毕业论文之矿井提升及运输设备选型设计.docx
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毕业论文之矿井提升及运输设备选型设计
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毕业设计说明书
题目:
矿井提升及运输设备选型设计
成绩:
指导教师:
(签字)
职 务:
200年 月 日
阳泉职业技术学院
毕业设计答辩记录卡
机电系 机电一体化 专业姓名 梁文芳
答辩内容
问题摘要
评议情况
记录员:
(签名)
成绩评定
指导教师评定成绩
答辩组评定成绩
综合成绩
注:
评定成绩为100分制,指导教师为30%,答辩组为70%。
专业答辩组组长:
(签名)
200年 月 日
摘要
本设计主要对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。
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
Abstract
Theorigindesignsmainlytothemineralwellproduceuseofpromoteandtransportachooseofequipmentsatypetocarryonofareasonablechoice.
Themineralwellpromotestoneedtobeusesomeappropriativelypromoteanequipments,mainlyhavealreadypromotedcontainer,promoteasteelwirerope,promotemachine,well,packtounloadequipmentsandsomeassistanceequipmentses.Themineralwellpromotesanequipmentsismineralmountainmorecomplicatedbuthugemachineelectricityequipments,itnotonlyundertakeapromoteofmaterialwithnextpermissiveduty,inthemeantimereturntopandbottompersonnel.Themineralwellconveyanceisacoalproductionlineofapart,thewellworkofcoalproducemedium,conveyancecircuitlong,thetunnelconditionisvaried,conveyanceifnotunimpeded,diggingworkcan'tcontinuetocarryon,thewellworkproduceofcoalmineconveyancehomework,includefromworknoodlesgotomineralwellgroundofcoalconveyanceandassistancetransportandlendsupporttoaconveyancetoincludeGanstone,material,equipmentsandpersonneltotransport.
Thisbookdivides4tocarryonsystemelaborationontheaboveseveralequipment'sshapingcomputationalmethod.
Keyword:
Promotemachinetransportmachine
第一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。
第一节运输能力的确定
一、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.
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;
Vg——采煤机的最大牵引速度,Vg=3.5m/min;
则:
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。
二、运输能力的计算
式中:
F——货载最大横断面积;中部槽装煤的动堆积角按30°,从几何关系可求得
F=0.764×0.222+×(0.764-2×0.222)×=0.184
Ψ——装满系数,按水平计算取1;
表1-1装满系数
输送情况
水平及向下运输
向上运输
装满系数
0.9~1
5º
10º
15º
0.8
0.6
0.5
r——散集容重,r=0.95;
v——刮板链速,v=0.95;
则:
=3600×0.184×1×0.95×0.95=599.08>573.86
有计算结果可知所选刮板输送机的输送能力满足要求。
第二节电动机功率的校验
一、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:
=
空段阻力:
式中:
——中部槽单位长度的装煤量
;
——刮板链单位长度的质量,=36.26;
——刮板输送机的长度,=150;
——煤在槽内运行的阻力系数,采用中双链取0.7;
——刮板链在槽内运行的阻力系数取0.35;
——重力加速度取9.8m/s;
则:
=(174.8×0.7+36.26×0.35)×150×9.8
=198524.97N
=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:
=1.1×1.1()=1.21()=262788.7N
表1-2及选取表
阻力系数
链子类型
煤在溜槽中的移动阻力系数
刮板链在溜槽中的移动阻力系数
单链
0.4~0.6
0.3~0.4
双链
0.6~0.8
0.3~0.4
二、电动机功率的校验
电动机轴上的功率:
式中:
——总牵引力;
V——刮板链运行速度,V=0.95m/s;
则:
=249.6KW<2×160KW
所以所选刮板输送机的电动机满足要求。
第三节刮板链强度校验
一、最大张力的计算
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:
其中——刮板链饶过链轮时的阻力,取
所以=1.06×18655.77=19775.12N;
=19775.12+198524.97=218300.09N;
则点2处为最大张力点
二、刮板链的安全系数
双链
式中:
——一条刮板链的破断拉力,=850kN;
——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:
>3.5
所以刮板链强度满足要求。
第二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。
第一节输送带的宽度
1.原煤的安息角为25°,原煤的堆积密度0.95t/,皮带机的工作倾角β=8°。
查表可知倾斜系数K=0.97。
2.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。
3.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
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1000mm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1000mm的输送带能满足需要。
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=11.6计算。
表2-1各种带宽允许的块度表
B(mm)
500
650
800
1000
1200
1400
1600
1800
(mm)
100
130
180
250
300
350
420
480
(mm)
150
200
300
400
500
600
700
800
——货载最大块度的横向尺寸;mm
——货载平均块度的横向尺寸;mm
第二节牵引力及运行功率
一、驱动滚筒上所需的牵引力
参照类似的带式输送机取=22,=7。
略去特种阻力和,计算运煤驱动滚筒上所需的牵引力:
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,
;
——输送带单位长度质量,=11.6;
——重段单位长度上分布的托辊旋转部件的质量,取=22;
——空段单位长度上分布的托辊旋转部件的质量,
取=7;
L——输送机的辅设长度850m;
g——重力加速度,取g=10m/;
——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
10º
20º
25º
30º
35º
K
平形
67
135
172
209
247
槽形
316
385
422
458
496
——输送机工作倾角为8°;
则:
°=
二、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:
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;
——驱动设备的传动效率取0.9;
则:
所以可以选用570KW的型电动机。
表2-3倾角系数
工作倾角
0º~1º
10º~15º
15º~20º
C
1
0.95
0.9
第三节输送机的运行阻力
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输送带沿托辊运行阻力系数
托辊型式
工作条件
槽形()
平形()
清洁干燥
0.02
0.018
少量尘埃正常湿度
0.03
0.025
大量尘埃湿度大
0.04
0.035
重段阻力:
空段阻力:
式中:
q——单位长度输送带上运物料量,
;
——输送带单位长度质量,=11.6;
——重段单位长度上分布的托辊旋转部件的质量,取=22;
——空段单位长度上分布的托辊旋转部件的质量,取
=7;
L——输送机的辅设长度850m;
g——重力加速度,取g=10m/;
——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
托辊型式
带宽B(毫米)
500
650
800
1000
(公斤)
槽
形
铸铁座
11
12
14
22
冲压座
8
9
11
17
平
形
铸铁座
8
10
12
17
冲压座
7
9
11
15
——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:
表2-6带宽与帆布层数配合表
带宽
500
650
800
1000
1200
1400
帆布层数
3-4
4-5
4-6
5-8
5-10
6-12
第四节输送带张力计算
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:
1)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.
一、按摩擦条件计算张力
按逐点计算法计算,如下图:
①
②
③
按摩擦传动条件可列出与关系:
④
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;
——输送带在滚筒上的围包角,查表可取;
则:
⑤
联立上面①②③⑤式得
所以
二、满足输送带垂度所需张力
式中:
q——单位长度输送带上运物料量,
;
——输送带单位长度质量,=11.6;
——重段托辊间距,取=1.2m;
g——重力加速度,取g=10m/;
——输送机工作倾角为8°;
则:
<=155897N
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
橡胶输送带
塑料输送带
无衬光面滚筒
干燥
0.25
0.17
潮湿
0.20
0.15
有泥水
0.10
—
胶面滚筒
干燥
0.40
0.3
潮湿
0.35
0.25
有泥水
—
—
人字沟槽
胶面滚筒
干燥
0.4~0.5
—
潮湿
0.30~0.35
—
有泥水
0.25
—
第五节输送带强度校验
煤矿用阻燃带的安全系数
式中:
——阻燃输送带的拉断强度680N/mm;
——阻燃带宽度1000mm;
——输送带的最大静张力,即;
则:
所以输送带强度满足要求。
第六节电动机功率校验
输送机牵引力
式中:
——主动滚筒相遇点张力,=N;
——主动滚筒分离点张力,=;
——阻力系数,取=0.04;
则:
功率:
式中:
——输送机牵引力(N);
——输送带速度V=1.6m/s;
——传动装置效率取0.83;
则:
因为电动机应留有15-20﹪的备用系数。
<570KW
所以所选择的电动机额定功率满足其运输功率的要求。
第三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。
第一节电机车及矿车的初选
按照一般的选用经验,因为年产量>120万吨,可初步选用架线式电机车,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=12.75KN,牵引电动机的额定电压V=550V;选用底卸式矿车,其技术特征为:
最大装载量=5t,自重质量=300㎏。
第二节列车组成的计算
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
ψ值
散砂起动
0.24
散砂制动
0.17
不散砂制动
井下巷道:
0.09;地面:
0.12
一、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:
式中:
——机车质量,P=20t;
——矿车载重的质量,G=5t;
——矿车自重的质量,=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;
——重列车起动的阻力系数,查表3-2取=0.0105;
——轨道的平均坡度,一般为3‰;
——列车起动的加速度,一般取0.04;
则:
表3-2列车运行阻力系数
矿车载量
t
列车运行
列车起动
1
0.009
0.011
0.0135
0.0165
3
0.007
0.009
0.0105
0.0135
5
0.006
0.007
二、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:
式中:
n——列车中的矿车数;
——矿车载重的质量,G=5t;
——矿车自重的质量,=0.3t;
——机车长时牵引力,=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2000m取1.15.)
其中:
——列车往返一个循环的运行时间,
()
——重列车运输时间,
()
——空列车运行时间,
()
——加权平均运距,
——重列车运行速度,取=17.7;
——空列车运行速度,同样取=17.7;
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;
——重列车运行阻力系数,按表选取0.006;
——等阻坡度取2‰;
——重力加速度取10;
——机车质量,P=20t;
则:
三、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:
式中:
——制动开始时的运行速度,;
——实际制动距离,按运送物料40m计算;
则:
满足制动条件列车中最多矿车数为:
式中:
——机车质量,P=20t;
——矿车载重的质量,G=5t;
——矿车自重的质量,=0.3t;
——粘着系数,按撒砂制动取0.17;
——列车能在规定的距离内停车应有的减速度;
——重列车运行阻力系数,按表选取0.006;
——轨道平均坡度,一般为3‰;
则:
四、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。
第三节电动机台数的计算
一、一台机车在一个工作班内能往返运行的次数
(次/班)
式中:
——一个班内的运输工作时间,运送人员取=7.5小时;
——列车往返一个循环的运行时间,
可知
——机车在往返一个循环的休止时间,取20;
则:
(次/班)
二、每班运煤所需列车数
式中:
——每班运煤量,
——运输不均衡系数,取=1.25;
——矸石系数,;
n——车组中的矿车数;
——矿车载重的质量,G=5t;
则:
(次/班)
三、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
(次/班)
四、工作机车台数
台
五、备用与检修台数
通过查阅资料1 六、所需机车总数 台 第四章主井提升设备选型计算 第一节箕斗的选择 已知下列基本参数: 矿井年产量: 矿井深度: 矿井年工作日: 天 矿井日工作小时数: 装载高度: 卸载高度: 散集容积质量: 一、确定合理的经济速度 ==0
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- 毕业论文 矿井 提升 运输设备 选型 设计