上篇(第一章-礦山運輸設備的理論計算基礎)

煤礦提運設備與系統(tǒng)孟巧榮太原理工大學礦業(yè)工程學院目錄上篇緒論第一章礦山運輸設備的理論計算基礎第二章 刮板輸送機第三章 帶式輸送機第四章 礦用機車第五章 輔助運輸設備下篇第一章提升容器第二章提升鋼絲繩第三章礦井提升機第四章提升機與井筒相對位置第五章礦井提升運動學和動力學第六章斜井提升第七章多繩摩擦提升第八章礦井提升機的拖動與控制緒論一、礦井開拓系統(tǒng)二、礦山機械的分類二、礦井運輸?shù)娜蝿?提煤出矸、下料運人)1.向外運送煤炭(主井)和矸石。（副井）2.向內運送設備和材料。（副井）3.運送工作人員。（副井）三、礦井運輸?shù)奶攸c1.井下巷道狹窄。(設備應緊湊、尺寸小)2.運輸環(huán)節(jié)較多。（運輸線路交叉連接、轉載次數(shù)多）3.設備流動性強。（隨工作面搬遷經常移動）4.設備種類繁多。（適應工作需要，需多種裝、卸載輔助設備）5.工作環(huán)境惡劣。（水、粉塵、瓦斯）（運動部件強度高、剛度大、韌性好、耐磨損）（設備耐腐蝕、耐粉塵、防爆炸）五、運輸提升設備類型按運行方式分：1.連續(xù)運行式設備——一經開動能連續(xù)不斷的運送貨載。特點①整機長度與運輸距離相等；②運輸能力與運輸距離無關；③連續(xù)運行。2.往返運行式設備——設備按一定循環(huán)方式作周期性往返運動。特點①整機長度遠遠小于運輸距離；②運輸能力與運輸距離成反比；③往返周期式運行，需操作換向。按牽引原理分：鏈嚙合牽引、撓性體摩擦牽引、車輪粘著牽引、鋼絲繩纏繞牽引第一章礦山運輸設備的理論計算基礎

導入第一節(jié)運輸設備的運輸能力第二節(jié)運輸設備運行阻力系數(shù)和阻力計算第三節(jié)有牽引機構的連續(xù)運輸機械的牽引力及驅動功率計算導入

我們可以按功能－結構特征把全部現(xiàn)有的和可能的連續(xù)運行式運輸設備和往返運行式運輸設備進行一般系統(tǒng)化，進而將其分為以下四組主要元件：

承載元件——承載并同貨載一起移動的承載機構或容器；

牽引機構——克服物料運輸阻力用的動力元件；

導向機構——承載元件和牽引機構的導向元件，物料沿導向機構或相對于導向機構運輸；

傳動裝置——保證被運輸物料移動用的傳動元件。導入

配合法具有往返運行式運輸設備的特征

結合法具有連續(xù)運行式運輸機械設備的特征。傳動機構與隨物料一起移動的承載機構相配合，一般就產生機車運輸一類的機械設備。傳動機構和承載機構結合時，即承載機構或容器與一臺(數(shù)臺)傳動裝置作相對移動時，就產生了連續(xù)運輸機械設備。上述四組元件中，承載元件和牽引機構是共性較多的元件。第一節(jié)運輸設備的運輸能力

一、連續(xù)運行式的運輸設備

連續(xù)運行式的輸送設備在均勻、連續(xù)裝載時，其運輸能力為：

Q＝3.6qυQ:t/hq:kg/mυ:m/s第一節(jié)運輸設備的運輸能力

q＝Aγ

Q＝3.6AγυQ＝3.6qυ

運輸能力的大小與輸送距離無關，它主要取決于運送貨載的運行速度υ和單位長度上的貨載質量q。第一節(jié)運輸設備的運輸能力(一)貨載均勻分布在運輸設備上

貨載均勻分布在運輸設備上的輸送設備有：帶式輸送機、板式輸送機、鏈板輸送機、刮板運輸機、氣力及水力設備等。它們的共同特點是:物料均勻分布在運輸設備上，理論上都可以確定運輸物料的理論截面積，但是，在實際運輸過程中，物料并不可能完全達到理論截面積，因此計算中應考慮其裝滿程度，一般以裝滿系數(shù)φ來表示:φ＝A/A0

q＝A0φγ

Q＝3.6A0φγυ第一節(jié)運輸設備的運輸能力(二)運輸容器在運輸線路上等間距運行

貨載裝在單個容器內，而容器按一定規(guī)律運動并保持一定的間隔距離，這時貨載量q可由下式求出：

Q=3.6υG/aq＝G/aQ＝3.6qυ第一節(jié)運輸設備的運輸能力二、往返運行式運輸設備

如前所述，往返運行式運輸設備的特點是按一定的工作方式作周期性往返運行，把一定量的貨載從一個地點運至另一個地點，然后將空容器返回原處完成一個循環(huán)。往返一次的運輸量為：Q＝60Qy

/1000T=60ZG/1000T

Qy＝ZG

每小時的運輸能力：第一節(jié)運輸設備的運輸能力Q＝3.6AγυQ＝60ZG/1000T=60Qy/1000T

連續(xù)運行式運輸設備的運輸能力與運輸距離無關

往返運行式運輸設備的運輸能力將隨運輸距離的增加而降低滿足生產率

增加每次運輸量或列車組數(shù)、運行次數(shù)，縮短輔助時間。第一節(jié)運輸設備的運輸能力

運輸設計生產率

——由礦山產量任務和它的工作制度所決定的單位時間的運輸量，是選擇運輸設備的原始依據(jù)，它由采礦設計提供。Q1＝KAr/Tr

考慮到所選擇的運輸設備的運輸能力應滿足礦山產量任務所要求的運輸生產率，因此，運輸設備的運輸能力應等于或稍大于運輸生產率，即：Q1≤Q第二節(jié)運輸設備運行阻力系數(shù)和阻力計算一、礦車運行的阻力和阻力系數(shù)

工程計算中，常用阻力系數(shù)計算運輸機械的運行阻力。阻力系數(shù)是等速運行時的運行阻力與運行支承面上受到的正壓力之比。阻力系數(shù)可由分析得出其表達式，實際工作中使用的是由試驗得出的具體數(shù)值。第二節(jié)運輸設備運行阻力系數(shù)和阻力計算一、礦車運行的阻力和阻力系數(shù)

當?shù)V車沿水平直線鋼軌作等速運動時．將產生下列阻力：

(1)軸頸與軸承之間的摩擦力；

(2)車輪沿鋼軌運行時所產生的滾動摩擦阻力；

(3)車輪凸緣與鋼軌間的摩擦阻力。第二節(jié)運輸設備運行阻力系數(shù)和阻力計算一、礦車運行的阻力和阻力系數(shù)

各作用力對軸心的力矩方程：第二節(jié)運輸設備運行阻力系數(shù)和阻力計算一、礦車運行的阻力和阻力系數(shù)

第二節(jié)運輸設備運行阻力系數(shù)和阻力計算

當N1=N2時，F(xiàn)2=F1，全部運行阻力為：

F=F1+F2=

mg

礦車運行的阻力系數(shù)即為：第二節(jié)運輸設備運行阻力系數(shù)和阻力計算工程計算中用的阻力系數(shù)是由試驗得出的：

F=mgω

最終礦車運行總牽引力F0為：

F0

=C·F

F0=C·mg(2k+μd)/D第二節(jié)運輸設備運行阻力系數(shù)和阻力計算二、有牽引機構的連續(xù)運輸機械的運行阻力和阻力系數(shù)

有牽引機構的連續(xù)運行式運輸機械，其牽引機構連接成封閉環(huán)形，在驅動裝置的帶動下，沿線路連續(xù)循環(huán)運行。整個線路由沿直線運行的直線段和繞曲線運行的曲線段組成。直線段和曲線段的運行條件不同，其運行阻力也不同，通常分別計算。2第二節(jié)運輸設備運行阻力系數(shù)和阻力計算(一)直線段運行阻力直線段的運行阻力，因牽引機構及支承方式的不同而異，有鏈條滑行、滾輪鏈運行及牽引構件在托輥上運行三種。1.鏈條滑行ωl=Fl/(qlLg)Fl=qlLgωl阻力系數(shù)：運行阻力：運行阻力槽底摩擦力側幫摩擦力=+第二節(jié)運輸設備運行阻力系數(shù)和阻力計算2.滾輪鏈運行

滾輪鏈為牽引構件的板式輸送機的承載一牽引部件。被運物料裝在承載板上，物料與承載一牽引部件一起運行，這種結構的輸送機承載段沿水平運行時的阻力為：

Fzh=(q十q0)Lgω1

第二節(jié)運輸設備運行阻力系數(shù)和阻力計算3.牽引構件在托輥上運行運輸?shù)倪\行阻力，重段(承載段)為；Fzh=(q+qd+q'g)Lgω'

返回的空行程段為：Fk=(qd+q"g)Lgω"

第二節(jié)運輸設備運行阻力系數(shù)和阻力計算(二)繞經曲線段的阻力1．繞經可轉動的導向體

可轉動的導向體，依牽引構件的不同，有鏈輪、繩輪和滾筒三種。這類導向體，牽引構件與導向體的轉動部件一起繞軸轉動。牽引構件繞經這類導向體的阻力．由以下三部分組成。

(1)在牽引構件與導向體的相遇點，當它由直線變成彎曲時，因牽引構件的彎曲轉折所產生的阻力；

(2)導向體轉軸上的摩擦阻力；

(3)在牽引構件繞出導向體的分離點，當它由彎變直時，因牽引構件轉折所產生的阻力。第二節(jié)運輸設備運行阻力系數(shù)和阻力計算鏈軸上的摩擦阻力：第二節(jié)運輸設備運行阻力系數(shù)和阻力計算由做功相等的條件得：第二節(jié)運輸設備運行阻力系數(shù)和阻力計算

分離點鏈條由彎變直，因鏈軸上的摩擦給鏈輪旋轉增加的阻力為：

鏈輪轉軸上的摩擦阻力，當繞進和繞出的兩股鏈條相互平行時：第二節(jié)運輸設備運行阻力系數(shù)和阻力計算

把作用于鏈輪轉軸上的摩擦阻力變?yōu)殒溳喒?jié)圓周上的,即為轉軸上的摩擦力給鏈輪旋轉的阻力，按力矩相等的條件得：鏈條繞經鏈輪的阻力為：第二節(jié)運輸設備運行阻力系數(shù)和阻力計算2．繞經固定的圓弧導向體

牽引構件繞經固定的圓弧導向體．其運行阻力也是由三部分組成的。與繞經可轉動導向體不同的是，此時導向體固定不動，因而導向體對牽引構件運行的阻力，是撓性體在圓弧上的摩擦力，其摩擦力大小可由歐拉柔索公式求出。

第二節(jié)運輸設備運行阻力系數(shù)和阻力計算運行阻力:

牽引構件沿直線運行時，阻力與牽引構件的張力無關，與負載、運輸距離、牽引構件及其支承條件有關,沿曲線運行時，阻力與牽引構件的張力成正比。第三節(jié)有牽引機構的連續(xù)運輸機械的牽引力及驅動功率計算一、牽引構件的張力分析及計算有牽引機構的運輸機械，驅動裝置通過牽引構件傳遞牽引力，以克服各種運行阻力使機器運行。阻力愈大，需要的牽引力愈大，牽引構件的張力增加也越大。由于連續(xù)運輸機械的運行阻力是沿運輸路徑分布的，因而牽引構件的張力沿運行方向逐漸變化。牽引構件在各點的張力用“逐點計算法”計算。

逐點計算法，是計算牽引構件在運行時各點張力的方法，其規(guī)則是：牽引構件某一點上的張力，等于沿其運行方向后一點的張力與這兩點間的運行阻力之和。用公式表達為：

Fi=Fi-1+F(i-1)～i第三節(jié)有牽引機構的連續(xù)運輸機械的牽引力及驅動功率計算

用逐點計算法求牽引構件各點上的張力，可以從任意點開始，依次分別向繞進和繞出驅動裝置的相遇點和分離點進行。由于連續(xù)運行的運輸機械對牽引構件的最小張力往往有一定的要求，所以，計算各點張力時，通常是從牽引構件的最小張力點開始。牽引構件運行時，最小張力點的位置依運動方向、驅動裝置的位置和安裝傾角的不同而異，因此，應在給定的工作條件下，按逐點計算規(guī)則，經比較確定。

第三節(jié)有牽引機構的連續(xù)運輸機械的牽引力及驅動功率計算

例:向下運輸物料，驅動裝置在下端，用逐點計算法求各點張力的方法如下。沿牽引構件的運行方向，將直線和曲線段的變換點逐點編號，根據(jù)逐點計算法的規(guī)則，可寫出:

F2=F1+Fk

F3=F2+F2～3F4=F3+Fzh

第三節(jié)有牽引機構的連續(xù)運輸機械的牽引力及驅動功率計算

當傾角β不大，F(xiàn)zh>0時，有：

F4>F3>F2>F1

在這種情況下，1點的張力最小當傾角β較大，F(xiàn)zh<0時，F(xiàn)4<F3，在這個情況下F4和F1哪個小，需由(Fzh+Fk)的條件確定。若(Fzh+Fk)>0，則表明整臺機器的運行阻力為正值，需要外加動力給驅動裝置，由驅動輪傳遞牽引力給牽引構件。在這種條件下，F(xiàn)4>F1，1點的張力最小；若(Fzh+Fk)<0，則表明整臺機器的運行阻力為負值，靠承載物料的重力，推動牽引構件克服阻力運行。在這種條件下，F(xiàn)4<F1，4點的張力最小。第三節(jié)有牽引機構的連續(xù)運輸機械的牽引力及驅動功率計算三、牽引力及驅動功率為了克服運行阻力，由驅動裝置施加給牽引構件的牽引力通過驅動輪(滾筒)傳到牽引構件上，驅動裝置作用在驅動輪(滾筒)圓周上的力叫牽引力(亦稱圓周力)。有牽引機構的連續(xù)運輸機械的牽引力用下式計算：有牽引機構的連續(xù)運輸機械穩(wěn)定運行時，在驅動輪(滾筒)軸上的功率用下式計算第三節(jié)有牽引機構的連續(xù)運輸機械的牽引力及驅動功率計算三、機頭位置的合理選擇在設計布