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1、120万吨矿井机械设备选型计算摘要本设计主要对中型矿井生产所用的运输设备以及固定机械设备的选型进行的一次合理选择。矿井提升需要用一些专用的提升设备，主要有提升机，以及一些辅助设备；排水是矿井生产的固定设备。矿井提升设备是矿山较复杂而庞大的机电设备，它不仅承担物料的提升与下放任务，同时还上下人员；排水设备主要是合理排出井下水，以保证矿井的正常生产。本书分四章就以上几种设备的选型计算方法进行系统论述。关键词：提升机、水泵1,300,000 tons mine pit mechanical device shaping computationAbstractA reasonable choice t
2、o the large-scale mine pit production which this design mainly which uses the transport vehicle as well as the fixed mechanical device shaping carries on.Because the need for upgrading some dedicated upgrade equipment, mainly to upgrade machines, and other ancillary equipment; Mine drainage producti
3、on is fixed equipment. Mine shaft upgrade equipment is more complex and large electromechanical equipment, not only to upgrade materials and decentralization mandate also on staff; Underground drainage equipment from the water main is reasonable to ensure the normal mine production; . The book consi
4、sts of four chapters on the above types of equipment models systematic exposition of the methodology. Keyword : upgrade machines；pumps绪 论毕业设计，作为毕业前夕一次综合性训练，是对我们所学理论知识的一次总结、检验和完善。通过这次设计，对我们所学理论知识和生产实践相结合有很大帮助。对于培养分析问题和解决问题的能力以及融会贯通和巩固发展所学知识也受益非浅；我们要较系统的了解矿用提升设备和排水设备在设计中的各个环节，包括从总体选型原则，从煤的开采、运输，及提升设备和
5、排水设备的选型、校核以及强度计算和经济合理性等等。并通过这一实践，开阔了思维，丰富了知识，为我们即将做上工作岗位打下了良好的基础，可以说，毕业设计是一次难得的锻炼机会。毕业设计是一个重要的教学环节，通过毕业实习使我们了解到一些实际与理论之间的差异。在各位老师及有关技术人员的指导下锻炼自己独立思考、分析、解决问题的能力，把我们所学的课本知识与具体实践结合起来，真正达到学为所用。在设计过程中，得到了指导老师郭晓娥的精心指点.由于时间比较仓促以及经验不足，缺点和错误在所难免，希望老师们能给予批评指正，为我们以后在工作岗位上能很好得完成工作任务，打下了良好的基础。 一、主井提升设备选型计算（一）计算条
6、件1、计算条件 矿井年产量： 为120万吨井筒深度： 为240米装载高度： 为20米卸载高度： 为20米工作制度： 年工作日为300天，日提升14小时提升方式： 双箕斗提升，采用定量装载。（二）提升容器的选择确定1、小时提升容量=式中 不均衡系数：规范规定：有井底煤仓时为1.10-1.15，无井底煤仓是为1.20。提升能力富裕系数2、经济提升速度提升高度：240+20+20=280提升速度：3、一次提升时间计算 初估加速度 a=0.8 m/s 式中 u容器起动初加速度及爬行段延续时间.4、一次提升量 按Q的计算值可选用78t箕斗,因多绳提煤箕斗8t系列,故选用Jos9/110x4标准底卸式四绳
7、qt箕斗,载重Q=9000kg ,自重 =10800kg ,全高Hr=13350mm。5、按选定的Q=9000kg,所需的提升速度（1）一次所需的提升时间: Tg=（2）所需的提升速度：（三）钢丝绳的选择提升钢丝绳是提升系统的重要组成部分，它直接关系到矿井的正常生产和人员的安全，还是提升系统中经常更换的易耗品在矿井提升中，根据用涂，选用合适的钢丝绳，扬长避短，充发挥它们的作用。决定钢丝绳的类型，首先应按以下原则确定：（1）使用中不松股；（2）符合使用场合及条件；（3）特别注意作业的安全。同时还应考虑以下因素：（1）在静筒淋水大，水的酸碱度高，以及在出风井中，由于腐蚀严重，应选用镀锌钢丝绳；（2
8、）在磨损严重条件下使用的钢丝绳，如斜井提升等，应选用外层钢丝尽可能粗的钢丝绳；（3）弯曲疲劳为主要损坏原因时，应选用接触式或三角股绳；（4）实践证明，提升钢丝绳用同向捻绳较好，多绳摩擦提升用左右捻各半：单绳缠绕式提升钢丝绳的选用原则是：为防止缠绕是松捻，钢丝绳的捻向应与绳在卷筒上缠绕时的螺旋线方向一致，目前单绳缠绕多为右旋，所以多选右同向捻绳；（5）罐道绳最好用半密封绳或三角股绳，表面光滑，耐磨损；（6）用于温度高或有明火的地方如矸石山等，最好用金属绳芯钢丝绳。1、绳端荷重2、钢丝绳悬垂长度式中 预估井架高度 3、预估算钢丝绳每米重P取m为9。按矿山固定机械手册表55推荐，选用（YB829-7
9、9），6（34）+1-31-140-41型三角股钢丝绳，左右捻各二根，查钢丝绳规格表，其规格为：3.914kg/m,d=31mm, =56850kg; =140kg/m4、尾绳单位长度重量计算选用（GB1120-74）6（31）+1-425-140-1型普通圆股钢丝绳二根，查钢丝绳规格表：7.929kg/m,d=745mm, =118000kg, =140kg/ m。因，所以下列计算均按平衡系统考虑。钢丝绳的公积抗拉强度，一般以选用155170kg/ m为宜，对于仅提升物料的主井或只提升物料的辅助提升，可以选用140kg/ m。（四）提升机选择1、主导轮选择 式中 最大钢丝绳直径。2、最大静拉
10、力和拉力差计算选择LKM3.2514（）10.5型多绳摩擦提升机，其主要技术数据如下：主导轮直径：3.25m,主导轮变位重量：18.3t；最大静张力：45t； 最大静张力差：14t；导向轮直径：3m；导向轮变位重量：2.38t（五）提升系统的确定1、井塔高度 式中 箕斗在卸载位置时底部高出煤仓的高度一般取0.30.5m；导向轮楼层地板（包括有关梁的厚度）。因此井塔选TZD2.84-45A型。2、尾绳环高度取15m3、悬垂长度4、主导轮与导向轮之水平中心距5、围包角的确定+取u0.2，则-1，查表得0.969（六）提升容器的最小自重1、按静防滑条件，容器自重为式中 箕斗提升的阻力系数取0.075
11、；静防滑安全系数。或当时，查表得2.1532、按动防滑条件 式中 动防滑安全系数或当 取0.8时，查表2.3517；得0.2639（七）钢丝绳与提升机的校验1、首绳安全系数上面选用的钢丝绳抗拉强度符合要求。2、最大静拉力和拉力差 （八）衬垫材料单位压力 摩擦式提升机主导轮上的.衬垫作用是：当提升钢丝绳端部荷载拉紧钢丝绳，并以一定的正压力，紧压在称垫上时，提升钢丝绳与成称垫之间便产生很大的摩擦力，此摩擦力必须保证提升机在各种工作情况下，都不会出现提升钢丝绳在主导轮的称垫上有滑动现象。用作摩擦.衬垫的的材料，应具有以下的性能：1、要有较高的摩擦系数，而且水或油类对摩擦系数的影响要小；2、具要较高的
12、耐磨性能，磨损是时产生的粉尘，必须是对人和机器是无害的；3、应具有较高的压强；4、材料的来源要广，价格应低廉，加工和拆装应比较方便。单位压力：（九）预选电动机1、依据所需的提升速度，计算电动机的转数=式中 i减速比，所选为105。2、依据，取:294rpm，计算提升机的最大速度3、预算电动机功率 =式中 K矿井阻力系数，取K1.11.2；P动力系数，当采用自然通风式电动机时，取P1.11.2；当采用强迫通风式电机时，取p-1.01.05；减速器的传动效率，减速器采用滚动轴承时，取0.96；减速器采用滑动轴承时取0.85。选择YR603-201730型电动机一台，查电动机产品样本，得到技术参数如
13、下：630KW（根据的数值，可以电动机产品样本中选用电动机其额定容量）294rpm,V=6000v, =2850,=1.7（十）提升系统变位质量1、变位重量 2、变位质量（十一）提升速度图1、采用六阶段速度图图 速度图2、加速度的确定（1）初加速度按照规范中的规定，箕斗开始加速运行段也必须限定加速度a数值，才能保证让箕斗在脱离曲轨时的速度不超过.m/s，而箕斗在卸载曲轨中的行程一般显2.132.35。初速度一般取0.350.5m/s（2）正常加速度：按减速器最大力距计算式中 减速器轴输出端允许的最大力距kg.m，最大轴输出扭距为23（t.m）；不包括电动机变位质量的提升系数给的变位质量；可按下
14、式计算：按电动机过负荷系数：式中 起动阶段电动机产生的平均力。10.750.87电动机的额定力0.751.712549.716001（kg）按防滑条件计算：0.7在计算容器最小自重时已定，最后取0.73、减速度的确定按自由滑行：按防滑条件： 式中 当，0.2时，1.744最后选取0.84、爬行速度和距离按自动控制：0.5m/s; =3m5、速度图计算已知：=4.762m/s; =314m;=1.5m/s;=2.3m;=0.49m/s;=0.7;=0.8;=0.5m/s;=3m（1）初加速度阶段（2）正常加速阶段（3）正常减速阶段（4）爬行阶段（5）制动阶段式中：末减速度：，一般取0.30.5（
15、6）等速阶段 6、提升一次循环所需时 式中 休止时间，具体所装的材料不同，休止时间不同，可查表。（十二）提升能力年实际提升能力：为保证安全运行和有足够的提升能力，在计算提升能力的时候，应考虑装载系数，但在提升机、钢丝绳选型计算中不考虑这一因素，否则可能导致提升钢丝绳安全系数及使用寿命的降低，提升机和电动机也可能出现过负荷。规范规定；一个水平或多水平的第一水平，应有20%左右的富裕能力，即大约为1.2（十三）电动机等效功率计算1、运动计算按平衡系统计算（）（1）提升开始 （2）初加速终了（3）加速开始（4）加速终了（5）等速开始（6）等速终了（7）减速开始（8）减速终了（9）爬行开始（10）爬行
16、终了（11）制动减速开始（12）制动终了2.等效力计算（1）计算 （2）等效时间（3）等效力3、等效功率622(kw)285故选择的水泵合适。（二）确定管路趟数和泵房内管路布置1、确定管路趟数规程规定：主要排水设备必须用工作和备用的水管，其中工作水管的能力能配合工作水泵在20小时的总能力，应能配合工作水泵和备用水泵在20小时内排出矿井24小时的最大涌水量。2、泵房内管路布置采用三台泵两趟管的布置：一台泵工作时可用在一趟管路排水，两台泵同时工作时，可共用一趟或分别用一趟管路排水，三台泵中有一台换作检修。（三）计算管径选择管材1、必须的管内径若已知该管的流量，选定某一流速不是随意的，因为流速确定后
17、就确定了管径。管径的大小直接涉及排水所需电耗和装备管道的基本投资少；若管径偏大，水头损失小，电耗低，但所需基本投资，综合考虑两方面。找到最经济时的管径。通常计算时，取，作为经济流速。排水管内径：式中 通过管子的流量；经济流速。对于吸水管内径，通常比排水管内径大25mm，以降低流速，减少损失取得较大的吸水高度。此时必须吸水管内径： 根据、查手册须选标准管无缝钢管作为排水管作为吸水管2、选择管材必须的管壁厚度式中 标准管内径；299-28=283mm=28.3cm C-附加厚度许用应力，无缝钢管； 管内液体压强计算值f小于所选标准厚度0.8cm,选择的管壁厚度合适。（四）计算管路特性1、估算管路长
18、度排水管长度 285+(4050)=325335取335m2、计算沿程阻力系数 考虑到钢管和铸铁管使用后发生锈蚀和沉垢，管壁粗糙加大后的粗糙管区（流速）阻力系数利用舍维列夫公式，得：吸水管：对于排水管：3、计算局部阻力系数 表2排水管，吸水管名称排水管名 称系 数90弯头0.2066=0.82445弯头0.1032=0.206.06922=0.13830弯头三 通1.5斜流三通0.5闸 阀0.26止回阀1.7扩大管0.5总 合5.026吸水管名 称系 数底 阀3.790弯头0.206收缩管0.1总 合4.0064、当量长度的计算排水局部损失的当量长度吸水管局部损失当量长度5、管路阻力损失系数
19、6、管路特性方程 故，其中以计式中 测地高度；通过管路的流量；管路阻力损失系数；管内径变化而引起阻力损失变化的系数，新管1。 7、绘制管路曲线参照水泵的流量范围，选取不同值，分别算出排水时所需扬程和六级泵相应的七分之一扬程的值如下所示，利用得的数据可绘出管路特性曲线 表3 管路特性曲线表Q（%）H(m)10 370.07 52.8720370.28 52.9030370.63 52.9540371.12 53.0250371.7653.1160372.53 53.1170373.44 53.3580374.49 53.5090375.69 53.67最大涌水期，两台泵两条管路同时使用，管路损失
20、系数与正常涌水期相同，管路特性曲线相同。8、确定工况点由管路特性曲线可知：管路特性曲线与泵扬程曲线交与点，则该点便为工况点，该工况点参数：（五）吸水高度和排水时间校验、计算允许吸水高度 =3.5m式中 实际条件下预计的允许吸水高度m；预计工况时的允许吸上真空度；泵房大气压，；矿水温度下的饱和蒸气压；吸水沿程阻力系数；吸水管内径和长度；工况流量，3000 = 0.08。2、验算排水时间正常涌水期和最大涌水期每天必须的排水时间分别为：无论正常涌水期还是最大涌水期，每昼夜的排水时间均不超过20小时，符合规程规定。（六）验算电机容量1、根据工况参数可标出电机必需的容量为可配546kw的电动机式中 矿水
21、密度，1020；工况流量和扬程；工况扬程；工况效率68%； 传动效率98；富裕系数1.1。2、计算耗电量 式中 水密度，；工况流量；工况扬程m ； 工况效率；电网效率0.95；传动效率0.98； 电机效率0.9；正常工作日；每昼夜工作小时数； =全年总耗电量：排水的电耗：=四、提升设备的电力拖动（一）提升机的拖动方式的确定根据前面的设计，交流拖动与支流拖动均可满足要求，但一般来说，交流拖动比较简单。设备安装费用低，建筑面积比较小，不足之处是电气调速性能差，减速爬行要附加拖动装置。而支流电动则于之相反，调速性能好，易实现自动化，缺点，设备安装费用高，建筑面积大。通过比较，容量小于提升速度小于。确
22、定使用交流单机拖动。（二）提升机拖动装置性能及使用范围无论是主井还是副井提升，要实现容器的运动规律和卷筒上拖动的变化规律，拖动控制设备必须具有： （1）调速性能好，速度可从零开始平稳无级调节； （2）过负荷能力大，能满足提升系统加速的要求； （3）机械特性曲线硬，保证有稳定的提升速度； （4）能方便地实现正、反转和各种电气制动；（5）拖动控制设备容易实现自动化；（6）对电网供电质量的影响小；（7）整个拖动系统装备容量小，结构简单，基建费用低；（8）线路简单，工作可靠，维护工作量少；耗电量少，系统效率高，运转费用高。结束语通过这次毕业设计，使我们对三年所学部分课程得到了全面复习和巩固，初步提升、排水的一些方法和步骤，锻炼了自己全面分析
