煤礦主井提升設(shè)備選型設(shè)計(jì)

1、中國(guó)礦業(yè)大學(xué)銀川學(xué)院課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書題目名稱： 煤礦主井提升設(shè)備選型設(shè)計(jì) 系 部： 機(jī)電系 專業(yè)班級(jí)：礦山機(jī)電10級(jí)機(jī)械一班 學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： 日 期： 2013.11.27 目錄一 設(shè)計(jì)任務(wù)書2二 提升容器的確定.3三 鋼絲繩計(jì)算.4四 選擇提升機(jī)和天輪 .5五 計(jì)算提升機(jī)與井筒相對(duì)位置.6六 初選提升電動(dòng)機(jī).7七 計(jì)算提升系統(tǒng)的變位質(zhì)量.8八 提升運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)計(jì)算.9 （一）、運(yùn)動(dòng)學(xué)計(jì)算.9 （二）、動(dòng)力學(xué)計(jì)算.11九 電動(dòng)機(jī)功率驗(yàn)算.12十 電耗及效率計(jì)算.13十一 總結(jié).14 十二 參考文獻(xiàn).15十三 附錄.160礦山系課程設(shè)計(jì)任務(wù)書1、 煤礦主井提升設(shè)備選型設(shè)計(jì)題目某

2、礦礦井年產(chǎn)量為105（萬(wàn)噸)，礦井深度150(米)，裝載高度HZ=22M，卸載高度HX=23M，試選擇該礦主井雙箕斗提升設(shè)備。(散煤容重可取 =0.9噸/M3或0./M3，單水平開采)。2、 設(shè)計(jì)要求根據(jù)所給已知參數(shù)，分別進(jìn)行以下部分選型設(shè)計(jì)，并按要求繪圖:1.礦井提升設(shè)備選型設(shè)計(jì)，并繪出提升機(jī)房設(shè)備布置示意圖;2.按要求寫出選型設(shè)計(jì)說(shuō)明書。2）說(shuō)明書順序如下:封面一目錄一說(shuō)明書正文。圖紙折疊好裝入課程設(shè)計(jì)袋內(nèi)。3）嚴(yán)禁圖紙、說(shuō)明書等復(fù)印或抄襲他人成果，發(fā)現(xiàn)雷同設(shè)計(jì)成績(jī)一律不及格。4）圖紙一律用3號(hào)圖紙繪制，;說(shuō)明書用16開紙，內(nèi)容應(yīng)在20-30P。三、示意圖圖1-1 單繩纏繞式提升機(jī)箕斗提升

3、系統(tǒng)1-提升機(jī)；2-天輪；3-井架；4-箕斗；5-卸載曲軌；6-煤倉(cāng)；7-鋼絲繩； 8-翻籠； 9-煤倉(cāng)；10-給煤機(jī)；11-裝載設(shè)備21、 選擇提升容器（1） 提升高度H： H=Hz+Hs+Hx=22+150+23=195m （2）經(jīng)濟(jì)提升速度Vm: Vm=0.4=0.6=5.6m/s 式中 H 為提升高度（m）； Hs 為礦井深度； Hx 卸載高度； HZ裝載高度；（3) 一次提升循環(huán)估算時(shí)間Tx:初估加速度 a=0.8m/s;求得Tx： =61.8 s式中: a1提升加、減速度(開始可假定加、減速度相等)，對(duì)箕斗可暫取為0.8m/s2； 容器爬行階段附加時(shí)間，對(duì)箕斗可暫取為10s；容器裝

4、卸載休止時(shí)間，可暫取為10s（4）按式估算一次提升質(zhì)量 =5.8噸式中:礦井年產(chǎn)量（噸/年）；提升能力富裕系數(shù)，對(duì)第一水平要求 1.2；取1.2提升工作不均衡系數(shù)；提升不均勻系數(shù)，有井底煤倉(cāng)時(shí)，c=1.11.15，無(wú)井底煤倉(cāng)時(shí)，c=1.2，當(dāng)?shù)V井有兩套提升設(shè)備時(shí)，c=1.15，只有一套提升設(shè)備時(shí)，c=1.25；t日工作小時(shí)數(shù)，取14小時(shí)；br年工作日，取300天；根據(jù)以上結(jié)果可知：應(yīng)該選用名義裝載量6t的JL6型的單繩箕斗。其有關(guān)數(shù)據(jù)是：自重Qz=5t，容器全高Hr=9.45m，有效容積V=6.6m3，兩箕斗中心距S=1.87m。實(shí)際載重量Q：  Q= V Q=0.96.6=5.94

5、 t 式中: V 箕斗的有效容積，m3； 散煤容重可取 =0.9噸/M32、 選擇提升鋼絲繩（1）鋼絲繩最大懸垂長(zhǎng)度Hc，預(yù)估井架高度Hj=30m： Hc=Hj+Hs+Hz=30+150+22=202m Hc鋼絲繩最大懸垂長(zhǎng)度，m；Hj井架高度，m；此值在計(jì)算鋼絲繩時(shí)尚不能精確確定；可采用下列數(shù)值：罐籠提升Hj=1525m；箕斗提升Hj =3035m； 取其為30Hs礦井深度，m；（2）估算鋼絲繩每米重量P，計(jì)算：取鋼絲繩抗拉強(qiáng)度=17000 kgcm2，安全系數(shù)ma=6.5; 4.1千克/米式中:Q一次提升貨載的重量，千克；Qz容器的自身重量，千克；Ma安全系數(shù)煤礦安全規(guī)程規(guī)定，主井箕斗提升

6、，ma大于等于6.5，取ma=6.5；P鋼絲繩每米重量，千克/米；故選用鋼絲繩，43NAT6X9股（1+6+12）NF1665ZZ1190663GB1102-74，其技術(shù)特征為：鋼絲繩直徑d=43mm；鋼絲直徑=2.8mm；鋼絲繩全部鋼絲斷裂力總和Qq=1190000千克；每米重P=6.63千克米；鋼絲鋼絲繩極限抗拉強(qiáng)度為 B =17000kgcm2；（3）鋼絲繩安全系數(shù)校核， 9.6 > 6.5 式中Qq所選鋼絲繩全部鋼絲破斷拉力總和，N；Q+QZ+pHc貨載、容器、鋼絲繩重量總和； 安全系數(shù)煤礦安全規(guī)程規(guī)定，主井箕斗提升，大于等于6.5，取=6.5由于實(shí)際安全系數(shù)大于6.5

7、,故校核安全，所選鋼絲繩滿足安全要求。3、 選擇提升機(jī)和天輪選擇提升機(jī)的主要參數(shù)有：卷筒直徑D；卷筒寬度B；提升機(jī)最大靜張力Fjmax及最大靜張力差Fjc(1)提升機(jī)卷筒直徑D： 80×433440 mm 1200×2.83360 mm 取卷筒直徑 D =3500mm。(2) 計(jì)算作用在提升機(jī)上的最大靜張力和最大靜張力差 最大靜拉力Fjmax Fjmax=Q+QZ+PH=(11000+6.63*195)*10=122928.5N 最大靜張力差FJC FJC=Q+PH=(6000+6.63*195)*10=72928.5N(3) 由D、Fjmax、FJC選擇提升機(jī) 可選用2J

8、K-3/13.5型單繩纏繞式提升機(jī)，滾筒直徑D=3.5m.滾筒寬度B=1.7m.最大靜張力為170kN,兩繩的最大靜張力差為115kN.兩筒中心距為1.84m4）驗(yàn)算滾筒寬度B 首先考慮單繩纏繞 =1079.8 mm < B故提升機(jī)的滾筒寬度滿足要求。（5） 計(jì)算天輪直徑 80×433440 mm 1200×2.8 3360 mm（6） 選擇天輪 根據(jù)計(jì)算的天輪直徑，查天輪規(guī)格表選用天輪：TSH Dt=3500mm 變位質(zhì)量mt=1133kg。4、 計(jì)算提升機(jī)與井筒相對(duì)位置1.井架高度： Hj=Hx+Hr+Hg+0.75Rt= 23+9.45+4+0.75*1.75=

9、37.76 mHr容器全高；Hg過(guò)卷高度(容器從卸載時(shí)正常位置，自由的提升到容器連接裝置上繩卡同天輪輪緣接觸點(diǎn)的高度；Rt天輪半徑，m。 取井高度：H=38 m2. 井筒提升中心線到滾筒中心的距離： 取Ls=36m3. 計(jì)算提升鋼絲繩弦長(zhǎng)Lx： = 50.4m Rt天輪直徑  滾筒中心線與井口水平的高差提升機(jī)主軸中心線高出井口水平的距離，=1;4. 鋼絲繩的外偏角和內(nèi)偏角 (1)最大外偏角 =0.79式中： B滾筒標(biāo)準(zhǔn)寬度，B=1.7m； s兩箕斗中心距，從表3-1查得S=1.87m a兩滾筒之間的間隙，不同型式的提升機(jī)不盡相同，可通過(guò)提升機(jī)規(guī)格表中的有關(guān)參數(shù)計(jì)算得出；查得2JK-3

10、.5型提升機(jī)兩滾筒中心距為1.84米， 故a=1.84-1.7=0.14米 d鋼絲繩直徑，d=0.04米； 鋼絲繩纏在滾筒上的繩圈間隙，一般取23毫米；取其為3毫米 Lx鋼絲繩弦長(zhǎng),m；（2） 最大內(nèi)偏角 =0.28分析上述結(jié)果，完全符合煤礦安全規(guī)程的要求，所以是安全的。5. 驗(yàn)算提升機(jī)滾筒的下出繩角 =47.2 +3.98 =51.18 > 15 由于實(shí)際出繩角大于允許值15°， 因此是安全的。（6） 提升機(jī)與井筒相對(duì)位置圖，見附錄一5、 初選提升電動(dòng)機(jī)（1） 電動(dòng)機(jī)的功率 k礦井阻力系數(shù)，取k=1.15； 減速器傳動(dòng)效率，二級(jí)減速器取=0.85； 動(dòng)力系數(shù)，取=1.2(2)

11、 估算電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速 i-為減速器的傳動(dòng)比 D-滾筒直徑（3）選電動(dòng)機(jī)根據(jù)以上計(jì)算選擇YR630-12/1430繞線型異步電動(dòng)機(jī)，其技術(shù)特征如下：額定功率Pe=630KW;轉(zhuǎn)速ne=491r/min; 效率=0.915;飛輪轉(zhuǎn)矩(GD2)d=12530N.m2=2.58(4) 確定提升的實(shí)際最大提升速度 6、 計(jì)算提升系統(tǒng)的變位質(zhì)量1. 直線運(yùn)動(dòng)部分的變位質(zhì)量 Ml=Q+Qz+2PLp+MqLq =4940+5000*2+2*6.63*315.37+0 =20121.8kg Lp=Hc+Lx+3D+30 =202+50.4+30+3*3.14*3.5+0 =315.37 m 3pD滾筒上纏繞三圈

12、摩擦圈繩長(zhǎng) 30試驗(yàn)用鋼絲繩長(zhǎng)度H提升高度Hc鋼絲繩懸垂長(zhǎng)度Lx鋼絲繩的弦長(zhǎng)2. 旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)部分的變位質(zhì)量 提升機(jī)(包括減速器)的變位質(zhì)量mj和天輪的變位質(zhì)量mt可以在它們的技術(shù)規(guī)格表中查出，不必計(jì)算。 天輪： mi=1133kg 提升機(jī)（包括減速器）： mj=246000kg 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的變位質(zhì)量： =24574kg3. 總變位質(zhì)量 m=Ml + 2mt + mj + md =20122+2*1133+24600+24574 =71562kg7、 提升運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)計(jì)算(1) 運(yùn)動(dòng)學(xué)計(jì)算1. 加速度的確定（1） 初加速的的確定 選取箕斗出曲軌時(shí)的速度為 V0=1.5m/s, 箕斗在卸載曲軌內(nèi)的

13、行程為 h0=2.35 m 取a0=0.5m/s2(2) 確定主加速度主加速度是按安全經(jīng)濟(jì)的原則來(lái)確定的，主加速度的大小受煤礦安全規(guī)程、減速器強(qiáng)度、電動(dòng)機(jī)過(guò)負(fù)荷能力三個(gè)方面的限制。 第一、煤礦安全規(guī)程對(duì)提升加、減速度的限制：“立井中用罐籠升降人員的加、減速度不得超過(guò)075ms2；斜井中升降人員的加、減速度不得超過(guò)0.5 m/s2?！睂?duì)升降物料的加、減速度規(guī)程沒有規(guī)定，一般在立井，加、減速度最大不超過(guò)1.2 m/s2。 第二、 按電動(dòng)機(jī)的過(guò)負(fù)荷能力來(lái)確定。電動(dòng)機(jī)的最大平均出力應(yīng)大于或等于加速階段實(shí)際所需的最大出力，即 =1.3 m/s2電動(dòng)機(jī)的額定拖動(dòng)力 = 92327.6N電動(dòng)機(jī)過(guò)負(fù)荷系數(shù)，可

14、在電動(dòng)機(jī)規(guī)格表中查出；0.75在加速度時(shí)，由于電動(dòng)機(jī)依次切除轉(zhuǎn)子電阻，拖動(dòng)力起伏變化，故可取電動(dòng)機(jī)此時(shí)出力不大于最大拖動(dòng)力的0.75倍。Fe電動(dòng)機(jī)作用到滾筒纏繞圓周上的額定拖動(dòng)力，k礦井阻力系數(shù)，箕斗提升取k=1.15第三、按減速器允許的輸出傳動(dòng)轉(zhuǎn)矩來(lái)確定電動(dòng)機(jī)通過(guò)減速器作用到滾筒主軸上的拖動(dòng)力矩，必須小于減速器所允許的最大輸出轉(zhuǎn)矩，即 1.9m/s2 減速器輸出軸最大允許輸出轉(zhuǎn)矩，N·M；可由提升機(jī)規(guī)格表查得， D 滾筒直徑，m。根據(jù)以上計(jì)算，選取a1=1.2 m/s22. 提升減速的確定自由滑行減速方式：在減速開始時(shí)，將電動(dòng)機(jī)從電網(wǎng)切除，容器靠系統(tǒng)的慣性向卸載位置運(yùn)行，速度逐漸降

15、低。既不用電力拖動(dòng)，又不用制動(dòng)器制動(dòng)，故稱為自由滑行減速方式 =0.81 m/s2 h3=18m ； h4=3m ；3. 速度圖參數(shù)的計(jì)算曲軌中初加速度時(shí)間 箕斗在卸載曲軌中的實(shí)際行程 h0 = 2.35 m主加速階段 ： t1 = ( Vm - V0 )/a1 = (5.8-1.5)/1.2 = 3.6s h1=(Vm + V0)t1/2 =(5.8+1.5)*3.6/2 =13.14m主減速階段 t4=(Vm -V4)/a3=（5.81-0.5）/0.81=6.5s H3=(Vm + V4)t3/2=(5.8+0.5)*6.5/2=20.5m爬行階段行程：考慮電控系統(tǒng)自動(dòng)二次給電 參照表8

16、-1 取 h4 = 3m ； V4 = 0.5m/s 爬行時(shí)間： t4 = h4 /V4 = 3/0.5 = 6 s 等速階段： h2=H-h0-h1-h3-h4=195-2.35-13.14-20.5-3=156m t2=h2/Wm=156/5.8=27s抱閘停車時(shí)間 t5=1s一次提升循環(huán)時(shí)間： Tx=t0+t1+t2+t3+t4+t5+ =3+3.6+27+6.5+6+1+10 =57 s 此值小于選擇容器所估算的一次提升時(shí)間T=62 s,故以上運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)選擇合適。4. 提升速度圖 見附錄二5. 提升設(shè)備生產(chǎn)能力年實(shí)際提升能力：提升能力富余系數(shù)(2) 動(dòng)力學(xué)計(jì)算1. 初加速階段 F0=K

17、Q+PH+a0 =1.15×59400+66.3×195+71562×0.5 =117019.5N F0=F0-2PH0 =117019.5-2×6.63×10×2.35 =116707.9N2. 主加速階段 F1=F0+(a1-a0) =116707.9+71562×(1.2-0.5) =166800 N F1=F1-2PH1 =166800-2×6.63×10×13.14 =165058N3. 等速階段 F2 =F1-a1 =165.58-71562×1.2 =79183.6N F

18、2=F2-2PH2 =79183.6-2×6.63×10×156 =58498N4. 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； F3 = F3=05. 爬行階段 F4 =KQ-p（H-2h4） =1.15×59400-66.3×(195-2×3) =55779.3N F4=KQ-PH = 1.15×59400-66.3×195 =55580N提升力圖見附錄8、 電動(dòng)機(jī)功率驗(yàn)算（1） 按電動(dòng)機(jī)允許發(fā)熱條件計(jì)算1. = =2.876×10112. 求等效時(shí)間 = 0.5（3+3.6+6.5+

19、6）+27+ 1/3×10 = 40 s3. 求等效力4. 求等效功率電動(dòng)機(jī)的額定功率為Ne=630KW 所以Ne > Pd 因此從溫升條件看，預(yù)選電動(dòng)機(jī)是合適的（2） 按正常運(yùn)行時(shí)電動(dòng)機(jī)過(guò)負(fù)荷能力驗(yàn)算 力圖中最大的拖動(dòng)力 F1=166800 N 0.75Fe=0.75×2.58×92328=178654N 0.75Fe > F1 故滿足要求（3） 特殊過(guò)負(fù)荷能力驗(yàn)算 FT=(Q+PH)=1.1(5000+6.63*195)*10=69221.35N FT / Fe =0.75 0.9=0.9×2.58=2.3 0.9> FT / Fe故滿足要求9、 電耗及效率計(jì)算（1） 一次提升電耗 = = + =3140715 = 2.39×107 J/ 次（2） 噸煤點(diǎn)耗 W2 = W1 / m = 2.39×107 / 5.94 = 4.02×106 J/ t(3) 一次提升有效電耗 Wy=1000mg