煤礦豎井提升機(jī)畢業(yè)設(shè)計(jì)

1 -裝 訂 線 - 畢業(yè)設(shè)計(jì)課題說明書 題目 成教學(xué)院 機(jī)電 專業(yè) 045 -1 班 完成人 尹慧新 學(xué)號(hào) 043 同組 人 指導(dǎo)教師 完成日期 2006 年 月 日 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)成教學(xué)院 2 目錄 畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書 1 一 礦井提升設(shè)備的選擇 1、 提升方式的確定及提升設(shè)備選型計(jì)算依據(jù) 2、 提升容器的選擇 3、 提升鋼絲繩選擇計(jì)算 4、 礦井提升機(jī)和天輪的選 擇計(jì)算 5、 礦井提升機(jī)與井筒相對(duì)位置 的計(jì)算 6、 提升系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)學(xué)；動(dòng)力學(xué)參數(shù)計(jì)算 7、 提升電動(dòng)機(jī)容量校外核 8、 電耗極其效率 9、 年產(chǎn)量驗(yàn)算 二、 參考文獻(xiàn) 3 一、 提升方式的確定及提升設(shè)備選型計(jì)算依據(jù) 一選型設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 （一） 設(shè)計(jì)依據(jù) 主井提升 1） 礦井年產(chǎn)量 An， 30萬 t/年。 2） 工作制度：即年工作日 br，日工作小時(shí)數(shù) t。設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定 : br=330天 , t=16h. 3)礦井開采水平數(shù) 1,各水平井深 Hs,以及各水平的服務(wù)年限 ； 4)卸載水平與井口的高差 Hx； 0 m。 5）裝載水平與井下運(yùn)輸水平的高差 Hz， 0m。 6)煤的散集密度， 1t/立方米 ； 7)提升方式 :罐籠 ； 8)井筒斷面尺寸 ,井筒中布置提升設(shè)備套數(shù) ； 9)礦井電壓等級(jí) ； (二 )設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 1) 計(jì)算并選擇提升容器 ； 2) 計(jì)算并選擇提升鋼絲繩 ； 3) 計(jì)算滾筒直徑并選擇提升機(jī) ； 4) 計(jì)算天輪直徑并選擇天輪 ； 5) 提升機(jī)與井筒相對(duì)位置的計(jì)算 ； 4 6) 運(yùn)動(dòng)學(xué)及動(dòng)力學(xué)計(jì)算 ； 7) 電動(dòng)機(jī)功率的驗(yàn)算 ； 計(jì)算噸煤電耗及效率 一、提升方式的確定： 由于本礦是一個(gè)年產(chǎn)量小于 300kt 的小型礦井，故視提升任務(wù)情況采用一套罐 籠提升設(shè)備進(jìn)行 混合提升 。 由于主井為一個(gè)水平提升，故采用 雙罐籠提升 。 二、 提升容器的選擇： 1 提升高度 H H=HX+HS+HZ=190.7M 2. 先確定經(jīng)濟(jì)提升速度為： j=(0.3 0.5) H m/s =5.524m/s 3.根據(jù)經(jīng)濟(jì)提升速度，估算一次提升循環(huán)時(shí)間 Tj=Vj/a+H/Vj+u+ =69.149s 4.根據(jù)礦井年產(chǎn)量及估算出的一次提升循環(huán)時(shí)間，求出一次合理經(jīng)濟(jì)提升量為： mj=An c af Tj/(3600 br t) =1.57t/次 5.根據(jù)條件選礦車為： MG1.1 6A 1t 固定車廂式礦車（注該礦軌道軌距為： 600mm） 容積： 1.1 立方米 名義載貨量： 1000Kg 軌距： 600mm 自重 :610/Kg 6. 選擇提升容器 混合提升 雙罐籠提升 GLSY-1 2/2 5 為了在不加大提升機(jī)及井筒直徑的前提下，取得較好的經(jīng)濟(jì)速度，節(jié)省電耗，取得較好的經(jīng)濟(jì)性故選用較大容積的提升容器。 由于該礦使用主井混合井提升，井筒直徑 4.5m,無梯子間。所以選罐籠為： GLSY-1 2/2 G 罐籠 L-立井單繩 S-鋼絲繩罐道 Y 異側(cè)進(jìn)出車 1 煤車噸位 2 煤車數(shù) 2 層數(shù) 具體參數(shù)為： 罐籠斷面尺寸： 2550 1020 mm 罐籠總高： 6680 mm 裝載礦車型號(hào)： MG1.1 6A 名義載重 1t 車數(shù)： 2 允許乘人數(shù)： 24 人 罐籠裝載量： 3235Kg 罐籠質(zhì)量： 3667Kg 最小井筒直徑：無梯子間 3800mm 00mm 符合條件。 三、 提升鋼絲繩選擇計(jì)算 ： 由于 井筒淋水大，因腐蝕嚴(yán)重，所以選用鍍鋅鋼絲繩。 附圖為豎井單繩提升鋼絲 繩計(jì)算示意圖： M 煤礦 G 固定式 F 翻斗式 D 底卸式 6 由圖可知，鋼絲繩最大靜載荷 Qmax是在 A 點(diǎn)，其值為 Hc=Hj+Hs+Hz=204.95m 1.計(jì)算單位繩重力 : Hcm BQzgQg11.0=25.06N/m(注 ma=6.5 提升煤炭 ) Hcm BQzgQg11.0=27.98 N/m(注 ma=9 提升人員 ) 根據(jù)值，選用 6 19 普通圓股鋼絲繩，其有關(guān)數(shù)據(jù)為： d=31mm, max=2.0mm, =33.83N/m B=170KN/c , Qq=608.5KN 2.驗(yàn)算安全系數(shù) ma Ma=HcQzgQg Qq =95.20403383.067.367.15 5.608 =10.24 9 所選鋼絲繩合格 四 . 計(jì)算滾筒直徑并選擇提升機(jī) 和天輪 計(jì)算滾筒直徑并選擇提升機(jī) 直徑 D： D 80d=80 31=2480mm D 1200 =1200 2.0=2400mm 根據(jù)計(jì)算值選取滾筒直徑為： 2500mm 寬度 B： 因有人員升降，所以 ： 6 19 31 1700 甲 鍍 右 同GB1102 74 7 B= dDH 330=1011.23mm 注： 取 2.5 滾筒寬度為 1200mm 根據(jù)以上幾個(gè)方面條件選提升機(jī)為： 2JK 2.5/11.5 卷筒 ： 個(gè)數(shù)： 2，直徑 2.5m, 寬度 1.2m 兩卷筒中心距： 1350mm, 鋼繩最大靜張力： 9t 兩根鋼繩最大靜張力差： 5.5t 最大鋼絲繩直徑： 31mm 提升高度（一層纏繞）： 220m 減速器速比： 11.5 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速（不大于）： 750r/min 提升速度（不大于）： 8.5m.s 強(qiáng)度校核： 最大靜拉力 Fj.max Fj.max =Qg+Qzg+ H =30.20+36.67+0.03383 204.95 =73.930321KN 90KN 最大靜拉力差 Fjc: Fjc =Qg+ H =30.20+0.03383 204.95 2JK 2.5 2JK 2.5/11.5 單繩纏繞式提升機(jī) TSG172500 8 =37.260321 KN 90KN 根據(jù)以上各項(xiàng)計(jì)算提升機(jī)： 2JK 2.5/11.5 單繩纏繞式提升機(jī) 可以使用 選擇 天輪 ： 根據(jù)條件選擇天輪為： TSG172500T 天輪 S 井上 G 滾動(dòng)軸承 2500 名義直徑 17 繩槽半徑 原有系統(tǒng)裝備 2.5m 的天輪，可以繼續(xù)使用。 五 .提升機(jī)與井筒相對(duì)位置： 井架高度 Hj: Hj=Hx+Hr+Hg+0.75Rt =0+6.68+6+0.75 1.25 =13.805m 14.25m 通過以上計(jì)算 原井架可以繼續(xù)使用。 提升機(jī)與井筒提升中心線水平距離 Ls Ls 0.6Hj+3.5+D =0.6 14.25+3.5+2.5 =14.55m 35.23m 考慮到罐籠為異側(cè)進(jìn)出車，在井筒與提升機(jī)房間設(shè)有礦車循環(huán)滑行道，滑行道高度為 2.85m距提升機(jī)滾筒中心線為 10m,為避免鋼絲繩與之摩擦，經(jīng)校核仍用原位置。 9 鋼絲繩弦長(zhǎng) Lx: Lx= 22 /)()( DtLsCoHj =36.672m 60m 允許 鋼絲繩偏角： 最大外偏角 a1=arctanLxdasB )(32 = arctan0.011711932 1 30 B 卷筒寬度 S 兩天輪中心距 a 的間距兩卷筒 之間 ，由提升機(jī)規(guī)格表可求出。 最大內(nèi)偏角根據(jù)不“咬繩”的條件，由曲線圖查得允許內(nèi)偏角為 1 12計(jì)算 a2 a2= arctanLxas2= arctan0.018270069 1 12 滿足要求。（允許內(nèi)偏角由曲線圖查出） 卷筒的下出繩角 = arctanLx DDtRtLs CoHj 2a r c s in = arctan0.389935256+arcsin0.018270069 =22 15 上式之值大于 15 ，滿足要求。 六 .提升系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)學(xué)；動(dòng)力學(xué)參數(shù)計(jì)算： 提升電動(dòng)機(jī)的初選計(jì)算 : 估算電動(dòng)機(jī)功率 ： 10 P= jKQgvm1000=324.8112KW 估算電動(dòng)機(jī) 轉(zhuǎn)速： n=D ivm .60=485.5490446r/s 初選電動(dòng)機(jī)： 初步選擇 JRQ-158 10 型異步電動(dòng)機(jī)具體參數(shù)如下： 額定功率 310KW，額定電壓： 6KV，轉(zhuǎn)速： 590r/min 效率： 0.895,功率因數(shù)： 0.82,飛輪轉(zhuǎn)矩 3.4KN.m2 額定力矩： 2.0 確定提升機(jī)的實(shí)際最大提升速度 m: m=incD60.= 6.655434783m/s 0.5 H =6.9m/s 提升系統(tǒng)變位質(zhì)量 m 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子 變 位質(zhì)量 md md= 222 )( igDdGD =7194.4Kg 式中dGD)2(為電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的飛輪力矩，由電動(dòng)機(jī)規(guī)格表中查到。 D 提升機(jī)滾筒直徑， i 為減速器傳動(dòng)比。 m= dmGtGjnDLxHcpgQQgg 2)307(2212 11 =43017.86712Kg 2.提升加速度 a1的確定 ： 按 減速器允許的最大輸出轉(zhuǎn)矩來確定： a1 m a x )(2dmmpHkQgDM =2.189m/ s2 按 電動(dòng)機(jī)的過負(fù)荷能力來確定： a1 m pHk Q gFe (75.0 =0.57m/ s2 從充分利用電動(dòng)機(jī)過負(fù)荷能力出發(fā)，且滿足減速器扭矩的要求，經(jīng)計(jì)算后，取 a1 =0.57m/ s2 ,引值符合設(shè)計(jì)規(guī)范要求。 3.為了安全可靠，應(yīng)采取電氣制動(dòng)， 按 電氣制動(dòng) 方式確定減速度 a3 a3 m QhHpk Q g 3.0)2( 3=1.75m/ s2 根據(jù)煤礦安全規(guī)程規(guī)定豎井升降人員的加減速度不得大于 0.75m/s2 ,因此 a3=0.75m/s2 。 4.速度圖參數(shù)的計(jì)算 主加速 時(shí)間 12 101 a vvt m =11.7s 主加速階段的行程 101 2 tvvh m =38.934m 主減速 時(shí)間 343 a vvt m =8.34s 主減速階段的行程 343 2 tvvh m =29.42m 爬行時(shí)間 444 vht =12.5s 抱閘停車的時(shí)間 t5,定為 1s，減速度 a5取 1 m/s2 等速階段的行程 h2=H-h1-h3-h4=117.436m 等速階段的時(shí)間 mvht 22 =17.65s 時(shí)間 /S 行程 /m 速度 /( 1ms ) 加速度 )./( 2sm 1t =11.7s 1h =38.9m 1a =0.57 2t =17.7s 2h =117m mv=6.65 3t=8.34s 3h=29.4m 3a=1.75 4t =12.5s 4h =5m 4v =0.4 13 一次提升循環(huán)時(shí)間 54321 tttttT x =82.2s 計(jì)算各階段拖動(dòng)力： 主加速階段開始 1F =kQ+P(H-20h )+ 1.am =38996N 主加速階段終了 1F = kQ+P(H-20h -21h )+ 1.am =36364N 等速階段開始 F2 = kQ+P(H-20h-21h ) =11844N 等速階段終了 F2 = kQ+P(H-20h-21h -22h ) =9854N 減速階段開始 F3= kQ+P(H-20h-21h -22h )-3.am=-57684N 減速階段終了 F3= kQ+P(H-20h-21h -22h -23h)-3.am=-59673N 14 爬行階段開始 F4= kQ+P(H-20h-21h-22h-23h) =7863N 爬行階段終了 F4=kQ-PH =7525N 各階段拖動(dòng)力計(jì)算結(jié)果列表如下： 始點(diǎn)拖動(dòng)力 /N 終點(diǎn)拖動(dòng)力 /N 1F =38996N 1F =36364N F2 =11844N F2 =9854N F3=-57684N F3=-59673N F4 =7863N F4 =7525N 由上表可以看出maxF= 1F =38996N。 七 .提升電 動(dòng)機(jī)容量校核 根據(jù)發(fā)熱條件校核 : 25431 )( tttttaT d =44.47s dN=dTjmTdtFv 0 2=256.4kw 最大過負(fù)荷校核 : 15 eF=mjev p .1000 =39624N eFFmax =38996 39624 =0.98 0.75 =1.35(滿足要求 ) 驗(yàn)算特殊情況運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí) ,電動(dòng)機(jī)的過負(fù)荷能力 : 采用罐座的罐籠提升設(shè)備 ,當(dāng)空罐位于井底罐座上 ,向上稍提起井口重罐時(shí) ,兩側(cè)容器自重不能相互抵消時(shí) ,此時(shí)tF為 tF= Qg+ gQZ +(q-P)H =26124N 更換水平或調(diào)節(jié)繩長(zhǎng)時(shí) : tF= ( gQZ +pH)=20517N 電動(dòng)機(jī)的過負(fù)荷能力 : etFF=26124 39624=0.7 0.9 =1.62 根據(jù)上述三個(gè)條件 ,可知預(yù)選電動(dòng)機(jī)容量合格 . 八 .計(jì)算提升設(shè)備的 電耗 及 其效率 每提升一次電耗 : T dtF0 . =21 ( 1F + 1F )1t +21 ( F2 +F2 )2t +21 ( F3 16 +F3)3t+21( F4+ F4)4t=2226000 diTm dtFvw 0 .02.1 =19667077J/次 噸煤電耗 : 1w =1.mnw =9833538J 年提升電耗 : 年w=nAw1=2.95 1210 J/ a 一次提升有益電耗 : yw=n.m.g.H =18000000J/次