2022年矿井提升设备的选型和设计方案 .docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 毕 业 设 计 论 文题目矿井主井提升设备的选型设计 _ 院）系陕西能源学院机电系专业机电一体化 班级学号同学姓名 王龙导师姓名完成日期2022年11月10日1 / 47 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 47 页精选学习资料 - - - - - - - - - 目 录 第 1 章 矿井提升设备 2一、提升方式 2二、主提升设备选型运算 2 三、开采煤时主提升才能运算 13 四、开采煤时主井提升才能校核 28 五、煤井下主要运输设备选型 31 第 2 章采区机械设备选型 34 一、采区下山提升设备 34 二、回采工作面设备

2、 42 终止语 47 参考文献 48 2 / 47 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 47 页精选学习资料 - - - - - - - - - 第一章矿井提升设备一、提升方式矿井立井单水平开采的方式,煤井设计生产才能为 0.80Mt/a ,采纳立井开拓,井深 245m,担负矿井提煤任务；二 1 矿井设计生产才能为 0.80Mt/a ,采纳立井开拓,利用矿井单个提升井筒煤的单水平开采；1；二、主提升设备选型运算一）设计依据开采煤时1、矿井年产量： 80万吨/年 2、工作制度：年工作日 300d,每天净提升时间 14h；3、矿井为立井单水平开采,井筒深度为 245m 4、提升

3、方式：箕斗提升；5、卸载高度： 20m 6、装载高度： 20m 7、煤的散集密度： 0.96吨/平方 M 577 =7.2-12.01m/s 3 / 47 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 47 页精选学习资料 - - - - - - - - - 取： Vm=8m/s,1=1.0m/s2 2、运算一次提升循环时间 : T x =8577108=98.1s 1 83、依据矿井年产量和一次提升循环时间即可求出一次提升量；Qj=450000 1.2 1.2 98.1 =3.3t 3600 330 16据此提升容器挑选 JDS-4/55 4Y 型标准多绳箕斗 钢丝绳罐道）,箕斗自

4、重 QZ=6500kg含连接装置） ,载重量 Q=4000kg,提升钢丝绳 4 根,平稳尾绳 2 根,钢丝绳间距 300mm；三）钢丝绳挑选1、绳端荷重Q d=Q Z+Q=6500+4000=10500kg 2、钢丝绳悬垂长度Hc=H-HZ+Hh+HX+Hg+Hr +0.75RT+e=577-30+11.008+12+6.5+10.9+0.75 0.925+5=593.1m 式中： Hg -过卷高度 Hg=6.5m Hh -尾绳环高度 Hh=Hg+0.5+2S=6.5+0.5+2 2.004=11.008m Hr -容器高度 H r=10.9m RT-天轮半径e-上下天轮垂直距离 e=5m S

5、-提升容器中心距HX -卸载高度 HX=20m 3、首绳单位长度重量运算4 / 47 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 47 页精选学习资料 - - - - - - - - - Q d 10500PK =n 110BHc=4 110 167593.1=1.29kg/m 1670MPa m7式中： B钢丝绳运算抗拉强度,取m钢丝绳安全系数,取 7 依据以上运算,首绳选用22ZAB-6V 30+FC-1670-307型钢丝绳左右捻各两根；其技术参数如下：钢丝绳直径 dk=22mm,钢丝破断拉力总和 Qq=307200N,钢丝绳单位长度质量为 4、尾绳单位长度重量运算qk =n

6、 nPk=4 2 1.96=3.92kg/m 式中： n首绳钢丝绳根数 n=4 n 尾绳钢丝绳根数 n =2 Pk=1.96kg/m；依据以上运算,尾绳选用 88 15NAT-P8 4 7-1360型扁钢丝 绳2根,单重 q=3.82kg/m；四）提升机挑选 1、主导轮直径 D 90d=90 22=1980mm）2、最大静拉力和最大静拉力差 最大静拉力：Fj=Q+Q c+nPkH c=6500+4000+4 1.96 593.1=15150kg 最大静张力差：Fc=Q=4000kg 据此主井提升装置选用JKMD-2.25 4I ）E型落地式多绳摩擦 5 / 47 名师归纳总结 - - - -

7、- - -第 5 页,共 47 页精选学习资料 - - - - - - - - - 式提升机,其主要技术参数为：摩擦轮直径D=2250mm,天轮直径DT=2250mm,最大静张力 215kN,最大静张力差 65kN,钢丝绳根数 4根,摩擦轮钢丝绳间距 300mm,提升速度 V=6.5 m/s,减速比 i=10.5,提升机旋转部分变位质量 垫摩擦系数 =0.23；mj=6500kg,天轮变位质量 mt=2300kg,衬五）提升系统的确定 见图6-1-1）1、井架高度 H j=H X+H r+H g+0.75RT+e=12+10.9+6.5+0.75 1.125+5=35.2m 取HJ=36m 2

8、、提升机摩擦轮中心线距井筒中心线距离 L S0.6Hj+3.5+D=0.6 36+3.5+2.2527.35m 取L S=28m 3、钢丝绳弦长下Hj1C 02L SsD t2 =31弦282.0042.252 长L X1=2 0.82222 =39.8m L X=上jC 02LSsD t2=36弦282.0042.25 22长H2 0.8222 =44.9M 式中： HJ1-井架下层天轮高度 C 0- 摩擦轮中心与地平距离6 / 47 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 47 页精选学习资料 - - - - - - - - - 4、钢丝绳的出绳角下出绳角2.25m+36m

9、2.25m3600031000+31m4490028 37 5116 37 5239800卸载平面+12m12000+0m577000提升中心线280008001、本图井口标高设为+0m；装载平面2、首绳为 22ZAB6V*30-1670型,4根；3、尾绳为 85*17NAT-P8*4*7型,2根；4、单位为 mm；5、绳间距为 300mm；30000主井提升系统图图6-1-1下=arctanHj1sC0+arcsinDLDtDtLs2x 122=ARCTAN 2831 0.82.252.25 +ARCSIN 22.25=52 39 9 2.00439.8227 / 47 名师归纳总结 - -

10、 - - - - -第 7 页,共 47 页精选学习资料 - - - - - - - - - 上出绳角上=arcsinHjLxC 0=51 37 28 5、围包角 的确定经运算围包角 =181 1 4 六）提升容器最小自重校核1、按静防滑条件容器自重为QZ 1 2w 1jw 1Q-nP kHc=D1Q-nPkHc e1 =2.359 4000-4 1.96 593.1 =4786.1kg 经查表,当围包角 =181 1 4时D1=2.359 式中： w1-箕斗提升时矿井阻力系数 w1=0.075 j-静防滑安全系数 j=1.75 2、按动防滑条件Q Z w 112 w 11eg 1Q+11 g

11、1eg 1Gd-nPkHcg11 g122g 11 g1g 1ee=A 1Q+C 1Gd-nPkH c=2.2115 4000+0.1533 2300-4 1.96 593.1 =4548.7kg 经查表,当围包角 =181 1 4 ,加速度 a1=0.5 时,A 1=2.2115, C1=0.1533 ；式中： Gd-天轮的变位质量；经运算满意防滑条件的箕斗最小自重均小于所选箕斗自重,防 8 / 47 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 47 页精选学习资料 - - - - - - - - - 滑条件满意要求；7.2 Q + cnP H k40004 1.960.0005

12、H =6.9 满意要求2、最大静张力和最大静张力差 最大静拉力：Fj=15150kg=148kN215kN 最大静张力差：Fc=4000kg=39kN65kN 满意要求 60 10.5九）提升运动学及提升才能运算经运算得初加速度a0=0.48m/s 2, V 0=1.5m/s,卸载曲轨行程h0=2.35m,主加速度a1=0.50m/s 2,提升减速度a3=0.50m/s 2；提升速度图力图见图 6-1-2）1、初加速度阶段卸载曲轨初加速时间：t0= a = 1.5 0.48=3.13s箕斗在卸载中曲轨内的行程：h0=2.35m2、正常加速度阶段加速时间： t1=V ma 1V 0=6.9 1.

13、50.5=10.8s10.8=45.4m加速阶段行程： h1=V m2V t1= 6.921.53、正常减速阶段减速阶段时间： t3=V ma 3V 4=6.9 0.50.5=12.8s减速阶段行程： h3=V m2V t3= 6.920.512.8=47.4m4、爬行阶段爬行时间： t4= V= 3 4 0.5=6s爬行距离： h4=3m10 / 47 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 47 页精选学习资料 - - - - - - - - - 5、抱闸停车时间 t5=1s 6、等速阶段 等 速 阶 段 行 程 ： h2=H t-h0-h1-h3-h4=569.9-2.

14、35-45.4-47.4-3=471.8m 式中：H t-提升高度H t=H-H Z+H X+H r=577-30+12+10.9=569.9m等速阶段时间： t2= V= 471.8 6.9=68.4svm/s2a 1=0.5m/sVm=6.9m/sa3=0. 5m/s2V4=0.5m/sV 0=1. 5m/ st0t1t2t3t4t5t s3.1310.868.412.861FN65240660816524066081450804508045080450802408024080图6-1-27、一次提升循环时间 Tx=t 0+t1+t2+t3+t4+t5+ =3.13+10.8+68.4+1

15、2.8+6+1+12=114.1s 式中: 休止时间取 12s8、提升设备年实际提升量 11 / 47 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页,共 47 页精选学习资料 - - - - - - - - - An =3600 4 3301.2 114.116=56 万 t/a提升才能富有系数为af=An An=56 45=1.2 提升才能满意要求十）提升系统动力学运算1、提升系统总变位质量m=m+2mz+4PkL p+2mt+mj+md =4000+2 6500+41.96 1212+22300+6500+4399 =42001kg 式中： L p钢丝绳全长 L p=1212m包括

16、尾绳）；2、运动学运算 按平稳系统运算）1、提升开头阶段开始时：F0=Kmg+Ht+ma0=1.15 40009.8+42001 0.48=65240N 终了时： F0=F 0-2h0=652400=65240N 式中： -提升钢丝绳与平稳尾绳的总单重之差,平稳系统0；2、主加速阶段开 始 时 ： F1=F0=66081N+ma 1 a0） =65240+42001 0.5 0.48）终了时： F1=F 1=66081N 3、等速阶段开头时： F2=F1 ma1=6608142001 0. 50=45080N 终了时： F2=F 2=45080N 4、减速阶段12 / 47 名师归纳总结 -

17、- - - - - -第 12 页,共 47 页精选学习资料 - - - - - - - - - 开头时： F3=F2ma3=45080420010.50=24080N终了时： F3=F 3=24080N5、爬行阶段开头时： F4=F3+ma 3=24080+420010.50=45080N终了时： F4=F 4=45080N 九）提升电动机容量验算 1、等效时间 T d= t0+t1+t3+t4+t5）+t2+ =1 2提升机制动力矩验算MZ=Ma 3JQ R m=420010.540001.125=4.33 MJM40001.125满意要求；式中： M Z-制动力矩13 / 47 名师归纳

18、总结 - - - - - - -第 13 页,共 47 页精选学习资料 - - - - - - - - - M J-静荷重旋转力矩十一）电控设备 本提升机采纳直流拖动,电控设备随主机成套供货；电控设备 型号选用 JKMK/SZ-NT-778/550-3 系列提升机全数字直流电控设备；十二）供电电源 提升机采纳双回路供电,一回工作,一回备用；供电电源引自 矿井地面变电所,详见地面供电系统图；三、开采七 2煤时主提升才能运算 矿井在初期开采七 2 煤时设计生产才能为 0.30Mt/a ,井筒深度 H=277m,主井提升装置选用以开采二 1 煤运算为准的 JKMD2.25 4I ）E 型落地式多绳摩

19、擦式提升机,提升容器为JDS-4/55 4Y 型标准多绳箕斗 钢丝绳罐道）；提升钢丝绳首绳选用 22ZAB-6V30+FC-1670-307 型钢丝绳左右捻各两根；尾绳选用 88 15NAT-P84 7-1360 型扁钢丝绳 2 根,该提升设备在初期开采七 2煤时一次安装到位,分期服务于七 2 煤和二 1煤的开采；一）提上升度的确定 H t=H-H Z+H X+H r=277-30+12+10.9=269.9m 式中： Hr -容器高度 H r=10.9 HX -卸载高度 HX=12m Hz -装载高度 H Z=30m 经运算得初加速度 a0=0.48m/s 2, V 0=1.5m/s,卸载曲

20、轨行程h0=2.35m,主加速度 a1=0.50m/s 2,提升减速度 a3=0.50m/s 2；提升速14 / 47 名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页,共 47 页精选学习资料 - - - - - - - - - 度及力图见图 6-1-3）1、初加速度阶段卸载曲轨初加速时间：t0= Vo a= 1.5 0.48=3.13s箕斗在卸载中曲轨内的行程：h0=2.35m 2、正常加速度阶段加速时间： t1=V ma 1V 0=6.9 1.50.5=10.8s10.8=45.4m加速阶段行程： h1=V m2V t1= 6.921.53、正常减速阶段减速阶段时间： t3=V ma

21、 3V 4=6.9 0.50.5=12.8s 15 / 47 名师归纳总结 - - - - - - -第 15 页,共 47 页精选学习资料 - - - - - - - - - vm/s2a 1=0.5m/sVm=6.9m/sa3=0.5m/s2V4=0.5m/sV0=1.5m/st 0t1t2t3t 4t 5t s3.1310.824.912.861FN62975637216297563721450804508045080450802644026440图6-1-3减速阶段行程： h3=V m2V t3= 6.920.512.8=47.4m4、爬行阶段爬行时间： t4= V= 3 0.5=6s

22、爬行距离： h4=3m 5、抱闸停车时间 t5=1s 6、等速阶段 等 速 阶 段 行 程 ： h2=H t-h0-h1-h3-h4=269.9-2.35-45.4-47.4-3=171.8m 16 / 47 名师归纳总结 - - - - - - -第 16 页,共 47 页精选学习资料 - - - - - - - - - 式中：H t-提升高度H t=H-H Z+H X+H r=277-30+12+10.9=269.9m等速阶段时间： t2= V= 171.8 6.9=24.9s7、一次提升循环时间Tx=t 0+t1+t2+t3+t4+t5+ =3.13+10.8+24.9+12.8+6+1

23、+12=70.6s 式中: 休止时间取 12s8、提升设备年实际提升量An =3600 41.233016=89.7万 t/a70.6提升才能富有系数为af=An An=89.7 30=2.99 提升才能满意要求三）提升系统动力学运算1、提升系统总变位质量m=m+2mz+4PkL p+2mt+mj+md =4000+2 6500+41.96 610+22300+6500+4399 =37281kg 式中： L p钢丝绳全长 L p=610m包括尾绳）；2、动力学运算 按平稳系统运算）1、提升开头阶段开始时：F0=Kmg+Ht+ma0=1.15 40009.8+37281 0.48=62975N

24、 终了时： F0=F 0-2h0=629750=62975N 式中： -提升钢丝绳与平稳尾绳的总单重之差,平稳系统0；2、主加速阶段17 / 47 名师归纳总结 - - - - - - -第 17 页,共 47 页精选学习资料 - - - - - - - - - 开 始 时 ： F1=F0=63721N+ma 1-a0） =62975+37281 0.5-0.48 ）终了时： F1=F 1=63721N 3、等速阶段 开头时： F2=F1-ma1=63721-37281 0.50=45080N 终了时： F2=F 2=45080N 4、减速阶段 开头时： F3=F2-ma3=45080-372

25、81 0.50=26440N 终了时： F3=F 3=26440N 5、爬行阶段开头时： F4=F3+ma 3=26440+372810.50=45080N终了时： F4=F 4=45080N 经运算所选主井提升设备在开采煤时 的要求；4、最大班下井人数： 109人；5、最大件重量： 3170kg；18 / 47 名师归纳总结 - - - - - - -第 18 页,共 47 页精选学习资料 - - - - - - - - - 4、最大班下井人数： 125人；5、最大件重量： 5350kg主排水泵电机 ,不行拆卸件 ；二）提升容器挑选依据矿井后期开采二1煤时的年产量及帮助提升量,经运算,副井提

26、升容器选用一对 1.0t双层单车多绳标准罐笼 宽窄各一个）,钢丝绳罐道,宽罐笼质量为Q=5800kg,每次承载 38人,窄罐笼质量为Q=4656kg,每次承载 23人；提矸选用 1.0t标准矿车,矿车自重 QZ=610kg,载矸量为 Qm=1800kg,每次提升一辆矿车；三）钢丝绳及提升机挑选 1、绳端荷载运算 提升物料 按提矸运算）：Q 矸=Q+Q m+Q Z=5800+1800+610=8210kg 提升人员：Q人=Q+Q r=5800+2850=8650kg 提升最大件设备：Q 大件=5800+5350=11150kg 式中 :Qr每次乘载人员重量 ,按最多 38人运算； 5350卸载最

27、大件水泵电机重量；2、首绳单位长度重量PK 大件=nQ 大件Hc=411150611=1.65kg/m 110B110 167m819 / 47 名师归纳总结 - - - - - - -第 19 页,共 47 页精选学习资料 - - - - - - - - - PK人=n Q 人Hc=4 8650611=1.5kg/m 110B110 167m9式中 :H c钢丝绳悬垂长度 Hc=H+H j+H h=577+24+10=611m n首绳钢丝绳根数 Hh尾绳环高度依据以上运算,首绳选用22ZAB-6V 30+FC-1770-326型钢丝绳左右捻各两根；其技术参数如下：钢丝绳直径 dk=22mm,

28、钢丝破断拉力总和 Qq=326030N,钢丝绳单位长度质量为 3、尾绳单位长度重量qk =n nPk=2 1.96=3.92kg/m 式中 :n1尾绳钢丝绳根数Pk=1.96kg/m；依据以上运算,尾绳选用 85 15NAT-P8 4 7-1370型扁钢丝绳两根,其主要技术参数为：钢丝绳尺寸宽 厚=85mm 15mm,钢 丝 破 断 拉 力 总 和 Qq=542000N , 钢 丝 绳 单 位 长 度 质 量 为qk=3.82kg/m；4、提升机挑选 1）摩擦轮直径 D 90d=90 22=1980最大静张力和最大静张力差最 大 静 张 力 按 提 升 最 大 设 备 计 算 Fj=Q+Q大件

29、+nPkH j+n1qkH+H h =5800+5350+4 1.96 24+2 3.82 577+10=15823kg 20 / 47 名师归纳总结 - - - - - - -第 20 页,共 47 页精选学习资料 - - - - - - - - - 最大静张力差 Fc=Qr+5800-4656）=3994kg 据此副井提升装置选用JKMD-2.25 4I ）E型落地式多绳摩擦式提升机,其主要技术参数为：摩擦轮直径 D=2250mm,天轮直径 DT=2250mm,最大静张力 215kN,最大静张力差 65kN,摩擦轮钢丝 绳间距 300mm,提升速度 V=5.0 m/s,减速比 i=11.5

30、,提升机旋转部分变位质量 mj=6500kg,天轮变位质量mt=2300kg,衬垫摩擦系数=0.23； 1、井架高度 H jH r+H g+0.75Rt+e=11+7+0.75 1.125+5=23.8m 取HJ24m 式中 : H r-容器高度 Hg-过卷高度 Rt-天轮半径 e-上下天轮中心高度 2、提升机摩擦轮与提升中心线距离 L S L S=0.6H j+3.5+D=0.6 24+3.5+2.25=20.2m 取L S=21m 3、钢丝绳弦长19下弦长L X1Hj1C 02L SsD t2222 0.8211.9042.25 22221 / 47 名师归纳总结 - - - - - -

31、-第 21 页,共 47 页精选学习资料 - - - - - - - - - 26.3m 24上弦长L XHjC 02L SsD t2220.8 2211.9042.25 22231.2m 式中： s-两容器间距 C 0- 摩擦轮中心与地平距离4、钢丝绳的出绳角下出绳角下=arctanHj1sC0+arcsinDLDtDtLs2x 1=arctan2122190.82.25+arcsin2.252.251.904223.8822=49 17 26 上出绳角下=arcsinHjLxC 048 2 17 22 / 47 名师归纳总结 - - - - - - -第 22 页,共 47 页精选学习资料

32、 - - - - - - - - - 2.25m+24m2.25m+19m 312002630024000190002 481717 49262.25m+0m577000提升中心线210008001、本图井口标高设为+0m；2、首绳为 22ZAB6V*30-1770型,4根；3、尾绳为 85*15NAT-P8*4*7型,2根；4、单位为 mm；5、绳间距为 300mm；副井提升系统图图6-1-45、围包角 的确定经运算围包角 181 15 9 五）提升容器最小自重校核1、按静防滑条件容器自重为按提升最大件运算）Q C1 2 w 2jw 2Q-nPkHc-Q Z=D2Q-nPkHce123 /

33、47 名师归纳总结 - - - - - - -第 23 页,共 47 页精选学习资料 - - - - - - - - - =2.484 2850-4 1.96 611=2289.2kg 当围包角 =181 15 9时查表得 D2=2.484 2、按动防滑条件Q Cw 21 2w 2a 1 g ej1Q+1a 1g1e2j 1 Gd-nPkH c-Qz1a 112j 1a 1g12j 1gee=A 2Q+C 1Gd-nPkH c 经查表当加速度 a1取0.5m/s2,A2=2.3,C1=0.15；就QC=2.3 2850+0.15 2300-4 1.96 402=3748.3kg 经运算满意防滑条件的罐笼最小自重均小于所选罐笼自重,防滑条件满意要求 ,但在卸载最大件水泵电机时应适当增加配重,已满 足防滑条件下的提升容器最小自重的要求；8.2-0.0005H=7.9 nP H4 1.96611提升人员m=Q 人nQ qcg=865043260309.8=9.99.2-0.0005H=8.9 nP H4 1.96611提升大件设备m=Q大件nQqcg=1115043260309.8=8.38.2-0.0005H=7.9 nP H4 1.96611满意要求；24 / 47 名师归纳总结 - - - - - - -第 24 页,共 47