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1、太原理工大学阳泉学院毕业设计说明书全套CAD图纸，联系153893706毕业生姓名：专业：机械设计制造及其自动化学号：指导教师所属系（部）：机电系二八年五月太原理工大学阳泉学院毕业设计评阅书题目： 某煤矿双立井固定机械设备选型设计 机电系 机械设计制造及其自动化 专业 姓名 白利江 设计时间：2008 年 3 月 24 日 2008 年 6 月 8 日 评阅意见：成绩： 指导教师：（签字） 职务：200 年月日太原理工大学阳泉学院毕业设计答辩记录卡 机电 系机械设计制造及其自动化专业 姓名 白利江 答 辩 内 容问 题 摘 要评 议 情 况 记录员： （签名）成 绩 评 定指导教师评定成绩答辩
2、组评定成绩综合成绩注：评定成绩为100分制，指导教师为30%，答辩组为70%。 专业答辩组组长：（签名） 200 年月日前 言本次毕业设计可能是我学生生涯最后的一次学习机会，在此首先感谢学院和指导老师陈彩萍教授对我设计的支持和帮助，为我以后的工作打下了一个有益的基础。本设计针对某煤矿双立井固定机械设备选型设计，内容涉及较多，设计时间较长，是一个设计的过程，更是一个学习的过程。通过前面的实地实习，在老师的努力下收集到了较为齐全和准确的相关资料，其中包括了井底运输机械；主、副井提升设备及流体机械设备的了解，为本次设计打下了一个良好的基础。同时涉及的参考文献较多，多数为十几年前的老版本，难免存在一些
3、错误，还望大家见谅。根据设计大纲所要求内容，将设计分为六章，内容主要有三部分，第一部分主要是对井底运输机械选型设计,内容涉及第一章。二到三章为设计的第二部分，也是本次设计的核心内容，主要是对主、副井的提升系统，选择合理的提升设备。最后一部分是流体机械部分的设计，内容涉及第四到六章。整个设计内容可靠、数据可信。若存在问题，希望各位评审老师批评指正。目 录摘 要1Abstract2第一章 运输部分选型计算3一、计算条件3二、采煤机的选型31、预选32、验算3三、刮板输送机的选型41、预选42、验算5四、顺槽用转载机的选型8五、带式输送机的选型81、预选82、验算9六、电机车和矿车的选用111、确定
4、机车最高牵引矿车数122、电机车台数计算13第二章 主立井提升设备选型计算14一、计算条件14二、一次提升量的计算141、箕斗的选定142、提升钢丝绳的选择153、提升机和天轮的选择164、提升机与井筒相对位置的计算165、预选提升电动机186、提升系统总变位质量187、运动学参数计算198、动力学参数计算219、电动机容量校核2310、提升电耗及效率24第三章 副立井提升设备选型计算26一、计算条件26二、矿用罐笼的选择及验算261、选择提升钢丝绳和尾绳282、选择提升机293、井塔高度的确定304、预选电动机305、提升系统总变位质量316、确定提升加,减速度a1,a3327、运动学参数计
5、算338、动力学参数计算349、电动机功率校验3510、防滑校验3611、副井作业平衡表39第四章 排水设备的选型设计41一、计算条件41二、预选水泵的型号与台数411、水泵必须的总排水能力412、水泵所须的扬程的估算413、初选水泵42三、选择管路系统421、管路趟数422、管路材料423、排水管内径424、验算壁厚435、选择吸水管径43四、计算管路特性431、管路布置432、估算管路长度433、阻力系数Rt的计算444、管路特性方程445、绘制管路特性曲线456、电动机功率467、电耗计算：46第五章 通风设备选型47一、计算条件47二、风机选型471、计算风源必须产生的风量和风压472
6、、选择风机473、确定通风机的工矿点474、电动机功率计算49第六章 空气压缩机的选型设计50一、计算条件50二、压缩空气站供气量的确定50三、估算空压机必须的出口压力51四、选择空压机的型号和台数51五、选择输气管管径51六、压缩空气站年电耗确定51结束语52附 录53参考文献53【外文文献】155【中文翻译】165【外文文献】270【中文翻译】279致 谢84某煤矿双立井固定机械设备选型设计摘 要本次毕业设计是以煤矿双立井固定机械设备选型为设计对象，主要是为一个年产120万吨的矿井设计一套经济而配套的固定机械及运输设备，该矿可采煤层为9号煤，煤层倾角为2到4，可采厚度为3.3米，采用双立井
7、开拓方式开采，矿井排水高度为280米，正常涌水量为130m3/h，最大涌水量为250 m3/h，最大涌期为65天，矿井风量为114 m3/s，初期负压为3270Pa，末期负压4130 Pa。该矿设计两个采区，每个采区各设置一个工作面。该毕业设计主要由井底运输设备的选型设计（包括：采煤机的选型、刮板输送机的选型、转载机的选型、皮带输送机的选型、矿用电机车及矿车的选择和辆数的确定等）、提升设备的选型设计（包括：主井提升系统的选型、副井提升系统的选型等）和流体机械设备的选型设计（包括：中央水泵房的布置及排水方案的确定、水泵的选型和泵台数的确定；通风机房的布置及通风机选型和台数的确定；压风机房的布置及
8、压风机的选型和台数的确定等）。关键词：运输机械 提升机 排水设备 Some coal mine double vertical shaft fixed mechanical device shaping designAbstractThis graduation project is take the coal mine double vertical shaft fixed mechanical device shaping as the design object, but mainly is one yearly produces 1,200,000 tons mine pits to
9、design set of economies the necessary fixed machinery and the transport vehicle, this ore may mine coal the level is 9 coals, the coal bed inclination angle for 2to 4, may pick thickness is 3.3 meters, uses double vertical shaft development way mining, mine pit draining water is highly 280 meters, w
10、ells up the water volume is normally 130m3/h, wells up the water volume is most greatly 250 m3/h, wells up the time is most greatly 65 days, the mine pit amount of wind is 114 m3/s, the initial period negative pressure is 3270Pa, last stage negative pressure 4130 Pa.This ore designs two panels, each
11、 panel establishes a working surface.This graduation project mainly by bottom of the well transport vehicle shaping design (including: The coal mining machine shaping, the scraper conveyer shaping, the extension carrier vehicle shaping, the leather belt conveyer shaping, the mineral product electric
12、 locomotive and the mine car choice and the number of vehicles indeed grade), the lift technique shaping design (including: Main well promotion system shaping, vice-well promotion system shaping and so on) and fluid machinery equipment shaping design (including: Central water plant arrangement and d
13、raining water plan determination, water pump shaping and pump Taiwan number determination; Ventilates the engine room the arrangement and the ventilator shaping and the Taiwan number determination; The air compressor room arrangement and the air compressor shaping and the Taiwan number indeed grade)
14、. Key word: Transport machinery Elevator Drainage第一章 运输部分选型计算一、计算条件矿井年产量： =120万吨/年煤层倾角： 24可采高度： H=3.3 m原封煤容重： =1.34 t/m3散煤容重： =1.15t/m3工作面长度： =150 m年工作日： =300 天本矿采用“四六”工作制（三班出煤，一班检修），每班割煤两刀（矿井以两个工作面满足产量）。二、采煤机的选型采煤机是机械化采煤作业的主要机械设备,其功能是落煤和装煤,采煤机械分为采煤机和刨煤机两大类,目前应用最广泛的采煤机是滚筒采煤机.1、预选根据所提供的原始数据资料中所给的煤层厚度
15、及设计年产量等信息，可初步选用我国自行生产的MG300-W型双滚筒采煤机。基本参数如下表：电机功率（kw）300适用采高(m)2.13.7m适用倾角（度）035截深B(m)0.63滚筒直径（m）16牵引速度vc (m/min)05.982、验算（1）理论生产率=603.30.635.981.3=969.7 t/h（2）实际生产率Qm= QtK1K2=969.70.50.6=290.91 t/h式中：K1与采煤机技术上的可靠性和完备性有关的系数，一般为0.50.7。这里取0.5K2是考虑由于工作面其他配套设备的影响、处理顶板事故、劳动组织不周到等原因造成的采煤机被迫停机所占用的时间系数，一般为0
16、.60.65，这里取0.6（3）设计小时生产率=31503.31.340.63/6=208.9 t/h式中：每班工作时间，h由以上计算可知MG-300W型双滚筒采煤机符合要求三、刮板输送机的选型刮板输送机是连续动作式运输机械的一种，由于其机身低矮，可以弯曲，运输能力大，结构强度高，能适应采煤工作面较恶劣的工作条件。它除了运煤外，还能给采煤机作运行轨道；作为移置液压支架的支点；清理工作面的浮煤；悬挂电缆、水罐、乳化液管等。它是缓倾斜长壁采煤工作面唯一的运输设备。1、预选根据MG300-W型双滚筒采煤机的生产能力可初步选用SGD-630/180型刮板输送机。基本参数如下表：运输能力350 t/h刮
17、板链速0.92m/s破断拉力850KN中部槽尺寸(1500630220)mm2、验算(1)运输能力的验算式中：采煤机的生产能力，t/h中部槽具有的装载断面面积刮板链速度，m/s 采煤机牵引速度，m/min装满系数，一般小于1，这里取0.9散煤容重，kg/m3中部槽装煤的可堆积角按300，散煤密度1150 kg/m3，中部槽的装煤断面F，按下图所示的形状，从几何关系可求得：中部槽物料断面图 由上计算可知,当采煤机的运行方向与刮板链运行方向相同时，中部槽的装煤断面能够承受。反之，也然。（2）运行阻力计算中部槽单位长度上的装煤量按链速计算，即煤在槽内运行的阻力系数=0.6，刮板链在槽内运行的阻力系数
18、=0.4，计算重、空段的运行阻力。 式中：L刮板输送机长度，m刮板链单位长度的质量，kg/m倾斜角度（3）刮板链张力计算：如下图所示，按求出的重段、空段运行总阻力和，然后确定刮板链的最小张力点。2134双机头驱动刮板输送机计算图按逐点计算法得因下端有驱动装置，故上端有驱动装置,故由0.6-0.4=0.651376-0.4166470判定刮板链最小张力在“1”点取最小张力为3000，用逐点计算法求刮板链在各点的张力为：S1=3000 NS2= S1+=3000+87933=90933 NS3- S1=0.6-0.4因此：S3=50765 NS4- S1 =0.6（+）因此：S4=63251.4
19、N(4)电动机功率计算重载时的电机功率空载时的电机功率电动机轴功率考虑到采区特殊情况，很难准确计算额外阻力，所以所选电动机的功率应增加1520%的备用量。 因此配备240KW电动机双头驱动能满足需要。（5）刮板链安全系数，查得1864的C级圆环链的破断拉力为410KN，边双链负荷分配不均系数取0.85经以上计算知，所选输送机适用。四、顺槽用转载机的选型转载机一般安装在综采工作面与顺槽的交接处，将工作面刮板输送机运出的煤转载到带式输送机上。根据所选用的MG-300W型刮板输送机的生产能力等相关整数可选为SZD-630/75型顺槽用转载机。其基本参数如下表：运输能力(t/h)450刮板链速（m/s
20、）0.92破断拉力KN850规格（mm）中部槽尺寸 mm1500630220电机功率KW75五、带式输送机的选型带式输送机是以胶带兼作牵引机构和承载机构的一种运输设备，它在矿井地面和井下运输中得到极其广泛的应用。可伸缩带式输送机用于综合机械化采煤工作面的顺槽运输。由于工作面向前推进的速度越来越快，这样，拆移顺槽中运输设备的次数和花费的时间占总生产时间的比重增大，影响采煤生产力提高，所以采用可伸缩输送机可以大大减少顺槽输送机拆移次数，充分发挥综采设备的能力。带式输送机主要根据输送能力，巷道长度等参数选择，然后计算运输能力及相关参数，运行阻力，输送带强度，整机牵引力及功率。1、预选根据刮板输送机的
21、运输能力和顺槽长度可初步选用SDJ-150型便拆装式带式输送机。基本参数如下表：型号运输能力（t/h）输送长度（m）带宽（mm）SDJ-15063010001000带速（m/s）电机功率（kw）机头外型尺寸（mm）1.902754755226616152、验算（1）输送带宽度 按已知条件，取原煤的动堆积角为250；原煤的堆积容度按散煤容重950kg/m3计算，输送机的工作倾角取00，倾斜系数为0，选用带速1.9m/s，为保证给定的运输能力带上需具有的堆积横断面积为查矿山运输机械中表（4-12）输送机的承载托辊槽角为300，物料的动堆积角为250时，带宽为1000mm的输送带上允许物料堆积的横断
22、面积为0.11670m2,此值大于计算所需的堆积横断面积,据此选用宽度为1000mm的输送带能满足需要。经如上计算，确定选用带宽B=1000mm的680S型煤矿用阻燃输送带。输送带按qd=15kg/m计算。（2）牵引力及运行功率参照类似的带式输送机，取,.水平运输的阻力系数取0.022，得本输送机长1000m，按矿山运输机械中表（4-18）取附加阻力系数C=1.09，略去特种阻力WT1和WT2，按矿山运输机械中式（4-63）计算，水平运煤的牵引力由于本机是水平运输，所以空转功率可不计算，所需电机功率，按水平逐煤某时的牵引力计算，取输送机水平运煤的正功率为：水平运煤的带式输送机，按正功率选电动机
23、15%的备用量，因此N=1.15=74KW所以可选用75KW的DSB-75型隔煤电动机。（3）输送带张力a、计算输送机备区段的运行阻力按SDJ-150型带式输送机的参数和给定条件，本机只有重段和空段两个直线区段，重段和空段的主要阻力按下二式计算重段空段b、输送带各点的张力为简化计算，输送带绕径滚筒的两项阻力按输送带的张力增加5%计算，依逐点计算法得：S2= S1+Wk= S1+4269S2= S2+W2-3= S2+ 0.05S2= 1.05S1+1.05Wk=1.05S1+4483S2= S3+WZh=1.05S1+29514按式列出满足摩擦牵引力的张力关系，。由于本机为单滚筒驱动，取，胶面
24、驱动滚筒，采区空气潮湿，摩擦力备用系数取，因此代入上式得，S4= 5.34S1,联立上式得: S1=6880将S1得值代入上列各关系式得: S2= 1114.9S3= 11707S4=36739按重段输送机带最大允许重度的要求,重段的最小张力点S3,应不小于Smin(重段托辊间距)所以能满足要求。（4）输送带强度验算选用的680S型阻燃输送带的拉断强度为680N/mm。带宽B=1000mm，可得安全系数所以SDJ-150型带式输送机符合要求。六、电机车和矿车的选用电机车运输是矿井水平巷道长距离运输的主要方式，它是矿井运输中极为重要的部分。电机车具有良好的性能，它运行速度快，效率高，维护简单，运
25、转可靠，成本低，适用于弯道和支线较多的运输巷道，可以作多种运输工作。根据年产量及给定矿车的轨距可初步选用ZK10-9/550型电机车。其基本参数如下表：电机车粘着质量t轨距mm机械传动比制动方式速度km/h电压v牵引力N10900692机械165504330MGC3.3-9型矿车基本参数装载量（t）轨距（mm）允许牵引力N自重t3900900001.321、确定机车最高牵引矿车数（1）按粘着条件计算，取（2）按牵引力电动机温升条件计算，查得机车的长时制牵引力Fch=4330N长时制速度vch=16km/h,取，由于两个工作面满足年产量，且Q1= Q2 =Q。列车往返一次运行的时间T，应按加权平
26、均距离来计算。（3）按制动条件计算，制动空行程时间按t=2s计，实际制动距离为（4）确定列车组成由上计算看出，按制动条件求得的矿车数比另两个条件算得的矿车数少，因此列车组成由11辆矿车组成。2、电机车台数计算（1）一台机车，在一个工作班内能往返运行的次数Z1（2）每班需要运送的煤矸石列车数Zb,Ab=2667t，K1取0.6，n=11,Ag=200t，（Ag为每班外运矸量）式中：运输不均匀系数，一般取0.6矸石系数每班用于运输煤需机车台数为考虑备用和检修的机车（当时，）因此，电机车台数应为4台。第二章 主立井提升设备选型计算一、计算条件矿井年产量： =120 万吨/年主井井深： 卸载高度: 装
27、载高度: 矿井提升不均衡系数： C=1.15 年工作日： =300 天每天净提升时间： =14 h矿车型号： MGC3.3-9固定式矿车矿车自重（kg）名义载煤量（kg）容积V(m3)散煤容重（kg/m3）1320030003.31150二、一次提升量的计算1、箕斗的选定(1)提升高度(2)经济提升速度 (3)一次提升循环估算时间Tx 式中：a-提升加速度,估取a=0.8m/s2u-箕斗在卸载曲轨内爬行时间,取u=10s-箕斗装卸载时间,取=10s(4)小时提升次数(5)小时提升量As取提升不均衡系数C=1.15,提升能力富裕系数Cf=1.20(6)一次合理提升量 考虑为以后矿井生产能力加大留
28、有余地,由单犟箕斗规格表1-3中选择名义装载重量为60kN的箕斗,其主要技术规格如下:自 重 Qz=5000N全 高 Hr=9450mm有效容积 6.6m3 容器间中心距 S=1870mm实际载重量 Q=1.15106.6=75kN2、提升钢丝绳的选择(1)钢丝绳最大悬垂长度Hc预估井架高度 Hj=32m, Hc=Hj+H+Hz=32+305+20=357m(2)估算钢丝绳每米重力 取钢丝绳抗拉强度 选取619-1550-40-特-镀锌-右交叉捻,其技术特征为:钢丝绳直径d=40mm,绳中最粗钢丝直径,钢丝绳全部钢丝断裂力总和Qd=937500N,每米重P=57.17N/m。(3)钢丝绳安全系
29、校核 所选钢丝绳满足安全要求,合格可用.3、提升机和天轮的选择(1)提升机卷筒直径D 据此选用2JK-3.5/11.5提升机,其技术特征为:卷筒直径D=3.5m,卷筒宽度B=1.7m,许用最大静张力Fjm=170kN,变位重量Gj=297kN,减速器最大输出扭矩Mnm=300kN.m,两卷筒间隙a=140mm,两卷筒中心距S=1870mm。(2)实际需要卷筒的容绳宽度由于B,因而采用单层缠绕。(3)钢丝绳实际最大静张力Fjm之校核Fjm=Q+Qz+PH=60000+50000+57.17305=127437N170000N(4)钢丝绳实际最大静张力差Fjc之校核Fjc=Q+PH=60000+5
30、7.17305=77437115000N由(3)(4)两项校核可知所选提升机强度可满足要求。(5)天轮之选择据此选用井上TSH型固定天轮,其技术特征为:天轮直径Dt=3.5m,变位重量Gt=11330N。4、提升机与井筒相对位置的计算(1)确定井架高度Hj;据第373条规定,考虑实地提升速度低于8m/s,取过卷高度Hg=8m。Hj=Hx+Hr+Hg+=15+9.45+8+=33.76m确定Hj=35m,与预估值相差不大,未影响钢丝绳安全性能,故可用。(2)计算卷筒中心至井筒中钢丝绳间的水平距离Ls(3)计算钢丝绳弦长Lx提升机卷筒中心与机房地平高差0.7m,机房地平与井口高差0.5m,取Co=
31、1.2m,则Lx5h所以所选罐笼满足要求。1、选择提升钢丝绳和尾绳副井提升作业复杂多变,通常以提升矸石为准来选择钢丝绳,但在选绳后,应对提人时的安全系数进行验算,以保证安全,在升降大型设备时,需据具体情况进行核算,提出安全措施后,方可进行。一次提矸量 一次人员量 提升高度 H=450m尾绳环高度 初估井塔高 钢绳最大悬垂长度 主钢丝绳安全系数 升降物料时 升降人员时 拟务虚绳摩擦提升机,主绳根数钢丝抗拉强度对于摩擦提升采用为宜.由此估算主绳每米重力P据此,选择6(30)-1550-22-特-镀锌-顺捻钢丝绳作主绳,左,右捻各二根.其单绳每米重P=19.37N/m,直径d=22mm,绳中最粗钢丝
32、直径,全部钢丝拉断力之和Qd=332500N。尾绳数一般取主数的二分之一,且尽量选配等重尾绳。本设计中尾绳数n2=n1/2=2,则尾绳每米重q据此,选847-8815扁钢绳二根,其单绳每米重q=37.90N/m.尾绳稍轻于主绳.考虑到=4p-2q=419.37-237.9=1.68N/m而且,故可视为等重尾绳,以下即按等重尾绳系统计算。主绳安全系数校验提矸时 提人时2、选择提升机考虑塔式井架,不设导向轮,这样按有关规定,提升机卷筒直径应符合下列条件由此可选JKM-1.85/4()型塔式多绳摩擦提升机,其技术技术特征为摩擦轮直径D=1.85m设计最大钢丝绳静张力 设计最大钢丝绳静张力差 减速器传
33、动比 减速器最大输出扭矩 提升机(包括减速器)变位重力Gj=77.8kN以提矸作业为准,难处提升机强度。最大静张力最大静张力差 和的实际值均小于设计值,强度校验合格.摩擦轮衬垫比压pb的校核上升侧静张力 下降侧静张力 对于副井,可能性有提矸与下料石同时作业的情况,经计算此时比压,同样小于的允许值,衬垫合格可用。由以上校验说明,所选JKM-1.85/4()型摩擦提升机可用。3、井塔高度的确定 由上结果可定=22m式中 -容器全高, =4.82m -过卷高度,根据规定,该系统最大提升速度.按插值计算其过卷高度不得小于8.06m,考虑防撞梁位置,定=10m。4、预选电动机计算经济速度 电动机转数 取电动机同步转数,此时相应最大提升速度为按提矸作业预选电动机功率式中 K-矿井阻力系数,对罐笼提升取K=1.2; p-动力系数,对于罐笼提升取p=1.4; -
