矿上运输与提升设备选型设计

太原理工大学阳泉学院------毕业设计说明书太原理工大学阳泉学院毕业设计说明书毕业生姓名：刘俊宏专业：机械设计制造及其自动化学号：0405110032指导教师陈彩萍所属系（部）：机电系I太原理工大学阳泉学院------毕业设计说明书太原理工大学阳泉学院毕业设计评阅书题目：某煤矿双立井固定机械设备选型设计机电系机械设计制造及其自动化专业姓名刘俊宏设计时间：2008年3月24日~2008年6月8日评阅意见：成绩：指导教师：（签字）职务：200年II太原理工大学阳泉学院------毕业设计说明书太原理工大学阳泉学院毕业设计答辩记录卡专业姓名答辩内容成绩评定专业答辩组组长：（签名）200年月日III太原理工大学阳泉学院------毕业设计说明书摘要本次毕业设计是以煤矿双立井固定机械设备选型为设计对象，为一个年产量150万吨的矿井设计一套经济而配套的固定机械与运输设备，主要设计任务有三项：第一，井底运输设备的选型设计（包括：采煤机的选型、刮板输送机的选型、转载机的选型、皮带输送机的选型、矿用电机车及矿车的选择和辆数的确定等）；第二，提升设备的选型设计（包括：主井提升系统的选型、副井提升系统的选型等）；第三，流体机械设备的选型设计（包括：中央水泵房的布置及排水方案的确定、水泵的选型和泵台数的确定；通风机房的布置及通风机选型和台数的确定；压风机房的布置及压风机的选型和台数的确定等）。通过本次毕业设计，使我在大学四年里所学的知识有了更进一步的巩固与提高，同时，也增强了自己分析问题与解决问题的能力，更增强了集体协作的能力，提高了集体主义观念。从而为今后更好地工作与学习打下了更坚实的基础。关键词：固定机械选型机房布置水泵太原理工大学阳泉学院------毕业设计说明书AbstractThisgraduationprojectistakethecoalminedoubleverticalshaftfixedmechanicaldeviceshapingasthedesignobject,butmainlyisoneyearlyproduces1,500,000tonsminepitstodesignsetofeconomiesthenecessaryfixedmachineryandthetransportvehicle，mainlydesignsthedutytohavethreeitems:First,bottomofthewelltransportvehicleshapingdesign(including:Thecoalminingmachineshaping,thescraperconveyershaping,theextensioncarriervehicleshaping,theleatherbeltconveyershaping,themineralproductelectriclocomotiveandtheminecarchoiceandthenumberofvehiclesindeedgrade);Second,lifttechniqueshapingdesign(including:Mainwellpromotionsystemshaping,vice-wellpromotionsystemshapingandsoon);Third,fluidmachineryequipmentshapingdesign(including:Centralwaterplantarrangementanddrainingwaterplandetermination,waterpumpshapingandpumpTaiwannumberdetermination;VentilatestheengineroomthearrangementandtheventilatorshapingandtheTaiwannumberdetermination;TheaircompressorroomarrangementandtheaircompressorshapingandtheTaiwannumberindeedgrade).Throughthisgraduationproject,enablemetheknowledgewhichstudiedintheuniversityfouryearstohavefurtherconsolidatingwiththeenhancement,simultaneously,alsostrengthenedowntoanalyzethe5太原理工大学阳泉学院------毕业设计说明书questionwithtosolvethequestionability,strengthenedthecollectivecooperationability,andheightenedthecollectivismidea.Thushasbuiltamoresolidfoundationforfromnowonwelltheworkandthestudy.Keyword:FixedmachineryShapingEngineroomarrangementPump.太原理工大学阳泉学院------毕业设计说明书目录第一章运输部分选型计算......................................................................................9第一节计算条件........................................................................................................9第二节采煤机的选型设计..........................................9一、采煤机预选..................................................9二、采煤机验算.................................................10第三节刮板输送机的选型.........................................11一、刮板输送机预选.............................................11二、刮板输送机验算.............................................11第四节带式输送机的选型.........................................15一、带式输送机预选.............................................15二、带式输送机验算.............................................16第五节电机车和矿车的选用.......................................18一、确定机车最高牵引矿车数.....................................19二、电机车台数计算.............................................20第二章提升设备选型计算..........................................21第一节主立井提升设备选型计算...................................21一、计算条件...................................................21二、箕斗的选定.................................................21三、选择提升钢丝绳和尾绳.......................................22四、提升机的选择...............................................24五、预选电动机.................................................25六、提升系统的变位质量计算.....................................26七、提升系统运动学参数计算（采用六阶段速度图3参考《矿井提升设备》5-9）..........................................................27八、提升系统动力学计算.........................................29九、电动机容量校核.............................................30十、提升电耗及效率.............................................31第二节副立井提升设备选型计算...................................32一、计算条件...................................................32二、预选罐笼...................................................33三、选择钢丝绳的选择和尾绳.....................................34四、提升机的选择...............................................35五、预选电动机.................................................37六、提升系统的变位质量计算.....................................38七、确定提升加.减速度a1.a3..................................38八、提升系统动力学计算.........................................40九、电动机容量校核.............................................41十、防滑校验...................................................427太原理工大学阳泉学院------毕业设计说明书十一.副井作业平衡表..............................................45第三章流体机械设备选型设计........................................46第一节排水设备选型..............................................46一、计算条件...................................................47二、预选水泵的型号与台数.......................................47三、选择管路系统...............................................48四、计算管路特性...............................................49第二节通风设备选型.............................................53一、计算条件...................................................53二、风机选型...................................................53第三节空气压缩机的选型设计.....................................56一、计算条件...................................................56二、压缩空气站供气量的确定.....................................56三、估算空压机必须的出口压力...................................57四、选择空压机的型号和台数.....................................57五、选择输气管管径.............................................57六、压缩空气站年电耗确定.......................................58总结...............................................................59参考文献...........................................................60外文文献...........................................................61中文翻译...........................................................72致谢.............................................................77太原理工大学阳泉学院------毕业设计说明书第一章运输部分选型计算第一节计算条件矿井年产量：Qn=150wt/年煤层倾角：2～40可采高度：H=3.1m原封煤容重：ρ=1.34t/m3散煤容重：γ=1.15t/m3工作面长度：Lg=160m年工作日：bn=300天本矿采用“四六”工作制（三班出煤，一班检修），每班割煤两刀（矿井以两个工作面满足产量）。第二节采煤机的选型设计采煤机是机械化采煤作业的主要机械设备,其功能是落煤和装煤,采煤机械分为采煤机和刨煤机两大类,目前应用最广泛的采煤机是滚筒采煤机.一、采煤机预选根据所提供的原始数据资料中所给的煤层厚度及设计年产量等信息，可初步选用SIRUS-400(法国)型采煤机。太原理工大学阳泉学院------毕业设计说明书基本参数如下表：二、采煤机验算（1）理论生产率Qt=60HBvcρ=60⨯1.3⨯0.65⨯11⨯1.3=1728.87t/h（2）实际生产率Qm=QtK1K2=1728.87⨯0.5⨯0.6=518.66t/h式中：K1——与采煤机技术上的可靠性和完备性有关的系数，一般为0.5～0.7。这里取0.5K2——是考虑由于工作面其他配套设备的影响、处理顶板事故、劳动组织不周到等原因造成的采煤机被迫停机所占用的时间系数，一般为0.6～0.65，这里取0.6（3）设计小时生产率Qh=2LgHρB/tb=2⨯160⨯3.1⨯1.34⨯0.65⨯3/6=432t/h式中：tb——每班工作时间，h由以上计算可知SIRUS-400型双滚筒采煤机符合要求太原理工大学阳泉学院------毕业设计说明书第三节刮板输送机的选型刮板输送机是连续动作式运输机械的一种，由于其机身低矮，可以弯曲，运输能力大，结构强度高，能适应采煤工作面较恶劣的工作条件。它除了运煤外，还能给采煤机作运行轨道；作为移置液压支架的支点；清理工作面的浮煤；悬挂电缆、水罐、乳化液管等。它是缓倾斜长壁采煤工作面唯一的运输设备。一、刮板输送机预选根据SIRUS-400(法国)型采煤机的生产能力可初步选用SGZ-730/264W型刮板输送机型刮板输送机。基本参数如下表：运输能力破断拉力二、刮板输送机验算(1)运输能力的验算600t/h850KN刮板链速中部槽尺寸0.95m/s(1500⨯730⨯220)mmQm=3.6F'γvψF'=Qmv3.6ψϒ(v-0)60=518.663.6⨯1⨯1150(0.95-11/60)=0.163式中：Qm——采煤机的生产能力，t/hF'——中部槽具有的装载断面面积v——刮板链速度，m/s太原理工大学阳泉学院------毕业设计说明书v0——采煤机牵引速度，m/minψ——装满系数，这里取1γ——散煤容重，kg/m3中部槽装煤的可堆积角按300，散煤密度950kg/m3，中部槽的装煤断面F，按图1（p73）所示的形状，从几何关系可求得：中部槽物料断面图10.73-2⨯0.11F=0.73⨯0.11+(0.73-2⨯0.11)⨯tan300=0.11822由上计算可知,当采煤机的运行方向与刮板链运行方向相同时，中部槽的装煤断面能够承受。反之，也然。（2）运行阻力计算中部槽单位长度上的装煤量按链速计算，即q=Qm518.66==151.46kg/m3.6v3.6⨯0.95煤在槽内运行的阻力系数ω=0.6，刮板链在槽内运行的阻力系数ωl=0.4，计算重、空段的运行阻力。Wzh=(qω+qlωl)Lgcosβ-(q+ql)Lgsinβ=(151.46⨯0.6+18.8⨯0.4)⨯160⨯9.8⨯cos40-(151.46+18.8)⨯160⨯9.8⨯sin4=135289N0太原理工大学阳泉学院------毕业设计说明书Wk=qlLg(ωlcosβ+sinβ)=18.8⨯160⨯9.8⨯(0.4cos40+sin40)=13819N式中：L——刮板输送机长度，mql——刮板链单位长度的质量，kg/mβ——倾斜角度（3）刮板链张力计算：如图2（p77）所示，按求出的重段、空段运行总阻力Wzh和Wk，然后确定刮板链的最小张力点。按逐点计算法得S2=S1+WzhS4=S3+Wk因下端有驱动装置，故S2>S3上端有驱动装置,故S4>S1由0.6Wzh-0.4Wk=75646>0判定刮板链最小张力在“1”点取最小张力为3000，用逐点计算法求刮板链在各点的张力为：S1=3000NS2=S1+Wzh=3000+135289=138289NS3-S1=0.6Wzh-0.4Wk因此：S3=75646NS4-S1=0.6（Wzh+Wk）因此：S4=89464.6N(4)电动机功率计算重载时的电机功率Nmax太原理工大学阳泉学院------毕业设计说明书Nmax=1.21(Wzh+Wk)v1000η1.21⨯(135289+13819)⨯0.951000⨯0.85==201.7KW空载时的电机功率NminNmin=1.1⨯2qlLgωlcosβv1000η01.1⨯2⨯18.⨯81⨯60⨯9.8⨯0.4cos4⨯0.95=100⨯00.854=30.KW电动机轴功率NdNd==.1=131KW考虑到采区特殊情况，很难准确计算额外阻力，所以所选电动机的功率应增加15～20%的备用量。N=1.15⨯Nd=1.15⨯131.1=150.8KW因此配备2⨯132KW电动机双头驱动能满足需要。（5）刮板链安全系数，查得26⨯92的C级圆环链的破断拉力为850KN，边双链负荷分配不均系数λ取0.85n=2Sdλ1.2Smax32⨯850⨯10⨯0.85=1.2⨯1382892=5.1>3.5经以上计算知，所选输送机适用。太原理工大学阳泉学院------毕业设计说明书第四节转载机的选型转载机一般安装在综采工作面与顺槽的交接处，将工作面刮板输送机运出的煤转载到带式输送机上。根据所选用的SGZ-730/264W型刮板输送机的生产能力等相关整数可选为SZB-764/132型顺槽用转载机。其基本参数如下表：第四节带式输送机的选型带式输送机是以胶带兼作牵引机构和承载机构的一种运输设备，它在矿井地面和井下运输中得到极其广泛的应用一、带式输送机预选可伸缩带式输送机用于综合机械化采煤工作面的顺槽运输。由于工作面向前推进的速度越来越快，这样，拆移顺槽中运输设备的次数和花费的时间占总生产时间的比重增大，影响采煤生产力提高，所以采用可伸缩输送机可以大大减少顺槽输送机拆移次数，充分发挥综采设备的能力。带式输送机主要根据输送能力，巷道长度等参数选择，然后计算运输能力及相关参数，运行阻力，输送带强度，整机牵引力及功率。根据刮板输送机的运输能力和顺槽长度可初步选用SDJ-150型便拆装式带式输送机。基本参数如下表：太原理工大学阳泉学院------毕业设计说明书型号SDJ-150带速（m/s）1.90二、带式输送机验算（1）输送带宽度按已知条件，取原煤的动堆积角为250；原煤的堆积容度按散煤容重950kg/m3计算，输送机的工作倾角β取00，倾斜系数为了，选用带速1.9m/s，为保证给定的运输能力带上需具有的堆积横断面积为Q3.6γvk630=3.6⨯950⨯1.9⨯1=0.09695m2F=运输能力（t/h）630电机功率（kw）2⨯75输送长度（m）1000带宽（mm）1000机头外型尺寸（mm）4755⨯2266⨯1615查《矿山运输机械》中表（4-12）输送机的承载托辊槽角为300，物料的动堆积角为250时，带宽为1000mm的输送带上允许物料堆积的横断面积为0.11670m2,此值大于计算所需的堆积横断面积,据此选用宽度为1000mm的输送带能满足需要。经如上计算，确定选用带宽B=1000mm的680S型煤矿用阻燃输送带。输送带按qd=15kg/m计算。（2）牵引力及运行功率"q参照类似的带式输送机，取q',=22kg/mg=7kg/m.g水平运输的阻力系数取0.022，得q=Q630==92kg/m3.6v3.6⨯1.9本输送机长1000m，按《矿山运输机械》中表（4-18）取附加阻力系数C=1.09，略去特种阻力WT1和WT2，按《矿山运输机械》中式（4-63）计算，水平运煤的牵引力太原理工大学阳泉学院------毕业设计说明书''P=C[(q+2qd)+q'g+qg]Lgω=1.09⨯[(92+2⨯15)+22+7]⨯900⨯9.8⨯0.022=31937N由于本机是水平运输，所以空转功率可不计算，所需电机功率，按水平逐煤某时的牵引力计算，取η1=0.95输送机水平运煤的正功率为：N'=pv/η1=31937⨯1.9/0.95⨯1000=64kw水平运煤的带式输送机，按正功率选电动机15%的备用量，因此N=1.15N'=74KW所以可选用75KW的DSB-75型隔煤电动机。（3）输送带张力a、计算输送机备区段的运行阻力按SDF150型带式输送机的参数和给定条件，本机只有重段和空段两个直线区段，重段和空段的主要阻力按下二式计算重段Wzh=(q+qd+q'g)Lgω=(92+15+22)⨯900⨯9.85⨯0.022=25031N空段'Wk=(qd+q'g)Lgω=(15+7)⨯900⨯9.8⨯0.022=4269Nb、输送带各点的张力为简化计算，输送带绕径滚筒的两项阻力按输送带的张力增加5%计算，依逐点计算法得：S2=S1+Wk=S1+4269S2=S2+W2-3=S2+0.05S2=1.05S1+1.05Wk=1.05S1+4483S2=S3+WZh=1.05S1+29514按式Syxueua-1=St(1+)列出满足摩擦牵引力的张力关系，n太原理工大学阳泉学院------毕业设计说明书eua-1S4=S1(1+)。由于本机为单滚筒驱动，取α=3000，胶面驱动滚筒，采区n空气潮湿μ=0.25，摩擦力备用系数取η=1.2，因此代入上式得，S4=5.34S1,联立上式得:S1=6880将S1得值代入上列各关系式得:S2=1114.9S3=11707S4=36739按重段输送机带最大允许重度的要求,重段的最小张力点S3,应不小于Smin'(重段托辊间距lg=1.2m)'Smin=5(q+qd)lgg=5⨯(92+15)⨯1.2⨯9.8=6291<S3所以能满足要求。（4）输送带强度验算选用的680S型阻燃输送带的拉断强度为680N/mm。带宽B=1000mm，可得安全系数m=SdB680⨯1000==18.5Smax36739所以SDJ-150型带式输送机符合要求。第五节电机车和矿车的选用电机车运输是矿井水平巷道长距离运输的主要方式，它是矿井运输中极为重要的部分。电机车具有良好的性能，它运行速度快，效率高，维护简单，运转可靠，成本低，适用于弯道和支线较多的运输巷道，可以作多种运输工作。电机车按供电方式的不同可分为架线式和蓄电池式两大类，架线式电机车主18太原理工大学阳泉学院------毕业设计说明书要用于非瓦斯矿及一、二级瓦斯矿有新鲜风流的大巷中，超级瓦斯矿绝对不允许使用，所以只能用蓄电池式电机车。根据年产量及给定矿车的轨距可初步选用ZK10-9/550型电机车。其基本参数如下表：GC3.3-9型矿车基本参数装载量（t）3轨距（mm）900允许牵引力N90000自重t1.32一、确定机车最高牵引矿车数,a=0.04（1）按粘着条件计算，取ϕ=0.24,ω'zh=0.0135n==Pϕ(-1)G+G0ω'+0.11azh100.24(-1)3+1.320.0105+0.11⨯0.04=34（2）按牵引力电动机温升条件计算，查得机车的长时制牵引力Fch=4330N长时制速度vch=16km/h,取Wzh=0.007,idz=0,a=1.25,θ=10，由于两个工作面满足年产量，且Q1=Q2=Q。列车往返一次运行的时间T，应按加权平均距离LQ来计算。L1Q+L2Q2Q1200+800=2=1000mLQ=T=tzh+tk=2⨯80LQUch=2⨯80⨯1=10min16τ=T10==0.5T+θ10+10太原理工大学阳泉学院------毕业设计说明书n==Fch1[-P]G+G01000a(Wzh-idz)g13240[-10]3+1.321000⨯1.25⨯.5⨯0.007⨯9.8=14（3）按制动条件计算ϕ=0.17,Wzh=0.007,ip=0,vs=4.44m/s，制动空行程时间按t=2s计，实际制动距离为lshi=lzhi-vst=40-4.44⨯2=31.12mvs4.442b===0.322lshi2⨯31.12n==Pϕ(-1)G+G00.11σ-Wzh+ip270.17(-1)3+1.320.11⨯0.33-0.007=11（4）确定列车组成由上计算看出，按制动条件求得的矿车数比另两个条件算得的矿车数少，因此列车组成由11辆矿车组成。二、电机车台数计算（1）一台机车，在一个工作班内能往返运行的次数Z1Z1=60Tb60⨯6==18T+θ10+10（2）每班需要运送的煤矸石列车数Zb,Ab=2667t，K1取0.6，n=11,Ag=200t，（Ag为每班外运矸量）K2=1+Zb=AgAb=1.07K1K2Ab0.6⨯1.07⨯2667==51nG3⨯11每班用于运输煤需机车台数为nj=Zb51==3Z118考虑备用和检修的机车（当nj≤3时，nb=1）因此，电机车台数应为4台。20太原理工大学阳泉学院------毕业设计说明书第二章提升设备选型计算第一节主立井提升设备选型计算一、计算条件矿井年产量：Qn=150万吨/年单水平提升，井筒深度:300m;箕斗卸载高度:20m；箕斗装载高度:15m；松散煤的密度:1.15T/m3；年工作日：bn=300天每天净提升时间：t=14h矿车型号：MG3.3C-9固定式矿车二、箕斗的选定1、提升高度H=Hs+Hz+Hx=300+20+15=335m式中：Hs为井筒深度；Hz为箕斗装载高度；Hx为箕斗卸载高度；2、经济提升速度太原理工大学阳泉学院------毕业设计说明书vm==≈7.32m/s3、一次提升循环估算时间Tx处估加速度a=0.8m/sTx=Hvm++20=74.s9vma4、小时提升次数ns=3600/Tx=48.05次；5、小时提升量As取提升不均衡系数C=1.15，提升能力宽裕系数Cf=1.20As=AnCCfbntr4150⨯10⨯1.⨯151.20==492.t5h/300⨯146、一次合理提升量Q=As492.5==10.25tns48.05考虑为以后矿井生产能力加大留有余地，由多绳箕斗规格表1-4，选择名义载重量12t的同侧装卸式JDS-12/110*4箕斗，其主要技术规格如下：自重Qz=11.5t；全高Hr=14450mm；有效容积13.2m3；提升钢丝绳数4，尾绳数2；实际载重量Q=13.2⨯1.15⨯10≈151.8kN三、选择提升钢丝绳和尾绳1、考虑到提升容器为多绳箕斗，拟采用四绳摩擦提升机，主绳根数2n1=4;钢丝抗拉强度对于摩擦提升采用σB=1550N/mm为宜。2、钢丝绳最大悬垂长度Hc尾绳环高度Hh=15m太原理工大学阳泉学院------毕业设计说明书初估井塔高Hj=23m提升高度H=335mHc=Hj+H+Hh=23+335+15=372m2、估算钢丝绳每米重力P'取钢丝绳抗拉强度σB=1550N/mm2,安全系数ma=7；P'=Qc+Q15.18⨯10000+11.5⨯10000==28.68N/mB0.11⨯155000n1(-Hc)4(-372)ma7.0选用6W(19)股（1+6+6/6）-1520-30-特-镀锌-顺捻钢丝绳作主绳。其单绳每米重p=35.35N/m,直径d=30mm,绳中最粗钢丝直径σ=2.2mm,全部钢丝拉断力之和为Qd=559500N。尾绳数一般取主数的二分之一，且尽量选配等重尾绳。本设计中尾绳数n2=n1/2=2，则尾绳每米重q'q'=n1p4⨯35.59==71.18n22据此，选用6T（25）股（1+6；1+12）-1520-43-特-镀锌-顺捻钢丝绳2根。其单绳每米重q=70.28N/m.尾绳稍微轻于主绳。考虑到V=4p-2q=4⨯35.59-2⨯70.28=1.8N/m且∆1.8==1.26%〈3%,故可视为等重尾绳，以下按等重尾绳系统计4p4⨯35.59算。3.钢丝绳安全系数校核ma=Qd559500=Q+QZ+pHC23.5⨯104+35.59⨯372=15.02〉7所选钢丝绳满足安全要求，合格可用。因此，符合《煤矿规程》规定。太原理工大学阳泉学院------毕业设计说明书四、提升机的选择1.考虑塔式井架，不设导向轮，这样按《煤矿安全规程》有关规定，提升机卷筒直径应该符合下列条件Dg≥80d=80⨯30=2400mm1200δ=1200⨯2.2=2640mm因此，据表1-1-12选用JKM-2.8/4(1)型多绳摩擦轮提升机，Dg=2.8m，B=1.2，i=7.35，2.验算提升强度钢丝绳在滚筒上的最大静张力及最大静张力差：最大静张力：Fj=Qd+pkHc=23.5⨯104+35.59⨯372=249050N最大静张力差：Fc=Q+∆H=120000+1.8⨯372=134050N由于Fc=134050〉Fjc所以可知所选提升机不符合生产要求，据表另选JKM-3.25/4(1)型塔式多绳摩擦提升机，其主要技术特征为：设计最大钢丝绳静张力Fjm=450KN设计最大钢丝绳静张力差Fjc=140KN减速器传动比i=11.5,传动效率ηj=0.92提升机（包括减速器）变位重力Gj=138KNFjm和Fjc的实际值均小于设计值，强度校验合格3.摩擦轮衬垫比压Vmax=11.8m/s，Fjm=300kN,Fjc=90kN,pb的校核上升侧静张力Fs=Fj=249.05KN下降侧静张力Fx=Fj-Q=249.05-120=129.05KNpb=Fs+Fx4Dd=249050+129050=132.2N/cm2〈200N/cm24⨯325⨯2.2可见衬垫合格可用。4.井塔高度Hj的确定太原理工大学阳泉学院------毕业设计说明书Hj=Hr+Hg+0.75D/2=14.45+8+0.75⨯3.25/2=23.67m由以上结果可定Hj=24m式中Hr----容器全高，Hr=14.45mHg----过卷高度，根据《煤矿安全规程》规定，该系统最大提升速度低于8m/s，取过卷高度Hg=8m。五、预选电动机1.确定电机额定转数nene=60ivm60⨯11.5⨯7.32==495r/min∏D3.14⨯3.25考虑到箕斗容积选用较大，故预定同步转数nt=500r/min2.预选电动机功率由nt可估定额定转数ne=495r/min，则实际最大提升速度vm=∏Dne3.14⨯3.25⨯495==7.28m/s60i60⨯11.5则电动机功率pe=KQvmρ1000ηJ1.1⨯5151⨯8007.28⨯1.2100⨯00.85==1794KW式中K------矿井阻力系数，箕斗提升时，K=1.15；ηJ-----减速器传动效率，二级传动ηJ=0.85；ρ------动力系数，取ρ=1.2。据以上计算，选择YR-2000-12/1730三相交流绕线型异步电动机，其技术特征如下：额定功率pe=2000KW额定转速ne=495r/min电机效率ηd=0.92过负荷系数λ=2.06太原理工大学阳泉学院------毕业设计说明书转子飞轮转矩GD2=52560N.m2减速器最大输出动扭矩Mnm=390000N.m23.电动机额定拖动力FeFe=1000Peηjvm=1000⨯2000⨯0.85=252747N7.28六、提升系统的变位质量计算1、变位重量的计算电动机变位重量22(GD)2i52560⨯11.5dGd===67083kg22gDg9.81⨯3.252．提升机包括减速器变为质量mt=Gt=(13.8+3.06)⨯10kg3.钢丝绳变位质量ms=2p2⨯35.59(Hc+Lx+3∏D+4∏D)=(372+20+7⨯3.14⨯3.25)g9.813=4088kg4.容器变位质量mr=2Qz=2⨯11.5⨯103=23000kggQ=13.2⨯1.15⨯103=15180kgg5.荷载变位质量mg=则∑m=md+mj+ms+mr+mg=67080+16800+4088+23000+15180=126151kg太原理工大学阳泉学院------毕业设计说明书七、提升系统运动学参数计算（采用六阶段速度图3参考《矿井提升设备》5-9）1.主加速度a1的确定按电动机过负荷能力a1=0.75λFe-(KQ+pH)∑m=0.7⨯52.⨯0625-2747⨯(1.⨯153+151.8⨯1012615135.59335)=1.60m/s2按减速器允许最大输出动扭矩2Mnm2⨯390000-(KQ+PH)-(1.15⨯151.8⨯103+35.59⨯335)a1≤=∑m-md126151-67083=0.906m/s2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，a1取值应留有余地，故本设计取a1=0.8m/s2。2.减速器a3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a3值偏大（小）时，再考虑电动（机械制动）方式减速。KQ-pH1.15⨯151.8⨯103+35.59⨯335a3===1.27m/s2∑m126151本例中自由滑行方式a3偏高，故应采用机械制动方式a3≤KQ-pH-0.3Q∑m1.15⨯151.8⨯103+35.59⨯335-0.3⨯151.8⨯103=126151=0.91m/s2由此，可确定采用机械制动方式减速，取a3=0.8m/s2太原理工大学阳泉学院------毕业设计说明书3.运动学参数计算v021.52初加速度计算a0===0.48m/s22hx2⨯2.35式中v0------箕斗脱离卸载曲轨时的速度，取v0=1.5m/shx------卸载曲轨长度，hx=2.35m。初加速时间t0=v01.5==3.1s2a00.48主加速时间t1=主加速行程h1=减速时间t3=vm-v07.2-81.5==7.22s5a00.8vm+v07.28+1.5t1=⨯7.225=31.72m22vm-v47.2-80.5==8.47s5a30.8vm+v47.28+0.5t3=⨯8.475=32.97m22减速行程h3=爬行时间t4=h43==6sv40.5式中h4---------爬行距离，取h4=3m；v4----------爬行速度，取v4=0.5m/s。等速行程h2=H-xh-1h-3h-4h==372-2.35-31.72-32.97-3=316.96m等速时间t2=h2316.96==43.4s5vm7.28箕斗卸载休止时间由《矿井提升设备》中表5-1可查得θ=16s一次循环时间Tx=t0+t1+t2+t3+t4+θ=84.36s4.提升能力校核：年提升能力An=3600bntrQ3600⨯300⨯14⨯151.8==198.7万吨/年4CTx1.15⨯84.36⨯10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h4=5m,不28太原理工大学阳泉学院------毕业设计说明书过应相应调整运动学参数，重新校核提升能力，这里从略。八、提升系统动力学计算初加速开始F0'=KQ+PH+∑ma0=248896N初加速终了F0''=F0'-2phx=248729N主加速开始F1'=F0''+∑m(a1-a0)=289097N主加速终了F1''=F1'-2ph1=286839N等速开始F2'=F1''-∑ma1=185918N等速终了F2''=F2''-2ph2=163357N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F4'=KQ-p(H-2h4)=161010N爬行终了F4=KQ-pH=160797N''太原理工大学阳泉学院------毕业设计说明书t(s)速度图及力图九、电动机容量校核1、等效时间计算Td=11(t0+t1+t3+t4)+t2+θ2β116=(3.12+7.225+8.475+6)+43.54+23=61.28s2.等效力Fd计算2'''''2'2''2F0'2+F0''2F1'2+F1''2F2+'FF2F2+F24+F4t0+t1+t2+t4⎰Fdt=2232T02太原理工大学阳泉学院------毕业设计说明书2488962+24872922890972+2868392⨯3.12+⨯7.225+=221859182+185918⨯163357+16335721610102+1607972⨯43.54+⨯632=2.277⨯1012N2.sFd===192762N3.电动机等效功率PdPd=Fdvm192762⨯7.28==1651KW〈2000KW1000ηj1000⨯0.854.工作负荷校验Pd=Fm≤0.7λ5Fe式中Fm----------力图中最大拖动力，由图可知，Fm=289097则Pd=Fm289097==1.114〈0.75⨯2.06=1.545Fe2527475.特殊过负荷（调节绳长时）Ft≤0.9λFe式中Ft----------调节绳长时特殊提升力，取动力系数μ=1.1，则Ft=μ(Qz+pH)=1.1⨯(11.5⨯104+35.59⨯335)=139615N由此Ft139615==0.55〈0.9⨯2.06=1.854Fe252747从以上校核结果可知，预选之电动机可用。十、提升电耗及效率''''''''''''F+FF+FF+FF+FT00124t0+1t1+2t2+4t41、⎰0Fdt=2222太原理工大学阳泉学院------毕业设计说明书=248896+248729289097+286839⨯3.12+⨯7.22522185918+163357161010+160797⨯43.54+⨯6+22=11426002N.S2.一次提升电耗WW=1.02vm⎰Fdt0T=1.02⨯7.28⨯11426002=30.86kw.h/次3600⨯1000ηjηd3600⨯1000⨯0.85⨯0.923.吨煤电耗WWt=Q=30.8615.18=2.03kw.h/t4.一次有益电耗Wy=QH1000⨯3600=14.13kw.h5.提升效率η=WyW=14.1330.86=0.46第二节副立井提升设备选型计算一、计算条件副井井深：H=290m最大班下井人数：rm=350人每班提矸量：Q=200t每班下材料设备次数：n'c=20次每班下炸药次数：n'y=1次每班保健车次数：n'b=1次运送最重件：Qzmax=9t太原理工大学阳泉学院------毕业设计说明书矿车型号：MG3.3C-9固定式矿车二、预选罐笼1.根据MG3.3C-9固定式矿车可以预选MDG3/9/2/2多绳罐笼其主要技术特征如下：自重：Qz=11.35/11.37t罐笼全高Hr=11.04m最多乘人数60一次提矸量Qg=2⨯3.3⨯1.74=11.484t一次人员量Qr=60⨯75=45k0g02.罐笼检验估算经济提升速度vm==≈6.81m/s一次循环提矸时间T1=vmH6.81290++θ1=++36=88.3savm0.76.81一次循环提人时间T2=vmH6.81290++θ2=++75=127.3savm0.76.81式中a--------初估加速度，取a=0.7m/s2；θ1---------矿车提矸时休止时间，由《矿井提升设备》中表5-2可查得θ1=36s；θ2--------矿井提人时休止时间，根据升降人员时规定，5人以下20s，每增一人加一秒，可知60人时候θ2=20+55=75s。每班提矸次数n1=每班提人次数n2=Q200==17.4，取n1=18次Qg11.484rm350==5.8，取n2=6次606033太原理工大学阳泉学院------毕业设计说明书每班提人时间Tr=n2T2=6⨯127.3=763.8S=12.73min〈40min根据煤矿安全规定，下放炸药速度不得大于2m/s，取v'y=2m/s；三、选择钢丝绳的选择和尾绳1.副井提升作业复杂多变，通常以提升矸石为准来选择钢丝绳，但在选绳后，应对提人时的安全系数进行验算，以保证安全。在升降大型设备时，需据具体情况进行核算，提出安全措施后，方可进行。一次提矸量Qg=2⨯3.3⨯1.74=11.484t一次人员量Qr=60⨯75=4500kg提升高度H=290m尾绳环高度Hh=15m初估井塔高Hj=22m2.钢丝绳最大悬垂长度He=Hj+H+H=22+15+290=347mh主绳安全系数升降物料时ma≥8.2-0.00H05c=升降人员时ma≥9.2-0.00H05c=-8.2⨯0.00=0534-8.2⨯0.00=0534拟采用四绳摩擦提升机，主绳根数n1=4；钢丝绳抗拉强度P'=Qc+Q+2qc0.11Bn1(-Hc)ma=11.484⨯10000+11.35⨯10000+2⨯13200=35.85N/m4(-347)8.03选用6W(19)股（1+6+6/6）-1520-32-特-镀锌-顺捻钢丝绳作主绳。其单绳每米重p=38.20N/m,直径d=32mm,绳中最粗钢丝直径σ=2.1mm,全部钢丝拉断力之和为Qd=640000N。尾绳数一般取主数的二分之一，且尽量选配等重尾绳。本设计中尾绳数34太原理工大学阳泉学院------毕业设计说明书n2=n1/2=2，则尾绳每米重q'q'=n1p4⨯38.20==76.40n22据此，选用6*19股（1+6+12）-15200-46-特-镀锌-顺捻钢丝绳2根。其单绳每米重q=76.11N/m.尾绳稍微轻于主绳。考虑到V=4p-2q=4⨯38.20-2⨯76.11=0.58N/m且∆0.58==0.38%〈3%,故可视为等重尾绳，以下按等重尾绳系统计4p4⨯38.20算。3.钢丝绳安全系数校核提矸时ma=提人时ma=4Qd4⨯640000==12.1〉9.03Qr+2qc+pHC45000+113500+4⨯38.20⨯3474Qd4⨯640000==8.31〉8.03Q+QZ+2qc+pHC114840+113500+4⨯38.20⨯347所选钢丝绳满足安全要求，合格可用。因此，符合《煤矿规程》规定。四、提升机的选择1.考虑塔式井架，不设导向轮，这样按《煤矿安全规程》有关规定，提升机卷筒直径应该符合下列条件Dg≥80d=80⨯32=2560mm1200δ=1200⨯2.1=2520mm因此，据表1-1-12选用JKM-2.8/4(1)型多绳摩擦轮提升机，Dg=2.8m，B=1.2，减速器传动比i=7.35，Vmax=11.8m/s，最大钢丝绳静张力Fjm=300kN,最大钢丝绳静张力差Fjc=90kN,提升机（包括减速器）变位重力Gj=190000N.m太原理工大学阳泉学院------毕业设计说明书2.验算提升强度钢丝绳在滚筒上的最大静张力及最大静张力差：最大静张力Fjc'=Q+QZ+2qc+pHC=114840+113500+4⨯38.20⨯347=307761.6N〉Fjc=300000N，最大静张力差'Fjc=Q+VH=114840+0.5⨯83=4711N50F〉3j4c1.=N90000因此所选提升机不符合要求。据表另选JKM-3.25/4(1)型塔式多绳摩擦提升机，其主要技术特征为：设计最大钢丝绳静张力Fjm=450KN设计最大钢丝绳静张力差Fjc=140KN减速器传动比i=11.5,传动效率ηj=0.92提升机（包括减速器）变位重力Gj=138KNFjm和Fjc的实际值均小于设计值，强度校验合格3.摩擦轮衬垫比压pb的校核上升侧静张力Fs=Fjc'=307761.6N下降侧静张力Fx=Fjc'-Q=307761.6-114840=192921Npb=Fs+Fx4Dd=307761.6+192921=183.4N/cm2〈200N/cm24⨯325⨯2.1可见衬垫合格可用。4.井塔高度Hj的确定Hj=Hr+Hg+0.75D/2=11.04+8+0.75⨯3.25/2=20.26m由以上结果可定Hj=20.26m式中Hr----容器全高，Hr=11.04m太原理工大学阳泉学院------毕业设计说明书Hg----过卷高度，根据《煤矿安全规程》规定，该系统最大提升速度低于8m/s，取过卷高度Hg=8m。五、预选电动机1.计算经济开发速度vj=6.81m/s确定电机额定转数nene=60ivj∏D=60⨯11.5⨯6.81=461r/min3.14⨯3.25预定同步转数nt=500r/min2.预选电动机功率由nt可估定额定转数ne=495r/min，则此时相应最大提升速度vm=∏Dne3.1⨯43.⨯25495==7.2m8s/60i6⨯011.5按提矸作业预选电动机则电动机功率pe=KQvmρ1000ηJ1.2⨯1148⨯407.28⨯1.4100⨯00.85==1652KW式中K------矿井阻力系数，罐笼提升时，K=1.2；ηJ-----减速器传动效率，二级传动ηJ=0.85；ρ------动力系数，取ρ=1.4。据以上计算，选择YR-2000-12/1730三相交流绕线型异步电动机，其技术特征如下：额定功率pe=2000KW额定转速ne=495r/min电机效率ηd=0.92过负荷系数λ=2.06转子飞轮转矩GD2=52560N.m2太原理工大学阳泉学院------毕业设计说明书减速器最大输出动扭矩Mnm=390000N.m23.电动机额定拖动力FeFe=1000Peηjvm六、提升系统的变位质量计算1、变位重量的计算电动机变位质量=100⨯020⨯000.85=252747N7.282(GD)252560⨯11.52dimd===67083kg22gDg9.81⨯3.252.提升矸石时总变位质量∑m（上提二车矸石，下放二个空矿车）则∑m==Q+2(Qz+qc+4pHC)+Gj+GDg114840+2⨯(113500+2⨯13200+4⨯38.20⨯347)+138000+67083⨯9.819.81=132188kg升降人员时（上提60人，下放二个空矿车）∑m==Qr+2(Qz+4pHC)+Gj+GDg45000+2⨯(113500+4⨯38.20⨯347)+138000+67083⨯9.819.81=119687kg七、确定提升加.减速度a1.a31.升降人员《煤矿安全规程》规定，立井中升降人员用罐笼的加速度.减速度均不得超过0.75m/s22.升级物料（以提升矸石为准）时按电动机过负荷能力a1=a1受三个条件约束0.75λFe-KQ∑m38太原理工大学阳泉学院------毕业设计说明书=0.7⨯52.⨯0625-274⨯71321881.2114840=1.91m/s2按减速器允许最大输出动扭矩2Mnm2⨯390000-KQ-1.2⨯114840a1≤==1.57m/s2∑m-md132188-67083按动防滑条件（提升开始）Fx(eμα-1)-1.25(Fs-Fx)a1≤μαmx(e-1)-1.25(ms+mx)=0.96m/s2式中μ---------钢丝绳与衬垫间摩擦系数，一般取μ=0.2；α---------钢丝绳在摩擦轮上的围包角，无导向轮时α=ϖrad由此可知eμα=1.87式中Fs--------上升侧静阻力Fs=Q+Q=319246NQz+2qc+4pHc+0.1=181438NFx---------下降侧静阻力Fx=Qz+2qc+4pHQc-0.1ms---------上升侧变位质量ms=Fx-0.1Q319246-11484==31372kgg9.81mx---------下降侧变位质量mx=Fx+0.Q118143+8=g9.8111484=19666kg0.1Q---------一侧矿井阻力为留有安全余地，可定提矸与升降人员时加速度相同，即a1=0.7m/s2。3.减速度a3的确定由于副井作业种类繁多，荷载变动大，为便于控制，取a3=0.7m/s2。不同作业时，减速方式也不相同（提矸时需电动方式，而提人时可能采用机械制39太原理工大学阳泉学院------毕业设计说明书动方式）。在下放重载时，为保证a1.a3仍为0.7m/s2，需采用电气制动，为此副井交流提升设备通常配有动力制动装置。4.运动学参数计算对于提矸，升降人员以及下放材料等作业，由于前定a1.a3以及vj均为相同数值，因而运动参数除休止时间θ外，都为相同数值。对3t同侧进出车标准罐笼，提矸与下放料石时θ=36s；升降人员时规定5人以下20秒，每增一人加一秒，60人θ=75s；下放材料与升降设备时，其休止时间视具体情况另行规定。副井罐笼提升，通常采用五阶段速度图。取爬行速度v4=0.5m/s2，爬行距离h4=2.5m，则运动学参数计算结果如下：加速阶段：a1=0.7m/s2t1=9.7sh1=33.m1等速阶段：vj=6.81m/st2=29.s8h2=203.m1减速阶段：a3=-0.7m/s2t3=8.4sh3=28.m8爬行阶段：v4=0.5m/st4=5sh4=25m一次循环提升时间提矸Tx=1s9t+t+5=2.9+36=88.2+t3+t4θ提人Tx=1t+t+5=2.9+75=127.s92+t3+t4θ八、提升系统动力学计算对电动机负荷而言，通常副井以提矸作业为大。加速阶段F1=kQ+∑ma1=1.2⨯114840+132188⨯0.7=230339.6N等速阶段F2=kQ=1.2⨯11484=0808137N减速阶段F3=kQ-∑ma1=1.2⨯114840-132188⨯0.7=45276.4N爬行阶段F4=kQ=1.2⨯11484=0808137N太原理工大学阳泉学院------毕业设计说明书t(s)五阶段速度图及力图九、电动机容量校核1、等效时间计算Td=1α(t1+t3+t4)+t2+1βθ11=(9.7+8.4+5)+29.8+⨯3623=53.35s3.等效力Fd计算22F⎰T0Fdt=11t+22F2t+23F3+t2F1t9.28⨯1100N.s41=4HYPERLINK"/retype/zoom/f97a94e2011ca300a6c390d6?pn=41&x=0&y=0&raww=90&rawh=54&o=jpg_6_0_______&type=pic&aimh=54&md5sum=2