第三章++采区运输机械.ppt

第三章矿井运输机械,运输设备概述：一、任务二、类型一般按运输设备的动作方式可分为连续动作式和周期动作式。1、连续动作式这种设备一经开动能连续不断地运送货载。属于这种设备的有以下几种。,（1）自重运输货载依靠本身的自重沿某一导向体（如底板、溜槽、放矿口及铁管等）向下滑动。（2）输送机刮板输送机、胶带输送机、板式输送机（适应性很强。但由于机件笨重，运行速度较低，很少应用。）、杓斗输送机和提升机。（3）水力输送机（4）无极绳运输设备（属于落后的运输方式，已趋于淘汰。）,2、周期动作式这种设备按一定循环方式作周期性往返运动的。属于这种设备的有以下几种。（1）电机车运输架线式电机车、蓄电池式电机车（2）有极绳运输用有极往返运转的钢丝绳牵引着单个矿车或一组矿车在轨道上运行。（3）扒矿设备用钢丝绳牵引着扒斗扒运货载。（4）单轨吊车这是适应综采而出现的井下辅助运输设备，用于采区顺槽及大巷运送人员、设备和材料。它适用于底板不平的和弯曲的巷道。,刮板运输机一、刮板输送机的组成及工作原理刮板输送机是目前长壁采煤工作面唯一的运输设备。刮板输送机的基本组成：机头部（包括机头架、驱动装置、链轮组件等）、中间部（包括溜槽、刮板链等）、机尾部（包括机尾架、驱动装置、链轮组件等）和附属装置（铲煤板、挡煤板、紧链器等）；以及供移动输送机用的推移装置。,二、分类电机功率从7.51000KW（2500KW），输送能力从30t/h3000t/h之间。1、按牵引链的条数和布置方式：单中链、边双链和中双链；2、按溜槽的布置方式：重叠式和并列式；3、按溜槽的结构：开底式和封底式；4、按卸载方式：端卸式和侧卸式；5、按功率大小：轻型（单电动机功率小于或等于40KW）、中型（大于40KW，小于或等于90KW）、和重型（大于90KW）。,三、适用范围1、煤层倾角向上运输：最大倾角25向下运输：最大倾角20兼作采煤机轨道的刮板运输机，当工作面倾角超过10，应采取防滑措施。2、采煤工艺和采煤方法国产的均适用于长壁工作面的采煤工艺。其中轻型的主要适用于炮采工作面；中型的主要适用于普采工作面；重型的主要适用于综采工作面。,四、刮板输送机的结构（一）机头部：机头部由机头架、链轮、减速器、盲轴、液力偶合器和电动机组成。1、机头架2、链轮组件和盲轴3、减速器4、电动机5、新型刮板输送机,1、机头架机头架是支承和装配链轮组件、驱动装置以及其他附属装置的构件，应保证有足够的强度和刚度，由厚钢板焊接而成。机头架为左、右对称结构，以适应左、右工作面的互换。,2、链轮组件和盲轴,3、减速器,4、中部溜槽溜槽既是刮板输送机机身的主体，作为货载和刮板链的支承机构，又是采煤机的运行轨道。煤和刮板链子在溜槽中滑行，不仅工作阻力大，而且对溜槽的磨损严重；同时溜槽承受采煤机的全部重力，采煤机在槽帮上滑行对槽帮产生磨损。为此，要求溜槽要有足够的强度和刚度以及较高的耐磨性能。溜槽分为中部溜槽（也称标准溜槽）、过渡溜槽、调节溜槽。,5、刮板链,6、液力偶合器联轴器是输送机传动装置的一部分，主要作用是将电动机轴和减速器轴连接起来以传递转矩，而且有的联轴器还可作为保护装置。,其能量的传递过程是：电动机输出的机械能泵轮机械能工作液体动能透平轮机械能。在正常工况下，工作液体在液力偶合器中是由泵轮到透平轮又返回泵轮的环流运动，由于工作液体质点除绕偶合器进行旋转运动（牵连运动）外，还要在液力偶合器内进行环流运动（相对运动），因而液体质点的绝对运动轨迹是螺管状的复合运动。,电动机与液力偶合器联合运行的特点：（1）改善输送机起动性能，使电动机轻载起动，起动电流小，起动时间缩短；改善了鼠笼式电动机的起动性能，可充分利用电动机过载能力，在重载下平稳起动。（2）具有良好的过载保护性能，输送机过载时，部分工作液体进入辅助室，使电动机不过载。（3）能减缓传动系统的冲击振动，液力偶合器为非刚性传动，能吸收振动，减少冲击，使工作机构平稳运行，提高设备的使用寿命。（4）能使多电机驱动时负载分配趋于均衡,四、刮板输送机选择计算首先根据运输生产率和运输距离，参照刮板输送机技术特征参数进行初步选型，再在初选输送机的基础上进行验算，其内容包括：1、输送能力；2、运行阻力和电动机功率；3、刮板链强度。,（一）输送能力计算刮板输送机的输送能力，是指输送机每小时运送货载的质量。它取决于输送机每米长度上货载的质量和链速。即Q=3.6qvQ=3.6Av式中Q刮板输送机的运输能力，t/h；q每米长度上货载的质量，kg/m；A中部槽物料运行时的断面积，m2；物料的散碎密度，/m3；v刮板链速，m/s。,由于刮板链占据一定空间和运输角度的影响，货载实际断面积比A小一些，计算时要乘以小于1的装满系数。故运输能力按下式计算Q=3.6Av式中装满系数，水平及向下运输时=0.91；倾斜向上运输时=0.60.9（倾角15，=0.6）。若工作面的运输生产率为Qs（对机采工作面，等于采煤机的生产能力），则输送机的输送能力必须满足QQs,（二）运行阻力和电动机功率计算为了计算电动机功率，首先要计算刮板输送机的运行阻力。运行阻力包括直线段运行阻力和曲线段运行阻力。1、直线段运行阻力直线段运行阻力是指货载及刮板链在溜槽中运行时的阻力（摩擦阻力），以及倾斜运输时货载与刮板链的自重沿斜面的分力。运行阻力有重段阻力Wzh和空段阻力Wk。Wzh=g（q+q11）Lcosg（q+q1）LsinWk=gq1L（1cossin）,2、曲线段运行阻力曲线段运行阻力，是指刮板链绕过机头和机尾的弯曲附加阻力和轴承阻力，以及水平弯曲时，刮板链在弯曲溜槽中运行时的附加阻力。这部分阻力计算相当复杂，通常按重段阻力Wzh和空段阻力Wk之和的10%来考虑。3、总阻力和牵引力W0=1.1f（Wzh+Wk）式中f附加阻力系数，f=1.1，输送机不弯曲时f=1。,4、电动机功率计算（1）定点装煤的刮板输送机电动机轴功率,电动机的额定功率P0=（1.151.20）P,（2）配合采煤机使用的刮板输送机,电动机的额定功率P0=（1.151.20）P,所选电动机的功率应大于或等于P0。,（三）刮板链强度计算1、刮板链各点张力计算各点张力的计算，采用“逐点计算法”。计算原则是：自传动机构分离点开始，按运动方向将牵引机构上的选定点依次编号，直至相遇点为止。其中某一点的张力等于它前一点的张力与此二点间运行的阻力之和。2、刮板链强度验算,式中k刮板链抗拉安全因素；n链条数，单链n=1，双链n=2;链条间负荷分配不均匀系数，单链=1，双链=0.85;Fp一条刮板链的破断力，N；Fmax刮板链最大张力点张力，N。,刮板运输机的安装要求对于刮板输送机安装总的要求是：“三平、三直、一稳、二齐全、一不漏、两不准”的标准。三平：溜槽接口要平，电机与减速器底座要平，对轮中心线接触要平；三直：机头、溜槽、机尾要直，电机与减速器中心要直，大小链轮要直；一稳：整台刮板输送机安设要稳，开动时不摆动；二齐全：刮板要齐全，链环螺栓要齐全；一不漏：溜槽接口要严密不漏煤；两不准：运转时刮板链不准跑偏、不准飘链。,刮板运输机的操作要求1、启动前要发出信号，先断续点动，隔几秒钟再正式启动。2、防止强行带负荷启动。3、无论有无集中控制，都要由外向里（由放煤眼至工作面）沿逆煤流方向依次启动。4、刮板输送机停止运转后，不要向输送机内装煤，机采工作面应停止采煤机割煤。5、炮采工作面应采取措施防止爆破，将溜槽崩坏、崩脱节。同时要采用分段放炮的方法，防止因满载压住输送机，使输送机无法启动。,刮板运输机的操作要求6、采煤工作面顶板淋水较大，要采取措施对电动机和减速器加以保护，以免电动机受潮和减速器内润滑油乳化，影响润滑效果。7、不要往溜槽内装入大块硬煤和矸石。8、刮板输送机在使用过程中要经常检查并及时紧链。9、保持刮板输送机转动部件的清洁，以便检查维护及本身的散热，更不准将机头、机尾的转动部件淤埋在煤堆中。10、对刮板输送机转动部件的各个润滑点应及时进行注油润滑，润滑油的牌号、润油周期、注入油量及注油方法都要符合有关规定。,刮板运输机的操作要求11、不允许在减速器或电动机上打支柱或作为起重工具的支撑座用。12、在工作面停止出煤以前，应将溜槽中的煤、矸输送干净，然后由里向外沿煤方向依次停止各部输送机转动。13、无煤时，禁止刮板输送机长时间空转，以减少电耗量和溜槽、刮板链的磨损。14、刮板输送机停止使用时，必须将磁力启动器控制手把打到零位的停电位置并锁死。15、若停机检修，还要挂上“有人作业，禁止送电”标示牌，以确保作业人员的生命安全。,桥式转载机,桥式转载机的组成及其功用1、机头部及机头小车2、中间悬桥部分3、爬坡段4、水平装载段和机尾部5、导料槽,胶带输送机,一、带式输送机的组成及工作原理,（二）适用范围1、适用倾角可用于水平及倾斜运输。向上运输：最大倾角20（原煤），最大倾角18（块煤）向下运输：最大倾角18若运送附着性和粘结性大的物料时，倾角可大一些。2、适用地点采区顺槽、采区上下山及主要运输平巷、平硐和主斜井、地面等。,带式输送机主要主要部件的结构运输机主要由输送带、托辊与机架、驱动装置、拉紧装置、制动装置、清扫装置及保护装置等部分组成。,1、输送带输送带在输送机中，既是牵引机构又是承载机构（钢丝绳牵引带式输送机除外），所以要求它不仅要有足够的强度，还应有一定的挠性。输送带用量大，其长度为机身长的倍以左右。因此，在使用中应加强管上，且成本高，约占输送机成本50%左右。输送带由芯体和覆盖层组成，芯体承受拉力，覆盖层保护芯体不受损伤和腐蚀。芯体有织物和钢丝绳两类，织物芯体的材料主要是棉、锦纶（尼龙）、涤纶等。覆盖层的聚氯乙烯塑料）和橡胶，覆盖胶生产工艺简单，价格低，带体轻，但摩擦系数小，易老化。橡胶覆盖胶摩擦系数大，但带体较重，价格高。,2、钢绳芯胶带3、胶带的连接（1）机械连接法（2）硫化连接法（3）冷粘连接法（4）塑化连接法,（二）托辊与机架1、托辊（1）作用及结构（2）种类（3）托辊组的间距保证胶带的下垂度不超过2.5%。上托辊间距：10001500；下托辊间距：20003000（或取上托辊间距的2倍。）,（4）调心托辊工作原理：设置：一般重载段每隔10组设一组，回空段每隔610组设一组。（5）缓冲托辊,（三）驱动装置有头部驱动、头尾驱动和多驱动三种类型。后两种用于长距离运送，以减小胶带张力。头部驱动有单驱动和双驱动。滚筒：,（四）拉紧及清扫装置1、拉紧装置（1）螺旋式拉紧装置（2）重力式拉紧装置（3）钢丝绳式拉紧装置a钢丝绳绞车式拉紧装置b钢丝绳卷筒式拉紧装置2、清扫装置有刮板式、旋转刷式、指状弹性刮刀式、水力冲刷式、振动清扫式等。,拉紧装置拉紧装置的作用有两个：一是保证输送带具有足够的张力，使驱动滚筒与输送带间产生足够的摩擦牵引力；二是限制输送带在两托辊间的垂度，使输送机能正常运行。拉紧装置应尽量布置在输送带张力最小处或靠近驱动滚筒的松边处，以使拉紧装置的拉紧力与拉紧行程最小、张紧响应速度最快。按拉紧装置在工作过程中拉紧力是否可调分为固定式和自动式两类。,（五）制动装置制动装置有逆止器和制动器。其中逆止器用于倾角大于4向上运输的满载输送机，在突然断电或发生事故时停车制动；制动器用于各种情况的制动。1、逆止器（1）塞带式（2）滚柱式2、制动器有闸瓦制动器和盘式制动器。,三、胶带输送机运转中的几个问题1、胶带跑偏2、托辊的运转性能3、传动滚筒打滑4、钢丝绳芯胶带纵向撕裂,1、吊挂式胶带运输机,2、可伸缩胶带运输机,3、多点驱动线摩擦运输机,4、钢丝绳牵引胶带运输机,5、气垫式胶带运输机,6、大倾角胶带运输机,四、胶带输送机的传动理论胶带是靠胶带与主动滚筒之间产生的摩擦力带动的，胶带与主动滚筒之间产生的摩擦力就是使胶带运行的牵引力。如图所示，胶带在传动滚筒相遇点（4点）的张力为Fy，在分离点（1点）的张力Fl，在4点和1点之间的摩擦力为W0。以胶带为研究对象，将以上三个力对滚筒中心取矩，得平衡方程。,FyR=W0R+FlR=W0=Fy-Fl,当胶带拉紧力一定时，Fl为定值。如果输送机的负载增加，牵引力W0将随着增加，也就是胶带在相遇点的张力Fy将随着增加。当负载增加过多时，就会出现相遇点张力Fy与分离点张力Fl之差大于传动滚筒与胶带之间极限摩擦力的情况，胶带将传动滚筒上反向打滑而不工作。胶带在滚筒上不打滑的条件应满足欧拉公式,当胶带在整个围包角上处于极限平衡状态时，相遇点的最大张力Fymax与分离点张力Fl之间的关系是Fymax=Fleua传动滚筒可能传递的最大牵引力为W0max=Fymax-Fl=Fl（eua-1）在实际工作中，摩擦传动不能在极限状态下工作，应使牵引力有一定的富裕量作为备用。因此，设计时采用的牵引力应为,式中K0为摩擦力备用系数，对于井下设备，一般取K0=1.151.20。,从上式可以看出，提高牵引力的方法有以下三种：1、增加胶带张紧力，使Fl增加。2、增加围包角。3、增加摩擦系数。,五、胶带输送机选型计算胶带输送机选型计算有两种情况：一种是为一定使用条件选用整机定型的成套设备，如可拆移动式输送机；另一种是选择计算各种标准部件，然后组成适用条件下胶带输送机。标准部件包括胶带、滚筒组件、传动装置、托辊组件、机架、拉紧装置、制动装置和清扫装置等。无论哪种情况，计算的主要内容和程序是一致的。,已知条件：1、设计运输生产率Qs；2、运输距离L；3、运输机安装倾角；4、货载散集密度，对于煤=0.8t/m31.0t/m3；5、货载在胶带上的堆积角，对于煤=30；6、货载的块度a，mm。,计算的主要内容：1、输送能力与胶带宽度计算；2、胶带运行阻力计算；3、胶带张力计算；4、胶带垂度计算；5、牵引力和电动机功率计算。,（一）输送能力与胶带宽度计算输送能力是指输送机每小时运送货载的质量，它取决于胶带的运行速度和每米胶带上货载的质量。Q=3.6qvQ=3.6Av式中货载的断面积A，对槽形胶带可近似地按一个等腰三角形和一个梯形来考虑。A=A1+A2（P280）2、计算胶带宽度B给定输送能力Q，可利用下式得胶带最小宽度计算公式,算出胶带宽度后，应选出标准宽度，并作如下校核：对于未经筛分的松散货载（如原煤）B2amax+200对于筛分后的货载B3.3ap+200若胶带宽度不满足要求，应提高一级带宽但不能提高两级或两级以上，以免造成浪费。,（二）胶带运行阻力胶带运行阻力包括直线段阻力和曲线段阻力。1、直线段阻力重段Wzh=g（q+qd+qg）Lcosg（q+qd）Lsin空段Wk=g（qd+qg）LcosgqdLsin2、曲线段运行阻力曲线段运行阻力包括胶带绕经滚筒时本身的刚性阻力和滚筒轴承的摩擦阻力。胶带绕经从动滚筒时的阻力Wa=KFy胶带绕经从动滚筒时的阻力Wch=K（Fy+Fl）,胶带绕经从动滚筒时的阻力Wa=KFy胶带绕经从动滚筒时的阻力Wch=K（Fy+Fl）（三）胶带张力计算以P281图1053为例1、逐点计算法F2=F1+WkF3=F2+kF2=（1+k）F2F4=F3+Wzh=（1+k）（F1+Wk）+Wzh,2、摩擦传动力计算法,3、解方程,（四）胶带垂度与强度的验算1、胶带垂度验算胶带垂度与张力成反比关系。验算时，只要重段胶带最小张力点的张力能保证其垂度要求，则其他各点也能满足要求。从重段胶带两托辊间的中点切开，取下半部为研究对象，其受力情况如图10-54所示。按转矩平衡条件（MA=0）可知,重段胶带允许最小张力Fzhmin为Fzhmin=5（q+qd）Lggcos同理可得空段胶带允许的最小张力Fk.minFk.min=5qdLggcos通常情况，只验算重段的垂度是否满足要求即可，因为空段的张力容易满足垂度要求。根据摩擦传动条件和逐点计算法求出重段上最小张力小于Fzhmin时，则必须加大重段最小张力点的张力，使之满足垂度要求，再重新按逐点计算法计算各点张力。计算胶带张力也可以采用以下方法：首先按垂度条件确定重段最小张力，即Fzhmin=5（q+qd）Lggcos，然后求出其余各点张力，最后验算胶带在传动滚筒上是否满足不打滑条件。胶带输送机上山运输，当牵引力W00时，常采用此法。,2、胶带强度验算（1）煤矿用阻燃带的安全系数,（2）帆布多层芯体的非阻燃胶带的安全系数,（3）钢丝绳芯胶带的安全系数（五）牵引力和电动机功率计算1、传动滚筒的牵引力2、电动机功率（1）对于动力方式运行（2）对于发电方式运行上山运输机，当W00时，电动机将以发电方式运转，此时的电动机功率为,上山运输机空载运行时，可能仍以电动机方式运转，空载时电动机功率为,对于上山运输机，应根据以上两式计算的结果，取其中较大值作为选择电动机的依据。电动机功率计算完毕后，应选择出标准值。,矿用电机车一、矿用电机车的组成电机车按供电方式分为架线式电机车和蓄电池式电机车两种。架线式电机车运转设备包括列车和供电设备两部分。列车是由电机车和矿车组组成；供电设备是由牵引电网和牵引变流所组成。,二、矿用电机车的型式及分类1、按电能来源电机车分为矿用直流架线式电机车架线型和矿用蓄电池式电机车2、按电机车的粘着质量分类；3、按电机车的轨距分为类；,三、电机车的应用范围矿用电机车特别是架线式电机车，由于它具有设备简单、牵引力大、操作调速方便、运输成本低等优点而广泛应，局部坡度不能超过用于水平或近水平巷道，巷道坡度一般为煤矿安全规程对电机车的应用范围有明确的规定：1、在低瓦斯矿井进风的主要运输巷道内，可以使用架线式电机车，但巷道支护必须使用不燃性材料。2、在高瓦斯矿井进风的主要运输巷道内，应使用矿用防爆特殊型蓄电池式电机车，如果使用架线式电机车，必须采取特殊措施以满足煤矿安全规程的一系列规定。3、在有瓦斯突出矿井和瓦斯喷出区域中，全风压通风的主要风巷内使用机车运输，都应使用矿用防爆特殊型蓄电池式电机车，并必须在机车内装设瓦斯自动检测报警仪。,四、轨道的结构标准窄轨的结构：主要是巷道底板和水沟，上部建筑是钢轨、连接零件、轨枕和道床（道碴层）。,矿车,矿车连接器的重要性煤矿安全规程规定：倾斜井巷运输时，矿车之间的连接、矿车和钢丝绳之间的连接都必须使用不能自行脱落的连接装置。因此，矿车连接器的插销必须有防脱落装置。多年使用表明，锁圈式防脱落装置较好。连接器是涉及重大安全问题的部件，煤矿安全规程对连接器有严格的规定。矿车的连接钩环、插销和无极绳运输的连接装置的安全系数都不得小于。上绳式无极绳运输用的连接装置的安全系数不得小于8。运送入员车辆的每一个连接器、钩环和保险链的安全系数都不得小于13。矿车连接装置至少每两年进行一次两倍于最大静荷重的拉力试验。,矿用电机车的主要机械结构矿用电机车是由机械和电气设备两大部分组成。机械构造包括车架、轮对、轴承和轴箱、弹簧托架、制动装置、加砂装置、齿轮传动装置及连接缓冲装置等。1、车架车架是机车的主体，是由厚钢板焊接的框架结构，除了轮对和轴承箱，机车上的机械和电气装置都安装在车架上。车架用弹簧托架支承在轴箱上，运行中经常受到冲击、碰撞而产生变形，所以应加大钢板厚度或采取增加刚度的措施。,2、轮对轮对是由两个车轮压装在一根轴上而成。车轮有两种，一种是轮箍和轮心热压装在一起的结构，另一种是整体车轮。前者的优点是轮箍磨损到极限时，只更换轮箍而不致整个车轮报废。机车的两个轮对上都装有传动齿轮，电动机经齿轮减速后带动。,3、轴箱轴箱是轴承箱的简称，内有两列滚动轴承，与轮对两端的轴颈配合安装。,4、弹簧托架为一个组件，由弹簧、连杆、均衡梁组成，它的作用是缓和运行中对机车的冲击和振动。均衡梁在轨道不平或局部有凹陷时，起均衡各车轮上负荷的作用。目前也有在矿用电机车上使用橡胶弹簧和加装液压减振缸来提高减振效果的。,5、齿轮传动装置,6、制动装置,列车运行理论一、列车运行的基本方程式列车运行有种基本状态：1、牵引状态：列车在牵引电动机产生的牵引力作用下加速起动或匀速运动。2、惯性状态：牵引电动机断电后，列车靠惯性运行，一般这种状态为减速运行。3、制动状态：列车在制动闸瓦或牵引电动机产生的制动力矩作用下减速运行或停车。,电机车的使用与维护电机车在运行中必须按规程正确操作和使用，加强日常维护工作，使其处于良好的工作状态。一、电机车的操作1、控制器的主轴手柄由一位置转至另一位置时，动作应迅速果断，不要停滞于两位置之间，以免引起电流烧损触头。2、发现车轮打滑时应立即把主轴手柄扳到零位，再逐渐转动手柄至正常运转位置。不允许为预防车轮打滑，在主轴手柄未转到零位前就施闸制动，以防电动机过度超载而烧坏。3、降下受电弓后，必须迅速将控制器主轴手柄转到零位。4、启动和停车时要特别注意操作，不应以逆电流使电机反转来停车。,电机车的维护1、检查制动系统的杠杆、销轴是否良好，动作是否灵活，并进行注油。2、检查闸瓦磨损情况，更换磨损超限的闸瓦；检查闸瓦与车轮踏面的间隙，超过规定的要及时调整；清除调节闸瓦螺杆和闸瓦上的泥垢。3、检查车轮有无裂纹，轮箍是否松动，车