矿业大学矿井运输提升课程设计

1、中国矿业大学应用技术学院本科生课程设计姓 名： 学 号： 学 院： 应用技术学院 专 业： 采 矿 工 程 课程名称： 运输提升 指导教师： 苗运江 职 称： 副教授 2015年6月 徐州目 录 （要求自动生成）1.刮板输送机选型设计11.1刮板输送机选型设计参数11.2 槽宽与链速选择11.3 受力计算21.4 电动机功率与选择31.5 链条选择42.带式输送机选型设计62.1 带式输送机选型设计参数62.2 带宽与带速选择62.3 受力计算72.4 电动机功率与选择92.5 带强度验算与选择10上运选择逆止器，下运选择制动器113. 轨道运输选型设计123.1 轨道运输选型设计参数123.

2、2计算加权运输距离、平均坡度123.3选择电机车133.4计算矿车数133.5验算153.6确定电机车台数174. 提升机选型设计194.1 提升设备选型设计参数194.2 提升系统确定与提升容器选择194.3 提升钢丝绳选择204.4 提升机选择214.5 提升机与井口相对尺寸确定224.6 提升电动机初选224.7 提升机运行参数计算与确定234.8 提升系统动力学计算274.9 提升电动机容量校核274.10提升电耗及效率295.设计小结30参考文献31中国矿业大学应用技术学院采矿专业运输提升课程设计（论文）第40页1.刮板输送机选型设计1.1刮板输送机选型设计参数1、 采煤机的生产能力

3、Q=300t/h2、 工作面长度L=300m3、 煤层倾角b=8°4、 槽间水平弯曲角度3°5、 链速、采煤机速度自定。1.2 槽宽与链速选择选用SGZ1200/2000系列刮板输送机，设备参数见表1.1。表1.1 SGZ1200/2000系列刮板输送机参数项目SGZ1200系列输送能力(t/h)3300工作长度(m)300装机功率(kw)2×1000刮板链速(m/s)1.31链条规格(mm)2-48×152中部槽长mm)1500.1750中板厚度(mm)50(60)封底板厚(mm)40哑铃销强度(kN)4500后部输送机能力(t/h)2500链条单位长

4、度质量（kg/m）35.31.3 受力计算（1）为简化计算，中部槽单位长度上的装煤量只按链速计算，即 =64kg/m（2)计算重、空段的运行阻力，取=0.6，t=0.4。重段阻力为=112412N空段阻力为=55602N（3）参照文献1中式（2-30）的条件，确定最小张力点 0 判断刮板链最小张力在“3”点。图1.1 双机驱动刮板输送机取最小张力为0，用逐点计算法求刮板链在各点的张力为按照公式1-1计算 （1-1）式中 F3=0 Fzh=112412N将上述参数代入公式1-1得：F4=112412N按照公式1-2计算 （1-2）式中 Fzh=112412N Fk=55602N F3=0将上述参

5、数代入公式1-2得：F1=28405N按照公式1-3计算F2 （1-3）式中 F1=28405N Fk=55602N将上述参数代入公式1-3得：F2=84007N1.4 电动机功率与选择牵引力为=203297N取电机功率为 =313kW如考虑15%20%的富裕量，则N/=（1.151.2）N=360376kW,配2台710KW的YJTFKK5003-6的电机满足系统需要。表1.2 YJTFKK5003-6电机的参数品牌西玛产品类型三相异步电动机外壳防护等级IP54冷却方式空冷执行标准GB/T 28562额定功率710KW额定电压6KV产品认证ISO9001-20001.5 链条选择选取42*1

6、52的级圆环链表1.3 圆环链的参数圆环链规格B级C级D级每米质量kgmm试验负荷破断负荷试验负荷破断负荷试验负荷破断负荷KNkNkN10×40851101001301301601.914×50150190200250250310418×642603203304104105106.622×863804804906106107609.524×8646057058072072090011.626×92540670680850850106013.730×1087108909001130113014101834×12690

7、01140116014501450181022.738×1371130142014501810181022702942×15213901740177022202220277035.3因为Fzh-Fk0，所以刮板链3点张力最小，令F3=0，则 Fmax=F4=F3+Fzh=112412N中双链负荷分配不均匀系数取0.9，则安全系数为 刮板链的强度满足要求，可在给定条件下工作 2.带式输送机选型设计2.1 带式输送机选型设计参数 输送量Q=1100t/h， 运输机长度L=1200m, 倾角=12° 矿石最大块度300mm， g=0.95t/m3：2.2 带宽与带速选择

8、选用带宽2000mm、带速2m/s。表2.1 各种带宽使用的最大块度带宽50065080010001200140016001800200022002400最大块度150150200300350350350350350350350表2.2 带宽B、带速v与输送能力Q的匹配关系1.251.622.53.1544.555.66.350010813917421765019825431839780031039749662078110005076498111014127816221200742951118814861872237726742971140010321321165220652602330437

9、18413016002186273334444373492054666122180027953494440355916291698978299083200034704338546669417808867697171127722006843869097761086312166141202400828910526118421315814737171042.3 受力计算(1)求圆周力Fu 查文献1表3-22得：。查文献1表3-23得：取，则 查文献1表3-7，选钢丝绳芯胶带GX-4000，得，则 倾斜阻力：=374286N特种主要阻力： 按重载段为等长三托辊、前倾角计算 =10556N由于不设裙板，

10、故。特种主要阻力： =105N =1800N Fu=506983N（2） 各点张力计算。输送机布置如图2.1所示。图2.1 带式输送机布置图按启动时的工况求出F1、F2，取n=1.3、=1+2=300°、，则 =734253N =188270N正常运行时各点的张力：空段阻力Fk，忽略传动部分长度，则 = -135982N重段阻力Fzh =617622N =52288N =116630N（3） 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，重段最小张力在位置5；空段最小张力点在位置4。重段垂度所需要的最小张力为=16113N 通过空段

11、垂度所需要的最小张力为=12140N 通过2.4 电动机功率与选择电动机功率双滚筒传动功率分配计算（按最小张力分配计算） 因为,所以 选用江苏新大力YB3-YBK2防爆电机用于II号滚筒；选用两台上海品勋生产的YB3400L2-6防爆电机用于I滚筒。表2.3 YB3-YBK2电机参数品牌江苏新大力产品类型三相异步电动机型号YB3-YBK2额定功率(kw)315额定转速(rpm)1450/2960额定电压（v）380/660 660/1140表2.4 上海品勋YB3400L2-6电机参数品牌吉字牌型号YB3400L2-6功率（kW）500电压（v）380/660 660/1140额定转速（rpm

12、）980级数6级产品认证ISO20002.5 带强度验算与选择 选钢丝绳芯胶带GX-4000 校核胶带安全系数 =10.8>10 通过表2.5 GX-2500钢丝绳芯胶带参数参数名称GX-2500带芯强度（N/cm）40000钢丝绳直径（mm）10.3钢丝绳结构7*7*7-0.38厚度（mm）8+8带厚（mm）28每平方米质量（kg/m）47.1钢丝绳间距（mm）17胶带宽度（mm）8002000上运选择逆止器，下运选择制动器3. 轨道运输选型设计3.1 轨道运输选型设计参数一运输大巷电机车运输如图所示，试确定电机车型号和矿车型号、并确定列车组成和机车台数。（用于低瓦斯、高瓦斯矿井） 4

13、00m 600m 1600m 3 3 5 1500m 2000m 西翼： 3 3 东翼： 井底车场 出矸 20万t /年 出矸 30万t/年3.2计算加权运输距离、平均坡度设计生产率在一般情况下，设计生产率是根据办事生产率并考虑到运输不均匀系数而确定的。运输不均匀系数采用1.25。加权运输距离每年的工作天数按330天算，每天2个工作班，每年西翼的出矸量为20万t,每班的出矸量为200000/330/2=303t；每年东翼的出矸量为30万t,每班的出矸量为300000/330/2=455t。按照公式3-1确定加权运输距离 （3-1）式中 A1为西翼装车站班生产率，303t/班； A2为东翼装车站

14、班生产率，455t/班； L1为西翼装车站至井底车场的运输距离，0.4+0.6+1.5=2.5km； L2为东翼装车站至井底车场的运输距离，2+1.6=3.6km；将上述参数代入公式3-1得：L=3.16*1.25=3.95km。平均坡度按照公式3-2确定平均坡度 （3-2）式中 ;将上述参数代入公式3-2得：3.3选择电机车根据年出矸量，由文献1的表4-9确定电机车的粘着质量为8t，根据粘着质量由文献1的表4-2确定选择6XK8-7/1409KBT电机车。表3-1 6XK8-7/1409KBT电机车型号6XK8-7/1409KBT粘着质量（t）8轨距（mm）600,762,900固定轴距（m

15、m）1150车轮直径（mm）680牵引高度（mm）320,430最小曲率半径（m）7制动方式机械牵引力（kN）小时制12.83速度（km/h）小时制7.8牵引电动机功率（kW）长时制15牵引电动机台数2外形尺寸（mm）长4490外形尺寸（mm）宽1044,1192,1220外形尺寸（mm）高1600蓄电池额定电压140容量（5小时制）（A*h）440制造厂家湘潭电机厂3.4计算矿车数按电机车的粘着质量计算重车组质量电机车牵引重车组沿平均坡度的直线轨道上坡启动时所需给出的牵引力为 (3-3)式中：F为重列车上坡启动时电机车所需给出的牵引力，N； P为电机车的质量，t； Qz为重车组质量，t； 为

16、重列车启动时的阻力系数，见文献1表4-7； ip为运输线路的平均坡度，见式（3-1）； g为重力加速度，取9.8m/s2； a为启动时的加速度，一般取0.030.09m/s2。整台电机车的粘着条件是 (3-4)式中：F为电机车为克服列车运行阻力所必须提供的牵引力。另外，根据电机车的粘着条件，即把式（3-3）代入式（3-4）之后得到 所以 (3-5)式中：为电机车撒砂启动时的粘着系数，见文献1表4-8； Pn为机车的粘着质量。将上述参数代入公式3-5得：Qz79t。按牵引电动机的温升条件计算重车组质量 式中： Fch为电机车长时牵引力，取12.83KN; 为重列车运行阻力系数，取0.009; 为

17、调车系数，取1.15; id为等阻坡度，取0.002; 令 式中： 为列车停车及调车时间，取20min Ty为列车运行时间，Ty=2L*1000/（60*Vp）=2*3.95*1000/（60*1.625）=82min式中：L为平均加权运输距离，km； Vch为电机车的长时运行速度，m/s。7.8km/h； Vp为列车平均运行速度，Vp=0.75Vch=0.75*7.8=5.85km/h=1.625m/s。 按制动条件计算重车组质量为了安全起见，煤矿安全规程规定：运送物料时列车的制动距离不得超过40m，运送人员时不得超过20m。 式中：Pz为电机车的制动质量，对于矿用电机车，它等于电机车的全部

18、质量P，8t； 为制动时的粘着系数，撒砂时取0.17； b为制动时的减速度，b=Vch/2lz=0.027m/s2； lz为制动距离，取40m； 按上述三个条件分别计算出重车组质量后，选取其中的最小值来确定重车组的矿车数。确定重车组质量为79t，选取底卸式矿车，选取MDC5.5-9。表3-2 MGC1.1-6基本参数及尺寸型号MDC5.5-9容积（m3）1.1装载量（t）1最大装载量（t）1.8轨距G（mm）600长L（mm）2000宽B（mm）880高H（mm）1150轴距C（mm）550轮径D（mm）300牵引高h（mm）320允许牵引力（N）60000质量（kg）610车组中的矿车数可由

19、下式求得Z=Qz/（G+G0）10式中：Qz为重车组质量，t； G为矿车中货载质量，t； G0为矿车质量，t。3.5验算验算实际电动机温升按平均坡度及最长运输距离Lmax计算首先，计算出牵引重列车和空列车达到全速稳态时电机车的牵引力 式中: P为电机车的质量 Z为列车矿车数 G 为矿车装货质量 G0为矿车质量 为重列车运行阻力系数，取0.009 为空列车运行阻力系数，取0.011 为线路坡度，取0.0032。 =5002N然后算出每台牵引电动机的牵引力式中：nd为电机车上的牵引电动机台数。2台用经验公式计算列车运行时的速度列车运行时的平均速度重列车及空列车以其平均运行速度在最长运输距离上的运行

20、时间为：计算牵引电动机的等值电流值:即电动机的等值电流不会发热到超过它的允许温升，故合适。验算制动距离按重列车运行速度vz及最大制动减速度验算制动距离。 =37m制动距离不超过40m，故合适。3.6确定电机车台数列车往返一次所需要的时间一台电机车在一个班内可能往返的次数式中：tb为电机车每班工作小时数，取7.5h每班运输货载所需列车次数式中： Ab为矿井每班运矸量，取758t/班 G为矿车中货载的质量，取5t Z为车组中的矿车数，取10 K1为不均匀系数，取1.25 K2为矸石系数，取1。每班运人所需列车次数矿井为两翼开采，两翼每班运送人员按一次考虑，共计两次，次/班。每班列车运输的总次数工作

21、电机车台数矿井电机车总台数式中：Nb为备用和检修电机车台数，取Nb=25%N01台4. 提升机选型设计4.1 提升设备选型设计参数1、 年产量180 万t；2、 工作制度为年工作日330天，每日工作16h ； 3、 立井提升，井筒深度300m 。 4、 卸载高度24m；箕斗装载深度24m； 5、 煤的密度为1 t/m³ 6、 一套箕斗提升设备 4.2 提升系统确定与提升容器选择确定合理的经济速度式中：H为提升高度。； HZ为装载高度，HZ=24m； HS为矿井深度，HS=300m； HX为卸载高度，HX=24m。估算一次提升循环时间Tx式中: a为提升加速度，一般取a=0.8m/s2

22、; u为箕斗低速爬行时间，一般取u=10s; 为箕斗装卸载休止时间，一般取。计算小时提升量As式中： C为提升不均衡系数，一般取C=1.15 An为矿井设计年产量，取180万t/a af为提升富余系数，一般取1.2 ts为提升设备每天工作的小时数，一般取ts=14h br为提升设备每年的工作日数，一般取br=300d计算小时提升次数ns计算一次合理提升量Q、根据上式求出一次合理的提升量，查文献1表1-2选取与Q,相等或相近的标准箕斗，所以选取JDS12/110*4箕斗。表4-1 JDS12/110*4箕斗规格表型号JDS12/110*4名义载煤量（t）12有效容积（m3）13.2提升钢丝绳数量

23、4提升钢丝绳直径（mm）27.532.5提升钢丝绳绳间距（mm）300箕斗自重（kN）11.5计算一次实际提升量式中： 为煤的松散容重，kg/m3； V为标准箕斗的有效容积，m3。4.3 提升钢丝绳选择计算钢丝绳重P式中： n为提升钢丝绳数量，等于4； Q为箕斗实际装载量Q=13.2t； Qz为箕斗自重，11.5kN； Hj为预选井架高度，Hj=35m； 钢丝绳最大悬垂长度 Hc=Hj+Hs+Hz=35+300+24=359m考虑井深，选用绳6*19股绳纤维芯钢丝绳，钢丝绳抗拉强度=1700N/mm2，箕斗拉煤安全系数为ma=7.2。由文献1表5-2选取钢丝绳单位重力为21.65N/m，绳径为

24、24.5mm，钢丝破断拉力总和为Qq=389000N。钢丝绳安全系数校核 =9.37.2符合规定。4.4 提升机选择选择提升机的主要参数有：卷筒直径D；卷筒宽度B；提升机最大静张力及最大静张力差。直径D选择提升机卷筒直径的主要原则是：使钢丝绳在卷筒上缠绕时所产生的弯曲应力不要过大，以保证提升钢丝绳具有一定的承载能力和使用寿命。式中： D、为提升机卷筒直径，mm； d为提升钢丝绳直径,d=24.5mm; 为提升钢丝绳中最粗钢丝直径，1.6mm。根据计算值D、，选取标准卷筒直径D、D。取D=2000mm。宽度B式中： K为缠绕层数；2层 为提升钢丝绳圈间的间隙，一般取23mm； n、为错绳圈数，根

25、据提升钢丝绳的使用年限，一般取24圈，这里取4圈。 Dp为平均缠绕直径，m； =2.02m。强度校核最大静张力Fjmax最大静张力差Fjc根据滚筒直径及其张力，可选用JKD2800*6型多绳提升机。表4-2 JKMD-4*4型多绳摩擦式提升机型号JKMD-4*4摩擦轮直径（mm）2800导向轮直径（m）2钢绳最大静张力（kN）495钢绳最大静张力差（kN）150钢绳最大直径有导向轮（mm）28钢绳根数6钢绳间距（mm）250最大提升速度（m/s）11.75主轴装置重力（kN）169减速器重力（kN）207减速器型号ZGH90机器重力（kN）489变位重力（kN）93.72；21.6（导轮）适应

26、年产量（万t）1501804.5 提升机与井口相对尺寸确定井塔高度Hj井塔高度Hj内，还应包括多绳摩擦轮中心高出导向轮中心的高度Ht 。常取Ht=D+(1.52)m。井塔高度Hj应为式中： Hx为卸载高度。24m Hr为容器全高。14m Hg为过卷高度。10m Ht为多绳摩擦轮中心高出导向轮中心的高度。取 6m r为导向轮半径。r=1m围抱角式中： S为俩容器中心距，取4.5m4.6 提升电动机初选经济速度 拟用交流异步电动机由v值查得上述提升机应配以i=10.5的减速器。电动机的同步转数nt=600r/min。初步计算电动机容量N根据上述N值，选用YR2500-10/2150型高压6kV交流

27、电动机。表4-3 YR2500-10/2150电动机技术规格型号YR2500-10/2150额定功率（kW）2500额定负载时电流（A）289额定负载时转速（r/min）594额定负载时效率（%）93额定负载时功率因数0.85转子电压（v）1392转子电流（A）636最大力矩/额定力矩2.74飞轮转矩（N*m2）939804.7 提升机运行参数计算与确定计算总变位质量m1.电动机的变位重量：=4×35000×=2188kg=2.19t=2190kg 式中 I-取1 Dm-天轮直径；4m J-转动惯量；35000kg·m2 实际提升速度：Vm= 12.4m/s。2提

28、升机包括减速器变为质量 =16860KG3.钢丝绳变位质量 = =841kg 式中 P-首绳单位长度质量；5.25kg/m Hc-钢丝绳悬垂长度;674m Lx-卸载高度；24m D-天轮直径；4m 4.容器变位质量kg式中 Qz-5t 5.荷载变位质量=3265kg 式中 Q-32t则 =2190+16860+841+1020+3265 =23335kg1、主加速度的确定按电动机过负荷能力 按减速器允许最大输出动扭矩 =0.906 据以上结果，为减轻动荷载，提高机械部分和电动机运行的可靠性，取值应留有余地，故本设计取=0.8。2.减速器的确定为了控制方便和节能，首先应考虑自由滑行方式减速，当

29、值偏大（小）时，再考虑电动（机械制动）方式减速。=1.27本例中自由滑行方式偏高，故应采用机械制动方式 =0.91由此，可确定采用机械制动方式减速，取=0.83.运动学参数计算初加速度计算 式中 -箕斗脱离卸载曲轨时的速度，取=1.5 -卸载曲轨长度，=2.35m 。 初加速时间 主加速时间 主加速行程 减速时间 减速行程 爬行时间 式中 -爬行距离，取=3m； -爬行速度，取=0.5m/s 。 等速行程 = 等速时间 箕斗卸载休止时间由矿井提升设备中表5-1可查得=16 一次循环时间4.提升能力校核：年提升能力万吨/年实际提升富裕能力较大，故在施工投产时可考虑将爬行距离增加到=5m,不过应相

30、应调整运动学参数，重新校核提升能力，这里从略。4.8 提升系统动力学计算初加速开始 初加速终了 主加速开始 主加速终了 等速开始 等速终了 减速阶段由于采用机械制动方式，电动机已断电，故不计入。 爬行开始 爬行终了 4.9 提升电动机容量校核1、等效时间计算 = =61.28s等效力计算 =+ =2.277 3. 电动机等效功率 4.工作负荷校验 式中-力图中最大拖动力，由图可知，=289097 则5.特殊过负荷（调节绳长时） 式中 -调节绳长时特殊提升力，取动力系数，则 由此从以上校核结果可知，预选之电动机可用 。4.10提升电耗及效率1、 + =11426002N.S 2.一次提升电耗W kw.h/次 3.吨煤电耗 4.一次有益电耗 5.提升效率 5.设计小结课程设计是培训学生综合运用本专业所学的理论知识和专业知识来分析解决实际问题的重要教学环节，是对我们所学知识的复习与巩固。同时，也促使同学们之间的相互探讨，互相学习。因此，我们必须认真，谨慎，踏实，一步一步的完成设计，给我们本学期的学习生涯画上一个圆满的句号。课程设计是一个重要教学环节，通过课程设计不仅可以巩固专业知识，为以后的工作打下坚实的基