矿山机械与设备复习资料

1、矿山机械与设备第1章 刮板输送机1.液力偶合器结构特点：（1）电动机、弹性联轴器、后辅助室外壳、泵轮连接在一起，泵轮与透平轮外壳用螺钉相连。当电动机带动泵轮转动时，整个外壳一起转动，此为主动部件。（2）透平轮固定在从动轴的轴套上，与减速器的输入轴相连接，此为从动部件。（3）泵轮与透平轮外壳通过轴承支承在轴上，泵轮与透平轮之间没有任何刚性连接，两者之间可以相互自由转动。（4）泵轮与透平轮是液力偶合器的主要工作部件，两者都是由高强度铝合金铸成，且都有轴平面径向叶片。（5）泵轮与透平轮装配好以后，两轮的径向槽相互吻合并形成若干个小环形工作腔。（6）外壳上的易熔合金塞的作用：当工作腔内的油温超过允许值

2、时易熔合金熔化，油液喷出，使泵轮空转，防止电动机烧毁和损坏其他转动部件。2.液力偶合器工作原理：电动机空载启动，带着泵轮和透平轮外壳不断提高转速，液力偶合器的工作液体便被泵轮叶片驱动，在离心作用下，泵轮将机械能转变为液体能传递给涡轮叶片，高速旋转的液体冲击涡轮，把能量传给涡轮，使之克服负载的阻力而转运。3.在矿山机械设备中，为何普遍采用液力偶合器作为传动部件？ 答：电动机与工作机的传动介质为液体，其优点是其它动力连接设备所不可比拟的。其优点如下： （1） 能改善电动机启动性能（2）具有过载保护作用 （3）能减缓传动系统的冲击振动 （4）在多电动机传动系统

3、中，能均衡各电动机的负载。 4.液力偶合器使用注意事项：（1）油介质严禁以水代油；（2）装到设备上的液力偶合器禁止去掉保护罩；（3）要有备用的易熔合金塞，严禁用木塞、螺栓之类代替（4）输送机应空载启动5. 刮板输送机型号意义SGB（D/Z）-630/80 S输送机；G刮板； B边双链；D中单链； Z中双链；630输送机槽宽（630mm）； 80电机功率80KW6. 刮板输送机选型计算（1）输送能力的计算 Q=3.6qv=3600Fvq:输送机每米长度上货载质量，kg/mF：刮板机中间槽槽体的有效装载截面积, m2V：圆环链速度(一般为0.50.9m/s)：装满系数(一般为0.650.9)：煤的

4、堆积密度，t/m3非机械化采煤工作面所需要运输能力Qc=kQp采煤机或刨煤机工作面所需要运输能力Qc=Q0v/(v+v0/60)K:运输不均匀系数，爆破装煤取2Qp:工作面平均小时生产率，t/hQ0:采煤机工作面平均小时生产率，t/hv0:采煤机或刨煤机的牵引速度，m/min(2） 刮板输送机运行阻力、链条张力计算 平直刮板输送机运行阻力计算： 重段阻力Wz=(qw+q0f1)Lcos+（q+q0）Lsing 回空段阻力Wk=q0L(f1cos+sin)f1:刮板连在中部槽中的移动阻力系数,0.4w：货载在中部槽中的移动阻力系数0.6q0：刮板连每米质量，kg/m：安装角度,度L铺设长度，m弯

5、曲刮板输送机运行总阻力W0=（Wz+Wk）12链条张力计算逐点计算法的计算原则：链条在某一点上的张力等于沿其运行方向后一点的张力与这两点间的运行阻力之和。最小张力点的判断：（1）一个传动装置的输送机：其最小张力点在主动链轮的分离点1处，而最大张力点在主动链轮的相遇点4处。（2）传动装置两头布置，由于每个链轮的相遇点张力均大于分离点的张力，故1点和3点都可能是最小张力点，需对它们进行判断。（i取2）(3) 刮板输送机运行牵引力、功率计算(4) 刮板输送机链条选取及强度验算补充：桥式转载机1.作用：将工作面刮板运输机运出的煤转载到胶带运输机上，是一个转载设备。2.桥式转载机与刮板运输机有什么相同和

6、不同点？ 桥式转载机实际上是一个结构特殊的短刮板运输机，其传动系统和驱动装置与刮板运输机相同。其不同点是机身一段悬桥结构，用来与可伸缩胶带运输机搭接。第2章 带式输送机1.常用带式输送机（1）固定带式输送机：输送机安装在固定机架上，机架落地，不需移动。多用于选煤厂、斜井、露天运输等。（2）可伸缩带式输送机（3）吊挂带式输送机：可用在工作面运输巷及采区上下山（4）钢绳芯带式输送机：输送带有很高强度，能够实现单机长距离运输、简化系统、提高效率。2.托辊作用：支撑输送带，减少运行阻力，并使输送带的垂度不超过一定限度，以保证输送带平稳运行。3.托辊组布置：槽形托辊组，悬挂托辊组，缓冲托辊尊，调心托辊组

7、。4.挠性体摩擦传动欧拉公式： 输送带在整个围抱弧上处于极限状态，相遇点最大张力SY,max与满足： SY,max=ef 相遇点张力随负载增加而增加，当负载过大，输送带不动，主动滚筒打滑，为防止打滑，必须满足：SY,max<ef5. 单滚筒输送带输送机传动装置可能传递的最大牵引力： W0max=SY,max-SLef=SL(ef-1 ) 实际可能达到的牵引力： W=W0max/n=SL(ef-1 )/n6.提高传动装置牵引力的措施：（1）增加输送带拉紧力。 但同时会增加胶带断面，使传动装置尺寸加大，故不宜采用。 （2）增大围包角 。可采用双滚筒或多滚筒传动。单滚筒传动时，可采用导向滚筒的

8、方法使围包角达到230°左右。（3）增加摩擦系数 。通常都在滚筒表面包一层摩擦系数较大的物质来达到，即包胶或铸胶滚筒。特别是在潮湿的环境中。7.型号意义8. 选型设计计算（1） 满足输送能力的输送带宽度、速度的计算； 带宽 B=3amax ，a货载块度(mm) 速度v=A/kcB2,c输送机倾角系数，k货载断面系数，货载集散密度（2） 输送带运行阻力计算直线段弯曲段（3） 输送带张力计算；（4） 输送带垂度的验算（5） 输送带强度的验算 普通型输送带帆布层数i的计算（6） 牵引力和电机功率计算9. 带式输送机的主要组成部分：输送带、驱动装置、托辊、滚筒、机架、拉紧装置、辅助设备、机电

9、保护装置。第3章 矿用机车及车辆1.矿用车辆包括：标准窄轨车辆(矿车)、无轨机动车辆、卡轨车辆、单轨吊挂车辆。 2.矿车类型：固定车厢式矿车 材料车 平板车 翻转车厢式矿车 人车 专用矿车 底卸车厢式矿车 3. 矿车的两个重要经济技术指标: 容积利用系数：有效容积与外形尺寸所得容积的比值，越大越好。 车皮系数 ：矿车质量与货载质量的比值，越小越好。 4.矿用电机车主要用于井下运输大巷和地面的长距离运输。 我国煤矿使用的电机车都是直流串激电动机。按供给直流电源的方式分，有架线式和蓄电池式两种。5.列车运行三种状态： (1)牵引状态：列车在牵引电动机产生的牵引力作用下加速启动或匀速运动。 (2)惯

10、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。 牵引状态作用在列车上的力有三个：F-WWa=0 静阻力（只考虑基本阻力和坡道阻力）W=W0+Wi 基本阻力W0=（P+Q）g 坡道阻力Wi=+（P+Q）sin 惯性阻力 (亦称动阻力,与运行方向相反) Wa=（P+Q）（1+）a 电动机所必须产生的牵引力F(与列车运行方向一致) F=（P+Q）(+i)g+1.075a P:电机车质量，t Q:矿车组质量,t : 惯性系数,0.075 a: 列车加速度，0.03-0.05m/s2惯性状态：W+Wa=0

11、 减速带b=制动状态：牵引力为零，施加一个制动力B -B-W+Wa=0 制动力B=（P+Q）(+i)g+1.075b电机车选型运输计算1.主要原始数据： (1)生产条件（瓦斯等级情况、通风方式等）(2)设计生产能力(3)加权平均运输距离:电机车同时服务于两个以上的装车站，装车站班生产率分别为A1、A2、An，各装车站距井底车场的运输距离分别为L1、L2、Ln。 (4)线路平均坡度。 ip = (i1L1+i2L2+i3L3) / (L1+L2+L3)2.选型计算的内容：(1)电机车类型选择(2)电机车粘着质量的选择(3)列车组成计算 按以下三个条件来进行计算，计算的结果取其最小者：电机车的粘着

12、条件（车轮不打滑）；牵引电动机允许温升条件（电机温度升高不超过规定值）；（实质上就是按照电动机的等值电流不超过长时电流的条件） 牵引电动机的输出功率有小时制和长时制之分：小时制功率：电机连续运行一小时，所能输出的最大功率，它是电动机的额定功率。长时制功率：电机在允许温升下，电动机长时连续运行时，所能输出的最大功率。等值牵引力 Ty=tz+tk(总运行时间等于重车运行时间+空车运行时间) ，调车系数；停车及调车时间,18-22min 为了使计算进一步简化，假定列车是在理想的等阻坡度上运行。在等阻坡度(取2%)上运行，重列车下坡时的运行阻力等于空列车上坡时的运行阻力。 =Ty/(Ty+) 为了使牵

13、引电动机温升不超过允许温升，电机车的等值牵引力应不大于长时牵引力，即： Fd<=Fch列车的制动条件（在规定的距离内能制动停车）。按这三个条件计算的结果取其最小者。 (4)列车组成验算:验算实际的电动机的温升和列车制动距离。(5)电机车台数的确定第4章 矿井提升设备的组成及立井提升系统选型计算1.矿井提升设备的任务：提升煤炭、矸石 、升降人员和设备，下放材料大型机械设备。2.矿井提升设备主要包括提升容器，提升钢丝绳，提升机，井架(或井塔)，天轮及装卸载设备、电气控制设备等 。3.提升容器分类：4. 罐笼型号示例：G L G Y 1/6/2/2 K G罐笼 L立井提升 G刚性罐道（钢丝绳罐

14、道S） Y异侧进出车 1/6/2/2矿车名义载重1t/轨距600mm/罐笼层数2层/装载矿车总数2辆 K宽型罐笼（窄型不标注）5. 箕斗型号示例：J L 4 J箕斗 L立井 4名义载荷质量t6.提升钢丝绳的结构 矿用提升钢丝绳都是丝股绳结构。 钢丝的韧性：特号、号、号三种。提物可用特号和号，提人必须用特号。 钢丝捻成绳股时，有股芯，股芯由不同截面形状的钢丝组成，在由股捻制成绳时要有绳芯，绳芯由金属绳芯和纤维绳芯。7. 绳芯的作用：支持绳股，使绳富有弹性，并可贮存润滑油，防止内部钢丝腐蚀生锈，并减少钢丝之间的摩擦。8. 立井提升设备的选型计算（1） 提升容器的选择与计算（经济速度法） 经验提升速

15、度 一次提升时间（2） 提升钢丝绳的选择计算 原则是：钢丝绳应按最大静载荷并考虑一定的安全系数来进行计算。（3） 提升机和提升电动机的选择 一、卷筒直径D 安装于地面的提升机 D>=80d ； D>=1200 d为提升钢丝绳直径；为提升钢丝绳中最粗钢丝直径 井下提升机 D>=60d ；D>=900 二、卷筒宽度B 提升高度H，m； 钢丝绳试验长度，规定每半年剁绳头一次，每次剁掉5m，按提升钢丝绳的使用寿命为三年计，则试验长度为30m； 卷筒表面保留三圈摩擦圈，以便减轻钢丝绳在卷筒固定处的张力 三、提升电动机预选（4） 提升机与井筒相对位置的确定 天轮，井架高度，钢丝绳外

16、偏角和内偏角，钢丝绳弦长Lx，卷筒中心线至井筒中心线的水平距离Ls，复算钢丝绳弦长及内外偏角值。（5） 提升系统的变位质量计算（6） 确定运动各参数（7） 各阶段拖动力（8） 验算提升电动机容量（9） 耗电量计算 9. 箕斗提升速度图箕斗提升的运动规律如图所示：初加速阶段：空箕斗在卸载曲轨中向下时运行速度受到限制，以比较小的加速度a0运行，保证离开曲轨时的速度不超过1.5m/s，以免设备受到过大的冲击；主加速阶段：离开曲轨后，为了短时间使速度从v0增加到vm，所以以较大的加速度a1运动；等速阶段：箕斗以最大速度vm做等速运动；主减速阶段：箕斗接近井口时以加速度a3进行减速保证到井口时速度不大于

17、0.5m/s；爬行阶段：箕斗以爬行速度v4运行，运行一段时间后进入卸载曲轨；抱闸停车阶段：在最后5s左右的时间内箕斗到达停车位置，电动机切断电源，提升机抱闸停车。 普通罐笼提升，由于没有卸载曲轨的限制，故没有初加速阶段第5章 斜井提示系统选型计算1. 串车（双钩）提升系统的选型计算（1） 一次提升量的确定 提升长度L的确定 速度图参数的确定 一次提升循环时间T%的确定 一次提升量和矿车数的确定（2） 钢丝绳的选择（3） 提升机选择计算（4） 提升机与井筒的相对位置的确定 天轮 井架高度 钢丝绳弦长 提升机卷筒中心至天轮中心的水平距离Ls 偏角计算（5） 预选电动机（6） 串车提升系统动力学计算

18、2.为什么要验算自然加速度、自然减速带？矿山排水设备1. 矿水：涌入矿井的水统称为矿水。分为自然涌水和开采工程涌水。2.矿井涌水量：单位时间内涌入矿井水仓的矿水总量。3.最大涌水量:通常在雨季和融雪期出现涌水高峰，此期间的涌水量称为最大涌水量。4.正常涌水量：除最大涌水期外其他时期的涌水量变化不大，一年内持续时间较长，此期间的涌水量称为正常涌水量。5.含水系数：即相对涌水量，同时期内相对于单位煤炭产量的涌水量。Ks=24q/Ar（q,矿井涌水量；Ar同期内煤炭日产量）6.水仓的作用：储存矿水和沉淀矿水。（主泵房水仓必须能容纳8h正常涌水量，流速必须低于0.005m/s，流动时间要大于6h，水仓

19、巷道长不得低于100m）7.矿井排水系统（1）直接（集中）排水系统：优点是系统简单，开拓量小，管路敷设容易，基建投资低，便于管理，上下水平排水设备互不影响；缺点是井筒内管路多。（2）分段排水系统 ：上水平排水设备故障停机后，两个水平均存在被水淹没的可能。8.离心式水泵的工作参数（1）流量（2）扬程：单位重量的水通过水泵后所获得的能量，称为水泵的扬程,用H表示，单位为m。吸水扬程(吸水高度)：泵轴线到吸水井水面之间的垂直高度,Hx排水扬程（排水高度):泵轴线到排水管出口处之间的垂直高度,Hp实际扬程（测地高度）:从吸水井水面到排水管出口中心线间的垂直高度，Hsy Hsy=Hx+Hp总扬程H ：实

20、际扬程Hsy，损失水头hw和水在管路中以速度v流动时所需的速度水头之和，即H=Hsy+hw+v2/2g（3）功率：水泵在单位时间内所做的功的大小叫做水泵的功率。 水泵的轴功率：电动机传给水泵轴的功率，即水泵的轴功率（输入功率）； 水泵的有效功率：水泵实际传递给水的功率，即水泵的有效功率（输出功率）。（4）效率：有效功率与轴功率之比。（5）转速（6）允许吸上真空高度或气蚀余量：在保证水泵不发生汽蚀的情况下，水泵吸水口处所允许的真空度称为水泵的允许吸上真空度。用Hs表示，单位m。9.矿山常用离心式水泵（1）D型泵：多级单吸分段式离心泵。D280-43×3，D表示单吸、多级、分段式，43表

21、示单级额定扬程为43m，3表示3级，280表示额定流量为280m3/h。（2） B型泵：单级单吸悬臂式离心泵。6B33A，6表示吸入口直径为6英寸，B表示单吸、单级、悬臂式，33表示扬程33m,A表示换了直径较小的叶轮。（3） 吊泵：单吸立式离心泵；IS型泵：单级单吸清水泵。10.气蚀：泵内局部位置压力降低到水在相应温度的饱和蒸气压时，水发生气化，析出大量气泡，被带至高压区，气泡重新凝结后体积骤缩，出现空穴，产生巨大水力冲击，水的动能转为弹性变形能，压力升高后，又转为动能，此时压力降低，如此不断循环使金属表面产生破坏的现象称为气蚀。11.水泵扬程特性曲线与管路特性曲线的交点M，即为水泵工作工况

22、点。12.水泵稳定工作条件（1）稳定性工作条件：泵的零流量扬程应大于管路的测定高度Hsy（0.9-0.95）H0；（2）经济性工作条件：运行工况点效率不得低于最高效率的85%-90%；（3）不发生气蚀条件：实际装置的空蚀余量应大于泵的允许空蚀余量。13. 矿山排水设备选型设计计算(1) 排水系统的确定(2) 水泵的选型水泵：必须有工作、备用和检修的水泵。工作水泵的能力，应能在20h内排出矿井24h的正常涌水量（包括充填水及其他用水）。备用水泵的能力应不小于工作水泵能力的70%。工作和备用水泵的总能力，应能在20h内排出矿井24h的最大涌水量。检修水泵的能力应不小于工作水泵能力的25%。水文地质条件复杂的矿井，可在主泵房内预留安装一定数量水泵的位置。1. 水泵必须排水能力计算正常涌水期工作水泵必须的排水能力QB1.2qz最大涌水期工作和备用水泵必须的排水能力QBmax=1.2qmaxqz，矿井正常涌水量，qmax，矿井单位涌水