礦井提升及運輸設備選型摘 要本設計主要對礦井生產所用的提升及運輸設備的選型進行的一次合理選擇。礦井提升需要一些專用的提升設備，主要有提升容器，提升鋼絲繩，提升機，井架，裝卸載設備以及一些輔助設備。礦井提升設備是礦山較復雜而龐大的機電設備，它不僅承擔物料的提升與下放任務，同時還是上下人員的設備。礦井運輸是煤炭生產中重要的一部分，煤炭的生產過程中，運輸線路長，巷道條件多種多樣，運輸若不通暢，采掘工作就無法進行。因此，提升和運輸?shù)暮脡?，極大影響了煤炭的生產狀況。井工生的煤炭運輸作業(yè)，包括從工作面到礦井地面的煤炭運輸和輔助運輸，輔助運輸包括矸石、材料、設備和人員輸送。本篇就以上幾種設備的選型計算方法進行了了系統(tǒng)的論述。關鍵詞：黏著系數(shù)；加權平距離；外偏角；提升提升能力富裕系數(shù)i目 錄摘 要 i緒 論 1第一章 礦山運輸機械選型設計 5第一節(jié) 原始資料概述.5第二節(jié) 工作面刮板輸送機的選型.5第二節(jié) 順槽輸送設備選型設計.9第三節(jié) 電機車運輸計算14第二章 礦井提升機械選型設計 .19第一節(jié) 提升容器的選擇19第二節(jié) 提升鋼絲繩20第三節(jié) 提升機和天輪的計算21第四節(jié) 提升機與井筒相對位置的計算24第五節(jié) 提升電動機的初選計算26第六節(jié) 提升設備的動力學計算27第七節(jié) 提升系統(tǒng)運動學28第八節(jié) 動力學計算29第九節(jié) 電動機容量計算34第十節(jié) 提升設備的電耗及效率35第三章 礦井提升機操作、維護與檢修 .37參考文獻 .45致 謝 .45——畢業(yè)設計說明書0緒 論提升機械設備是沿井筒（包括斜井及盲井）升降人員，提升煤炭，礦石，器材的機械設備。是礦山的大型固定設備之一，是聯(lián)系井下與地面的主要運輸工具。礦井提升工作是整個采礦過程中的重要環(huán)節(jié)。礦井提升設備的主要組成部分是：提升容器，提升鋼絲繩，提升機（包括機械及拖動控制系統(tǒng)） ，井架（或井塔）及安裝，卸載設備等。礦井提升系統(tǒng)的類型很多，按被提升對象分:主井提升、副井提升；按井筒的提升道角度分：豎井和斜井；按提升容器分:箕斗提升、籠提升、礦車提升；按提升類型分:單繩纏繞式和多繩摩擦式等。我國常用的礦用提升機主要是單繩纏繞式和多繩摩擦式。我國的礦井與世界上礦業(yè)較發(fā)達的國家相比，開采的井型較小、礦井提升高度較淺，煤礦用提升機較多，其他礦(如金屬礦、非金屬礦)則較少。因此在 20 世紀 60 年代開始單繩纏繞式礦井提升機采用較多。礦井提升機是煤礦，有色金屬礦生產過程中的重要設備。提升機的安全、可靠、有效高速運行，直接關系到企業(yè)的生產狀況和經濟效益。礦井提升系統(tǒng)具有環(huán)節(jié)多、控制復雜、運行速度快、慣性質量大、運行特性復雜的特點，且工作狀況經常交替轉換。雖然礦井提升系統(tǒng)本身有一些安全保護措施，但是由于現(xiàn)場使用環(huán)境條件惡劣，造成了各種機械零件和電氣元件的功能失效，以及操作者的人為過失和對行程監(jiān)測研究的局限性，使得現(xiàn)有保護未能達到預期的效果，致使提升系統(tǒng)的事故至今仍未能消除。一旦提升機的行程失去控制，沒有按照給定速度曲線運行，就會發(fā)生提升機超速、過卷事故，造成楔形罐道、箕斗的損壞，影響礦井正常生產，甚至造成重大人員傷亡，給煤礦生產帶來極大的經濟損失。近三十年來，國外提升機機械部分和電氣部分都得到了飛速的發(fā)展，而且兩者相互促進，相互提高。起初的提升機是電動機通過減速器傳動卷筒的系統(tǒng)，后來出現(xiàn)了直流慢速電動機和直流電動機懸臂安裝直接傳動的提升機。目前我國提升機 90%以上均采用交流繞線式異步電動機的拖動方式，其電控系統(tǒng)用于單繩纏繞式提升機的有 TKD 系列，多繩摩擦式提升機的有 JKM、JKMD 系列。這幾種提升機通常在電動機轉子回路中串接附加電阻進行起動和調速。串電阻調速是一種恒轉矩調速方法轉子功率的損耗隨著串入的電阻的增大而增大。盡管轉子串電阻調速方——畢業(yè)設計說明書1法很不經濟，低速特性也很軟，穩(wěn)定性差，但是由于這種調速方法比較簡單易行，起動轉矩較大在拖動起重機等中、小容量的繞線式異步電動機中仍然應用廣泛。礦井提升機對安全性、可靠性和調速性能的特殊要求，使得提升機電控系統(tǒng)的技術水平在一定程度上代表一個廠或國家的傳動控制技術水平。比較國內外礦用提升機系統(tǒng)，具體來說國外礦井提升機在電控方面的應用特點有以下幾個方面:1）提升工藝過程微機控制提升工藝過程大都采用微機控制，由于微機功能強，使用靈活，運算速度快，監(jiān)視顯示易于實現(xiàn)，并具有診斷功能，這是采用模擬控制無法實現(xiàn)的。2）提升行程控制提升機的控制從本質上說是一個位置控制，要保證提升容器在預定地點準確停車，要求準確度高，目前可達到 2cm。采用微機控制，可通過采集各種傳感信號，如轉角?脈沖變換、鋼絲繩打滑、井筒、滾筒及鋼絲繩磨損等信號進行處理，計算出容器準確的位置而施以控制和保護。一般過程控制用微機作監(jiān)視，行程控制也采用單獨下位機完成。3）提升過程監(jiān)視提升過程監(jiān)視與安全回路一樣，是現(xiàn)代提升機控制的重要環(huán)節(jié)。提升過程采用微機主要完成如下參數(shù)的監(jiān)視:a、提升過程中各工況參數(shù)(如速度、電流)監(jiān)視:b、各主要設備運行狀態(tài)監(jiān)視；c、各傳感器(如位置開關、停車開關)信號的監(jiān)視。使各種故障在出現(xiàn)之前就得以處理，防止事故的發(fā)生，并對各被監(jiān)視參數(shù)進行存儲、保留或打印輸出。甚至與上位機聯(lián)網，合并于礦井監(jiān)測系統(tǒng)中。4）安全回路安全回路是指提升機在出現(xiàn)機械、電氣故障時控制提升機進入安全保護狀態(tài)的極為重要的環(huán)節(jié)。為確保人員和設備的安全，對不同故障一般采用不同的處理方法。安全回路極為重要，它是保護的最后環(huán)節(jié)之一，英、德幾家公司都采用兩臺 PC 微機構成安全回路，使安全回路具有完善的故障監(jiān)視功能，無論是提升機還是安全回路本身出項故障時都能準確地實施安全制動。而在電力拖動方面，近幾年國外出現(xiàn)了不少新拖動方式，交一交變頻供電方式就是最有前途的一種。20 世紀 80 年代西歐一些工業(yè)先進國家將交流變頻調速技術應用于提升機，有代表性的是西門子公司和 AB 公司。我國在 20 世紀 90 年代也引進了交流變頻調速提升機控制系統(tǒng)。變頻調速方式類似于它勵直流電動機取得很寬的調速范圍、——畢業(yè)設計說明書2很好的調速平滑性和有足夠硬度的機械特性，在提升機應用中顯示了其獨特的優(yōu)勢。隨著礦井提升系統(tǒng)自動化，改善提統(tǒng)的性能，以及提高提升設備的提升能力等的要求，對電氣傳動方式提出了更高的要求。對礦井提升機電氣傳動系統(tǒng)的要求是：有良好的調速性能，調速精度高，四象限運行，能快速進行正、反轉運行，動態(tài)響應速度快，有準確的制動和定位功能，可靠性要求高等。目前，我國地下礦山礦井提升機的電氣傳動系統(tǒng)主要有：對于大型礦井提升機，主要采用晶閘管變流器—直流電動機傳動控制系統(tǒng)和同步電動機矢量控制交一交變頻傳動控制系統(tǒng)。這兩種系統(tǒng)大都采用數(shù)字控制方式實現(xiàn)控制系統(tǒng)的高自動化運行，效率高，有準確的制動和定位功能，運行可靠性高，但造價昂貴，中小礦井難以承受。對于中、小型提升機，則多采用交流繞線式電動機轉子切換電阻調速的交流電氣傳動系統(tǒng)，即 TKD 電控系統(tǒng)。這種電氣傳動系統(tǒng)設備簡單，但屬于有級調速，提升機在減速和爬行階段的速度控制性能較差，特別在負載變動時很難實現(xiàn)恒加減速控制，經常會造成過放或過卷事故。提升機頻繁的啟動和制動工作過程會使轉子串電阻調速產生相當嚴重的能耗，另外轉子串電阻調速控制電路復雜，接觸器、電阻器、繞線電機電刷等容易損壞，影響生產效益。將變頻調速技術應用于礦井提升機是礦井提升機電氣傳動系統(tǒng)的發(fā)展方向。對于現(xiàn)采用 TKD 電控系統(tǒng)的中小型礦井，隨著變頻調速技術的發(fā)展，交一直一交電壓型變頻調速技術已開始在礦井提升機改造中應用。變頻器的調速控制可以實現(xiàn)提升機的恒加速和恒減速控制，消除了轉子串電阻造成的能耗，具有十分明顯的節(jié)能效果[10]。變頻器調速控制電路簡單，克服了接觸器、電阻器、繞線電機電刷等容易損壞的缺點，降低了故障和事故的發(fā)生。因此，變頻器在提升機調速系統(tǒng)中的應用具有十分廣闊的前景。刮板輸送機簡介刮板輸送機是一種有撓性牽引機構的連續(xù)運輸機械，是為采煤工作面和采區(qū)巷道運煤的機械。它的牽引構件是刮板鏈，溜槽是它的承載裝置，刮板鏈在溜槽的底部。 刮板輸送機的工作原理：將敞開的溜槽，作為煤炭，矸石或物料等的承受件，將刮板固定在鏈條上作為牽引構件，當機頭傳動部啟動后，帶動機頭軸上的鏈輪旋轉，使刮板鏈循環(huán)運行帶動物料沿著溜槽移動，直到機頭部卸載。刮板鏈繞過鏈輪作無級閉合循環(huán)運動，完成物料的輸送。——畢業(yè)設計說明書3國內外刮板輸送機發(fā)展狀況本世紀 80 年代中期以后，世界各先進產煤國家竟相致力于工作面刮板輸送機整機性能的完善和元部件可靠性的提高，成功的研制了各種大運量，高強度，高可靠性，長壽命的工作面刮板輸送機和配套運輸巷自移轉載機，促進了高產高效，強化集中生產工作面作業(yè)的形成，使工作面日產煤愈萬噸，綜采效率，安全水平迅速提高。①繼續(xù)向大型化發(fā)展。大型化包括大輸送能力、大單機長度和大輸送傾角等幾個方面。水力輸送裝置的長度已達 440 公里以上。帶式輸送機的單機長度已近 15 公里，并已出現(xiàn)由若干臺組成聯(lián)系甲乙兩地的“帶式輸送道“。不少國家正在探索長距離、大運量連續(xù)輸送物料的更完善的輸送機結構。②擴大輸送機的使用范圍。發(fā)展能在高溫、低溫條件下、有腐蝕性、放射性、易燃性物質的環(huán)境中工作的，以及能輸送熾熱、易爆、易結團、粘性的物料的輸送機。③使輸送機的構造滿足物料搬運系統(tǒng)自動化控制對單機提出的要求。如郵局所用的自動分揀包裹的小車式輸送機應能滿足分揀動作的要求等。④降低能量消耗以節(jié)約能源，已成為輸送技術領域內科研工作的一個重要方面。已將 1 噸物料輸送 1 公里所消耗的能量作為輸送機選型的重要指標之一。⑤減少各種輸送機在作業(yè)時所產生的粉塵、噪聲和排放的廢氣。我國現(xiàn)已成為世界上年產煤量最高的國家，到本世紀末要建成 100 個高產高效礦井，面臨著加速發(fā)展機械化，增加產量，提高效率，改善安全和建設現(xiàn)代化礦井的歷史任務。我國的礦井機械研究，設計與生產部門，認真借鑒，吸收了國外先進技術和管理經驗，已設計制造出適合我國國情的新一代能力大，性能好，壽命長的重型刮板輸送機。國內研究的日產煤 7000t 綜采工作面成套設備已通過工業(yè)性試驗和技術鑒定，日產萬噸的綜采成套設備正在研制中。——畢業(yè)設計說明書4第一章 礦山運輸機械選型設計第一節(jié) 原始資料概述一、原始數(shù)據(jù)：各裝車站距（km）: ； ； ；3.21?l.l8.13?l各裝車站運量（t/班）： ； ； 40Q450203Q煤特征參數(shù)：實體質量（t/m ）：1.353散煤質量（t/m ）：0.953安息角（度）：30井型(t/a)：300×10 5煤層數(shù)：1采區(qū)數(shù)：3工作面數(shù)：3煤層厚度（m）：4煤層傾斜角(度):4工作面長（m）：200順槽長：1360第二節(jié) 工作面刮板輸送機的選型一、工作面刮板輸送機的選擇原則（1）刮板輸送機結構型式。一般與采煤機配套使用時，均選用可彎曲自移式刮板輸送機。其輸送能力應滿足采煤機生產能力的要求，并有一定的備用能力，盡量使鏈速可用，以滿足不同輸送量的要求。（2）刮板鏈的結構型式有中單鏈，中雙鏈，雙邊鏈，準邊雙鏈和三鏈式多種。要根據(jù)負荷情況，鏈子強度選擇鏈子數(shù)目，也要結合煤質硬度選擇鏈子結構型式。如煤質較硬，塊度較大時不宜選用中單鏈或邊雙鏈型式，優(yōu)先選用中雙鏈。煤質較軟時可選用中單鏈和邊雙鏈。三鏈式由于結構復雜，鏈子受力不均勻發(fā)生斷鏈事故，盡可能不選用?！厴I(yè)設計說明書5（3）溜槽結構型式和尺寸的選用。溜槽的結構型式有開底式和封底式之分。開底式結構簡單應優(yōu)先選用，封底式主要用于底板較松軟的條件。二、具體計算（1）采煤機生產率rbhvAc??60式中： －采煤機牽引速度（ 3－4m/s） ，取 3m/sb－截深 0.6mr－實體質量 1t/m3hTA/2.58.1604???Q497)2.51(??查《采煤機機械化成套設備參考手冊》預選 SGD-730/320 型刮板輸送機 表 1-1：表 1-1出廠長度（m） 輸送量（T/h） 鋪設長度（m） 刮板鏈速（m/s）200 700 1420 0.93型號 YSB-160功率（千瓦） 160×2電壓（伏） 660/1140電動機轉速（轉/分） 1480型式 單中鏈規(guī)格（mm） Φ30×180-1刮板鏈破斷拉力（KN） 1130鏈中心距刮板間距刮板鏈 每米重量（kg/m） 42.2長×寬×高（mm） 1500×730×222水平彎曲（度） 1.2中部槽垂直彎曲（度） 4（2）電機功率校核1、運行阻力計算)/(6.3mkgvAq?式中：q—每米長度的牽引機構上所裝的貨載質量，kg/mv—牽引機構的運行速度，m/s ——畢業(yè)設計說明書6)/(0.1329.64.3mkgvAq?????sincos)('0' LqLwWzh ???0''k式中： --分別為刮板輸送機重段，空段阻力,N；'',kzh—貨載在溜槽中的移動阻力系數(shù)；w--刮板鏈在溜槽中的移動阻力系數(shù)；'對單中鏈刮板輸送機 =0.4--0.6 取 =0.5w'=0.3--0.4 取 =0.35'--刮板輸送機長度 200mL--刮板輸送機安裝傾角 14°?—中部槽每米長度貨載質量， （kg/m）q--刮板鏈每米質量， （kg/m）0)(1.7238 14sin20).413(cos20)35.4.' NWzh? ?????? ??)(6.490 in.41cos20'k ???可彎曲刮板輸送機全動鏈輪牽引力應為 ??)(39.146 68.49071.23.)''0NWwkzh?????式中：主動鏈輪圓周牽引力，除克服直線段的阻力外，還要考慮彎曲段的阻力，所以彎曲段的阻力系數(shù) 1.1，再考慮輸送機本身的彎曲，取系數(shù) 1.1。2、電機功率校核；)(10minkwvP??? )(10cos2.'min kwvLgqP????式中： --傳動裝置效率 0.8-0.85 取 =0.8（包括減速器及液力聯(lián)軸器，鏈條?與鏈輪嚙合處）——畢業(yè)設計說明書7)(08.17.109346max kwP???)(0693.4cos521min kN????輸送電機功率應按等效功率計算 )(72.106.8.1086. 2miniaxm2kwPPd????刮板輸送機電機容量 kwPNd 160.42.1).5(0 ???3、鏈條強度校核(雙機頭驅動) 47.2869.30.1.04.6.'34'''2'34'1min1''??????kkzhkzhkzWSSSW為 最 小 點時 ，當可見 13S?以上算得的 S、 4為最大靜張力。為了保證刮板鏈工作的可靠性，必須以鏈條在工作所承受的最大張力驗算其強度，最大張力為最大靜張力與動張力之和，動張力可按最大靜張力的 15-20%計算。鏈強度以 k 表示，對于單鏈刮板輸送機應滿足下式 5.32.1max??Skd式中：k—刮板鏈抗拉強度安全系數(shù)——畢業(yè)設計說明書8dS --一條刮板鏈子的破斷力 N 2.41547.286013????k綜上所述，所選刮板鏈符合要求。第二節(jié) 順槽輸送設備選型設計一、轉載機選擇順槽轉載機的輸送機能力要與工作面刮板輸送機的能力相匹配，一般轉載機的輸送能力要稍大于工作面輸送機。為此多采用增大溜槽斷面（溜槽兩側加擋板） ，增大鏈速（改變減速器內第二級齒輪傳動比）或縮短刮板間距等措施，可根據(jù)具體條件采取適當措施。由此原因，預選 SZQ-75 型轉載機其輸送量 630 噸/小時。如表 1-2：表 1-2出廠長度（m） 輸送量（t/h） 刮板鏈速（m/s） 減速速比25 630 1.33 15.70型號 DSB75-4功率（kv） 75電壓（v） 380/660電動機轉速（r/min） 1470型式 雙邊鏈規(guī)格 Φ18×64鏈環(huán)破斷拉力（t） ≥35鏈中心距（mm） 600刮板間距（mm） 640刮板鏈速每米重量（kg/m） 22.6型號 YL-500A液 力 聯(lián)軸 器 額定功率（kw） 75二、可伸縮膠帶輸送機選型配合機采工作面順槽運輸一般選用可伸縮帶式輸送機，其生產能力要與轉載機相匹配。根據(jù)輸送量選擇合適的帶寬和帶速?！厴I(yè)設計說明書9可伸縮膠帶輸送機用于綜合機械化回采工作面的順槽運輸，由于它自身有可伸縮性，可以大大減少順槽運輸機拆移次數(shù)和時間花費，可以適應綜合機械化工作面快速推進，充分發(fā)揮綜采設備的能力。（1）根據(jù)所需輸送能力，巷道長度等初選 SDJ--150 型膠帶輸送機，其規(guī)格與性能如下：表 1-3表 1-3輸送量（t/h） 輸送長度（m） 帶速（m/s） 傳動滾筒直徑(mm)630 700 1.90 630寬度（mm） 1000類型 阻燃帶輸送帶強度(N/mm) 1000S最大長度（m） 12與轉載機搭接軌距（mm） 1362貯帶長度（m） 100型號 DSB-75功率（kw） 75×2電動機電壓（v） 380/660（2）膠帶寬度的校核要完成規(guī)定的運輸生產率，膠帶的寬度應為： )(mcvkAB???式中：A-輸送機的必要輸送量（t/h）-膠帶的運行速度（m/s）vρ-煤的散集密重 1 (t/m3)k-貨載斷面系數(shù) k=458(查表) C-輸送機傾角系數(shù) c=1 (查表) )(712.0.14582mcrvkAB?????——畢業(yè)設計說明書10B=1000mm712mm ,滿足要求。另外，寬度還必須按物料的塊度進行校核，對于未過篩的松散貨載（如原煤） )(20maxB??式中： --貨載最大塊度的橫向尺寸（mm）max=200mmB ,滿足要求。602)(20max ??????如果帶寬不能滿足塊度的要求，則可把帶寬提高一級，但不能單從塊度考慮把帶寬提高兩級或兩級以上，否則造成浪費，這時可在輸送機前面加一臺破碎機。（3）膠帶運行阻力的計算膠帶在順槽內水平布置重段阻力 ?cos)('' wLgqWdzh???空段阻力 ''gk?式中： --分別為槽形，平行托輥的阻力系數(shù)''w、 035.4.'' ＝，＝ wL--輸送機長度 700 米q--每米長膠帶上的貨載重量（kg/m） )/(61.49.326. mkgvAq???--每米長的膠帶自重dq kBd /),(1.21??1.1B--膠帶的平均密度， 3/mt--500S 阻燃帶的厚度，mm,取 5mm?--膠帶上保護層厚度， 3mm1--膠帶下保護層厚度，1mm2--分別為折算到每米長度上的上下托輥轉動部分的重量（kg/m）''gq、——畢業(yè)設計說明書1167.145.2''' ?gLGq＝ .3'''g其中 、 --分別為上下托輥重量（kg）'gG'、 --分別為上下托輥間距（ m）'L'g＝1－1.5 米，取 1.5 米； ＝2－3 米，取 3 米'g 'gLNwqWgdzh 04.297.70)6.149.6()('' ???????k 85)759'' ??（4）膠帶張力計算用逐點計算列出各點的張力關系，如圖 1-2-1：圖 1-2-1KWF??12`)(3kF4=F3+WZH=(1+k`)(F1+WK)+WZH 1153.)2.04(F??????????014???e式中： K 0-摩擦力備用系數(shù) K0=1.15-1.2 取 1.2-膠帶在滾筒上的圍包角，400??-膠帶和滾筒之間的摩擦系數(shù)，0.2?——畢業(yè)設計說明書12解得： 1148N?1FN4.0524（5）膠帶強度校核用下式算出膠帶斷裂安全系數(shù) maxFSBd??式中 ： B-膠帶寬度（mm）-膠帶斷裂強度（N/mm）dS-膠帶的最大張力（N）maxFm-安全系數(shù)，最小安全系數(shù)要求大于 18 182.5.940521max ?????FSBd（6）膠帶最大允許懸垂度校核 NSkglqSgdzh 4.8.1)96.4(5)(5 1min' ????Nkgk 483'i ???--重段拖輥組的間距， m,取 1000-1500mm'gl--空段拖輥組的間距， m,取重段拖輥組的間距的兩倍'故滿足要求。若根據(jù)摩擦條件計算所得的 值不能滿足按下垂確定的最小張力值時，則必須加大 ，使其滿足下垂條件的要求。再重新用《逐點計算法》算出膠帶其他各點的張力。（7）電機功率校核考慮到膠帶在滾筒處的彎曲阻力，膠帶機所需的總牽引力 NWwkzh 35.16.2871.)(1.0 ????膠帶所需的總功率 210?vwN?——畢業(yè)設計說明書13式中： k-電機容量備用系數(shù)（1.15-1.20）-減速器的傳動效率（取 0.85）1?-液力聯(lián)軸器的傳動效率（取 0.95）2 kwvkwN15064.8795.012136.02 ?????滿足功率要求第三節(jié) 電機車運輸計算機車運輸是用機車牽引礦用車輛在軌道上往返運行，周期性運送貨載的一種運輸方式，主要用于長距離水平巷道的運輸作業(yè)，是礦井運輸中極為重要的部分， 。機車按使用的動力不同，分為內燃機車和電機車。牽引電機（或內燃機）驅動車輪轉動，借助車輪與軌面間的摩擦力，使機車在軌道上運行。電機車具有更好的性能，按運行速度快，效率高，維護簡單，運轉可靠，外形尺寸小，成本低。當?shù)V井產量和運距發(fā)生變化時，只需增加機車臺數(shù)即可滿足新的要求，適應于彎道和支線較多的運輸巷道，可以作多種運輸工作。電機車按電源不同可分為直流電機車和交流電機車兩大類。直流電機車按其供電方式不同，可分為架線式（ＺＫ）機車和蓄電池（ＸＫ）機車，兩者比較，架線式電機車更為便利，成本低，效率高，因此，得到廣泛應用。蓄電池機車只是礦井瓦斯、煤塵比較嚴重的情況下，不能使用架線式機車時才使用。選用架線式電機車（根據(jù)礦井瓦斯、煤塵情況）一、電機車及礦車的初選目前一般采用如下經驗：對于架線式電機車的額定電壓，一般采用 550 伏，當年產量較小，運距較短的礦井可采用 250 伏。根據(jù)本題礦井年產量 300 萬噸，選用機車黏著重力在 30—70KN 的電機車，型號600/550 ZK-7-762/550 900/550 型。如表 1-3-1：——畢業(yè)設計說明書14項 目 600/550 ZK-7-762/550 900/550 型架線式電機車機車粘著重量（KN） 70牽引電動機額定電壓（v） 550牽引電動機型號 ZQ-24牽引電動機數(shù)量（臺） 2輪緣牽引力（N） 15400速度（km/h） 11牽引電動機電流（A） 2×50小 時 制牽引電動機功率（KW） 2×24輪緣牽引力(N) 4200速度（km/h） 16.2長 時 制電流（A） 2×19.6傳動比 6.92軌距（mm） 600、762、900表 1-3-1二、列車組成的計算1、根據(jù)原始條件算出下列諸參數(shù)（1）按電機車的黏著條件計算車組重力和列車中礦車數(shù) )(8.7304.135.27010 KNPiQpzhnz ???????????:黏著系數(shù)，一般指加沙啟動，取 0.24?ω zh/:重車組啟動時阻力系數(shù)，取 13.5ip:軌道平均坡度，一般取 30/00按 3 代入α：列車啟動加速度，一般為 0.04m/s2列車中的礦車數(shù)——畢業(yè)設計說明書15（ 個 ）120)7850(.31)(10??????gmQnzhmz1:貨車自重 780kg m1:載貨量 5000kg試取 n=102、根據(jù)牽引電機車的發(fā)熱條件對上述結果進行驗算①牽引重列車、空列車分別達到全速穩(wěn)態(tài)運行時電機車的牽引力 )(38)]39(10)785(7[1NimngPFpzhzhzh?????????????)(20)]312()7817[NingmPFpkzhk???????????ω zh :重列車運行阻力系數(shù) 9ω k :空列車運行阻力系數(shù) 12列車型號：MPC5-9②重、空列車穩(wěn)態(tài)運行時分配到每臺電動機的牽引力 )194238' NFzhz?)(0'k③查 ZQ-24 型電動機的特性曲線可由牽引力 F 找出相應的電流 I 值及速度 V 值。=20A zhI smhkVzh/36.4/7.15?=18A kk④計算列車運行一個循環(huán)電動機的均方根電流值 ??????TtItIIkzhx22——畢業(yè)設計說明書16式中： - 調車系數(shù)取 1.25（運距超過 2000 米）?-兩個循環(huán)間的休上時間,取 20 分? kpmzhpmkzh VLtT??????601，為最大運輸距離kmL42.1?則 4.7506313.4750621061 ?????????? kpmzhpmkzh VLtT=7+7=14（min）將諸值代入，即得＝15.2619.620147822 ?????????ptItIIkzhx說明電機車牽引 10 兩礦車長時運行，電動機溫升不超過規(guī)定值，滿足電動機發(fā)熱條件。3、根據(jù)制動條件驗算=32.7（m）pzhznzzd imgPL???????10)(52因制動距離小于 40m,故符合規(guī)定。4、全礦電機車臺數(shù)確定（1） 確定每臺電機車在一個班內能完成的循環(huán)次數(shù)（次/臺 班）???Tfbc60?式中： -每班的運輸工作時間， (可取 7.5h)b-往返一次的運行時間，min-每個運輸循環(huán)中的休止時間, min?20??=27.8（min）4.756213.47561061'''' ?????kzhkzhVLtT——畢業(yè)設計說明書17)(74.2950.321' kmQlL?????式中： -加權平均距離'-電機車長時制的運行速度，km/hchV41.9208.7560?????Tfbc（2） 確定每班所需運送煤矸石的列車的次數(shù)（次/班）1nmkfbb?式中： =1.25（運輸不均勻系數(shù)）-矸石系數(shù)，按實際矸石量取值2k1.90511?????bA每 班 外 運 矸 石 量則 ＝50.875(次/班)08.2512?nmkfbb（3） 確定所需的電機車臺數(shù)臺，取 6 臺.541.920??cbf若采用一臺備用電機車時，則全礦電機車臺數(shù)為6+1=7（臺）??bn0——畢業(yè)設計說明書18第二章 礦井提升機械選型設計本礦井年產量達 300 萬噸，故選用豎井箕斗提升系統(tǒng)，提升機選用單繩纏繞式提升系統(tǒng)。第一節(jié) 提升容器的選擇箕斗選擇經濟提升速度 smHVj 83.2504.)5.0~3( ???H： 礦井深度加礦井提升上下與井筒的高差（約取 40～60m一次提升循環(huán)時間 ）（θ sTjjj 1.???а——提升加速度，在以下范圍內選取：升降人員時，а≤0.75m/s2；升降物料時，а≤0.8m/s2μ——容器爬升階段附加時間，箕斗可暫取 10sθ——休止時間，取 12s一次經濟合理提升量 jm）（ trbTcaAtjfnj 83.143062.15.3064???An——礦井年產量。c——提升不均衡系數(shù)。有井底煤倉時，取 1.1～1.15af——提升能力富裕系數(shù)，取 1.2br——提升設備年工作日數(shù)，取 300dt——提升設備工作小時數(shù)，14h所以箕斗型號為：JDS-12/110×4罐籠選擇：經濟提升速度 smHVj 83.2504.)5.0~3( ???一次循環(huán)提升時間 ——畢業(yè)設計說明書19）（θ sVHTjjj 205.83756.1537. ???????一次經濟合理提升量 jm）（ trbcaAtjfnj 7.2143065.85.13064???所以選取型號為：GLS-3×1/2 鋼絲繩 同側進出車 單繩罐籠，單層第二節(jié) 提升鋼絲繩鋼絲繩是礦井提升系統(tǒng)中的重要組成部分之一，提升及通過鋼絲繩傳遞動力，吊裝提升容器并作上下運動，直接影響礦井的生產能力和安全。一般宜選用光面右同向捻、斷面形狀為圓形股或三角股、接觸形式為點或線接觸的鋼絲繩，且多采用價格較低的 6 股 19 絲的普通園股鋼絲繩，如果礦井淋水大、酸度或堿度高和在出風井的井筒中使用，宜選用鍍鋅鋼絲繩。 異型股鋼絲繩 6V×19 6V×21 （12+9+FC） 鋼絲繩直徑為 30mm 光面抗拉強度為 1960 N/mm2一、鋼絲繩最大懸垂高度由已給定提升系統(tǒng)已知數(shù)據(jù)，則 mH275.8?二、計算鋼絲繩每米重力 p1、計算鋼絲繩每米重力 )cos(sin1.0)'??wLmqcaBc????式中： -鋼絲繩中鋼絲的抗拉強度（N/mm ）B?2-提升鋼絲繩的安全系數(shù)，根據(jù)《規(guī)程》取am5.6?am-鋼絲繩和托輥之間摩擦阻力系數(shù)， =0.2'w'w——畢業(yè)設計說明書20)10/(2.3)cos(sin1.0)' mkgwLmqpcaBc ???????預選 異型股鋼絲繩 6V×19 6V×21 （12+9+FC） 鋼絲繩直徑為 30mm 抗拉強度為 1960 N/mm 230 NAT 12+9 + IWS 1960 ZZ 507.3 348.3 GB 8918-88三、驗算鋼絲繩的安全系數(shù) )cos(sin)cos)(sin'??wpLwqQmccc da ???=8.86〉6.5因此，所選鋼絲繩合適。第三節(jié) 提升機和天輪的計算一、提升機滾筒直徑的確定選擇滾筒直徑的原則是鋼絲繩在滾筒上纏繞時不產生過大的彎曲應力以保證鋼絲繩的使用壽命。因此， 《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定：對于井下使用的提升機D≥60d=60×15=900D≥900δ＝900×0.7=630式中 D——提升機滾筒直徑，mmd——提升鋼絲繩的直徑，mmδ——提升鋼絲繩中最粗鋼絲的直徑，mm二、計算作用于滾筒上的 和jmFjc1、計算 jm①提矸時=jmF )cos(sin)cos)(sin( '??wLpwqncc ????= )17c2.0(i29.16085.410 ????=54524.3N②提最重要時——畢業(yè)設計說明書21=jmF)cos(sin)cos(sin'??wLpwQ???重)(2.107893 )(i608129.5'N??2、計算 jc① 提矸時)cos(sin?wqFcjmjc???= )cos(in'?wLp???= 48.0629.130.1=33236.8（N）② 提最重件時原則：必須保證提矸和提 Q 件時，電動機的出力相等，即提矸，提 Q 這兩重 重種不同載荷時， 必須相等。為此，在下放側加配重。imF?cossin)(wqFpcjm???配=121515.8752（N）根據(jù)以上計算參數(shù) D、 、 、 在提升機規(guī)格表中選擇標準提升機imicpV選擇 2JK-2/20 型提升機，D=2.0 米，B=1.0 米， =6000 kg， =4000 iFcFkg， =3.3 米/秒，i=20， =7900 kgmVjG三、驗算滾筒寬度（mm）)()(30'' ?????dDknLBPc式中： -錯繩圈 =2-4 圈，取 =4'cn'cn'cnn-摩擦系數(shù) n=3-繩間距 一般取 =2-3mm,取 =2mm???——畢業(yè)設計說明書22-平場纏繞直徑（m） PD 22)(41?????dkDPk-鋼絲繩在滾筒上的纏繞層數(shù)，在建井期間，無論在立井或斜井，升降人員和物料的，都準許纏兩層，如果深度或斜長超過 400 米時，準許纏三層。取 k=32222 065.4.13)(41????????dkP=2.0557(m)所以 )()(30'' ??DknLBc= 1000mm41.86.0265.57.248???四、預選電動機功率1、估算電動機功率 ep（kw)pFkVice?102??式中：k-礦井阻力系數(shù)，對斜井提升取 k=1.1-減速器傳動功率，二級傳動 =0.85i?ip-功率儲備系 取 p=1.2 KWpFkVpice 59.132.85.012634.102??????2、計算電動機轉速 en原則：滿足同步轉速則可 ??min/2.50426.06rDiVpe ??????決定定子電壓，以容量大小決定電壓＜200kw 定子電壓選用 380vep選擇電機 JR128-8 =155kw =380v 轉速 730r/mineeV3.天輪的選擇因為提升鋼絲繩在天輪上的圍包角＞90°，故 =60d(m)，tD——畢業(yè)設計說明書23=60×24.5=1470mmtD選擇天輪 TSG2000/13.5 =2m， tD型號 名義直徑 D（mm） 繩槽半徑 （mm） 適于鋼絲繩直徑范圍（mm）變位質量(kg)2000 13.5 ＞23-24.5 307軸承中心高 H（mm） 兩軸承中心距 L(mm) 總重(kg) 允許的鋼絲繩全部鋼絲破斷拉力總和 N180 700 841 458500第四節(jié) 提升機與井筒相對位置的計算一、計算井架高度 H1、為保證礦井提升時工作安全，可靠，經濟，井架高度應滿足下式要求：摘鉤后的重礦車要穿過空車側鋼絲繩弦的下方。為保證通行無阻，通過點處空○ 1車側鋼絲繩距地面的高度不得小于 2.5m。為了防止礦車在井口出軌掉道，造成事故。開口處鋼絲繩的牽引角 要小于 ?！?2 1??9故 tj RLhH???3214))(5.式中： -井口至阻車器的距離，一般取 7—9mL-阻車器至摘鉤點的距離，取2 clnL5.12?-通過點至摘鉤點的距離，取 4m3-摘鉤點至井架中間的距離，為防止提升機側鋼絲繩懸重力過大，造成4L摘鉤困難，一般建議取 ≤50m,取 50m4L-天輪半徑，mtRh-通過點處地面與井口地面標高之差，取 h=0.5m.——畢業(yè)設計說明書24tj RLhH???3214))(5.，取 5m4.2、驗算鋼絲繩在開口側的牽引角 ?9.35081421 ??????arctgLRarctgtj?若 不滿足要求，必須適當調整 或 兩參數(shù)，使之滿足規(guī)定值，因為題目中已給定 ≤50m, 調整時調 H 或 其中一個即可。二、計算鋼絲繩弦長1、根據(jù)鋼絲繩內外偏角允許值計算鋼絲繩最小弦長①按外偏角不超過 1°30 計算 ??maSBtgaSBLx 95.1219'302min ????????式中：a-兩滾筒之間距離，可在提升機技術規(guī)程中查，若查不到，按下式求 a 值，a=兩滾筒中心距-B，a=1130-1000=130 毫米s-井筒中兩軌道的中心距（mm） s= +200=880+200=1080 毫米cb-提升容器最突出部分的寬度cb200-兩容器最突出部分寬度之間的間隙，留這個間隙目的是讓人側身可以通過。B-卷筒寬度，mm②按內偏角不超過 1°30 計算 ??maStgLx 05.189'3012min ????取兩值中的較大值，并圓整為 20m。?S2、計算滾筒中心到天輪中心水平距離①以 20m 作為提升機滾筒中心到天輪中心之間的水平距離，再求出鋼絲繩的弦?SL長②根據(jù)下式計算——畢業(yè)設計說明書25，c 取 1??mcHLxjS 376.1920.15)(22 ??????三、計算實際的外偏角 和內偏角 值1?21、實際的外偏角 ??????023.193765.24080321 ????????xLdaSBtg?'1??2、實際的內偏角 ??0125.193762081 ????xLaStg'4??四、計算鋼絲繩的出繩角1、計算鋼絲繩能夠的下出繩角 ?1523.76.192arcsin120.52arcsin0 ?????????arctgLDRLHarctgxttsj?2、計算鋼絲繩的上出繩角?3.76.192arcsin120.52arcsin0 ????????arctgarctgxttsj?五、計算出繩孔的高度1、上出繩孔高度 2h222cos?Rbtge??式中：e-提升機房地面至絞筒中心高度（m）(查提升規(guī)格表)b-絞筒中心至出繩方向墻中心的水平距離（m）(查提升機房布置參數(shù)表)R-絞筒半徑（m） mtgRbtgeh 53.4.1cos3.125.cos222 ????? ???2、下出繩孔的高度 1、tt 927s.7.s11 ????——畢業(yè)設計說明書26第五節(jié) 提升電動機的初選計算一、預選電動機1、估算電動機功率 KWvkQkmgNjmj 51601???????2、電動機轉數(shù) in)/(39426.60' rDivnme ?????選擇 JR630——12/1430 三相繞線型號異步電動機額定負載時 轉子數(shù)據(jù)型號 額定功率（kw） 電流（I）轉速（r/min）電壓（V）電流（I）效率（%）功率因數(shù)電壓（V）電流（I）JR630-12/1430 630 80 491 448 503 91.5 0.78 448 503最大轉矩/額定轉矩 2.58飛輪轉矩/N·m 125303、實際提升速度 )/(57.2064910sminDvem?????第六節(jié) 提升設備的動力學計算一、提升系統(tǒng)靜阻力計算提升側靜阻力 szjs xHpgmF?????)(下放側靜阻力 xzjx系統(tǒng)靜阻力 xsjjsj )2(式中 m——提升貨載質量。Kgmz——容器自身質量，kg——畢業(yè)設計說明書27P——提升鋼絲繩每米重量。N/mωs,ωx——分別為上升側及下放側的礦井阻力g——重力加速度，m/s 2由于礦井運行阻力與很多因素有關，難以精確計算。在實際設計過程中，通常按提升貨載的百分數(shù)來估算。 mgkxs????式中 ——對于箕斗 0.15k?二、變位重量的計算：電動機轉子變位質量 ??kgDigGmd8.252????????-一根鋼絲繩的總長度kL mDxc 358.7012736.190837???????-提升機變位質量（kg）jG-天輪的變位質量（kg）t提升機總變位質量：22610710.937944.8()ZKtjdmQLPmkg??????第七節(jié) 提升系統(tǒng)運動學初速度及末速度取 0.5m/s2；正常加速度及正常減速度取 0.5m/s2；在車場內低速等速運行的速度取 1.5m/s。1、車組在井上、下車場的運行驗算，初加速階段運行時間及距離運行時間)(3.010savtpcd?運行距離 )(65.1.2mtLdodo?