井深400米以上设计.doc

此文档收集于网络，如有侵权，请联系网站删除三、课程设计内容1工作面刮板输送机的选型设计已知某综采工作面运煤，运输生产能力Q=450t/h，煤的松散容重g=0.85t/m，采煤机的生产能力Q0=450t/h，牵引速度v0=4.2m/min，工作面长度L=200m，煤层倾角b=9，试选择合适的工作面刮板输送机。2带式输送机的选型设计某上运带式输送机，输送机的传动装置布置在输送机上方，处于发电运行状态，已知其输送量Q=800t/h，输送机长度L=1000m，倾角=10，散煤容重=950kg/m,最大块度a=150mm,试选择合适的带式输送机。3主井缠绕式提升机选型设计某矿井为单绳缠绕提升系统，年产量A=55万t，年工作日b=320d/a,每天工作时间t=14h,该矿在整个服务年限内前后期分两个水平开采。第一水平井深H=232m，第二水平井深H=370m,主井装载高度H=18m，卸载高度H=17m。散煤容重=1000 kg/m。原装备一台2JK-3/11.5型缠绕式提升机，采用了名义载重为4t的箕斗，原井架高度H=31m。现拟再开采第二水平时，按年产量A=125万吨进行技术改造。试进行主井提升设备的选型设计。4煤矿副井多绳摩擦式提升设备选型设计（井塔式）某矿年产量A=140万t，井深H=750m；年工作日b=330d/a，每天工作时间t=16h,矸石容重=1400 kg/m，辅助运输采用名义装载量为1.5t固定矿车，电机车牵引。最大班下井工人为900人。综采工作面使用液压支架需整体下运，其宽度为1.6m。根据以上条件进行副井提升设备的选型设计。第一章 工作面刮板输送机的选型设计刮板输送机是一种挠性牵引机构的连续输送机械;主要用于采煤工作面和采区巷道等恶劣条件下的煤炭运输。作为采区巷道用的刮板输送机是由刮板链、溜槽、机头部、机尾部等基本部件组成，当刮板输送机用于机械化采煤工作面与滚筒采煤机和输送机推移装置配套使用时，其结构组成除有以上基本部件外，根据设备配套要求和工作需要，还有铲煤板、挡煤板、机头支撑推移装置等一些其他部件。某矿工作面刮板输送机参数确定，试选定刮板输送机型号：1、原始数据 已知某综采工作面运煤，运输生产能力Q=450t/h，煤的松散容重g=0.85t/m3，采煤机的生产能力Q0=450t/h，牵引速度v0=4.2m/min，工作面长度L=200m，煤层倾角b=9试选择合适的工作面刮板输送机。图2-1 工作面用刮板输送机1-机头，2-机头支撑推移装置；3-机头过渡槽；4-刮板链；5-铲煤板，6-中部槽；7-调节槽；8-机尾过渡槽；9-机尾2、刮板输送机主要参数的确定刮板输送机的确定：根据综采工作面运煤，运输生产能力Q=450t/h，煤的松散容重g=0.85t/m3，采煤机的生产能力Q0=450t/h，牵引速度v0=4.2m/min，工作面长度L=200m，煤层倾角b=9,可以采用刮板输送机适合的型号SGZ764/320w，其链速为V=0.95m/s，一条2692的C级圆环链的破断能力为850KN，输送能力为Q=900t/h。刮板输送机计验算的内容包括：运输能力、运行阻力、刮板链张力、电动机功率链子的安全系数等。2.1输送机输送能力的验算实际输送能力为： 式中：Q0为采煤机工作面平均每小时生产率,450 t/h；v为刮板输送机的链速,0.95m/s；v0为采煤机或刨煤机的牵引速度,4.2m/s。 根据计算，输送能力满足要求。2.2电动机功率的验算刮板输送机的运行阻力按直线段和曲线段分别计算。运行时除了要克服煤和刮板链的运行阻力外，还需克服煤和刮板链的重力。通常将它们一起计为总运行阻力。 取2.2.1重段阻力为： =112848.11+24322.28=137170.39N2.2.2空段阻力为 =56219 N式中：Fzh为重段直线段的总阻力，N；Fk为空段直线段的总阻力，N；q为中部槽单位长度上的装煤量，159Kg；ql为刮板链单位长度的质量,52Kg；L为刮板输送机的长度,200m；为煤在槽内运行的阻力系数,0.6；l为刮板链在槽内运行的阻力系数,0.4；为倾斜角度9 。2.2.3牵引力（考虑可弯曲段影响）为：刮板输送机稳定运行所需要的牵引力，等于它运行时所需克服的全部阻力之和，其计算方法采用简易计算法。 N刮板链绕经链轮的阻力附加k1 =1.1 k2 =1.12.2.4电机功率 式中：v为刮板链运行速度，0.95m/s；为减速器的机械效率,0.85。考虑到采区的电压降，双机头驱动两电机负荷不均匀及难以准确计算的额外阻力，实际配备的电动机的功率，应在计算值上考虑15%20%的富裕量，则而SGZ764/320w型刮板输送机配有两台160 KW的电动机，功率满足要求。3、刮板链强度的计算。因为Fzh-Fk0,所以刮板链3点的张力最小，令F3=0，则Fmax=F4=F3+Fzh=137170.39N中双链负荷分配不均匀系数取0.9，则安全系数为：9.3式中：n为链条的安全系数； Fd为一条链条的破断拉力，850KN， Fmax为刮板链的最大静张力，136908.36N； 为双链负荷不均匀系数,0.9。刮板链的强度满足要求，可在给定条件下工作。综上所述，所选刮板输送机为SGZ764/320w满足要求。第一部分 胶带输送机选型设计某矿年产量150万吨，年工作日b=300d，每日工作时数t=14h。井深780m，装载高度20 m，卸载高度22 m，散煤容重1100kg/m3，该矿的某综采工作面，采煤机生产能力460 t/h，煤层倾角=8，如果带式输送机是固定长度的，长度为600米，与上述采煤机的生产率相配套使用，请设计皮带机。一、带速v的确定带速v根据带宽和被运物料性质确定，我国带速已标注化，由查书上表3-19初步确定带速为v=2m/s。 二、确定带宽B按给定条件Q=460 t/h，1100 kg/m3，v= 2 m/s，又查书上表3-18得k=1.00.求物料断面面积A为A=Q(3.6Vk）=460(3.6110021.00）=0.0581m2按槽角=30、堆积角=10、查书上表3-17得，取带宽B=1000mm。三、求圆周力FuFu=FH+FN+FS1+FS2+FSt=CfLg(2qB+ qG) cos+qRo+ qRu + qGHg+ Fs1+FS2查表3-22得，f=0.025；查表3-23得，mRo=22kg，mRu=17kg，取LRo=1.2m，LRu=3m；则qRO=22/1.2=18kg/m，qRU=17/3=6kg/m查表3-7钢丝绳芯胶带GX-1250，得qB=25kg/m则qG=460/（3.62）=64 kg/m倾斜阻力:Fst=qGHg=qGgLsin=649.81600sin80=52427N 特种主要阻力：FS1 =FSa +FSb按重载段为等长三托辊、前倾角20计算FSa=C0L(qB+ qG)gcossin式中： C为槽形系数，30，取C=0.4;0为承载托辊与输送带之间的摩擦系数，0.3-0.4；L前倾托辊的区段长度，m； qB为每米长输送带的质量，kg/m；qG为每米长输送物料的质量，kg/m； 为托辊的前倾角=2，g为重力加速度，g=9.81m/s2；f为模拟摩擦系数；L为输送机长度(头、尾滚筒中心距)，m；代入数据：FSa= 0.40.3600(25+64)9.81Cos8Sin2=2173N由于不设裙板，故FSb=0特种主要阻力：FS2= FSc +FSdFSc= Ap3=0.004250000.5=10.5N FSd= Bka=115001500N式中，FSc为输送带清扫器的摩擦阻力,N；FSd为犁式卸料的摩擦阻力,N；A为输送带的清扫器的接触面积，m2；P输送带和清扫器之间的压力，N；3为清扫器与输送带的摩擦因素0.5-0.7；ka为犁式卸料器的阻力系数一般1500N/m。代入数据：FS2=10.515001510.5N由输送机长度为600m可得系数C=1.17，f取0.025Fu=1.170.0256009.81（225+64）cos8+18+6+52427+2173+1510.5=79678N四、各点张力计算输送机布置如图所示 按启动时工况求出F1、F2，取n=1.3、a=a1+a2=300=0.4则：F1=Fmax=796787967894226NF2= 正常运转的各点的张力:空段阻力Fk,忽略传动部分长度则：Fk=qBLfgcos+ qRuLfgqBLgsin =-15953N重段阻力FzhFzh=(qB+ qG)( fcos+sin)Lg+ qRO Lfg =(25+64)(0.025cos80+sin80)6009.81+186000.0259.81 =88524NF3F211640NF4= F3 +Fk=15953-11640=4313NF5 =F6Fzh F1Fzh =94226-88524=5702N五、校核垂度垂度校核必须分别校核重段垂度和空段垂度，两者都要找出最小张力点，由各点的张力计算值可知，重段的最小张力点在位置5,空段最小张力点在位置4.重段垂度所需的最小张力为:F5 Fmin, 通过空段垂度所需最小张力点的张力为： F4 Fmin，通过六、校核胶带安全系数 通过七、电动机功率确定双滚筒传动功率分配计算（按最小张力分配） 可选一台大于200KW的电动机用于I号滚筒，一台大于50KW的电动机用于II号滚筒。八、拉紧力计算拉紧力计算在图示位置的拉紧装置应具有的拉紧力为：此拉紧力是按稳定运行条件计算的，启动与自动工况还要按加、减速度的惯性力增大拉紧力，以免输送带在滚筒上打滑。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=20，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=5，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 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=20； 矿车载重的质量，G=5； 矿车自重的质量，=0.3； 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 10.0090.0110.01350.0165 30.0070.0090.01050.0135 50.0060.007二、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： 列车中的矿车数； 矿车载重的质量，G=5； 矿车自重的质量，=0.3； 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10002000m取1.25；运距大于2000 m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=20；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=20； 矿车载重的质量，G=5； 矿车自重的质量，=0.3； 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，；车组中的矿车数； 矿车载重的质量，G=5；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1N3,所以 取.六、所需机车总数 台第二章 提升设备选型计算第一节 主立井提升设备选型计算一、计算条件矿井年产量： =150万吨/年单水平提升，井筒深度: 300m;箕斗卸载高度: 20m；箕斗装载高度: 15m；松散煤的密度: 1.15T/ ； 年工作日： =300 天每天净提升时间： =14 h矿车型号： MG3.3C-9固定式矿车矿车自重（kg）名义载煤量（kg）容积V(m3)散煤容重（kg/m3）132030003.31.15二、箕斗的选定1、提升高度式中：为井筒深度； 为箕斗装载高度； 为箕斗卸载高度；2、经济提升速度3、一次提升循环估算时间 处估加速度a=0.8m/s 4、小时提升次数 ；5、小时提升量取提升不均衡系数C=1.15，提升能力宽裕系数=1.20 6、一次合理提升量 考虑为以后矿井生产能力加大留有余地，由多绳箕斗规格表1-4，选择名义载重量12t的同侧装卸式JDS-12/110*4 箕斗，其主要技术规格如下： 自重=11.5t； 全高； 有效容积 13.2； 提升钢丝绳数 4，尾绳数 2； 实际载重量 Q=13.21.1510151.8kN三、选择提升钢丝绳和尾绳1、考虑到提升容器为多绳箕斗，拟采用四绳摩擦提升机，主绳根数2、钢丝绳最大悬垂长度 尾绳环高度 初估井塔高 =23m 提升高度 H=335m2、估算钢丝绳每米重力 取钢丝绳抗拉强度； =28.68N/m 选用6W(19)股（1+6+6/6）-1520-30-特-镀锌-顺捻钢丝绳作主绳。其单绳每米重p=35.35N/m, 直径d=30mm,绳中最粗钢丝直径=2.2mm,全部钢丝拉断力之和为=559500N。尾绳数一般取主数的二分之一，且尽量选配等重尾绳。本设计中尾绳数=/2=2， 则尾绳每米重据此，选用6T（25）股（1+6；1+12）-1520-43-特-镀锌-顺捻钢丝绳2根。其单绳每米重q=70.28N/m.尾绳稍微轻于主绳。考虑到=4p-2q=435.59-270.28=1.8N/m绳系统计算。3.钢丝绳安全系数校核 =15.02 所选钢丝绳满足安全要求，合格可用。因此，符合煤矿规程规定。四、提升机的选择1. 考虑塔式井架，不设导向轮，这样按煤矿安全规程有关规定，提升机卷筒直径应该符合下列条件 因此，据表1-1-12选用 JKM-2.8/4(1)型多绳摩擦轮提升机，=2.8m，B=1.2，i=7.35， = 11.8m/s，2. 验算提升强度 钢丝绳在滚筒上的最大静张力及最大静张力差： 最大静张力：=+=23.5+35.59372=249050N 最大静张力差：=Q+H=120000+1.8372=134050N 由于=134050所以可知所选提升机不符合生产要求，据表另选JKM-3.25/4(1)型塔式多绳摩擦提升机，其主要技术特征为： 设计最大钢丝绳静张力 =450KN设计最大钢丝绳静张力差 =140KN减速器传动比 i=11.5, 传动效率 =0.92 提升机（包括减速器）变位重力 =138KN 和的实际值均小于设计值，强度校验合格3.摩擦轮衬垫比压的校核 上升侧静张力 =249.05KN 下降侧静张力 =-Q=249.05-120=129.05KN= 可见衬垫合格可用。4.井塔高度的确定 =+0.75D/2=14.45+8+0.753.25/2=23.67m由以上结果可定=24m 式中-容器全高，=14.45m - 过卷高度，根据煤矿安全规程规定，该系统最大提升速度低于8m/s，取过卷高度=8m。五、预选电动机1.确定电机额定转数 = 考虑到箕斗容积选用较大，故预定同步转数=500r/min2.预选电动机功率 由可估定额定转数=495 r/min，则实际最大提升速度 则电动机功率 =1794KW 式中K-矿井阻力系数，箕斗提升时，K=1.15； -减速器传动效率，二级传动=0.85； -动力系数，取=1.2 。 据以上计算，选择YR-2000-12/1730三相交流绕线型异步电动机，其技术特征如下： 额定功率=2000KW 额定转速=495r/min 电机效率 过负荷系数 转子飞轮转矩 减速器最大输出动扭矩=3900003.电动机额定拖动力 六、提升系统的变位质量计算1、变位重量的计算电动机变位重量2提升机包括减速器变为质量 3.钢丝绳变位质量 =4088kg 4.容器变位质量=23000kg 5.荷载变位