毕业设计（论文）-电机车气制动改造设计（完整CAD图纸） .doc

中国矿业大学成人教育学院2005届毕业设计（论文）全套cad图纸，加1538937061 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：kl设备漏风系数，依据规范第2133条，当风井不作提升作用时，kl1.11.15，这里取kl1.15；qk矿井所需要的风量，从原始数据中查得qk70 m3/sq=klqk=701.15=80.5 m3/s2.确定通风机所需得静压hst（mmh2o）hst=hmin+h （pa） hst=hmax+h （pa）式中：hst通风容易时期必须产生的静压。（pa） hst通风困难时期必须产生的静压。（pa） hmin、hmax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=250pahst=1450+250=1700pa=173.5 mmh2o hst=2670+250=2920pa=298.0 mmh2o3.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/q2=2920/80.52=0.451(ns2/m8)通风网路曲线方程：hzstrq2=0.451 q2计算数据如下表所示：q（m3/s）010203040hzst（10n/ m2）04.5118.0240.5572.10q（m3/s）5060708090hzst（10n/ m2）112.65162.22220.79288.39364.99表2-12) 前期工况点通风机网路阻力系数：r= hst/q2=1700/80.52=0.262(ns2/m8)通风网路曲线方程：hzstrq2=0.262q2计算数据如下表所示：q（m3/s）010203040hzst（10n/ m2）02.6210.4923.6141.91q（m3/s）5060708090hzst（10n/ m2）65.5894.44128.54167.89212.49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 m3/s hst=1720pa 叶片安装角 a32.581.34后期k q =80.5 m3/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/(102c)式中：hs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=173.60kw n=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） =（1.11.2） =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= 式中：181.34 c0.98 280 a190.0 a291.5 as0.95则有：前期年电耗： wa1.78106（kwh） 后期年电耗： wa3.00106（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/106m3pa）前期：w=(wa1000000)/(365243600qhzst) =（3.001061000000）/（36524360080.52905） =0.4070.44（kwh/106m3pa）(2)2k60型轴流式通风机 1.确定通风机必须的风量q（m3/s） (同2k58) q=klqk=1.1570=80.5（m3/s） 2.确定通风机所需的静压hzst单位（pa） hsthmin+ha173.5 mmh2ohsthmax+h 26702502920pa298.0 mmh2o3.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：hzstrq2=0.451 q2q（m3/s）010203040hzst（10n/ m2）04.5118.0240.5572.10q（m3/s）5060708090hzst（10n/ m2）112.65162.22220.79288.39364.99表2-3前期：hzstrq2=0.262q2q（m3/s）010203040hzst（10n/ m2）02.6210.4923.6141.97q（m3/s）5060708090hzst（10n/ m2）65.5894.44128.54167.89212.49表2-4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，即为通风机前后期运行工况点。前期k q =80.5 m3/s hst=1700pa 叶片安装角 a1577.8后期k q =80.5 m3/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/102c n=179.38kw n=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10年，以适应前后期负压的变化。前期功率=（1.11.2） =254.90278.08kw 后期功率=（1.11.2）n =（1.11.2）298.10 =329.30359.23kw3）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jr157-10型电动机两台，（额定功率260kw，同步转速n590rpm，a89.5）。后期可选用jr1510-10型电动机两台（额定功率400kw,转速590rpm，d90.5）。每台主扇在前后期各配一台合适电动机。4）计算年电耗则有：前期年电耗： wa1.85106（kwh） 后期年电耗： wa3.05106（kwh）5）计算百万立方米帕电耗前期：w=(wa1000000)/(365243600qhzst) （1.851000000）/（36524360080.51700） 0.4290.44（kwh/106m3pa）前期：w=(wa1000000)/(365243600qhzst) （3.051061000000）/（36524360080.52910） 0.4130.44（kwh/106m3pa）(3)方案比较因无主扇价格等具体资料，故以下仅以电耗及有关技术性能方面进行比较。1.由以上计算易知，方案一中采用的2k58no.24型轴流式通风机年电耗稍低于方案二中采用的2k60no.28型轴流式通风机，以地区电量单价0.3元/度计算，两者比较如下，前期内：方案二每年要多支付电费（1.851.78）1060.32.1万元，后期内：方案二每年要多支付电费（3.053）1060.31.5万元。2.方案比较表格如下：项目方案一方案二通风机型号2k58no.242k60no.28电动机型号前期jr1410-8jr157-10后期jr158-8jr1510-10工况点前期风量80.5m3/s静压1720pa风量80.5m3/s静压1700pa后期风量80.5m3/s静压2905pa风量80.5m3/s静压2910pa风机效率前期81.3477.8后期8079.8年电耗kwh前期1.781061.85106后期3.001063.05106年电费（万元）前期53.455.5后期90.091.5百万立方米.帕电耗（kwh/106m3pa）前期0.4080.429后期0.4070.413表2-53.比较结果经方案比较分析可以看出，采用2k58no.24型轴流式通风机较好于使用2k60no.28型轴流风机，它们都需要在前后期选用不同的电机，但是2k58no.24的同步转速较高，因而电动机的价格相比之下便宜一些，且在风量和静压都能满足要求的情况下，2k58no.24风机在效率、年电耗（年电费）以及百万立方米.帕电耗方面均优于2k60no.28型轴流风机。故最后确定本矿主扇采用6k58no.24型轴流式风机，同步转速为750r/min。3室压机的选型设计3.1概述现代工矿企业中，使用压缩气体的机器越来越多，许多工业中无不广泛使用各种各类的气体压缩机。因此，气体压缩集是现代工业生产中不可缺少的通用机器。压缩空气一直是矿山所采用的原动之一，用以带动凿岩机，风镐及其他风动机械，在煤矿的特殊条件下，使用压缩空气的风动机械，虽然效率较低，但与电动机械想比较，主要存在的以下几个优点。1、安全性好，减少了因电火花锦旗瓦斯或煤尘爆炸事故的隐患，特别使用于高深部开采的矿井。2、缓冲性能好，减少钻凿坚硬岩石和煤层是的冲击震动。3、气动工具构造简单，容易操作，重量轻，耐潮湿，适用井下工作。4、废气可降温和改善井下通风。产生压缩空气的机器叫做空气压缩机，即空压机，他的任务就是安全，经济，可靠地产生足够数量的空气。由于空压机的结构复杂，运转效率低，而且消耗电量大，故本设计本着矿山压缩空气设备必须保证能在整个矿井服务期间内，在用风量最多，输气距离最远的情况下，供给足够数量和压力的压缩空气的原则进行合计的。同时，设计中充分考虑了设备使用的效能，为设备运转的经济性打下了有利的基础。3.2设计依据1、原始资料矿井井型：竖井；年产量：120万吨；工业广场标高：+45m；开采水平：第一水平标高-450m；空气压缩机站地点：空气压缩机站设在地面工业广场，集中供风；空气压缩机每年工作天数：300天；空气压缩机昼夜工作时数；21小时；矿井服务年限内输气管道布置图见图3-2-1所示。2、矿井用风情况1）采区用风量：根据采区机械配备图，考虑同时工作的风动工具的台数和耗电量，采区风量见表3-1风动工具类型每台耗风量台数使用压力风钻3.2m3/min55 kgf/cm2锚喷机8 m3/min24 kgf/cm2凿岩机3.2 m3/min65 kgf/cm2表3-12）井底用风量3.3 m3/min3）地面用风量10.9 m3/min3.3压气设备的选型计算1、全矿总的用风量的计算:q=12 ynigiki m3/min式中: 1沿管路全长的漏气系数 取1=1.22风动机具磨损后耗电气量增加的系数 取2=1.15y海拔高度休整系数 取y=1ni在一个工作班内，同型号风动机具的台数gi一台风动机具的耗气量 m3/minki同型号风动机具有的同时工作系数所以：q=82.39 m3/min2、估算室压机必须的出口压力。空气压缩机压机的出口压力，除了应保证工作地点的压力应比风动工具额定压力大一个大气压外，尚需设计及管路系统中的压力损失p=hgp1ph式中：hg风动机具的额定工作压力0.1mpaph考虑压缩空气站与风动工具所在地的位置时，使管内形成空气柱的静压力。因管内他所空气平均密度m很微小，故取ph=0。p输气管路各部分压力损失之和，包括直线管段的摩擦损失和各种管件的局部损失。设计时按每公里长度取=3040kpa/km的系数来估算，即:p=l=3q6.70=201 kpa式中：l指压缩空气站出口至最员的风动工具地点的管道全长km所以:p=50.110.10.201=0.801 mpa3、选择空气压缩机机型及台数量根据以上计算的q和p值，从室压机产品样本中（见矿山固定机械手册表）选择合适的空气压缩机。目前国产动力用活塞式空压机的排气压力一般为.mpa，而排气量有不同的规格可供参考与选择。因此根据值可组成多种方案。具体选用何种型号及其相应台数的室压机，需进行技术经济性比较后方能确定。同时，在选择室压机是应考虑以下几点：）压缩空气站内室压机的型号，一般采用一种型号，安设台数不能超过五台。其中备用台数一台。）室压机的台数及客量应与压缩空气站计算供气量适应。同时要有一定的备用量。一般备用量为压缩空气站计算供气量的。所以根据以上原则，本设计可能有两种方案进行选择，案案具体内容见表型号工作台数备用台数二级缸径排气量电机型号及规格价格5l-40/831355mm40m3/mintdk118/24-14350kw 6kv11.8万元l8-60/821420mm60m3/mintdk116/34-14350kw 6kv14.8万元表3-2查矿山固定机械手册表4-2-4可知，两种型号的空气压缩机二级表压力均为gkgf/cm2,其技术规格如表3-3所示。型号结构排气量排气压力转速轴功率比重量传动方式5l-40/8l型2缸4027/8428220 kw119直联l8-60/8l型2缸608428303 kw125直联表3-34、室压机的轴功率和气电耗的确定。根据表压力和排气量的值查矿山固定机械手册表4-3-8即可得二级空气压缩机理论功率nt（km）。5l-40/8型空气压缩机：nt=168.8 kwl8-60/8型空气压缩机：nt2=253.2 kw轴功率 n=nt/im式中：i空气压缩机理论效率取为0.85m空气压缩机机械效率取为0.9所以：5l-40/8型空气压缩机 n1=168.8/0.850.9=220.65 kwl8-60/8型空气压缩机 n2=253.2/0.850.9=330.98 kw5、计算电耗1台空气压缩机年电耗量为ey=（nbt/123）（0.8k10.2）式中：k1压缩空气站负载系数，等于所需压气量与室压机最大排气量之比。所以：5l-40/8型k11=82.39/340=0.687l8-60/8型k12=82.39/260=0.687b每天工作天数 取b=300天t每天工作小时数取t=21小时1电动机效率 取0.922传网效率 取0.953电动机效率 取0.97所以：5l-40/8型空气压缩机ey=1229110.4 kwh/年压缩空气站全年电耗量为：e=z*ey=31229110.4=3687331.2 kwh/年式中：z空气压缩机同时工作台数l8-60/8型空气压缩机ey=1843693.4 kwh/年压缩空气站全年电耗量为：e=z*ey=23687386.8 kwh/年6、选择各管道直径依据风动机具配置图，可求得通过各管段的空气量及确定各管段“选择计算管长”，然后查表，即可选出标准钢管直径，结果列于表。管段代号实际管长m干或支管通过空气量m3/min选择计算管长m选用标准钢管压力损失kpa单价元/m0-155干75.49670021965.9529.941-2495干67.35670019467.4226.432-32000干20.766700133424.7311.383-41000干20.766700133412.3711.384-n2600支12.46410010848.8059.344-5950干8.36700893.517.736.725-n1250支8.36700893.54.676.722-61500干4230001594.527.4516.296-7-n31000支4230001594.518.3016.292-9100支2.36001（1/2）0.1122.382-1010支2.35101（1/2）0.0052.38表3-4说明：1）表中第四柱通过空气量是按q=a1a2 nigi计算其中a1=1.15 a2=1.2 ni表示该管段后面的风动机及具同时工作台数量，ki是对应ni的同时工作系数.2）根据煤矿设计手册说明：利用附录表选干管管径是，应以矿井服务年限内最远采压工作面到室压机站的距离老考虑。而选支管时可按达到设计产量是该采区最远工作面到室压机站的距离来考虑8、校验室压机的排气压力1）计算各管段的压力损失pp=1.210-6li/di5qi1.85 pa式中：li表示某段管道考虑局部损失后的参考计算长度,即li =1.15 limli表示某段管道的实际长度di第i段管道的实际内径m现将各段管道的长度，通过的空气量和选顶的内径分别带入。这样得到的各段管段的压力损失值列于表3-3-32）室压机的出口压力从上表可查出自室压机站至n工作面这一段管道的空气压力损失最大见表3-4其值为：pmax=5.95+7.42+24.73+12.37+17.73+4.67=72.87kpa=0.07287mpa室压机的最小出口压力为：pmin=phgpmax0.1=0.5+0.07287+0.1=0.67287mpa式中：phg风动工具的额定工作压力0.1mpa由此可知：选额定压力为0.8mpa的室压机满足要求，如果n1点推进到末期，即5-n1管长为2250m，则该管管段压力损失为42kpa，则管段最大压力损失为：pmax=5.95+7.42+24.73+12.37+17.73+42=110.2kpa=0.1102mpa室压机的最小出口压力pmin=0.5+0.1102+0.1=0.7102mpa0.8mpa故后期该段管径不变仍能满足要求。3.4压气设备选型方案比较与结论1、压气设备的选型方案比较列表如下： 方案 比较项目 方案一方案二空气压缩机型号 台数5l-40/8 四台l8-60/8 三台风量（m3/min）4060轴功率（kw）220.65330.98电动机型号tdk118/24-14tdk116/34-14功率（kw）250350初期投资万元设备47.244.4钢材10.2210.22土建（2000元/m2）3.23.6合计60.6258.22年电费（万元）（电价：0.2元/度）73.7573.75表3-52、结论：从表3-5可以看出，选用l8-60/8型空气压缩机和5l-40/8型空气压缩机，从经济上考虑，虽运行费用二者相差无机，但选用目前在投资上小，而且设备台数少，可减少维护费用。技术上两型号空气压缩机的大致相近。综上所述即确定选用方案二：3台l8-60/8型空气压缩机，其中2台工作，1台备用。说明：表中“初期投资”是依据同一时期特价按实际需要进行估算的。4 矿井排水设备的选择4.1概述在矿井建设和生产过程中，随时都有各种来源的水涌入矿井。只有极少数例外的矿井是干燥的。将涌入矿井的水排出，只是和矿水斗争的一方面，另一方面是采取有效措施，减少涌入矿井的水量。特别是防止突然涌水的袭击，对保证矿井生产有重要意义。矿井排水设备不仅要排除各时期涌入矿井的矿水，而且在遭到突然涌水的袭击有可能淹没矿井的情况下，还要抢险排水。在恢复被淹没的矿井时，首要的工作就是排水。排水设备始终伴随着矿井建设和生产而工作，直至矿井寿命截止才完成它的使命。因此排水设备是煤矿建设和生产中不可缺少的，它对保证矿井正常生产起着非常重要的作用。为了使排水设备能在安全、可靠和经济的状况下工作，必须做好确定排水方案，选择排水设备，进行布置设计，施工试运转。直到正常运行各环节的工作。在本章内容中将遵循国家有关技术政策，设计规范以及这些环节的理论和实践经验，对矿井排水设备进行正确的选择，以达到预期的目的。4.2排水设备的选型计算4.2.1排水设备选型计算条件1) 单水平开采，井深585米。2) 正常涌水量qz580m3/h，正常涌水期rz295天。3) 最大涌水量qmax1200m3/h，最大涌水期rz70天4) 矿井呈中性，密度=1040kg/m35) 矿井电压：6000v6) 矿井主排水设备泵房设在井底车场附近。7) 本矿属低沼气矿井。8) 矿井年产量180万吨。4.2.2工作水泵必须的排水能力根据有关规定，要求投入工作的水泵的排水能力能在20小时内排完24小时的正常涌水量，即：qb=(24/20)qz696 m3/h，工作水泵与备用水泵的总能力，能在20小时内排完24小时最大涌水量，即：qmax=(24/20)qmax1440 m3/h，式中：qb指工作水泵必须的排水能力（m3/h），qmax指工作与备用水泵必须的排水总能力（m3/h）。1） 工作水泵必须的扬程 hb = hc1+（0.10.12）/sin = 590*1+（0.10.10.12）/sin90 = 649660.8(m)其中：hc=(井深)+（井底车场与最低吸水面标高差）+（排水管出口高出井口的高度）=585+4+1=590（m）因为是竖井，所以=902） 排水设备的选择根据上述条件及相关计算值，查有关产品目录，经分析，拟选用ds450-100型多级分段式离心泵；现将这种放案进行选型计算，以验证是否合适。选用ds450-100型多级分段式离心泵4.2.3泵的型式（级数）和泵台数的确定查产品说明书可得ds450-100型离心泵的额定流量为qe=450m3/h,单级额定扬程hei=100m,该泵的单级平均特点如图4-1所示：图4-1 ds450-100型离心泵1）水泵级数的确定由水泵特性曲线可查q=1/2*696 m3/h=96.7 l/s 时扬程hi=110m.则所需泵的级数i=hb/hi=649660.8/110=5.96.01所以i取b级。2）水泵台数的确定比较qb、qmax qe可知，在正常涌水期内需要投入工作的台数n1+n2 =qmax /qe=1440/450=3.2,所以备用水泵台数n2=2台；除此之外，还需检修水泵的台数n3。n30.25n ，所以此时n3取1台；因此，总计需水泵的台数n=n1+n2+n3=2+2+1=5台。3）校验泵的稳定性自上面水泵特性曲线上查得q=0时，单级泵的扬程为125m.所以总扬程h0=125*6=750m,又因为750*0.9=675m 大于hc=590m.因此满足稳定条件0.9h0hc的要求。4.2.4管路及管路布置规程第242条规定：主要排水设备必须有工作和备用的水管；其中工作水管的能力能配合工作水泵在20小时内排出24小时的矿井正常涌水量；工作和备用水管的总能应配合工作和备用水泵在20小时内，排出矿井24小时的最大涌水量。根据各涌水期投入工作的水泵台数，可选用二条管路。两台泵工作时可用任一水管排水，最大涌水期中，四台水泵同时工作，两条水泵用一趟管路排水，五台泵中有一台轮换作为检修水泵。1.计算管径和选择管材（1） 取经济速度vp=2m/s,则排水管内径自标准yb231-70查得外径dp=377mm的无缝钢管厚有9，9.5,10,11,12,13,14,15等；取壁厚=15mm试算。此时dp=377-15*2=347 则有所需壁厚：式中 dp标准管内径，dp =34.7cmz许用应力，无缝钢管z=80mpap 管内液体压强，作为估算p=0.011hc(mpa) 0.12附加厚度。 hc=排水高度所以经验算易知计算值=1.410cm小于所选标准厚度1.50cm,故所选管壁厚度合适。 考虑到矿井较长，可采用壁厚不等的管道分段安装。即分别采用yb231-70 377*15，377*14，377*13和377*12的无缝钢管作排水管。2.吸水管直径及管材的确定吸水管直径通常应比排水管直径大25mm,以降低矿水流速减小损失，取得较大的吸水高度则有：dx=dp+25=377+25=402mm自标准yb231-70中同理可查得，对于吸水管选用402*9的无缝钢管。管路系统：图4-2 管路系统图管路系统具体如图所示，其中只给出一台泵的管路布置，其余四台泵的管路布置类同。1） 估算排水管路长度：排水管长度可估算为：lp=hc+(4050)=590+（4050）=630640（m）取排水管长度lp=640m 吸水管长度通常可取为：lx=8m3.计算管路特性1）计算沿程阻力系数：由舍维列夫公式可得： 排水管：p=0.021/dp0.3=0.021/0.3470.3=0.0288吸水管：x=0.021/dx0.3=0.021/0.3840.3=0.02802)计算局部阻力损失系数 对于吸、排水管的局部管件分别为：排水管：名称数 量系 数90弯头60.206*3=1.23645弯头20.103*2=0.20630弯头20.069*2=0.138三通11.5*1=1.5闸阀20.26*2=0.52止回阀11.7*1=1.7扩大器10.5*1=0.5表4-1由上表可知：p=1.236+0.206+0.138+1.5+0.52+0.5+1.7=5.80吸水管：名称数 量系 数底阀13*1=390弯头10.206*1=0.206收缩管10.1*1=0.1表4-2由上表可知：x=3+0.206+0.1=3.306排水管局部损失的当量长度 ldp=(p+1)/p*dp=(5.80+1)/0.0288*0.347=82(m)吸水管局部损失的当量管长ldx=（x/x）*dx=（3.306/0.0280）*0.384=45(m)3)计算管路阻力损失系数：利用文献3中公式2-57计算阻力系数： rt =8/2gx(lx+ldx)/dx5+p(lp+ldp)/dp5 =8/2*9.8070.0280*(8+45)/(0.384)5+0.0288(540+82)/(1.347)5 =356(s2/m5)4)管路特性方程式（新管） h=hb+rtq2=590+356*10-6q2 其中：流量q单位以（l/s）计。 参照水泵的流量范围，选取九个流量值，分别计算出和与六级泵相应的六分之一扬程值，如下表所示。利用得出数据可绘出特性曲线。q（l/s）20406080100h(m)590.14590.57591.28592.28593.56h/n(m)98.3698.4398.5598.7198.93q（l/s）120140160180h(m)595.13596.98599.11601.53h/n(m)99.1999.5099.85100.26表4-34.2.5确定水泵运转工况点分析本管路系统可以发现在正常涌水期和最大涌水期内，水泵的工况点均相同，即为单台泵与一条管路特性的交点。如上面图线所示，可得相应的工况点及工况参数。新管工况点为k,其相应的工况参数有（单台泵）流量：qk=128 l/s =128*3.6 =460.8m3/h扬程：hk=100.0*6=600(m) 效率：k=0.72=7.2%4.2.6排水设备验算1）计算允许吸水高度 hx=hs-(10-pa/9.8103)+(0.24-pn/9.8103)-8/2gxlx/dx5+(x+1)/dx4q2式中：hx实际条件下预计允许吸水高度； pa 泵房大气压； hs 预计工况时的允许吸上真空度； pn矿水温度下的饱和蒸气压； dx,lx吸水管内径和长度； 其余符号意义见上面。q为工况流量q=0.128m3/s经分析可取：pa=9.8104pa pn=0.235104pa 又自泵特性上查得hs=5m,则相应实际条件下的允许吸水高度。 hx=5-10-(9.8104/9.8103)+(0.24-0.235104/9.8103)-8/9.8070.02808/(0.384)5+(3.306+1)/(0.384)4 (0.128)2 =5-0+0-0.3=4.7m此值一般可以满足要求。2） 验算排水时间（有旧管时按旧管计算）：正常涌水期每天必须排水时间：tz=24qz/n1qk=24580/2460.8=15.10(小时)最大涌水期每天必须排水时间：tmax=24qmax/(n1+n2)qk=21200/4460.8=15.63(小时)经计算可知，无论正常涌水期和最大涌水期，每昼夜排水时间均不超过20小时，符合规程规定。3） 验算电机容量根据对应的工况参数可计算出电机必须的容量为：ndk(gqkhk/10003600kc)1.1(10409.807460.8600/100036000.720.98)1221(kw)式中：k富裕系数，当qk300m3/h时k=1.1矿水密度，1040kg/ m3c传动效率，c0.98由上可知，泵配套电动机型号可选为jkz-1250(6kv) 专题部分：电机车的气制动设计与计算1 概述1.1电机车在井下运输的优点矿用电机车在井下巷道运输中得到广泛应用，它有下列一些优点：1、牵引力大。机车采用直流串激牵引电动机，该电机特性能使机车获得较大的牵引力。2、维护费用小。电机车运行速度较高，最高可达26kmh而且只用司机一人操作就可以，所需辅助人员少，维护简单，动力消耗不大。3、可改善劳动条件。电机车运行不受气候的影响，由于采用电力拖动，不会产生废气，避免了空气污染，大大改善了劳动条件，保证了井下工人的安全。1.2电机车在实际使用过程中发现的问题及改装的必要性我矿于2002-2004年先后购进6台常州电机车厂生产的zk7-6/550电机车。该种型号的电机车由于没有气动装置,在井下实际运行情况不尽如人意。首先,井下潮湿使轨道上结满了露水,也使得电机车的砂箱中的砂石潮湿,电机车的手动撒砂装置经常失效,原因就是潮湿的砂石在撒砂装置底部结块堵塞了撒砂口。从而为了使电机车启动运行必须采取人工撒砂,加大了工人的劳动强度,也给安全生产带来了隐患。其次,就是电机车的制动.该型号的电机车配备有电气和机械制动装置,电气制动只能把电机车的速度降下来,并不能完全把机车停下来,只有依靠机械制动。而机械制动是手动的,是靠转动手轮来实现制动的,从而在紧急事件发生时留下了安全隐患。在全矿的标准化工作中,该种型号电机车已经不能达标,摆在眼前只有两条路,一就是将车报废，购买新车,但对刚刚投入生产没几年的电机车实施报废,对企业来讲这可是不小的损失.二就是对电机车实施改进,加装气动装置来，减小司机的劳动强度，制动灵敏准确；减少操作空行程距离、增强制动的安全可靠性。使该种型号的电机车符合标准化的要求。1.3电机车的基本结构架线式电机车的基本结构是由机械部分和电气部分组成。其机械部分包括：车架、轮对、轴承与轴承箱、弹簧托架、齿轮传动系统、制动系统、撤砂装置、缓冲连接装置等。电气部分包括：牵引电动机、控制器、集电弓、电阻箱、照明装置等。图1-1 架线式电机车的基本结构1、车架；2、轴承箱；3、轮对；4、制动手轮；5、砂箱；6、牵引电动机；7、控制器；8、自动开关；9、启动电阻器；10、集电弓；11、车灯；12、缓冲器及联接器1.4空气系统概述及工作原理1.4.1空气系统概述空气系统供机车运行中施行空气制动及撒砂鸣笛时使用。压缩空气的工作压力调整为0.50.65mpa。本系统由下列部件组成：空气压缩机，风缸，气压调节器，安全阀，止回阀，制动阀，制动气缸，油水分离器，截断塞门。1）空气压缩机，由一台串激式电动机通过联轴节直接带动，给空气系统提供压缩空气。2）风缸，再机车中部装有一只储存压力空气用的风缸，风缸底部备有排污阀。3）气压调节器，系统中采用气压调节器，当系统内压力小于0.5mpa时，它可自动闭合空压机电机，使空气压缩机开始工作；当系统内空气压力为0.65mpa时，气压调节器便自动断开空压机电机，使空气压缩机停止工作。4）安全阀，装置安全阀是为了进一步保证空气系统的安全，其排放压力调整为0.8mpa。当系统内的压力超过此值时，压缩空气可通过安全阀排入大气。5）止回阀，止回阀安装于空压机出口处，用于防止风缸内的压力空气向空气压缩机内反馈。6）制动阀，用于控制压缩空气进入制动风缸的风量，司机用脚来操纵此阀。当司机用脚踩下踏板时，制动阀动作，使压缩空气进入制动缸，对机车施行制动，当脚松开踏板后，则制动自动缓解。7）制动闸缸，制动闸缸由缸体、缸盖、活塞、脾丸、勾贝杆、缓解弹簧等主要零件组成。当压力空气进入闸缸后，即可产生足够的制动原力。制动阀缓解后，闸缸内的缓解弹簧推动活塞回到初始位置，闸瓦与轮缘脱离接触，则制动缓解。8）油水分离器，空气压缩机在工作过程中会产生油微粒，经过油水分离器可将其过滤掉。经常旋开其下部塞子，即可排放积聚的油和水。9）截断塞门，截断塞门用作连通或截断气路，以方便维修。1.4.2工作原理气压缩机，使空气从过滤器吸入压缩机，经加压后通过逆止阀进入主风包。当主风包内压气的压力达到规定的最大工作值时，压力控制就自动切断压缩机电动机电源；当主风包压力降到一定值时，压力控制器就会重新