课程设计：矿井运输提升机设计

应用采矿10-1班 姓名：刘星 学号：21106091第一章 绪论1、课程设计的目的、任务及基本要求课程设计是继矿井提升运输课程后进行的一门设计实践性课程，理论与实践紧密结合，培养学生机械基本和综合设计能力以及提高创新设计能力。1培养学生综合运用所学基础课和专业基础课的基本知识和理论，能根据煤矿生产的需要和技术发展，选择和论证技术方案，设计完成矿井运输系统和矿井提升设备的选型设计；2 巩固、深化和扩大学生所学的基础理论、基础知识，加强理论与实践的结合；3 学习工程设计中技术方案的论证和选择的思想方法；4 学习矿井运输系统设计与提升系统设计中的有关技术规范和安全规程；5 培养学生独立思维和思考的能力。2、设计题目的一般条件某矿年产量An=90万吨，年工作日br=300d，每日工作时数t=14h。该矿井深Hs=500m，主井装载高度Hz=20m，卸载高度Hx=30m。散煤容重=1200kg/m3，采用双卷筒单绳缠绕式提升机。试进行主井提升系统设备的选型设计。要求绘出提升系统示意图。该矿的某综采工作面采煤机生产能力Q0=460/h，牵引速度V0=5.0/min，工作面长度L=240m，煤层倾角=7，对刮板输送机进行选型，并验算输送能力和电动机功率。3、课程设计的主要内容1根据给定的矿井设计生产条件，完成矿井生产系统各运输环节的主要运输和辅助运输方式及矿井提升方式的技术方案论证；2完成矿井运输系统设备的选型与配套、完成提升系统的设备选型，对主要运输环节的设备运输能力和提升能力进行计算；3写设计说明书，不少于四千字，设计说明书按照统一封面，统一格式，内容包括矿井生产技术条件、主要设计要求、技术方案论证与选择、运输设备与提升设备的选型设计和生产能力计算，设计计算中的有关技术规范与要求等；4应该根据自己的具体情况，在指导老师的指导下，按时完成设计任务。4、课程设计的题目1工作面刮板输送机的选型设计；2主井缠绕式提升机选型设计。第二章 提升机的选型设计矿井提升设备是沿井筒提升煤炭、矸石 、升降人员和设备，下放材料的大型机械设备。它是矿山井下生产系统和地面工业广场相连接的枢纽，是矿山运输的咽喉。因此，矿井提升设备在矿山生产的全过程中占有极其重要的地位。图11所示是单绳缠绕式箕斗提升系统示意图。1、 提升容器的确定1.1提升高度HH=HsHxHz 式中：Hs矿井井深，mHx卸载高度，mHz装载高度，m H=HsHxHz=5003020=550m1.2经济速度 式中：H提升高度，m图11 单绳缠绕式箕斗系统示意图1提升机；2天轮；3井架；4箕斗；5卸载曲轨；6地面煤仓；7提升钢丝绳；8翻车机；井底煤仓；10给煤机；11装载设备1.3估算提升循环时间Tx式中：Vm经济速度，m/sa1提升加速度，取a=1.2m/s2箕斗低速爬行时间，取=10s箕斗装卸载休止时间，取=10s1.4计算箕斗一次提升量式中：c装载不均衡系数，取c=1.15An矿井设计年产量，万tTx提升循环时间，st提升设备每天工作时数，h；br提升设备每年工作日数，d。根据上述计算结果可知，矿井提升容器应选名义装量为6t的JL6型单绳箕斗。表 1-1 箕斗规格表型号自重Qzkg容器全高Hrmm有效容积Vm3两箕斗中心距SmmJL-6500094506.61870因散煤容重=1200kg/m3，故一次实际提升量Q为Q=12006.6=7920kg2、钢丝绳的选择计算2.1计算单位绳重力P2.1.1钢丝绳悬垂长度Hc式中： Hs矿井井深，mHj井架高度，m Hz装载高度，m 2.1.2计算单位绳重力P式中：Q一次实际提升量，kgQz箕斗自重，kg Hc钢丝绳悬垂长度，m B钢丝绳公称抗拉强度，取B1850N/mm2ma提升安全系数，取ma=6.5根据上述P值，选用619普通圆股钢丝绳。表 1-2 钢丝绳技术规格表钢丝绳直径dmm绳中最粗钢丝直径maxmm钢丝断裂力总和QqkN每米钢丝绳重pN/m432.8129566.32.2验算安全系数ma式中： Qq钢丝断裂力总和，kNp每米钢丝绳重，kN/m所选钢丝绳安全系数满足要求，合格可用。3、验算提升机3.1直径D式中：d钢丝绳直径，mmmax绳中最粗钢丝直径，mm据此选用2-JK-4/11.5型提升机。表1- 3 提升机技术规格表卷简直径Dm卷筒宽度Bm提升机最大静张力FjmaxKN最大静张力差FjcKN42.1210140变位质量GjKN两卷筒间隙amm两卷筒中心距Lmm301.82516018703.2 宽度B3.2.1卷筒的平均缠绕直径Dp式中：D卷筒直径，mn缠绕层数，取n=2绳圈间隙，取=33.2.2卷筒的宽度B式中：Dp卷筒的平均缠绕直径，m3.3强度校核最大静拉力Fj.max最大静拉力差Fjc通过以上各项计算，可知所选提升机合格，可以使用。4、天轮直径Dt据此选用型天轮。表1- 4 天轮技术规格表天轮直径Dtm两轴承中心距Lmm变位重力GtN41030130005、提升机与井筒相对位置5.1井架高度Hj式中：Hx卸载高度，mHr容器全高，mHg过卷高度, 取Hg=5mRt天轮半径，m最后确定Hj=46m，与预计值相差不大，未影响钢丝绳安全性能，故可用。5.2 提升机与井筒提升中心线水平距离Ls式中：Hj井架高度，m 考虑到减轻“咬绳”现象，取Ls=39.5m。5.3 钢丝绳弦长Lx式中：C0提升卷筒中心线至井口水平的高度，取C0=2m Ls提升机与井筒提升中心线水平距离 ,m Dt天轮直径，m5.4 钢丝绳偏角5.4.1 最大外偏角式中：B卷筒宽度，m S两天轮中心距，m a两卷筒之间距离，mLx钢丝绳弦长，m 5.4.2 最大内偏角根据不“咬绳”的条件，由内偏角的允许曲线图查得允许最大内偏角为1。现计算a25.5 卷筒的下出绳角 上式中值大于15，防止了钢丝绳可能与提升机基础接触，增大钢丝绳的磨损。所以卷筒的下出绳角满足要求。6、提升系统运动学、动力学参数计算6.1 预选电动机估算电动机的容量N式中：k矿井阻力系数，箕斗提升取k=1.15动力系数，箕斗提升取=1.3j减速器传动效率，取j =0.85 考虑到1280kW接近标准容量1600kW,所以预选1600kW电动机。选用YR160012/1730型异步电动机。表1- 5 电动机技术规格表额定功率PekW额定转速ner/min电动机效率d%过载能力飞轮惯量(GD2)dNm21600494922.29476006.2 提升系统变位质量m6.2.1 电动机转子变位质量md式中：(GD2)d电动机的飞轮惯量，Nm2i减速器传动比，取i11.5 6.2.2 提升系统变位质量m=98822.1kg式中：Gj卷筒变位重力，NGt天轮变位重力，Nmd电动机转子变位质量，kg6.3 主加、减速度的确定6.3.1 确定提升加速度a1从充分利用电动机过负荷能力出发，且满足减速器扭矩的要求，经计算后，取a1=1m/s2,引值也符合设计规范要求。6.3.2 按自由滑行方式确定减速度a3式中：m提升系统变位质量，kg取a3=0.7m/s26.4 运动学参数结果（最后停车阶段略去不计）：6.4.1 初加速阶段式中：h0卸载距离，取h0=2.35mv0箕斗在卸载曲轨内运行的最大速度，取v0=1.5m/st0初加速阶段运行时间，sa0初加速阶段的加速度，m/s26.4.2 主加速阶段式中：t1主加速阶段运行时间，sh1主加速阶段运行距离，m6.4.3 减速阶段式中：t3减速阶段运行时间，sh3减速阶段运行距离，mv4爬行速度，取v4=0.5m/s 6.4.4 爬行阶段式中：t4爬行阶段运行时间，sh4爬行阶段运行距离，取h43m6.4.5 等速阶段6.4.6 实际一次提升循环时间Tx 式中：箕斗装卸载休止时间，JL6型箕斗取10s6.5 各阶段拖动力6.5.1 初加速开始初加速结束6.5.2 主加速开始主加速结束6.5.3 等速开始等速结束6.5.4 减速阶段由于采用自由滑行方式，故不计入。6.5.5 爬行开始爬行结束由上可以看出，Fmax=F1=215.1kN7、提升电动机容量校核7.1 根据发热条件校核7.1.1 等效时间Td 式中：电动机低速转动时，散热不良系数，取=电机休止时间散热不良系数，取= 7.1.2 电动机等效力Fd7.1.3 电动机等效功率Pd7.2 最大过负荷校核 式中：Fmax最大拖动力，kNFe预选电动机作用在卷筒圆周的额定力，kN电动机的过负荷系数7.3 特殊过负荷校核 式中：Ft作用在卷筒圆周上的特殊力，N 根据上述三个条件，可知预选电动机容量合格。8、提升设备耗电量及效率8.1 提升设备耗电量8.1.1 提升设备一次提升总电耗W 式中：d电动机效率 8.1.2 吨煤电耗Wt 8.1.3 有益电耗Wy8.2 提升设备效率9、年产量验算9.1 实际年产量 式中：br年工作日，br=300天t提升设备日工作时数，取t=14hc提升不均衡系数，箕斗提升取c=1.159.2 富裕系数af Af1.15，说明上述选型设计合理可行。第三章 刮板输送机刮板输送机是一种挠性牵引机构的连续输送机械，是为采煤工作面和采区巷道运煤布置的机械。它的牵引构件是刮板链，承载装置是中部槽刮板链安置在中部槽的槽面。中部槽沿运输线路全线铺设，刮板链绕经机头、机尾的链轮接成封闭形置于中部槽中，与滚筒采煤机和输送机推移装置配套，实现落煤、装煤、运煤及推移输送机械化。沿输送机全长都可向溜槽中装煤，装入中部槽中的煤被刮板链拖拉，在中部槽内滑行到卸端卸下。根据设计条件，预选SGZ764/420型号刮板输送机。表 2-1 SGZ830/630型刮板输送机规格表链速vm/s链单位长度质量qlkg/m链的破断拉力FdkN输送能力Qt/h电机功率NkW15285090022101、运输能力验算实际运输能力Qc式中：Q0工作面采煤机生产能力，Q0=460t/hv刮板输送机的链速，v=1m/sv0采煤机的牵引速度，v0=5m/min根据上述计算，可知预选的刮板输送机的输送能力满足要求。2、电动机功率验算2.1 重段直线段运行阻力Fzh 式中：q中部槽单位长度上的装煤量，kgql刮板链单位长度的质量，kgL工作面长度，L=240m煤在槽内运行的阻力系数，取=0.6l刮板链在槽内运行的阻力系数，取l=0.4工作面倾斜角度，=72.2 空段直线段运行阻力Fk2.3 牵引力（考虑可弯曲段的影响）式中：k1刮板链绕经链轮的阻力附加系数，取k1=1.1k2弯曲段运行阻力附加系数，取k2=1.12.4 电动机功率N式中：v刮板链运行速度，m/sj减速器的机械效率，取j=0.85考虑1520的富裕量，则N=(1.151.2)N=392409kW，SGZ764/420型号刮板输送机配备两台210kW的电动机，功率满足要求。3、刮板链强度验算因为，所以刮板链3点的张力最小，令F3=0，则式中：n链条的安全系数 Fd一条链条的破断拉力，kN Fmax刮板