电机车气制动改造设计毕业设计VIP

中国矿业大学成人教育学院 2005 届毕业设计（论文）- 1 -1 绪言煤炭是我国最主要的能源。目前在我国的一次能源（水电、石油、天然气、煤炭）的构成比例中，煤炭仍占 70左右，随着我国工业、农业、交通运输业的飞速发展，要求供给更多的煤炭。因此，在今后相当长的一段时间内，煤炭作为最主要能源的地位不会改变。科学技术是第一生产力，为了适应迅速发展煤炭生产建设的需要，对特定的矿井选择一套合理可行的提升、排水、通风压气设备十分重要。本部分要求在矿山固定机械设备选型计算中做到选型合理、计算简便、方案可行。经济运行，借以提高自己的选型设计能力，加深自己对矿山设备有关知识的了解。为此，在本部分选型设计计算中将力图遵循以下设计原则：1、系统运行安全可靠。2、技术上可行，经济上合理。3、尽可能采用先进技术，选择新型设备。4、符合煤矿安全规范 、 煤矿设计规范的各项要求和规定。5、遵守国家有关的现行技术政策。矿井设计原始基本数据如下：矿井设计年产量 180 万吨矿井所需风量 70m3/s矿井初期负压 1450Pa矿井末期负压 2670Pa 沼气等级 低沼气进风口与出风口标高差 +25m进口标高 5井底标高 580m矿井正常涌水量 580m3矿井最大涌水量 1200m3/h矿水性质 中性矿水密度 1040Kg/m3最大涌水量持续时间 70 天中国矿业大学成人教育学院 2005 届毕业设计（论文）- 2 -电价 0.30/kwh2 通风设备的选择计算2.1 概 述为了冲淡和排出井下的有害气体，保证井下工作人员有足够数量、符合要求的空气供呼吸，在煤矿生产中必须不间断地向井下供给大量的新鲜空气。通风设备就是向井下输送空气的设备。通风设备的好坏，不仅关系着电力消耗、生产成本，而且关系着煤矿的生产安全，因此它是矿井的关键设备，所以在通风设备的选择设计中，对于技术经济合理性，必须予以充分考虑。如果通风机停止运转到一定时间，井下人员就要撤出，生产就要停顿，所以在通风设备的选择计算时，对其可靠性必须予以足够的重视。2.2 主扇的计算2.2.1 主扇的计算条件井型 180 万吨/年矿井总风量 Qk=70m3/s=4200m3/min=252000m3/h矿井最小负压 Hmin=1450Pa=147mmH2O矿井最大负压 Hmax=2670Pa=270mmH2O井口标高 5m井风口与出风口的标高差 25m沼气等级 低沼气通风方式 中央并列式（抽出式 02.2.2 主扇选型方案矿井通风选型设计的主要任务是合理选择通风机的型式、型号（叶轮中国矿业大学成人教育学院 2005 届毕业设计（论文）- 3 -直径） ，确定电动机的容量、型号及传动方式，确定通风机的运转工况点。矿井通风设备能否连续正常运转，关系着煤矿的安全生产方式，运转效率的高低影响着矿井的电力消耗及生产成本。因此矿井通风机选择设计中的基本原则就是：保证通风机运转的可靠性及技术合理性。根据主扇选型条件，大型矿井条件以及有关通风机的技术资料，拟采用两种选择方案即：(1)、2K58 型轴流式通风机(2)、2K60 型轴流式通风机(1)2K58 型轴流式通风机1.确定通风机必须的风量 Q(m3/s)Q=KLQK式中：K L设备漏风系数，依据规范第 2133 条，当风井不作提升作用时，K L1.11.15，这里取 KL1.15；QK矿井所需要的风量，从原始数据中查得 QK70 m 3/sQ=K LQK=701.15=80.5 m3/s2.确定通风机所需得静压 Hst（mmH 2O）H st=Hmin+h （Pa）H st=Hmax+h （Pa）式中：H st通风容易时期必须产生的静压。 （Pa）H st通风困难时期必须产生的静压。 （Pa）Hmin、H max通风困难时期和容易时期的矿井负压。 （Pa）h通风设备阻力，即除风机以外的风道和辅助装置中的风压损失，一般取 100200Pa；若设有消声器，应将风压值增加 5080Pa。 h=250PaH st=1450+250=1700Pa=173.5 mmH2OH st=2670+250=2920Pa=298.0 mmH2O中国矿业大学成人教育学院 2005 届毕业设计（论文）- 4 -3.预选通风机根据通风机必须产生的风量和风压，分析 2K58 型轴流式风机的特性曲线图，依据 2K58 系列产品初步选型图，从 s80 为标准，最后可以确选2K58No.24 型轴流式风机较为合适，同步转速为 750r/min。4.工况点的确定1）后期工况点通风机网路阻力系数：R= Hst/Q 2=2920/80.52=0.451(NS2/m8)通风网路曲线方程：HzstRQ 2=0.451 Q2计算数据如下表所示：Q（m 3/s） 0 10 20 30 40Hzst（10N/ m 2） 0 4.51 18.02 40.55 72.10Q（m 3/s） 50 60 70 80 90Hzst（10N/ m 2） 112.65 162.22 220.79 288.39 364.99表 2-12) 前期工况点通风机网路阻力系数：R= Hst/Q 2=1700/80.52=0.262(NS2/m8)通风网路曲线方程：HzstRQ 2=0.262Q2计算数据如下表所示：Q（m 3/s） 0 10 20 30 40Hzst（10N/ m 2） 0 2.62 10.49 23.61 41.91Q（m 3/s） 50 60 70 80 90Hzst（10N/ m 2） 65.58 94.44 128.54 167.89 212.49中国矿业大学成人教育学院 2005 届毕业设计（论文）- 5 -表 2-2图 2-1 2K58No.24 矿井轴流通风机性能曲线根据上面两表格中相关计算数据，在 2K58No.24，同步转速为750r/min 的风机特性曲线上分别做出前后期的通风网路特性曲线，如 2K58风机装置特性曲线图上所示，K、K即为矿井通风网路特性曲线与通风中国矿业大学成人教育学院 2005 届毕业设计（论文）- 6 -机性能曲线的交点，即为通风机前后期运行工况点。前期 K Q =80.5 m 3/s Hst=1720Pa叶片安装角 a32.581.34后期 K Q =80.5 m 3/s Hst=2905Pa叶片安装角 a37.5805.电动机功率计算及选型1） 电动机轴功率 N 单位 KWN=QHs/(102 c)式中：H s取 Hsmax的值时，N 称为“N”,取 Hsmin值时 N 称为“N” ； c传递系数 c0.950.98 这里取 c0.98N= =173.60KW98.0134.02758N= =298.10KW2）前后期所需功率比Nmin/Nmax173.60/298.10=0.580.6所以在整个服务年限范围内矿井负压在前期和后期变化较大，因而要分期选择两台不同功率的电动机，且每台电机使用年限一般不小于 10 年。前期功率=（1.11.2） N=（1.11.2） 10.2986.173=250.24272.98KW后期功率=（1.11.2）N=（1.11.2）298.10=327.91357.72KW3）选择电动机考虑到主扇所用电压等级为 6KV,所以据上已知条件，前期可选用JR1410-8 型电动机两台， （额定功率 280KW，同步转速 n740rpm） 。后期可选用 JR158-8 型电动机两台（额定功率 360KW,转速 735rpm） ，前者效率中国矿业大学成人教育学院 2005 届毕业设计（论文）- 7 -90.0，后者效率 91.5%。每台主扇各配一台电动机。4）计算年电耗Wa= sac21zst024365QH式中： 181.34 c0.98 280 a190.0 a291.5 as0.95则有：前期年电耗：Wa1.7810 6（kwh）后期年电耗：Wa3.0010 6（kwh）5）计算百万立方米帕电耗W=(Wa1000000)/(365243600QHzst)=(80.5290536524/9.81)/102243600QHzst=3.00106(kwh)查有关国家政策规定，易知轴流式通风机百万立方米帕电耗值应小于 0.44kwh/106m3Pa,则有：前期：W=(Wa1000000)/(365243600QHzst)=（1.781000000）/（36524360080.51720）= 0.4080.44（kwh/10 6m3Pa）前期：W=(Wa1000000)/(365243600QHzst)=（3.0010 61000000）/（36524360080.52905）=0.4070.44（kwh/10 6m3Pa）(2)2K60 型轴流式通风机1.确定通风机必须的风量 Q（m 3/s） (同 2K58)Q=KLQK=1.1570=80.5（m 3/s）2.确定通风机所需的静压 Hzst 单位（Pa）中国矿业大学成人教育学院 2005 届毕业设计（论文）- 8 -HstH min+ha173.5 mmH 2OHstH max+h 26702502920Pa298.0 mmH 2O3.预选通风机根据通风机必须产生的风量 Q 和风压 Hst、Hst，分析 2K60 型轴流式通风机特性曲线图，依据 2K60 系列产品初步选型图，以 s80为标准，最后可以确定选用 2K60No28 型轴流式风机较为合适，同步转速 600rpm。4.工况点的确定后期：HzstRQ 2=0.451 Q2Q（m 3/s） 0 10 20 30 40Hzst（10N/ m 2） 0 4.51 18.02 40.55 72.10Q（m 3/s） 50 60 70 80 90Hzst（10N/ m 2） 112.65 162.22 220.79 288.39 364.99表 2-3前期：HzstRQ 2=0.262Q2Q（m 3/s） 0 10 20 30 40Hzst（10N/ m 2） 0 2.62 10.49 23.61 41.97Q（m 3/s） 50 60 70 80 90Hzst（10N/ m 2） 65.58 94.44 128.54 167.89 212.49表 2-4中国矿业大学成人教育学院 2005 届毕业设计（论文）- 9 -图 2-2 2K60No.28 性能曲线图根据上面两表格中相关计算数据，在 2K60No.28 特性曲线上分别做出前后期的通风网路特性曲线，如 2K60No.28 风机装置特性曲线图上所示，K、K即为矿井通风网路特性曲线与通风机性能曲线的交点，即为通风中国矿业大学成人教育学院 2005 届毕业设计（论文）- 10 -机前后期运行工况点。前期 K Q =80.5 m 3/s Hst=1700Pa叶片安装角 a1577.8后期 K Q =80.5 m 3/s Hst=2910Pa叶片安装角 a22.579.85.电动机功率计算及选型1）电动机轴功率 N 单位 KWN=QHs/102 cN= =179.38KW98.07.12158N= =299.36KW2）前后期所需功率比：Nmin/Nmax=179.38/299.36=0.5990.6所以在整个服务年限范围内矿井负压在前期和后期变化较大，因而要分期选择两台不同功率的电动机，且每台电机使用年限一般不小于