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矿井提升及运输设备选型设计 毕业设计 顾子钰 学号 (1)


1 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书(论文)

毕 业 设 计(论文)
(说 明 书)

题 姓 学

目: 矿井提升及运输设备选型设计 名: 顾子钰 号:

平顶山工业职业技术学院 2013 年 3 月 9 日

2 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书(论文)

平顶山工业职业技术学院 毕 业 设 计 (论文) 任 务 书
姓名 专业 顾子钰 机电一体化 年 年 年 月 月 月 日 日 日

任 务 下 达 日 期 设计(论文)开始日期 设计(论文)完成日期 设计(论文)题目: A·编制设计

矿井提升及运输设备选型设计

B·设计专题(毕业论文)



导 教

师 任

系(部)主

年 月 日

3 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书(论文)

平顶山工业职业技术学院 毕业设计(论文)答辩委员会记录
系 专业,学生 顾子钰 于 月

日进行了毕业设计(论文)答辩。 设计题目: 专题(论文)题目: 指导老师: 答辩委员会根据学生提交的毕业设计(论文)材料,根据学生答辩情况, 经答辩委员会讨论评定,给予学生 为 答 辩 委 员 会 人 答辩委员会主任(签字) : 答辩委员会副主任(签字) : 答辩委员会委员: , , , , , 。 人 , 出 席 顾子钰 毕业设计(论文)成绩 矿井提升及运输设备选型设计 矿井提升及运输设备选型设计

4 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书(论文)

平顶山工业职业技术学院毕业设计(论文)评语
第 共 学生姓名: 专业 年级 页 页

毕业设计(论文)题目: 评 阅 人: 指导教师: 成 绩:

矿井提升及运输设备选型设计
(签字) 年 月 日

系(科)主任: 日

(签字)





毕业设计(论文)及答辩评语:

5 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书(论文)





本设计主要对平煤八矿矿井生产所用的提升及运输设备的选型进行的一次合 理选择。 根据平煤八矿地理位置和交通环境等因素,采用合理方案。 矿井提升需要用一些专用的提升设备, 主要有提升容器, 提升钢丝绳, 提升机, 井架,装卸载设备以及一些辅助设备。矿井提升设备是矿山较复杂而庞大的机电设 备,它不仅承担物料的提升与下放任务,同时还上下人员。矿井运输是煤炭生产过 程的一部分,煤炭的井工生产中,运输线路长,巷道条件多种多样,运输若不畅通, 采掘工作就无法继续进行,井工生产的煤矿运输作业,包括从工作面到矿井地面的 煤炭运输和辅助运输,辅助运输包括矸石、材料、设备和人员运输。 本书分四篇就以上几种设备的选型计算方法进行系统论述。

关键词:提升机、运输机

-1平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书(论文)

目录
第 1 章 平煤八矿介绍............................................................................................................................. - 3 第 2 章 刮板输送机的选型计算............................................................................................................. - 4 2.1 运输能力的确定.......................................................................................................................... - 4 2.1.1 生产率的确定................................................................................................................... - 4 2.2.1 运输能力的计算............................................................................................................... - 5 2.2 电动机功率的校验...................................................................................................................... - 6 2.2.1 运行阻力计算.................................................................................................................... - 6 2.2.2 电动机功率的校验........................................................................................................... - 7 2.3 刮板链强度校验........................................................................................................................... - 7 2.3.1 最大张力的计算................................................................................................................ - 7 2.3.2 刮板链的安全系数............................................................................................................ - 8 第 3 章 顺槽皮带机的选型计算............................................................................................................. - 8 3.1 输送带的宽度............................................................................................................................ - 9 3.2 牵引力及运行功率.................................................................................................................... - 10 3.2.1 驱动滚筒上所需的牵引力 .............................................................................................. - 10 3.2.2 带式输送机所需的运行功率 .......................................................................................... - 11 3.3 输送机的运行阻力.................................................................................................................... - 12 3.4 输送带张力计算........................................................................................................................ - 14 3.4.1 按摩擦条件计算张力...................................................................................................... - 14 3.4.2 满足输送带垂度所需张力 .............................................................................................. - 15 3.5 输送带强度校验........................................................................................................................ - 16 3.6 电动机功率校验........................................................................................................................ - 17 第 4 章 大巷电机车的选型计算........................................................................................................... - 18 4.1 电机车及矿车的初选.............................................................................................................. - 18 4.2 列车组成的计算........................................................................................................................ - 18 4.2.1 按粘着力计算.................................................................................................................. - 19 4.2.2 按牵引电动机温升计算 .................................................................................................. - 20 4.2.3 按制动条件计算.............................................................................................................. - 21 4.2.4 列车组成的确定.............................................................................................................. - 22 4.3 电动机台数的计算.................................................................................................................... - 22 4.3.1 一台机车在一个工作班内能往返运行的次数 .............................................................. - 22 4.3.2 每班运煤所需列车数...................................................................................................... - 23 4.3.3 每班运送总次数.............................................................................................................. - 23 4.3.4 工作机车台数.................................................................................................................. - 23 4.3.5 备用与检修台数.............................................................................................................. - 23 4.3.6 所需机车总数.................................................................................................................. - 23 第 5 章 主井提升设备选型计算........................................................................................................... - 24 5.1 箕斗的选择 ............................................................................................................................... - 24 5.1.1 确定合理的经济速度...................................................................................................... - 24 5.1.2 估算一次提升循环时间 Tx ............................................................................................. - 25 -1'

-2平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书(论文)

5.1.3 确定一次合理提升量 Q' ................................................................................................ - 25 5.1.4 选择标准箕斗.................................................................................................................. - 25 选择提升钢丝绳........................................................................................................................ - 26 5.2.1 单绳端荷重...................................................................................................................... - 26 5.2.2 钢丝绳悬垂长度.............................................................................................................. - 26 5.2.3 钢丝绳单位长度质量...................................................................................................... - 27 5.2.4 钢丝绳安全系数校核..................................................................................................... - 27 5.2.5 钢丝绳的使用与维护...................................................................................................... - 27 5.2.6 钢丝绳的检查和试验...................................................................................................... - 28 选择提升机和天轮.................................................................................................................. - 28 5.3.1 提升机卷筒直径 D .......................................................................................................... - 28 5.3.2 实际需要卷筒的容绳宽度 .............................................................................................. - 29 5.3.3 计算实际缠绕层数.......................................................................................................... - 29 5.3.4 钢丝绳实际最大静张力的校验 ...................................................................................... - 29 5.3.5 钢丝绳实际最大静张力差的校验 .................................................................................. - 29 5.3.6 天轮的选择...................................................................................................................... - 30 提升机与井筒相对位置的计算................................................................................................ - 30 5.4.1 确定井架高度.................................................................................................................. - 30 5.4.2 计算卷筒中心至井筒中钢丝绳间的水平距离 .............................................................. - 30 5.4.3 计算钢丝绳弦长.............................................................................................................. - 30 5.4.4 钢丝绳最大外偏角.......................................................................................................... - 31 5.4.5 钢丝绳最大内偏角.......................................................................................................... - 31 5.4.6 钢丝绳下出绳角.............................................................................................................. - 31 预选提升电动机...................................................................................................................... - 31 5.5.1 确定电机额定转数.......................................................................................................... - 32 5.5.2 预选电动机功率.............................................................................................................. - 32 5.5.3 电动机额定拖动力.......................................................................................................... - 32 提升系统总变位质量................................................................................................................ - 33 5.6.1 电动机转子变位质量...................................................................................................... - 33 5.6.2 提升机变位质量.............................................................................................................. - 33 5.6.3 天轮变位质量.................................................................................................................. - 33 5.6.4 钢丝绳变位质量.............................................................................................................. - 33 5.6.5 容器变位质量.................................................................................................................. - 33 5.6.6 载荷变位质量.................................................................................................................. - 33 运动学参数计算........................................................................................................................ - 34 5.7.1 主加速度 a1 的确定 ......................................................................................................... - 34 5.7.2 减速度 a3 的确定........................................................................................................... - 34 5.7.3 运动学参数计算.............................................................................................................. - 34 5.7.4 提升能力校验.................................................................................................................. - 35 5.8 动力学参数计算........................................................................................................................ - 36 -2-

5.2

5.3

5.4

5.5

5.6

5.7

-3平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书(论文)

5.9 电动机容量校验........................................................................................................................ - 37 5.9.1 等效时间的计算.............................................................................................................. - 37 5.9.2 等效力的计算.................................................................................................................. - 38 5.9.3 电动机等效功率的计算 .................................................................................................. - 38 5.9.4 工作过负荷校验.............................................................................................................. - 38 5.9.5 特殊过负荷校验.............................................................................................................. - 38 结束语 ...................................................................................................................................................... - 40 参考文献 .................................................................................................................................................. - 41 致 谢 .................................................................................................................................................. - 42 -

第1章

平煤八矿介绍

平顶山天安煤业股份有限公司八矿(简称:平煤股份八矿)位于河南省平顶山市区 东部, 北依焦赞山, 南临平安大道, 东与许昌市襄城县毗连, 距许平南高速公路 7 公里, 西距市中心 11 公里,311 国道、孟(庙)宝(丰)铁路穿境而过。矿区铁路专用线从 储煤仓直达田庄集配站和武汉铁路局平顶山东站,与孟宝铁路相连。位置优越,交通便 利,环境略差。 八矿始建于 1966 年 10 月 12 日,是我国自行设计和施工的第一座特大型矿井,设 计年生产能力 300 万吨,1981 年 2 月 13 日一期工程投产,1984 年 12 月 30 日二期工程 投产。矿井附设坑口选煤厂于 1977 年 7 月动工兴建,1985 年 12 月 28 日移交投产,年 入洗量 180 万吨。 八矿煤质优良,储量丰富。煤田面积 43.8 平方公里,东西长 12.5 公里,南北宽 3.65 公里。八矿含煤地层主要为二叠系石盒子组、山西组、石炭系太原群,主要可采 煤层有丁、戊、己 3 组 4 层(丁 5.6、戊 9.10、己 15、己 16.17) ,煤层厚度 11.6 米, 煤层倾角一般在 5 至 32 度之间。主要煤种为肥煤、1/3 焦煤、焦煤,低硫、低磷,灰 分 15%-36%,发热量为 20.1—29.1 兆焦/千克,是冶金、电力、化学工业的重要原料和 优良动力用煤,畅销湖南、湖北、广东、广西、河南、华东等地。 近年来,八矿深化改革,加快发展,坚持以成本控制为中心,抓住煤质、材料、电 费、租赁费、工资、专项资金等成本管理要素,健全完善指标分解体系、目标成本控制 体系、考核落实体系、监督保障体系,全员全过程控制成本,企业经营管理不断加强, 经济效益不断提高。 建矿以来,八矿曾被授予“全国煤炭工业行业一级安全高效矿井”、“中国煤炭工 业科技进步优秀矿井”、“中国煤炭工业科技创新示范矿”、“全国部门绿化 400 佳单 位”、“河南省‘五优’矿井”、“河南省一级安全质量标准化矿井”、“河南省煤炭

-3-

-4平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书(论文)

系统安全生产先进单位”、 “河南省煤炭系统文明煤矿”、 “河南省文明单位”等称号。 目前, 八矿全体干部职工在党的十七大精神指引下, 以“讲党性修养、 树良好作风、 促科学发展” 活动为契机,深入贯彻落实科学发展观,全面践行新型资源观,坚定走 平煤特色发展之路,以安全生产为重点,以成本控制为中心,以企业文化建设为载体, 以构建和谐矿区为主题,以改善民生为出发点和落脚点,加快二水平及八矿二井建设, 加快循环经济建设,奋力向建设 500 万吨现代化矿井、构建平安、发展、创新、文化、 和谐八矿的目标挺进。

第2章

刮板输送机的选型计算

刮板输送机,属于煤矿运输机械。用以解决煤矿 15°-25°大倾角上山运输时,减 速器倾角大、润滑不良、漏油、离心摩擦式联轴器进油打滑引发火灾,电动机烧损,过 渡槽中卡链、断链、物料易滚落等问题。该矿用刮板输送机由防爆电动机通过离心摩擦 式联轴器、减速器、圆环链轮和机尾滚筒带动圆环链条上的刮板组成,其先进之处是: 通过一种新型机头架改变电动机、联轴器、减速器在机头部的装配角度,使其在大倾角 上运时呈近水平。在过渡槽中板下面安装防卡链板,设计加大中部槽的装载深度。采用 该机有效解决以上问题,降低事故率和材料消耗,并能减少巷道掘进长度和运输设备数 量。

2.1 运输能力的确定

2.1.1 生产率的确定
当工作面采用采煤机时,因为煤是连续而均匀地装到输送机上的.所以生产率可按 采煤机的生产率计算.

Q ? 60 ? h ? b ? r ?Vg

式中:h—— 一次采高,h= 3.5m; b —— 采煤机一次截深,b = 0.6m; r —— 原封煤容重,r = 1.35 t / m ; Vg —— 采煤机的最大牵引速度, Vg = 3.5 m/min;
-43

-5平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书(论文)

则: Q ? 60 ? 3.5 ? 0.6 ?1.35 ? 3.5 ? 595.35t / h 考虑到刮板输送机的运输能力应大于采煤机的生产率,所以选择 SGZ-764/320W 重 型刮板输送机.其主要技术规格如下: 运输能力 Q=900t/h; 刮板链速度 V=0.95m/s; 刮板链单位长质量 q=36.26kg/m; 刮板链破断拉力 F=850kN; 电动机功率 N=2×160kw; 中部槽尺寸长×宽×高(mm)1500×764×222; 由于实际工作面长度和煤层倾角、煤层厚度等条件各不相同,需要对刮板输送机的 运输生产能力、电机功率、刮板链强度进行验算。

2.2.1 运输能力的计算
QO ? 3600F? rv
式中: 可求得
1 0.764 ? 0.444 tg 30? 2 2 ×(0.764-2×0.222)× 2 F=0.764×0.222+ =0.184 m

F —— 货载最大横断面积;中部槽装煤的动堆积角按 30°,从几何关系

Ψ ——装满系数,按水平计算取 1; 表 1-1 况 装满系 数 装满系数 输送情 输 0.9~1
3

水平及向下运

向 5? 0.8





输 10? 0.6 15? 0.5

r——散集容重,r=0.95 t / m ; v——刮板链速,v=0.95 m / s ; 则:

QO =3600×0.184×1×0.95×0.95=599.08 t / h >573.86 t / h
有计算结果可知所选刮板输送机的输送能力满足要求。

-5-

-6平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书(论文)

2.2 电动机功率的校验 2.2.1运行阻力计算
刮板输送机运行阻力按直线段和曲线段分别计算。 沿倾斜运行的刮板输送机的重段直线段阻力除克服煤和刮板链的运行阻力外, 还需 要克服煤和刮板链的重力。 重段阻力: Wzh = (qw ? ql wl ) Lg 空段阻力: Wk ? ql Lgwl 式中: q —— 中部槽单位长度的装煤量

q ? FV ? 0.184 ? 0.95 ?103 ? 174.8kg / m ; ql ——刮板链单位长度的质量, ql =36.26 kg / m ;
L ——刮板输送机的长度, L =150 m ;

w —— 煤在槽内运行的阻力系数,采用中双链取 0.7;
wl —— 刮板链在槽内运行的阻力系数取 0.35;
g —— 重力加速度取 9.8 m/s;

则:

Wzh ? (qw ? ql wl )Lg =(174.8×0.7+36.26×0.35)×150×9.8
=198524.97N

Wk ? ql Lgwl =36.26×150×9.8×0.35=18655.77N
刮板链在链轮处的弯曲阻力分别使其重段阻力和空段阻力增加 10%,则刮板输送机 的总运行阻力即电动机的牵引力为:

WO =1.1×1.1( Wzh ? Wk )=1.21( Wzh ? Wk )=262788.7N
表 1-2

w0 及 w 选取表
阻力系数 链子类型 煤在溜槽 刮板链在

中的移动阻力 溜槽中的移动

-6-

-7平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书(论文)

系数 w 单 双 链 链 0.4~0.6 0.6~0.8

阻力系数

w0

0.3~0.4 0.3~0.4

2.2.2 电动机功率的校验
电动机轴上的功率: WV N d ? O ? KW ? 1000 式中: WO ——总牵引力; V—— 刮板链运行速度,V=0.95m/s;
Nd ? WOV 262788.7 ? 0.95 ? 1000 1000 =249.6KW<2×160KW

则:

所以所选刮板输送机的电动机满足要求。

2.3 刮板链强度校验

2.3.1最大张力的计算

-7-

-8平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书(论文)

如图:可知点 2 处为最大张力点,点 3 为最小张力取为 0N。用逐点计算法求刮板 链各点的张力:

S3 ? 0 N ; S4 ? Wk ? 18655.77 N ; S1 ? S4 ? W4?1;
其中 W4?1 ——刮板链饶过链轮时的阻力,取 W4?1 ? 0.06S4 所以 S1 ? 1.06S4 =1.06×18655.77=19775.12N;

S2 ? S1 ? Wzh =19775.12+198524.97=218300.09N;
则点 2 处为最大张力点

Smax ? S2 ? 218300.09N

2.3.2刮板链的安全系数
n?

双链 式中:

2Sd ? 1.2Smax

Sd ——一条刮板链的破断拉力, Sd =850kN; Smax ——刮板链的最大静张力(N) ;
λ —— 双链负荷不均匀系数,中双链取 0.88;

则:

n?

2Sd 2 ? 850 ?103 ?? ? 0.88 ? 5.71 1.2Smax 1.2 ? 218300.09 >3.5

所以刮板链强度满足要求。

第3章

顺槽皮带机的选型计算

带式输送机是以胶带兼作牵引机构和承载机构的一种运输设备, 它在矿井地面和井 下运输中得到极其广泛的应用。带式输送机具有体积小、耗电少、维修方便、效率高的
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-9平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书(论文)

特点。在运输过程中对物料的破碎性小,抛撒煤炭少,因此在煤矿的井上、井下运输中 广泛使用 井下矿用带式输送机,该机包括机架、主动滚筒、传动滚筒、卸料滚筒、张紧滚筒、 防跑偏辊、皮带托辊,接料斗,机尾滚筒,皮带组成,其特征是在机架的上部,沿着机 架的两侧装有防跑偏辊, 防跑偏辊是可以旋转的, 其作用在于防止运动的皮带发生偏移; 皮带托辊安装在机架上,三个可转动的皮带托辊组成一个“*”字型结构,其作用不仅 可以对皮带起支撑作用,还可使煤炭向皮带中间聚集,可增加传送的煤炭量,提高工作 效率,同时还有助于防止对运动皮带的偏移现象。

3.1

输送带的宽度

原煤的安息角为 25°,原煤的堆积密度 0.95t/ m ,皮带机的工作倾角β =8°。 查表可知倾斜系数K=0.97。 因为煤是连续地从刮板输送机上转载到皮带机上的, 所以皮带机的生产率可按刮板 输送机的生产率计算即 Q=595.35t/h。 考虑其向上的工作条件所以选用带速 V=1.6m/s,为了保证给定的运输能力,带 上必需具有的堆积横断面积为 Q 595.35 F? ? ? 0.112m2 3.6rVK 3.6 ? 950 ?1.6 ? 0.97 查表可知输送机的承载托辊槽角为 35°,物料的安息角为 25°时,带宽为 1000 mm的输送机上允许的物料堆积的横断面积为 0.13365 ㎡。 此值大于计算所需的堆积横 断 面 积 , 据 此 选 用 带 宽 为 1000 m m 的 输 送 带 能 满 足 需 要 。

3

-9-

- 10 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书(论文)

注:图 1 中 B 为皮带的宽度 L3 为托辊长度,θ 为动安息角,λ 皮带槽角。 如上计算:确定选用带宽 B=1000mm,680S 型煤矿用阻燃输送带,输送带按

qd =11.6 kg / m 计算。
表 2-1 各种带宽允许的块度表 B(mm) 500 100 150 650 130 200 800 180 300 1000 250 400 1200 300 500 1400 350 600 1600 420 700 1800 480 800

ap

(mm)

amax (mm)

amax ——货载最大块度的横向尺寸;mm

ap

——货载平均块度的横向尺寸;mm

3.2 牵引力及运行功率

3.2.1驱动滚筒上所需的牵引力
参照类似的带式输送机 取
' qg

=22 kg / m ,

q" ei? g

= 7 kg / m 。略去特种阻力 WT 1 和 WT 2 ,

计算运煤驱动滚筒上所需的牵引力:
- 10 -

- 11 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书(论文)

' P ? C ?? q ? 2qd ? ? qg ? q" ? Lg? ? qLg sin ? g? ?

式中:C ——附加阻力系数取 1.12; q——单位长度输送带上运物料量,
q? Q 599.08 ? ? 104kg / m ; 3.6V 3.6 ?1.6

qd ——输送带单位长度质量, qd =11.6 kg / m ;
' ' qg —— 重段单位长度上分布的托辊旋转部件的质量,取 qg =22 kg / m ;

q" g

—— 空段单位长度上分布的托辊旋转部件的质量, 取 q" = 7 kg / m ; g

L —— 输送机的辅设长度 850m; g——重力加速度,取g=10m/ s ;
2

? —— 输送带在托辊上运行的阻力系数,取 ? =0.022;
表 2-2 物料断面系数 动堆积角 平形 K 槽形 316 385 422 458 496 10? 67 20? 135 25? 172 30? 209 35? 247

? —— 输送机工作倾角为 8°;
则: P ? 1.12 ? ?104 ? 2 ?11.6 ? 22 ? 7? ? 850 ?10 ? 0.022 ?
1 0 4 1? 8 5 0 ? 0 ? s i n155744 °= 8

3.2.2带式输送机所需的运行功率
计入驱动设备的传动效率 ? ,所需电动机的功率为:
N? PV

?

式中:P—— 驱动滚筒上所需的牵引力,155.744KN; V—— 输送带速度,V=1.6m/s;
- 11 -

- 12 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书(论文)

? ——驱动设备的传动效率取 0.9;

则: N ?

PV

?

?

155.744 ?1.6 ? 277 KW 0.9

所以可以选用 570KW 的 JRQ ? 1512 ? 8 型电动机。 表 2-3 倾角系数 工作倾角 C 0?~1? 1 10?~15? 0.95 15?~20? 0.9

3.3 输送机的运行阻力

按所给条件,本设计有重段和空段两个直线倾斜区段。 表 2-4 托辊型式 工作条件 清洁干燥 少量尘埃正常湿度 大量尘埃湿度大 输送带沿托辊运行阻力系数 槽形( ? ? ) 0.02 0.03 0.04 平形( ? ?? ) 0.018 0.025 0.035

' Wzh ? ?? q ? qd ? cos ? ? qg ? Lg? ' cos ? ? ? q ? qd ? Lg sin ? ? ? 重段阻力:

空段阻力: 式中:

Wk ? ? qd cos ? ? q" ? Lg? " cos ? ? qd Lg sin ? g

q—— 单位长度输送带上运物料量,
q? Q 599.08 ? ? 104kg / m 3.6V 3.6 ?1.6 ;

qd —— 输送带单位长度质量, qd =11.6 kg / m ;
' qg

—— 重段单位长度上分布的托辊旋转部件的质量,取
- 12 -

' qg

=22 kg / m ;

- 13 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书(论文)

q" g q" g

—— 空段单位长度上分布的托辊旋转部件的质量,取

= 7 kg / m ;

L —— 输送机的辅设长度 850m; g—— 重力加速度,取g=10m/ s ;
2

? ' ——输送带沿重段运行的阻力系数取 0.05;
表 2-5 托辊转动部分重量表 带 托辊型式 500
Gg?

宽 650
G g ??

B

(毫米) 800 1000

(公斤) 14 11 12 11 22 17 17 15

槽 形 平 形

铸铁座 冲压座 铸铁座 冲压座

11 8 8 7

12 9 10 9

? " ——输送带沿空段运行的阻力系数取 0.04;
? —— 输送机工作倾角为 8°;
则:

Wzh ? [?104 ? 11.6 ? cos8? ? 22] ? 850 ?10 ? 0.05 ? cos8? + ?104+11.6 ? ? 850 ?10 ? sin 8? =194188.9N
Wk ? ?11.6 ? cos8? ? 7 ? ? 850 ? 10 ? 0.04 ? cos8? ? 11.6 ? 850 ? 10 ? sin 8? ? 19951N

表 2-6

带宽与帆布层数配合表 带宽 500 3-4 650 4-5 800 4-6 1000 5-8 1200 5-10 1400 6-12

帆布层数

- 13 -

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3.4 输送带张力计算

输送带张力按逐点计算法计算,由于带式输送机是靠摩擦力传递牵引力的,输送带 张力应满足传递所需牵引力的要求;为使输送带在两滚筒间垂度不过大,对输送带的张 力也有一定要求,所以在进行输送带张力计算过程中输送带张力要按以上两个条件计 算: 摩擦传动条件:即输送带的张力必须保证工作时输送带在传动滚筒上不打滑; 2)垂度条件:即输送带的张力必须保证输送带在两托辊间的下垂度不超过规定值.

3.4.1按摩擦条件计算张力
按逐点计算法计算,如下图:

S2 ? S1 ? Wk

① ② ③

S3 ? KS2 ? K ? S1 ? Wk ? ? 1.05 ? S1 ? Wk ?
S4 ? S3 ? Wzh
按摩擦传动条件可列出 S1 与 S4 关系:

? e?? ? 1 ? S4 ? S1 ?1 ? ? n ? ?
式中: n —— 摩擦力备用系数取 1.17;
? —— 输送带和滚筒间摩擦系数取 0.25;



5? ? —— 输送带在滚筒上的围包角,查表可取 4 ;

则:

S4 ? 2.43S1
- 14 -



- 15 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书(论文)

联立上面①②③⑤式得

S1 ? 155897 N S2 ? 175848N S3 ? 184640 N S4 ? 378830N
所以
' Smin ? S1 ? 155897 N ' Smax ? S4 ? 378830N

3.4.2满足输送带垂度所需张力
Smin ? 5 ? q ? qd ? L'g g cos ?
式中:q——单位长度输送带上运物料量,
q? Q 599.08 ? ? 104kg / m 3.6V 3.6 ?1.6 ;

qd —— 输送带单位长度质量, qd =11.6 kg / m ;

L'g

—— 重段托辊间距,取

L'g

=1.2m;
- 15 -

- 16 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书(论文)

g—— 重力加速度,取g=10m/ s ;

2

? —— 输送机工作倾角为 8°;
则:

Smin ? 5? ?104 ?11.6? ?1.2 ?10 ? cos8? ? 6868N
所以输送带垂度张力满足要求。 表 2-7 输送带与滚筒间的摩擦系数 输送带 滚筒 干 无衬光面滚筒 潮 燥 湿 带

' < Smin ? S1 =155897N

橡胶输送

塑料输送带 0.17 0.15 — 0.3 0.25 — — — —

0.25 0.20 0.10 0.40 0.35 — 0.4~0.5 0.30~0.35 0.25

有 泥 水 干 胶 面 滚 筒 潮 燥 湿

有 泥 水 干 人 字 沟 槽 胶 面 滚 筒 潮 燥 湿

有 泥 水

3.5 输送带强度校验

煤矿用阻燃带的安全系数
m? Sd ? B Smax

式中:

Sd —— 阻燃输送带的拉断强度 680N/mm;
B —— 阻燃带宽度 1000 mm;

- 16 -

- 17 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书(论文)

Smax —— 输送带的最大静张力,即 Smax ? S1 ? 155897 N ;
m?
则:

Sd ? B 680 ?1000 ? ? 4.36 Smax 155897

所以输送带强度满足要求。

3.6 电动机功率校验

输送机牵引力
P ? S y ? S l ? kl ? S y ? S l ?

式中:

Sy

—— 主动滚筒相遇点张力,

S y S4 ? 378830 = N;

Sl —— 主动滚筒分离点张力, Sl = S1 ? 155897 N ; k l —— 阻力系数,取 k l =0.04;
则:

P ? 378830 ?155897 ? 0.04 ? ?378830 ?155897 ?
? 244322.08

N?

功率: 式中:

P ?V 1000?

P —— 输送机牵引力(N) ;

V —— 输送带速度 V=1.6m/s;

? —— 传动装置效率取 0.83;
N? 244322.08 ?1.6 ? 470.98KW 1000 ? 0.83

则:

因为电动机应留有 15-20﹪的备用系数。
1.2 N ? 1.2 ? 470.98 ? 565.17 KW <570KW

所以所选择的电动机额定功率满足其运输功率的要求。
- 17 -

- 18 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书(论文)

第4章

大巷电机车的选型计算

电机车运输是矿井水平巷道长距离运输的主要方式, 它是矿井运输中极为重要的部 分。电机车具有良好的性能,它运行速度快,效率高,维护简单,运转可靠,成本低。 适用于弯道和支线较多的运输巷道。可以做多种运输工作。 电机车按供电方式的不同可分为架线式和蓄电池式两大类, 架线式电机车主要用于 非瓦斯矿及一、二级瓦斯矿有新鲜风流的大巷道中。超级瓦斯矿绝对不允许使用,所以 只能用蓄电池式电机车。

4.1

电机车及矿车的初选

按照一般的选用经验,因为年产量 An ? 150万吨 >120 万吨,可初步选用架线式电 机车 ZK 20 ? 9 / 550 ,其技术特征为:机车粘着质量 P=20t,轨距 L=900 ㎜,机车长时 牵引力 Fch =12.75KN,牵引电动机的额定电压 V=550V;选用底卸式矿车 MDC 5.5 ? 9 ,其 技术特征为:最大装载量 G =5t,自重质量 G0 =300 ㎏。

4.2 列车组成的计算

一列车应由多少辆矿车组成,要按机车的牵引能力和制动能力计算。牵引能力受粘 着力和牵引电机温升条件限制;制动能力是能够在规定的距离内停车。所以列车组成按 以下三个条件确定。 表 3-1 粘着系数表 工作状态 散砂起动 散砂制动
- 18 -

ψ值 0.24 0.17

- 19 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书(论文)

不散砂制动

井下巷道:0.09;地面:0.12

4.2.1按粘着力计算
以机车沿上坡牵引重载列车在起动时车轮不打滑为计算依据。 满足粘着力条件机车 最多牵引的矿车数:
n? ? P ? ? ? 1? ? ' G ? G0 ? ? zh ? i p ? 0.11a ? ? ?
P —— 机车质量,P=20t;

式中:

G —— 矿车载重的质量,G=5t;

G0 —— 矿车自重的质量, G0 =0.3t;
n—— 列车中的矿车数;
? —— 粘着系数,查表 3-1 按撒砂起动取 0.24;
' ' ?zh —— 重列车起动的阻力系数,查表 3-2 取 ?zh =0.0105;

ip

—— 轨道的平均坡度,一般为 3‰;

a —— 列车起动的加速度,一般取 0.04 m / s 2 ;
则:
n? 20 0.24 ? ? ?? ? 1? ? 46.7 5 ? 0.3 ? 0.0105 ? 0.003 ? 0.11? 0.04 ?

表 3-2

列车运行阻力系数 列车运行 列车起动

矿车载量 t 1 3 5

? zh
0.009 0.007 0.006

?k
0.011 0.009 0.007

? ? zh
0.0135 0.0105

?k?
0.0165 0.0135

- 19 -

- 20 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书(论文)

4.2.2按牵引电动机温升计算
电机车的牵引电机是按短时重复工作制运行的, 电机的发热校验可按每循环的等效 电流计算。即等效电流值不超过它的长时电流。由于牵引电机正常工作在牵引力特性曲 线的直线部分,牵引力与电流成正比,在计算中可以用等值牵引力代替等效电流,使等 值牵引力不超过长时牵引力。 按 满 足 牵 引 电 动 机 温 升 条 件 , 机 车 最 多 牵 引 的 矿 车 数 为 :
n? 1 G ? G0 ? ? Fch ? P? ? ?1000? ? ??zh ? idz ? g ? ? ?

式中:

n—— 列车中的矿车数;
G —— 矿车载重的质量,G=5t;

G0 —— 矿车自重的质量, G0 =0.3t; Fch —— 机车长时牵引力, Fch =12.75KN;

? —— 调车系数, 因运距大于 2 ㎞可知取 1.15; 运距小于 1000m 取 1.4; (
运距为 1000—2000m 取 1.25;运距大于 2000 m 取 1.15.) T ?? T ?? 其中: T —— 列车往返一个循环的运行时间,

T ? t zh ? tk

( min )

tzh —— 重列车运输时间,

t zh ?

60Lp 0.75Vzh

?

80Lp Vzh
( min )

t k —— 空列车运行时间,

tk ?

60 Lp 0.75Vk

?

80 Lp Vk
( min )

Lp
Lp ?

—— 加权平均运距,

L1Q1 ? L2Q2 2.5 ? 600 ? 2 ? 750 ? Q1 ? Q2 600 ? 750

? 2.22km
- 20 -

- 21 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书(论文)

Vzh —— 重列车运行速度,取 Vzh =17.7 km / h ; Vk —— 空列车运行速度,同样取 Vk =17.7 km / h ;
0.75—— 考虑列车运行中降速运行区段所乘的系数;

? —— 机车在往返一个循环的休止时间,取 20 min ;

? zh —— 重列车运行阻力系数,按表选取 0.006;
idz —— 等阻坡度取 2‰;
g —— 重力加速度取 10 m / s 2 ;

P —— 机车质量,P=20t;

则:

T ? t zh ? tk ?

2 ? 80 ? 2.22 ? 20 min 17.7

??

20 1 ? 20 ? 20 2

? ? 3 ? ? 1 12.75 ?10 n? ?? ? 20? ? 70 5 ? 0.3 ? 1 ? ?1000 ?1.15 ? 2 ? ? 0.006 ? 0.002 ? ?10 ? ? ?

4.2.3按制动条件计算
《煤矿安全规程》规定:列车制动距离,运送物料时不得超过 40m,运送人员时不 得超过 20m。 计算时按最不利的条件,即按重列车沿下坡运行且列车开始制动时的速度等于长 时速度,为使列车能在规定的距离内停车,列车应有的减速度:

b?

Vs2 2 Lshi

式中: Vs —— 制动开始时的运行速度, Vch ? 17.7km / h ? 4.9m / s ;

Lshi —— 实际制动距离,按运送物料 40m 计算;

b?
则:

Vs2 4.92 ? ? 0.3m / s 2 2 Lshi 2 ? 40

满足制动条件列车中最多矿车数为:
- 21 -

- 22 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书(论文)

n?

? P ? ? ? 1? ? ? G ? G0 ? 0.11b ? ? zh ? i p ? ?

式中:

P —— 机车质量,P=20t;

G —— 矿车载重的质量,G=5t;

G0 —— 矿车自重的质量, G0 =0.3t;
? —— 粘着系数,按撒砂制动取 0.17;
b —— 列车能在规定的距离内停车应有的减速度;

? zh —— 重列车运行阻力系数,按表选取 0.006;
ip
—— 轨道平均坡度,一般为 3‰;
n? 20 0.17 ? ? ?? ? 1? ? 18 5 ? 0.3 ? 0.11? 0.3 ? 0.006 ? 0.003 ?

则:

4.2.4列车组成的确定
列车组成应按同时满足上述三个条件来确定,即按其中最少的矿车数来确定。所以 该列车应该由 18 辆矿车组成。

4.3 电动机台数的计算

4.3.1一台机车在一个工作班内能往返运行的次数
Z1 ? 60Tb T ??

(次/班)

式中:

Tb —— 一个班内的运输工作时间,运送人员取 Tb =7.5 小时;
T —— 列车往返一个循环的运行时间,

- 22 -

- 23 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书(论文)

可知

T ? t zh ? tk ?

2 ? 80 ? 2.22 ? 20 min 17.7

? —— 机车在往返一个循环的休止时间,取 20 min ;
Z1 ? 60 ? 7.5 ? 11 20 ? 20 (次/班)

则:

4.3.2每班运煤所需列车数
Zb ? k1 ? k2 ? Ab nG

式中: Ab —— 每班运煤量,

Ab ? Q1 ? Q2 ? 600 ? 750 ? 1350t k1 —— 运输不均衡系数,取 k1 =1.25; k2 —— 矸石系数, k2 ? 1 ? 0.12 ? 1.12 ;
n——车组中的矿车数;
G —— 矿车载重的质量,G=5t;

则:

Zb ?

1.25 ?1.12 ?1350 ? 21 18 ? 5 (次/班)

4.3.3每班运送总次数
运人时,每一运输大巷按一次计算。该矿井为两翼开采,所以 Zr ? 2

Zc ? Zb ? Zr ? 21 ? 2 ? 23 (次/班)

4.3.4工作机车台数
N? Z c 23 ? ?2 Z1 11 台

4.3.5备用与检修台数
' 通过查阅资料 1<N<3,所以 N 取 1 .

4.3.6所需机车总数
N0 ? N ? N ' ? 2 ? 1 ? 3 台
- 23 -

- 24 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书(论文)

第5章

主井提升设备选型计算

5.1 箕斗的选择

已知下列基本参数:
6 矿井年产量: An ? 1.5 ?10 t

矿井深度: H s ? 350m 矿井年工作日: bn ? 300 天 矿井日工作小时数: tr ? 14h 装载高度: H z ? 18m 卸载高度: H x ? 20m
3 散集容积质量: ? ? 950kg / m

5.1.1确定合理的经济速度
Vm = 0.4 H =0.4 H z ? H s ? H x
式中: H——提升高度(m);

H z ——装载高度(m), H z =18m; H s ——矿井深度(m), H s =350 m;

- 24 -

- 25 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书(论文)

H x ——卸载高度(m), H =20m; x
则: Vm = 0.4 H =0.4 H z ? H s ? H x =0.4 388 =7.87s

5.1.2估算一次提升循环时间 Tx'
Tx' ? H Vm ? ?? ?? Vm a

式中:

a —— 提升加速度,估取 a =0.8 m / s 2 ;
θ ——箕斗装载时间(休止时间),取θ =10s;
H Vm 388 7.87 ? ? 10 ? 10 ? 79.13s T = Vm + a +υ +θ = 7.87 0.8
' x

? ——箕斗在卸载曲轨内爬行时间,取 ? =10s;

则:

5.1.3确定一次合理提升量 Q'
Q' ? c'c'f An 3600bntr Tx'

' ' 式中: c ——提升不均衡系数,取 c =1.15;

c'f

——提升能力富裕系数,对多水平提升时应留有为 1.2 的能力富裕系数;

bn ——年工作日 bn =300 天; t r ——日工作小时数 tr ? 14h; . An ——矿井年产量 An = 1.5 ?106 t ;

Q' ?
则:

Tx' ? 1.15 ?1.2 ?1.5 ?10 ? 79.13 ? 10.83t 3600bntr 3600 ? 300 ?14
6

c'c'f An

5.1.4选择标准箕斗
查箕斗规格表,选标准箕斗 JDS-16/150×4。其技术特征为: 载重:Q=16t=16000kg; 自重: QZ =15t=15000kg; 全高: H r =15600mm.

- 25 -

- 26 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书(论文)

5.2 选择提升钢丝绳

提升钢丝绳是提升系统的重要组成部分, 它直接关系到矿井的正常生产和人员的安 全, 还是提升系统中经常更换的易耗品. 在矿井提升中, 根据用途, 选用合适的钢丝绳, 扬长避短,充发挥它们的效能。 选择钢丝绳的类型,首先应按以下原则确定: (1)使用中不松股; (2)符合使用场合及条件; (3)符合《煤矿安全规程》的规定。 同时还应考虑以下因素: (1)在井筒淋水大,水的酸碱度高,以及在出风井中,由于腐蚀严重,应选用镀 锌钢丝绳; (2)在磨损严重条件下使用的钢丝绳,如斜井提升等,应选用外层钢丝尽可能粗 的钢丝绳; (3)弯曲疲劳为主要损坏原因时,应选用接触式或三角股绳; (4)实践证明,提升钢丝绳用同向捻绳较好,多绳摩擦提升用左右捻各半:单绳 缠绕式提升钢丝绳的选用原则是:为防止缠绕时松捻,钢丝绳的捻向应与绳在卷筒上缠 绕时的螺旋线方向一致,目前单绳缠绕多为右旋,所以多选右同向捻绳; (5)罐道绳最好用半密封绳或三角股绳,表面光滑,耐磨损; (6)用于温度高或有明火的地方.如矸石山等,最好用金属绳芯钢丝绳。

5.2.1单绳端荷重
Qd ? Q ? Qz 4

式中:

Q —— 一次提升量, Q =16000 kg;

QZ —— 容器质量, QZ =15000 kg;
Qd ? Q ? Qz 16000 ? 15000 ? ? 7750kg 4 4

则:

5.2.2钢丝绳悬垂长度
Hc ? H j ? H s ? H z
式中:

Hj

—— 井架高度,近似取值
- 26 -

Hj

=34m;

- 27 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书(论文)

H s —— 矿井深度, H s =350m H z —— 装载高度, H z =18m
则:

Hc ? 34 ? 350 ? 18 ? 402m

5.2.3钢丝绳单位长度质量
Pk' ? 1.1? B ? Hc m
式中:

Qd

Pk' ——钢丝绳单位长度质量( kg / m ) ;

? B ——钢丝绳的公称抗拉强度,取 ? B =160 kg / mm2 ;
m——钢丝绳的静力安全系数,查表取m=9.2;

Pk' ?
则:

7750 ? 5.12kg / m 1.1?16000 ? 402 9.2

按《矿山固定机械》手册表1-5-5 推荐,选用 6×19―1700―40―特―镀锌―右 交叉捻,其技术特征为: 钢丝绳直径:d=40 mm; 绳中最粗钢丝直径:D=2.6 mm; 钢丝绳全部钢丝断裂力总和: QD ? 1025000N ; 每米重:p=57.17N/m。

5.2.4 钢丝绳安全系数校核
m? QD 1025000 ? ? 10.2 Qd ? pH c 7750 ?10 ? 57.17 ? 402 >9.2

所选钢丝绳满足安全要求,合格可用。

5.2.5钢丝绳的使用与维护
使用中的钢丝绳润滑是非常重要的,它关系到钢丝绳的使用寿命及安全运行。润滑 的作用归纳有三: 1)保护钢丝不锈蚀; 2)起润滑作用,减少钢丝绳的磨损; 3)防止湿气、水分浸入绳内,并补充绳芯油量。 在使用中要正确地选用润滑油。对润滑油提出以下要求:
- 27 -

- 28 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书(论文)

1)粘稠性好,能使油脂紧密粘附在绳上,振动、淋水也甩冲不掉; 2)要有较好的粘温特性,低温时不硬化(龟裂) ,高温时不流失; 3)防锈和润滑性能要好,不含酸碱性,应有一定的透明度,以便发现磨损及断丝。

5.2.6钢丝绳的检查和试验
提升钢丝绳每天必须以 0.3m/s 的速度进行详细检查并记录断丝情况。有关断丝和 钢丝绳断面缩小的极限要求和换绳要求见《煤矿安全规程》有关规定。 钢丝绳如遭受卡罐或突然停车等猛烈拉伸时必须立即停车检查, 遭受冲击拉伸的一 段如果长度增长 0.5%以上或有明显损伤,应更换新绳。 多绳缠绕时由下层转到上层的一段绳,由于磨损严重,必须加强检查并且每季度移 绳四分之一圈。 钢丝绳的检查方法目前大量采用眼睛观察和用手捋绳检查, 这不仅劳动条件差而且 不能检查绳内部断丝情况,为此国内外已研制出了多种钢丝绳探伤仪器。例如“GXT-1 型钢丝绳在线无损探伤仪” ,采用漏磁交联放大原理检查钢丝绳内外断丝、磨损、锈蚀; 对钢丝绳接头焊点及断面等有一定的定性、定量精度。 新绳在使用前均应进行试验。试验合格的备用钢丝绳必须妥善保管。 使用中的钢丝绳必须定期试验, 《煤矿安全规程》规定除摩擦式提升机用钢丝绳和 平衡尾绳以及 30 度以下斜井专为升降物料用的钢丝绳外,提升钢丝绳在使用过程中要 定期作剁绳头试验。 升降人员或升降人员和物料的钢丝绳自悬挂之日起每隔 6 个月试验 1 次, 升降物料 用的钢丝绳,自悬挂时起经过 1 年以后进行第一次试验,以后每隔 6 个月试验 1 次。钢 丝绳的试验应严格遵守《煤矿安全规程》 。

5.3

选择提升机和天轮

5.3.1提升机卷筒直径D
〈 〈规程〉 〉规定:井上提升滚筒围包角大于 90 度的天轮,最小直径与钢丝绳直径 之比不得小于 80;立井天轮与钢丝绳二者直径比不得小于 1200。 则:
D ? 80d ? 80 ? 40 ? 3200mm

D ? 1200? ? 1200 ? 2.6 ? 3120mm

据此选用 2 JK ? 3.5 /11.5 提升机,其技术特征为:

- 28 -

- 29 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书(论文)

卷筒直径 D=3.5m; 卷筒宽度 B=1.7m; 许用最大静张力 最大静张力差 变位重量

Fjm ? 170KN




Fjc ? 115KN


Gj ? 297KN

减速器最大输出动扭矩 M nm ? 300KN ? m ; 两卷筒间隙 a ? 140mm ; 两卷筒中心距 S ? 1870mm 。

5.3.2实际需要卷筒的容绳宽度
? H ? 30 ? ? 388 ? 30 ? B' ? ? ? 3 ? ? d ? 3? ? ? ? 3 ? ? ? 40 ? 3? ? 1635mm ? ?D ? ? 3.14 ? 3.5 ?

由于 B >B,因而要考虑多层缠绕

'

5.3.3计算实际缠绕层数
nc ? 1 ?? H ? 30 ? 1 ?? 388 ? 30 ? ? ? ?? ? D ? 3 ? 4 ? ? d ? ? ? ? ? 1700 ? ?? 3.14 ? 3.5 ? 3 ? 4 ? ? ? 40 ? 3?? B ?? ? ? ? ?? ?

? 1.14
所以缠绕两层,根据《煤矿安全规程》箕斗提升许可缠绕两层,因而卷筒宽度可满 足该矿井使用要求。

5.3.4钢丝绳实际最大静张力的校验
Fjm ?

? Q ? Qz ? g ? pH ? ?16000 ? 15000? ?10 ? 57.17 ? 388
4 4

? 9 9 6 8 1 .N <170000N 96

5.3.5钢丝绳实际最大静张力差的校验
Fjc ? Q 160000 ? pH ? ? 57.17 ? 388 4 4
? 62181.96N <115000N

由以上钢丝绳实际最大静张力和最大静张力差的校验可知所选提升机强度满足要

- 29 -

- 30 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书(论文)

求。

5.3.6天轮的选择
Dt ? 80d ? 80 ? 40 ? 3200mm Dt ? 1200? ? 1200 ? 2.6 ? 3120mm
据此可选用井上 TSH 天轮直径 Dt =3.5m; 变位重量 Gt ? 11330N 。
3500 型固定天轮。其技术特征为: 23.5

5.4 提升机与井筒相对位置的计算

5.4.1确定井架高度
根据《煤矿安全规程》第 373 条规定,考虑实际提升速度低于 8m/s取过卷高度

H g ? 8m



H j ? H x ? H r ? H g ? 0.75 ? 38.76m
确定 H j ? 39m

Dt 3.5 ? 20 ? 9.45 ? 8 ? 0.75 ? 2 2

5.4.2计算卷筒中心至井筒中钢丝绳间的水平距离
Ls ? 0.6H j ? 3.5 ? D ? 0.6 ? 39 ? 3.5 ? 3.5 ? 30.4m

确定 Ls ? 31m

5.4.3计算钢丝绳弦长
提升机卷筒中心与机房地平高差 0.7m, 机房地平与井筒高差 0.5m, 所以取 l0 ? 1.2m

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- 31 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书(论文)



Lx ?

2 ? H j ? C0 ? ? ? Ls ? D ? ? ? ? 2? ?

2

3.5 2 ? 39 ? 1.2 ? ? ? 31 ? ? ? ? 2 ? ?

2

=47.8m 因为 Lx <60m 故不会引起绳弦强烈跳动,钢丝绳弦长合理。

5.4.4钢丝绳最大外偏角
?1 ? arc tg
B? s?a 1870 ? 140 ? 3? d ? ? ? 1700 ? ? 3 ? ? 40 ? 3? 2 2 ? arc tg Lx 47.8 ?1000
? '

= 0.847? < 1 30

5.4.5钢丝绳最大内偏角
S ?a 1870 ? 140 2 ? 2 ? arc tg 2 ? arc tg Lx 47.8 ?103
' ? 1? 0 4< 1 30 ? '

5.4.6钢丝绳下出绳角
? ? arc tg
H j ? C0 D ? Dt ? arcsin D 2 Lx Ls ? t 2

?arc tg

3 9? 1 . 2 3.5 3.5 ? ? arcsin 3.5 2? 4 7 . 8 31 ? 2

? ? 5 6 . 4 > 15? 6

所以钢丝绳下出绳角合格。

5.5

预选提升电动机

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- 32 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书(论文)

5.5.1确定电机额定转数
ne ? 60iVm 60 ?11.5 ? 88 ? ? 552r / min ?D 3.14 ? 3.5

考虑到箕斗容积选用较大,故预定同步转数 nt ? 500r / min 有 nt 可估定额定转速 ne ? 492r / min ;

5.5.2预选电动机功率
实际提升速度
Vm ?

? Dn
60i

?

3.14 ? 3.5 ? 492 ? 7.84m / s 60 ?11.5

Pe ?
则电动机功率;

kQVm ? 1000? j

式中: k ——矿井阻力系数,箕斗提升时 k =1.15;

?j

——减速器传动效率,

?j

=0.85;

? ——动力系数,取 ? =1.2;
Pe ? 1.15 ?16000 ?10 ? 7.84 ?1.2 ? 2000 KW 1000 ? 0.85

则:

根据以上计算,选择 YR ? 2000 ? 12 /1730 绕线型异步电动机其技术特征如下: 额定功率 Pe ? 2000KW ; 额定转速 ne ? 495r / min ; 电动机效率 ?d ? 0.92 ; 过载能力 ? ? 2.06;
2 2 飞轮惯量 GD ? 52560 N ? m

5.5.3电动机额定拖动力
Fe ? 1000Pe? j Vm ? 1000 ? 2000 ? 0.85 ? 216836.73N 7.84

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- 33 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书(论文)

5.6 提升系统总变位质量

提升系统有多个运动部件组成,为便于计算系统总的惯性力,必须将各部件的质量 变位到共同的基点上,例如卷筒表面缠绕圆周上,该处的线速度为提升容器的线速度。 质量的变位原则是保持变位前后的动能相等。 系统变位质量的总和称为提升系统的

m 总变位质量,用 ? 表示。

5.6.1电动机转子变位质量
md ? GD2 ? i ? 52560 ? 11.5 ? ?? ? ? ?? ? ? 57842kg g ? D? 9.8 ? 3.5 ?
2 2

5.6.2提升机变位质量
mj ? Gj g ? 297000 ? 30280kg 9.8

5.6.3天轮变位质量
mt ? 2Gt 2 ?11330 ? ? 2310kg g 9.8

5.6.4钢丝绳变位质量
ms ?
?

2p ? H c ? Lx ? 30 ? 3? D ? 4? D ? g

2 ? 57.17 ? ? 402 ? 47.8 ? 30 ? 7 ? 3.14 ? 3.5 ? 9.8

? 6495kg

5.6.5容器变位质量
mr ? 2Qz 2 ?150000 ? ? 30581kg g 9.8

5.6.6载荷变位质量
mg ? Q 160000 ? ? 16310kg g 9.8
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- 34 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书(论文)

则:

?m ? m
d

?m ?m?m ?m ?m j t s r g
3 0 2? 0 8 2? 1 0 ? 4 9 5 ? 3 0 5 8 1 1 6 3 1 0 3 6

? 5 7 8 4? 2

? 143818kg

5.7 运动学参数计算

5.7.1主加速度 a1 的确定
按电动机过负荷能力
a1 ? ? 0.75? Fe ? ? kQ ? pH ? ?m

0.75 ? 2.06 ? 216837 ? ?1.15 ? 160000 ? 57.17 ? 388 ? 143818 2 ? 0.82m / s

按减速器允许最大输出动扭矩,为了减轻动荷载,提高机械部分和电动机运行的可 靠性, a1 取值应留有余地。故本设计取 a1 =0.8 m / s .
2

5.7.2减速度 a3 的确定 按自由滑行方式确定的减速度

a3 ? ?

kQ ? pH ?m

1.15 ?160000 ? 57.17 ? 388 143818 2 ? 1.12m / s

5.7.3运动学参数计算
初加速度: 式中:

a0 ?

V02 1.52 ? ? 0.48m / s 2 2hx 2 ? 2.35

V0 ——箕斗脱离卸载曲轨时的速度( m / s ) ; hx ——卸载曲轨长度, hx =2.35m;

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- 35 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书(论文)

t0 ?
初加速时间:

V0 1.5 ? ? 3.12s a0 0.48 Vm ? V0 7.84 ? 1.5 ? ? 7.93s a1 0.8
Vm ? V0 7.84 ? 1.5 t1 ? ? 7.93 ? 37m 2 2

t1 ?
主加速时间:
h1 ?

主加速行程:

t3 ?
减速时间:
h3 ?

Vm ? V4 7.84 ? 0.5 ? ? 6.55s a3 1.12
Vm ? V4 7.84 ? 0.5 t3 ? ? 6.55 ? 27.31m 2 2

减速行程:

t4 ?
爬行时间:

h4 3 ? ? 6s V4 0.5

式中: h4 ——爬行距离,取 h4 =3m;

V4 ——爬行速度, V4 =0.5 m / s ;
等速行程:

h2 ? H ? hx ? h1 ? h3 ? h4 ? 388 ? 2.35 ? 37 ? 27.31 ? 3
? 318.34m

t2 ?

等速时间:

h2 318.34 ? ? 40.60s Vm 7.84

一次提升循环时间 Tx ? t0 ? t1 ? t2 ? t3 ? t4 ? ?
? 3.12 ? 7.93 ? 40.60 ? 6.55 ? 6 ? 16 ? 80.20s

式中:

? ——休止时间,具体所装的材料不同,休止时间不同查表取 ? =16s

5.7.4提升能力校验
实际年提升能力:

An ?

3600bntr Q CTx

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- 36 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书(论文)

?

3 6 0? 3 0 0 ? 4 1 6 0 ? 1 ?262.30 万吨/年 1 . 1 ? 8 0 ?2 0 1 0 5 . 4

5.8 动力学参数计算

初加速开始:

F0' ? kQ ? pH ? ? ma0
? 1 . 1 5 1 6 0 0? 0 ? 0 ? 275214N 5 ? . 1 7? 3 8 8 ? 4 3 8 1 8 7 1 0.48

初加速终了:

F0" ? F0' ? 2 phx
? 2 7 5 2 1? ?2 4 ?274945.9 N 5 7 ?1 7 . 2.35

主加速开始:

F1' ? F0" ? ?m ? a1 ? a0 ? ? 274945.9 ?143818? ? 0.8 ? 0.48?
?320967.6 N

主加速终了:

F1" ? F1' ? 2 ph1
? 3 2 0 9 6 7? 6 ? 2 . ? 3 1 6 7 4 0 N9 4 . 57.17 ? 37

等速开始:

F2' ? F1" ? ? ma1
? 3 1 6 7 4 0 .? 4 9 ? 2 0 1 6 8 6 N5 4 . 1 4? 8 1 8 3 0.8

等速终了:

F2" ? F2' ? 2 ph2
? 2 0 1 6 8 6 .? 4? 2 5 ? 1 6 5 2 8 7 N5 4 . 5? . 1 7 7 318.34

减速阶段由于采用机械制动方式,电动机已断电,故不计入。 爬行开始:

F4' ? kQ ? p ? H ? 2h4 ? ? 1 . 1 5 1 6 0 0? 0 ? 0 5?7 . 1 7 ? 3?8 8 ? ?
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2 3

- 37 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书(论文)

? 1 6 2 1 6 1 N0 6 .

爬行终了:

F4" ? k Q p H ?
? 1 . 1 5 1 6 0 0? 0 ? 0 ? 1 6 1 8 1 8 N0 4 . 5? . 1 7 7 388

5.9 电动机容量校验

5.9.1等效时间的计算
Td ? 1 1 ? t0 ? t1 ? t3 ? t4 ? ? t2 ? ? 2 ?

1 1 ? ? ? 3.12 ? 7.93 ? 6.55 ? 6 ? ? 40.60 ? ? 16 2 3
? 5 7 .s 7

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- 38 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书(论文)

5.9.2等效力的计算

?

T

0

F0'2 ? F0"2 F1'2 ? F1"2 F2'2 ? F2' ? F2" ? F2"2 F4'2 ? F4"2 F dt ? t0 ? t1 ? t2 ? t4 2 2 3 2
2

?

2 2 7 5 3 0? 0 2

2 275000 ?3 . 1 ? 2

322 1 1 0 0 2 3 1 6 8 0 0 ? ? 7 .?9 3 2
2

2 2 0 1 7 0? 0

2 0 1 7 0 0 1 6 5 3 0 02 1 6 5 3 0 0 ? ? ? 4 0 . 6? 0 3

? 2

1 6 221 0 0 ? 6

161800

? 2.68 ?1012

Fd ?

?

T

0

F 2 dt Td

?

2.68 ?1012 ? 215516 N 57.7

5.9.3电动机等效功率的计算
Pd ? FdVm 215516 ? 7.84 ? 1000? j 1000 ? 0.85

? 1987.8KW < 2000KW

5.9.4工作过负荷校验
Fm ? 0.75? Fe

式中: Fm ——力图中最大拖动力, Fm =331200N 则:
Fm 321100 ? ? 1.48 ? 0.75 ? 2.06 ? 1.545 Fe 216836.73

5.9.5特殊过负荷校验
Ft ? 0.9? Fe

式中: Ft ——调节绳长时特殊提升力,取动力系数 ? ? 1.1 则 Ft ? ? ?Qz ? pH ? ? 1.1? ?150000 ? 57.17 ? 388? ? 189400N

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- 39 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书(论文)

Ft 189400 ? ? 0.87 ? 0.9 ? 2.06 ? 1.854 Fe 216836.73 因此:
从以上校验结果可知所选电动机可用。

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- 40 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书(论文)

结束语
这次毕业设计是一次综合性的练兵设计,是对我们五年来所学知识的一次检验,在 设计中既巩固了所学的知识,又为走向工作岗位奠定了良好的基础。因此,我们必须认 真、谨慎、踏实地完成设计。从而给我们的三年大学生活画上一个圆满的句号。 本次设计综合三年所学的专业课程,以《设计任务书》的指导思想为中心,参照有 关资料,有计划、有头绪、有逻辑地把这次设计搞好。 该设计力求内容精练,重点突出。在整个设计过程中,辅导老师 ***老师给予我许 多指导与帮助,在此,我表示衷心的感激。 由于时间仓促,再加上所学知识有限,设计中,难免出现错误或不当之处,恳请各 位教师给予一定的批评建议,我非常感激,并诚恳地接受,以便将来在不断的商讨和探 索中,有更好的改进!以便在今后的人生道路上,不断完善,不断成熟!

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参考文献
[1]于学谦等, 《矿山运输设备》 ,中国矿业大学出版社,1988 年 [2]洪致育、林良明主编,连续输送机。北京:机械工业出版社,1980 [3]梁庚煌等主编,运输机械手册,北京:化学工业出版社,1983 [4]张国柱、方佳雨编,综采输送机,北京:煤炭工业出版社,1986 [5]杨复兴编译,胶带输送机构原理与计算。北京:煤炭工业出版社,1983 [6]能源部: 《煤矿安全规程》 ,北京,煤炭工业出版社,1992 年。 [7]王志勇等: 《煤矿专用设备设计计算》 ,北京,煤炭工业出版社,1984 年 [8]北京煤炭设计研究院: 《煤炭专用设备图册》 ,第四版,1990 年 [9]李仪钰: 《矿井提升运输机械》 ,北京,冶金工业出版社,1989 年 [10]严万生等: 《矿井固定机械手册》 ,北京,煤炭工业出版社,1986.5 [11]《固定机械与运输》 中国矿业大学出版社,1985 年

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本设计从拟定题目到完工,历时数周。在本设计完成之际,首先要向我的指导老

师*****致以诚挚的谢意。在设计的过程中,***老师给了我许许多多的帮助和关怀。 ***老师学识渊博、治学严谨、平易近人,在***老师的耐心指导下,我不仅学到了 扎实的专业知识,也在为人处事等方面受益匪浅;同时他对工作积极热情、认真负责、 有条不紊、实事求是的态度,给我留下了深刻的印象,使我受益颇深。在此我谨向*** 老师表示衷心的感谢和深深的敬意。 同时,我要感谢我们学院给我们授课的各位老师,正是由于他们的传道、授业、 解惑,让我学到了专业知识,并从他们身上学到了如何求学治学、如何为人处事。我也 要感谢我的母校阳泉职业技术学院,是她提供了良好的学习和生活环境,让我的大学生 活丰富多彩,为我的人生留下精彩的一笔。 另外,衷心感谢我的学友和朋友,在我毕业设计的过程中,与他们的探讨交流使 我受益颇深;同时,他们也给了我很多无私的帮助和支持,我在此深表谢意。 最后,向我亲爱的家人和朋友表示深深的谢意,他们给予我的爱、理解、关心和支 持是我不断前进的动力。 学无止境。明天,将是我终身学习另一天的开始。 这次设计时间紧,任务重,加上我们能力有限以及缺乏经验,故缺点、错误在所难 免,敬请各位老师批评指导,借以提高我们的设计能力,适应矿井机械化的需要。

谢谢

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