矿井运输提升设计21080125闫瑞

矿井运输提升课程设计前言一、课程设计目的、任务及基本要求课程设计是继矿井提升运输课程后进行的一门设计实践性课程,理论与实践紧密结合,培养学生机械基本和综合设计能力以及提高创新设计能力。基本要求是:1.培养学生综合运用所学基础课和专业基础课的基本知识和理论,能根据煤矿生产的需要和技术发展,选择和论证技术方案,设计完成矿井运输系统和矿井提升设备的选型设计;2.巩固、深化和扩大学生所学的基础理论、基本知识,加强理论与实践的结合;3.学习工程设计中技术方案的论证和选择的思想方法;4.学习矿井运输系统的设计与提升系统设计中的有关技术规范和安全规程;5.培养学生独立思维和思考的能力。二、课程设计题目:1.工作面刮板输送机的选型设计;2.带式输送机的选型设计;3.主井缠绕式提升机选型设计;4.副井落地式摩擦提升机选型设计。三、课程设计内容1.工作面刮板输送机的选型设计已知某综采工作面运煤,运输生产能力Q=450t/h,煤的松散容重γ=0.85t/m3,采煤机的生产能力Q0=450t/h,牵引速度v0=4.2m/min,工作面长度L=200m,煤层倾角β=9︒,试选择合适的工作面刮板输送机。2.带式输送机的选型设计某上运带式输送机,输送机的传动装置布置在输送机上方,处于发电运行状态,已知其输送量Q=800t/h,输送机长度L=1000m,倾角β=10°,散煤容重γ=950kg/m3,最大块度a=150mm,试选择合适的带式输送机。3.主井缠绕式提升机选型设计某矿井为单绳缠绕提升系统,年产量An=55万t,年工作日br=320d/a,每天工作时间ts=14h,该矿在整个服务年限内前后期分两个水平开采。第一水平井深HS1=232m,第二水平井深H2s=370m,主井装载高度Hz=18m,卸载高度Hx=17m。散煤容重γ=1000kg/m3。原装备一台2JK-3/11.5型缠绕式提升机,采用了名义载重为4t的箕斗,原井架高度Hj=31m。现拟再开采第二水平时,按年产量An=125万吨进行技术改造。试进行主井提升设备的选型设计。4.煤矿副井多绳摩擦式提升设备选型设计(井塔式某矿年产量An=140万t,井深Hs=750m;年工作日br=330d/a,每天工作时间ts=16h,矸石容重γg=1400kg/m3,辅助运输采用名义装载量为1.5t固定矿车,电机车牵引。最大班下井工人为900人。综采工作面使用液压支架需整体下运,其宽度为1.6m。根据以上条件进行副井提升设备的选型设计。第一章工作面刮板输送机的选型设计刮板输送机是一种挠性牵引机构的连续输送机械;主要用于采煤工作面和采区巷道等恶劣条件下的煤炭运输。作为采区巷道用的刮板输送机是由刮板链、溜槽、机头部、机尾部等基本部件组成,当刮板输送机用于机械化采煤工作面与滚筒采煤机和输送机推移装置配套使用时,其结构组成除有以上基本部件外,根据设备配套要求和工作需要,还有铲煤板、挡煤板、机头支撑推移装置等一些其他部件。某矿工作面刮板输送机参数确定,试选定刮板输送机型号:1、原始数据已知某综采工作面运煤,运输生产能力Q=450t/h,煤的松散容重γ=0.85t/m3,采煤机的生产能力Q0=450t/h,牵引速度v=4.2m/min,工作面长度L=200m,煤层倾角β=9︒试选择合适的工作面刮板输送机。图2-1工作面用刮板输送机1-机头,2-机头支撑推移装置;3-机头过渡槽;4-刮板链;5-铲煤板,6-中部槽;7-调节槽;8-机尾过渡槽;9-机尾2、刮板输送机主要参数的确定刮板输送机的确定:根据综采工作面运煤,运输生产能力Q=450t/h,煤的松散容重γ=0.85t/m3,采煤机的生产能力Q0=450t/h,牵引速度v0=4.2m/min,工作面长度L=200m,煤层倾角β=9︒,可以采用刮板输送机适合的型号SGZ—764/320w,其链速为V=0.95m/s,一条26⨯92的C级圆环链的破断能力为850KN,输送能力为Q=900t/h。刮板输送机计验算的内容包括:运输能力、运行阻力、刮板链张力、电动机功率链子的安全系数等。2.1输送机输送能力的验算实际输送能力为:htVVVQQC8.485602.495.095.04506000=-⨯=-=htQQC900=〈式中:Q0为采煤机工作面平均每小时生产率,450t/h;v为刮板输送机的链速,0.95m/s;v0为采煤机或刨煤机的牵引速度,4.2m/s。根据计算,输送能力满足要求。2.2电动机功率的验算刮板输送机的运行阻力按直线段和曲线段分别计算。运行时除了要克服煤和刮板链的运行阻力外,还需克服煤和刮板链的重力。通常将它们一起计为总运行阻力。取85.0,4.0,6.01===ηww2.2.1重段阻力为:sincos(sincos(ββββ-+-=llzhwLgqwqLgF9sin9cos4.0(8.9200529sin9cos6.0(8.92001320000-⨯⨯⨯+-⨯⨯⨯==112848.11+24322.28=137170.39N2.2.2空段阻力为9sin9cos4.0(8.920052sincos(00+⨯⨯⨯=+=ββllkwLgqF=56219N式中:Fzh为重段直线段的总阻力,N;Fk为空段直线段的总阻力,N;q为中部槽单位长度上的装煤量,159Kg;ql为刮板链单位长度的质量,52Kg;L为刮板输送机的长度,200m;ω为煤在槽内运行的阻力系数,0.6;ωl为刮板链在槽内运行的阻力系数,0.4;β为倾斜角度9°。2.2.3牵引力(考虑可弯曲段影响为:刮板输送机稳定运行所需要的牵引力,等于它运行时所需克服的全部阻力之和,其计算方法采用简易计算法。23400156219137170.39(1.11.1(210=+⨯⨯=+⋅=kzhFFkkFN刮板链绕经链轮的阻力附加k1=1.1k2=1.12.2.4电机功率kWVFN26285.0100095.023*********=⨯⨯==η式中:v为刮板链运行速度,0.95m/s;η为减速器的机械效率,0.85。考虑到采区的电压降,双机头驱动两电机负荷不均匀及难以准确计算的额外阻力,实际配备的电动机的功率,应在计算值上考虑15%—20%的富裕量,则,314301(2.115.1(kWNN--=--='而SGZ—764/320w型刮板输送机配有两台160KW的电动机,功率满足要求。3、刮板链强度的计算。因为Fzh-Fk>0,所以刮板链3点的张力最小,令F3=0,则Fmax=F4=F3+Fzh=137170.39N中双链负荷分配不均匀系数取0.9,则安全系数为:=⨯⨯⨯==137170.39N2.19.085000022.12maxFFndλ9.3式中:n为链条的安全系数;Fd为一条链条的破断拉力,850KN,Fmax为刮板链的最大静张力,136908.36N;λ为双链负荷不均匀系数,0.9。刮板链的强度满足要求,可在给定条件下工作。综上所述,所选刮板输送机为SGZ—764/320w满足要求。第二章带式输送机的选型设计带式输送机是由承载的输送带兼作牵引机构的连续运输设备,它具有运输能力大、运输阻力小、耗电量低、运行平稳、在运输途中对物料的损伤小特点,它是由:输送带、托辊、驱动装置、机架、拉紧装置和清扫装置组成。带式输送机可用于水平和倾斜运输,倾斜的角度依物料性质的不同和输送带表面形状不同而异。某矿下运带式输送机参数确定,试选定带式输送机型号:1、原始数据某上运带式输送机,已知其输送量Q=800t/h,输送机长度L=1000m,倾角β=10︒,散煤容重γ=950kg/m3,最大块度a=150mm,试选择合适的带式输送机。2、带式输送机主要参数的确定2.1带速V的确定。带速V根据带宽和被运物料性质确定,我国带速已标准化,具体选取可参考教材表3—21初步确定带速V=1.6m/s。2.2带宽B的确定。按给定条件Q=800t/h,γ=950kg/m3,V=1.6m/s,又通过教材查表3—18,得k=0.95,求出物料断面积A为2154.095.06.19506.38006.3mkvrQA=⨯⨯⨯=⋅⋅⋅=按槽a=300、堆积角θ=200查表3—17,取带宽B=1200mm。2.3求圆周力Fu2121]cos2[(SSGRUROGBStSSNuFFHgqqqqqCfLFFFFF++++++=+++=β其中:C——考虑到附加阻力后引入的系数,C=1.06f——模拟摩擦系数qRO——承载分支托辊每米长旋转部分质量qRU——回程分支托辊每米长旋转部分质量qB——每米长输送带的质量qG——每米长输送物料的质量查表3—22得:022.0=f查表3—23得:则。取,3,2.120,25mlmlkgmkgmRURORURO====mkgqmkgqRURO67.63208.202.125====;查表3—6得:mkgVQqG9.1386.16.38006.3=⨯==倾斜阻力:NLgqHgqFGGSt23710sin81.99.138sin0=⨯⨯=⋅⋅==β特种主要阻力:sbSaSFFF+=13、输送带输送机主要参数的确定运量确定:上运带式输送机运量Q按800t/h,初步确定输送带输送机的带速v=2.5m/s、带宽B=1200mm。输送的理论计算能力Qc:Qc=3.6Avkγ=3.6×0.154×2.5×0.95×950=1250.8t/hQc>Q因此,所选输送带能满足输送能力的要求。4、输送带输送机选型计算4.1初选输送带机输送带输送机主要技术参数初选为:运量Q=3000t/h,机长L=1640m,倾角16°,提升高度H=452m,带速v=4.5m/s,带宽B=1800mm,带强ST5400。4.2圆周驱动力Fu根据初选的输送带机主要参数,计算圆周驱动力Fu(暂不考虑附加阻力:Fu=CfLg(qRO+qRU+2qB+qGcosδ+qGHg=1.06×0.028×1640×9.8×(60+20.3+2×100.62+185.185×cos16°+185.185×452×9.8=1530363.007N其中:C——考虑到附加阻力后引入的系数,C=1.06F——模拟摩擦系数,f=0.028qRO——承载分支托辊每米长旋转部分质量,qRO=60kg/mqRU——回程分支托辊每米长旋转部分质量,qRU=20.3kg/mqB——每米长输送带的质量,qB=100.62kg/mqG——每米长输送物料的质量,qG=Q/3.6v=185.185kg/m4.3电动机功率P计算传动滚筒轴所需功率:PA=Fuv/1000=4659.134kW电动机功率:P=PA/0.78=5973.248kW电动机采用4台YBP-4、2000kW、10kV,3台工作,一台备用。5、输送带张力计算5.1限制输送带下垂度的最小张力承载分支:233.42056/(8(max0min=+≥ahgqqaFGBsN回程分支:583.37015/(8maxmin=≥ahgqaFBuxN5.2输送带工作时不打滑需保持的最小张力绳按双滚筒传动,功率配比2:1。690242321==uUFFN34512132==uUFFN为满足不打滑条件,11211ϕμeSS≤-,22221ϕμeSS≤-22211211UUFSSFSS=-=---22221.51225964.5012UFSeμφ==-N50.5710852221=+=-SFSUN51.126132721=+=SFSUN其中,围包角φ按195°,滚筒与皮带间的摩擦系数μ取0.35,eμα=3.291。291.321.211211=<=-αμeSS,满足防滑条件。5.3上、下分支最小张力下分支最小张力:NFNFSSx58.3701549.170461min223=>=-=其中下分支阻力:F2=CfLg(qRU+qBcosδ=1.06×0.028×1640×9.81×(20.3+100.62×cos16°=55503.01N上分支最小张力:S4=S3=170461.49N>Fsmin=42056.233N满足要求。6、输送带安全系数71.71==SBnσ满足要求。7、选型计算结果带宽:B=1200mm;带速:v=1.6m/s;带强:σ=5400N/mm;运输能力:Q=1000t/h;机长:Lh=1784m;倾角:β=18°;提升高度:H=441m;传动滚筒直径:2040mm;托辊直径:194mm;电动机:YBP-4,4×2000kW,1500r/min(一台备用第三章主井摩擦式提升机选型设计某矿井为多绳摩擦提升机,年产量An=600万吨,年工作日br=320d,每日工作14h。该矿在整个服务年限内前后期分两个水平开采,第一水平井深Hs1=830m,第二水平井深Hs2=370m,主井装载高度Hz=18m,卸载高度Hx=15m。散煤容重γ=1000kg/m3。原装配一台2JK—3/11.5型缠绕式提升机,采用了名誉载重为4t的箕斗,原井架高度Hj=31m。先拟再开采第二水平,按年产量An=125万吨进行技术改造,试进行主井提升设备的选型设计。1、提升容器的确定1.1提升高度H40315183702=++=++=XZSHHHH1.2经济速度smvm/05.84054.0==1.3估算提升循环时间TxsuvHvTmmX80101005.84058.005.8=+++=+++=θα上式预选a1=0.8m/s2,爬行时间u估取得10s;休止时间θ估取10s。1.4计算箕斗一次提升量kgtbrTAcQxn7130143206.3801012515.16.34=⨯⨯⨯⨯⨯=∙∙∙∙=考虑到为以后矿井生产能力加大和矿井水平延伸留有余地,从单绳箕斗规格表中选择名义装载重量为8吨的JL-8型箕斗的,其主要技术规格见表1-1。表1-1箕斗技术规格型号自重KG全高mm有效容积m3容器间中心距S/mm名义载重量tJL-8550092508.821008因散煤容重γ=1000kg/3m,故一次实际提升量Q为kgQ880010008.8=⨯=2、钢丝绳的选择计算2.1计算单位绳重力p3137018419cjszHHHHm=++=++=式中:jH井架高度,箕斗提升:jH=31m;sH矿井深度,370m;zH装载高度,箕斗提升:zH=18m;880055001057.7/1700000.114190.116.5xBcaQQpgNmHmσ++==⨯=⨯--取钢丝绳抗拉强度21700/BNmmσ=,安全系数6.5am=根据上述p值,选取6X19-1700-40普通圆股钢丝绳,其技术特性见表1-2。表1-2钢丝绳技术规格2.2验算钢丝绳安全系数式中:qQ钢丝破断拉力总和,1190000N;钢丝绳安全系数满足要求,合格选用。3、验算提升机单绳缠绕式提升机工作原理:将两根提升钢丝绳的一端以相反的方向分别缠绕并钢丝绳直径dmm绳中最粗钢丝直径maxσ/mm钢丝破断拉力总和qQ/N每米钢丝绳重pN/m432.8119000066.3(11900007.046.5(8800550001057.7419qazcQmQQgpH===>+⋅+⋅+⨯+⨯固定在提升机的两个卷筒上;另一端绕过井架上的天轮分别与两个提升容器连接。这样,通过电动机改变卷筒的转动方向,可将提升钢丝绳分别在两个卷筒上缠绕和松放,以达到提升或下放容器,完成提升任务的目的。选择提升机的主要参数有:卷简直径D;卷筒宽度B;提升机最大静张力Fjmax及最大静张力差Fjc。其中卷筒直径D为选择提升机规格型号的依据;其他三个参数为校核参数。3.1选择提升机卷筒直径主要原则:使钢丝绳在卷筒上缠绕时所产生的弯曲应力不要过大,以保证提升钢丝绳具有一定的承载能力和使用寿命。理论与实践已证明,绕经卷筒和天轮的钢丝绳,其弯曲应力的大小及其疲劳寿命取决于卷筒与钢丝绳直径的比值。《煤矿安全规程》规定,对于安装在地面的提升机,其直径与钢丝绳直径的关系如下:式中:D′为提升机卷筒直径,;d为提升钢丝绳直径,43mm;δ为提升钢丝绳中最粗钢丝绳直径,2.8mm。由于原2JK-3/11.5型提升机不能满足扩建后的技术要求,所以选用卷筒直径为3.5米的2JK-3.5/11.5型提升机。350080804334403500120012002.83360DdmmDmmδ'=>=⨯='=>=⨯=据此选用2JK-3.5/11.5型提升机,其技术规格见表1-3。表1-3提升机技术规格卷简直径Dm卷筒宽度Bm提升机最大静张力FjmaxkN最大静张力差FjckN3.51.7180115变位质量GjkN最大钢丝绳直径mm两卷筒间隙amm两卷筒中心距Smm2354314018403.2计算实际需要的卷筒容绳宽度B′选定了标准卷简直径后,卷筒的标准宽度B则为巳知,然后根据实际需要在卷筒上缠绕的钢丝绳长度来计算卷筒的实际宽度B′。在提升机卷筒上应容纳以下几部分钢丝绳:300080804334403000120012002.83360DdmmDmmδ'=<=⨯='=<=⨯=3.2.1提升高度H,m;3.2.2提升钢丝绳试验长度,规定每半年剁绳头一次,每次剁掉5m,按提升钢丝绳的使用寿命为三年计,则试验长度为30m;3.2.3为了减少钢丝绳在卷筒上固定处的拉力,钢丝绳在卷筒上松绳时,不能全部松放,应在卷筒表面保留三圈摩擦圈,则卷筒的实际容绳宽度B′为:由于B′>B,卷筒不满足设计要求,提升钢丝绳在卷筒的实际缠绕宽度B′可按下式计算:30(3'39930(343.143.5'((43323.143.53610481700pHnDBdnDmmmmπεπ⎛⎫++++++⨯⨯⎛⎫=+=⨯+⎪⎪⎪⨯⨯⎝⎭⎝⎭=<式中:H为提升高度,399m;D为提升机卷筒直径,3.5m;d为提升钢丝绳直径,43mm;ε为提升钢丝绳绳圈间的间隙,取3mm。'n为错绳圈数,'n=4n为缠绕层数,取n=2Dp为平均缠绕直径2222114(3500437(37335363.53622pnDDddmmmε-=+-+=+⨯++==3.3强度校核为了保证提升机在其设计强度范围内工作,使提升机的工作负荷不超过其设计值,必须验算提升工作的最大静张力Fjmax:3038430(3((3(4331870.83.143.5HBdmmDεπ++'=++=++=⨯maxmax880005500057.7419168952.7[]180000jzjFQgQgpHFN=++=++⨯=≤=为了保证提升机在其设计强度范围内工作,使提升机的工作负荷不超过其设计值,还必须验算最大静张力差Fjc:由以上两项计算可知:重新选用卷筒直径为3.5米的2JK-3.5/11.5型提升机强度满足要求。4、天轮的选型计算天轮直径的选择D':根据《煤矿安全规程》的规定,对于地面设备,当钢丝绳对天轮围抱角大于90°时应满足如下要求:据此选用350023.5TSG型井上固定天轮,其技术规格为:天轮直径Dt=3500mm,变位质量Gt=11330N。5、提升机与井筒相对位置5.1井架高度jHjH应由下列各部分组成:式中:Hx为卸载高度,17m;Hr容器全高,从容器规格中查得9.25m;Hg为过卷高度,8m;Rt为天轮半径,1.75m。式中最后一项0.75Rt是一段附加距离,因为从容器连接装置上绳头与天轮轮缘的接触点到天轮中心约为0.75Rt最后确定Hj=36m,原井架不能继续使用,应更换到36米。5.2提升机与井筒提升中心线水平距离Ls对于需要在井筒与提升机房之间安装井架斜撑的矿井,对上述L值要按下式检验:考虑到减轻“咬绳”现象,取Ls=30m5.3钢丝绳弦长Lx8800057.7419112693[]115000jcjcFQgpHFN=+=+⨯=≤=8080433440120012002.83360DdmmDmmδ'≥=⨯='≥=⨯=0.75179.2580.751.7533.5631jxtgtHHHHRmm=+++=+++⨯=>0.63.50.6363.53.528.6sjLHDm=++=⨯++=在提升过程中,弦长、偏角是变化的,且相互制约。为了防止运转时钢丝绳跳出天轮轮缘,Lx在不宜过大。Lx过大时,绳的振动幅度也增大。因此将弦长Lx限制在60m以内。上、下两条绳弦长度不相等,但在计算中,近似地认为卷筒中心至天轮中心的距离即为弦长。提升卷筒中心与机房地平高差0.7,机房地平与井口高差0.5,取=1.2,则:(222223.5(361.2(3044.82<60m2tXjSDmcLHL⎛⎫=-+-⎪⎝⎭=-+-=不会引起绳弦强烈跳动,弦长合理。5.4钢丝绳偏角5.4.1钢丝绳最大外偏角《煤矿安全规程》规定的α1最大允许值1°30′.式中:B为卷筒宽度,1700mm;S为两天轮中心距,1000mm;a为两卷筒之间距离,140mm。5.4.2钢丝绳最大内偏角α2《煤矿安全规程》规定的α2最大允许值1°30′,根据不“咬绳”的条件,由图4-3中内偏角的允许角度曲线查得允许内偏角为1°。内偏角α2与弦长Lx的关系为:5.5卷筒的下出绳角β仰角的大小影响着提升机主轴受力情况。JK型提升机主轴设计时,是以下出绳角为15°考虑的,若β<15°,钢丝绳有可能与提升机基础接触,加大了钢丝绳的磨损。对于JK型提升机,应按下式计算出β值:''''110001403(17003(43322arctanarctanarctan0.02525651123913044.821000xSaBdLεα----+--+====<⨯'''21000140860arctanarctan29551224482089640xSaLα--====<⨯6、提升系统运动学、动力学参数计算6.1预选电动机为了对提升设备进行动力学计算,必须预选电动机,以便计算电动机转子的变位质量。预选电动机必须满足功率、转速拖动力方面的要求:则电动机功率式中:N为预选电动机的容量,kw;ξ为动力系数,箕斗提升,取ξ=1.3;ηj为减速器传动效率,取ηj=0.85根据计算,选用YR800-10/1180绕线式异步电动机,其技术规格如表1-4。表1-4电动机技术规格额定功率PeKW额定转速ner/min电动机功率dη过载能力λ飞轮惯量GD2KN.m28005910.922.067.156.2提升系统总变位质量提升系统运行时,一些设备做直线运动,一些设备做旋转运动。做直线运动的设备是:提升容器、容器内有益载荷、提升钢丝绳和尾绳。它们运动时的加速度就是卷筒圆周处的加速度。因此,这些部分无需变。做旋转运动的设备有:天轮、提升机中的卷筒及减速器齿轮、电动机转子等。它们需要变位。式中:(GD2为电动机的飞轮惯量,12530N·m2;D为卷筒直径,3.5m;1.15887.971.3774.7810000.85mjKQgvNKWξη⨯⨯==⨯=0'31.23.53.5arctanarcsinarctanarcsin4642153.52244.82302jtstxHcDDLRLβ-+-+=+=+=>-⨯-222715011.5((78979.83.5dGDimkggD===i为减速比,11.5;1[22(7302]1[88000255000257.7(41944.8273.143.5309.8235000211330]789761618zcxjtdmQgQgpHLDGGmgkgπ=++++++++=+⨯+⨯⨯++⨯⨯+++⨯+=式中:Gj为提升机全部旋转部分变位到卷筒圆周处的变位重力(包括减速器;Gt为天轮变位到卷筒圆周处的变位重力6.3主加减速度的确定6.3.1提升加速度a1的确定确定提升加速度a1时,应综合考虑如下因素:6.3.2按电动机过负荷能力确定最大加速度a1。最大加速度a1,可按下式计算:式中:λ为电动机过负荷系数;Fe为电动机额定拖动力;Pe为电动机额定功率;0.75为考虑电动机稳定运行而限制其最大拖动力的系数。6.3.3按减速器最大输出扭矩确定最大加速度a1。提升机产品规格表中给出了减速器最大输出扭矩Mmax,电动机通过减速器作用到提升机卷筒圆周上的拖动力不能超过减速器的能力,可按下式计算:式中:maxM为减速器最大输出扭矩,max122(2235000(1.158800057.741930.86/618857897dMkQgpHDammms-+≤'-⨯-⨯+⨯==-∑120.75(0.752.068000(1.158800057.74191.38/61885eFkQgpHammsλ-+≤⨯⨯-⨯+⨯==∑max235MkNm=⋅md′为电动机转子变位质量;∑m为提升系统总变位质量;k为矿井阻力系数,箕斗提升取k=1.15根据《设计规范》建议,箕斗提升加速度211.2/ams≤,以上计算值过大,为减轻动荷载,提高机械部分和电动机运行的可靠性,取值应有余地,故本设计取0.8m/s2。6.3.4提升加速度a3的确定提升减速度a3除了要满足上述《煤矿安全规程》规定外,减速度a3的大小与采用的减速方式有关。比较常用的减速方式有三种:自由滑行减速方式、制动状态减速方式和电动机减速方式。自由滑行减速方式,操作简单,节省电耗,优先考虑。当值偏大(小时,再考虑机械制动状态减速方式。自由滑行减速方式:当容器抵达减速点时,将电动机自电源断开,拖动力为零,整个提升系统靠惯性滑行直至停车。减速度a3可按下式计算:制动状态减速方式:由于提升系统的惯性力较大,在自由滑行状态下的减速度过小,对提升系统不能达到有效的减速,这时则要采用制动方式减速。采用制动方式减速时,要考虑需要施加制动力的大小:当所需要施加的制动力较小时(Fz<0.3Qg,可采用机械闸制动。减速度值可由下式计算:最后采用混合减速方式减速,即在自由滑动状态下,用闸瓦适当参与控制。故取3a=1m/s26.4运动学参数计算231.158800057.74191.94/61558kQgpHamsm-⨯-⨯===∑230.31.158800057.74190.3880000.86/61558kQgpHQgamsm-+⨯-⨯+⨯===∑6.4.1初加速阶段式中:h0为卸载距离;取h0=2.35mv0为箕斗在卸载曲轨内运行的最大速度,取v0=1.5m/s;t0为初加速阶段运行时间,s;a0为初加速阶段的加速度,m/s2。6.4.2主加速阶段式中:t1为主加速阶段运行时间,s;h1为主加速阶段运行距离,m。6.4.3减速阶段0002000222.353.131.51.50.48/3.13htsvvamst⨯======0110119.5571.510.070.89.5571.56.6636.8222mmvvtsavvhtm--===++===4334339.5570.511.320.89.5570.57.9539.9822mmvvtsavvhtm--===++===式中:t3为减速阶段运行时间,s;h3为减速阶段运行距离,m;v4为爬行速度,m/s,一般取v4=0.4~0.5m/s。6.4.4爬行阶段式中:t4为爬行阶段运行时间,s;h4为爬行阶段运行距离,取3m;6.4.5等速阶段一次提升循环时间Tx的计算:式中:θ为箕斗装卸载及休止时间,10s。6.5提升动力学参数计算6.5.1初加速开始初加速结束6.5.2主加速开始444360.5htsv===20134224192.3536.8239.986314.85314.8532.639.557mhHhhhhmhtsv=----=----====012343.1310.0732.6311.3261073.15xTtttttsθ=+++++=+++++='001.158800057.7419615580.48152486FkQgpHmaN=++=⨯+⨯+⨯=∑''200002(1.158800057.7(4190.483.13615580.4899395FkQgpHatmaN=+-+=⨯-⨯-⨯+⨯=∑(('10121.158800057.741922.35615570.8153788FkQgpHhmaN=+-+=⨯+⨯-⨯+⨯=∑主加速结束6.5.3等速开始等速结束6.5.4减速阶段由于采用机械制动方式,电动机已断电,故不计入。6.5.5爬行开始爬行结束由上面计算可知'max1162.152FFkN==7、提升电动机容量校核7.1按发热条件校验:21109.5571.971042710000.8569.2TmdjdFdtVNkWTη⨯===⎰等效时间Td(('201221.158800057.741922.35236.82938693FkQgpHhhN=+--=⨯+⨯-⨯-⨯=''4012344(22221.158800057.7(41922.35236.822311.8239.980.5670046FkQgpHhhhhvtN=+-----=⨯+⨯-⨯-⨯-⨯-⨯-⨯=''210011112122(211.158800057.741922.3521.510.070.810.072615570.8162152FkQgpHhvtatmaN⎡⎤=+--++⎢⎥⎣⎦⎡⎤⎛⎫=⨯+⨯-⨯-⨯⨯+⨯⨯⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦+⨯=∑((''20122221.158800057.741922.35236.8229.55732.6375804mFkQgpHhhvtN=+---=⨯+⨯-⨯-⨯-⨯⨯='40123(22221.158800057.7(41922.35236.822311.82239.9870078FkQgpHhhhhN=+----=⨯+⨯-⨯-⨯-⨯-⨯=α为电机低速时,散热不良系数,取α=1/2;β为电机何止时间散热不良系数,取β=1/3.7.2按电动机最大过负荷验算:式中:Fmax为力图中最大拖动力,N;λ为电动机的过负荷系数;Fe为预选电动机作用在卷筒圆周的额定力。7.3验算特殊情况运转时,电动机的过负荷能力:Ft为作用在卷筒圆周上的特殊力。此时:根据以上计算,故本设计预选的电动机可用。8、提升设备耗电量及效率的计算8.1一次提升的电耗Wmax1457781.690.750.752.061.74580000eFFλ==<=⨯=637080.810.90.92.582.378450teFFλ==≤=⨯=(1.1(4400057.741963708tzFQgpHNμ=+=+⨯='2''2'2''2'2'"''2'2''2200112222440124022222222102232152008996381457781641023.1310.07229402739402737591675916706347043632.63632(2.337.078.60.31101.9710TFFFFFFFFFFFdttttt+++++=+++++=⨯+⨯++⨯++⨯+⨯=+++⨯=⨯⎰11Ns⋅0123421(11(3.1310.0732.6311.32632.63102369.2dTttttttsαθβ=++++++=++++++⨯=max1040241.330.750.752.581.93578450eFFλ==<=⨯=提升设备还设有拖动制动油泵、润滑油泵的辅助电动机及其他电器控制元件。这些辅助设备的耗电量以W′的0.02估算。所以一次提升总电耗W应为:式中:ηj为减速器传动效率,取ηj=0.85ηd为电动机效率,取ηd=0.9158.2提升设备效率为η:有益电耗Wy为:9、年产量验算9.1每年实际提升能力nA为:式中:br为年工作日,br=320天;ts为提升设备日工作时数,ts=14h;c为提升不均衡系数,箕斗提升取c=1.1~1.15。880004198.763600100036001000yQgHWKwh⨯===⋅⨯⨯8.760.5353%'16.45yWWη===='436003600320148.3615726771.1573.1510rsnxbtQAtCT⨯⨯⨯===⨯⨯'2''2'2''2'2''2'2''20011224401240222222222222152008996381457781641023.1310.072294027375916706347043632.636223521688TFFFFFFFFFdtttttNs++++=+++++=⨯+⨯+++⨯+⨯=⋅⎰01.02'360010001.027.4352166816.45360010000.850.915TmjdvFdtWkWhηη=⨯⨯⨯==⋅⨯⨯⨯⎰9.2富裕系数af一般富裕系数af≥1.2为宜。实际的富裕系数af='1561.251.2125nnAA==>,说明设计是合理的。第四章煤矿副井多绳摩擦式提升设备选型设计(井塔式某矿年产量An=140万吨,井深Hs=750m,年工作日br=330d/a,每日工作ts=16h,矸石容重γg=1400Kg/m3,辅助运输采用名义载重量为1.5t的固定矿车,电机车牵引。最大班下井工人为900人。综采工作面使用液压支架需整体下运,其宽度为1.6m。根据以上条件进行副井提升设备的选型设计。1、设备类型的确定由于井深,且年产量大,决定选取多绳,塔式布置的双容器提升系统。根据矿车型号,考虑到综采设备中液压支架升降的需要,决定选用GDG—5*1(1.5k*4/195*4型多绳罐笼。其中有关参数是:Qz=16110kg;Hr=12m;容器中心距S=2.08m。乘人时使用双层,每次可乘48人;升降物料时只使用底层(1.5t矿车两个。矿车有效容积31.7Vm=,矿车质量715cqkg=2、选择钢丝绳经常性作业中,以提矸作业载荷最重,故以此条件选择钢丝绳。一次提矸量Qq2214001.74761QVkgλ==⨯⨯=根据罐笼型号,决定选用四绳摩擦提升机,n=4;采用两根尾绳,n1=2。已知提人又提货的钢丝绳安全系数ma,按《煤矿安全规程》规定应用下式计算c8.20.00057.84amH≥-=1.02'3600*10001.029.557352166812.16360010000.850.915TmjdvFdtWkWhηη=⨯⨯==⋅⨯⨯⨯⎰式中:Hc为主绳最大垂长,m,其值为c7504025815sJhHHHHm=++=++=式中:井塔高度Hj暂取40m,尾绳环高度Hh取25m。主绳单位重力p2229.36/(0.11cBcaQgQgqgpNmnHmσ++==-式中;根据计算出的p值,选用6Δ(34钢丝绳其主要参数值为:d=31mm,p=29.36N/m,max2.2mmσ=,690.5qQkN=。根据主绳情况,选用6*37钢丝绳做尾绳。其只要参数值为d47.5,79.29/.wmmqNm==由于13%nqnpnp-<,可认为本系统为等重尾绳系统。下面验算安全系数ma4242(469050047619.8161109.827159.8429.3640279.29(815258.467.88qazCjhQmQgQgqgpHqHH=+++++⨯=⨯+⨯+⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯+=>所选钢丝绳符合要求。3、选择提升机max100310012002640DdmmDmmδ≥=≥=可选用JDM3.25/4(Ι型多绳提升机。配用导向轮直径Dt=3m。导向轮的变位重力Gt=30.6kN.上述提升机的有关数据是:D=3.25m,450,140,136JjcjFkNFkNGkN===衬垫允许比压2200/.bPNcm=下面分别验算.max,,jjcbFFP的值。采矿工程专业矿井运输提升课程设计FjcQgQZg2qcg4pHj2q(HHh47619.8161109.827159.8429.3640279.29(81525365.3kN450kNFjcQg4.79.838.26kN136kNpbFSFX175.8N/cm2200N/cm2Dndn式中：提矸石时上升罐笼静张力Fs及下放侧静张力Fx表示式为FSQgQ2Zgcqg4pjH2(HH315.6kNqbH2qHh49.3(0264590279.2925FXQZg2q4(pHcgj161109.8271.859247.6kN4、相对位置计算根据以上计算结果，可知所选提升机满足要求。塔式布置的相对位置图与图7-7类似。取主导轮与导向轮中心垂直高差Ht=5m。围包角α为a1803.39rad180式中：之计算值为arcsinrRH(srR2tarctansrRHt上式中R,r分别为主导轮及导向轮的半径。井塔高度HjHjHtHg0.75Rt30m考虑到安全设施和设备安置的需要，确定Hj=40m，由于vm在10m/s左右，故上式的过卷高度Hg定为10m。5、预选电动机经济速度νv0.4H0.481511.4m/s拟用交流异步电动机，由v值查得上述提升机应配以i10.5的减速器。电动机的同步-25-采矿工程专业矿井运输提升课程设计转速nt600r/min。初步计算电动机容量NNkQgmvj780.kW8式中：j=0.85，取ξ=1.3，k=1.2。根据上述n值，选用YR800—10/1180型高压6kV交流电动机。其主要参数为：Ne=800kW；ne591r/min;d0.92,2.06;(GD2d7.15kN/m26、运动学计算6.1计算总变位质量m先计算变位重力GGQ2(Qs2cqgzGwGjGtGdG823.6kNz式中：Gz为主绳变位重力，Gznp(H2HjGw为尾绳变位重力，(GD2d2iGwn(H2Hh