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I 90萬(wàn)噸 年立井開(kāi)采煤礦固定機(jī)械及運(yùn)輸設(shè)備選型計(jì)算 摘 要 本次選型設(shè)計(jì)包含了立井煤礦的三部分內(nèi)容 礦山運(yùn)輸設(shè)備 礦井提升設(shè)備和流體 機(jī)械 針對(duì)它們的類型 基本結(jié)構(gòu) 工作原理 工作性能以及是否滿足條件進(jìn)行了選型 計(jì)算 礦山運(yùn)輸設(shè)備重點(diǎn)介紹了刮板輸送機(jī) 帶式輸送機(jī) 電機(jī)車以及礦井輔助運(yùn)輸設(shè) 備 礦井提升設(shè)備是對(duì)主井提升一系列的選型計(jì)算 而流體機(jī)械重點(diǎn)介紹了給排水系統(tǒng) 通風(fēng)系統(tǒng)和空氣壓縮設(shè)備 此外本設(shè)計(jì)還包含一些設(shè)備的工作原理圖 總裝圖和機(jī)房布 置圖等 關(guān)鍵詞 運(yùn)輸設(shè)備 提升設(shè)備 流體機(jī)械 固定機(jī)械 II II 900000 tons year fixed shaft coal mining machinery and transport equipment selection calculation Abstract The design includes three parts shaft coal mine transportation equipment mine hoist equipment and fluid machinery according to their types basic structure working principle performance and meets the conditions for the selection and calculation Key equipment in mine transportation introduces scraper conveyor belt conveyor motor vehicles and mine auxiliary transportation equipment mine hoists are computed on a series of main shaft hoist type fluid machinery and introduced to the drainage system ventilation system and air compression equipment In addition this design also includes some equipment working principle diagram assembly drawing and room layout etc Key word Transport equipment Lifting equipment Fluid machinery Fixed machinery III 緒論 本次設(shè)計(jì)可能是我學(xué)習(xí)生涯的最后一次學(xué)習(xí)機(jī)會(huì) 在此首先感謝學(xué)院和指導(dǎo)老師郭 曉娥教授的支持和幫助 為我以后得工作打下了一個(gè)有益的基礎(chǔ) 本設(shè)計(jì)是針對(duì)某煤礦 固定機(jī)械及運(yùn)輸設(shè)備的選型設(shè)計(jì) 本次設(shè)計(jì)時(shí)間較長(zhǎng) 內(nèi)容較廣 這是一個(gè)學(xué)習(xí)的過(guò)程 更是一個(gè)轉(zhuǎn)折的起點(diǎn) 通過(guò)以前的一些實(shí)習(xí)了解和老師的幫助 我收集了較為詳細(xì)的資 料 其中包括井底運(yùn)輸機(jī)械 主井提升設(shè)備和流體機(jī)械的了解 為本次設(shè)計(jì)打下了一個(gè) 良好的基礎(chǔ) 煤炭是我國(guó)主要的能源和重要的化工原料 在我國(guó)能源消耗比例中 煤炭 占一次能源的 67 左右 由于我國(guó)正處于經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展時(shí)期 能源的需求量必將出現(xiàn)持續(xù) 增長(zhǎng)勢(shì)頭 所以 在今后相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)期 煤炭作為我國(guó)主要能源的地位不會(huì)變 所以煤炭 是國(guó)家 社會(huì) 與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ) 與人民生活水平有緊密的聯(lián)系 礦井運(yùn)輸系統(tǒng)是煤炭生產(chǎn)過(guò)程中必不可少的重要生產(chǎn)環(huán)節(jié) 從井下采煤工作面采出 的煤炭 只有通過(guò)運(yùn)輸?shù)降孛?才能加以利用 礦山運(yùn)輸在礦山生產(chǎn)中占有重要低位 由于礦山運(yùn)輸有多個(gè)環(huán)節(jié)和各種設(shè)備配套而成 如果某個(gè)環(huán)節(jié)中斷 就會(huì)使工作面 和其他工作地點(diǎn)的作業(yè)陷于停頓 甚至?xí)?dǎo)致全礦停產(chǎn) 因此 礦山系統(tǒng)運(yùn)行的正常與 否直接關(guān)系到礦山生產(chǎn)能否正常運(yùn)行 所以把礦山運(yùn)輸比作礦山生產(chǎn)的動(dòng)脈 從安全生產(chǎn)的角度看 礦山運(yùn)輸事故被占很大比例 據(jù)統(tǒng)計(jì) 有許多安全事故發(fā)生在運(yùn) 輸環(huán)節(jié) 僅次于頂板事故而屈居第二位 輕者 影響煤炭產(chǎn)量 重者 則會(huì)危及人身安 全 因此 煤礦安全生產(chǎn)離不開(kāi)運(yùn)輸與提升的安全 從經(jīng)濟(jì)角度看 礦山運(yùn)輸費(fèi)用在生產(chǎn)成本中占很大的比重 因?yàn)榈孛婕熬逻\(yùn)輸設(shè) 備很多 從事運(yùn)輸和裝載的工人數(shù)幾乎占全礦工人的一半 因此正確配置運(yùn)輸與提升設(shè) 備及合理組織運(yùn)輸工作 對(duì)提高煤炭的產(chǎn)量 降低生產(chǎn)成本和提高工人勞動(dòng)生產(chǎn)率有著 重要的作用 在設(shè)計(jì)由于涉及的參考文獻(xiàn)較多 而且版本較舊 總得來(lái)說(shuō) 錯(cuò)誤不可避 免 還望大家可以見(jiàn)諒 根據(jù)設(shè)計(jì)要求 本設(shè)計(jì)主要分為三大部分 井底運(yùn)輸機(jī)械 流 體機(jī)械和主井提升系統(tǒng) 整個(gè)設(shè)計(jì)內(nèi)容可靠 數(shù)據(jù)可信 若存在一些錯(cuò)誤 請(qǐng)各位老師 幫忙指正 IV 目錄 摘 要 I Abstract II 緒論 III 第一章 礦山運(yùn)輸設(shè)備 1 第一節(jié) 刮板輸送機(jī)的選型計(jì)算 1 一 概述 1 二 計(jì)算條件 2 三 采煤機(jī)的選型 3 四 刮板輸送機(jī)選型計(jì)算 3 第二節(jié) 帶式輸送機(jī)的選型計(jì)算 6 一 概述 6 二 帶式輸送機(jī)的選型 6 三 校核輸送帶寬度 7 四 運(yùn)行阻力計(jì)算 7 五 輸送帶張力計(jì)算 8 六 輸送帶懸垂度與強(qiáng)度的校驗(yàn) 9 七 計(jì)算牽引力與電動(dòng)機(jī)功率 10 第三節(jié) 電機(jī)車的選型計(jì)算 10 一 概述 10 二 按電機(jī)車的粘著條件計(jì)算車組重力 11zhQ 三 根據(jù)牽引電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱條件對(duì)上述結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)算 12 四 全礦電機(jī)車臺(tái)數(shù)的確定 14 第四節(jié) 輔助設(shè)備轉(zhuǎn)載機(jī)的選型 14 一 概述 14 二 順槽用轉(zhuǎn)載機(jī)的選型 15 第二章 礦井提升設(shè)備 16 第一節(jié) 立主井提升設(shè)備選型計(jì)算 16 一 概述 16 二 計(jì)算條件 17 三 選擇提升容器 17 四 選擇提升鋼絲繩 18 五 選擇提升機(jī)和天輪 19 六 計(jì)算提升機(jī)與井筒的相對(duì)位置 21 七 提升電動(dòng)機(jī)的選擇 23 八 計(jì)算提升系統(tǒng)的變位質(zhì)量 23 九 提升運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)計(jì)算 24 十 電動(dòng)機(jī)功率驗(yàn)算 28 十一 電耗及效率計(jì)算 29 第三章 流體機(jī)械設(shè)備 31 第一節(jié) 排水設(shè)備的選型計(jì)算 31 一 概述 31 二 計(jì)算條件 31 V 三 預(yù)選水泵的型號(hào)和臺(tái)數(shù) 32 V 四 管路系統(tǒng) 32 五 計(jì)算管路特性 33 第二節(jié) 通風(fēng)設(shè)備的選型計(jì)算 37 一 概述 37 二 計(jì)算條件 38 三 風(fēng)機(jī)選型 38 第三節(jié) 空壓設(shè)備的選型計(jì)算 40 一 概述 40 二 計(jì)算礦井所需的供氣量 41三 估算空壓機(jī)必需的出口壓力 42 四 選擇空壓機(jī)的型號(hào)和臺(tái)數(shù) 42 結(jié)束語(yǔ) 44 參考文獻(xiàn) 45 附錄 46 外文文獻(xiàn) 1 47 中文譯文 1 54 外文文獻(xiàn) 2 59 中文譯文 2 67 致 謝 71 1 第一章 礦山運(yùn)輸設(shè)備 礦山運(yùn)輸是煤炭生產(chǎn)過(guò)程中必不可少的重要環(huán)節(jié) 礦山運(yùn)輸部分包含的主要設(shè)備有 刮板輸送機(jī) 帶式輸送機(jī) 礦用機(jī)車和軌道 礦車 礦井輔助運(yùn)輸設(shè)備 井下采煤已經(jīng) 形成了一套完整的作業(yè) 井下工作面由采煤機(jī)采煤 通過(guò)刮板輸送機(jī)完成卸載運(yùn)轉(zhuǎn) 隨 之起關(guān)鍵作用的是帶式輸送機(jī) 帶式輸送機(jī)是以輸送帶兼做牽引機(jī)構(gòu)和承載機(jī)構(gòu)的一種 連續(xù)動(dòng)作式運(yùn)輸設(shè)備 它在井下運(yùn)輸中得到了極其廣泛的應(yīng)用 運(yùn)輸中起同樣重要作用 的還有礦用機(jī)車 它是長(zhǎng)距離水平巷道的主要運(yùn)輸工具 除此之外 加上必要的輔助設(shè) 備 這就是我所設(shè)計(jì)的第一篇內(nèi)容 在設(shè)備的選型計(jì)算上 它們也是相配套的關(guān)系 礦 井運(yùn)輸與提升系統(tǒng)如圖 1 所示 第一節(jié) 刮板輸送機(jī)的選型計(jì)算 一 概述 刮板輸送機(jī)是目前國(guó)內(nèi)外緩傾斜長(zhǎng)臂式采煤工作面唯一的煤炭運(yùn)輸設(shè)備 刮板機(jī)的 主要組成部分有 機(jī)頭部 機(jī)尾部 中間部 附屬裝置以及供移動(dòng)運(yùn)輸機(jī)用的移溜裝置 在綜采工作面選擇刮板輸送機(jī)時(shí) 應(yīng)注意與其采煤機(jī)和液壓支架配套要求 采煤機(jī)與工 作面刮板輸送機(jī)配套的要求是 刮板輸送機(jī)的運(yùn)輸能力必須與采煤機(jī)或刨煤機(jī)的運(yùn)輸能 圖 1 礦井運(yùn)輸與提升系統(tǒng)示意圖 2 力相匹配 即刮板輸送機(jī)的運(yùn)輸能力應(yīng)略大于采煤機(jī)或刨煤機(jī)的生產(chǎn)能力 刮板輸送機(jī) 的結(jié)構(gòu)形式和附屬組件必須與采煤機(jī)相配套 國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)和使用的刮板輸送機(jī)類型有很 多 按牽引鏈的結(jié)構(gòu)分為片式套筒鏈 可拆模鍛和焊接圓環(huán)鏈刮板輸送機(jī) 按鏈條數(shù)目 及其布置方式分為單鏈 雙邊鏈 雙中心鏈以及三鏈刮板輸送機(jī) 按溜槽的布置方式和 結(jié)構(gòu)可分為并列式 重疊式 敞底溜槽式和封底溜槽式刮板輸送機(jī)等多種 按傳動(dòng)方式 可分為電力傳動(dòng)和液壓傳動(dòng)輸送機(jī) 本次設(shè)計(jì)采用的是中單鏈型刮板式輸送機(jī) 二 計(jì)算條件 礦井年產(chǎn)量 90 萬(wàn)噸 年 煤層傾角 3 6 可采高度 4 18m 原封煤容重 1 37 3 mt 散煤容重 0 95 工作面長(zhǎng)度 150m 年工作日 300 天 本礦采用 四六 工作制 三班出煤 一班檢修 每班割煤兩刀 礦井以兩個(gè)盤(pán)區(qū) 圖 2 刮板輸送機(jī)簡(jiǎn)圖 1 電動(dòng)機(jī) 2 液力耦合器 3 減速器 4 鏈條 5 刮板 6 溜槽 7 機(jī)尾 3 保證質(zhì)量 三 采煤機(jī)的選型 本礦工作面采用 MXA3 300 4 5 型采煤機(jī) 基本參數(shù)如表 1 表 1 MXA3 300 4 5 型采煤機(jī)參數(shù)表 電機(jī)功率 kW 300 適用采高 m 4 5 牽引速度 m min 2 5 截深 B m 0 6 該采煤機(jī)符合礦井要求 四 刮板輸送機(jī)選型計(jì)算 一 設(shè)計(jì)生產(chǎn)率 設(shè)計(jì)生產(chǎn)率是運(yùn)輸?shù)攸c(diǎn)在單位時(shí)間內(nèi)需要運(yùn)出的貨載的質(zhì)量 它是礦井生產(chǎn)任務(wù)要 求運(yùn)輸設(shè)備所具有的運(yùn)輸能力 用 A 來(lái)表示 單位是 t h 而運(yùn)輸設(shè)備本身所具有的 運(yùn)輸能力 稱為設(shè)備生產(chǎn)率 用 m 來(lái)表示 單位是 t h 為了保證完成礦井運(yùn)輸生產(chǎn) 任務(wù) 在選擇運(yùn)輸設(shè)備時(shí) 應(yīng)使設(shè)備生產(chǎn)率大于或等于設(shè)計(jì)生產(chǎn)率 二 設(shè)計(jì)生產(chǎn)率計(jì)算及刮板輸送機(jī)的選型 khbvA60 60 4 18 0 6 2 5 1 37 515 39 t h 式中 煤層厚度 m h 采煤機(jī)截深 m b 采煤機(jī)牽引速度 kvin 煤的實(shí)體密度 3t 根據(jù) A 515 39t h 選用 SGD 630 180 型輸送機(jī) 該刮板輸送機(jī)的有關(guān)技術(shù)特征見(jiàn)表 2 表 2 SGD 630 180型輸送機(jī)參數(shù)表 運(yùn)輸能力 t h 550 破斷能力 kN 850 刮板鏈速度 m s 0 92 出廠長(zhǎng)度 m 150 三 運(yùn)行阻力 牽引力和功率計(jì)算 由上可知 重段運(yùn)行阻力 4 60 3kvAq m s87 14 5 29 gLqLqwWzh sincos00 N874 8 95sin108 514 5 式中 刮板輸送機(jī)長(zhǎng)度 m L 刮板鏈單位長(zhǎng)度質(zhì)量 kg m 0q 貨載單位長(zhǎng)度質(zhì)量 kg m 傾斜角度 分別為刮板鏈及煤與溜槽間的阻力系數(shù) 其取值見(jiàn)表 1 選取 0 表 3 刮板鏈及煤與溜槽間的阻力系數(shù) 類型 阻力系數(shù) 煤在溜槽中的移動(dòng)阻力系數(shù) w刮板鏈在溜槽中的移動(dòng)阻 力系數(shù) 0w 單鏈刮板輸送機(jī) 0 4 0 6 0 25 0 4 雙鏈刮板輸送機(jī) 0 6 0 8 0 2 0 35 空段運(yùn)行阻力 sinco0 wgLqWk 5i4 158 9 13241 N 考慮曲線段阻力及彎曲段的附加阻力 則總牽引力為 kzh 21 0 1 21 87408 13241 121785 N 對(duì)于各特殊點(diǎn)張力 按兩端布置傳動(dòng)裝置分析 首先確定最小張力點(diǎn)的位置 然后 5 根據(jù) 逐點(diǎn)計(jì)算法 進(jìn)行計(jì)算 設(shè)共 2 臺(tái) 因1 An 078513400 WnKAK 故最小張力點(diǎn)在3點(diǎn) N6032min S Wzh93488734 5 21129401 NSk 47635 2 電動(dòng)機(jī)軸上的總功率 kWvWN1285 019270max 式中 傳動(dòng)裝置的效率 一般為 85 0 空載的電動(dòng)機(jī)功率 413cos0minvgLwqN kW 8 2miniax2ma60NNd k9 3 131 考慮 20 的備用功率 取電機(jī)功率備用系數(shù) 則2 1 k WkNd1508902 1 由計(jì)算知 用兩端布置傳動(dòng)裝置時(shí)電動(dòng)機(jī)功率足夠 圖 3 雙機(jī)頭驅(qū)動(dòng)刮板輸送機(jī)計(jì)算圖 6 四 鏈子強(qiáng)度驗(yàn)算 N93408max S 鏈子強(qiáng)度系數(shù) 2 1934085max Skp 式中 kN 850 取 一 條 刮 板 鏈 的 破 斷 能 力 p 鏈子強(qiáng)度足夠 選型設(shè)計(jì)完成 第二節(jié) 帶式輸送機(jī)的選型計(jì)算 一 概述 帶式輸送機(jī)的應(yīng)用已經(jīng)有 100 多年的歷史了 帶式輸送機(jī)由于具有長(zhǎng)距離連續(xù)運(yùn)輸 運(yùn)行可靠與易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化等特點(diǎn) 在各行各業(yè)的到了極其廣泛的應(yīng)用 尤其在礦山開(kāi) 采方面 已成為地面和井下原煤的主要運(yùn)輸設(shè)備 而且許多煤礦正向 運(yùn)煤膠帶化 方 向發(fā)展 它主要由膠帶 驅(qū)動(dòng)滾筒 機(jī)尾改向滾筒 托輥 拉緊裝置 固定機(jī)架這幾部 分組成 帶式輸送機(jī)主要用于運(yùn)輸散狀物料 可水平 傾斜鋪設(shè) 通常情況下 沿傾斜 向上運(yùn)輸原煤時(shí) 傾角不超過(guò) 18 傾斜向下運(yùn)輸時(shí) 傾角不大于 15 運(yùn)送附著性和 黏著性大的物料時(shí) 傾角還可以大一些 由于帶式輸送機(jī)運(yùn)輸能力大 工作阻力小 耗 電量低 約為刮板輸送機(jī)的 31 51 貨載與膠帶一起移動(dòng) 磨損小 鋪設(shè)長(zhǎng)度長(zhǎng)等這些優(yōu) 點(diǎn) 所以應(yīng)用越來(lái)越廣泛 盡管帶式輸送機(jī)已具有相當(dāng)長(zhǎng)的歷史 其應(yīng)用十分廣泛 但就其技術(shù)和結(jié)構(gòu)而言 仍處在發(fā)展中 許多新的機(jī)型和部件還在不斷地開(kāi)發(fā)研制中 煤礦中常用的帶式輸送機(jī) 類型有 通用帶式輸送機(jī) 繩架吊掛式輸送機(jī) 可伸縮帶式輸送機(jī) 鋼絲繩芯帶式輸送 機(jī)和鋼絲繩牽引帶式輸送機(jī) 本次設(shè)計(jì)采用的是可伸縮帶式輸送機(jī) 二 帶式輸送機(jī)的選型 據(jù)刮板輸送機(jī)的設(shè)備生產(chǎn)率 m 630 t h 運(yùn)輸能力滿足 初選 SDJ 150 型帶式輸送 機(jī) SDJ 150 型可伸縮帶式輸送機(jī)相關(guān)技術(shù)數(shù)據(jù)如下表 4 7 表 4 SDJ 150型可伸縮帶式輸送機(jī)參數(shù) 型號(hào) 運(yùn)輸能力 運(yùn)輸長(zhǎng)度 帶寬 SDJ 150 630t h 1000m 1000mm 帶速 電機(jī)功率 機(jī)頭外形尺寸 1 9m s kW752 1652475 帆布層數(shù) 總圍包角 60 Z480 輸送帶拉斷強(qiáng)度 N cm 層 9P 上托輥間距 m5 1lg 下托輥間距 3 三 校核輸送帶寬度 輸送能力 Q 630 t h 大于設(shè)計(jì)運(yùn)輸生產(chǎn)率 500 t h 滿足要求 選定帶速 smv 9 1 對(duì)帶寬進(jìn)行塊度校核 maB60220 x 故輸送帶寬度能滿足要求 四 運(yùn)行阻力計(jì)算 承載段運(yùn)行阻力計(jì)算 N13572 sin5103 92105cos3 01 3 9 6 0 incs LqgwLqgWttdzh 其中 物料單位質(zhì)量 kg m 取q mkgvQq 6 輸送帶每米長(zhǎng)度質(zhì)量 kg m 查普通橡膠標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格取 d mkg 59 16 承載 回空托輥轉(zhuǎn)動(dòng)部分的單位質(zhì)量 kg m tq t kglGgt 3 15 7 8 mkglGqgt 531 式中 分別為承載 回空托輥轉(zhuǎn)動(dòng)部分質(zhì)量 kg 分別采用沖壓座槽型和平行 托輥 分別為槽形 平行托輥?zhàn)枇ο禂?shù) 見(jiàn)表 5 上托輥間距 一般取 1 1 5m gl 下托輥間距 一般取 2 3m 均見(jiàn)表 6 空段運(yùn)行阻力 NLqLwqgWdtdk4 6931 5sin1059 6cos03 5 0ins 表 5 托輥?zhàn)枇ο禂?shù)表 工作條件 滾動(dòng)軸承 含油軸承 滾動(dòng)軸承 含油軸承 清潔 干燥 0 02 0 04 0 018 0 034 少量塵埃 正常濕 度 0 03 0 05 0 025 0 040 大量塵埃 濕度大 0 04 0 06 0 035 0 056 表 6 托輥轉(zhuǎn)動(dòng)部分質(zhì)量表 帶寬 B mm 500 650 800 1000 1200 托輥型式 kg G 鑄鐵座 11 12 14 22 25槽形托輥 沖壓座 8 9 11 17 20 鑄鐵座 8 10 12 17 20平形托輥 沖壓座 7 9 11 15 18 五 輸送帶張力計(jì)算 一 用逐點(diǎn)計(jì)算法求輸送帶各點(diǎn)的張力 9 12S 2304 13 S 45 1S 1560 kkWS4 47 S 11 578 zhkzh 0 9 9104 S zh04 1 216 二 列平衡方程 按摩擦傳動(dòng)條件考慮摩擦力備用系數(shù)方程 得 1101 7 45 3SSCeS 式中 取摩 擦 力 備 用 系 數(shù) 一 般 2 00 C 2 02 選 取 取 與 提 升 設(shè) 備 中 表擦 系 數(shù) 見(jiàn) 礦 山 運(yùn) 輸輸 送 帶 與 滾 筒 之 間 的 摩 三 聯(lián)立解方程 NS3861 NS38602 40 4179 5 56 S3827S38 圖 4 SDJ 150 型帶式輸送機(jī)的計(jì)算示 意圖 10 NS173269 NS178001 六 輸送帶懸垂度與強(qiáng)度的校驗(yàn) 一 懸垂度的校驗(yàn) 承載段最小張力點(diǎn)張力 NS3758 按懸垂度要求 承載段允許的最小張力為 8 min SN1305cos 19 62cos5 glqSgd 故輸送帶懸垂度滿足要求 二 輸送帶強(qiáng)度校驗(yàn) 輸送帶允許承受的最大張力為 8034096SNmZPBSe 故輸送帶強(qiáng)度滿足要求 此處采用硫化接頭 安全系數(shù) 9 使用強(qiáng)力型帆布輸送帶 0m 七 計(jì)算牽引力與電動(dòng)機(jī)功率 輸送機(jī)主軸牽引力為 NSSF1479386017204 386091 電動(dòng)機(jī)功率為 KWv5 0 考慮到 15 的備用功率 電動(dòng)機(jī)的容量為 381 通過(guò)以上計(jì)算證明 在所給條件下使用 SPD 150 型帶式輸送機(jī)可以滿足要求 第三節(jié) 電機(jī)車的選型計(jì)算 一 概述 礦用機(jī)車是礦車軌道運(yùn)輸?shù)囊环N牽引機(jī)械 在井下煤炭運(yùn)輸及輔助運(yùn)輸中占有重要 位置 礦用機(jī)車可分為電機(jī)車和防爆低污染內(nèi)燃機(jī)車兩種 電機(jī)車運(yùn)輸目前在我國(guó)煤礦 井下應(yīng)用最為廣泛 而防爆低污染內(nèi)燃機(jī)車運(yùn)輸是一種很有發(fā)展前途的運(yùn)輸手段 本礦 井為低沼氣礦井 煤層具有爆炸性 具有自然發(fā)火性 最遠(yuǎn)工作距井底市場(chǎng) 2000m 最近 11 6m 年產(chǎn) 90 萬(wàn)噸 經(jīng)過(guò)計(jì)算知每班出煤 1030t 見(jiàn) 礦山運(yùn)輸和提升設(shè)備 中查表 4 6 礦車選用 3t 固定車廂式 MG3 3 9B 技術(shù)特性如下裝載量 3t 軌距 900mm 自重 1 32t 初選 ZK 10 900 250 型電機(jī)車 牽引電動(dòng)機(jī)為 2 臺(tái) ZQ 21 型電動(dòng)機(jī) 電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)時(shí)電流 電動(dòng)機(jī)粘著重為 見(jiàn)表 7 電時(shí)速度按 列車AIch34 KNPn10 smhkvch 7 4 1 組成計(jì)算 表 7 電機(jī)車粘重選擇表 機(jī)車粘著重力 kN礦井年產(chǎn)量 ktnA 架線式 蓄電池式 配用礦車 t30 1570 3 80 以下 1 及以下61 80 以下 3 8948 80 510 nA20 120 8 5 二 按電機(jī)車的粘著條件計(jì)算車組重力 zhQ kNPaiQpzhn 8 12400 135 010 式中 重 車 組 重 力 kN zh 機(jī) 車 重 力 P 見(jiàn) 表啟 動(dòng) 取粘 著 系 數(shù) 一 般 指 加 砂 9 24 0 見(jiàn) 表重 車 組 啟 動(dòng) 時(shí) 阻 力 系 數(shù) 8 zh 分 值 一 般 為 千 分 之軌 道 線 路 平 均 坡 度 的 千 3 pi 取列 車 啟 動(dòng) 加 速 度 一 般 2m s04 a a 表 8 列車運(yùn)行基本阻力系數(shù) 列車運(yùn)行時(shí) 列車啟動(dòng)時(shí)礦車名義貨載量 t 重車 zh 空車 k 重車 zh 空車 k 12 1 9 11 13 5 16 5 1 5 8 5 10 5 13 0 16 0 2 8 10 12 0 15 0 3 7 9 10 5 13 5 5 6 8 9 0 12 0 表 9 電機(jī)車粘著系數(shù)表 值 工作狀態(tài) 井下 地面 啟動(dòng) 撒沙 0 24 0 24 制動(dòng) 撒沙 0 17 0 17 制動(dòng) 不撒沙 0 09 0 12 運(yùn)行 撒沙 0 17 0 17 運(yùn)行 不撒沙 0 12 0 12 列車中礦車數(shù) 個(gè)2910 30 8 4 10 gmQnzh 式中 每 輛 礦 車 的 自 身 重 量 kg1 z 每 輛 礦 車 載 貨 量 試取 n 20 個(gè) 本設(shè)計(jì)是按 n 29 個(gè)進(jìn)行后面的計(jì)算的 由計(jì)算可知 n 29 個(gè)時(shí)牽引電 動(dòng)機(jī)不能滿足要求 故此取 n 20 個(gè) 三 根據(jù)牽引電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱條件對(duì)上述結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)算 一 牽引重列車 空列車分別達(dá)到全速穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)電機(jī)車的牽引力 NimngPFpzhzh 3865 7 10 32 210 1 13 NingmPFpkzk 4368 9 10 32 210 10 式中 的 機(jī) 車 牽 引 力 重 空 列 車 穩(wěn) 態(tài) 運(yùn) 行 時(shí) N kzh 73 升 設(shè) 備 表數(shù) 見(jiàn) 礦 山 運(yùn) 輸 與 提重 空 列 車 運(yùn) 行 阻 力 系 二 重 空列車穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)分配到每臺(tái)電動(dòng)機(jī)上的牽引力 NFzhz1928 Fk2184 三 求得穩(wěn)態(tài)運(yùn)行是的電流及速度 查 ZQ 21 型電動(dòng)機(jī)特性曲線 得 AIzh36 smhkvzh 4 1 k40k35 四 計(jì)算一個(gè)運(yùn)輸循環(huán)牽引電動(dòng)機(jī)的等值電流 ATtItIkzhzh2 式中 調(diào)車系數(shù) 運(yùn)距為 1000 2000m 時(shí)取 1 15 列車在最遠(yuǎn)線路上往返一次的純運(yùn)行時(shí)間 min T 分別為重空列車運(yùn)行時(shí)間 min kzht 其中 min104 75062110 zpmzvL i3 6 kpkt 式中 重列車平均運(yùn)行速度 取 m s 主要是考慮列車過(guò)彎道或 zpv zhzpv75 0 岔道時(shí)速度的降低 空列車平均運(yùn)行速度 取 m s kp kkp 電機(jī)車到最遠(yuǎn)一個(gè)裝車站的距離 km mL 兩個(gè)運(yùn)輸循環(huán)中的休止時(shí)間 min 一般取 min2 18 有 in20 kzhtT 五 根據(jù)制動(dòng)條件驗(yàn)算 14 m imngPvLpzhzzzd503710 23 21 45 1012 式中 機(jī)車制動(dòng)距離 m zdL 電機(jī)車開(kāi)始制動(dòng)時(shí)重列車的運(yùn)行速度 m s hv 因制動(dòng)距離 故應(yīng)采用串聯(lián)方法或其他方法來(lái)限制重列車下坡運(yùn)動(dòng)時(shí)的速zd40 度 由于設(shè)計(jì)列車組成數(shù)目較大 可根據(jù)礦井實(shí)際情況適當(dāng)減少礦車數(shù) 用人車運(yùn)送人 員時(shí) 還要按 煤礦安全規(guī)程 關(guān)于 用人車運(yùn)送人員時(shí) 列車行駛速度不得超過(guò) 4m s 的要求驗(yàn)算其制動(dòng)距離不得超過(guò) 20m 四 全礦電機(jī)車臺(tái)數(shù)的確定 一 確定每臺(tái)電機(jī)車一個(gè)班內(nèi)完成的循環(huán)次數(shù) f 次 班 取 次 班25 106 7 Tfb 1 其中 min2060 kpkpkzhvLt 因上面受制動(dòng)距離的限制 需要在重列車下坡運(yùn)行時(shí)采用 2 臺(tái)電機(jī)車串并聯(lián)運(yùn)行 故 smvzp 6 124 750 二 確定每班所需運(yùn)送貨載次數(shù) bf 次取 次5 2302 512 nmkfbb 26 bf 三 確定每班運(yùn)人次數(shù) 因大于 1500m 故運(yùn)人 2 次 次 班 rf 四 確定每班所需運(yùn)送總次數(shù) z 次 班86 rbzff 15 五 確定所需工作的電機(jī)臺(tái)數(shù) oN 臺(tái) 取 臺(tái)5 218 fNzo 3 六 確定全礦電機(jī)車總參數(shù) 臺(tái)3 bo 第四節(jié) 輔助設(shè)備轉(zhuǎn)載機(jī)的選型 一 概述 轉(zhuǎn)載機(jī)是將工作面輸送機(jī)運(yùn)出的煤 轉(zhuǎn)載到帶式輸送機(jī)上的中間轉(zhuǎn)載設(shè)備 它的作 用有兩個(gè) 一是將工作面刮板輸送機(jī)運(yùn)出的煤 轉(zhuǎn)運(yùn)到可伸縮帶式輸送機(jī)上 二是輸送 機(jī)伸縮時(shí)減少膠帶的拆裝次數(shù) 轉(zhuǎn)載機(jī)實(shí)際上是一種結(jié)構(gòu)特殊的短刮板輸送機(jī) 其傳動(dòng) 系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)裝置與刮板機(jī)相同 主要不同點(diǎn)是 轉(zhuǎn)載機(jī)的機(jī)身有一段懸橋結(jié)構(gòu) 使它能 與帶式輸送機(jī)有一段搭接長(zhǎng)度 二 順槽用轉(zhuǎn)載機(jī)的選型 轉(zhuǎn)載機(jī)一般安裝在綜采工作面與順槽的交接處 將工作面刮板輸送機(jī)運(yùn)出的煤轉(zhuǎn)載 到帶式輸送機(jī)上 轉(zhuǎn)載機(jī)的運(yùn)輸能力要稍大于工作面刮板輸送機(jī)的運(yùn)輸能力 根據(jù)刮板機(jī) SGWD 630 180 選擇 SZQ 75 型 其技術(shù)特性如下表 10 表 10 SZQ 75型橋式轉(zhuǎn)載機(jī)參數(shù)表 運(yùn)輸能力 t h 630 刮板鏈速 m s 1 33 破斷能力 kN 850 電機(jī)功率 kW 75 中部槽尺寸 mm 206315 刮板鏈質(zhì)量 kg m 22 6 16 第二章 礦井提升設(shè)備 礦井提升設(shè)備是聯(lián)系礦井井下與地面的 咽喉 設(shè)備 在煤炭生產(chǎn)中占有特別重要 的地位 它的主要用途是沿井筒提升有用礦物和矸石 升降人員 設(shè)備 下放材料等 礦井提升設(shè)備是礦山較復(fù)雜且龐大的機(jī)械 電氣機(jī)組 在工作中一旦發(fā)生故障 就會(huì)嚴(yán) 重影響礦井的正常生產(chǎn) 甚至造成人身事故 為此 掌握礦井提升設(shè)備的構(gòu)造 工作原 理等方面的知識(shí) 對(duì)合理的選擇和使用維護(hù) 確保高效率和安全可靠地生產(chǎn) 有著極其 重要的意義 第一節(jié) 立主井提升設(shè)備選型計(jì)算 一 概述 在選擇提升設(shè)備之前 首先應(yīng)確定合理的提升方式 它對(duì)提升設(shè)備的選型 對(duì)礦山 的基建投資 生產(chǎn)能力 生產(chǎn)效率及噸煤成本都有直接影響 本次設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是主 立井提升 一切以原始資料為依據(jù)進(jìn)行計(jì)算 礦井提升設(shè)備的主要組成部分 提升容器 提升鋼絲繩 提升機(jī) 井架 天輪及卸載裝備等 下圖 5 為立井箕斗定量裝載設(shè)備 17 二 計(jì)算條件 礦井年產(chǎn)量 萬(wàn)噸 年90 nA 主井井深 mHs365 裝載高度 z2 卸載高度 x0 年工作日 天3nb 日提升 ht14 三 選擇提升容器 一 概述 提升容器是直接裝盛煤炭 矸石 人員 材料及設(shè)備的工具 按其結(jié)構(gòu)可分為罐籠 箕斗 礦井及吊桶四種豎井提升常用普通罐籠和底卸式箕斗 斜井提升常用后壁卸載式 箕斗或礦車 而吊桶僅用于開(kāi)鑿豎井和井筒延伸 本設(shè)計(jì)采用的是立井單繩箕斗 二 確定合理的經(jīng)濟(jì)提升速度 jv mHxzs 4052365 圖 5 立井箕斗定量裝載設(shè)備 1 斗箱 2 控制缸 3 拉桿 4 閘門(mén) 5 溜槽 6 壓磁測(cè)重裝置 7 箕斗 18 smHvj 05 84 0 5 30 三 估算一次合理經(jīng)濟(jì)提升循環(huán)時(shí)間 suvaTjjj 1205 8 式中 提升加速度 取 0 8 m 爬行時(shí)間 取 s 休止時(shí)間 見(jiàn)表 11 取 10 表 11 箕斗休止時(shí)間 箕斗規(guī)格 t 6 9 812 16 20 休止時(shí)間 s 8 10 12 16 20 四 估算一次經(jīng)濟(jì)提升量 t 次94 6130682 9360 tbTCaAmrjfnj 式中 礦井年產(chǎn)量 t 年 n C 提升不均衡系數(shù) 對(duì)于主井取 C 1 2 提升能力富裕系數(shù) 取 1 2 fa 提升設(shè)備年工作日數(shù) rb t 提升設(shè)備日工作小時(shí)數(shù) 五 根據(jù) 選擇提煤箕斗jm 查箕斗規(guī)格表選用 JL 8 型立井單繩提煤箕斗 其技術(shù)規(guī)格如下 箕斗斗箱容積 8 8 箕斗全高3 mHr25 9 箕斗名義載貨量 8t 箕斗自身重量 kgz0 箕斗實(shí)際載貨量 tm3 84 0 六 求循環(huán)時(shí)間 根據(jù)所選箕斗的實(shí)際載貨量 計(jì)算所需提升機(jī)提供的速度 mv 所需一次提升循環(huán)時(shí)間 saCAtmbTfnr 982 1902 1438630 19 sm aHuTautavm 72 524058 098 098 2 2 四 選擇提升鋼絲繩 一 計(jì)算鋼絲繩的繩端載荷質(zhì)量 kgz13805830 二 計(jì)算鋼絲繩的最大垂長(zhǎng)度 mHzsjc 41826 井架高度 暫取 j j3 三 計(jì)算鋼絲繩的單位長(zhǎng)度質(zhì)量 mkg HmcaBzp 6 54185 017366 式中 所用鋼絲繩的安全系數(shù) 取 a 5 6 am 鋼絲繩的抗拉強(qiáng)度 B 四 根據(jù) 選擇標(biāo)準(zhǔn)鋼絲繩 p 查鋼絲規(guī)格表選用鋼絲繩 43NAT 股 1 6 12 NF1665ZZ1190663GB8707 88196 NQmkgmd pp 0 8 2 63 43 五 驗(yàn)算鋼絲繩安全系數(shù) 5 618 7 463 10 9 HQcpz 所選鋼絲繩滿足要求 20 五 選擇提升機(jī)和天輪 一 確定提升機(jī)的滾筒直徑 mdD34080 6 212 式中 鋼絲繩中最粗的鋼絲直徑 mm 二 計(jì)算作用在提升機(jī)上的最大靜張力和最大靜張力差 最大靜張力差 N gHmFpzj5 164810 4563 03 max 最小靜張力差 gFpc5 109810 3 max 三 確定減速器傳動(dòng)比 根據(jù)上面計(jì)算的 在提升機(jī)規(guī)格表中選用與其相近的標(biāo)準(zhǔn)速度smv 72 5 則即隨之確定減速器的傳動(dòng)比 i 15 5 smv 67 5 四 根據(jù)計(jì)算的 D 選擇提升機(jī)maxjFaxc 查其規(guī)格表選用 2JK 3 5 15 5 提升機(jī) D 3 5m 變位質(zhì)量 B 1 7m kgmj2460 減速器許用最大轉(zhuǎn)矩 兩滾筒中心距為 1840mm NM 30 ax NFj170 max NFc150 max 五 驗(yàn)算滾筒寬度 首先考慮做單層纏繞 Bm dDH 96 1 03 4 35 40 由上述計(jì)算知單層纏繩不下 需采用雙層纏繞 21 Bm dDkHp 057 1 03 4 58 3421 0 雙 式中 多層纏繞時(shí)平均纏繞直徑 m p k 2 采用雙層纏繞 dkD548 3046 3 21 22 因該提升機(jī)用于專門(mén)提煤 故采用雙層纏繞符合規(guī)程要求 六 計(jì)算天輪直徑 mdDt 34080 t 6 212 七 選擇天輪 根據(jù)計(jì)算的天輪直徑 查天輪規(guī)格表選用 變位質(zhì)量 350 2mDTSHt kgt13 6 計(jì)算提升機(jī)與井筒的相對(duì)位置 礦井提升機(jī)安裝地點(diǎn)選好之后 要確定影響提升機(jī)相對(duì)位置的五個(gè)因素 這就是井架 高度 提升機(jī)滾筒軸線與提升機(jī)中心線的水平距離 鋼絲繩弦長(zhǎng) 偏角和傾角 圖為 提升機(jī)與井筒的相對(duì)位置圖 圖 6 提升機(jī)與井筒相對(duì)位置圖 22 一 計(jì)算井架高度 m RHtgxj52 3625 3704 90 將計(jì)算井架高度值圓整后取 mj 煤礦安全規(guī)程規(guī)定罐籠和箕斗立井提升 gH 表 12 立井提升過(guò)卷高度取值表 提升速度 1 sm3 4 6 8 10 過(guò)卷高度 4 0 4 75 6 5 8 25 10 0 注 提升速度為表中所列速度的中間值 用插值法計(jì)算 二 計(jì)算滾筒中心至井筒中心線的距離 sL 取 mDHLjs 2 95 37 605 36 0min Ls29 式中 井架高度 m j D 提升機(jī)滾筒直徑 m 三 計(jì)算鋼絲繩的弦長(zhǎng) m DLCHLtsojx5 4 25 39 137 22 式中滾筒中心線與井口水平高差估取 mCo1 四 鋼絲繩的內(nèi)外偏角計(jì)算 因?yàn)槭请p層纏繞 故鋼絲繩按滿滾筒考慮 外偏角 91 05 42 17 arctn2arctn1 xLSB 式中 S 兩箕斗中心距 S 2 1m a 兩滾筒內(nèi)圓間距 a 兩滾筒中心距 滾筒寬度 級(jí)即 23 a 1 840 1 7 0 14m 內(nèi)偏角 145 20arctn2arctn2 xLS 內(nèi)外偏角均小于 1 30 且提升鋼絲繩在滾筒上做雙層纏繞 所以不再考慮咬繩問(wèn)題 故滿足 煤礦安全規(guī)程 要求 五 驗(yàn)算提升機(jī)滾筒的下出繩角 153 7 5 423arcsin 29arctn xttsoj LDRLCH下 滾筒下出繩角滿足要求 七 提升電動(dòng)機(jī)的選擇 一 估算電動(dòng)機(jī)功率 kWkmgvNj 7642 185 013 10 式中 提升電動(dòng)機(jī)估算功率 kW 礦井阻力系數(shù) 箕斗提升 k k 提升機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)速度 m s mv 一次提升貨載重力 N QmgQ 影響因素 取 4 1 減速器傳動(dòng)效率 雙擊傳動(dòng) j 85 0j 二 估算電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 min 45 316706 rDvnm 三 選電動(dòng)機(jī) 根據(jù) N n 及礦井電壓等級(jí)為 6000V 查電動(dòng)機(jī)規(guī)格表選用 YR800 12 1430 繞線型異 24 步電動(dòng)機(jī) 額定電壓 6kV 67 2 915 0min 492 1460 802 dede rnNGDkWN 四 確定提升機(jī)的實(shí)際最大提升速度 sinvem 81 5 6049231 式中 已選出電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)數(shù) r min e 八 計(jì)算提升系統(tǒng)的變位質(zhì)量 一 直線運(yùn)動(dòng)部分的變位質(zhì)量 kgLmmqpzL 26740 5963 250832 式中 一根提升鋼絲繩總長(zhǎng)度 m p mDnHxc 14 41 30 鋼絲繩的懸垂長(zhǎng)度 m 鋼絲繩的弦長(zhǎng) m xL 摩擦圈繩 3 圈 3 n 取多 層 纏 繞 的 錯(cuò) 繩 用 繩 長(zhǎng) 3n D 尾繩每米質(zhì)量 kg m q 尾繩長(zhǎng)度 此處為 0 L 二 旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)部分的變位質(zhì)量 天輪 kgmt13 提升機(jī) 包括減速器 J2460 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的變位質(zhì)量 kggDiGmdd 8751 310 22 式中 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的飛輪力矩 單位為 查電動(dòng)機(jī)規(guī)律表可得 2 2mN 提升機(jī)滾筒直徑 m 三 總變位質(zhì)量 kgdjtL 823597124601326742 25 九 提升運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)計(jì)算 一 運(yùn)動(dòng)學(xué)計(jì)算 1 加速度的確定 1 1 初加速度的確定 選取箕斗出曲軌時(shí)的速度為 箕斗在卸載曲軌內(nèi)的行程為 則 5 1smvo mho35 2 取 2 22 48 035 1hvao 2 0ao 1 2 確定主加速度 1a 主加速度 按下面三個(gè)條件計(jì)算 取最小值 1 第一 按一般在主井提升物料時(shí) 21 sma 第二 按減速器輸出軸允許的最大轉(zhuǎn)矩 2 1 9 028751390 463 0 1 5 x2 max2smgHkDMPHkQDMdpd 式中 由提升機(jī)規(guī)格表查得 NM 3ax 第三 按充分利用電動(dòng)機(jī)過(guò)負(fù)荷能力 2 1 36 83595 12074 0 7 smmgHkFPHKQFpee 式中 電動(dòng)機(jī)額定出力 N eF NVNFjme 170485 010 傳動(dòng)效率 j 電動(dòng)機(jī)過(guò)負(fù)荷系數(shù) 提升機(jī)系統(tǒng)變位質(zhì)量 kg m 根據(jù)以上計(jì)算 式中取 21 9 0sma 26 2 提升減速度的確定 首先考慮采用最經(jīng)濟(jì)的自由滑行減速方式 2 333 87 05910 240 6 15 smmghHpkhHPkQa 式中取 h3 3 速度圖參數(shù)的計(jì)算 曲軌中的初加速時(shí)間 savto35 01 箕斗在卸載曲軌中的實(shí)際行程 mho 2 主加速時(shí)間 savto68 492 0511 主加速階段行程 mtvhom12 768 4251 11 主減速階段時(shí)間 savtm03 87 34 主減速階段行程 mtvhm25 1903 6251 343 爬行階段行程 查資料 考慮電控系統(tǒng)的二次給電 取 smvh 5 0 344 爬行時(shí)間 svt65 04 等速階段的行程 hHho 28 365 192 735 4312 等速階段的時(shí)間 svtm 68 2 27 抱閘停車時(shí)間 st15 一次提升循環(huán)時(shí)間 stttTox 31 9061 53268 4354321 由于小于選擇容器時(shí)估算的 故合適 sT9 注 提升速度圖與力圖見(jiàn)附錄 4 提升設(shè)備生產(chǎn)能力 小時(shí)生產(chǎn)能力 htmTxsh 2 30 819630 年實(shí)際提升能力 aktCtbAnshr 12 430 提升能力富裕系數(shù) 2 190 nfa 式中 礦井年產(chǎn)量 t 年 A C 提升不均衡系數(shù) 對(duì)于主井取 C 1 2 提升能力富裕系數(shù) 取 1 2 fa 提升設(shè)備年工作日數(shù) rb t 提升設(shè)備日工作小時(shí)數(shù) 二 動(dòng)力學(xué)計(jì)算 1 初加速階段 N magHkmaPHkQFopoo163485 08239 4056 5 0 ghopo9 1 2 2 主加速階段 NamFoo 19760 5 20 835916 1 1 28 NghmFpo 195402 763 219702 1 3 等速階段 a 8541 12 ghFp 7154928 36102972 4 減速階段 由于采用自由滑行減速方式 主電動(dòng)機(jī)已從網(wǎng)上斷開(kāi) 故無(wú)托動(dòng)力 即 0 3 5 爬行階段 N hHmpkghHPkQF689 32405 6 315 0 2 44 kkp5 4 十 電動(dòng)機(jī)功率驗(yàn)算 一 按電動(dòng)機(jī)允許發(fā)熱條件驗(yàn)算 1 求 TdtF02 1 10110 22222 4242 22121207 884 0 5 68596537993 636148 1 tFtFtFttooT 2 求等效時(shí)間 stttTod 8 751035 621 68432122431 3 求等效力 29 NTdtFd 107298 57202 4 求等效功率 kWvNjmd7385 017290 由于前面預(yù)選的電動(dòng)機(jī)額定功率為 Ne0 所以 電動(dòng)機(jī)允許發(fā)熱條件滿足要求 de 二 按正常運(yùn)行時(shí)電動(dòng)機(jī)過(guò)負(fù)荷能力計(jì)算 最大托動(dòng)力 F196850max Ne 23477 275 0 滿足要求 ax 三 特殊過(guò)負(fù)荷能力驗(yàn)算 因?yàn)?N gHmPQuFpzzT903710456 51 eT 4 267 90 所以 滿足要求 eTF 十一 電耗及效率計(jì)算 一 計(jì)算每提升一次電耗 780534127859149 69653 42 8 401671 21222 4 0 tFtFttFdtoT 30 次 109 52 085731 02 1 7JFdtvWjTm 式中 力圖中各階段變化力 N 提升容器實(shí)際最大提升速度 m s mv 減速器效率 j 電動(dòng)機(jī)效率 d 二 計(jì)算噸煤電耗 tJmW 10 73 89561 式中 一次提升貨載質(zhì)量 t 三 計(jì)算年電耗 aJAn 104 6901 7261 年 式中 礦井年產(chǎn)量 t 年 n 四 計(jì)算一次提升有益電耗 次 1036 4053 810 7JmgHWy 五 計(jì)算提升設(shè)備的效率 7 109 536y 主井設(shè)備的選型設(shè)計(jì)完成 31 第三章 流體機(jī)械設(shè)備 流體機(jī)械是以流體為介質(zhì)來(lái)轉(zhuǎn)換能量的機(jī)械 通常包括風(fēng)力機(jī) 泵 通風(fēng)機(jī)壓縮機(jī) 液力耦合器 液力變矩器 風(fēng)動(dòng)工具 氣動(dòng)馬達(dá)和液壓馬達(dá)等 各種流體機(jī)械由于作用 原理 結(jié)構(gòu)形式和用途不同 所用工質(zhì)的溫度 流量和壓力的差別也很大 根據(jù)工作原 理 流體機(jī)械可分為容積式和動(dòng)力式 容積式流體機(jī)械依靠運(yùn)動(dòng)元件改變工作容積來(lái)實(shí) 現(xiàn)能量轉(zhuǎn)化 本次設(shè)計(jì)主要包括 排水設(shè)備 通風(fēng)設(shè)備及空壓設(shè)備的選型設(shè)計(jì) 第一節(jié) 排水設(shè)備的選型計(jì)算 一 概述 在礦井建設(shè)和生產(chǎn)過(guò)程中 隨時(shí)都有礦井水涌入礦井 將涌入礦井的水及時(shí)排出和 防 突然涌水的襲擊 對(duì)保證礦井生產(chǎn)有重要意義 而完成排水任務(wù)必須有礦井排水設(shè) 備 它始終伴隨礦井建設(shè)和生產(chǎn)工作 直至礦井壽命截止才完成它的使命 為了使排水 設(shè)備能在安全 可靠和經(jīng)濟(jì)的狀況下工作 必須確定排水方案 選擇排水設(shè)備 進(jìn)行布 置設(shè)計(jì) 施工試運(yùn)轉(zhuǎn) 直到正常運(yùn)行各環(huán)節(jié)的工作為止 礦井水的來(lái)源可分為地面水和 地下水 地面水是指江 河 湖 溝渠和池塘里的積水以及季節(jié)性雨水 融雪和山洪等 如果有巨大裂縫與井下溝通時(shí) 地表水就順裂縫灌至井下 造水災(zāi) 地下水包括巖層水 32 煤層水和采空區(qū)的水 地下水在開(kāi)采過(guò)程中不斷滴出 春與舶表水相連通 將對(duì)礦井產(chǎn) 生很大威脅 礦山排水設(shè)備的任務(wù)就是將礦井水及時(shí)排送至地面 二 計(jì)算條件 礦井產(chǎn)量 90 萬(wàn)噸 瓦斯含量 較高 正常涌水量 hmQz 230 最大涌水量 9ax 礦水密度 中性水3 15kgP 最大涌水期 天60max T 礦水 PH 值 H 供電電壓 VU 三 預(yù)選水泵的型號(hào)和臺(tái)數(shù) 一 水泵必須的總排水能力 正常涌水期 hmQz 27630 12 3B 最大涌水期 489max ax 二 水泵所需揚(yáng)程的估算 HgcB4109 365 式中 測(cè)地高度 排水高度 4mc 管路效率 立井取g 89 0 g 三 初選水泵 從泵產(chǎn)品目錄 見(jiàn) 流體機(jī)械 附錄 中選取 型號(hào)泵 其額定 4032 D 額定揚(yáng)程 則 hmQe 320 mHe40 工作泵臺(tái)數(shù) 取86 3271 eBQn1 n 備用泵臺(tái)數(shù) 故取39 0 0 1max212 e 12 n 檢修泵臺(tái)數(shù) 故取5 3 n3 n 33 因此 共選擇 3 臺(tái)泵 四 管路系統(tǒng) 一 管路趟數(shù)的確定 根據(jù)泵的總臺(tái)數(shù) 從減少能耗的角度可采用典型的三泵兩趟管路 一條管路工作 一條管路備用 正常涌水時(shí) 一臺(tái)泵向一趟管路供水 最大涌水時(shí) 只要兩臺(tái)泵同時(shí)工 作就能達(dá)到 20h 內(nèi)排出 24h 的最大涌水量 從而可知每趟管路內(nèi) 等于泵的流量 gQ 二 管材選擇 井深超過(guò) 200m 時(shí)確定采用無(wú)縫鋼管 三 計(jì)算排水管內(nèi)徑 275 0 25 1308 018 0 mQdpp 排水管內(nèi)徑的流速 通常取 又稱經(jīng)濟(jì)流速 p sp 見(jiàn) 流體機(jī)械 附錄 2 預(yù)選 鋼管 則排水管內(nèi)徑 473 mdp2451273 四 驗(yàn)算壁厚 cm Cpdzp4 17 0 15 0 401 38 52 0 式中 所選標(biāo)準(zhǔn)管徑 cm pd 許用應(yīng)力 取 的 40 z b 4 028 4 0 MPabz 管內(nèi)水壓 考慮損失 Hp1 無(wú)縫鋼管 取 取CcmC2 0cC5 五 選擇吸水管徑 根據(jù)選擇的排水管徑 吸水管選用 無(wú)縫鋼管 149 驗(yàn)算流速 mdpx 27 05 24 015 3 sQx 7 602 34 五 計(jì)算管路特性 一 布置圖 二 估算管路長(zhǎng)度 排水管的長(zhǎng)度可估算為 取 mHlcp 415 0 54 36 50 4 lp410 吸水管的長(zhǎng)度可估算為 mx7 三 阻力系數(shù) 的計(jì)算tR 計(jì)算沿程阻力系數(shù) 對(duì)于吸 排管分別為 031 27 01 3 xd 45 3 030p 局部阻力系數(shù) 對(duì)于吸 排水管路附件其阻力系數(shù)分別列于下表中 表 13 吸水管路附件其阻力系數(shù)表 吸水管附件名稱 數(shù)量 系數(shù)值 底閥 1 4 4 90 彎頭 1 0 294 收縮管 1 0 1 794 x 表 14 排水管路附件其阻力系數(shù) 圖 7 泵房?jī)?nèi)管路布置圖 35 排水管附件名稱 數(shù)量 系數(shù)值 閘閥 2 52 06 止回閥 1 71 90 彎頭 4 4 9 30 彎頭 2 603 20 直流三通 3 1 7 擴(kuò)大管 1 5 486 p 管路阻力系數(shù) tR 105 78 14 245 01867 9245 103 273 0 9 8242 42 44552 mhmsddllgpxpxt 式中 吸 排水管的長(zhǎng)度 m pxl 吸 排水管的內(nèi)徑 m d 吸 排水管的沿程阻力系數(shù) px 吸排水管附件局部阻力系數(shù)之和 見(jiàn) 流體機(jī)械 附錄 1 四 管路特性方程 新管 2421 105 36QQRHtc 舊管 2 97 t 五 繪制管路特性曲線 確定工況點(diǎn) 根據(jù)求得的新 舊管特性方程 取六個(gè)流量值可求得相應(yīng)的損失 如表 15 所示 36 表 15 流量損失表13 hmQ 50 100 150 200 250 300H 365 3 366 2 367 6 372 2 372 4 375 4 2 365 5 366 9 369 4 377 2 377 2 382 6 利用表中各點(diǎn)數(shù)據(jù)繪出管路特性曲線圖如圖 8 所示 如圖所示 新舊管路特性曲線與揚(yáng)程特性曲線的交點(diǎn)分別為 和 即為新舊管1M2 工況點(diǎn) 由圖可知 新管工況點(diǎn)參數(shù)為 hmQM 1723 mH368 79 0 舊管的工況點(diǎn)參數(shù)為 mHsM4 51 52 7022 因 均大于 0 7 允許吸上真空度 符合 規(guī)范 要821M 2 sM5 1 求 六 校驗(yàn)計(jì)算 圖 8 管路特性曲線與泵特性曲線 37 由舊管工況點(diǎn)驗(yàn)算排水時(shí)間 正常涌水時(shí) 若采用 1 泵 1 管排水 則 8523041max hQqTMz 最大涌水時(shí) 采用兩泵兩管排水 兩管并聯(lián)等效管的總損失 524 08 05 mRt 實(shí)際工作時(shí) 只要兩臺(tái)泵同時(shí)工作即能完成在 20h 內(nèi)排出 24h 的最大涌水量 七 計(jì)算允許吸水高度 取 則允許的吸水高度為344 108 9 10235 108 9 mNPapPana mQdlgHMxxsMx61 4 360172 09427 3108 924 018 9350 5 554 2451 八 電動(dòng)機(jī)功率計(jì)算 kW HQKNMd24079 0361828 911 式中 電動(dòng)機(jī)容量富裕系數(shù) 取 1 1 dK 根據(jù)產(chǎn)品樣本取 kNd250 九 電耗計(jì)算 1 全年排水電耗 105 701829501 9508 3637 927 maxaYhKWrTnrMHQEzwdc 式中 年正常和最大涌水期泵工作臺(tái)數(shù) maxnz 38 正常和最大涌水期泵工作晝夜數(shù) maxrz 正常和最大涌水期泵每晝夜工作小時(shí)數(shù) T 電機(jī)效率 電網(wǎng)效率 傳動(dòng)效率 cwd 2 噸水百米電耗校驗(yàn) 10 5 0378 3695 6 210 thKWHecwdcMt 排水設(shè)備選型設(shè)計(jì)完成 第二節(jié) 通風(fēng)設(shè)備的選型計(jì)算 一 概述 通風(fēng)又稱換氣 是用機(jī)械或自然的方法向室內(nèi)空間送入足夠的新鮮空氣 同時(shí)把室 內(nèi)不符合衛(wèi)生要求的污濁空氣排出 使室內(nèi)空氣滿足衛(wèi)生要求和生產(chǎn)過(guò)程需要 建筑中 完成通風(fēng)工作的各項(xiàng)設(shè)施 統(tǒng)稱通風(fēng)設(shè)備 通風(fēng)機(jī)工作時(shí)總是與某一特定的通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)相 連接 二者加上必要的輔助裝置或網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備共同完成 一般常見(jiàn)的式抽出式礦井通 風(fēng)系統(tǒng)如圖 9 所示 二 計(jì)算條件 圖 9 抽出式礦井通風(fēng)系統(tǒng) 39 礦井風(fēng)量 smQo 35 初期負(fù)壓 OHh218 末期負(fù)壓 20 三 風(fēng)機(jī)選型 一 計(jì)算風(fēng)機(jī)必須產(chǎn)生的風(fēng)量 smkQoe 4235 13 式中 井下所需風(fēng)量 漏風(fēng)系數(shù) 取 1 2 通風(fēng)井需要的全壓 H zakhh 根據(jù)實(shí)際情況 取 入 排風(fēng)井口高差甚微 022m 012mHhk zh 可不考慮自然通風(fēng)影響 最大靜壓 31802maxH 最小靜壓 0525in 二 通風(fēng)機(jī)的選擇 根據(jù)計(jì)算所得 查 礦山固定機(jī)械手冊(cè) 中 70B2 軸流式通風(fēng)機(jī)性能表 可初選 70B2 21No24D 型軸流式通風(fēng)機(jī) n 600rpm 三 確定通風(fēng)機(jī)的工況點(diǎn) 1 后期工況點(diǎn) 通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)阻力系數(shù) 175 0423maxa QHR 通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)特性曲線方程 計(jì)算數(shù)據(jù)如下表 16 所示 2ax 表 16 揚(yáng)程數(shù)據(jù)表 1 smQ 3 0 7 14 21 28 35 42 492H 0 8 61 34 44 77 48 137 75 215 23 309 93 421 86 按上表做通風(fēng)網(wǎng)特性曲線與通風(fēng)特性曲線交于 點(diǎn) 此點(diǎn)即為通風(fēng)機(jī)后期工況點(diǎn) 2M smQ 423 0319 02axmH 65 s 40 2 初期工況點(diǎn) 通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)阻力系數(shù) 129 0452mini QHR 通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)特性曲線方程 計(jì)算數(shù)據(jù)如下表 17 所示 in 表 17揚(yáng)程數(shù)據(jù)表 2 按上表做通風(fēng)網(wǎng)特性曲線與通風(fēng)特性曲線交于 點(diǎn) 此點(diǎn)即為通風(fēng)機(jī)后期工況點(diǎn) 1M smQ 423 02152inmH 65 s 3 電動(dòng)機(jī)功率計(jì)算 后期電動(dòng)機(jī)功率 kWKNcs 4 2098 6501234 102maxmax 式中 K 電動(dòng)機(jī)能力備用系數(shù) 一般取 1 15 軸流式通風(fēng)機(jī)靜壓效率s 機(jī)械傳動(dòng)效率 聯(lián)軸傳動(dòng)取 0 98c 初期電動(dòng)機(jī)功率 kWQHKNcs 1398 065124 102minmin smQ 30 7 14 21 28 35 42 492H0 5 97 23 89 53 76 95 57 149 33 215 292 68 41 表 18 通風(fēng)機(jī)選型計(jì)算結(jié)果 名稱級(jí)單 位 葉輪直徑 m 葉片安裝 角度 度 轉(zhuǎn)速 rpm 風(fēng)量 sm 3靜壓 02H效率 電動(dòng)機(jī)功 率 kW 初期 2 4 37 5 600 42 310 0 65 200 4 末期 2 4 40 600 42 215 0 65 139 第三節(jié) 空壓設(shè)備的選型計(jì)算 一 概述 壓縮空氣作為動(dòng)力氣源廣泛用于采礦 石油 化工和建筑等行業(yè)中 主要用于驅(qū)動(dòng) 鑿巖機(jī) 風(fēng)鎬等風(fēng)動(dòng)工具和噴漿機(jī) 氣動(dòng)鑿巖機(jī)等風(fēng)動(dòng)機(jī)械 氣動(dòng)機(jī)械的過(guò)載性能比電 力的好 特別適合負(fù)荷變化大 沖擊強(qiáng)度高的機(jī)械 礦井壓氣系統(tǒng)包括三大部分 空氣 壓縮機(jī) 壓縮空氣運(yùn)輸管路及附件 用壓縮空氣作為動(dòng)力的工具和機(jī)械 壓縮機(jī)是空壓 機(jī)組的核心機(jī)械 二 計(jì)算礦井所需的供氣量 圖 10 通風(fēng)網(wǎng)特性曲線與通風(fēng)特性曲 線圖 7 14 21 100 300 42 據(jù)表統(tǒng)計(jì)每班同時(shí)工作臺(tái)數(shù) 由于同一工作面中風(fēng)鎬和鑿巖機(jī)不會(huì)同時(shí)工作 同時(shí) 鑿巖機(jī)的需氣量比風(fēng)鎬多 故出現(xiàn)最大用氣量班次為二班 最多同時(shí)使用氣動(dòng)機(jī)具的臺(tái) 數(shù)為 風(fēng)鎬 3 臺(tái) 鑿巖機(jī) 16 臺(tái) 噴漿機(jī) 2 臺(tái) 據(jù)表 3 臺(tái) G20 風(fēng)鎬耗氣量為 16 臺(tái) YT28 鑿巖機(jī)耗風(fēng)量為min 633 2 臺(tái) PC6U 噴漿機(jī)耗氣量為 min 8 76 413 in 1683 查 流體機(jī)械 得 600m 海拔高度修正系數(shù)為 1 06 由系統(tǒng)布置圖查得最長(zhǎng)供氣管路 為 2965m 查 流體機(jī)械 取管路漏氣系數(shù) 取 G20 風(fēng)鎬和 YT28 鑿巖機(jī)磨損后20 1 耗氣量增加系數(shù)為 1 13 取噴漿機(jī)磨損后耗氣量增加系數(shù)為 1 1 按表取 3 臺(tái)風(fēng)鎬和 16 臺(tái)鑿巖機(jī)同時(shí)工作系數(shù)分別為 0 84 和 0 81 則 3 臺(tái) G20 風(fēng)鎬的實(shí)際耗氣量為 min 45 89 0236 120 3121kqynQ 式中 沿管路全長(zhǎng)的漏氣系數(shù) 見(jiàn) 流體機(jī)械 表 6 4 氣動(dòng)機(jī)具磨損后 耗氣量增加的系數(shù) 此處取 2 1 2 海拔高度修正系數(shù) 見(jiàn) 流體機(jī)械 表 6 5 y 同型號(hào)氣動(dòng)機(jī)具的同時(shí)工作系數(shù) 見(jiàn) 流體機(jī)械 表 6 6 ik 氣動(dòng)機(jī)具的耗氣量 見(jiàn) 流體機(jī)械 表 6 7 iq 16 臺(tái) YT28 鑿巖機(jī)的實(shí)際耗氣量為 min 4