机械毕业设计82阳泉职业技术学院矿井提升及运输设备选型设计.doc

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1、毕业设计（论文）说明书 职业技术学院 毕业设计（论文）任务书毕业设计（论文）题目：矿井提升及运输设备选型设计毕业设计（论文）要求及原始数据（资料）： 某矿井年产量万吨，煤层厚度，倾角，全矿井分为两个采区和两个工作面完成年产量，工作面全长，出矸率为，顺槽长，装车站距离 ，运量 ，原封煤，松散煤密度，安息角为，每日工作时间14小时，工作日300天，工作面采用型采煤机，牵引速度为，截深，若井深，装载高度，卸载高度。要求：1） 选择工作面刮板机2） 选择顺槽皮带机3） 选择大巷电机车4） 选择矿井提升钢丝绳，箕斗及提升机选择5） 画皮带运输机零号图1张 毕业设计（论文）主要内容：1 主井提升设备选型计

2、算2 工作面刮板机选型计算3 顺槽皮带机选型计算4 皮带运输机选型计算5 大巷电机车选型计算学生应交出的设计文件（论文）：1 提升机房布置图-1张（0号）2 皮带运输机图-1张（0号）3 设计说明书一份主要参考文献（资料）：1.矿井提升设备 主编：周法孔 煤炭工业出版社2.矿山运输机械 主编：于学谦 中国矿业大学出版社3.矿山机械 主编：程居山 中国矿业大学出版社4.矿山固定机械手册 主编：严历生 煤炭工业出版社5.矿山运输设备选型设计 主编：陈彩萍 阳泉煤专6.矿山提升设备选型设计 主编：陈彩萍 阳泉煤专专业班级 04级机电工程一班 学生 吴永磊 要求设计（论文）工作起止日期 2007-4-

3、102007-6-10 指导教师签字 日期 教研室主任审查签字 日期 系主任批准签字 日期 word文档 可自由复制I编辑目 录目录1摘要4Summary5前言61.刮板输送机的选型计算 71.1运输能力的确定71.1.1生产率的确定 71.1.2运输能力的计算 8 1.2电动机功率的校验81.2.1运行阻力计算81.2.2电动机功率的校验 101.3刮板链强度校验101.3.1最大张力的计算101.3.2刮板链的安全系数 112.顺槽皮带机的选型计算122.1送输带的宽度122.2牵引力及运行功率132.2.1驱动滚筒上所需的牵引力13 2.2.2带式输送机所需的运行功率142.3输送机的运

4、行阻力152.4输送带张力计算172.4.1按摩擦条件计算张力172.4.2满足输送带垂度所需张力182.5输送带强度校验192.6电动机功率校验203.大巷电机车的选型计算223.1电机车及矿车的初选223.2列车组成的计算223.2.1按粘着力计算233.2.2按牵引电动机温升计算 24 3.2.3按制动条件计算253.2.4列车组成的确定263.3电动机台数的计算26 3.3.1一台机车在一个工作班内能往返运行的次数263.3.2每班运煤所需列车数273.3.3每班运送总次数273.3.4工作机车台数27 3.3.5备用与检修台数273.3.6所需机车总数284.主井提升设备选型计算29

5、4.1箕斗的选择294.1.1确定合理的经济速度294.1.2估算一次提升循环时间294.1.3确定一次合理提升量304.1.4选择标准箕斗304.2选择提升钢丝绳304.2.1单绳端荷重314.2.2钢丝绳悬垂长度314.2.3钢丝绳单位长度质量324.2.4钢丝绳安全系数校核324.2.5钢丝绳的使用与维护324.2.6钢丝绳的检查和试验334.3选择提升机和天轮344.3.1提升机卷筒直径344.3.2实际需要卷筒的容绳宽度344.3.3计算实际缠绕层数344.3.4钢丝绳实际最大静张力的校验354.3.5钢丝绳实际最大静张力差的校验354.3.6天轮的选择354.4 提升机与井筒相对位

6、置的计算35 4.4.1确定井架高度354.4.2计算卷筒中心至井筒中钢丝绳间的水平距离364.4.3计算钢丝绳弦长364.4.4钢丝绳最大外偏角364.4.5钢丝绳最大内偏角364.4.6钢丝绳下出绳角364.5预选提升电动机374.5.1确定电机额定转数374.5.2预选电动机功率374.5.3电动机额定拖动力384.6提升系统总变位质量384.6.1电动机转子变位质量384.6.2提升机变位质量384.6.3天轮变位质量38 4.6.4钢丝绳变位质量384.6.5容器变位质量394.6.6载荷变位质量394.7运动学参数计算394.7.1主加速度的确定394.7.2减速度的确定394.7

7、.3运动学参数计算404.7.4提升能力校验414.8动力学参数计算 414.9电动机容量校验 424.9.1等效时间的计算424.9.2等效力的计算 434.9.3电动机等效功率的计算 434.9.4工作过负荷校验 434.9.5特殊过负荷校验 43矿井提升及运输设备选型设计摘要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

8、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。本书分四章就以上几种设备的选型计算方法进行系统论述。关键词：提升机、运输机The mineral well promote and transports an equipments to choose a designSummaryThe origin designs mainly to the mineral well produce use of promote and transport a choose of equip

9、ments 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 wel

10、l 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

11、 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 transpo

12、rt and lend support to a conveyance to include Gan stone, material, equipments and personnel to transport.This book divides 4 to carry on system treatise for choose of above a few equipmentseses a calculation method.Keyword:Promote machine transport machine前 言中国幅员辽阔，矿产丰富，煤炭生产量已跃居世界前列，其中近95%是以井下开采方式开

13、采，需要通过一系列运输提升设备提到地面以实现其使用价值。作为生产的基本环节，提升、运输设备的合理结构和设计，安全经济运行和科学管理维护，直接关系到矿井生产能力及技术经济指标。矿井提升设备是沿井筒（包括斜坡和盲井）升降人员，提升煤炭、矿石、器材的机械设备。主要组成部分是：提升容器，提升钢丝绳，提升机，井架及装卸载设备等。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。第一章 刮板输送机的选型计算刮板输送机，属于煤矿运输机

14、械。用以解决煤矿15-25大倾角上山运输时，减速器倾角大、润滑不良、漏油、离心摩擦式联轴器进油打滑引发火灾，电动机烧损，过渡槽中卡链、断链、物料易滚落等问题。该矿用刮板输送机由防爆电动机通过离心摩擦式联轴器、减速器、圆环链轮和机尾滚筒带动圆环链条上的刮板组成，其先进之处是：通过一种新型机头架改变电动机、联轴器、减速器在机头部的装配角度，使其在大倾角上运时呈近水平。在过渡槽中板下面安装防卡链板，设计加大中部槽的装载深度。采用该机有效解决以上问题，降低事故率和材料消耗，并能减少巷道掘进长度和运输设备数量。 第一节 运输能力的确定1.生产率的确定当工作面采用采煤机时,因为煤是连续而均匀地装到输送机上

15、的.所以生产率可按采煤机的生产率计算. 式中： 一次采高，= 3.5m; b 采煤机一次截深，b = 0.6m; r 原封煤容重,r = 1.35 ; g 采煤机的最大牵引速度, g = 8.5 m/min则： 考虑到刮板输送机的运输能力应大于采煤机的生产率,所以选择SGZ764/320W.其主要技术规格如下：运输能力Q=900t/h；刮板链速V=0.95m/s； 刮板链单位长质量q=36.26kg/m； 刮板链破断拉力F=850kN；电动机功率N=2160kw；中部槽尺寸长宽高（）1500764222；由于实际工作面长度和煤层倾角、煤层厚度等条件各不相同，需要对刮板输送机的运输生产能力、电机

16、功率、刮板链强度进行验算。2.运输能力的计算 式中: F 货载最大横断面积；中部槽装煤的动堆积角按30,从几何关系可求得F=0.7640.222+（0.764-20.222）=0.199装满系数，按水平计算取1；表1-1 装满系数输送情况水平及向下运输向 上 运 输装满系数0.91510150.80.60.5r散集容重，r=0.95；v刮板链速，v=0.95；则： =36000.19910.950.95=646.51595.35可知所选刮板输送机的输送能力满足要求。第二节 电动机功率的校验1运行阻力计算刮板输送机运行阻力按直线段和曲线段分别计算。直线段阻力除克服煤和刮板链的运行阻力外，还需要克

17、服煤和刮板链的重力。重段阻力：=空段阻力：式中： 单位长度的装煤量 ； 刮板链单位长度的质量， =36.26； 刮板输送机的长度，=150； 煤在槽内运行的阻力系数，采用中双链取0.7； 刮板链在槽内运行的阻力系数取0.35； 重力加速度取9.8 m/s；则： =（189.050.7+36.260.35）1509.8=213188N =36.261509.80.35=18655.77N刮板链在链轮处的弯曲阻力分别使其重段阻力和空段阻力增加10%，则刮板输送机的总运行阻力即电动机的牵引力为：=1.11.1（）=1.21（）=280531N表1-2 及选取表 阻力系数链子类型单 链0.40.60.

18、30.4双 链0.60.80.30.42.电动机功率的校验 电动机轴上的功率： 式中：总牵引力； V 刮板链运行速度，V=1.12 m/s；则：=314KW2160KW所以所选刮板输送机的电动机满足要求。第三节 刮板链强度校验1.最大张力的计算如图：可知点2处为最大张力点，点1为最小张力取为0N。用逐点计算法求刮板链各点的张力：其中刮板链饶过链轮时的阻力，取所以=1.0618655.77=19775.12N； =19775.12+213188.22=232963.34N； 则点2处为最大张力点2.刮板链的安全系数 式中： 一条刮板链的破断拉力，=850kN； 刮板链的最大静拉力（N）； 双链受

19、力不均匀系数，中双链取0.87；则： 3.5所以刮板链强度满足要求。第二章 顺槽皮带机的选型计算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。带式输送机具有体积小、耗电少、维修方便、效率高的特点。在运输过程中对物料的破碎性小，抛撒煤炭少，因此在煤矿的井上、井下运输中广泛使用井下矿用带式输送机，该机包括机架、主动辊筒、传动辊筒、卸料辊筒、涨紧辊筒、防跑偏辊、皮带托辊，接料斗，机尾辊筒，皮带组成，其特征是在机架的上部，沿着机架的两侧装有防跑偏辊，防跑偏辊是可以旋转的，其作用在于防止运动的皮带发生偏移；皮带托辊安装在机架上，三个可转动的皮带托辊组

20、成一个“”字型结构，其作用不仅可以对皮带起支撑作用，还可使煤炭向皮带中间聚集，可增加传送的煤炭量，提高工作效率，同时还有助于防止对运动皮带的偏移现象。第一节 送输带的宽度1. 原煤的动堆积角为25，原煤的堆积密度0.95，皮带机的工作倾角=8。查表可知倾斜系数=0.97。2. 因为煤是连续地从刮板输送机上转载到皮带机上的，所以皮带机的生产率可按刮板输送机的生产率计算即Q=647。3. 考虑其向上的工作条件所以选用带速V=1.6，为了保证给定的运输能力，带上必需具有的堆积横断面积为 查表可知输送机的承载托辊槽角为35，物料的动堆积角为25时，带宽为1000的输送机上允许的物料堆积的横断面积为0.

21、13365。此值大于计算所需的堆积横断面积，据此选用带宽为1000的输送带能满足需要。注：图1中B为皮带的宽度L3为托辊长度，为动安息角，皮带槽角。如上计算：确定选用带宽B=1000，680S型煤矿用阻燃输送带，输送带按=11.6计算。表2-1各种带宽允许的块度表B（毫米）50065080010001200140016001800 毫米100130180250300350420480毫米150200300400500600700800第二节 牵引力及运行功率1.驱动滚筒上所需的牵引力参照类似的带式输送机 取=22，= 7。略去特种阻力和，计算运煤驱动滚筒上所需的牵引力：式中：C 附加阻力系数取

22、1.12； 单位长度输送带上运物料量， ； 输送带单位长度质量，=11.6； 重段单位长度上分布的托辊旋转部件的质量，取=22； 空段单位长度上分布的托辊旋转部件的质量，取= 7；L 输送机的辅设长度850；重力加速度，取=10； 输送带在托辊上运行的阻力系数，取=0.022；表2-2物料断面系数动堆积角1020253035K平形67135172209247槽形316385422458496 输送机工作倾角为8；则： =166883N2.带式输送机所需的运行功率计入驱动设备的传动效率，所需电动机的功率为：式中：P 驱动滚筒上所需的牵引力KN； V 输送带速度，V=1.6； 驱动设备的传动效率取

23、0.9；则：所以可以选用300KW的KBY300型鼠笼式隔爆电动机。表2-3倾角系数工作倾角01 10151520 C 1 0.95 0.9第三节 输送机的运行阻力按所给条件，本设计有重段和空段两个直线倾斜区段。表2-4 输送带沿托辊运行阻力系数托辊型式工作条件槽形（）平形（） 清洁干燥 0.02 0.018少量尘埃正常湿度 0.03 0.025大量尘埃湿度大 0.04 0.035重段阻力：空段阻力：式中： 单位长度输送带上运物料量， ； 输送带单位长度质量，=11.6； 重段单位长度上分布的托辊旋转部件的质量，取=22； 空段单位长度上分布的托辊旋转部件的质量，取= 7；L 输送机的辅设长度

24、850； 重力加速度，取=10；输送带沿重段运行的阻力系数取0.05；表2-5 托辊转动部分重量表托辊型式带 宽 B （毫米）5006508001000 （公斤）槽形铸铁座11121422冲压座891117平形铸铁座8101217冲压座791115输送带沿空段运行的阻力系数取0.04； 输送机工作倾角为8；则： 表2-6 带宽与帆布层数配合表带宽500650800100012001400帆布层数34454658510612第四节 输送带张力计算输送带张力按逐点计算法计算，由于带式输送机是靠摩擦力传递牵引力的，输送带张力应满足传递所需牵引力的要求；为使输送带在两滚筒间垂度不过大，对输送带的张力也

25、有一定要求，所以在进行输送带张力计算过程中输送带张力要按以上两个条件计算：1） 摩擦传动条件:即输送带的张力必须保证工作时输送带在传动滚筒上不打滑;2）垂度条件:即输送带的张力必须保证输送带在两托辊间的下垂度不超过规定值.1.按摩擦条件计算张力按逐点计算法计算,如下图: 按摩擦传动条件可列出与关系: 式中: n 摩擦力备用系数取1.17; 输送带和滚筒间摩擦系数取0.25; 输送带在滚筒上的围包角,查表可取;则: 联立上面式得 所以 2.满足输送带垂度所需张力式中： 单位长度输送带上运物料量， ； 输送带单位长度质量，=11.6； 重段托辊间距，取=1.2m； 重力加速度，取=10； 输送机工

26、作倾角为8；则：所以输送带垂度张力满足要求。表2-7输送带与滚筒间的摩擦系数 输送带滚筒橡胶输送带塑料输送带无衬光面滚筒干 燥0.250.17潮 湿0.200.15有 泥 水0.10胶 面 滚 筒干 燥0.400.3潮 湿0.350.25有 泥 水人 字 沟 槽胶 面 滚 筒干 燥0.40.5潮 湿0.300.35有 泥 水0.25第五节 输送带强度校验煤矿用阻燃带的安全系数 式中： 阻燃输送带的拉断强度680/mm； 阻燃带宽度1000 mm； 输送带的最大静张力，即；则： 10所以输送带强度满足要求。第六节 电动机功率校验输送机牵引力 式中： 主动滚筒相遇点张力，=； 主动滚筒分离点张力，

27、=； 阻力系数，取=0.04；则： 功率： 式中： 输送机牵引力（N）； 输送带速度V=1.6； 传动装置效率取0.83；则： 因为电动机应留有15-20的备用系数。 300KW所以所选择的电动机额定功率满足其运输功率的要求。第三章 大巷电机车的选型计算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。可以做多种运输工作。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，架线式电机车主要用于非瓦斯矿及一、二级瓦斯矿有新鲜风流的大巷道中。超级瓦斯矿绝对不允许使用，所

28、以只能用蓄电池式电机车。第一节 电机车及矿车的初选按照一般的选用经验，因为年产量120万吨，可初步选用架线式电机车，其技术特征为：机车粘着质量P=14，轨距L=900，机车长时牵引力=12.75KN，牵引电动机的额定电压V=550V；选用底卸式矿车，其技术特征为：最大装载量=5，自重质量=3000。第二节 列车组成的计算一列车应由多少辆矿车组成，要按机车的牵引能力和制动能力计算。牵引能力受粘着力和牵引电机温升条件限制；制动能力是能够在规定的距离内停车。所以列车组成按以下三个条件确定。表3-1 粘着系数表工作状态 值洒砂起动 0.24洒砂制动 0.17不洒砂制动井下巷道：0.09；地面：0.12

29、1.按粘着力计算以机车沿上坡牵引重载列车在起动时车轮不打滑为计算依据。满足粘着力条件机车最多牵引的矿车数：式中： 机车质量，P=14； 矿车载重的质量，G=5； 矿车自重的质量，=3； 列车中的矿车数； 粘着系数，查表3-1按洒砂起动取0.24； 重列车起动的阻力系数，查表3-2取=0.0105； 轨道平均坡度，一般为3； 列车起动的加速度，一般取0.04；则：表3-2 列车运行阻力系数 矿车载量 t 列车运行 列车起动 10.0090.0110.01350.0165 20.0070.0090.01050.0135 30.0060.0072.按牵引电动机温升计算电机车的牵引电机是按短时重复工作制运行的，电机的发热校验可按每循环的等效电流计算。即等效电流值不超过它的长