機的生產(chǎn)率相配套使用，請設計皮帶機。某上運帶式輸送機，已知其輸送量 Q=800t/h，輸送機長度L=600m，傾角b=10°，散煤容重g=1200kg/m3，最大塊度a=150mm ，試選擇合適的帶式輸送機。1、帶式輸送機主要參數(shù)的確定由題意知：帶式輸送機的生產(chǎn)能力應該

5、與采煤機配套，故 Q =460t/h，1.2帶速V的確定。 帶速V根據(jù)帶寬和被運物料性質(zhì)確定，我國帶速已標準化，具體選取可參考教材表321初步確定帶速V=1.6m/s。1.3帶寬B的確定。 按給定條件Q=200t/h，g=1200kg/m3，V=1.6m/s，又通過教材查表318,取傾角=10°得k=0.95，求出物料斷面積A為其中：Q為帶式輸送機的輸送能力t/hA物料斷面積Ag散煤容重V帶式輸送機的帶速k輸送機的傾斜系數(shù)按槽角a=300、堆積角=100查表317，取帶寬B=1000mm。1.4求圓周力Fu 其中：C考慮到附加阻力后引入的系數(shù)，C=1.06f模擬摩擦系數(shù)qRO承載分支

6、托輥每米長旋轉(zhuǎn)部分質(zhì)量qRU回程分支托輥每米長旋轉(zhuǎn)部分質(zhì)量qB每米長輸送帶的質(zhì)量qG每米長輸送物料的質(zhì)量查表322得：查表323得：查表36得：選鋼絲繩芯膠帶GX1000得，則傾斜阻力特種主要阻力： 1.4.1、輸送的理論計算能力校核運量確定：帶式輸送機運量Q按500t/h，初步確定輸送帶輸送機的帶速v=2m/s、帶寬B=1000mm。輸送的理論計算能力Qc：Qc3.6Avkg=3.6×0.07×2×0.95×1200574t/hQcQ因此，所選輸送帶能滿足輸送能力的要求。1.4.2輸送帶輸送機選型計算1.4.3初選輸送帶機輸送帶輸送機主要技術(shù)參數(shù)初選為

7、：運量Q500t/h，機長L=600m，傾角10°，提升高度H=104.2m，帶速v=2m/s，帶寬B=1000mm，帶強ST5400。1.4.4圓周驅(qū)動力Fu根據(jù)初選的輸送帶機主要參數(shù)，計算圓周驅(qū)動力Fu（暫不考慮附加阻力）：Fu=CfLgqRO+qRU+(2qB+qG）cos+qGHg=1.06×0.022×600×9.8×13.3+5.7+(2×24.63+79.9)×cos10°+79.9×104.2×9.8=101637.3N其中：C考慮到附加阻力后引入的系數(shù)，C=1.06f模擬摩擦系

8、數(shù)，f=0.022qRO承載分支托輥每米長旋轉(zhuǎn)部分質(zhì)量，qRO=13.3kg/mqRU回程分支托輥每米長旋轉(zhuǎn)部分質(zhì)量，qRU=5.7kg/mqB每米長輸送帶的質(zhì)量，qB=24.63kg/mqG每米長輸送物料的質(zhì)量，qG=Q/3.6v=79.9kg/m1.4.5電動機功率P計算傳動滾筒軸所需功率：kWPAFuv/1000=19915756.22×2/1000=4659.134kW電動機功率：P=PA/0.78239.1/0.78=306.6kW電動機采用2臺YBP-4、400kW，一臺工作，一臺備用。1.5、輸送帶各點張力計算為了滿足啟動要求（要求啟動時膠帶張力較大，另外有時會出現(xiàn)超載

9、和意外載荷，膠帶張力也會增大）及摩擦阻力和運行阻力的變化，牽引力應有一定的儲備能力，保證滾筒與膠帶不打滑，則啟動時的最大張力必須得到保證。輸送機布置如圖一所示 （見附頁）1.5.1限制輸送帶下垂度的最小張力承載分支：NN回程分支：N 5.2輸送帶工作時不打滑需保持的最小張力繩按雙滾筒傳動，功率配比2：1。NN為滿足不打滑條件，NN N其中，圍包角按195°，滾筒與皮帶間的摩擦系數(shù)取0.35，e=3.291。，滿足防滑條件。5.3上、下分支最小張力下分支最小張力：其中下分支阻力：F2=CfLg（qRU+qB）cos1.06×0.028×1640×9.81&

10、#215;（20.3+100.62）×cos16°55503.01N上分支最小張力：S4= S3170461.49NFsmin=42056.233N滿足要求。6、輸送帶安全系數(shù)滿足要求。7、選型計算結(jié)果帶寬：B=1000mm；帶速：v=2m/s；帶強：=5400N/mm ；運輸能力：Q=500t/h；機長：Lh=600m；傾角：=10°；提升高度：H=104.2m；傳動滾筒直徑：2040mm；托輥直徑：194mm；電動機：YBP-4、400kW，一臺工作，一臺備用第三章 主井摩擦式提升機選型設計某礦井為多繩摩擦提升機，年產(chǎn)量An=600萬噸，年工作日br=320d

11、，每日工作14h。該礦在整個服務年限內(nèi)前后期分兩個水平開采，第一水平井深Hs1=830m,第二水平井深Hs2=370m,主井裝載高度Hz=18m,卸載高度Hx=15m。散煤容重=1000kg/m3。原裝配一臺2JK3/11.5型纏繞式提升機，采用了名譽載重為4t的箕斗，原井架高度Hj=31m。先擬再開采第二水平，按年產(chǎn)量An=125萬噸進行技術(shù)改造，試進行主井提升設備的選型設計。1、提升容器的確定1.1提升高度H1.2經(jīng)濟速度1.3估算提升循環(huán)時間Tx上式預選a1=0.8m/s2，爬行時間u估取得10s；休止時間估取10s。1.4計算箕斗一次提升量考慮到為以后礦井生產(chǎn)能力加大和礦井水 平延伸留

12、有余地，從單繩箕斗規(guī)格表中選擇名義裝載重量為8噸的JL-8型箕斗的，其主要技術(shù)規(guī)格見表1-1。表 1-1 箕斗技術(shù)規(guī)格型號自重KG全高mm有效容積m3容器間中心距S/mm名義載重量tJL-8550092508821008因散煤容重1000kg/，故一次實際提升量Q為2、鋼絲繩的選擇計算2.1計算單位繩重力p式中 ： 井架高度，箕斗提升：=31m；礦井深度，370m；裝載高度，箕斗提升：=18m；取鋼絲繩抗拉強度，安全系數(shù)根據(jù)上述p值，選取6X19-1700-40普通圓股鋼絲繩，其技術(shù)特性見表1-2。表1-2 鋼絲繩技術(shù)規(guī)格鋼絲繩直徑dmm繩中最粗鋼絲直徑/mm鋼絲破斷拉力總和/N每米鋼絲繩重p

13、N/m432.811900006632.2驗算鋼絲繩安全系數(shù)式中 ：鋼絲破斷拉力總和，1190000N；鋼絲繩安全系數(shù)滿足要求，合格選用。3、驗算提升機單繩纏繞式提升機工作原理：將兩根提升鋼絲繩的一端以相反的方向分別纏繞并固定在提升機的兩個卷筒上；另一端繞過井架上的天輪分別與兩個提升容器連接。這樣，通過電動機改變卷筒的轉(zhuǎn)動方向，可將提升鋼絲繩分別在兩個卷筒上纏繞和松放，以達到提升或下放容器，完成提升任務的目的。選擇提升機的主要參數(shù)有：卷簡直徑D；卷筒寬度B；提升機最大靜張力Fjmax及最大靜張力差Fjc。其中卷筒直徑D為選擇提升機規(guī)格型號的依據(jù);其他三個參數(shù)為校核參數(shù)。3.1選擇提升機卷筒直徑

14、主要原則：使鋼絲繩在卷筒上纏繞時所產(chǎn)生的彎曲應力不要過大，以保證提升鋼絲繩具有一定的承載能力和使用壽命。理論與實踐已證明，繞經(jīng)卷筒和天輪的鋼絲繩，其彎曲應力的大小及其疲勞壽命取決于卷筒與鋼絲繩直徑的比值。煤礦安全規(guī)程規(guī)定，對于安裝在地面的提升機，其直徑與鋼絲繩直徑的關(guān)系如下： 式中：D為提升機卷筒直徑，；d為提升鋼絲繩直徑,43mm；為提升鋼絲繩中最粗鋼絲繩直徑,2.8mm。由于原2JK-3/11.5型提升機不能滿足擴建后的技術(shù)要求，所以選用卷筒直徑為3.5米的2JK-3.5/11.5 型提升機。據(jù)此選用2JK-3.5/11.5型提升機，其技術(shù)規(guī)格見表1-3。表1- 3 提升機技術(shù)規(guī)格卷簡直徑

15、Dm卷筒寬度Bm提升機最大靜張力FjmaxkN最大靜張力差FjckN3.51.7180115變位質(zhì)量GjkN最大鋼絲繩直徑mm兩卷筒間隙amm兩卷筒中心距Smm2354314018403.2計算實際需要的卷筒容繩寬度B選定了標準卷簡直徑后，卷筒的標準寬度B則為巳知，然后根據(jù)實際需要在卷筒上纏繞的鋼絲繩長度來計算卷筒的實際寬度B。在提升機卷筒上應容納以下幾部分鋼絲繩：提升高度H，m;提升鋼絲繩試驗長度，規(guī)定每半年剁繩頭一次，每次剁掉5m，按提升鋼絲繩的使用壽命為三年計，則試驗長度為30m；為了減少鋼絲繩在卷筒上固定處的拉力，鋼絲繩在卷筒上松繩時，不能全部松放，應在卷筒表面保留三圈摩擦圈，則卷筒的

16、實際容繩寬度B為： 由于B>B，卷筒不滿足設計要求,提升鋼絲繩在卷筒的實際纏繞寬度B可按下式計算:式中：H為提升高度,399m；D為提升機卷筒直徑,3.5m；d為提升鋼絲繩直徑,43mm；為提升鋼絲繩繩圈間的間隙，取3mm。為錯繩圈數(shù),=4n為纏繞層數(shù),取n=2Dp為平均纏繞直徑3.3 強度校核為了保證提升機在其設計強度范圍內(nèi)工作，使提升機的工作負荷不超過其設計值，必須驗算提升工作的最大靜張力Fjmax ： 為了保證提升機在其設計強度范圍內(nèi)工作，使提升機的工作負荷不超過其設計值，還必須驗算最大靜張力差Fjc：由以上兩項計算可知：重新選用卷筒直徑為3.5米的2JK-3.5/11.5 型提升

17、機強度滿足要求。4、天輪的選型計算天輪直徑的選擇：根據(jù)煤礦安全規(guī)程的規(guī)定，對于地面設備，當鋼絲繩對天輪圍抱角大于90°時應滿足如下要求：據(jù)此選用型井上固定天輪，其技術(shù)規(guī)格為：天輪直徑Dt=3500mm，變位質(zhì)量Gt=11330N。5、提升機與井筒相對位置5.1 井架高度應由下列各部分組成：式中：Hx為卸載高度,17m；Hr容器全高，從容器規(guī)格中查得9.25m；Hg為過卷高度,8m；Rt為天輪半徑,1.75m。式中最后一項0.75Rt是一段附加距離，因為從容器連接裝置上繩頭與天輪輪緣的接觸點到天輪中心約為0.75Rt最后確定Hj=36m，原井架不能繼續(xù)使用，應更換到36米。5.2提升機

18、與井筒提升中心線水平距離Ls對于需要在井筒與提升機房之間安裝井架斜撐的礦井，對上述L值要按下式檢驗：考慮到減輕“咬繩”現(xiàn)象，取Ls=30m5.3鋼絲繩弦長Lx 在提升過程中，弦長、偏角是變化的,且相互制約。為了防止運轉(zhuǎn)時鋼絲繩跳出天輪輪緣，Lx在不宜過大。Lx過大時，繩的振動幅度也增大。因此將弦長Lx限制在60m以內(nèi)。上、下兩條繩弦長度不相等，但在計算中，近似地認為卷筒中心至天輪中心的距離即為弦長。提升卷筒中心與機房地平高差0.7，機房地平與井口高差0.5，取=1.2，則： 不會引起繩弦強烈跳動，弦長合理。5.4鋼絲繩偏角5.4.1鋼絲繩最大外偏角煤礦安全規(guī)程規(guī)定的1最大允許值1°3

19、0.式中：B為卷筒寬度,1700mm；S為兩天輪中心距,1000mm；a為兩卷筒之間距離,140mm。鋼絲繩最大內(nèi)偏角2煤礦安全規(guī)程規(guī)定的2最大允許值1°30，根據(jù)不“咬繩”的條件，由圖43中內(nèi)偏角的允許角度曲線查得允許內(nèi)偏角為1°。內(nèi)偏角2與弦長Lx的關(guān)系為：5.5卷筒的下出繩角仰角的大小影響著提升機主軸受力情況。JK型提升機主軸設計時，是以下出繩角為15°考慮的，若<15°，鋼絲繩有可能與提升機基礎接觸,加大了鋼絲繩的磨損。對于JK型提升機，應按下式計算出值： 6、提升系統(tǒng)運動學、動力學參數(shù)計算6.1預選電動機 為了對提升設備進行動力學計算，必

20、須預選電動機，以便計算電動機轉(zhuǎn)子的變位質(zhì)量。預選電動機必須滿足功率、轉(zhuǎn)速拖動力方面的要求：則電動機功率式中：N為預選電動機的容量，kw；為動力系數(shù)，箕斗提升，取=1.3；j為減速器傳動效率，取j=0.85根據(jù)計算，選用YR800-10/1180繞線式異步電動機，其技術(shù)規(guī)格如表1-4。表1- 4 電動機技術(shù)規(guī)格額定功率PeKW額定轉(zhuǎn)速ner/min電動機功率過載能力飛輪慣量GD2KN.m28005910.922.067156.2提升系統(tǒng)總變位質(zhì)量提升系統(tǒng)運行時，一些設備做直線運動，一些設備做旋轉(zhuǎn)運動。做直線運動的設備是：提升容器、容器內(nèi)有益載荷、提升鋼絲繩和尾繩。它們運動時的加速度就是卷筒圓周處

21、的加速度。因此，這些部分無需變。做旋轉(zhuǎn)運動的設備有：天輪、提升機中的卷筒及減速器齒輪、電動機轉(zhuǎn)子等。它們需要變位。式中： (GD2)為電動機的飛輪慣量，12530N·m2；D為卷筒直徑，3.5m；i為減速比，11.5 ； 式中：Gj為提升機全部旋轉(zhuǎn)部分變位到卷筒圓周處的變位重力(包括減速器)；Gt為天輪變位到卷筒圓周處的變位重力6.3主加減速度的確定提升加速度a1的確定確定提升加速度a1時，應綜合考慮如下因素：按電動機過負荷能力確定最大加速度a1。最大加速度a1，可按下式計算：式中：為電動機過負荷系數(shù)；Fe為電動機額定拖動力；Pe為電動機額定功率； 0.75為考慮電動機穩(wěn)定運行而限制

22、其最大拖動力的系數(shù)。按減速器最大輸出扭矩確定最大加速度a1。提升機產(chǎn)品規(guī)格表中給出了減速器最大輸出扭矩Mmax,電動機通過減速器作用到提升機卷筒圓周上的拖動力不能超過減速器的能力，可按下式計算：式中：為減速器最大輸出扭矩，md為電動機轉(zhuǎn)子變位質(zhì)量；m為提升系統(tǒng)總變位質(zhì)量；k為礦井阻力系數(shù)，箕斗提升取k=1.15根據(jù)設計規(guī)范建議，箕斗提升加速度,以上計算值過大，為減輕動荷載，提高機械部分和電動機運行的可靠性，取值應有余地，故本設計取0.8m/s2。提升加速度a3的確定提升減速度a3除了要滿足上述煤礦安全規(guī)程規(guī)定外，減速度a3的大小與采用的減速方式有關(guān)。比較常用的減速方式有三種：自由滑行減速方式、

23、制動狀態(tài)減速方式和電動機減速方式。自由滑行減速方式，操作簡單，節(jié)省電耗，優(yōu)先考慮。當值偏大（?。r，再考慮機械制動狀態(tài)減速方式。自由滑行減速方式：當容器抵達減速點時，將電動機自電源斷開，拖動力為零，整個提升系統(tǒng)靠慣性滑行直至停車。減速度a3可按下式計算：制動狀態(tài)減速方式：由于提升系統(tǒng)的慣性力較大，在自由滑行狀態(tài)下的減速度過小，對提升系統(tǒng)不能達到有效的減速，這時則要采用制動方式減速。采用制動方式減速時，要考慮需要施加制動力的大?。寒斔枰┘拥闹苿恿^小時(Fz<0.3Qg)，可采用機械閘制動。減速度值可由下式計算：最后采用混合減速方式減速，即在自由滑動狀態(tài)下，用閘瓦適當參與控制。故取=1m/s26.4運動學參數(shù)計算初加速階段式中：h0為卸載距離；取h0=2.35mv0為箕斗在卸載曲軌內(nèi)運行的最大速度,取v0=1.5m/s；t0為初加速階段運行時間,s；a0為初加速階段的加速度，m/s2。主加速階段式中：t1為主加速階段運行時間，s；h1為主加速階段運行距離，m。減速階段式中：t3為減速階段運行時間,s；h3為減速階段運行距離，m；v4為爬行速度，m/s，一般取v4=0.40.5m/s。6.4.4爬行階段式中：t4為爬行階段運行時間，s； h4為爬行階段運行距離，取3m