矿井排水系统设计及输送机选型设计.doc

专业课课程设计带式输送机、水泵的选型设计 系别：机械设计工程系 专业：机械设计、制造及其自动化 班级：机械设计2009-02班 时间：2013.2.253.15（三周） 教师：刘英林 常宗旭 学生：王国华 学号：2009000199机械设计工程系矿山机械教研室 目录第一部分2水泵的设备选型设计21 述概22 设计的原始资料23 排水方案的确定24 水泵的选型与计算35 管路的选择56 工况点的确定及校验7第二部分16带式输送机的选型设计161 概述162 设计的原始资料163 输送带宽度的计算164 运行阻力的计算205 输送带张力的确定246 输送带强度的校核277 电动机功率的计算28参考文献29第一部分矿井排水设备选型设计目的：设计选择满足工作要求、运转可靠、经济的排水设备。一、具体任务：1、确定排水系统；2、选定排水设备；3、确定工况参数；4、绘制设备布置图二、必备资料：1、工作地点；2、排水高度710m和正常排水量Q=550m3/h；3、水的性质(中性)；4、泵房、水仓和管路位置图；5、供电电压三、设计步骤（一）、拟定排水系统在我国煤矿中，目前通常采用集中排水法。集中排水开拓量小，管路敷设简单，管理费用低，但由于上水平需要流到下水平后再排出，则增加了电耗。当矿井较深时可采用分段排水。涌水量大和水文地质条件复杂的矿井，若发生突然涌水有可能淹没矿井。因此，当主水泵房设在最终水平时，应设防水门。 在煤矿生产中，单水平开采通常采用通常采用集中排水，两个水平同时开采时，赢根据矿井的具体情况进行具体分析，综合基建投资、施工、操作和维修管理等因素，经过技术和经济的比较后，确定最合理的排水系统。按竖井考虑，根据给定条件，可选用单水平开采方案的直接排水系统，只需要在井底车场附近设立中央泵房，将井底所有涌水直接排至地面。（二）预选水泵 工作水泵n1，20小时内排出矿井24小时的正常涌水量。 备用水泵n2，70%工作水泵，且n1+n2应在20h内排出矿井24h的最大用水量。 检修水泵n3，25%工作水泵。1、 水泵总排水能力的计算正常涌水量：QB1.2qz=1.2x550=660m3/h最大涌水量：Qmax1.2qmax=1.2x950=1140m3/h（取最大涌水量为950m3/h）2、水泵所需扬程的估算 由于水泵和管路均未确定，无法确切知道所需的扬程，所以需进行估算，即 =/=（710+4）/0.9=793m式中 估算水泵所需扬程，； 侧地高度，即吸水井最低水位至排水管出口间的高度差，一般可取=井底与地面标高差+4（井底车场与吸水井最低水位距离），； 管路效率。管道效率的选取如下表一所示：表一：排水管倾角903020300.85max=0.850.8=0.68 m2=0.80.686.3、稳定性校核HC=5140.9iH0=0.91472=882m式中 单级零流量扬程；由D450-60型水泵特性曲线图可知=72m7、 计算允许吸水高度由流体机械教材表5-1、5-2可取ha=10.3m，hn=0.23m,设水温为15度，=0.98104N/m3,则允许的吸水高度为： =5.44-0.083(74.30+558.76)0.0225 =4.26m式中 HSM1 = HSM1-（10-ha）-（hn-0.24）=5.2-（10-10.3）-（0.23-0.24） =5.4m实际吸水高度=4.26mHx,吸水高度满足要求8、 电动机功率计算 式中电动机容量富余系数，一般当水泵轴功率大于100KW时，取=1.1；当水泵轴功率为10100KW时，取=1.11.2。 根据产品样本取水泵配套电机功率为Nd=1250kW，大于计算值，满足要求。9、 电耗计算1）年排水电耗 =1.924式中 年排水电耗， ； 水的重度，；由给定条件可知=10003 、年正常和最大涌水期泵工作台数； 、 正常和最大涌水期泵工作昼夜数； 、正常和最大涌水期泵每昼夜工作小时数；传动效率，对直联接取1，联轴器联接取0.950.98；电动机效率，对于大电动机取0.90.94，小电动机取0.820.9； 电网效率，取0.95；2) 吨水百米电耗校验第二部分带式输送机的选型设计1 概述 带式输送机是输送能力最大的连续输送机械之一。其结构简单、运行平稳、运转可靠、能耗低、对环境污染小、便于集中控制和实现自动化、管理维护方便，在连续装载条件下可实现连续运输。目前国内外带式输送机正朝着长距离、高速度和大运量方向发展。单机运距已达30.4km，多机串联运距最长达208km，最宽的带式输送机带宽为4m。最大运输能力已达到3.75万t/h，最高带速达到15m/s。单条带式输送机的装机功率达到62000kW。我国生产的带式输送机最大带宽已达到2m，带速已达到2 m/s，设计运输能力已达到5.2万t/h，最大运距为3.7km。2 设计的原始资料 某带式输送机，运输生产率Q=811t/h，输送带运行速度V=2m/s，铺设长度，铺设倾角，上托辊槽形角，物料堆积角，围包角。3 输送带宽度的计算3.1 按输送能力计算带宽 （2-1）式中 运输生产率，； 货载的散集密度，见表2-1； 输送带的运行速度，； 输送机的倾角系数，见表2-2； 货载端面系数。 （2-2）式中 上托辊槽形角； 物料堆积角。 如图2-1。图2-1 槽形托辊上的货载断面积表2-1 各种货载的散集密度货载名称煤煤渣焦炭黄铁矿石灰烟砂粘土碎石密度0.81.00.60.90.50.72.01.62.01.61.82.01.8表2-2 输送机倾角系数表/度0781516201.00.950.90.90.83.2 按货载块度计算 （2-3）式中 货载最大块度的横向尺寸，。根据以上的计算结果，选用B=1400mm、煤矿用整芯阻燃输送带，输送带质量，见表2-3。表2-3 整芯输送带质量（）带宽带强680800100012501400160018002000输送带6508.58.89.2310.411.5712.0312.6814.380010.610.911.3612.814.2414.815.617.6100013.313.614.21617.818.519.522120015.9616.3217.0419.221.3622.223.426.4140018.6219.0419.8822.424.9225.927.330.8160021.2821.7622.7225.628.4829.631.235.2180023.9424.4825.5628.832.0433.335.139.6200026.627.228.43235.6373944220029.2629.9331.2435.239.1640.742.948.4240031.9232.6434.0838.442.7244.446.852.84 运行阻力的计算4.1 基本阻力 带式输送机的基本运行阻力包括重段阻力和空段阻力两部分。 重段阻力 （2-4）空段阻力 （2-5）式中 每米输送带的货载质量， ； 每米输送带的质量，； 输送机的铺设长度，； 重力加速度，； 输送机的铺设倾角； 输送带在重段、空段的运行阻力系数，见表2-4； 重段、空段折算到单位长度上的托辊转动部分质量， 用下式计算 （2-6） （2-7）式中 重段、空段每个托辊转动部分质量，见表2-5； 重段、空段的托辊间距，取。表2-4 输送带运行阻力系数 工作条件 托辊形式 槽形托辊平形托辊清洁干燥0.020.018少量尘埃，正常湿度0.030.025大量尘埃，湿度大0.040.035表2-5 托辊转动部分质量 带宽辊径托辊转动部分质量 槽形三辊形二辊平形一辊50063.576894.085.556.243.274.414.7865076891086.096.459.035.015.797.14800891081337.7410.5916.357.749.5414.767.158.7813.54100010813315912.2118.927.2118.225.6810.4316.0922.27120010813315914.3122.1431.5913.4420.7429.112.519.2826.56140010813315915.9624.6334.9214.1821.8329.99注：辊径见表2-6.表2-6 托辊直径带宽（）500650800100012001400托辊直径891081331594.2 附加阻力 (2-8)4.3 总阻力 （2-9）5 输送带张力的确定5.1 下端驱动5.1.1 用摩擦条件确定输送带张力由图2-2可知，1点为相遇点，4点为分离点，则有如下计算公式： （2-10） （2-11）式中 自然对数的底，=2.718； 驱动滚筒与输送带间的摩擦系数，=0.2； 围包角； 摩擦力备用系数，取=1.2。由式（2-10）和（2-11）联立解得： （2-12）图2-2 下端驱动示意图5.1.2 用悬垂度条件校核输送带张力 （2-13） （2-14）由式（2-13）和（2-14）可知悬垂度校验合格。5.2 上端驱动5.2.1 用摩擦条件确定输送带张力由图2-3可知，1点为相遇点，4点为分离点，则有如下计算公式： （2-15） （2-16）由式（2-15）和（2-16）联立解得： （2-17） 2-3 上端驱动示意图5.2.2 用悬垂度条件校核输送带张力 (2-18) (2-19)由式（2-18）和（2-19）可知，悬垂度校验合格。5.3 方案的确定下端驱动时 492745N n=1.2上端驱动时 449540N n=1.2由此可知，上端驱动的方案更好，此时 n=1.26 输送带强度的校核安全系数 （2-20）式中 输送带宽度，； 输送带整体纵向抗拉强度，； 输送带中的最大静张力，。由式（2-25）可知，输送带安全。7 电动机功率的计算滚筒牵引力 (2-21)反馈功率 (2