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完整版矿井提升与运输课程设计终极版

第一章舌U板输送机1

第二章

第三章

第四章

结束语

参考文献

第一章刮板输送机选型设计

2.1关于刮板输送机

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。

根据设计条件，预选SG—730/180型号刮板输送机，其链速为

v=0.92m/s，链单位长度质量q。

=36.26Kg/m，1条26*92的C级圆环链的破断拉力为850KN输送能力为Q=500t/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。

2.2运输能力验算

采煤机的工作面所需要的运输能力用下式计算:

式中：

Q为采煤机工作面平均每小时生产率,300t/h;

v为刮板输送机的链速，0.92m/s;

V0为采煤机或刨煤机的牵引速度,4.6m/s根据计算，输送能力满足要求。

2.3电动机功率验算

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0.6,i°4,0.85,

2.3.1重段直线段运行的总阻力

Fzh=qLg（3cosB-sin[3）+qiLg（3icos[3-sin[3）

=97x200x9.8（0.6xcos12°-sin12°）+36.26x200x

9.8（0.4xcos12°-sin12°）

=124725N

2.3.2空段运行总阻力为：

Fk=qlLg（3丨cos3+sin3）

=36.26x200x9.8（0.4xcos12+sin12°）

=42783N

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，120Kg;

qi为刮板链单位长度的质量，36.26Kg;

L为刮板输送机的长度,200m;

3为煤在槽内运行的阻力系数,0.6;

3i为刮板链在槽内运行的阻力系数,0.4;

B为倾斜角度,12°。

2.3.3牵引力（考虑可弯曲段的影响）

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。

F°=k?

k2（Fzh+Fk）

=1.1X1.1（124725+42783

=202685N

式中：

k1为刮板链绕经链轮的阻力附加系数，取1.1

k2为弯曲段运行阻力附加系数，取1.1

2.3.4电动机功率

F辺

202685x0.92

N—=

==219.4KW

1000H

1000X0.85

式中：

v为刮板链运行速度，0.92m/s;

n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，应在计算值上增加15%

~20%勺备用量，则N=（1.15~1.2）N=252.2〜263.3kw,SGW730/180

型号刮板输送机配备两台90Kw的电动机，功率不满足要求，故重新选型。

2.4重新选型

若选SGZ—730/264W型号刮板输送机，其链速为v=0.95m/s，链单位长度质量q。

=52Kg/m,1条26*92的C级圆环链的破断拉力为850KN输送能力为Q=600t/h，有两台160KW勺电动机。

重新计算上述步骤，得Q=326t/hv600t/h,故运输能力满足

要求。

计算Fzh=88932N,Fk=61356N,F°=181848N,N=203

KW,N=233.5〜243.6KW而该刮板输送机电机为264KW故功率满足要

求。

2.5刮板链强度验算

2.6

安全系数是链条拉力与最大张力之比，要求大于3.5。

因为

FzhFk0，所以刮板链3点的张力最小，令F3=0，则：

Fma）=F4=F3+Fzh=88932N

中双链型负荷分配不均匀系数取0.9，安全系数

2FdA2X850X1000X0.9

n=L2F^=―=143>35

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，88932N;

入为双链负荷不均匀系数,0.9。

刮板链的强度满足要求，可以在要求的条件下工作。

根据以上计算，刮板输送机可以在要求的条件下工作。

第二章带式输送机选型设计

3.1关于带式输送机

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，可

输送矿石、煤炭等散装物料和包装好的成件物品。

由于它具有运输能力大、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等优点，被广泛应用于国民经济的各个部门。

在矿井巷道内采用带式输送机运送煤炭、矿石等物料，对建设现代化矿井有重要作用。

图2-1所示是带式输送机的结构简图。

3.2输送机的选型

3.2.1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，具体选取参考课本表3-19初步确定带速V=2m/s。

3.2.2带宽B的确定

按给定条件Q=650t/h，输送机长度L=800m倾角=4°,散煤

容重=1000kg/m，最大块度a=300mm查表3-18，得k=0.99，求出

物料断面积

按槽角a=45°

，堆积角B=0°查表3-17，取带宽B=1000mm

3.2.3圆周力Fu

Fu=Fh+Fn+Fs1+Fs2+Fst=CfL[（2qB+qG）cos[3+qRc+qRQ+qGHg+Fs〔+Fs2

查表3-22得：

f=0.025。

查表3-23得：

nm=39kg,RRU=42kg。

取IR<=1.2m,lRU=3m,贝U

3942

qR—=32.5kg/m,qRU^=14kg/m

查表3-6和表3-7得，选钢丝绳芯胶带GX-4000,得qB=66kg/m,

则

qG^=90/3.6亠一=90kg/m

倾斜阻力：

Fst二q（Hg=GG洱〕衣工已=90=9.8一--二…匸=49392N

特种主要阻力：

Fs1=Fsa+Fsb

按重载段为等长三托辊、前倾角—二

Fsa=〔._•“；（qB+qG）…丁怒厂乞：

氏

=0.5■〔二：

W〕・！

？

丄…丸--7〔：

■.j.：

^1上丄]

=5632N

由于不设裙板，故Fsb=0。

特种主要阻力：

FS2=Fsc+Fsd

Fsc二AP=0.0042二.L…-亠…N

Fsd=n：

._丄二」…一二

Fs2:

故

Fu=1.05X0.C25X800X9.»[32.5+14+C2X47.1十90）cos4D]+49392+5632+1605

=102407N

3.2.4各点张力计算

按启动时的工况求出F1、F2,取n=1.3、a=a1+a2=300°、卩=0.4,则

F1=Fma>=-——=-—-=:

'■-<

F]120840

=—=24882N

正常运行时各点的张力:

空段阻力Fk，忽略传动部分长度，则

Fk=qBLfgcosB+qRULfg一qBLgsinB

=800X0.025X9.8C47.1cos4°+14）一47.1x800x

Xsin4;

=-13892N

重段阻力Fzh

Fzh=（4b+qG）（fcos5+血閃Lg+qR0Lfg

=（47.1+90X0.025cos4&+sm4°）X800X9.8+32.5X600

X0.025X9.8

=108428N

F3~F2=24882N

F4=F3+Fk=24882-13892=10990N

F5=F6-Fzh=120840-108428=12412N

3.2.5校核垂度

垂度校核必须分别校核重段垂度和空段垂度，两者都要找出最小

张力点。

由各点的张力计算值可知，重段最小张力点在位置5,空段最小

张力点在位置4。

重段垂度所需要的最小张力为：

■A通过

空段垂度所需要的最小张力为:

通过

326校核胶带安全系数

ofcB40000X100

fZT=120840

3.2.7电动机功率的确定

F（jv

102407X2

N—-

=241KW

1000nm

1000X0.85

可选3台大于241KW的电机，其中两台工作，一台备用

3.2.8拉紧力计算

Fh=F4+Fs=990+12412=13402N

此拉紧力是按稳定运行条件计算的，启动和制动工况还要按加、减速度的惯性力增大拉紧力，以免输送带在滚筒上打滑。

第三章副井落地式摩擦提升机选型设计

4.0设计依据

井口标高

井底车场水平

最大班工作量：

下送人员

提升矸石

运送坑木

沙石、水泥

饮水车

油脂车

炸药

雷管

其它

最大件重量

4.1关于副立井提升设备

+1500.00m

+600.00m

130人/班,

485t/天

38nV天

28nV天

2车/天

20车/天

1车/天

20车/天

40000kg

矿井提升设备是沿井筒提升煤炭、矸石，升降人员和设备，下放材料的大型机械设备。

它是矿山下生产系统和地面工业广场相连接的枢纽，是矿山运输的咽喉。

因此，矿井提升设备在矿山生产的全过程中占有极其重要的地位。

此外，矿井提升设备是一大型的综合机械化一电气设备，其成本和耗电量比较高，所以在新矿井的设计和老矿井的改建设计中，确定合理的提升系统时，必须经过多方面的技术经济比较，结合矿井具体

条件，保证提升设备在选型和运转两个方面都是合理的，即要求矿井

提升设备具有经济性。

副井罐笼规格的选择按如下规定确定：

根据井下运输使用的矿车名义载重量确定罐笼的吨位；根据运送最大班下井工人的时间不超过40min或每班总作业时间是否超过6h来确定罐笼的层数。

一般应先考虑单层罐笼，不满足要求时再选择双层罐笼。

综采工作面使用液压支架需整体下运，其宽度为1.5m，为矿井

外形尺寸最大件。

4.2设备类型的确定

4.2.2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Q

Q2q?

v213501.74950kg

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，

n仁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

讥8.20.0005Hc7.72

式中：

h为主绳最大垂长，m其值为

HcHsHjHb9004025965m

式中：

井塔高度H暂取40m尾绳环高度H取25m

主绳单位重力p

QgQ2g2qcg

p2c31.92N/m

n（0.11-BHJma

根据计算出的p值，选用6A（34）钢丝绳其主要参数值为：

d=31mmP=39.41N/m,max2.2mm，Qq690.5kN。

根据主绳情况，选

用6*37钢丝绳做尾绳。

其只要参数值为dw47.5mm，q79-29N/m-

由于n：

qnp0.59%3%，可认为本系统为等重尾绳系统。

下面验算安全系数ma

4Qq

QgQzg2qcg4pHj2q（HHh）

4690500

42009.81161109.8127159.81431.9240279.29（69025）

8.337.88

所选钢丝绳符合要求。

4.2.3选择提升机

D100d3100mm

D1200max2640mm

可选用JDM3.25/4（I）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,

Fj450kN,Fjc140kN,Gj136kN。

衬垫允许比压Pb200N/Cm.

下面分别验算Fj.max,Fjc,Pb的值。

FjcQgQzg2qcg4pHj2q（H击）

42009.81161109.8127159.81431.9240279.29（69025）331.8kN450kN

FjcQg4.29.8141.2kN136kN

FsFx22

pb—-175.8N/cm200N/cm

Dndn

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

FsQgQZg2qcg4pHj2q（HHb）331.8kN

FxQzg2qcg4p（HjH）2qHh

161109.8127159.81431.92（40690）279.2925

267.4kN

根据以上计算结果，可知所选提升机满足要求。

4.2.4相对位置计算

落地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a为

180

ao3.39rad

180o

式中：

之计算值为

rRsrR

arcsinarctan

.Ht2（srR）Ht

上式中R,r分别为主导轮及导向轮的半径。

井塔高度Hj

HjHtHg0.75R30m

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

4.2.5预选电动机

经济速度V

v0.4,H0.4,69010.5m/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。

电动机的同步转速n600r/min。

初步计算电动机容量N

kQgvm

N巴793.9kW

式中：

•=0.85，取E=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=800kWne

591r/min;d

0.92,

2.06;（GD）d7.15kN/m

4.2.6运动学计算

计算总变位质量

先计算变位重力

GQ2（

Qzs2qc）g

GzGw

GjGtGd827.61kN

式中：

Gz为主绳变位重:

力，Gz

np（H

2Hj）Gw为尾绳变位重力,

Gwngq（H2Hh）:

为电动机转子变位重力,

（GD）di2

D2i

根据G可求出变位质量m

mG84363kgg

4.2.7加减速度的确定

考虑到《煤矿安全规程》的规定，a1,a3均应小于0.75m/s。

以

充分利用电动机的过载能力和减速器允许最大力矩的限制为原则，

计算出的加速度a1<0.66m/s2。

取实际的工a1=0.65m/s2。

考虑到

以自由滑行运转的减速度0.64m/s2，而采用适当制动力时的减速

度为0.87m/s2，决定采用0.75m/s2作为实际的减速度a3

运行学参数计算

先用下式确定Vm

罐笼提升通常采用五阶段速度图。

采用h4=2.5m,v4=0.5m/s,若略去最后停车阶段，可得出相应各阶段的行程和时间

h92.5m;h2475.8m;h379m;h42.5m

t115.8s;t249.7s;t313.3s;t45s

取0=22s,则

Tx=t1+t2+t3+t4+0=105.8s

4.2.8防滑验算

取摩擦系数卩=0.2，此时°d>1.75.

动防滑验算

取卩=0.25。

在提升货载时，验算加速阶段的。

d>1.25;在下

放货载时，验算紧急制动时，可令'd1。

这里，只验算正常最重货载（矸石）提升，以及正常最重载

（因为材料重力小于矸石，较重设备与矸石重力相近，故仍以矸石

为准）下放两种情况

由以上计算结果可以看出，本系统在正常作业时，防滑安全系

统均较为富裕。

考虑到副井作业的多样性（例如偶尔下放大件设备）

这也是合理的。

4.2.9动力学计算

由以上已知各参数，代入动力方程式，各阶段拖动力计算结果

如下

4.2.10电动机容量验算

等效容量Nd

过负荷验算:

在确定al时，已经考虑了过负荷能力。

由于多绳罐笼采用摇台

作为承拉装置，因此可不必再进行负荷性能的校验。

根据以上分析，预选的Nc=800kw的电动机是满足要求的，而

Ne800

1.07

且具有肌741.5的富裕系数。

副井最大班作业时间平衡表（电算输出）

附表1副井作业时间平衡表

ZYS

TX/

TS/

142

21.

142

11.

240

534

8.9

240

393

6.5

600

677

11.

92.

1.5

127

17.

109

99.

181

.48

注：

最大班井工人按

130人计算，提矸石作业量按40000kN计

工作制度：

310d/a;15h/d

设计提升能力：

700万t/a

提升钢丝绳、提升机、井架、

卸载高度：

16m

提升方式：

双箕斗提升

5.1

关于主井提升系统

矿井的提升设备主要是由提升容器、

天轮和装卸载设备等组成。

进行提升设备选型设计时，矿井年产量An和矿井深度Hs为已知条件,当提升容器的类型确定后，还要选择容器的规格。

在提升任务确定后,选择提升容器的规格有两种具体情况：

一是选择均较大的规格的容器，一次提升量较大，则提升次数少。

这样，因为一次提升量较大，

所需的提升钢丝绳直径和提升机直径较大，因而初期投资较多。

但提

升次数较少，运转费用较少。

二是选择较小规格的容器，情况和上述

相反，因而初期投资较少，而运转费用较多。

其原则是：

一次合理提升量应该使得初期投资费和运转费的加权平均总和最小。

其结构简单

5.2设备选型

5.2.1提升容器的确定

小时提升量As

CafAn1.15X1.2X700X104

As=…“=2077t/h

fbjJ310X15f

式中：

Ah—小时提升能力，t/h；af—提升能力富裕系数，a

=1.2；

br—年工作日，br=310d;t—日工作时间，t=15h

提升高度估算H

H=20+672+16=708m

提升速度估算

V）=0,6XV708=16m/s

一次提升时间估算

一次提升量

选择提升容器

由于主提升是矿井的咽喉，根据矿井现有提升的经验，主提升留有一定的富裕能力是很有必要的。

因此，主提升容器选择一对50t箕斗。

箕斗主要技术参数见下表。

箕斗主要技术参数

序

号

项目

单

位

结果

名义载重Q

有效容积V

52.5

自重

全高

9.25

最大提升高度

800

一次提升量

一次提升量Q=40.6t

5.3选择钢丝绳

绳端荷重

Q=Q+C=（22+20）x10=42000kg

实际提升高度

Ht=20.4+807.43+15+7.61+0.3=850.74m

钢丝绳的悬垂长度

Hj2+H+H-Hx=899.24m

钢丝绳单位长度重量

Qd42000

4（1.1/mHc）=4（1.115700/7899.24）=669kg/m

主提升钢丝绳主要技术参数

主钢丝绳直径d

39.00

主钢丝绳单重p

kg/

7.840

主钢丝绳最粗钢丝直

径5

3.20

主钢丝绳全部钢丝破

断力总和Q

1090.

主钢丝绳抗拉强度b

1950.

尾绳选择

尾绳钢丝绳主要技术参数

钢丝绳直径（宽x厚）

166x

钢丝绳单重q

kg/

17.68

钢丝绳全部钢丝破断

力总和Qw

2110

钢丝绳抗拉强度"w

1373.a00

5.4系统不平衡重量计算

△=2qk—4pk=2Xl7.68—4X7.84=0kg/m

△/4pk=0/（4X7.84）=0,提升系统按等重尾绳计算。

5.5选择提升机

5.5.1主导轮直径

Dg>90d=80X39=3120mm

Dg>12005=1200X3.2=3840mm

5.5.2最大静张力

F=（42000+4X7.84x893.01）x9.81x10-=686.75kN

5.5.3最大静张力差

Fc=20x9.81=196.2kN

5.5.4选择提升机

选择JKM—4.5x4（皿）E型落地式四绳摩擦提升机，其主要技

术参数如下：

主导轮直径：

D=4.5m

天轮直径：

CM=4.5m

最大静张力：

Fj0=900kN

最大静张力差：

Fo=220kN

旋转部分变位重量

G=29t

天轮变位重量：

G=11.5x2=2

衬垫摩擦系数：

a=0.25

衬垫比压：

Pm=1.962MPa

钢丝绳间距：

a=350mm

5.6提升机衬垫比压及钢丝绳安全系数验算

561钢丝绳安全系数验算

规程要求的安全系数：

m=7.2—0.0005Hc=7.2—0.0005X899.24

=6.75

钢丝绳实际安全系数：

m=410901.177=7.47>6.75

686.75

5.6.2比压验算

pb2Fj—F=2686.75T96.2=1.49MPa<1.962MPa

nDd44.544

5.7选择电动机

5.7.1提升速度

《煤矿安全规程》允许的最高速度：

Vm=0.6X..837.51=17.36

m/s取Vn=14m/s。

5.7.2

电动机功率

选

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