毕业设计机电文档格式.docx
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井田东距阳泉市区约18.5km，太旧高速公路、307国道及石太铁路紧邻井田南界通过，工业广场距太旧高速公路阳泉西坡头入口1.5km，距石太线坡头车站1.5km，工业广场与上述交通线路均由水泥、柏油硬化路连接，交通极为便利。
井田位于太行山西翼，系舟山南侧，属侵蚀型中～低山地貌，地表经长期风化侵蚀，沟谷纵横，梁岭绵延，地形比较复杂，其总的地势为北高南低，地形最高点为北部山梁处，标高1035m，最低点为东南角桃河北岸，标高805m，地形最大相对高差230m。
阳泉市旧街煤炭有限责任公司1979年开始筹建，于1984年竣工正式投产，井田面积1.5046km2，批准开采3、8、9号煤层，现采8号煤层，保有资源/储量12267kt。
2009年兼并重组后更名为山西煤炭运销集团旧街煤业有限公司，井田面积不变，生产能力由300kt/a提升至600kt/a。
经相关部门检测煤层自燃等级为Ⅲ，属不易自燃煤层，无煤尘爆炸性。
瓦斯相对涌出量为45.95m3/t，绝对涌出量为31.88m3/min，CO2相对涌出量为2.59m3/t，绝对涌出量为1.47m3/min，批复等级为高瓦斯矿井，服务年限为20年。
二、井田地质特征
井田内大面积基岩出露，局部黄土覆盖，出露地层为二叠系上统上石盒子组，现据钻孔资料结合区域资料，井田内发育的地层自老到新有：
奥陶系中统峰峰组（O2f）、石炭系中统本溪组（C2b）、上统太原组（C3t）、二叠系下统山西组（P1s）、下石盒子组（P1x）、上统上石盒子组（P2s）、和第四系（Q）。
第二章矿井巷道布置与开采方法
一、矿井大巷布置
大巷：
沿8号煤层敷设运输大巷（净断面11.76m2）、轨道大巷（净断面11.76m2）及回风大巷（净断面9.8m2），支护形式均为锚喷支护，各分布在东、西两翼。
二、采区巷道布置
本矿现开采8号煤2采区，现已开始对8号煤2采区8201工作面进行回采，准备布置西翼轨道大巷、运输大巷及回风大巷，形成对8号煤3采区的巷道部署，以满足各采区运输、通风、排水等系统的需要。
工作面顺槽、配巷、专用排瓦斯巷均沿8号煤层布置。
运输顺槽、回风顺槽与专用排瓦斯巷构成对工作面的回采巷道布置系统。
三、采煤方法
本矿井8号煤层厚为2.23—3.10m，平均厚2.80m，煤层顶板均为砂岩、粉砂岩、砂质页岩、砂质泥岩等，底板为砂质页岩。
8201工作面长度为131米，根据矿井地质条件和巷道布置参数，采煤方法为长壁式布置，综采工艺。
四、工作面回采工艺
采煤工艺：
MG160—375型采煤机，采用端部斜切进刀方式，双向割煤。
选用ZZ2800—15/31型支撑掩护式支架，支护方式为及时支护。
其工艺流程为：
采煤机割煤、装煤、推刮板输送机、移架、采空区顶板自行垮落。
采煤机采用两端斜切进刀，进刀距离约30m。
煤炭采出率为80%。
第三章主斜井胶带输送机选型及电气控制
一、运输系统
从井下采出的煤炭经过顺槽胶带输送机，转载到大巷胶带输送机经过进风暗斜井后到达3号煤胶带输送机把煤炭运入井口煤仓，井口煤仓的煤炭通过筛分后，经皮带送入储煤厂。
为了使运输系统中各台设备能够顺序起停，防止产生堆煤和拉回头煤事故，各台设备的启动、停止必须遵循“逆煤流启动、顺煤流停止”的控制原则。
二、原始资料
（1）矿井生产能力：
60万吨/年
（2）井筒倾角：
β=23°
（3）井筒斜长：
510m
（4）煤的散集容量：
0.96t/m3
（5）煤的最大块度:
500mm
（6）矿井年工作日：
300d
（7）带宽：
B=1000;
（8）带速：
V=2.5m/s
（9）提升高度：
H=200m
三、设计任务
（1）胶带输送机的选择
（2）胶带宽度的选择
（3）胶带输送机传动装置的布置方式
（4）胶带各点张力的计算
（5）制动装置的选择
（6）拉紧装置的选择
（7）电动机转子电阻的计算及选配
（8）胶带输送机的电气控制
第四章胶带输送机的选择
一、胶带输送机的类型
胶带输送机是井下巷道、选煤厂及露天煤矿中广泛应用的一种连续运作式输送设备。
主要类型有：
普通胶带输送机，可伸缩胶带输送机。
钢丝绳芯胶带输送机，钢丝绳牵引式输送机，吊挂式胶带输送机等。
普通胶带输送机由于胶带胶带除承载外，尚承受牵引力，因而输送机的长度受抗拉强度所限，不能安装很长。
对于长距离、大容量、高速度胶带输送机，主要选用强力胶带输送机和钢丝绳牵引胶带输送机。
钢丝绳牵引胶带输送机其结构是：
胶带用来承载物料，钢丝绳做牵引构件，胶带籍助于胶带两侧的楔型耳槽绕过驱动轮和张紧轮的两条无极运行的钢丝绳接触摩擦而被拖动运行。
单机运行距离长，拉紧行程小，可在平面上弯曲，运输量大，胶带使用年限长等优点。
但其驱动装置复杂，胶带成本高，输送带成槽性差，钢丝绳托槽事故多，接头易磨损，维修量大。
钢丝绳胶带输送机，其胶带既是承载构件又是牵引构件。
它具有强大，伸长量大，拉紧行程小，成槽行好，抗冲击及抗疲劳性能好，使用寿命长，破损后容易维修。
接头寿命长等优点。
本设计采用钢丝绳胶带输送机。
二、胶带宽度的选择及计算
1、计算小时输送量：
Q=coa/t
Co—运输不均匀系数；
1.2
A—胶带输送机年生产能力；
60万吨
T—年工作小时；
300×
9h
Q=1.2×
60×
104/300×
9=267（t/h）
2、根据Q值求胶带宽度B
B=1000mm
三、胶带输送机的布置方式
1、布置方式的选择
向上输送的胶带有两种布置方式，驱动装置均布置在上部卸载端。
a:
单滚筒驱动：
结构简单，但驱动装置的围包角和功率都小。
只适合于输送量不大，倾角较小的矿井。
b:
双滚筒驱动：
驱动功率大，围包角是两个传递滚筒围包角之和。
使用于输送量大，倾角也大的远距离运输矿井。
双滚筒驱动有双滚筒共同驱动和双滚筒分别驱动两种。
双滚筒共同驱动即两滚筒通过一对齿轮相同齿轮刚性联系，由一台电机驱动。
它的优点是结构简单、造价较低。
其缺点是只使用于一定的载荷和一定的摩擦值。
当负载及滚筒的表面发生变化时，两滚筒牵引力之比值被破坏，是滚筒承担的负荷不均，导致磨损不均。
此外，由于两滚筒的连接齿轮室式传动，处于煤层环境中，故传动效率低。
且维护和检修不便，所以一般只是在功率较小的输送机上采用这种刚性联结额双滚筒驱动。
本设计采用双滚筒分别驱动方式。
2、双滚筒分别驱动时，滚筒传递功率分配
双滚筒分别驱动，两滚筒传递功率的分配有按张力最大分配和按比例分配两种：
按比例分配：
（1）1：
1分配，即NⅠ：
NⅡ=1：
1，其优点是电机减速器及有关设备全部相同，有利于部件标准化，使部件标准化，使部件成本降低，减少备用件的品种，便于维修，缺点是不能充分利用相遇点一侧的滚筒工作能的摩擦牵引力。
因而需更大输送带的张力。
（2）2：
NⅡ=2：
1，除同样与1：
1分配之优点外，还可以充分发挥滚筒Ⅰ的摩擦力，传递同样的牵引力时，所需输送带的张力比1：
1分配小的多。
缺点是需要两套电机和减速器，占地面积大。
本设计采用NⅠ：
1分配。
1.胶带运行阻力的计算
Wzh=[（q+qd+qg'
）2w'
cosβ+（q+qd）2sinβ]g
q-单位长度胶带上的货载质量；
kg/m
qd-单位长度胶带的质量；
Qg'
—单位长度重段托辊转动部分质量；
'
—单位长度空段托辊转动部分质量；
W'
—重段运行阻力系数；
—空段运行阻力系数；
q=Q/3.6V=267/3.6×
2.5=29.67kg/m
查表w'
=0.05w'
=0.04
=13.96kg/mqg'
=17.48kg/m
查表选取；
钢丝芯胶带的技术特征：
代号：
GX-3920
抗拉强度：
3920KN/m宽（4000kg/cm）
钢绳直径；
10.3mm
钢绳结构：
7×
7-0.38
钢绳破断拉力：
67.62KN
上+下覆盖胶厚：
8+8mm
带总厚；
28mm
钢绳间距：
17mm
胶带质量:
47.5kg/
胶带宽度：
1000mm.
qd=24.71=24.7kg/m
）Lw'
cosβ+（q+qd）Lsinβ]g
=[（44.44+24.7+13.96）5100.05cos23+（44.44+24.7）510sin23]9.8
=181828.55
Wk=[（qd+qg'
）cosβ-qdlsinβ]g
=[（24.7+17.49）cos23-24.7510sin23]9.8
=-40387.76
2.胶带各点张力的计算
胶带张力采用“逐点计算法”，即将胶带运行中所遇到的各种阻力，沿着胶带运行方向以次逐点计算。
计算的规则是运行方向求胶带某一点张力，应等于它前一点的张力与这两点之间运行阻力之和。
用公式表达可写成如下形式：
Si=Si-1+W（i-1）-IN
式中：
Si-胶带i点张力；
Si-1-胶带i-1点张力；
W（i-1）-胶带（i-1）与i点间的阻力；
由于带式输送机是靠摩擦力传递牵引力，输送带的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直不过大，对带的张力也有一定的要求。
（1）按垂直要求计算重段最小张力
Sminzh=5（q+qd）Lg'
cosg
=5×
（44.7+24.7）×
1
=3115.028
（2）各点张力计算
取S2=Sminzh=3115.028
S3=1.06S2=3301.92
S4=S3+Wzh=185130.47
S1=S2-Wk=43502.78
（3）胶带打滑验算
S4-S1=S1（efa-1）/n
n=S1（efa-1）/S4-S1
=175750.9/140979
1.24>
1.15符合要求。
（4）胶带强度验算
M=BGX/Smax=11.2>
10
符合要求。
（5）电机功率计算
N=KwoV/1000n=1.2×
141627.69×
2.5/1000×
0.8=442（KW）
K-备用系数取1.2
n-效率取0.8
单机功率N'
=N/3=442/2=221（KW）
为适合矿井工作环境，选用加强绝缘的电机、查手册选YKK4503-4,N=250KW.
第五章传动装置、制动装置、拉紧装置的选择
一、减速器的选择
1、所需数据的计算
由胶带强度和带宽可选取传动滚筒直径D=0.83m
主轴牵引力W=141627.69
选取安全系数K=1.2
则传动滚筒最大扭矩为
MK=K×
Wo×
D/2
=1.2×
0.83/2
=70530.58（N.m）
2、根据MK=70530.58（N.m）,选择SDJ-150,速比为i=25
3、重新计算带速
V=Dn/60i=3.14×
0.83×
1470/60×
25=2.55m/s
二、拉紧装置的选择
拉紧装置的类型有：
自动绞车式、固定绞车式、重载车式、重锤拉紧式。
自动绞车式、固定绞车式、重锤拉紧均不适合本设计给的条件，不予采用。
重载车式适用于倾角大于12的上运输机。
它是靠车上重块及自重将滚筒车架朝斜下方拉紧，滚筒车架有位移张紧力不随胶带的拉伸、气温变化而变化，本装置拉紧速度快，结构简单、可靠。
因此优先选用。
拉紧重量由以下公式计算:
G=Sy’+S1’/sinβ-fcosβ
G:
拉紧装置总重G=W1+W2
W2:
拉紧重锤重量；
W1:
拉紧装置重量。
f:
拉紧装置小车与轨道之间的摩擦系数
取f=0.05
则W2=Sy’+S1’/sinβ-fcosβ-W1=S2+S3/sinβ-fcosβ-W1
查手册（运输机械手册），选w1=1896.8
W2=7529kg
即：
拉紧装置重锤的重量应为7529kg
三、制动器的选择
1、总制动力矩由以下公式求得：
MT=[gHg-Cm（W.-ggH）]D/2Kn/i
其中：
q-胶带单位获载量44.44kg/m
D-传动滚筒直径0.83m
Cm-阻力降低系数取0.55
K-安全制动系数取1.3
W-主轴牵引力141627.69
H-提升高度H=200m
I-传动比25
n-电机与滚筒之间的传递效率取0.55
MT=[44.4×
200×
9.8-0.55×
（141627.69-44.4×
9.8）]
=1306.75N.m
2、制动器的选择
本设计课题为沿倾斜安装的输送机，为了防止电机停电后，由于负载的自重使胶带逆行，所以设置制动装置，带式输送机的制动装置有滚柱逆止器，带式逆止器及电磁闸瓦制动器和液压盘式制动器。
带式逆止器和滚柱逆止器一般用于小功率输送机。
本设计采用YDWZ液压电磁闸瓦制动器安装在高速轴上（靠电机侧）做为工作制动器，由于断电时，停电和紧急刹车即安全制动，其所用是盘形制动器，它籍液压系统控制油压大小来确定其输出制动力矩。
工作制动器选三个，制动力矩为：
M=MT/3=1306.75/3=435（N.m）
查手册选取制动产品，型号为BYWZ5-400/121.
有关设备选型一览表
名称
技术参数
钢丝绳芯胶带
带宽1000mm带速2.5m/s
减速器
H3SH11+Fan,速比i=25
制动器
BYWZ5-400/121
电动机
型号YKK4503-4,N=250KW
传动滚筒
直径830mm
改向滚筒
直径630mm
增面滚筒
直径400mm
重锤拉紧装置
重载车式拉紧，拉紧行程5m
上托辊间距
1.2m
下托辊间距
3m
第六章电动机转子电阻的计算及选配
一、拖动方案的确定
主斜井钢丝绳芯胶带输送机是矿井提升的重要设备，正常情况下要经常重载起动，所以要求电机在起动过程中保持一定的加速度，即要有一个平稳的起动过程。
另外，由于胶带机的电机功率很大，所以起动电流很大，过大的起动电流将对电网造成影响，甚至会使接于同一电源上的其它电气设备不能正常工作。
这就要求拖动胶带输送机要有足够的起动转矩，有要限制起动电流。
交流拖动方式具有供电控制系统简单，运行可靠，起动用串电阻和频敏电阻器，能满足起动要求，便于维护，产生负力时，可以自动转入发电制动状态，等优点；
直流拖动方式具有调速性能好，范围广，机械性能硬，起动平稳。
缺点是需要一套变流设备，目前多采用可控硅整流装置，它的价格较高，技术要求复杂，所以本设计选用交流拖动方案。
交流拖动又分为鼠笼型异步电动机与绕线式异步电动机两种拖动方式。
鼠笼型异步电动机具有结构简单，起动和控制方便等优点，但由于它的起动电流大，故本设计不选用鼠笼型异步电动机。
绕线式异步电动机可以在转子回路中串联不同的电阻来降低起动电流，提高起动转矩，启动时，通过多级电阻的切换，是起动平稳，保持一定的加速度，并能在一定的范围内进行有级调速。
因此本设计选用了绕线式异步电动机。
二、转子电阻接线方式的选择
在绕线式电机转子电阻的控制电路中，以转子电阻接入方式可分为串联接线和并联接线。
采用串联接线方式的各段电阻很小，而采用并联方式要到达同样的阻值就会使电路增多电阻，利用率低，故本设计采用串联接线方式。
转子串电阻起动可分为完全启动和不完全启动。
所谓完全起动，是指主加速度第一级特性在转差率S=1时，电机所产生的力等于平均起动力矩pj。
完成起动的优点是起动力矩大，适用于重载起动，但起动时对设备有一定的冲击力，而不完全起动则适用于轻载起动，起动时对电气设备的冲击小，但使用时受电机最大转矩的影响。
为了消除传动齿轮之间隙，张紧皮带限制起动加速度，故采用一级预备级，七级加速级。
三、电动机起动方式的选择
1、开机准备:
先给软起动装置的电气系统和液压系统送电，使主、从动摩擦片闭合，可控制动装置逐渐松闸，如果是重载，按起动要求重车逐渐自动起动带式输送机。
2、当输送带在装满物料的情况下起动带式输送机时，不能直接对电机送电，否则起动太快，物料容易出现下滑或滚料，所以在这种情况下而是靠煤的下滑力起动输送机，当逐渐松开制动器，输送带带动电机旋转，通过速度传感器检测旋转速度，当速度达到近电机同步运行转速时，PLC控制电机自动送电起动，从而使电机运行于正常的发电状态，这样可以大大减小电机起动时对电气和机械的冲击。
而且向下输送的角度越大，起动加速度越大。
为了保证起动平稳，通过速度反馈改变制动器施加的制动力，根据不同的制动力，把加速度控制在0.3m/s2之内，保证起动过程的平稳性。
3、电机直接起动控制，当输送机空载或轻载，逐渐松开制动器时，输送机不能自动起动，这时根据测速装置检测输送机处于零速状态或起车太慢时，需要采用调速型液力偶合器来可控起动带式输送机，此时的可控起动过程完全同上运带式输送机的起动过程。
4、正常运行时，调速型液力偶合器开度最大，传动效率达到最大。
5、当多电机驱动时，出现某台电机超载，需要功率平衡时，根据电机的电流反馈来进行调速型液力偶合器的输入与输出速度调节，来进行多电机间的功率平衡调节。
一般只要带式输送机系统设计合理，都能保证系统的多机功率平衡。
6、停车时，按预定的减速度要求进行闭环改变可控制动系统的制动力矩，使带式输送机按预定的减速度减速，实现可控停车。
7、当输送机在带载停车时，不能直接切断电机，否则容易出现飞车现象，造成严重事故。
为此在停机时，先对输送机施加制动力，当检测到电机旋转速度降到其同步速度时，再对电机断电，这样在施加制动力降速时，可以充分利用电机的制动力，使停车更平稳。
当输送机的速度降至电机的同步速度时，调速型液力偶合器勺管全部插入，保证电机与输送机系统的同步切除，保证了可控制动系统进一步按要求减速停车。
8、如果停车时，带式输送机是空载（即主电机处于电动状态），则可以同上运带式输送机的停车过程结合可控制动装置进行联合停车制动。
9、定车时，可控制动装置抱闸，主电机停机，调速型液力偶合器的液压和电气系统停电。
10、在起动和停车过程中出现故障，如输送带跑偏、撕带、油温过高等等，调速型液力偶合器和可控制动装置的电气控制系统会自动根据要求可控停机。
四、转子电阻的计算
计算转子电阻的方法一般有图解法，公式法和解析法。
图解法使用图的方法求取各比例指数，计算失误较大；
公式法使用简单，适用于预选；
解析法比较复杂，但计算结果精准，安装，调试工作量小。
因此本设计采用解析法计算转子电阻。
1、求胶带输送机变位质量
∑M=K[（q+qd+qt’）L+（qd+qt）L]
K-惯性系数;
取1.3
q-货载单位重量;
44.4kg/m
qt’—重段托辊均匀载荷;
qt’’—空段托辊均匀载荷;
qd—胶带单位长质量;
L—胶带输送机长度;
510m
∑M=1.3[（44.44+24.7+13.97）510+（24.7+17.49510）]
=83073.9kg
2、求起动过程力图中各力
（1）惯性力（取=0.2m/s2）
F1=∑M=83073.9×
0.2=16614.78N
（2）静阻力
F1’’=w=141627.69N
（3）加速起始力
F1’=2F1+F1’’=2×
16614.78+141627.69=174857.25
（4）加速平均起动力
Fpj=F1+F1’’
=174857.25+141627.69/2
=24567.1N
（5）加速极平均起动力的相对值
pj=Fpj/3FN
FN=1000PNn/V=1000×
250×
0.85/2.5
=85000N
pj=Fpj/3FN=24567.1/3×
85000
=0.96
3、求电动机机械特性的各参数
（1）求电动机的额定转矩
MN=9550PN/n=9550×
250/1470
=1624（N.m）
（2）求电动机最大转矩
Mmzx=λMN=3248（N.m）
（3）求额定及临界转差率
额定转差率
SN=n-Nn/n=1470-1450/1470=0.013
临界转差率
Sm=SN（λm+
-1）=0.049
（4）求额定转子电阻
RN=F2N/
2N=350/
×
207=0.99Ω
（5）求转子绕组电阻
R2=SNRN=0.013×
0.99=0.1295
（6）求电缆电阻
选取YJN型1KV交联聚乙稀绝缘铜芯电缆，电缆长为20m,其芯线截面为3185mm2,长
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