礦山機械課程設(shè)計

綜合機械采煤工作面配套機械選型設(shè)計班級：采礦???.?班姓名：????.學(xué)號: .TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"第一章概述 2一、 設(shè)計題目、任務(wù)和要求、設(shè)計條件 2二、 選型的基本原則 2\o"CurrentDocument"第二章采煤機的選型 3\o"CurrentDocument"一、 初選采煤機 3\o"CurrentDocument"二、 采煤機的基本參數(shù) 4\o"CurrentDocument"三、 確定采煤機型號 8\o"CurrentDocument"第三章液壓支架的選型 9\o"CurrentDocument"一、 確定架型 9二、 主要參數(shù)計算和支架型號確定 10三、 支架布置臺數(shù) 14\o"CurrentDocument"第四章刮板運輸機選型 15\o"CurrentDocument"一、 運輸能力 15\o"CurrentDocument"二、 電動機功率 15\o"CurrentDocument"三、 刮板鏈強度 16\o"CurrentDocument"四、 確定刮板輸送機型號 17\o"CurrentDocument"第五章轉(zhuǎn)載機及膠帶輸送機的選型 17\o"CurrentDocument"一、 轉(zhuǎn)載機選型 17\o"CurrentDocument"二、 膠帶運輸機選型 18第六章配套驗算 19\o"CurrentDocument"一、 生產(chǎn)能力配套 19\o"CurrentDocument"二、 設(shè)備的空間尺寸配套關(guān)系 19三、綜采工作面布置圖 20\o"CurrentDocument"第七章課程設(shè)計總結(jié)及感想 22\o"CurrentDocument"參考文獻 23第一章概述一、 設(shè)計題目、設(shè)計條件、任務(wù)和要求1、 設(shè)計題目及設(shè)計條件綜采工作面配套機械選型設(shè)計條件：工作面長度150米；傾角15°；煤層平均厚度2.5米;頂板中等穩(wěn)定；截割阻抗A=230N/mm；煤層的普式系數(shù)f=4。2、 任務(wù)和要求確定采煤機、刮板運輸機、液壓支架的型號和參數(shù)的驗算。各設(shè)備匹配尺寸和參數(shù)的驗算，完成一張綜采設(shè)備之間的配套尺寸關(guān)系平面布置圖。二、 選型的基本原則1、 米煤機米煤機必須滿足煤層開采厚度和煤的切割阻力的需要，要與煤層的傾角向適應(yīng)。米煤機以最小的電耗獲得最大的米煤速度即生產(chǎn)能力，以獲得最大的塊度。要考慮與支架和運輸機配套，與支架移置速度和運輸機運煤能力適應(yīng)。具有內(nèi)外噴污滅塵裝置以及防滑裝置。機身所占空間較小，對薄煤層開采尤為重要。2、 運輸機要滿足工作面長度和傾角對于運輸機鋪設(shè)長度和穩(wěn)定性的要求（2） 運輸機必須與采煤機能力相適應(yīng)，要保證采煤機效能的發(fā)揮。（3） 要與支架和采煤機配套（4） 能在正常狀態(tài)下隨采煤機之后適當(dāng)彎曲，并配有清掃浮煤裝置，并使移置液壓支架和拖動電纜方便。3、液壓支架（1） 要頂?shù)淖?，它的初撐力和工作阻力要適應(yīng)直接頂和老頂巖層移動所產(chǎn)生的壓力（包括二次來壓），使控頂區(qū)的頂板下沉限制到最小程度。（2） 要移的走，它的結(jié)構(gòu)形式和支護性能，要適應(yīng)直接頂下部巖層冒落特點，尤其要注意頂板在暴露面尚未支護的情況下的破碎狀態(tài)，要盡量保持該處頂板的穩(wěn)定性。支架底座要適應(yīng)底板巖石抗壓強度，以防底軟而使支架陷入底板。（3） 要滿足通風(fēng)和行人的要求，以及要和運輸機、采煤機配套。第二章采煤機的選型采煤機是綜采工作面最主要的生產(chǎn)設(shè)備，應(yīng)首先考慮煤層賦存條件和對生產(chǎn)能力的要求，以及與液壓支架和刮板運輸機的匹配要求。一、初選采煤機1、 根據(jù)煤的堅硬度選型滾筒式采煤機適于開采堅硬度系數(shù)f<4的緩傾斜及急傾斜煤層，對f=1.8?2.5的中等硬度煤層，可采用中等功率的采煤機，對粘性煤以及f=2.5?4的中硬以上的煤層，應(yīng)采用大功率采煤機。2、 根據(jù)煤層厚度選型采煤機的最小采高最大采高和過煤采高等都取決于煤層的厚度。煤層厚度可根據(jù)技術(shù)要求分為三類：薄煤層煤層厚度小于1.3米。最小采高在0.65?0.8米時，只能采用爬底板式采煤機；最小采高在0.70?0.90米時，可選用騎溜式米煤機。中厚煤層煤層厚度在1.3?3.5米。根據(jù)煤的堅硬度等因素可選用中等功率的或大功率的米煤機。厚煤層煤層厚度在3.5米以上。由于大米高液壓支架及米煤、運輸設(shè)備的出現(xiàn)，厚煤層大米高一次采全高綜采工作面取得了較好的工作指標(biāo)。是英語大米高的米煤機應(yīng)具有調(diào)斜功能，一適應(yīng)大采高工作面地質(zhì)及開采條件的變化以及俯采、仰米的技術(shù)，此外由于落煤塊度較大，米煤機和運輸機應(yīng)有大塊煤機械破碎裝置，以保證采煤機和運輸機的正常工作。根據(jù)煤層傾角選型煤層傾角分為三類：0°?25°為緩傾斜煤層，25°?45°為傾斜煤層，45°以上為急傾斜煤層。根據(jù)設(shè)計原始條件：煤層厚2.5米，傾角為15°，以及煤層堅硬度3.5，確定選用米煤機的機型為EDW-450-L型米煤機。二、米煤機的基本參數(shù)1、米煤機的生產(chǎn)率(1)理論生產(chǎn)率在給定條件下，以最大參數(shù)連續(xù)運行時的生產(chǎn)率，理論生產(chǎn)率的計算公式為：Qt=60HBvP式中H一是工作面平均采高，m；B—為滾筒有效截深，m；vq一為給定條件下可能的最大工作牽引速，m/min；P一為煤的實體密度，取1.3?1.4,t/m3。則 Qt=60HBvP=60X2.5X0.85X5X1.3=828.75t/h技術(shù)生產(chǎn)率考慮根據(jù)循環(huán)圖表而進行的輔助工作，入更換截齒開切口檢查機器和排除故障所花費的時間后的生產(chǎn)率。計算公式如下:Q=QtK1式中Q-技術(shù)生產(chǎn)率，t/h;K1—采煤機技術(shù)上可能達(dá)到的連續(xù)工作系數(shù)，一般％=0.5?0.7.則Q=828.75X0.6=497.25t/h實際生產(chǎn)率在實際使用中，考慮了工作中發(fā)生的所有類型的停機情況，如處理輸送機和支架故障、處理頂?shù)装迨鹿实?。計算公式如?Qm=QK2式中Q"實際生產(chǎn)率，t/h;K2-采煤機在實際工作中的連續(xù)工作系數(shù)，一般％=0.6?0.65.則Q=QK2=497.25X0.65=323.2125t/h。2、滾筒直徑綜采工作面雙滾筒采煤機一般都是一次采全高，故滾筒直徑D應(yīng)稍大于最大采高之半，即D>1/2Hmax則D>1/2X4.2=2.1m滾筒直徑已經(jīng)系列化，分別為0.6、0.65、0.7、0.8、0.9、1.0、1,1、1,25、1.4、1.6、1.8、2.0、2.3、2.6m。故選擇D=2.3m。3、 截深截深是指一次截割深度，是由滾筒外緣到端盤外側(cè)截齒齒尖的距離確定的，一般為0.6或0.63m；薄煤層采煤機，由于牽引速度較低，為保持足夠高的生產(chǎn)能力，截深一般在0.75?1m。4、 米高采煤機及其配套的輸送機選型后，其結(jié)構(gòu)參數(shù)已定，為確保過煤高度大于250?300mm，并滿足采高的要求，還應(yīng)確定底托架的高度。最大米高Hm=A-h/2+Lsinam+D/2最大臥底量Km二LsinBm+D/2-A+h/2式中A-機身高度，m;h-米煤機機身厚度，m；L-搖臂長度，m；a-搖臂向上擺角；B-搖臂向下擺角。5、 牽引速度牽引速度與截割電動機功率、牽引電動機功率、米煤機生產(chǎn)率的關(guān)系都近似成正比。在采煤過程中，需要根據(jù)被破落煤的截割阻抗和工況條件變化，經(jīng)常調(diào)節(jié)牽引速度大小。牽引速度有兩種，一種是截割時的牽引速度，一種是調(diào)動時的牽引速度。前者由于截割阻力是隨機的，變化較大，需要通過對牽引速度的調(diào)節(jié)來控制電動機的功率變化范圍和大小，通過自動調(diào)速使電動機功率保持近似恒定或者防止過載；后者為減少調(diào)動時間，增加截割時間，調(diào)速較高。液壓牽引采煤機截割時的牽引速度一般為5?6m/min，電牽引采煤機截割時的牽引速度一般都可達(dá) 10?12m/min，最高牽引速度已達(dá)54.4m/min。6、 牽引力采煤機的牽引力與裝機容量關(guān)系密切，裝機功率150kW時，牽引力為160?180kN；裝機功率300kW時，牽引力達(dá)250?300kN。牽引力與牽引機構(gòu)的剛度系數(shù)采煤機的質(zhì)量摩擦系數(shù)牽引速度截割阻力及載荷的不均勻性機道形狀等因素有關(guān)，很難精確計算，一般用經(jīng)驗公式確定。P=(1.1?1.3)N式中P-牽引力，kN；N-裝機容量的kW數(shù)。7、 裝機容量采煤機的裝機容量是由生產(chǎn)能力決定的，生產(chǎn)能力為500?700t/h時，裝機容量約600?750kW.國外一些采煤機的生產(chǎn)能力已達(dá)到1500?2000t/h，其裝機容量也高達(dá)1100?1500kW。采煤機的生產(chǎn)能力正比于采高，因此也可以根據(jù)采高估計裝機容量的大小。對于硬煤，裝機功率應(yīng)加大一倍。三、確定采煤機型號由上述各參數(shù)計算確定采煤機型號為EDW-450-L型采煤機，其性能參數(shù)如下表采煤機示意圖EDW-450-L采煤機性能參數(shù)裝機總功率/kW500牽引諫度（直流）/m?min-i0?8.5(10.5)滾筒轉(zhuǎn)諫/r?min-i23/30.26/35.30/40牽引力/kN345?630供由由壓/V1140.2300.3300搖臂長度/mm1960滾筒直徑/mm1800?2300滾筒截深/mm850?1000采高/m2.2?4.5臥底量/mm240機身高度/m1.735 滾筒中心距/mm900機重/t50搖臂擺角（°）+63,-17第三章液壓支架的選型一、確定架型選擇架型一般要根據(jù)給定的頂板條件結(jié)合各類支架對頂板的適應(yīng)性來確定。在具體選用時，可按表3-1進行。該表總結(jié)了國內(nèi)外液壓支架使用經(jīng)驗基礎(chǔ)上提出的，是選用支架的主要依據(jù)。表3-1適應(yīng)不同等級頂板的類型和支護強度 老頂級另U I II E[I ^ 直接頂類別 _J _J 234 掩護式掩護支撐掩護掩護支撐支支支支支撐式米高小于式式式或支式撐撐撐撐2.5m時撐掩掩掩或或支架類型護式護式護式支撐支撐支撐掩護式米高大于2.5m時掩掩護護式-式支架支護米高10.2941.3X0.2941.6X0.294>2X0.249應(yīng)結(jié)合深孔強度(m)20.343(0.245)1.3X0.343(0.245)1.6X0.343>2X0.343爆破，軟化(Mpa)30.441(9.343)1.3X0.441(0.343)1.6X0.441>2X0.441頂板等措施40539(0441) 13X0539(0441)—16X0539_>2X 處理采空區(qū)單體支柱米高10.1471.3X0.1471.6X0.147按采空區(qū)處理支護強度(m)20.2451.3X0.2451.6X0.245方法確定——(Mpa) 30.343_1.3X01^43—1.6X0.343_選擇架型主要根據(jù)頂板條件，但同時還應(yīng)考慮下列因素：1、 煤層厚度根據(jù)我國煤層賦存的特點，當(dāng)厚度超過2.5m,頂板有水平推力時，應(yīng)選用抗水平強的支架，一般不宜選用支撐式支架.當(dāng)煤層厚度在2.5?2.8m以上時，應(yīng)選用帶護幫裝置的掩護式或支撐掩護式支架.當(dāng)煤層厚度變化較大時，應(yīng)選用調(diào)高范圍大的支架.2、 煤層傾角煤層傾角在10°?15。以上時，支架應(yīng)有防滑和調(diào)架裝置，當(dāng)傾角超過18°時，應(yīng)同時具有防滑和防倒裝置.3、 底板強度支架底座的對底板接觸比壓應(yīng)小于底板的允許比壓，允許比壓與底板的巖石性質(zhì)有關(guān),對于砂巖底板，其值一般為1.96~2.16MPa,軟底板為0.98MPa左右.接觸比壓與具體支架有關(guān)，選型時應(yīng)驗算接觸比壓值.4、 瓦斯涌出量對于瓦斯涌出量大的工作面，應(yīng)優(yōu)先選用通風(fēng)斷面大的支撐式和支撐掩護式支架.5、 地質(zhì)構(gòu)造斷層十分發(fā)育煤、層厚度變化大、頂板允許暴露面積和時間在5?8皿和20min以下時，暫不宜采用綜采設(shè)備.6、 設(shè)備成本能同時允許使用幾種架型時，應(yīng)優(yōu)先選用價格便宜的支架.在一般情況下，支撐式支架最輕,造價也最便宜.而支撐掩護式支架最重最貴.此外，對于對于特定的開采要求，應(yīng)選用特種支架.如厚煤層分層開采時選用鋪網(wǎng)支架，冒落法開采時選用放頂煤支架，工作面端頭支護選用端頭支架,等等.二、主要參數(shù)參數(shù)計算和型號確定1、支護強度和工作阻力⑴頂板所需的支護強度取決于頂板的等級和煤層厚度，支護強度可根據(jù)表3-1確定，還可以按下面的經(jīng)驗公式確定：q=KHyX10-5(MPa)式中K一作用于支架上頂板巖石厚度系數(shù),一般取5?8;H-為米高,m;Y-頂板巖石密度，一般取2.3X103kg/m3。則q=6X2.5X2.3X103X10-5=0.345MPa⑵支架工作阻力P應(yīng)滿足頂板支護強度的要求，即支護工作阻力由支護強度和支護面積所決定。P=qFX103,kN式中F-支架的支護面積,m3。按下式計算：F=(L+C)(B+K)=(L+C)XA,m21式中L-為支架頂梁長度,m;C為梁端距,m;B為支架頂梁寬度,m;%為架間距,m.A-支架中心距，m。有效工作阻力與支架工作阻力的比值，稱為支架的支撐效率n.支撐式支架的支撐效率為100%;掩護式和支撐掩護式支架，由于頂梁與掩護梁鉸接，立柱又斜撐，故支撐效率總是小于1,初選支架時可取80%左右.在考慮了支撐效率后，所需每架立柱的總工作阻力P應(yīng)為：P總二P/n,kN2、初撐力初撐力的大小是相對于工作阻力的而言，并與頂板的性質(zhì)有關(guān)。較大的初撐力可以使支架較快的達(dá)到工作阻力，防止頂板過早的離層，增加頂板的穩(wěn)定性。對于不穩(wěn)定的中等穩(wěn)定頂板，為了維護機道上方的頂板，應(yīng)取較高的初撐力，約為工作阻力的80%；對于穩(wěn)定頂板，初撐力不宜過大，一般不低于工作阻力的60%，對于周期來壓強烈的頂板，為了避免大面積跨落對工作面動載威脅，應(yīng)取較高的初撐力，約為工作阻力的75%。3、移架力和推溜力移架力與支架結(jié)構(gòu)、噸位、支撐高度、頂板狀況等因素有關(guān)一般薄煤層支架的移架力為100?150kN;中厚煤層支架為150?300kN;厚煤層支架為300?400kN.推溜力一般為100?150kN。4、支架調(diào)高范圍支架最大結(jié)構(gòu)高度W1，m支架最小結(jié)構(gòu)高度g"S2，山式中MjMmin—煤層最大，最小采高,m;S1-偽頂冒落的最大厚度，一般取0.2?0.3m;s2一頂板在周期來壓時的最大下沉量，移架時支架的下降量，頂梁上及底座下的浮砰厚度之和，一般為0.25?0.35m.則 Hm=3.2+0.2=3.4mH=2.2—0.35=1.85mmin支架伸縮比K=H/H=4.4/1.85=2.38smaxmin土反映了支架對煤層厚度變化的適應(yīng)能力。其值越大，支架對煤層厚度變化的適應(yīng)能力就越強。采用單伸縮立柱，匕不超過1.6；若匕大于1.6,需加機械加長段或采用雙伸縮立柱。通常薄煤層支架的匕值為2.5?3.0；中厚煤層支架匕值為1.4?1.6。5、 覆蓋率支架覆蓋率是頂梁接觸頂板的面積與支架面積之比值，即：5=BL/(L+C)(B+K)x100%覆蓋率應(yīng)符合頂板性質(zhì)的要求，一般不穩(wěn)定頂板6485%?95；中等穩(wěn)定頂板6475%?85%；穩(wěn)定頂板6460%?70%。否則會引起冒頂。6、 底座的寬度支架底座寬度一般為1.1?1.2m。為提高橫向穩(wěn)定性和減小對地板比壓，厚煤層支架，可加大到1.3m左右，放頂煤支架為1.3?1.4m。底座中間安裝推移裝置的槽子寬度，與推移裝置的結(jié)構(gòu)和千斤頂缸徑有關(guān)，一般為300?380啞。7、 選擇液壓支架型號由上面計算出的支架最大和最小結(jié)構(gòu)高度和支護強度的數(shù)值。選擇合適的液壓支架。其參數(shù)如下表3-2：

液壓支架示意圖表3-2支撐掩護式支架BC520-25/47參數(shù)型號支撐高度/m工作阻力/kN初撐力/kN支護強度/Mpa煤層傾角/(°)質(zhì)量/tZY35B1.70?3.50392018420.715<2510.88三、支架布置臺數(shù)N=L/A式中N一支架布置臺數(shù)；臺L一工作面長度，mA——臺支架支護寬度，通常為1.5m。則N=150/1.5=100臺第四章刮板運輸機選型一、 運輸能力刮板輸送機溜槽中刮板輸送機是連續(xù)運輸設(shè)備，其每小時運輸能力為：Q=3.6qvt/h式中v-刮板鏈運行速度，m/s；q-輸送機上單位長度貨載重量，kg/m。刮板輸送機工作時，貨載沿溜槽連續(xù)均勻分布，被刮板鏈拖帶而沿溜槽移動，所以q值溜槽中貨載斷面積有關(guān)Q=1OOOFoYkg/m式中F°-貨載斷面積，皿Y-貨載的松散密度，t/皿，對于煤炭Y=0.85?1.0。刮板輸送機裝運貨載的最大橫斷面積與六彩的結(jié)構(gòu)形式與結(jié)構(gòu)尺寸有關(guān)，還與松散煤的堆積角度有關(guān)。考慮上述因素，刮板運輸送機每小時輸送能力為：Q=3600FWyvt/h式中F-貨載做大橫斷面積，皿；中-貨載的裝滿系數(shù)，一般取0。75?0.9.二、 電動機功率電動機功率N=Wv/1000nkW

d0式中W0-刮板輸送機總牽引力，N；n-傳動裝置效率，n=0.8?0.85。對用于機械化采煤工作面與采煤機配合工作的可彎曲刮板輸送機，其貨載的裝載長度隨采煤機的移動而變化。在這種情況下，輸送機的電動機功率應(yīng)按等效功率來計算，并驗算電動機的啟動能力與過載能力Ne0.6"(N)2+Nmin+(N)2kWd max min式中Nmax-刮板輸送機滿載荷時，電動機最大功率；Nmin-刮板輸送機空載時，電動機最小功率。刮板輸送機電動機容量N0=KdNd式中K「備用系數(shù)，一般取Kd=1.15?1.20。三、刮板鏈強度為了保證刮板鏈工作的可靠性，必須以鏈條在工作中所能承受的最大張力驗算其強度。最大張力為最大靜張力與動張力之和，動張力可按最大靜張力的15%?20%計算。刮板鏈的抗拉強度以安全系數(shù)K表示。對于單鏈刮板輸送機，應(yīng)滿足K=Sp/1.2SmN3.5對于雙鏈刮板輸送機，應(yīng)滿足K=2Sp入/1.2SN3.5式中 K-刮板鏈抗拉強度安全強度；Sp-一條刮板鏈的破斷拉力，N；入-雙鏈負(fù)荷不均勻系數(shù)，對于模鍛鏈入=0.65，圓鏈入二0.85。

四、確定刮板輸送機型號根據(jù)以上計算，選擇刮板運輸機的機型為重型刮板運輸機SGZ-764/320W，其性能參數(shù)如表4-1所示刮板運輸機示意圖表4-1重型刮板運輸機SGZ-764/320W性能參數(shù)設(shè)計長度(m)輸送量(t/h)破斷拉力/kN電動機功率/kW鏈速(m/s)鏈條規(guī)格/mm中部槽寬/mm重量/t1509008502X1600.95中26X92764204第五章轉(zhuǎn)載機及膠帶輸送機的選型一、轉(zhuǎn)載機選型由采煤機、液壓支架、刮板輸送機類型及其參數(shù)可選擇合適的轉(zhuǎn)載機，選擇SZZ764/200型橋式轉(zhuǎn)載機，其性能參數(shù)如表5-1

轉(zhuǎn)載機示意圖表5-1 SZZ764/200型轉(zhuǎn)載機性能參數(shù)系列型號輸送量t/h設(shè)計長度m中部槽內(nèi)寬mm裝機功率kw刮板鏈型式SZZ764/200100050200724中雙鏈二、膠帶輸送機選型由采煤機、液壓支架、刮板輸送機類型及其參數(shù)可選擇合適的可伸縮膠帶輸送機，選擇DSJ100/100/2X160型或者DSJ120/100/2X200型可伸縮膠帶輸送機，其性能參數(shù)如表5-2

膠帶輸送機示意圖表5-2 DSJ100/100/2X160(2X200)型膠帶輸送機性能參數(shù)產(chǎn)品型號運量(t/h)運距(m)帶寬(mm)帶速(m/s)傾角(°)電機功率(kW)傳動滾筒(mm)托錕直徑(mm)DSJ100/100/2X1601000122510003.1502X160中830中133DSJ120/100/2X2001000100012003.1502X200中830中133第六章配套驗算一、 生產(chǎn)能力配套生產(chǎn)能力配套的原則是：工作面輸送機的生產(chǎn)能力略大于采煤機的理論生產(chǎn)率，順槽轉(zhuǎn)載機和膠帶輸送機的生產(chǎn)能率應(yīng)大于工作面輸送機的生產(chǎn)率，否則采煤機割下的煤可能運不出去。二、 設(shè)備的空間尺寸配套關(guān)系采煤機依靠工作面輸送機導(dǎo)向并在其上移動，而工作面輸送機與液壓支架又互為支點移架和推溜，因此三者的尺寸應(yīng)協(xié)調(diào)。圖6-1所示是三機配套尺寸的一般要求。從安全角度考慮，工作面無立柱寬度R應(yīng)盡可能減小，但它受到設(shè)備寬度的制約。由6-1圖可知:R=B+E+W+X+d/2式中B-截深，mm; d-立柱外徑，mm.E-煤壁與饞煤板應(yīng)留的空隙，一般取100?150mm;W-工作面輸送機的寬度，mm;X-支架前柱與輸送機電纜間的距離，一般取150?200mm;為了減小無立柱空間寬度R，保證鏟煤板端與煤壁間距離E及采煤機電纜拖移裝置對準(zhǔn)輸送機的電纜槽。采煤機的機身中心線相對于輸送機中部槽中心線向煤壁方向偏移一個距離e，其大小隨機型而定。人行道寬度K應(yīng)大于700mm，在薄煤層中，人行道寬度應(yīng)大于400mm。從頂梁尺寸看，R=L+C°L為頂梁臂長度，C為梁端距。梁端距越小越好，以增大支架對頂板的