礦上運輸與提升設(shè)備選型設(shè)計

太原理工大學(xué)陽泉學(xué)院------畢業(yè)設(shè)計說明書太原理工大學(xué)陽泉學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書畢業(yè)生姓名：劉俊宏專業(yè)：機械設(shè)計制造及其自動化學(xué)號：0405110032指導(dǎo)教師陳彩萍所屬系（部）：機電系I太原理工大學(xué)陽泉學(xué)院------畢業(yè)設(shè)計說明書太原理工大學(xué)陽泉學(xué)院畢業(yè)設(shè)計評閱書題目：某煤礦雙立井固定機械設(shè)備選型設(shè)計機電系機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)姓名劉俊宏設(shè)計時間：2008年3月24日~2008年6月8日評閱意見：成績：指導(dǎo)教師：（簽字）職務(wù)：200年II太原理工大學(xué)陽泉學(xué)院------畢業(yè)設(shè)計說明書太原理工大學(xué)陽泉學(xué)院畢業(yè)設(shè)計答辯記錄卡專業(yè)姓名答辯內(nèi)容成績評定專業(yè)答辯組組長：（簽名）200年月日III太原理工大學(xué)陽泉學(xué)院------畢業(yè)設(shè)計說明書摘要本次畢業(yè)設(shè)計是以煤礦雙立井固定機械設(shè)備選型為設(shè)計對象，為一個年產(chǎn)量150萬噸的礦井設(shè)計一套經(jīng)濟而配套的固定機械與運輸設(shè)備，主要設(shè)計任務(wù)有三項：第一，井底運輸設(shè)備的選型設(shè)計（包括：采煤機的選型、刮板輸送機的選型、轉(zhuǎn)載機的選型、皮帶輸送機的選型、礦用電機車及礦車的選擇和輛數(shù)的確定等）；第二，提升設(shè)備的選型設(shè)計（包括：主井提升系統(tǒng)的選型、副井提升系統(tǒng)的選型等）；第三，流體機械設(shè)備的選型設(shè)計（包括：中央水泵房的布置及排水方案的確定、水泵的選型和泵臺數(shù)的確定；通風(fēng)機房的布置及通風(fēng)機選型和臺數(shù)的確定；壓風(fēng)機房的布置及壓風(fēng)機的選型和臺數(shù)的確定等）。通過本次畢業(yè)設(shè)計，使我在大學(xué)四年里所學(xué)的知識有了更進一步的鞏固與提高，同時，也增強了自己分析問題與解決問題的能力，更增強了集體協(xié)作的能力，提高了集體主義觀念。從而為今后更好地工作與學(xué)習(xí)打下了更堅實的基礎(chǔ)。關(guān)鍵詞：固定機械選型機房布置水泵太原理工大學(xué)陽泉學(xué)院------畢業(yè)設(shè)計說明書AbstractThisgraduationprojectistakethecoalminedoubleverticalshaftfixedmechanicaldeviceshapingasthedesignobject,butmainlyisoneyearlyproduces1,500,000tonsminepitstodesignsetofeconomiesthenecessaryfixedmachineryandthetransportvehicle，mainlydesignsthedutytohavethreeitems:First,bottomofthewelltransportvehicleshapingdesign(including:Thecoalminingmachineshaping,thescraperconveyershaping,theextensioncarriervehicleshaping,theleatherbeltconveyershaping,themineralproductelectriclocomotiveandtheminecarchoiceandthenumberofvehiclesindeedgrade);Second,lifttechniqueshapingdesign(including:Mainwellpromotionsystemshaping,vice-wellpromotionsystemshapingandsoon);Third,fluidmachineryequipmentshapingdesign(including:Centralwaterplantarrangementanddrainingwaterplandetermination,waterpumpshapingandpumpTaiwannumberdetermination;VentilatestheengineroomthearrangementandtheventilatorshapingandtheTaiwannumberdetermination;TheaircompressorroomarrangementandtheaircompressorshapingandtheTaiwannumberindeedgrade).Throughthisgraduationproject,enablemetheknowledgewhichstudiedintheuniversityfouryearstohavefurtherconsolidatingwiththeenhancement,simultaneously,alsostrengthenedowntoanalyzethe5太原理工大學(xué)陽泉學(xué)院------畢業(yè)設(shè)計說明書questionwithtosolvethequestionability,strengthenedthecollectivecooperationability,andheightenedthecollectivismidea.Thushasbuiltamoresolidfoundationforfromnowonwelltheworkandthestudy.Keyword:FixedmachineryShapingEngineroomarrangementPump.太原理工大學(xué)陽泉學(xué)院------畢業(yè)設(shè)計說明書目錄第一章運輸部分選型計算......................................................................................9第一節(jié)計算條件........................................................................................................9第二節(jié)采煤機的選型設(shè)計..........................................9一、采煤機預(yù)選..................................................9二、采煤機驗算.................................................10第三節(jié)刮板輸送機的選型.........................................11一、刮板輸送機預(yù)選.............................................11二、刮板輸送機驗算.............................................11第四節(jié)帶式輸送機的選型.........................................15一、帶式輸送機預(yù)選.............................................15二、帶式輸送機驗算.............................................16第五節(jié)電機車和礦車的選用.......................................18一、確定機車最高牽引礦車數(shù).....................................19二、電機車臺數(shù)計算.............................................20第二章提升設(shè)備選型計算..........................................21第一節(jié)主立井提升設(shè)備選型計算...................................21一、計算條件...................................................21二、箕斗的選定.................................................21三、選擇提升鋼絲繩和尾繩.......................................22四、提升機的選擇...............................................24五、預(yù)選電動機.................................................25六、提升系統(tǒng)的變位質(zhì)量計算.....................................26七、提升系統(tǒng)運動學(xué)參數(shù)計算（采用六階段速度圖3參考《礦井提升設(shè)備》5-9）..........................................................27八、提升系統(tǒng)動力學(xué)計算.........................................29九、電動機容量校核.............................................30十、提升電耗及效率.............................................31第二節(jié)副立井提升設(shè)備選型計算...................................32一、計算條件...................................................32二、預(yù)選罐籠...................................................33三、選擇鋼絲繩的選擇和尾繩.....................................34四、提升機的選擇...............................................35五、預(yù)選電動機.................................................37六、提升系統(tǒng)的變位質(zhì)量計算.....................................38七、確定提升加.減速度a1.a3..................................38八、提升系統(tǒng)動力學(xué)計算.........................................40九、電動機容量校核.............................................41十、防滑校驗...................................................427太原理工大學(xué)陽泉學(xué)院------畢業(yè)設(shè)計說明書十一.副井作業(yè)平衡表..............................................45第三章流體機械設(shè)備選型設(shè)計........................................46第一節(jié)排水設(shè)備選型..............................................46一、計算條件...................................................47二、預(yù)選水泵的型號與臺數(shù).......................................47三、選擇管路系統(tǒng)...............................................48四、計算管路特性...............................................49第二節(jié)通風(fēng)設(shè)備選型.............................................53一、計算條件...................................................53二、風(fēng)機選型...................................................53第三節(jié)空氣壓縮機的選型設(shè)計.....................................56一、計算條件...................................................56二、壓縮空氣站供氣量的確定.....................................56三、估算空壓機必須的出口壓力...................................57四、選擇空壓機的型號和臺數(shù).....................................57五、選擇輸氣管管徑.............................................57六、壓縮空氣站年電耗確定.......................................58總結(jié)...............................................................59參考文獻...........................................................60外文文獻...........................................................61中文翻譯...........................................................72致謝.............................................................77太原理工大學(xué)陽泉學(xué)院------畢業(yè)設(shè)計說明書第一章運輸部分選型計算第一節(jié)計算條件礦井年產(chǎn)量：Qn=150wt/年煤層傾角：2～40可采高度：H=3.1m原封煤容重：ρ=1.34t/m3散煤容重：γ=1.15t/m3工作面長度：Lg=160m年工作日：bn=300天本礦采用“四六”工作制（三班出煤，一班檢修），每班割煤兩刀（礦井以兩個工作面滿足產(chǎn)量）。第二節(jié)采煤機的選型設(shè)計采煤機是機械化采煤作業(yè)的主要機械設(shè)備,其功能是落煤和裝煤,采煤機械分為采煤機和刨煤機兩大類,目前應(yīng)用最廣泛的采煤機是滾筒采煤機.一、采煤機預(yù)選根據(jù)所提供的原始數(shù)據(jù)資料中所給的煤層厚度及設(shè)計年產(chǎn)量等信息，可初步選用SIRUS-400(法國)型采煤機。太原理工大學(xué)陽泉學(xué)院------畢業(yè)設(shè)計說明書基本參數(shù)如下表：二、采煤機驗算（1）理論生產(chǎn)率Qt=60HBvcρ=60?1.3?0.65?11?1.3=1728.87t/h（2）實際生產(chǎn)率Qm=QtK1K2=1728.87?0.5?0.6=518.66t/h式中：K1——與采煤機技術(shù)上的可靠性和完備性有關(guān)的系數(shù)，一般為0.5～0.7。這里取0.5K2——是考慮由于工作面其他配套設(shè)備的影響、處理頂板事故、勞動組織不周到等原因造成的采煤機被迫停機所占用的時間系數(shù)，一般為0.6～0.65，這里取0.6（3）設(shè)計小時生產(chǎn)率Qh=2LgHρB/tb=2?160?3.1?1.34?0.65?3/6=432t/h式中：tb——每班工作時間，h由以上計算可知SIRUS-400型雙滾筒采煤機符合要求太原理工大學(xué)陽泉學(xué)院------畢業(yè)設(shè)計說明書第三節(jié)刮板輸送機的選型刮板輸送機是連續(xù)動作式運輸機械的一種，由于其機身低矮，可以彎曲，運輸能力大，結(jié)構(gòu)強度高，能適應(yīng)采煤工作面較惡劣的工作條件。它除了運煤外，還能給采煤機作運行軌道；作為移置液壓支架的支點；清理工作面的浮煤；懸掛電纜、水罐、乳化液管等。它是緩傾斜長壁采煤工作面唯一的運輸設(shè)備。一、刮板輸送機預(yù)選根據(jù)SIRUS-400(法國)型采煤機的生產(chǎn)能力可初步選用SGZ-730/264W型刮板輸送機型刮板輸送機?；緟?shù)如下表：運輸能力破斷拉力二、刮板輸送機驗算(1)運輸能力的驗算600t/h850KN刮板鏈速中部槽尺寸0.95m/s(1500?730?220)mmQm=3.6F'γvψF'=Qmv3.6ψ?(v-0)60=518.663.6?1?1150(0.95-11/60)=0.163式中：Qm——采煤機的生產(chǎn)能力，t/hF'——中部槽具有的裝載斷面面積v——刮板鏈速度，m/s太原理工大學(xué)陽泉學(xué)院------畢業(yè)設(shè)計說明書v0——采煤機牽引速度，m/minψ——裝滿系數(shù)，這里取1γ——散煤容重，kg/m3中部槽裝煤的可堆積角按300，散煤密度950kg/m3，中部槽的裝煤斷面F，按圖1（p73）所示的形狀，從幾何關(guān)系可求得：中部槽物料斷面圖10.73-2?0.11F=0.73?0.11+(0.73-2?0.11)?tan300=0.11822由上計算可知,當(dāng)采煤機的運行方向與刮板鏈運行方向相同時，中部槽的裝煤斷面能夠承受。反之，也然。（2）運行阻力計算中部槽單位長度上的裝煤量按鏈速計算，即q=Qm518.66==151.46kg/m3.6v3.6?0.95煤在槽內(nèi)運行的阻力系數(shù)ω=0.6，刮板鏈在槽內(nèi)運行的阻力系數(shù)ωl=0.4，計算重、空段的運行阻力。Wzh=(qω+qlωl)Lgcosβ-(q+ql)Lgsinβ=(151.46?0.6+18.8?0.4)?160?9.8?cos40-(151.46+18.8)?160?9.8?sin4=135289N0太原理工大學(xué)陽泉學(xué)院------畢業(yè)設(shè)計說明書Wk=qlLg(ωlcosβ+sinβ)=18.8?160?9.8?(0.4cos40+sin40)=13819N式中：L——刮板輸送機長度，mql——刮板鏈單位長度的質(zhì)量，kg/mβ——傾斜角度（3）刮板鏈張力計算：如圖2（p77）所示，按求出的重段、空段運行總阻力Wzh和Wk，然后確定刮板鏈的最小張力點。按逐點計算法得S2=S1+WzhS4=S3+Wk因下端有驅(qū)動裝置，故S2>S3上端有驅(qū)動裝置,故S4>S1由0.6Wzh-0.4Wk=75646>0判定刮板鏈最小張力在“1”點取最小張力為3000，用逐點計算法求刮板鏈在各點的張力為：S1=3000NS2=S1+Wzh=3000+135289=138289NS3-S1=0.6Wzh-0.4Wk因此：S3=75646NS4-S1=0.6（Wzh+Wk）因此：S4=89464.6N(4)電動機功率計算重載時的電機功率Nmax太原理工大學(xué)陽泉學(xué)院------畢業(yè)設(shè)計說明書Nmax=1.21(Wzh+Wk)v1000η1.21?(135289+13819)?0.951000?0.85==201.7KW空載時的電機功率NminNmin=1.1?2qlLgωlcosβv1000η01.1?2?18.?81?60?9.8?0.4cos4?0.95=100?00.854=30.KW電動機軸功率NdNd==.1=131KW考慮到采區(qū)特殊情況，很難準(zhǔn)確計算額外阻力，所以所選電動機的功率應(yīng)增加15～20%的備用量。N=1.15?Nd=1.15?131.1=150.8KW因此配備2?132KW電動機雙頭驅(qū)動能滿足需要。（5）刮板鏈安全系數(shù)，查得26?92的C級圓環(huán)鏈的破斷拉力為850KN，邊雙鏈負荷分配不均系數(shù)λ取0.85n=2Sdλ1.2Smax32?850?10?0.85=1.2?1382892=5.1>3.5經(jīng)以上計算知，所選輸送機適用。太原理工大學(xué)陽泉學(xué)院------畢業(yè)設(shè)計說明書第四節(jié)轉(zhuǎn)載機的選型轉(zhuǎn)載機一般安裝在綜采工作面與順槽的交接處，將工作面刮板輸送機運出的煤轉(zhuǎn)載到帶式輸送機上。根據(jù)所選用的SGZ-730/264W型刮板輸送機的生產(chǎn)能力等相關(guān)整數(shù)可選為SZB-764/132型順槽用轉(zhuǎn)載機。其基本參數(shù)如下表：第四節(jié)帶式輸送機的選型帶式輸送機是以膠帶兼作牽引機構(gòu)和承載機構(gòu)的一種運輸設(shè)備，它在礦井地面和井下運輸中得到極其廣泛的應(yīng)用一、帶式輸送機預(yù)選可伸縮帶式輸送機用于綜合機械化采煤工作面的順槽運輸。由于工作面向前推進的速度越來越快，這樣，拆移順槽中運輸設(shè)備的次數(shù)和花費的時間占總生產(chǎn)時間的比重增大，影響采煤生產(chǎn)力提高，所以采用可伸縮輸送機可以大大減少順槽輸送機拆移次數(shù)，充分發(fā)揮綜采設(shè)備的能力。帶式輸送機主要根據(jù)輸送能力，巷道長度等參數(shù)選擇，然后計算運輸能力及相關(guān)參數(shù)，運行阻力，輸送帶強度，整機牽引力及功率。根據(jù)刮板輸送機的運輸能力和順槽長度可初步選用SDJ-150型便拆裝式帶式輸送機?；緟?shù)如下表：太原理工大學(xué)陽泉學(xué)院------畢業(yè)設(shè)計說明書型號SDJ-150帶速（m/s）1.90二、帶式輸送機驗算（1）輸送帶寬度按已知條件，取原煤的動堆積角為250；原煤的堆積容度按散煤容重950kg/m3計算，輸送機的工作傾角β取00，傾斜系數(shù)為了，選用帶速1.9m/s，為保證給定的運輸能力帶上需具有的堆積橫斷面積為Q3.6γvk630=3.6?950?1.9?1=0.09695m2F=運輸能力（t/h）630電機功率（kw）2?75輸送長度（m）1000帶寬（mm）1000機頭外型尺寸（mm）4755?2266?1615查《礦山運輸機械》中表（4-12）輸送機的承載托輥槽角為300，物料的動堆積角為250時，帶寬為1000mm的輸送帶上允許物料堆積的橫斷面積為0.11670m2,此值大于計算所需的堆積橫斷面積,據(jù)此選用寬度為1000mm的輸送帶能滿足需要。經(jīng)如上計算，確定選用帶寬B=1000mm的680S型煤礦用阻燃輸送帶。輸送帶按qd=15kg/m計算。（2）牽引力及運行功率"q參照類似的帶式輸送機，取q',=22kg/mg=7kg/m.g水平運輸?shù)淖枇ο禂?shù)取0.022，得q=Q630==92kg/m3.6v3.6?1.9本輸送機長1000m，按《礦山運輸機械》中表（4-18）取附加阻力系數(shù)C=1.09，略去特種阻力WT1和WT2，按《礦山運輸機械》中式（4-63）計算，水平運煤的牽引力太原理工大學(xué)陽泉學(xué)院------畢業(yè)設(shè)計說明書''P=C[(q+2qd)+q'g+qg]Lgω=1.09?[(92+2?15)+22+7]?900?9.8?0.022=31937N由于本機是水平運輸，所以空轉(zhuǎn)功率可不計算，所需電機功率，按水平逐煤某時的牽引力計算，取η1=0.95輸送機水平運煤的正功率為：N'=pv/η1=31937?1.9/0.95?1000=64kw水平運煤的帶式輸送機，按正功率選電動機15%的備用量，因此N=1.15N'=74KW所以可選用75KW的DSB-75型隔煤電動機。（3）輸送帶張力a、計算輸送機備區(qū)段的運行阻力按SDF150型帶式輸送機的參數(shù)和給定條件，本機只有重段和空段兩個直線區(qū)段，重段和空段的主要阻力按下二式計算重段Wzh=(q+qd+q'g)Lgω=(92+15+22)?900?9.85?0.022=25031N空段'Wk=(qd+q'g)Lgω=(15+7)?900?9.8?0.022=4269Nb、輸送帶各點的張力為簡化計算，輸送帶繞徑滾筒的兩項阻力按輸送帶的張力增加5%計算，依逐點計算法得：S2=S1+Wk=S1+4269S2=S2+W2-3=S2+0.05S2=1.05S1+1.05Wk=1.05S1+4483S2=S3+WZh=1.05S1+29514按式Syxueua-1=St(1+)列出滿足摩擦牽引力的張力關(guān)系，n太原理工大學(xué)陽泉學(xué)院------畢業(yè)設(shè)計說明書eua-1S4=S1(1+)。由于本機為單滾筒驅(qū)動，取α=3000，膠面驅(qū)動滾筒，采區(qū)n空氣潮濕μ=0.25，摩擦力備用系數(shù)取η=1.2，因此代入上式得，S4=5.34S1,聯(lián)立上式得:S1=6880將S1得值代入上列各關(guān)系式得:S2=1114.9S3=11707S4=36739按重段輸送機帶最大允許重度的要求,重段的最小張力點S3,應(yīng)不小于Smin'(重段托輥間距l(xiāng)g=1.2m)'Smin=5(q+qd)lgg=5?(92+15)?1.2?9.8=6291<S3所以能滿足要求。（4）輸送帶強度驗算選用的680S型阻燃輸送帶的拉斷強度為680N/mm。帶寬B=1000mm，可得安全系數(shù)m=SdB680?1000==18.5Smax36739所以SDJ-150型帶式輸送機符合要求。第五節(jié)電機車和礦車的選用電機車運輸是礦井水平巷道長距離運輸?shù)闹饕绞剑堑V井運輸中極為重要的部分。電機車具有良好的性能，它運行速度快，效率高，維護簡單，運轉(zhuǎn)可靠，成本低，適用于彎道和支線較多的運輸巷道，可以作多種運輸工作。電機車按供電方式的不同可分為架線式和蓄電池式兩大類，架線式電機車主18太原理工大學(xué)陽泉學(xué)院------畢業(yè)設(shè)計說明書要用于非瓦斯礦及一、二級瓦斯礦有新鮮風(fēng)流的大巷中，超級瓦斯礦絕對不允許使用，所以只能用蓄電池式電機車。根據(jù)年產(chǎn)量及給定礦車的軌距可初步選用ZK10-9/550型電機車。其基本參數(shù)如下表：GC3.3-9型礦車基本參數(shù)裝載量（t）3軌距（mm）900允許牽引力N90000自重t1.32一、確定機車最高牽引礦車數(shù),a=0.04（1）按粘著條件計算，取?=0.24,ω'zh=0.0135n==P?(-1)G+G0ω'+0.11azh100.24(-1)3+1.320.0105+0.11?0.04=34（2）按牽引力電動機溫升條件計算，查得機車的長時制牽引力Fch=4330N長時制速度vch=16km/h,取Wzh=0.007,idz=0,a=1.25,θ=10，由于兩個工作面滿足年產(chǎn)量，且Q1=Q2=Q。列車往返一次運行的時間T，應(yīng)按加權(quán)平均距離LQ來計算。L1Q+L2Q2Q1200+800=2=1000mLQ=T=tzh+tk=2?80LQUch=2?80?1=10min16τ=T10==0.5T+θ10+10太原理工大學(xué)陽泉學(xué)院------畢業(yè)設(shè)計說明書n==Fch1[-P]G+G01000a(Wzh-idz)g13240[-10]3+1.321000?1.25?.5?0.007?9.8=14（3）按制動條件計算?=0.17,Wzh=0.007,ip=0,vs=4.44m/s，制動空行程時間按t=2s計，實際制動距離為lshi=lzhi-vst=40-4.44?2=31.12mvs4.442b===0.322lshi2?31.12n==P?(-1)G+G00.11σ-Wzh+ip270.17(-1)3+1.320.11?0.33-0.007=11（4）確定列車組成由上計算看出，按制動條件求得的礦車數(shù)比另兩個條件算得的礦車數(shù)少，因此列車組成由11輛礦車組成。二、電機車臺數(shù)計算（1）一臺機車，在一個工作班內(nèi)能往返運行的次數(shù)Z1Z1=60Tb60?6==18T+θ10+10（2）每班需要運送的煤矸石列車數(shù)Zb,Ab=2667t，K1取0.6，n=11,Ag=200t，（Ag為每班外運矸量）K2=1+Zb=AgAb=1.07K1K2Ab0.6?1.07?2667==51nG3?11每班用于運輸煤需機車臺數(shù)為nj=Zb51==3Z118考慮備用和檢修的機車（當(dāng)nj≤3時，nb=1）因此，電機車臺數(shù)應(yīng)為4臺。20太原理工大學(xué)陽泉學(xué)院------畢業(yè)設(shè)計說明書第二章提升設(shè)備選型計算第一節(jié)主立井提升設(shè)備選型計算一、計算條件礦井年產(chǎn)量：Qn=150萬噸/年單水平提升，井筒深度:300m;箕斗卸載高度:20m；箕斗裝載高度:15m；松散煤的密度:1.15T/m3；年工作日：bn=300天每天凈提升時間：t=14h礦車型號：MG3.3C-9固定式礦車二、箕斗的選定1、提升高度H=Hs+Hz+Hx=300+20+15=335m式中：Hs為井筒深度；Hz為箕斗裝載高度；Hx為箕斗卸載高度；2、經(jīng)濟提升速度太原理工大學(xué)陽泉學(xué)院------畢業(yè)設(shè)計說明書vm==≈7.32m/s3、一次提升循環(huán)估算時間Tx處估加速度a=0.8m/sTx=Hvm++20=74.s9vma4、小時提升次數(shù)ns=3600/Tx=48.05次；5、小時提升量As取提升不均衡系數(shù)C=1.15，提升能力寬裕系數(shù)Cf=1.20As=AnCCfbntr4150?10?1.?151.20==492.t5h/300?146、一次合理提升量Q=As492.5==10.25tns48.05考慮為以后礦井生產(chǎn)能力加大留有余地，由多繩箕斗規(guī)格表1-4，選擇名義載重量12t的同側(cè)裝卸式JDS-12/110*4箕斗，其主要技術(shù)規(guī)格如下：自重Qz=11.5t；全高Hr=14450mm；有效容積13.2m3；提升鋼絲繩數(shù)4，尾繩數(shù)2；實際載重量Q=13.2?1.15?10≈151.8kN三、選擇提升鋼絲繩和尾繩1、考慮到提升容器為多繩箕斗，擬采用四繩摩擦提升機，主繩根數(shù)2n1=4;鋼絲抗拉強度對于摩擦提升采用σB=1550N/mm為宜。2、鋼絲繩最大懸垂長度Hc尾繩環(huán)高度Hh=15m太原理工大學(xué)陽泉學(xué)院------畢業(yè)設(shè)計說明書初估井塔高Hj=23m提升高度H=335mHc=Hj+H+Hh=23+335+15=372m2、估算鋼絲繩每米重力P'取鋼絲繩抗拉強度σB=1550N/mm2,安全系數(shù)ma=7；P'=Qc+Q15.18?10000+11.5?10000==28.68N/mB0.11?155000n1(-Hc)4(-372)ma7.0選用6W(19)股（1+6+6/6）-1520-30-特-鍍鋅-順捻鋼絲繩作主繩。其單繩每米重p=35.35N/m,直徑d=30mm,繩中最粗鋼絲直徑σ=2.2mm,全部鋼絲拉斷力之和為Qd=559500N。尾繩數(shù)一般取主數(shù)的二分之一，且盡量選配等重尾繩。本設(shè)計中尾繩數(shù)n2=n1/2=2，則尾繩每米重q'q'=n1p4?35.59==71.18n22據(jù)此，選用6T（25）股（1+6；1+12）-1520-43-特-鍍鋅-順捻鋼絲繩2根。其單繩每米重q=70.28N/m.尾繩稍微輕于主繩?？紤]到V=4p-2q=4?35.59-2?70.28=1.8N/m且?1.8==1.26%?3%,故可視為等重尾繩，以下按等重尾繩系統(tǒng)計4p4?35.59算。3.鋼絲繩安全系數(shù)校核ma=Qd559500=Q+QZ+pHC23.5?104+35.59?372=15.02?7所選鋼絲繩滿足安全要求，合格可用。因此，符合《煤礦規(guī)程》規(guī)定。太原理工大學(xué)陽泉學(xué)院------畢業(yè)設(shè)計說明書四、提升機的選擇1.考慮塔式井架，不設(shè)導(dǎo)向輪，這樣按《煤礦安全規(guī)程》有關(guān)規(guī)定，提升機卷筒直徑應(yīng)該符合下列條件Dg≥80d=80?30=2400mm1200δ=1200?2.2=2640mm因此，據(jù)表1-1-12選用JKM-2.8/4(1)型多繩摩擦輪提升機，Dg=2.8m，B=1.2，i=7.35，2.驗算提升強度鋼絲繩在滾筒上的最大靜張力及最大靜張力差：最大靜張力：Fj=Qd+pkHc=23.5?104+35.59?372=249050N最大靜張力差：Fc=Q+?H=120000+1.8?372=134050N由于Fc=134050?Fjc所以可知所選提升機不符合生產(chǎn)要求，據(jù)表另選JKM-3.25/4(1)型塔式多繩摩擦提升機，其主要技術(shù)特征為：設(shè)計最大鋼絲繩靜張力Fjm=450KN設(shè)計最大鋼絲繩靜張力差Fjc=140KN減速器傳動比i=11.5,傳動效率ηj=0.92提升機（包括減速器）變位重力Gj=138KNFjm和Fjc的實際值均小于設(shè)計值，強度校驗合格3.摩擦輪襯墊比壓Vmax=11.8m/s，F(xiàn)jm=300kN,Fjc=90kN,pb的校核上升側(cè)靜張力Fs=Fj=249.05KN下降側(cè)靜張力Fx=Fj-Q=249.05-120=129.05KNpb=Fs+Fx4Dd=249050+129050=132.2N/cm2?200N/cm24?325?2.2可見襯墊合格可用。4.井塔高度Hj的確定太原理工大學(xué)陽泉學(xué)院------畢業(yè)設(shè)計說明書Hj=Hr+Hg+0.75D/2=14.45+8+0.75?3.25/2=23.67m由以上結(jié)果可定Hj=24m式中Hr----容器全高，Hr=14.45mHg----過卷高度，根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定，該系統(tǒng)最大提升速度低于8m/s，取過卷高度Hg=8m。五、預(yù)選電動機1.確定電機額定轉(zhuǎn)數(shù)nene=60ivm60?11.5?7.32==495r/min∏D3.14?3.25考慮到箕斗容積選用較大，故預(yù)定同步轉(zhuǎn)數(shù)nt=500r/min2.預(yù)選電動機功率由nt可估定額定轉(zhuǎn)數(shù)ne=495r/min，則實際最大提升速度vm=∏Dne3.14?3.25?495==7.28m/s60i60?11.5則電動機功率pe=KQvmρ1000ηJ1.1?5151?8007.28?1.2100?00.85==1794KW式中K------礦井阻力系數(shù)，箕斗提升時，K=1.15；ηJ-----減速器傳動效率，二級傳動ηJ=0.85；ρ------動力系數(shù)，取ρ=1.2。據(jù)以上計算，選擇YR-2000-12/1730三相交流繞線型異步電動機，其技術(shù)特征如下：額定功率pe=2000KW額定轉(zhuǎn)速ne=495r/min電機效率ηd=0.92過負荷系數(shù)λ=2.06太原理工大學(xué)陽泉學(xué)院------畢業(yè)設(shè)計說明書轉(zhuǎn)子飛輪轉(zhuǎn)矩GD2=52560N.m2減速器最大輸出動扭矩Mnm=390000N.m23.電動機額定拖動力FeFe=1000Peηjvm=1000?2000?0.85=252747N7.28六、提升系統(tǒng)的變位質(zhì)量計算1、變位重量的計算電動機變位重量22(GD)2i52560?11.5dGd===67083kg22gDg9.81?3.252．提升機包括減速器變?yōu)橘|(zhì)量mt=Gt=(13.8+3.06)?10kg3.鋼絲繩變位質(zhì)量ms=2p2?35.59(Hc+Lx+3∏D+4∏D)=(372+20+7?3.14?3.25)g9.813=4088kg4.容器變位質(zhì)量mr=2Qz=2?11.5?103=23000kggQ=13.2?1.15?103=15180kgg5.荷載變位質(zhì)量mg=則∑m=md+mj+ms+mr+mg=67080+16800+4088+23000+15180=126151kg太原理工大學(xué)陽泉學(xué)院------畢業(yè)設(shè)計說明書七、提升系統(tǒng)運動學(xué)參數(shù)計算（采用六階段速度圖3參考《礦井提升設(shè)備》5-9）1.主加速度a1的確定按電動機過負荷能力a1=0.75λFe-(KQ+pH)∑m=0.7?52.?0625-2747?(1.?153+151.8?1012615135.59335)=1.60m/s2按減速器允許最大輸出動扭矩2Mnm2?390000-(KQ+PH)-(1.15?151.8?103+35.59?335)a1≤=∑m-md126151-67083=0.906m/s2據(jù)以上結(jié)果，為減輕動荷載，提高機械部分和電動機運行的可靠性，a1取值應(yīng)留有余地，故本設(shè)計取a1=0.8m/s2。2.減速器a3的確定為了控制方便和節(jié)能，首先應(yīng)考慮自由滑行方式減速，當(dāng)a3值偏大（小）時，再考慮電動（機械制動）方式減速。KQ-pH1.15?151.8?103+35.59?335a3===1.27m/s2∑m126151本例中自由滑行方式a3偏高，故應(yīng)采用機械制動方式a3≤KQ-pH-0.3Q∑m1.15?151.8?103+35.59?335-0.3?151.8?103=126151=0.91m/s2由此，可確定采用機械制動方式減速，取a3=0.8m/s2太原理工大學(xué)陽泉學(xué)院------畢業(yè)設(shè)計說明書3.運動學(xué)參數(shù)計算v021.52初加速度計算a0===0.48m/s22hx2?2.35式中v0------箕斗脫離卸載曲軌時的速度，取v0=1.5m/shx------卸載曲軌長度，hx=2.35m。初加速時間t0=v01.5==3.1s2a00.48主加速時間t1=主加速行程h1=減速時間t3=vm-v07.2-81.5==7.22s5a00.8vm+v07.28+1.5t1=?7.225=31.72m22vm-v47.2-80.5==8.47s5a30.8vm+v47.28+0.5t3=?8.475=32.97m22減速行程h3=爬行時間t4=h43==6sv40.5式中h4---------爬行距離，取h4=3m；v4----------爬行速度，取v4=0.5m/s。等速行程h2=H-xh-1h-3h-4h==372-2.35-31.72-32.97-3=316.96m等速時間t2=h2316.96==43.4s5vm7.28箕斗卸載休止時間由《礦井提升設(shè)備》中表5-1可查得θ=16s一次循環(huán)時間Tx=t0+t1+t2+t3+t4+θ=84.36s4.提升能力校核：年提升能力An=3600bntrQ3600?300?14?151.8==198.7萬噸/年4CTx1.15?84.36?10實際提升富裕能力較大，故在施工投產(chǎn)時可考慮將爬行距離增加到h4=5m,不28太原理工大學(xué)陽泉學(xué)院------畢業(yè)設(shè)計說明書過應(yīng)相應(yīng)調(diào)整運動學(xué)參數(shù)，重新校核提升能力，這里從略。八、提升系統(tǒng)動力學(xué)計算初加速開始F0'=KQ+PH+∑ma0=248896N初加速終了F0''=F0'-2phx=248729N主加速開始F1'=F0''+∑m(a1-a0)=289097N主加速終了F1''=F1'-2ph1=286839N等速開始F2'=F1''-∑ma1=185918N等速終了F2''=F2''-2ph2=163357N減速階段由于采用機械制動方式，電動機已斷電，故不計入。爬行開始F4'=KQ-p(H-2h4)=161010N爬行終了F4=KQ-pH=160797N''太原理工大學(xué)陽泉學(xué)院------畢業(yè)設(shè)計說明書t(s)速度圖及力圖九、電動機容量校核1、等效時間計算Td=11(t0+t1+t3+t4)+t2+θ2β116=(3.12+7.225+8.475+6)+43.54+23=61.28s2.等效力Fd計算2'''''2'2''2F0'2+F0''2F1'2+F1''2F2+'FF2F2+F24+F4t0+t1+t2+t4?Fdt=2232T02太原理工大學(xué)陽泉學(xué)院------畢業(yè)設(shè)計說明書2488962+24872922890972+2868392?3.12+?7.225+=221859182+185918?163357+16335721610102+1607972?43.54+?632=2.277?1012N2.sFd===192762N3.電動機等效功率PdPd=Fdvm192762?7.28==1651KW?2000KW1000ηj1000?0.854.工作負荷校驗Pd=Fm≤0.7λ5Fe式中Fm----------力圖中最大拖動力，由圖可知，F(xiàn)m=289097則Pd=Fm289097==1.114?0.75?2.06=1.545Fe2527475.特殊過負荷（調(diào)節(jié)繩長時）Ft≤0.9λFe式中Ft----------調(diào)節(jié)繩長時特殊提升力，取動力系數(shù)μ=1.1，則Ft=μ(Qz+pH)=1.1?(11.5?104+35.59?335)=139615N由此Ft139615==0.55?0.9?2.06=1.854Fe252747從以上校核結(jié)果可知，預(yù)選之電動機可用。十、提升電耗及效率''''''''''''F+FF+FF+FF+FT00124t0+1t1+2t2+4t41、?0Fdt=2222太原理工大學(xué)陽泉學(xué)院------畢業(yè)設(shè)計說明書=248896+248729289097+286839?3.12+?7.22522185918+163357161010+160797?43.54+?6+22=11426002N.S2.一次提升電耗WW=1.02vm?Fdt0T=1.02?7.28?11426002=30.86kw.h/次3600?1000ηjηd3600?1000?0.85?0.923.噸煤電耗WWt=Q=30.8615.18=2.03kw.h/t4.一次有益電耗Wy=QH1000?3600=14.13kw.h5.提升效率η=WyW=14.1330.86=0.46第二節(jié)副立井提升設(shè)備選型計算一、計算條件副井井深：H=290m最大班下井人數(shù)：rm=350人每班提矸量：Q=200t每班下材料設(shè)備次數(shù)：n'c=20次每班下炸藥次數(shù)：n'y=1次每班保健車次數(shù)：n'b=1次運送最重件：Qzmax=9t太原理工大學(xué)陽泉學(xué)院------畢業(yè)設(shè)計說明書礦車型號：MG3.3C-9固定式礦車二、預(yù)選罐籠1.根據(jù)MG3.3C-9固定式礦車可以預(yù)選MDG3/9/2/2多繩罐籠其主要技術(shù)特征如下：自重：Qz=11.35/11.37t罐籠全高Hr=11.04m最多乘人數(shù)60一次提矸量Qg=2?3.3?1.74=11.484t一次人員量Qr=60?75=45k0g02.罐籠檢驗估算經(jīng)濟提升速度vm==≈6.81m/s一次循環(huán)提矸時間T1=vmH6.81290++θ1=++36=88.3savm0.76.81一次循環(huán)提人時間T2=vmH6.81290++θ2=++75=127.3savm0.76.81式中a--------初估加速度，取a=0.7m/s2；θ1---------礦車提矸時休止時間，由《礦井提升設(shè)備》中表5-2可查得θ1=36s；θ2--------礦井提人時休止時間，根據(jù)升降人員時規(guī)定，5人以下20s，每增一人加一秒，可知60人時候θ2=20+55=75s。每班提矸次數(shù)n1=每班提人次數(shù)n2=Q200==17.4，取n1=18次Qg11.484rm350==5.8，取n2=6次606033太原理工大學(xué)陽泉學(xué)院------畢業(yè)設(shè)計說明書每班提人時間Tr=n2T2=6?127.3=763.8S=12.73min?40min根據(jù)煤礦安全規(guī)定，下放炸藥速度不得大于2m/s，取v'y=2m/s；三、選擇鋼絲繩的選擇和尾繩1.副井提升作業(yè)復(fù)雜多變，通常以提升矸石為準(zhǔn)來選擇鋼絲繩，但在選繩后，應(yīng)對提人時的安全系數(shù)進行驗算，以保證安全。在升降大型設(shè)備時，需據(jù)具體情況進行核算，提出安全措施后，方可進行。一次提矸量Qg=2?3.3?1.74=11.484t一次人員量Qr=60?75=4500kg提升高度H=290m尾繩環(huán)高度Hh=15m初估井塔高Hj=22m2.鋼絲繩最大懸垂長度He=Hj+H+H=22+15+290=347mh主繩安全系數(shù)升降物料時ma≥8.2-0.00H05c=升降人員時ma≥9.2-0.00H05c=-8.2?0.00=0534-8.2?0.00=0534擬采用四繩摩擦提升機，主繩根數(shù)n1=4；鋼絲繩抗拉強度P'=Qc+Q+2qc0.11Bn1(-Hc)ma=11.484?10000+11.35?10000+2?13200=35.85N/m4(-347)8.03選用6W(19)股（1+6+6/6）-1520-32-特-鍍鋅-順捻鋼絲繩作主繩。其單繩每米重p=38.20N/m,直徑d=32mm,繩中最粗鋼絲直徑σ=2.1mm,全部鋼絲拉斷力之和為Qd=640000N。尾繩數(shù)一般取主數(shù)的二分之一，且盡量選配等重尾繩。本設(shè)計中尾繩數(shù)34太原理工大學(xué)陽泉學(xué)院------畢業(yè)設(shè)計說明書n2=n1/2=2，則尾繩每米重q'q'=n1p4?38.20==76.40n22據(jù)此，選用6*19股（1+6+12）-15200-46-特-鍍鋅-順捻鋼絲繩2根。其單繩每米重q=76.11N/m.尾繩稍微輕于主繩?？紤]到V=4p-2q=4?38.20-2?76.11=0.58N/m且?0.58==0.38%?3%,故可視為等重尾繩，以下按等重尾繩系統(tǒng)計4p4?38.20算。3.鋼絲繩安全系數(shù)校核提矸時ma=提人時ma=4Qd4?640000==12.1?9.03Qr+2qc+pHC45000+113500+4?38.20?3474Qd4?640000==8.31?8.03Q+QZ+2qc+pHC114840+113500+4?38.20?347所選鋼絲繩滿足安全要求，合格可用。因此，符合《煤礦規(guī)程》規(guī)定。四、提升機的選擇1.考慮塔式井架，不設(shè)導(dǎo)向輪，這樣按《煤礦安全規(guī)程》有關(guān)規(guī)定，提升機卷筒直徑應(yīng)該符合下列條件Dg≥80d=80?32=2560mm1200δ=1200?2.1=2520mm因此，據(jù)表1-1-12選用JKM-2.8/4(1)型多繩摩擦輪提升機，Dg=2.8m，B=1.2，減速器傳動比i=7.35，Vmax=11.8m/s，最大鋼絲繩靜張力Fjm=300kN,最大鋼絲繩靜張力差Fjc=90kN,提升機（包括減速器）變位重力Gj=190000N.m太原理工大學(xué)陽泉學(xué)院------畢業(yè)設(shè)計說明書2.驗算提升強度鋼絲繩在滾筒上的最大靜張力及最大靜張力差：最大靜張力Fjc'=Q+QZ+2qc+pHC=114840+113500+4?38.20?347=307761.6N?Fjc=300000N，最大靜張力差'Fjc=Q+VH=114840+0.5?83=4711N50F?3j4c1.=N90000因此所選提升機不符合要求。據(jù)表另選JKM-3.25/4(1)型塔式多繩摩擦提升機，其主要技術(shù)特征為：設(shè)計最大鋼絲繩靜張力Fjm=450KN設(shè)計最大鋼絲繩靜張力差Fjc=140KN減速器傳動比i=11.5,傳動效率ηj=0.92提升機（包括減速器）變位重力Gj=138KNFjm和Fjc的實際值均小于設(shè)計值，強度校驗合格3.摩擦輪襯墊比壓pb的校核上升側(cè)靜張力Fs=Fjc'=307761.6N下降側(cè)靜張力Fx=Fjc'-Q=307761.6-114840=192921Npb=Fs+Fx4Dd=307761.6+192921=183.4N/cm2?200N/cm24?325?2.1可見襯墊合格可用。4.井塔高度Hj的確定Hj=Hr+Hg+0.75D/2=11.04+8+0.75?3.25/2=20.26m由以上結(jié)果可定Hj=20.26m式中Hr----容器全高，Hr=11.04m太原理工大學(xué)陽泉學(xué)院------畢業(yè)設(shè)計說明書Hg----過卷高度，根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定，該系統(tǒng)最大提升速度低于8m/s，取過卷高度Hg=8m。五、預(yù)選電動機1.計算經(jīng)濟開發(fā)速度vj=6.81m/s確定電機額定轉(zhuǎn)數(shù)nene=60ivj∏D=60?11.5?6.81=461r/min3.14?3.25預(yù)定同步轉(zhuǎn)數(shù)nt=500r/min2.預(yù)選電動機功率由nt可估定額定轉(zhuǎn)數(shù)ne=495r/min，則此時相應(yīng)最大提升速度vm=∏Dne3.1?43.?25495==7.2m8s/60i6?011.5按提矸作業(yè)預(yù)選電動機則電動機功率pe=KQvmρ1000ηJ1.2?1148?407.28?1.4100?00.85==1652KW式中K------礦井阻力系數(shù)，罐籠提升時，K=1.2；ηJ-----減速器傳動效率，二級傳動ηJ=0.85；ρ------動力系數(shù)，取ρ=1.4。據(jù)以上計算，選擇YR-2000-12/1730三相交流繞線型異步電動機，其技術(shù)特征如下：額定功率pe=2000KW額定轉(zhuǎn)速ne=495r/min電機效率ηd=0.92過負荷系數(shù)λ=2.06轉(zhuǎn)子飛輪轉(zhuǎn)矩GD2=52560N.m2太原理工大學(xué)陽泉學(xué)院------畢業(yè)設(shè)計說明書減速器最大輸出動扭矩Mnm=390000N.m23.電動機額定拖動力FeFe=1000Peηjvm六、提升系統(tǒng)的變位質(zhì)量計算1、變位重量的計算電動機變位質(zhì)量=100?020?000.85=252747N7.282(GD)252560?11.52dimd===67083kg22gDg9.81?3.252.提升矸石時總變位質(zhì)量∑m（上提二車矸石，下放二個空礦車）則∑m==Q+2(Qz+qc+4pHC)+Gj+GDg114840+2?(113500+2?13200+4?38.20?347)+138000+67083?9.819.81=132188kg升降人員時（上提60人，下放二個空礦車）∑m==Qr+2(Qz+4pHC)+Gj+GDg45000+2?(113500+4?38.20?347)+138000+67083?9.819.81=119687kg七、確定提升加.減速度a1.a31.升降人員《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定，立井中升降人員用罐籠的加速度.減速度均不得超過0.75m/s22.升級物料（以提升矸石為準(zhǔn)）時按電動機過負荷能力a1=a1受三個條件約束0.75λFe-KQ∑m38太原理工大學(xué)陽泉學(xué)院------畢業(yè)設(shè)計說明書=0.7?52.?0625-274?71321881.2114840=1.91m/s2按減速器允許最大輸出動扭矩2Mnm2?390000-KQ-1.2?114840a1≤==1.57m/s2∑m-md132188-67083按動防滑條件（提升開始）Fx(eμα-1)-1.25(Fs-Fx)a1≤μαmx(e-1)-1.25(ms+mx)=0.96m/s2式中μ---------鋼絲繩與襯墊間摩擦系數(shù)，一般取μ=0.2；α---------鋼絲繩在摩擦輪上的圍包角，無導(dǎo)向輪時α=?rad由此可知eμα=1.87式中Fs--------上升側(cè)靜阻力Fs=Q+Q=319246NQz+2qc+4pHc+0.1=181438NFx---------下降側(cè)靜阻力Fx=Qz+2qc+4pHQc-0.1ms---------上升側(cè)變位質(zhì)量ms=Fx-0.1Q319246-11484==31372kgg9.81mx---------下降側(cè)變位質(zhì)量mx=Fx+0.Q118143+8=g9.8111484=19666kg0.1Q---------一側(cè)礦井阻力為留有安全余地，可定提矸與升降人員時加速度相同，即a1=0.7m/s2。3.減速度a3的確定由于副井作業(yè)種類繁多，荷載變動大，為便于控制，取a3=0.7m/s2。不同作業(yè)時，減速方式也不相同（提矸時需電動方式，而提人時可能采用機械制39太原理工大學(xué)陽泉學(xué)院------畢業(yè)設(shè)計說明書動方式）。在下放重載時，為保證a1.a3仍為0.7m/s2，需采用電氣制動，為此副井交流提升設(shè)備通常配有動力制動裝置。4.運動學(xué)參數(shù)計算對于提矸，升降人員以及下放材料等作業(yè)，由于前定a1.a3以及vj均為相同數(shù)值，因而運動參數(shù)除休止時間θ外，都為相同數(shù)值。對3t同側(cè)進出車標(biāo)準(zhǔn)罐籠，提矸與下放料石時θ=36s；升降人員時規(guī)定5人以下20秒，每增一人加一秒，60人θ=75s；下放材料與升降設(shè)備時，其休止時間視具體情況另行規(guī)定。副井罐籠提升，通常采用五階段速度圖。取爬行速度v4=0.5m/s2，爬行距離h4=2.5m，則運動學(xué)參數(shù)計算結(jié)果如下：加速階段：a1=0.7m/s2t1=9.7sh1=33.m1等速階段：vj=6.81m/st2=29.s8h2=203.m1減速階段：a3=-0.7m/s2t3=8.4sh3=28.m8爬行階段：v4=0.5m/st4=5sh4=25m一次循環(huán)提升時間提矸Tx=1s9t+t+5=2.9+36=88.2+t3+t4θ提人Tx=1t+t+5=2.9+75=127.s92+t3+t4θ八、提升系統(tǒng)動力學(xué)計算對電動機負荷而言，通常副井以提矸作業(yè)為大。加速階段F1=kQ+∑ma1=1.2?114840+132188?0.7=230339.6N等速階段F2=kQ=1.2?11484=0808137N減速階段F3=kQ-∑ma1=1.2?114840-132188?0.7=45276.4N爬行階段F4=kQ=1.2?11484=0808137N太原理工大學(xué)陽泉學(xué)院------畢業(yè)設(shè)計說明書t(s)五階段速度圖及力圖九、電動機容量校核1、等效時間計算Td=1α(t1+t3+t4)+t2+1βθ11=(9.7+8.4+5)+29.8+?3623=53.35s3.等效力Fd計算22F?T0Fdt=11t+22F2t+23F3+t2F1t9.28?1100N.s41=4HYPERLINK"/retype/zoom/f97a94e2011ca300a6c390d6?pn=41&x=0&y=0&raww=90&rawh=54&o=jpg_6_0_______&type=pic&aimh=54&md5sum=2