矿井生产所用的提升及运输设备选型毕业论文.doc

摘 要在矿井的生产中，矿井运输占有重要的地位。其中，矿用的采煤机，刮板运输机，胶带运输机，矿用电机车是井下运输中的核心设备，这些集机械、电子、液压于一体的器械的有机组合，大大增加了煤矿的运输、生产效率。而人们对于矿井运输设备的设计严格的要求最优，首先对具体煤矿的工作条件、产量、运输量进行精确的测量与计算，然后选择最符合要求的矿井运输设备的型号，以发挥其运输的最大效率，最小的经济投入。 本次设计的主要目的是根据自己具体所选的煤矿，选择合适的矿井输入设备（主要有刮板运输机，胶带运输机，矿用电机车），其中对刮板运输机和胶带输送机的空重段承载量的计算，各点张力的计算，对与链与托辊、滚筒刚度的校核组成了本次设计的核心内容。此次设计是对自己机械方面综合知识的测试与考验。本设计主要对矿井生产所用的提升及运输设备的选型进行的一次合理选择。矿井提升需要用一些专用的提升设备，主要有提升容器，提升钢丝绳，提升机，井架，装卸载设备以及一些辅助设备。矿井提升设备是矿山较复杂而庞大的机电设备，它不仅承担物料的提升与下放任务，同时还上下人员。矿井运输是煤炭生产过程的一部分，煤炭的井工生产中，运输线路长，巷道条件多种多样，运输若不畅通，采掘工作就无法继续进行，井工生产的煤矿运输作业，包括从工作面到矿井地面的煤炭运输和辅助运输，辅助运输包括矸石、材料、设备和人员运输。关键词： 矿井运输；校核；计算；提升机。 AbstractIn the production of mineral well,the translation of mine stand in a very improtant point,the mintral use of adopt coal machine ,pare off plank conveyance machine ,the tape transport machine,the mineral use an electrical engineering car is the well descend a comveyance in of core equipments,these organic combination of apparatus which gather a machine,electronices,liquid to press at the integral whole,consumedly increment of coal mine of conveyance ,produce efficiency.But people for mineral well conceyangce equipments of design strict of pursue superior,first rightness concrete cole mine of work condition, yield,conveyance the quantily carry on precision of measure and calculation,then choice meet request most of mineral well conveyance equipments of model number,with exertive it conveyance of the biggest efficiency ,minimum of economy devotion. During this time ,the main propose for design is according to oneself concrete choose of coal mine,choice accommodation of mineral well conveyance equipements main have already pared off plank conveyance machine, tape to transport machine to use an eletrical engineering car,among them to the dead load segment which pare off tigger conveyance machine and tape to transport machine loading quantily of calculation ,at all piont tension of calculation ,righness and chain with dragged along Kun,roller just the school of the degree pit to contitute this time core contents for design .This time design is to oneself machine comperhensive knowledge of test and test.The origin designs mainly to the mineral well produce use of promote and transport a choose of equipments a type to carry on of a reasonable choice.The mineral well promotes to need to be use some appropriatively promote an equipments, mainly have already promoted container, promote a steel wire rope, promote machine, well, pack to unload equipments and some assistance equipmentses.The mineral well promotes an equipments is mineral mountain more complicated but huge machine electricity equipments, it not only undertake a promote of material with next permissive duty, in the meantime return top and bottom personnel.The mineral well conveyance is a coal production line of a part, the well work of coal produce medium, conveyance circuit long, the tunnel condition is varied, conveyance if not unimpeded, digging work cant continue to carry on, the well work produce of coal mine conveyance homework, include from work noodles go to mineral well ground of coal conveyance and assistance transport and lend support to a conveyance to include Gan stone, material, equipments and personnel to transport. Keyword: the translation of mine design; measure; Promote machine目 录1 综采工作面配套设备选型11.1机械化采煤工作面类型的确定与论证11.2初选采煤机及其配套设备11.3初选采煤机主要技术参数的校核51.3.1最大采高的校核51.3.2最小采高的校核51.3.3采煤机最大截割速度的校核61.4采煤机、支护设备、输送机配套关系图62 矿山运输机械选型计算82.1回采工作面运输机械的选择82.1.1设计原始资料82.1.2刮板输送机的验算82.2采区运输顺槽运输机械的选择122.2.1转载机的选择122.2.2带式输送机的选型计算132.2.2.1带式输送机的验算142.2.2.2计算输送带的运行阻力142.2.2.3输送带的张力计算162.2.2.4输送带的悬垂度和强度验算172.2.2.5牵引力及电机功率计算172.3采区上山运输及辅助运输设备选型182.3.1采区上山运输设备选型182.3.2采区上山辅助运输选择232.4大巷电机车运输选型232.4.1设计原始资料232.4.2列车组成计算242.5运输系统图293 矿井提升设备选型计算303.1设计原始资料303.2提升容器选型303.2.1提升方式选择303.2.2提升容器的选择303.3提升钢丝绳选择323.3.1钢丝绳绳端荷重323.3.2钢丝绳绳安全系数校验333.4提升机的选择333.4.1提升级滚筒直径333.4.2钢丝绳作用在滚筒上的最大静张力及最大静张力差:333.5提升系统343.5.1天轮直径Dt343.5.2井架高度Hj343.5.3提升机滚筒中心到提升中心线间的水平距离Ls353.5.4提升钢丝绳弦长Lx353.5.5钢丝绳外偏角1和内偏角2353.5.6钢丝绳的仰角363.5.7电动机预选373.5.8变位质量计算383.5.9提升速度图的计算:393.5.10提升设备的动力学计算:433.5.11电动机功率校核454 JK系列提升机的电控系统设计与分析474.1 TKD-A电控系统的组成环节474.2 TKD-A电控系统的操作及动作系统615盘式制动器645.1性能与用途645.2结构特征与工作原理64结束语73参考文献74致谢75v1 综采工作面配套设备选型1.1机械化采煤工作面类型的确定与论证某煤矿煤层最大厚度2.9m，煤层倾角6，煤层截割阻抗A375N/mm，顶板岩性：老顶为级，直接顶为2类，工作面设计长度为110m，设计年产量为90万t/年。本矿煤层赋存条件较好，煤层为进水平煤层，煤层厚度适中，为2.9m，井型为中型矿井，设计能力为90万t/年，直接顶为2类中等稳定顶板，老顶为类顶板，周期来压强烈，要求工作面支护强度较大。根据本矿工作面条件及我国目前采煤方法的类型及设备配套情况，设计确定工作面的方法为综采一次采全高。1.2初选采煤机及其配套设备根据采高，滚筒直径，截深，生产率，电机功率，牵引力及牵引速度，初步选择采煤机型号为MLS3H-340，查阅煤炭科学院等编制的采煤机械化成套设备参考资料一览表，确定选用ZC5-ZY35成套设备。但其刮板机的运输能力偏小，设计选取电机功率为320kW。且其机电设备选型大部分为国家淘汰产品，本次设计根据实际进行了适当调整。设备选型配套情况见下表141：表141 ZC5ZY35成套设备表 设备类型型号规格单 位数 量工作面液压支架ZY-35架100采煤机MLS3H-340台1刮板输送机SGZ-630/220台1单体液压支柱DZ25根20顺槽转载机SZB630/110台1带式输送机DSP1080/1000台1破碎机PCM110台1乳化液泵XRB2B80/200台2乳化液泵箱XRXTA台1喷雾泵站XPB250/55台2液压安全绞车YAJ13台1端头端头液压支架D1ZY35组2单体液压支柱DZ25根40金属铰接顶梁HDJA根50电器设备移动变电站KSGZY630/1.14台2KSGZY315/0.69台1高压电缆连接器AGKB30200/6000个8馈电开关BKD9-400/1140F台2BKD9-200/690F台2磁力启动器QJZ-2120/1140型台1BQD10-0ZD1140型台1BQD10200ZND1140型台1BQD10200ZND1140型台1QJZ-2200/1140型台1QJZ-2200/1140型台1BQD10120ZD1140型台1BQD10120ZD1140型台1BQD1080ZND660型台1BQD1080ZND660型台1BQD1080ZND660型台1BQD1080ZD660型台1煤电钻变压器综合装置BZ802.5台1KSGZ4/0.66台1矿用照明灯具KBY62 26W套50KBY15W个50电缆UYPJ-3.6/6-325+316m2800UYP-0.38/0.66-335+110m150UYP-0.38/0.66-395+125m550UYP-0.38/0.66-325+110m300UYP-0.38/0.66-335+116m180UYP-0.66/1.14-370+116m420UCP-0.66/1.14-370+116+36m121YC-00/3414(mm2)m250YC-00/31016(mm2)m1000采煤机主要技术参数见表1-4-2。表1-4-2 采煤机主要技术参数表型号高度（m）质量（kg）电机高度（m）减速箱高度（m）摇臂长度（m）摆角范围（）MLS3H-34023.2300000.60.61.1965171.3初选采煤机主要技术参数的校核1.3.1最大采高的校核本设计最大采高hmax为2.9m，滚筒直径D为1.6m，采煤机高度A及所需底托架高度B可由下式计算：AhmaxBhmax式中： A采煤机高度，m hmax工作面最大采高，2.9m H采煤机截割部减速箱高度，一般等于电机高度，0.6m L摇臂长度，1.19m max摇臂向上摆动最大角度60， D滚筒直径，1.6m S运输机槽帮高度，0.220m则：A2.91.37（m） B2.91.3.2最小采高的校核采煤工作面最小采高hmin应大于采煤机高度A，支架顶梁高度h1，过机高度h2，（顶梁与采煤机机身上平面之间的距离）三项之和，即采煤机与支护设备应能通过煤层变薄带，滚筒不割岩石。hminAh1h2式中：h1支架顶梁高度，0.33mh2过机高度，不应小于0.10.25m，取0.15m，则：hmin1.370.0330.15=1.533m工作面最小采高2.4m，选型满足最小采高的要求。1.3.3采煤机最大截割速度的校核运输机、采煤机、液压支架在结构性能之间有相应的配套要求。运输机的生产能力一般应略大于采煤机的生产率，以便把煤及时运走，不出现堆煤现象。根据此原则，可把运输机的运输能力看成采煤机的最大生产率，此时采煤机截割的最大牵引速度为：式中：运输机的运输能力，600t/h H平均采高，2.65m B采煤机截深，0.6m 煤的实体容重，1.35t/m3则：设计选取得截割牵引速度为4m/min，计算值大于选取值，满足要求。1.4采煤机、支护设备、输送机配套关系图采煤机、输送机、支护设备均已系列化，选取设备时，应根据计算参数选择相近参数的设备。本次设计根据计算选择综采成套设备ZC5ZY35,并根据设计的实际情况进行了适当的修改。工作面设备配套关系图见附图。292 矿山运输机械选型计算2.1回采工作面运输机械的选择2.1.1设计原始资料1、回采工作面生产能力Qc（t/h）Qc60hbV式中：h回采平均高度，2.65m b滚筒截深，0.6m 原煤容重，1.35t/m3 V采煤机牵引速度，4m/min则：Q602.650.61.354=575（t/h）2、刮板输送机的铺设长度L（m）设计工作面长度为110m，刮板铺设长度为110m。3、刮板输送机的铺设倾角（）煤层倾角为6，刮板输送机的铺设倾角最大按6考虑。4、物料的散碎密度（）物料散碎密度为0.9t/m3。2.1.2刮板输送机的验算2.1.2.1验算运输能力刮板输送机的运输能力为Q3.6F（VVc/60）式中：F运行物料的断面积，经过SGZ630-220型刮板的运行物料断面积为15006302220.28m2 物料的散碎密度，0.9t/m3 V刮板链速，1.1m/s Vc采煤机牵引速度，4m/min 装满系数，查表可知，当为6时，取0.8则：Q3.60.289000.8（1.14/60）= 600 t/hQc575 t/h所选刮板输送机适合。2.1.2.2运行阻力计算（1）重段直线段的总阻力Wzh（qq11）Lgcos（qq1）Lgsin 118092N式中：q中部槽单位长度货载质量，kg/m qQc/3.6V600/3.61.1=189kg/m， q1刮板链单位长度质量，18.8kg/m物料在溜槽中运行阻力系数，取0.71刮板链在溜槽内移行的阻力系数，取0.3L刮板输送机的铺设长度，110m刮板输送机的铺设倾角，6。（2）空段直线段的总阻力Wkq1Lg（1cossin）上述式中，“”、“”的选取，该段向上运行时去“”，向下运行时取“”经计算，Wk8331N（3）弯曲段运行阻力工作面刮板输送机在推溜时，机身产生蛇形弯曲，由此产生的附加阻力为重段弯曲段的附加阻力Wzhw0.1Wzh=11809N式中：Wzhw重段弯曲段附加阻力，N空段弯曲段附加阻力Wkw0.1Wk=831N刮板链绕经从动链轮处的阻力Wc（0.050.07）Sy=640N式中：Sy刮板链在从动链轮处的阻力，10665N刮板链绕经主动链轮时的阻力Wz（0.030.05）（SySl）656N式中：Sy刮板链在主动链轮相遇点的张力，10665N S1刮板链在主动链轮分离点的张力，11198N。总的牵引力W0可按下式计算W01.21(WzhWk) 1.21(118092+8331) =152971N2.1.2.3刮板链张力的计算（1）判断最小张力点的位置设计选取双机头驱动，按两端布置传动装置分析，Wk1/2W00，则1点为最小张力点。（2）用逐点计算法求各点张力通常从最小张力点开始计算。计算简图如下：S1=Smin6000NS2=S1Wzh6000118092124092NS3= S2W0124092152971/247606.5NS4= S1+ Wk=6000+8331=14331N2.1.2.4牵引力及电动机功率计算设计为机采工作面，刮板输送机的总牵引力为W01.21(WzhWk) 1.21(118092+8331) =152971NNmaxNminNd0.6考虑20的备用功率，取电机功率备用系数为k1.2，则：N1.2Nd=159.24kW由计算知，所选刮板输送机的电机功率满足要求。2.1.2.5刮板链的预紧力和紧链力计算刮板链的预紧力和紧链力，以保证链条与链轮的正常啮合平稳运行为宜，一般按20003000N考虑。2.1.2.6验算刮板链的强度刮板输送机刮板链的安全系数为n7.8式中：n刮板链安全系数， Sd一条链的破断力，610000N， Smax刮板链的最大净张力，124092N， 双链负荷不均匀系数，取0.96。计算出的安全系数必须满足：n3.5经计算，n为7.8,说明链子的强度满足。2.2采区运输顺槽运输机械的选择2.2.1转载机的选择2.2.1.1选择原则1、转载机的运输能力要稍大于工作面刮板输送机的运输能力；2、顺槽转载机的机尾与工作面刮板输送机的连接处要配套；3、顺槽转载机的零部件与工作面的刮板输送机的零部件尽可能通用。2.2.1.2顺槽转载机的选择根据上述选择原则及工作面刮板输送机的运输能力等，选择转载机型号为：SZB630/110型。其技术参数如下表： SZB630/110型刮板转载机的技术参数型号标准长度（m）链速（m/s）园链环（mm）输送量（t/h）中部槽规格（mm）SZB630/110251.072286-c70015006302222.2.2带式输送机的选型计算设计原始资料:带式输送机的铺设长度，1000m带式输送机的铺设倾角，0顺槽设计运输生产率，Qc 515t/h物料的松散密度，0.9t/m3物料中的最大块度尺寸，300mm物料堆积角，30根据上述资料，初选顺槽带式输送机型号为：DSJ100/80/160型可伸缩带式输送机。其技术参数如下：型号运量（t/h）运距（m）带速（m/s）电机功率（kW）倾角（）DSJ100/80/160100010002.516052.2.2.1带式输送机的验算1、验算带式输送机的运输能力和带宽带式输送机的运输能力用下式计算：QkB2vc=458122.50.91=1030.5t/h式中：B输送带的宽度，1m k物料断面系数，查表取458 v输送机的带速，2.5m/s 物料松散密度，0.9t/m3 C倾角系数，1QQc，输送机的选择满足运输的要求。输送带的宽度验证：物料最大块度为300mm，则输送带的宽度应满足下式：B2300200mm800mm设计带宽1000mm，满足运输要求。2.2.2.2计算输送带的运行阻力(1)重段直线段的运行阻力：Wzh（qqd）Lgcos（qqd）Lgsin （5723.115.75）8009.80.041 26301（N）式中：Wzh重段运行阻力，N q单位长度输送带上物料的重量，kg/m qQc/3.6v=515/3.62.5=57kg/m qd单位长度输送带的重量，查表23.1kg/m L输送机铺设长度，700m 输送带沿重段运行的阻力系数，查表取0.04 重段单位长度上分布的托辊旋转部件的质量，经计算取15.75kg/m （2）空段直线段的运行阻力Wk（qd）Lgcosqdsin （23.15.36）8009.80.0351 6833.2N式中：空段单位长度上分布的托辊旋转部分的质量，经计算取5.36kg/m 输送带沿空段运行时的阻力系数，查表取0.035（3）曲线段运行阻力在进行张力计算时，滚筒处阻力计算如下：绕出改向滚筒的输送带张力为式中： 绕出改向滚筒的输出带张力，N 绕入改向滚筒的输送带张力，N k张力增大系数，传动滚筒处阻力为：Wc（0.030.05）（SyS1）式中：Wc传动滚筒处的阻力，N Sy输送带在传动滚筒相遇点的张力，N S1输送带在传动滚筒相离点的张力，N2.2.2.3输送带的张力计算1.用逐点计算法找出了S1与S4的关系.按磨擦转动条件找出S1 S4关系: 因为S2=S1+WK S3= S2+W23S4=S3+Wzh 所以S4=S1+Wzh+WK+W23W230.07S2=0.07(S1WK)S4= S1Wzh+WK+0.07(S1WK) 1.07 S1Wzh+1.07 WK2.按磨擦转动条件找出S1 与S4关系: 式中：C0摩擦力备用系数，取1.2 0输送带与滚筒之间的摩擦因数，取0.2 围包角，取240则：2.31即S4=2.1S1 解联立方程，求得S1=32633.5NS4=68530.4N S2=39466.7NS3=42229.4N 2.2.2.4输送带的悬垂度和强度验算1、垂度验算重段胶带允许最小张力为;Sminzh =5 (q+qd)gcos =5(57+23.1)1.59.8cos =5877.4N空段输送带允许的最小张力:Smink =5qggcos = 55.3639.8cos =788N2、强度验算输送带为强力帆布输送带，带强P0=960N/cm层，设计输送带按硫化接头，7层帆布设计。Se2.2.2.5牵引力及电机功率计算输送机主轴牵引力为F0=S4S10.04(S4S1) 68530.432633.50.04(68530.432633.5) 39943.5N电动机功率：N考虑到15的备用功率，电动机的容量为：1.15117.5=135kW通过上述计算，说明所选带式输送机的电机容量80kW2满足要求。2.3采区上山运输及辅助运输设备2.3.1采区上山运输设备选型设计上山长度为700m，倾角6。设计运量大于600t/h。根据工作面运输顺槽设备选型，采区上山运输设备仍选择带式输送机。根据顺槽设备的运输能力，设计选择上山带式输送机为DX-1000/55型带式输送机。输送机带宽1000mm，带速2.5m/s。输送机计算简图如下：1、输送机能力验算：Q=3.6SVk=1014.00t/h600.00t/h 满足S输送带上最大的物料横截面积0.1127 m2；k-倾斜输送机横截面积折减系数1.0。2、输送带宽度验算B2a+200=800mm1000mm (最大粒度a=300mm) 满足3、运行阻力计算(1)重段直线段的运行阻力：Wzh（qqd）Lgcos-（qqd）Lgsin （66.723.115.75）7009.80.04cos6（66.723.1）7009.8sin6 35588（N）式中：Wzh重段运行阻力，N q单位长度输送带上物料的重量，kg/m qQc/3.6v=600/3.62.5=66.7kg/m qd单位长度输送带的重量，查表23.1kg/m L输送机铺设长度，700m 输送带沿重段运行的阻力系数，查表取0.04 重段单位长度上分布的托辊旋转部件的质量，经计算取15.75kg/m（2）空段直线段的运行阻力Wk（qd）Lgcos+qd Lg sin （23.15.36）7009.80.035cos6+23.17009.8sin6 23360N式中：空段单位长度上分布的托辊旋转部分的质量，经计算取 5.36kg/m 输送带沿空段运行时的阻力系数，查表取0.035（3）曲线段运行阻力在进行张力计算时，滚筒处阻力计算如下：绕出改向滚筒的输送带张力为式中： 绕出改向滚筒的输出带张力，N 绕入改向滚筒的输送带张力，N k张力增大系数，传动滚筒处阻力为：Wc（0.030.05）（SyS1）式中：Wc传动滚筒处的阻力，N Sy输送带在传动滚筒相遇点的张力，N S1输送带在传动滚筒相离点的张力，N4、输送带张力计算（1）依据逐点计算法，计算输送带各点张力S2=S1WkS123360S31.05S2=1.05S1+24528S4=S3+Wzh1.05S1+24528355881.05S1-11060S5=1.05S4=1.1S1-11613（2）按摩擦传动条件并考虑摩擦力备用能力列方程式中：C0摩擦力备用系数，取1.2 0输送带与滚筒之间的摩擦因数，取0.20 围包角，取480则：5.34即S1=4.6S5 解联立方程，求得S1=13157.6NS2=36517.6N S3=38343.5NS4=2755.5N S5=2893.3N 5、输送带的悬垂度和强度验算（1）承载段最小张力点S4=2755.5N按悬垂度要求，承载段允许最小张力为Sminzh =5 (q+qd)gcos =5(66.7+23.1)1.59.8cos =6564N因为S4小于6564N，所以输送带的悬垂度不能满足要求，为保证输送带的悬垂度要求，令S4=6564N，带入原方程中解得S1=16784.8NS2=401444.8N S3=42152NS4=6564N S5=6893.3N这就要求利用输送机的拉紧装置来保证S4点的张力不小于6554N。（2）强度验算设计输送带采用钢丝绳芯胶带，带强Gx=10000N/cm，设计输送带按硫化接头设计。Se6、牵引力及电机功率计算输送机主轴牵引力为F0=S1S50.05(S1S5) 16784.86893.30.05(16784.86893.3) 11075.4N电动机功率：N输送带所配电机功率55kW，故电机在有载运行时功率能满足要求。空载时牵引力F0k=1.05（2qd）Lcos69.8 1.05(223.115.755.36)7000.035cos69.8 16876N则输送机空载运行时的电机功率为故电机在空载时，电机功率仍是满足的。2.3.2采区上山辅助运输选择采区上山辅助运输设备选用单轨吊运输。单轨吊具有以下优点：运行稳定可靠，不跑车，不掉道。爬坡能力强，最大可达到18，设计上山坡度为6，在其爬坡范围之内。能实现运距离连续运输，设计上山700m，如果采用一般调度绞车运输，需接力运输，增加了辅助运输的人工及机械，最少转载一次。单轨吊设备已经成套化，技术成熟，管理简单。2.4大巷电机车运输选型2.4.1设计原始资料矿井为低瓦斯矿井，分两翼开采，井下大巷采用电机车运送煤矸，主要运输大巷有两个装车站。井下四六制作业，三班生产，一班检修。生产班每班工作时间为5小时。东翼采区装车站距井底车场的距离L1=1200米，采区每班出煤量Q1=900t；西翼采区装车站距井底车场的距离L2=1200m，采区每班出煤量Q2=900t。确定矿车组及全井电机车台数。主要运输大巷平均坡度按3 0/00 选取，拟选用2K7-600/250型架线式电机车。电机车牵引电机为两台ZQ21型电动机，电动机长时电流Ich34A，电动机粘着重力Pn70kN，长时速度Vch4.69m/s。采用标准1t固定矿车。矿车轨距600mm，自重mz1=595kg，载重m1=1000kg。2.4.2列车组成计算2.4.2.1按粘着力条件计算车组组成:式中： P机车重量，7t G矿车载重，1t G0矿车自重，0.6t 粘着系数，0.24 zh重车列车起动的阻力系数，查表取0.0135 ip轨道的平均坡度，0.003 a列车起动加速度，0.04m/s2取n45辆2.4.2.2按牵引电动机温升条件计算查机车长时牵引力Fch = 3240N,长时速度Vch =16.9km/h，重车运行阻力系数Wzh=0.009，等阻坡度ip=0.00