电动机的选择及设计公式

1、一、电动机的选择1、空气压缩机电动机的选择1.1电动机的选择(1)空压机选配电动机的容量可按下式计算P=Q(Wi+Wa) H000qni2 (kw)式中P空气压缩机电动机的轴功率，kwQ空气压缩机排气量，m3/sn空气压缩机效率，活塞式空压机一般取0.70.8 (大型空 压机取大值，小型空压机取小值)，螺杆式空压机一般取0.50.6ni传动效率，直接连接取ni=i；三角带连接取ni=0.92Wi等温压缩1m3空气所做的功，N-m/m3Wa等热压缩1m3空气所做的功，N-m/m3Wi及Wa的数值见表Wi及Wa的数值表(N-m/m3)项目排气绝对压力/Mpa0.30.40.50.60.70.80.

2、91.0WiWa110000129001390001710001610002050001790002350001950002610002080002860002200003070002300003270001.2空气压缩机年耗电量W可由下式计算W= Q(Wi+Wa)T 1000nninmns2 (kw*h)式中nm电动机效率，一般取0.90.92ns 电网效率，一般取0.95空压机有效负荷年工作小时2、通风设备电动机的选择通风设备拖动电动机的功率可按下式计算P=KQH/1000nni (kw)式中K电动机功率备用系数，一般取1.11.2Q通风机工况点风量，m3/sH通风机工况点风压轴流式通风机

3、用静压，离心式通风机 用全压，Pan通风机工况点效率，可由通风机性能曲线查得ni传动效率，联轴器传动取0.98，三角带传动取0.92通风机年耗电量W可用下式计算w=QHT/i000nninmns式中nm电动机效率，ns 电网效率，一般取0.95T通风机全年工作小时数3、矿井主排水泵电动机的选择(1)电动机的选择排水设备拖动电动机的功率可按下式计算P=KyQH/1000n (kw)式中K电动机功率备用系数，一般取1.11.5Y矿水相对密度，N/m3Q水泵在工况点的流量，m3/sH水泵在工况点的扬程，mn水泵在工况点的效率(2)排水电耗量估算W=Y QH(ZnNnTn+ZmNmTm)/100(n

4、n mn s (kw h)式中n m电动机效率，n s 电网效率，一般取0.95Zn、Zm正常涌水期和最大涌水期天数Nn、Nm正常涌水期和最大涌水期开泵台数Tn、Tm正常涌水期和最大涌水期每台水泵一昼夜工作小时数4、提升电动机的选择(1)电动机的选择对于斜井提升的拖动电动机，其轴功率估算公式为P=KFum/1000qi (kw)式中k一矿井阻力系数取1.2F 升机实际使用时的最大静张力差，Num最大提升速度，m/sni速器传动效率，直连传动取1对于立井提升的拖动电动机，其轴功率估算公式为P=KQump/1000ni (kw)式中K 并阻力系数，罐笼提升取1.2；容量在20t以下的箕斗提升取1.

5、15；容量在2020t带滚动罐耳的箕斗多绳提升取1.1Q有效提升重量，Num最大提升速度，m/sni速器传动效率，直连传动取1p 动力系数，对于非翻转箕斗提升取1.31.4；对于翻转箕 斗提升取1.41.5；对于非翻转罐笼提升取1.51.6；多绳提升设备取 1213(2)提升机电耗估算交流提升吨矿电耗计算交流提升吨矿电耗Wt应根据工作图计算其计算公式为Wt=umFiti/3600 x1000nmniQ (kw-h/t)式中EFiti 作图各阶段，电动力Fi与相应时间ti的乘积之和，NsQ提升容器有效载重，t直流提升吨矿电耗计算直流提升吨矿电耗Wt可由下式计算Wt=EPiti/3600 x100

6、0nmninyQ (kw-h/t)式中EPiti 升工作图各阶段，电动机功率Pi与相应时间ti的乘 积之和，kw*sQ提升容器有效载重，tny直流电源效率，发电机组取0.8左右，晶闸管变流装置取0.9提升机年电耗量计算主提升机年电耗W的计算公式为W=1.05WtQ1式中Q1主提升机年提升量，tWt 升吨矿电耗量，kW-h/t1.05辅助电气设备电话系数副提升机年电耗Wg的计算公式为Wg=1.05x1.15 WtQ2式中：Wt升1t矸石的电耗，kW-h/tQ2提升机年提升矸石量，t1.15升降人员、下放材料等辅助提升电话系数提升矿物、矸石、下放材料、运输人员等混合提升时，年电JWh的 计算公式为

7、Wh =（1.11.2）WtQ3式中：Q3 升机年提升量，包括矿物、矸石等，tWt提升吨矿物电耗量，kW -h/t1.11.2升降人员、下放材料等辅助提升电话系数二、钢丝绳的选择1、单缠绕式（无尾绳）立井提升机钢丝绳选择计算Q =Q+Q +ph式中Qmax钢丝绳承受的最大计算静载荷NQ 次提升货载的重量 NQz容器自身重力，NP 钢丝绳每米重力，N/m钢丝绳悬垂长度，mH =H +H +HHjHjHsHz镜架高度矿井深度容器装载高的计算过程：设为钢丝绳的抗拉强度，单位为N/m2； BSo为钢丝绳中所有钢丝绳面积之和，单位为m2.根据安全规程的规定必须满足下式气.So/ Q+Qz+ph cMma

8、（3-2）式中ma为新钢丝绳的安全系数上式中P和So为未知数，为了求解上式，必须首先求出P和So的关系。令Yo表示钢丝绳的比重，单位为N/m3，Yo= g，此处Yg为刚的比重，其值为78x103N/m3-，p是一 个大于1的系数，它是考虑捻绕关系，每米钢丝绳中所用钢丝的长度大于1m。一般钢丝绳的平均比重近似值取90 X103N/m3于是有下式P=YoSo（3-3）将（3-3 ）代入式（3-2）并简化整理得(3-4)代入Yo的值后，得出选择每米钢丝绳重力的公式为(3-5)Q + Q z 11 x 10 - 6 W - H mc(3-5)由上式计算出P值后，可从钢丝绳规格表中选取每米钢丝绳等于或稍

9、大于P值的钢丝绳。由于实际所选钢丝绳的 Yo不一定是 90 x103N/m3,因此所选绳是否满足安全系数的要求必须按实际所 选每米绳重按下式验算，即所选绳安全系数为m a Q m a Q + Q + PH（3-6）式中；QqP 所选绳的每米长度重力，N/m所选钢丝绳所有钢丝拉断力之和，N如果式（3-6）不能满足安全系数的要求必须重选钢丝绳，但应 首先考虑选取大一级公称抗拉强度的钢丝绳或改变钢丝绳结构类型， 最后才考虑选大一级直径的钢丝绳，经验算满足安全系数要求。三、初步设计中涉及到的公式1、生产能力按下式验证:A=n.q.O.t.E/ （ 1-Z）式中：A矿山生产能力，t/a;Q中段矿块生产能

10、力，t/d;n 分别为中段可布置的矿块数，个；O矿块利用系数，%；T年工作天数，d;E地质影响系数；Z副产矿石率。2、矿山的服务年限按下式计算：T=QHAx （1-C）s式中：T矿山服务年限（年）Qs预可采矿产资源储量（。万t）;A生产规模（。万t/年）；C石贫化率（。%）。3、采出矿石品位计算a，= （1-p） a式中：a，一采出品位a 一米场地质品位p 矿石贫化率4、回采工作面所需风量可按如下公式进行计算:Qh=VxBxH式中：v 一巷道型采场的排尘风速，m/s；B,巷道型采场的平均宽度，m；B,H巷道型采场的平均高度，m；5、掘进工作面所需风量可按如下公式进行计算：Qh=VxS式中：V

11、进工作面的排尘风速，m/s；S 进工作面的断面面积，m2；6、按柴油设备运行功率计算风量井下的柴油设备为柴油三轮车，单台功率为50kw。共需要2台 同时使用，按同时作业机台数每千瓦每分钟供风量4m3计算。4m3 / min X 50X2=400 m3 / min=6.67nt / s7、按爆破量计算风量Q = “乙 st0式中：Q工作面需风量；A一次爆破装药量;L0采场长度的一半mS一采场横断面积m2t通风时间S8、风压计算h= aPLQ 2/S3=RQ2式中，a摩擦阻力系数，kgS2/m*井巷工程的断面周长，m；L井巷工程的计算长度，m；Q通过井巷工程的风量，(m3/s)S井巷工程的断面面积

12、，m2；局部阻力计算公式为：局部阻力=hx20%9、初选风机风量计算单台主扇风量计算公式：Q = KQK式中：K风机装置漏风系数；Qk并需风量，m3/s拟安装主扇风压按下式计算：H全=日总+H动+H 自+AH式中：H动风机扩散器后之动压损失H =臣 y mmH O = 2.26 Pa动2g2H 总矿井总压差，mmH2O (1 mmH2O=9.81 Pa)H 自自然总压差，mmH2O (1 mmH2O=9.81 Pa)H 自=(P 1-P2)HgP1-井风井空气平均密度,kg/m3 ；P2-井风井空气平均密度,kg/m3 ；H-F井深度，m；H 自=(p 1-p2) Hg=0.1x3x9.81=

13、2.94 PaAH风机装置阻力之和，取180 PaH 全=94.91+2.26+2.94+180= 280.11Pa10、日平均充填料浆需用量Qd=Vd.K1.K2=40 x1.05x1.3=54.6 血/d式中：Qd一日平均充填料浆需用量，m3/d；V 一采空区日平均充填体积，m3/d； dK1流失系数，取=1.05；K2沉缩比，取K2=1.3。11提升钢丝绳选择最大允许提升速度Vmax=0.5*;H =5.67m/s式中：H一提升高度，提升钢丝绳选择计算每米钢丝绳质量Q + Qz_ =2100= 0.70kg/m11 X B H 11 X 1870 - 144 m o6.5akg/m；式中

14、：Pskg/m；。一钢丝绳的抗拉强度，1870MpaQd一钢丝绳终端悬挂质量，2100kg；Q 罐笼质量800 kg gQ装载量1300kgH0一钢丝绳最大悬垂长度144m m一钢丝绳安全系数，取6.5。12、安全系数验算提升货物时安全系数:（箕斗）(Qd + PsH 0)g。6.5（符合规定）提升货物时安全系数:（罐笼）(Qd + PsH 0)g。7.5（符合规定）提升人员时安全系数:(Qg (Qg + 10 Qren + PH。)g。9 （符合规定）m一钢丝绳实际安全系数;Q 一钢丝绳破断拉力总和，329560 N； pQd一钢丝绳终端悬挂质量Qren一人员单 重75kg；皿罐笼白重 OP

15、每米钢丝绳的质量.钢丝绳最大悬垂高度g 重力加速度;13、最大静张力 F0=（Q+ Qr+PSH0）gkN式中 F 钢丝绳最大静张力，kN0Q一次提升量，kgQr罐笼质量，kg14、钢丝绳在滚筒上的缠绕宽度:B = (Ht+Lm)/nDg+3 (d+s)=(70+30) (1.6x3.14) +3 x(20+2) =0.9047m式中Ht提升高度Lm预留的剪绳长度(取30m)Dg滚筒直径d钢丝绳直径S两钢丝绳间隙15、电动机预选Ns= kxFjXV -(1000 xn)(kW)=(1.15x42510 x2.45)1000 x0.85)=141kw式中Fj最大静张力V标准提升速度16、提升机的

16、实际运行速度:V=(nxD xnd)i(60i)g式中V一实际运行速度Dg滚筒直径nd额定转速i传动比(1)天轮中心到井口距离Hja= Hr+%+1Dt=。=。m式中Hr提升容器的高度H图过卷高度Dt天轮直径(2)卷筒中心至井筒提升中心线的水平距离b . 0.6H.+3.5+D =。=0000 m式中Hja天轮中心到井口距离滚筒直径取 b=20m弦长L = J(b - D-)2 + (H- c)2 = J(20 0.8) 2 + (12 0) 2 = 22.64 m式中b卷筒中心至井筒提升中心线的水平距离Dt天轮直径Hja天轮中心到井口距离C 提升机中心轴线到井口的水平高度(一般取0)(4)偏

17、角tga = B-n( d +)= L2 一3(0.0165 + 0.2)a = 0.02431 a =1.45。1.5。L22.64XI式中B滚筒长度Lxi 弦长中 =tg -1 -j=tg -112 0= 3 7.5。2b - D / 220 - 0.8式中H.a天轮中心到井口距离b卷筒中心至井筒提升中心线的水平距离Dt天轮直径17、提升运动学计算及提升能力验证加速度与减速度的确定按照规程规定取ai = a3 = 0.5m/s2加速与减速运行时间ti=t3=Vmax/ai = 2.4/0.5=4.8 s加速与减速运行距离hh3=Vt户2=2.4x4.8i2=5.76m等速运行距离h2=H-

18、(hi+h3)=94-5.76-5.76=82.48m等速运行时间t2=h2/V皿x=82.482.4=34.37s一次提升的运行时间Ti=ti+t2+t3=4.8+34.37+4.8=44s一次提升的全时间T = 2(Ti+0 = 2x(44+30)= i48s(5)提升能力年实际提升能力A= (3600 xbrXtxQ片(CxTg)=(3600 x300 x2x6x1)(1.1x148)=75524(t/年)小时的最大提升能力Ah=3600Q/Tg=3600 x1156=23.1t/h18、按排水高度估算排水设备的扬程H=KH =1.1x70m=77mpHp 井筒深度19、确定排水设备所必须的排水能力Q= 20240 Q= 20240 m 3=12 m3 / h20 h20、排水管直径按下面的公式计算:4nQ:4 x 12.5气3600 兀 v 一 3600 x 3.14 x 46mm Tj式中：dp排水管所需要的直径，m；n向排水管中输水的水泵台数，取1台；Q水泵的流量，m3/h；X排水管中的经济流速，一般可取1.22.2m/s,这里取2m/so21、壁厚计算:-许压 -1) + a =2.88m mR -