矿井运输设备选型设计.doc

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1、 0前言矿山运输是煤炭生产中非常重要的环节，从井下采煤工作面采出的煤炭，只有通过矿井运输和提升将其运到地面，才能够加以利用。矿井运输和提升在矿井生产中担负着以下任务：1.将工作面产出的煤炭运送到地面装车站；2.将掘进出来的矸石运往地面矸石场或矸石综合加工厂；3.将井下生产所必需的材料、设备运往工作面或其他工作场所；4.运送井下工作人员。可以说矿井运输是矿井生产的“动脉”和“咽喉”，其设备在工作中一旦发生故障，将直接影响生产，甚至造成人身伤害。此外矿井运输的耗电量很大，一般占矿井生产总耗电量的50%以上。因此，合理选择维护使用这些设备，使之安全可靠，经济高效的运行，对保证矿井安全高效的生产，提高

2、煤炭企业经济效益，具有重要的现实意义。由于矿井运输设备是在井下巷道内工作，空间受到限制，故要求它们结构紧凑，外部尺寸尽量小；同时因工作地点经常变化，又要求其中的许多设备应便于移置；另外，由于井下有瓦斯、煤尘、淋水、潮湿等特殊环境，还要求设备防爆耐腐蚀等。建国以来，我国矿山运输设备在技术上有了很大的发展。各种运输设备均能批量生产并投入使用。目前国外工作面刮板输送机的最大工作长度达到45m，最大输送能力达到5000t/h，最大功率达到2000kw。我国最新研制装机容量和生产能力最大的刮板输送机装机功率也超过500kw，链速达到1.21m/s，输送长度达到200m以上，工作能力达到1000t/h。在

3、带式输送机方面，近年来国内外带式输送机向着长距离，高带速，大运量，大功率，长寿命，低能耗智能化方向发展。目前国外在矿井下使用的带式输送机已经达到主要技术指标见下表1.1：表1-1 国外带式输送机的主要技术指标主要参数国外300500万吨/年高产高效矿井采区平巷可伸缩带式输送机大巷与斜井固定式强力带式输送机运距/m200030003000带速/m3.54输送量/t2500300030004000驱动总功率/kw1200200015003000最大10100我国生产的带式输送机技术水平也有很大的提高，煤矿井下用大功率、长距离带式输送机的关键技术研究和新产品开发都取得了很大的进步。我国对带式输送机的

4、关键技术及其主要部件进行了理论研究和产品开发，研制成功了多种软启动和制动装置以及以PLC为核心的可编程电控装置，驱动系统采用调速型液力耦合器和行星齿轮减速器。目前，我国煤矿井下用带式输送机的技术指标如下表1.2：表1-2国内带式输送机的主要指标主要参数可伸缩带式输送机大巷与斜井固定强力带式输送机运距/m1000200010004000带速/m23.52.54输送量800180010002000驱动总功率/kw25075075015001 刮板输送机的选型计算刮板输送机，属于煤矿运输机械。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

5、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。 1.1 运输能力的确定1.1.1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.

6、6m; r 原封煤容重,r = 1.3; g 采煤机的最大牵引速度, g = 3.5 m/min;则: =603.50.61.33.5=573.3t/h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重型刮板输送机.其主要技术规格如下：运输能力Q=900t/h；刮板链速度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、电机功率、刮板链强度进行验算。1.1.2运输能力的计

7、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）=0.184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： =36000.18410.950.95=597.8573.3有计算结果可知所选刮板输送机的输送能力满足要求。1.2 电动机功率的校验1.2.1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。沿倾斜运行的刮板输送机的重段直线段阻力除克服煤和刮板链的运行阻力外，还需要克服

8、煤和刮板链的重力。重段阻力：=空段阻力：式中： 中部槽单位长度的装煤量 ； 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： =（174.80.7+36.260.35）1509.8=198524.97N =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（）=262788.7N表1-2 及选取表 阻力系数链子类型煤在溜槽中

9、的移动阻力系数刮板链在溜槽中的移动阻力系数单 链0.40.60.30.4双 链0.60.80.30.41.2.2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=0.95m/s；则：=249.6KW2160KW所以所选刮板输送机的电动机满足要求。1.3 刮板链强度校验1.3.1最大张力的计算如图：可知点2处为最大张力点，点3为最小张力取为0N。用逐点计算法求刮板链各点的张力：其中刮板链绕过链轮时的阻力，取所以=1.0618655.77=19775.12N； =19775.12+198524.97=218300.09N； 则点2处为最大张力点1.3.2刮板链的安全系

10、数 双链 式中： 一条刮板链的破断拉力，=850kN； 刮板链的最大静张力（N）； 双链负荷不均匀系数，中双链取0.88；则： 3.5所以刮板链强度满足要求。2 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、主动滚筒、传动滚筒、卸料滚筒、张紧滚筒、防跑偏辊、皮带托辊，接料斗，机尾滚筒，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

11、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。2.1 输送带的宽度1. 原煤的安息角为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=573.3。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

12、角为35，物料的安息角为25时，带宽为1000的输送机上允许的物料堆积的横断面积为0.13365。此值大于计算所需的堆积横断面，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（mm）50065080010001200140016001800(mm)100130180250300350420480(mm)150200300400500600700800货载最大块度的横向尺寸；mm货载平均块度的横向尺寸；mm2.2 牵引力

13、及运行功率2.2.1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1.12； 单位长度输送带上运物料量， kg/m 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： =149331 N

14、2.2.2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，1149.331KN； V 输送带速度，V=1.6； 驱动设备的传动效率取0.9；则：KW所以可以选用570KW的型电动机。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

15、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： =186799N表2-6 带宽与帆布层数配合表带宽500650800100012001400帆布层数3-44-54-65-

16、85-106-122.4 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.2.4.1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,

17、查表可取;则: 联立上面式得 所以 2.4.2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； 输送机工作倾角为8；则：=155897N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0.252.5 输送带强度校验煤矿用阻燃带的安全系数 式中：

18、 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： 所以输送带强度满足要求。2.6 电动机功率校验输送机牵引力 式中： 主动滚筒相遇点张力，=N； 主动滚筒分离点张力，=； 阻力系数，取=0.04；则： =236538N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。 1.2N=1.2455.98=547.17KW570KW所以所选择的电动机额定功率满足其运输功率的要求。3 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。

19、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，所以只能用蓄电池式电机车。3.1 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=20，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=300。3.2 列车组成的计算一列车应由

20、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 值散砂起动 0.24散砂制动 0.17不散砂制动井下巷道：0.09；地面：0.123.2.1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=20； 矿车载重的质量，G=5； 矿车自重的质量，=0.3； 列车中的矿车数； 粘着系数，查表3-1按散砂起动取0.24； 重列车起动的阻力系数，查表3-2取=0.0105； 轨道的平均坡度，一般为

21、3； 列车起动的加速度，一般取0.04；则：辆表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 30.0070.0090.01050.0135 50.0060.007二、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时电流。由于牵引电机正常工作在牵引力特性曲线的直线部分，牵引力与电流成正比，在计算中可以用等值牵引力代替等效电流，使等值牵引力不超过长时牵引力。按满足牵引电动机温升条件，机车最多牵引的矿车数为：式中： 列车中的矿车数； 矿车载重的质量，G=5；

22、矿车自重的质量，=0.3； 机车长时牵引力，=12.75KN； 调车系数，因运距大于2可知取1.15；（运距小于1000m取1.4；运距为10002000m取1.25；运距大于2000 m取1.15.） 其中： 列车往返一个循环的运行时间， （） 重列车运输时间， （） 空列车运行时间， （） 加权平均运距， 重列车运行速度，取=17.7； 空列车运行速度，同样取=17.7；0.75 考虑列车运行中降速运行区段所乘的系数； 机车在往返一个循环的休止时间，取20； 重列车运行阻力系数，按表选取0.006； 等阻坡度取2； 重力加速度取10； 机车质量，P=20；则： 辆3.2.3按制动条件计算煤

23、矿安全规程规定：列车制动距离，运送物料时不得超过40m，运送人员时不得超过20m。 计算时按最不利的条件，即按重列车沿下坡运行且列车开始制动时的速度等于长时速度，为使列车能在规定的距离内停车，列车应有的减速度： 式中： 制动开始时的运行速度，； 实际制动距离，按运送物料40m计算；则： 满足制动条件列车中最多矿车数为： 式中： 机车质量，P=20； 矿车载重的质量，G=5； 矿车自重的质量，=0.3； 粘着系数，按撒砂制动取0.17； 列车能在规定的距离内停车应有的减速度； 重列车运行阻力系数，按表选取0.006； 轨道平均坡度，一般为3；则： 辆四、列车组成的确定列车组成应按同时满足上述三个

24、条件来确定，即按其中最少的矿车数来确定。所以该列车应该由18辆矿车组成。3.3 电动机台数的计算3.3.1一台机车在一个工作班内能往返运行的次数 （次/班） 式中： 一个班内的运输工作时间，运送人员取=7.5小时； 列车往返一个循环的运行时间，可知 机车在往返一个循环的休止时间，取20；则： （次/班）3.3.2每班运煤所需列车数式中： 每班运煤量， 运输不均衡系数，取=1.25； 矸石系数，；车组中的矿车数； 矿车载重的质量，G=5；则： （次/班）3.3.3每班运送总次数运人时，每一运输大巷按一次计算。该矿井为两翼开采，所以 （次/班）3.3.4、工作机车台数 台3.3.5备用与检修台数通

25、过查阅资料1N3,所以 取.3.3.6所需机车总数 台4结论在为期两个多月的毕业设计中，我就所设计的内容对所学过的知识进行了复习，尤其是对矿井运输机械做了重点的复习及加深。另外，由于我设计的题目是矿井运输设备选型，所以我们又回顾学习了在以前学到的关于机械的一些知识，了解和掌握了矿井运输系统设计的一般步骤，为以后的工作奠定了基础。在设计中，我考察和收集了有关煤矿的重要数据和资料。首先，根据采煤机的采煤量，计算和选择了刮板输送机，再根据前面所选依次确定了胶带输送机和矿用电机车。在完成设计后，我对矿井运输有了一个直观的了解，并对其中的一些细节有了一些真切的体会。但是在设计中还有许多不尽人意的地方，比

26、如矿井运输系统布置方面的知识了解比较肤浅等。希望这些知识能在以后的不断学习中有所提高！致谢此次毕业设计，使我对两年多所学部分课程进行了全面的复习和巩固，初步学会了如何选择矿井运输设备，锻炼了分析问题和解决问题的能力。在此设计中，辅导教师刘春雨给了我很大的帮助，让我们对运输设备有了进一步的认识和理解，能够顺利完成此次毕业设计，表示万分感谢。另外，我的班主任陶老师在两年多的时间给予我们无私的关怀，表示衷心的感谢。另外，感谢每一位带课老师对我的教导和帮助，使我在设计中能灵活运用所学的知识，对我工作也有着非常大的帮助。还要感谢我们小组的所有成员，感谢他们给我提供的帮助和材料；同时感谢在整个设计过程中给

27、予过我帮助的每一个人。这次设计时间紧，任务重，加上我们能力有限以及缺乏经验，故缺点，错误在所难免，敬请各位老师批评指导。祝平煤函授部的所有老师工作顺利，身体健康，愿平煤技校能够为社会输送更多英才。参考文献1于学谦等，矿山运输设备，中国矿业大学出版社，1988年 2洪致育、林良明主编，连续输送机。北京：机械工业出版社，1980 3梁庚煌等主编，运输机械手册，北京：化学工业出版社，19834张国柱、方佳雨编，综采输送机，北京：煤炭工业出版社，19865杨复兴编译，胶带输送机构原理与计算。北京：煤炭工业出版社，1983 6能源部：煤矿安全规程，北京，煤炭工业出版社，1992年。7王志勇等：煤矿专用设备设计计算，北京，煤炭工业出版社，1984年8北京煤炭设计研究院：煤炭专用设备图册，第四版，1990年9李仪钰：矿井提升运输机械，北京，冶金工业出版社，1989年10严万生等：矿井固定机械手册，北京，煤炭工业出版社，1986.511固定机械与运输 中国矿业大学出版社，1985年25