JKYB斜井单钩甩车场串车提升B5.doc

山东科技大学毕业设计论文 1 摘摘 要要 本设计主要对矿井生产所用的提升机械设备选型进行的一次合理选择 矿井提升设备的任务是沿井筒提煤 矿石 矸石 下放材料 升降人 员和设备 本设计通过选人车 钢丝绳 提升机 天轮 井架 电动机等 来叙述提升机的设备选型 在矿井提升中 应根据不同的用途 选用合适的钢丝绳 扬长避短 充分发挥它们的效能为此必须对其结构 性能及选择计算方法予以了解 斜井串车提升具有基建投资少和建设速度快的优点 并且可以直接用 矿车不需转载 为此 必须掌握矿井提升设备的结构 工作原理 性能特点 选择设 计 运转理论等方面的知识 以做到选型合理 正确使用与维护 使之安 全 可靠 经济的运转 关键词 提升机 钢丝绳 电动机 山东科技大学毕业设计论文 2 AbstractAbstract The design of the main shaft used in the production of machinery and equipment to upgrade Selection of a reasonable choice Mine Hoist equipment is raised along the shaft coal ores coal decentralization material personnel and equipment movements The selection of the design of vehicles the rope elevator and space launches Derrick motors etc to describe the Hoist Equipment Selection In the mine upgrade according to the different uses to choose an appropriate rope exceed and give full play to their effectiveness that its structure performance and choice of method to be understanding Incline Series cars upgrade the infrastructure less investment and construction speed advantages and can be directly used without reproduced tub Therefore we must master the mine hoisting equipment structure working principles characteristics select the design operation theory of knowledge Selection reasonable to do the proper use and maintenance to make it safe reliable and economic operation Keywords elevator wire rope motor 山东科技大学毕业设计论文 3 目目 录录 山东科技大学毕业设计论文 4 1 1 绪绪 论论 随着我国经济的不断改革开放 煤炭工业必将高速持续地向前发展 矿井提升是煤炭生产过程中必不可少的重要生产环节 矿山提升工作的任 务是将采场采下的矿石 经井下港道运到井底车场 然后沿井筒提升到地 面 再从地面运往选矿厂 或直接运往向外部运输的装车站 将掘进出来 的废石运提到地面 再从地面运往废石场 此外 还担负着运输材料器械 设备到使用地点和运送人员上 下班的任务 在矿山企业中 运输提升作业的劳动量很大 运输提升的费用在矿石 生产成本中也占很大比重 矿井提升设备的耗电量一般占矿井总耗电量的 30 40 因此 正确的选择矿山运输提升设备 合理地布置和科学地组 织运输提升工作 对提高矿井产量 降低矿石生产成本和提高劳动生产率 将会有很大作用 本设计主要对矿井生产所用的提升机械设备 斜井串车单钩提升 选 型进行的一次合理选择 山东科技大学毕业设计论文 5 提升机的滚筒 天轮 提升钢丝绳 轨道 串车 斜井串车提升系统 斜井提升在我国中 小矿井中应用极其广泛 采用斜井开拓具有初期 投资少 建井快 出煤快 地面布置简单等优点 但一般斜井提升能力较 小 钢丝绳磨损较快 井筒维护费较高 斜井提升方式大致可分为三种 斜井串车提升 斜井箕斗提升 胶带 输送机提升 本设计主要研究斜井串车提升 斜井串车提升可分为单钩与 双钩串车两种 其中单钩提升串车提升井筒断面小 投资少 可用于多水 平提升 但产量较少 电耗大 而双钩串车提升则恰恰相反 故前者多用 于年产量在 210kt 以下 倾角小于 25 的斜井中 后者多用于年产量在 300kt 左右 倾角不大于 25 的斜井中 唐口煤矿 330 采区 JKYB2 1 5 提升机担负着该采区矸石 材料的运输 任务 合理设计选择设备对该水平的生产 安全有着重要的意义 本文通 过对该提升系统提升容器 钢丝绳 提升绞车的选型计算合理确定了配套 设备 尤其设计完成了游动天轮的设计与安装 有效确保提升系统的安全 可靠性 山东科技大学毕业设计论文 6 2 3302 330 采区巷道提升系统选型计算条件采区巷道提升系统选型计算条件 2 12 1 巷道原始条件巷道原始条件 1 矿井年产量 20 万吨 年 2 井筒斜长 L 1000m 3 井筒倾角 13 4 提升不均衡系数 C 1 15 5 矿井工作制度 年工作日 300 天 每天两班提升 净提升时br 间 t 14 小时 6 车场型式 井口 井底均为甩车场 7 井底车场甩车增加的运行距离 30m H L 8 串车在井口栈桥上的运行距离 30m B L 9 矿车采用 1 5t 固定车箱式 矿车 MG1 7 9B 山东科技大学毕业设计论文 7 矿车自身质量 975kg k Q 矿车名义载货量 1500kg z Q 单个矿车长度 2 4m c L 单个矿车宽度 1150mm c b 矿车轨距 G 900mm 2 22 2 一次提升量和和车组中矿车数的确定一次提升量和和车组中矿车数的确定 1 一次提升的计算 提升斜长 1060 m BHt LLLL 2 一次提升时间的确定 初步确定最大提升速度 根据 煤矿安全规程 规定 倾斜井巷 max v 内升降人员或用矿车升降货物时 5m s 目前国产单绳缠绕式提升 max v 初步确定最大提升速度 本设计初步确定最大提升速度 3 8m s max v 计算每次提升的持续时间 697 56 s 2 70263 0 tg LT 一次提升量的确定 12 203 t 3600tb TACa Q r gNf 式中 提升富裕能力 取 1 15 f a 计算一次提升矿车数 z Q Q n 8 135 辆 山东科技大学毕业设计论文 8 则取矿车数为 9 辆 2 32 3 设计的主要内容设计的主要内容 1 计算并选择提升钢丝绳 2 计算滚筒直径并选择提升机 3 计算天轮直径并选择天轮 4 提升机与井筒相对位置的计算 5 运动学与动力学计算 6 计算电耗及效率 对于主提升 3 3 提升钢丝绳的选择和计算提升钢丝绳的选择和计算 3 13 1 选择计算方法选择计算方法 钢丝绳是矿井设备的重要组成部分 它关系到提升设备的安全可靠地 运行 也是矿山钢材消耗量较大的项目之一 正确地选择钢丝绳 不仅有 助于矿井的安全生产 而且将可以节约大量的优质钢材 生产矿井几十年 来的实践以及国外的经验证明 必须根据不同的工作条件 相应选用不同 结构的钢丝绳 才能去得较好的经济效果 斜井提升钢丝绳的磨损是影响 钢丝绳寿命的主要因素 因此钢丝绳直径相同时 组成的钢丝直径较粗 将具有较高的使用寿命 钢丝绳在工作时受多种动 静应力的作用 如弯曲应力 扭转应力 接触应力及挤压应力等 这些应力的反复作用将导致疲劳破断 这是钢丝 绳损坏的主要原因 另外磨损及锈蚀将加速损坏 因此综合反映上述应力 的疲劳计算是一个较复杂的问题 虽然国内外在这方面作了大量的研究工 山东科技大学毕业设计论文 9 作 取得了一些成就 但是由于钢丝绳的结构复杂 影响因素较多 强度 计算理论尚未完善 一些计算公式还不能确切地反映真正的应力情况 因 此 目前我国矿用钢丝绳的强度计算仍按最大静载荷并考虑一定安全系数 的方法进行计算 3 23 2 计算选择计算选择钢丝绳钢丝绳 由于斜井筒倾角小于 90 作用在钢丝绳上的最大静张力是由重车组 钢丝绳的重力和摩擦阻力组成 图 3 1 为斜井单绳提升钢丝绳计算示意图 由图可知 钢丝绳最大静载荷是在 A 点 图 3 1 斜井钢丝绳计算图 作用在 A 点的井筒方向的分力包括 重串车的重力分力 sin gQQn kz 重串车的摩擦阻力 cos 1 fgQQn kz 钢丝绳的分力 sin 0 gLmp 钢丝绳的摩擦阻力 cos 02 gLmf p 山东科技大学毕业设计论文 10 按钢丝绳承受的最大静负荷并考虑一定的安全系数 可得出下式 a B pkz m s gfLmgfQQn cos sin cos sin 201 每米钢丝绳质量为 cos sin1011 cos sin 20 6 1 fL m fQQn m a B kz p 13cos2 013 sin1080 5 6 101600 1011 13cos015 0 13 sin1500975 9 6 6 42 0 108069 2707 24 0 24759 kg m 37 2 09 2254 5346 式中 钢丝绳由 A 点至串车尾车在井下停车点之间的斜长 m 0 L 钢丝绳悬垂长度 mLL t 108020 0 矿车运行摩擦阻力系数 矿车为滚动轴承时取 0 015 为 1 f 1 f 滑动轴承时取 0 02 1 f 钢丝绳沿托辊和底板移动阻力系数 钢丝绳全部支承在托辊上 2 f 时取 0 15 0 20 局部支承在托辊上时取 2 f 0 25 0 40 2 f g 重力加速度 10 2 sm 钢丝绳安全系数 a m 单绳缠绕式提升设备所用新钢丝绳安全系数 山东科技大学毕业设计论文 11 1 专为升降人员 ma 9 2 升降人员和物料 升降人员或混合提升时 ma 9 3 升降物料时 ma 7 5 4 专为升降物料 ma 6 5 S 为钢丝绳所有钢丝断面积之和 单位 m2 为解式 3 6 需找出和 S 的关系 p m 0 p m S 式中 0 钢丝绳密度 kg m3 钢丝绳公称拉强度 一般已选用 1550 1700 为宜 B MPa 表 3 1 钢丝绳密度表 钢 丝 绳 结 构密 度 0 kg m3 山东科技大学毕业设计论文 12 6T 25 6X 31 6X 37 6W 36 6XW 36 6 33 6 21 6 21 6 18 6X 19 6W 19 18 7 6 37 6 19 6 18 6 19 6 7 6 37 6 36 6 33 6 34 6 42 6 43 6 X 36 6 X 37 6 24 6 21 6 30 9250 9250 9300 9350 9400 9450 9500 9550 9700 9900 10600 根据上式计算的数据 查钢丝绳规格表选择标准钢丝绳 斜井提升一 般选 6 股 7 丝标准钢丝绳 因为这种钢丝绳的钢丝较粗 耐磨 若有面接 触钢丝绳供应时 也应尽量先选用 此设计选用 的钢丝绳 全部钢丝绳破断力总和 46400 167026186 FC p Q kg d 26mm 2 9956kg m p m 选择后 按下式验算钢丝绳安全系数 安全规程定值 cos sin cos sin 201 fLmfQQn Q m pkz p a 42 0 9956 2 10805346 46400 山东科技大学毕业设计论文 13 0 69 6 5 符合要求 式中 所选择准钢丝绳的钢丝破断拉力总和 N p Q 山东科技大学毕业设计论文 14 4 4 提升机的选择与计算提升机的选择与计算 矿井提升机是煤矿大型固定设备之一 它在矿井生产中占有极其重 要的地位 正确合理地选择提升机 具有重大的经济意义 4 14 1 提升机滚筒直径的确定提升机滚筒直径的确定 提升机滚筒直径 是计算选择提升机的主要技术数据 选择滚筒 g D 直径的原则是钢丝绳在滚筒上缠绕时不产生过大的弯曲应力以保证其承载 能力和寿命 图 4 1 所示为钢丝绳的弯曲试验曲线 图中横坐标表示滚 筒直径与钢丝绳直径 d 的比值 纵坐标表示钢丝绳所受的弯曲应力 g D 山东科技大学毕业设计论文 15 当比值 80 时 较小 再增大值 弯曲应力并无明显下降 d Dg d Dg 继续减小值 将会引起弯曲应力急剧增加 d Dg 图 4 1 钢丝绳弯曲试验曲线 因此 煤矿安全规程 规定 对于地面使用的提升机 80d 4 1 g D 1200 4 2 g D 提升装置的滚筒和围包角大于 90 的天轮 对于井下使用的提升机 60d 4 3 g D 900 4 4 g D 提升装置的滚筒和围包角大于 90 的天轮 式中 滚筒直径 mm g D 钢丝绳中最粗的钢丝直径 mm 山东科技大学毕业设计论文 16 d 钢丝绳直径 mm 根据计算值选取标准的滚筒直径 则本设计中滚筒直径为 mmdDg1560266060 选用 JKYB2 1 5 型单筒提升机 滚筒直径 2m 滚筒宽度 B 1 5m 钢丝 g D 绳作用在滚筒上的最大静张力 60KN 钢丝绳作用在滚筒上的最大静 maxj F 张力差 60KN i 27 3 8m s maxc F max v 4 24 2 提升机滚筒的缠绳宽度提升机滚筒的缠绳宽度 滚筒宽度应容纳以下几部分长度的钢丝绳 1 提升斜长 t L 2 钢丝绳试验长度 煤矿安全规程 规定 升降人员或升降人员 和物料用的钢丝绳 自悬挂起每隔六个一月试验一次 专门升降物料用的 钢丝绳 自悬挂起经过一年进行一次试验 以后每隔六个月试验一次 试 验时每次剁掉 5 米 如果绳的寿命以三年考虑 则试验绳长为 30 米 3 滚筒表面应保留三圈绳不动 称摩擦圈 以减轻绳与滚筒固定 处的拉力 4 多层缠绕时 上层到下层段钢丝绳每季需错动四分之一圈 根 据绳子的使用年限 一般取错动圈 2 4 圈 5 缠绕在滚筒圆周表面上相邻两绳圈间隙宽度 2 3mm 滚筒应有的宽度由下面公式求出 单滚筒或双滚筒提升机 每个滚筒的缠绳宽度为 单层缠绕时 4 3 30 d D L B g t 山东科技大学毕业设计论文 17 5 多层缠绕时 4 3 34 30 d Dk DL B p gt 6 式中 k 缠绕层数 计算公式如下 BD dDL k p gt 34 30 B 滚筒宽度 m 多层缠绕时平均缠绕直径 计算公式如下 p D 22 4 2 1 dd k DD gp 对于缠绕层数 煤矿安全规程 规定 立井中升降人员或升降人员 物料的 只准缠绕一层 专为升降物料的准许缠绕两层 倾斜井巷中升降 人员的 准许缠绕两层 升降物料 准许缠绕三层 在建井期间 无论是 在立井或倾斜井巷中 升降人员和物料的 都准许缠绕两层 则本设计中滚筒的缠绳宽度为 3 34 30 d Dk DL B p gt 326 3 022 2 2 27301060 2676 73mm 注 这里 mmdd k DD gp 2022 4 2 1 22 这里取 3 钢丝绳在滚筒上作双层缠绕 因为 1500 2676 73 1500 2 山东科技大学毕业设计论文 18 4 34 3 钢丝绳作用在滚筒上的力钢丝绳作用在滚筒上的力 1 钢丝绳作用在滚筒上的最大静张力 4 cos sin cos sin 21max fLmgfgQF tpdj 7 42 0 10609956 2 10 13cos015 0 13 sin534610 4 1333624 0 534610 26166 8N 60KN 式中 d Q cos sin 1 fQQnQ kzd 所选择的钢丝绳单位长度的重量 kg m p m 2 钢丝绳作用在滚筒上的最大静张力差 4 cos sin cos sin 21max fLmgfQgF tpc 8 42 0 10609956 2 1024 0 975910 34396 41N13 15 168000550105104259 5 9 1600 TSG 9 5 15 17 10 1600 TSG 10 17 18 5 11 1600 TSG 1600 11 18 5 20 304500660140222593 12 2000 TSG 12 20 21 5 5 12 2000 TSG 12 5 21 5 23 5 13 2000 TSG 2000 13 5 23 24 5 458500700180307910 15 2500 TSG 15 24 5 27 16 2500 TSG 16 27 29 17 2500 TSG 2500 17 29 31 6615008002005501512 18 3000 TSG 18 31 33 19 3000 TSG 19 33 35 20 3000 TSG 3000 20 35 37 10100009502407812466 5 23 3500 TSH 350023 5 37 43 1420000100025511333640 山东科技大学毕业设计论文 47 25 4000 TSH 400025 43 46 5 1450000103025013005531 表 6 2 游动天轮基本参数表 型号 天轮直 径 mm 游动距 离 mm 钢丝绳 直径 mm 全部 钢丝 破断 拉力 总和 KN 轴颈 直径 mm 辐条 数量 条 地 脚 螺 栓 变位质 量 kg 自身 总重 量 kg 5 128 TD 80025012 5103804M1690210 2012 TD 1200600202721206M18202560 2516 TD 1600800254121408M20358944 天轮直径的大小应根据钢丝绳在天轮上围包角的大小来确定 1 固定天轮 煤矿安全规程 规定 地面天轮 90 时 80d t D 90 时 60d t D 90 时 40d t D 2 游动天轮 煤炭工业设计规范 规定 40d t D d 钢丝绳直径 山东科技大学毕业设计论文 48 根据以上条件 则所设计的井下固定天轮直径为 60d 60 26 1560mm 1t D 游动天轮的直径为 40d 40 26 1040mm 2t D 则井下固定天轮选用型 游动天轮选用型 见表 5 13 2000 TSG2516 TD 6 1 和 6 2 6 1 26 1 2 井架高度的确定井架高度的确定 井架是矿井地面的重要建筑物之一 它用来支持天轮和承受全部提升 重物 固定罐道和卸载曲轨 架设普通罐笼的停罐装置等 井架有木井架 金属井架 混凝土井架 装配式井架几种类型 斜井甩车场 2 sin t j D LH 6 1 式中 L 井口至钢丝绳与天轮接触点间的斜长 tgtB RLLLL75 0 其水平投影符号上由 如图 6 1 所示 B L 井口至道岔 A 的距离 一般为 10 15m g L 过卷距离 在倾斜井巷的上端 必须保留有足够的过卷距离 t L 道岔 A 到串车停止的钩头位置的距离 为 gt nLL5 1 g L 一辆矿车的长度 m t R 天轮半径 m 山东科技大学毕业设计论文 49 根据井口车场设计的栈桥倾角 一般为 8 12 1 井下固定天轮的井架高度为 mH j 58 3 2 2 23 5 sin50 1 2 游动天轮的井架高度取 2 8 米 井口 B Rt 图 6 1 斜井单钩甩车场井口相对位置图 6 26 2 提升系统主要参数的设计计算提升系统主要参数的设计计算 6 2 16 2 1 钢丝绳弦长钢丝绳弦长计算计算 x L 根据 煤矿安全规定 天轮到滚筒上的钢丝绳 最大内外角不得超 过 1 30 由于偏角的限制可计算出最小弦长 minx L 1 固定天轮 单钩提升时 6 tan2 min B Lx 2 2 游动天轮 山东科技大学毕业设计论文 50 单钩提升时 6 m YBYB Lx25 31 0224 0 8 05 1 64 0 tan2tan2 min 3 式中 B 滚筒宽度 m Y 游动天轮的游动距离 查游动天轮规格表 6 2 26 2 2 提升机滚筒中心至游动天轮中心水平距离提升机滚筒中心至游动天轮中心水平距离 2s L 6 2 0 2 min2 CHLL jxs 4 22 18 2 25 31 31 2m 式中 提升机滚筒中心至井口水平高度 0 C 将取为接近计算值较大的整数 然后再求实际弦长 s L 6 2 02 2 22 CHLL jsx 5 31 25m 6 2 36 2 3 计算钢丝绳实际的外偏角计算钢丝绳实际的外偏角 内偏角 内偏角 1 2 1 固定天轮 单钩提升 6 1 21 2 arctan x L B 6 19 1 362 5 1 arctan 2 游动天轮 单钩提升 山东科技大学毕业设计论文 51 6 7 x L YB 2 arctan 21 因为游动天轮的游动距离为 800mm 提升机滚筒的宽度为 1500m 由 此可见游动天轮的游动距离要大于提升机滚筒宽度的一半 所以钢丝绳在 游动天轮上的内外偏角为零 6 36 3 电动机的预选电动机的预选 电动机的容量应满足下述条件 1 等于或大于根据电动机温升散热条件计算的等效容量 2 启动时的力矩 应不超过电动机最大力矩的 85 特殊情况下 允 许达到 90 3 提升过程中 任何特殊力都不应超过电动机最大力矩的 90 斜井提升机的估算电动机容量 6 102 05 1 102 102 max1 max1 max1 vFFK N vFK N vFK N cj s c s j s 下放重物 双钩提升 单钩提升 8 式中 所需电动机功率 KW s N 矿井提升的阻力系数 单钩时取 1 1 1 15 双钩时区 1 K 1 05 1 1 提升机选用的最大速度 m s max v 山东科技大学毕业设计论文 52 减速器的传动效率 减速器采用滚动轴承时取 0 93 减速器 采用滑动轴承时取 0 85 最大静压力差 kg cj FF 注 式中括号内为双钩提升用代替 c F j F 由式 6 8 知单钩斜井提升机的估算电动机容量为 kW g vFK N j s 3 115 1093 0 102 8 3 8 261661 1 102 maxmax1 查 矿山固定机械手册 选择型号为 YB355L1 6 的电动机 220Kw 1000rpm 0 93 s N d n 2 GD 2 600mN d 已知提升机减速器的传动比 电动机的转速与选定的最大速度之间 有以下关系式 6 g d D iv n max 60 9 rpm980 214 3 278 360 式中 计算电动机的转速 rpm d n 减速器的传动比 i 滚筒直径 mm g D 按照和选出的电动机 额定转速往往与并不一致 或不完全相 s N d n d n d n 同 此时应按额定转速来求提升机的最大速度 d n 6 sm i nD v dg 87 3 60 max 山东科技大学毕业设计论文 53 3 由 6 3 式计算出最大速度值 max v 关于电动机的选择 目前矿井提升机采用的有交流绕线型感应电动机 和直流电动机两种 中 小提升机 以前者为主 这是因为它简单 基建 投资少 操作维护容易等优点 但限于交流高压换向器容量 提升机用单 台电动机拖动时 容量限制在 1000KW 以内 双机拖动时 电动机容量限 制在 2000KW 以内 由于直流电动机拖动提升机 具有调速性能好 电耗 低等优点 在经济上 技术上都是可取的 因此 除了在一些大容量提升 机上使用外 在一些副井 甚至容量在 400 500KW 也使用直流电动机拖 动 7 7 提升系统运动部分的运动学和动力学计算提升系统运动部分的运动学和动力学计算 7 17 1 提升系统变位质量的确定提升系统变位质量的确定 7 1 17 1 1 变位质量的意义变位质量的意义 在上述基本动力方程中 为惯性力 其中是提升系统中的 ma m 各运动部件的质量都变位到提升机滚筒圆周上的质量总和 称为提升系统 的总变位质量 在提升过程中 各运动部件的 山东科技大学毕业设计论文 54 运动情况是复杂的 在提升开始时 提升系统各部件都要加速 且各转动 部件各以不同的切线加速度运转 故计算提升系统的总惯性力很不方便 为了便捷 假象把提升系统各运动部件的所有运动质点都变位到提升机滚 筒的表面上 即缠绳的位置 该处的切向加速度就是提升容器的加速度 a 则提升系统的各部件所有的运动质点都集中在滚筒圆周上作同轴 同 回转半径和同速度运动 这样 我们就可以把一个复杂的运动体系简化成 一个简单的运动质点来计算 只要计算出提升系统的总变位质量并乘 m 以相同的切线加速度 a 即可求出提升系统的总惯性力 7 1 27 1 2 变位质量的计算变位质量的计算 为计算总变位质量 我们可首先分别计算出各运动部件的变位质量 然后相加即可 各运动部件的质量变位原则 必须保证该部件在变位前后的动能相等 提升系统中有三部分作直线运动 即提升载荷 提升容器和提升钢丝 绳 它们直接作用于滚筒圆周上 其速度和加速度就是滚筒圆周上的速度 和加速度 所以不用变位 它们本身的质量就是变位质量 直线运动部分的变位质量为 L m 7 qqppkL LmLmQQm 22 1 式中 一根提升钢丝绳总长度 m p L DnDLHL xcp 303 钢丝绳的悬垂长度 m c H 钢丝绳的弦长 m x L 山东科技大学毕业设计论文 55 3 圈摩擦圈绳长度 m D 3 30 实验绳长度 m 多绳缠绳的错绳用绳长 m 2 4 圈 Dn n 尾声每米质量 kg m q m 尾声长度 m q L hq HHL 提升高度 m H 尾声环高度 一般取 15m 多绳提升另行计算 h H 提升系统中还有三部分作旋转运动 即提升机 包括减速器 天轮 和电动机转子 在提升过程中这些部件各运动质点都围绕自己的轴 以不 同的回转半径和回转速度旋转 需要把它们变位到滚筒圆周上 则各部件 变位后的质量就不等于它原来的数值 提升机 包括减速器 的变位质量和天轮的变位质量可以在它 j m t m 们的技术规格表中查出 不必计算 只有电动机转子的变位质量需要计算 电动机转子的变位质量由以下式求嘚 d m 7 2 22 D i g GD m d d 2 2 2 2 27 10 600 25 18260 10935kg 山东科技大学毕业设计论文 56 式中 电动机转子的飞轮力矩 可由电动机规格表中 d GD 22 mN 差得 D 提升机滚筒直径 m 则提升系统的总变位质量为 m 7 3 djtppkz mmmLmnQnQm 222 16 11859956 2 29759215009 109351186010232 1093511860204653 71001755013500 62991 53kg 式中 天轮的变位质量 查 矿山固定机械手册 表 1 3 24 可 t m 得固定天轮的变位质量为 307 kg 游动天轮的变位质量为 358kg kgmt10233582307 提升机的变位质量 查 矿山固定机械手册 j m 11860kg j m p LDnDLHL xcp 303 1080 31 2 3 3 14 2 30 4 3 14 2 1185 16m 山东科技大学毕业设计论文 57 7 27 2 提升运动学计算提升运动学计算 图 7 1 斜井甩车场及其力和速度图 甩车场单钩串车提升 甩车场单钩串车提升工作是由提升重串车和下放空串车组成 开始重 串车在井底车场甩车道中 由于甩车道坡度是变化的 并且串车又在弯道 中运行 为防止掉道 要求初始加速度 a0 0 3m s2 弯道中运行速度 山东科技大学毕业设计论文 58 v0 1 5m s 当全部重串车提过井底甩车场进入井筒后 以主加速度 a1加 速至最大提升速度 并以等速运行 接近井口时 开始以减速度 a3 m v m v 减速 全部重车进入道岔 A 后 重车在停车点停车 扳过道岔 A 反相低 速滑下甩入井口车场重车甩车道 摘钩后挂上空串车 把空串车从井口空 车甩车道低速提过道岔 A 并在栈桥上停车 扳过道岔 A 空串车沿井筒 下行 至井底车场空车甩车道 进行摘钩再挂上重串车 完成了提升的整 个循环 这种提升系统的速度图如图 7 1 所示 速度图各参数确定如下 1 最大提升速度 m v 煤矿安全规程 规定 倾斜井巷内升降人员或用矿车升降物料时 提升容器的最大速度 5m s 专用人车的运行速度不得超过设计最大允 m v 许速度 根据此项规定 结合设计条件 先选出提升机及提升电动机以确定 m v 2 其它参数确定 1 初始加速度 0 3m s2 0 a 2 车场内速度 1 5 m s2 0 v 3 主加 减速度 升降人员时 0 5 m s2 0 5 m s2 升 1 a 3 a 降物料时 煤矿安全规程 对升降物料的主加速度和主减速度没有 1 a 3 a 限制 一般可用 0 5m s2也可稍大些 但要考虑自然加减速度问题 4 摘挂钩时间 1 20s 5 电动机换向时间 2 5s 3 一次提升循环时间 T 1 速度图各段运行时间与行程计算 山东科技大学毕业设计论文 59 重车在井底车场运行阶段 初加速时间 s a v t5 3 0 5 1 0 0 01 初加速段运行距离 m a v L75 3 3 02 5 1 2 2 0 2 0 01 车场内低速等速的运行距离 mLLL D 25 2675 3 30 0102 车场内低速等速的运行时间 s v L t 5 17 5 1 25 26 0 02 02 此阶段总时间 stttD 5 225 175 0201 式中 井底车场长度 即从井底到井底尾车点的距离 根据一次 D L 所拉车数确定 一般可取 25 35m D L 在井筒中运行阶段 加速时间 s a vv t m 74 4 5 0 5 187 3 1 0 1 加速运行距离 mt vv L m 73 1374 4 2 87 35 1 2 1 0 1 减速时间 s a v t m 74 7 5 0 87 3 3 3 减速运行距离 m a v L m 98 14 5 02 87 3 2 2 3 2 3 等速运行距离 mLLLLLL Dkt 29 971 73 1398 1430 1030 132 等速运行时间 s v L t m 99 250 87 3 29 971 2 2 山东科技大学毕业设计论文 60 式中 提升斜长 t L KDt LLLL 井筒斜长 m L 在地面甩车场运行阶段 加减速时间 s a v tt5 3 0 5 1 0 0 64 加减速运行距离 mt v LL75 3 5 2 5 1 2 4 0 64 低速等速运行距离 mLLL k 5 2275 3 2302 45 低速等速运行时间 s v L t15 5 1 5 22 0 5 5 式中 井口车场长度 即自井口至尾车停车点的距离 一般可取 K L 25 35m 通过以上计算可做出速度图 如图 7 1 所示 2 一次提升循环时间 7 2 16542321 tttttttT D 4 205155574 7 99 25074 4 5 22 2 671 94s 7 37 3 提升动力学计算提升动力学计算 斜井提升与竖井提升的动力学计算基本相同 其区别点在于斜井提升 是在倾斜轨道上运行的 所以钢丝绳与容器中轨道上的运行阻力比竖井大 此外 要注意井上 井下车场倾角与井筒不同 且坡度又是变化的这一特 山东科技大学毕业设计论文 61 点 为简单起见 一般甩车道的角度 按以行程为函数的直线规律变化 i 1 单钩串车提升基本动力方程式 单钩串车甩车场需分别计算重车组上提的前半循环与空车组下放的后 半循环 重车组上提和空车组下放和变位质量也不一样 上提重车组前半循环的基本动力方程式为 amfxLgmfQQKngF siipiikz cos sin cos sin 21 7 5 下放空车组后半循环的基本动力方程式为 amfgxmfngQF xiipiik cos sin cos sin 21 7 6 式中 K 斜井提升矿井阻力系数 一般取 1 1 所选用的钢丝绳单位长度的重量 kg m p m 重车组上提 空车组下放时系统的总变位质 s m x m 量 kg djtppzs mmmLmmmnm 11 djtppkx mmmLmnQm 等各项意义及计算同上 p L t m j m d m 利用上述公式计算时 应注意以下两点 1 角度在甩车道 井筒和上部栈桥等处不相同 i 山东科技大学毕业设计论文 62 2 在减速阶段应以 a3代入 根据上述斜井串车提升的基本动力方程式 按照与竖井提升设备动力 学计算相同的计算方法 将运动学计算中所得的各提升及下放阶段的行程 相应的加 减速度值代入动力学基本方程式 可计算出提升过程中各阶段 的力值 并画出力图 然后按同竖井相同的计算公式计算有关电动机的各 项参数及其它各项计算内容 2 单钩串车提升计算 单钩串车提升 上井口为甩车场时的运动力计算 设井底车场倾角 1 井筒倾角 井口栈桥的倾角 重车在井底车场运动阶段 取 13 1 初加速开始时 0211101 cos sin cos sin MafmgLfQQgKnF ptkz 3 053 6299164110 459 18897 4 1333658806 91039 859N 初加速度终了时 cos sin 2010101 fLmgFF p 42 0 75 3 9956 2 10859 91039 90992 6783N 低速等速开始时 NMaFF2193 720953 053 629916783 90992 00102 重车沿井筒提升阶段 低速等速终了时 cos sin 2020202 fLmgFF p 山东科技大学毕业设计论文 63 42 0 25 269956 2 102193 72095 71764 9544N 加速开始时 NMaFF7194 1032605 053 629919544 71764 1021 加速终了时 cos sin 2111 fLmgFF p 42 0 73 139956 2 107194 103260 103087 9751N 等速开始时 NMaFF2101 715925 053 629919751 103087 112 等速终了时 cos sin 2222 fLmgFF p 42 0 29 9719956 2 102101 71592 59371 90554N 重车沿井口栈桥提升 设栈桥 5 23 减速开始时 32313 cos sin cos sin MafLmgfQQgKnF pkz 5 053 6299129 0 98 149956 2 1011 0 247591 110 765 31495135 13075 26952 58578 65N 减速终了时 cos sin 2333 fLmgFF p 29 0 98 149956 2 1065 58578 58448 52N 甩车场运行部分是重力下放或空车上提 运动力计算从略 根据以上所求各力画出各个阶段的力图 如图 7 1 所示 山东科技大学毕业设计论文 64 8 8 提升设备容量提升设备容量 能力及电耗效率计算 能力及电耗效率计算 8 18 1 等效力计算等效力计算 1 根据电动机的发热条件计算的等效力 kg 8 1 d d T tF F 2 式中 等效时间 s d T 各个运动阶段力的平方与该段时间乘积的总和 tF 2 当该阶段的始点与终点的力相差不大时 则按计算 iii tFF 2 1 22 当该阶段的始点与终点的力相差较大时 则按计 iiiii tFFFF 3 1 22 算 利用上式计算时 应注意减速阶段采用的制动方式 1 当减速阶段全段为负力 而且采用机械制动时 这个阶段的负力 不计入总和中 如果该阶段开始时为正力 而终了为负力时 则只按下式 计算该阶段的正值部分 8 2 i ii i i i t FF F t F 22 32 式中 为取负值力的绝对值 kg i F i F 2 如采用自由滑行或机械制动方式 由于电动机已从电网断开 故 该阶段全不计入总和中 3 如采用动力制动 电动机虽从电网断开 但由于电动机的定子线 圈继续有直流电通过 并产生热量 故该阶段不论力是正负 均应计算列 山东科技大学毕业设计论文 65 入总和中 考虑到在动力制动时 电动机的散热条件较差 而且工作条件 也与正常情况不同 因此 应该将和分别乘以 1 4 1 6 的系数 然 i F i F 后再计算 8 22211 ctttcTd 3 式中 考虑电动机以低速运转时 散热条件不良系数 一般取 0 5 1 c 如果电动机有强迫通风的独立通风系统 可取 0 75 1 电动机在停歇时间的散热不良系数 一般取 2 c 3 1 2 本设计等效力计算 tF 2 2 1 2 1 2 1 2 1 2 11 2 02 2 0202 2 01 2 0101 FFtFFtFFt 2 1 3 1 2 3 2 33 2 222 2 22 FFtFFFFt 222 2193 72095 5 17 2 1 6783 90992859 91039 5 2 1 3 1 9751 1030877194 103260 74 4 2 1 9544 71764 222 90554 5937190554 593712101 715922101 71292 99 250 22 52 5844865 58578 74 7 2 1 22 10101010 105757 107100457 5 100544 9 101425 4 10 106501 2 sN 12 102847 1 3 1 2 1 2310201 tttttTd 20 3 1 99 250 74 7 74 4 5 175 2 1 山东科技大学毕业设计论文 66 67 6 99 25049 17 275 15s N T tF F d d 74 68330 15 275 102847 1 12 2 8 28 2 电动机的等效容量电动机的等效容量 K vF N d d 1000 max 1 1 85 0 1000 87 3 74 68330 342 2kw 8 4 式中 K 电动机容量的备用系数 取 1 1 如果所选定的电动机的容量小于计算出的 就应该另选用较大容 d N 量的电动机 并对新选定的电动机数据 对前面的计算作相应的更正 8 38 3 电动机过载能力的校验 按力图 电动机过载能力的校验 按力图 0 8 0 85 8 73 0 71 614983 2 7194 103260 max e F F 5 式中 在力图上的最大运动力 kg 通常是出现在加速阶段开始 max F 时 电动机的过载能力 其数值可从电动机产品样本中查到 最大力矩 额定力矩 H K M M K M H M 电动机的额定力 kg e F 山东科技大学毕业设计论文 67 其中是电动机额定功率 87 3 85 0 28010001000 max v N F e e e N kW 8 48 4 提升能力的验算及自然加 减速度提升能力的验算及自然加 减速度 求出一次提升循环时间后 可按下式核算提升设备的提升能力 年实际提升能力 CT tnQb A zr N 3600 94 67115 1 5 19143003600 264154 02t 年 8 6 提升能力富裕系数 N N f A A a 200000 02 264154 1 32 8 7 选取加 减速度后 若斜井倾角小于 6 还需要根据自然加 减速 度来校验 倾角在 6 以上时 自然加速度已达 0 7m s2以上 故不需要 校验 若选用的加速度大于容器自然加速度时 则此提升机松绳速度大于 1 a z a1 容器运行速度 使下放钢丝绳松弛 加速完毕等速运转时 容器仍在做加 速运动 直至把钢丝绳拉紧 此时钢丝绳将受到一个很大的冲击载荷 有 被拉断的危险 为了防止这种事故 要求 1 a z a1 自然加速度为 gf mnQ nQ m F a tk k x x z cos sin 11 8 2 88 1 1021 0 10239759 9759 sm 山东科技大学毕业设计论文 68 8 式中 x F 下放钢丝绳作用在滚筒圆周上的力 N gfnQF kx cos sin 1 井筒倾角 n 矿车数 单个矿车自身质量 kg k Q 下放钢丝绳端的变位质量 x m tkx mnQm 1 f 串车组运行阻力系数 天轮变位质量 kg 查天轮规格表可得 t m 若上提重车时选用的减速度大于由于重力 摩擦阻力产生的自然减 3 a 速度 钢丝绳运行速度即小容器上升速度导致松绳 严重时能使容器 z a3 越过钢丝绳发生压绳与掉道事故 提升机停止时 容器还会上升一段距离 然后下落把绳猛然拉紧 使钢绳受到很大的冲击 为避免造成此种事故要 求 3 a z a3 重串车的自然加速度为 gf mQQn QQn m F a tkz kz s s z cos sin 13 8 2 29 2 1024 0 102324759 24759 sm 9 式中 每辆矿车载货量 kg z Q 山东科技大学毕业设计论文 69 Fs 上升钢丝绳张力 N gfQQnF kzs cos sin 1 ms 上升钢丝绳端变位质量 kg tkzs mQQnm 8 58 5 计算提升设备的电耗及效率计算提升设备的电耗及效率 电动机的功率等于力乘以速度 而力和速度在提升过程中都是变化的 交流提升电动机计算电耗时 应该用最大提升速度 这是因为绕线式 max v 感应电动机在加速或减速阶段 转子回路一般是串接金属电阻调速 当电 机转数较低时 有用功较小 但是定子的旋转磁场却仍以同步转速旋转着 所消耗的电磁功率并不减少 不同的是以转子电阻发热的形式出现 即无 所谓无用功 这就是在计算提升电耗时 即使在加 减速阶段也要乘以最 大提升速度的原因 因为电耗等于功率乘以时间 故提升电耗可计算如下 1 一次提升电耗 一次提升电耗 W 为 d Tg Fdtv W 0 max 02 1 93 0 85 0 7 1909114087 3 02 1 95332534 85J 8 10 式中 F 力图中各阶段变化力 N 提升矿车实际最大 max v 提升速度 m s 山东科技大学毕业设计论文 70 1 02 考虑提升机的附属设备耗电量的附加系数 减速器效率 电动机效率 d 积分式 3 33 2 22 1 11 02 0202 01 0101 0 22222 t FF t FF t FF t FF t FF Fdt g T 5 17 2 9544 717642193 72095 5 2 6783 90