运输机械选型设计新详解文档格式.docx
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变频调速驱动装置是由隔离变压、变频、谐波滤波、电控等单元组成的系统装置,目前在国内已用的为“交-直-交”变频调速方式。
它通过改变电动机定子供电频率来调节电动机的输出转速并满足对转矩的要求。
具有调速范围宽、控制精度高、效率高等优点,能够提供理想的可控启/制动性能,能在低速情况下长时间运行,真正提供验带速度,还可根据煤量大小调节输送带速度。
主要适用于短时间内对力矩和速度需要大范围变化的系统。
CST可控启/停驱动装置维护费用高,油耗量大。
随着科学技术不断进步,变频调速技术越来越完善,因此本设计选用“交-直-交”变频调速驱动装置。
4.输送带输送机选型计算
1)初选输送带机
输送带输送机主要技术参数初选为:
运量Q=3000t/h,机长L=1640m,倾角16°
,提升高度H=452m,带速v=4.5m/s,带宽B=1800mm,带强ST5400。
2)圆周驱动力Fu
根据初选的输送带机主要参数,计算圆周驱动力Fu(暂不考虑附加阻力):
Fu=CfLg(qRO+qRU+2qB+qG)cosδ+qGHg
=1.06×
0.028×
1640×
9.81×
(60+20.3+2×
100.62+185.185)×
cos16°
+185.185×
452×
9.81
=1530363.007N
其中,C——考虑到附加阻力后引入的系数,C=1.06
F——模拟摩擦系数,f=0.028
qRO——承载分支托辊每米长旋转部分质量,qRO=60kg/m
qRU——回程分支托辊每米长旋转部分质量,qRU=20.3kg/m
qB——每米长输送带的质量,qB=100.62kg/m
qG——每米长输送物料的质量,qG=Q/3.6v=185.185kg/m
3)电动机功率P
传动滚筒轴所需功率:
PA=Fuv/1000=4659.134kW
电动机功率:
P=PA/0.78=5973.248kW
电动机采用4台YBP-4、2000kW、10kV,3台工作,一台备用。
5.输送带张力计算
1)限制输送带下垂度的最小张力
承载分支:
N
回程分支:
2)输送带工作时不打滑需保持的最小张力
按双滚筒传动,功率配比2:
1。
N
为满足不打滑条件,
,
其中,围包角φ按195°
,滚筒与皮带间的摩擦系数μ取0.35,eμα=3.291。
,满足防滑条件。
3)上、下分支最小张力
下分支最小张力:
其中下分支阻力:
F2=CfLg(qRU+qB)cosδ=1.06×
(20.3+100.62)×
=55503.01N
上分支最小张力:
S4=S3=170461.49N>Fsmin=42056.233N
满足要求。
6.输送带安全系数
满足要求。
7.选型计算结果
带宽:
B=1800mm;
带速:
v=4.5m/s;
带强:
σ=5400N/mm;
运输能力:
Q=3000t/h;
机长:
Lh=1640m;
倾角:
β=16°
提升高度:
H=441m;
传动滚筒直径:
2040mm;
托辊直径:
194mm;
电动机:
YBP-4,4×
2000kW,1500r/min(一台备用)
减速器:
ML3PSF150,减速比31.5,4套;
制动器:
SHI252,4套
逆止器:
1185NRT,2套;
液压张紧装置:
ZLY500J,1套
电机车选型计算实例
进行下列条件下的电机车运输计算
1.原始条件
1)某矿主要运输巷道有三个装车站,已知:
运输距离L1=2.5km,出煤量Q1=100t/班,出矸量10t/班;
运输距离L2=3km,出煤量Q1=200t/班,出矸量20t/班;
运输距离L3=2km,出煤量Q1=300t/班,出矸量30t/班。
2)主要运输巷道平均坡度iP=3‰。
3)拟采用轨距为600mm的一吨矿车,选用ZKT-7/250型电机车。
2.列车组成计算
1)根据原始条件计算出下列参数
(1)电机车运输加权平均距离
(2)电机车在每个运输循环中的休止时间
min
2)按重列车上坡起动时的粘着条件计算车组重量
式中Pn——电机车粘着重量Pn=7t
电机车重量P=7t
电机车起动时的粘着系数
=0.24
重量列车起动时的比阻
=13.5kg/t
巷道平均坡度i=3‰
列车起动加速度
m/s2
3)按牵引电动机的的发热条件计算车组重量
机车长时速度:
km/h=4.72m/s,
平均运行速度:
m/s
列车运行时间:
min
运行时间比:
机车长时牵引力:
kg
4)按制动条件计算车组重量:
减速度:
m/s2
按上面计算结果,取
t
则列车的矿车数:
辆
式中:
G——矿车载重量,1t;
G0——矿车自重,0.6t
5)根据电机车牵引电动机的发热条件对上述结果进行校验。
(1)分别计算电机车牵引重列车及空列车时的牵引力:
(2)每台牵引电动机的牵引力:
(3)从牵引电动机特性曲线上查出相应的电机值。
也可用下列经验公式计算:
(4)从牵引电动机特性曲线查出相应的列车运行速度值。
也可用下列经验公式计算:
重量列车运行速度
空列车运行速度
计算列车运行一个循环电动机的均方根电流值
m/s;
m/s;
km
其中调车系数
电动机的长时电流查得为34A,可见
因而满足电机发热条件。
(5)按制动距离的要求验算:
说明电机车牵引28辆1t矿车时,能满足制动距离的要求。
2.全矿电机车台数的确定
1)先确定每台电机车在一个班内能完成的循环次数
Tb=7.5h(每班运输工作时间)
2)每班所需要列车次数
其中:
K1——运输工作不均匀系数,取1.25;
K2——矸石系数,
。
3)确定所需要电机车台数
取3台。
若采用一台备用电机车,则全矿需要4台电机车。
无极绳连续牵引运输选型计算实例
1、西铭矿运输选型案例
西铭矿近几年生产采区逐步西移,巷道不断延伸,战线也随之拉长,这就给矿井辅助工作带来了相当大的困难。
面对生产实际,集团公司领导及我矿领导多次组织专门技术力量进行分析,决定改变传统的辅助运输方式,推广使用先进的运输设备。
及时顺利地在西十采区安装了顺槽连续牵引车。
从运行至今的效果来看,获得了很好的经济效益和实社会效益。
西铭矿矿西十采区为双翼下山单一煤层采区,采区斜长2260米,走向2200米,长度为采区巷道之最。
按传统的牵引设备计算,要将材料、设备运送到位,从西十上车厂至42022正巷需绞车28部,加之42012付巷所需的8部绞车,共需绞车36部。
按此方式运行,一是矿备用绞车仅有20部,需新购置16部25Kw调度绞车才能满足需要;
二是多级绞车运输不仅需要人员多,而且运输接替环节多,易造成各种事故隐患,给安全带来诸多不利因素;
三是运输过程复杂,工作量大,运输效率低;
四是增加了维修量和维修费用。
为此,经多方研究,西铭矿西十采区盘区运输购置了3套常州科研试制中心开发研制的SQ-1200型顺槽连续牵引车。
根据现场实际情况,三部顺槽连续牵引车即可完成原定36部调度绞车的工作量。
于
根据顺槽连续牵引车的技术性能及对工作环境的要求,巷道起伏坡度不得大于8,顺槽连续牵引车巷道为直巷,我们选择了如下运行方式并对设备进行了合理的布置,即电机车将所用材料、设备带至西十采区上车场,然后由上车场JD-40Kw调度绞车将材料、设备车沿1152轨道下山运输至坡下,坡下设调度车场,安置第一部无极绳绞车尾轮,即顺槽连续牵引车尾部,尾轮在两条钢轨中间且低于轨面,材料、设备车经过尾轮后与梭车相连接,该部连续牵引车即可进行拉运,该部连续牵引车即可进行拉运,该巷道全长680米,起伏坡度主5~7,该部顺槽连续牵引车巷道与西十采区集中轨道巷(第二部顺槽连续牵引车运行巷道)由100米短斜巷相连通,两巷中心线夹角为67。
当第一部无极绳绞车将材料、设备运到位后,由短斜巷JD-25Kw对拉调度绞车,将车拉至西十采区集中轨道巷,再由第二部顺槽连续牵引车将其牵引到位。
西十采区集中轨道巷全长2200米,起伏坡度3~5,该部无极绳绞车运行全程也是2200米,这样即满足我矿辅助运输需求,以符合顺槽连续牵引车的技术性能指标。
2、晋城煤业集团成庄煤矿盘区运输选型案例
1)轨道运输巷概况
3102/5102巷道长度1400+2000m,其中巷道有风门3道,多起伏,其中最大坡度8°
,轨距600mm,轨型22kg/m,载重为24t(含平板车),拉矿车载重3t。
2)选型设计
根据实际条件和设计计算,本次设计方案为:
选用2套SQ—80(110KW)无极绳绞车配合运输。
(1)选择单轨运输方案
根据计算,若选用SQ—80(110KW)无极绳绞车,其中由绞车、张紧装置、梭车和尾轮及轮组通过钢丝绳串联成一套运输系统。
(2)本方案设计为:
一根钢丝绳(主绳)布置在轨道内,另一根钢丝绳布置在轨道外侧(副绳),通过尾轮分成主绳与副绳。
(3)根据巷道实际情况,第一套牵引绞车与张紧装置倾斜布置在3207横川,尾轮布置在第三道风门过后;
第二套牵引绞车与张紧装置倾斜布置在3217横川,尾轮布置在巷道结尾。
(4)绞车、张紧装置、尾轮均打混凝土地基固定。
(5)沿途布置相应轮组
在巷道大低洼处布置组合压绳轮组,防止钢丝绳抬的过高而挑翻矿车,在巷道突点处布置组合托绳轮组。
所有轮组均设计成组合式,便于现场拆卸和组装,固定用螺栓、压板固定在轨道底部。
(6)绞车为二档速度1.0/1.7m/s,具有制动延时功能,且延时可调。
并能实现对称安装布置和前后出绳,便于靠帮布置。
(7)运送料车时,为防止车列在下坡时追尾掉道,可把较大坡道修整到平缓过渡,即0~3°
~5°
~8°
(8)经计算,选用钢丝绳规格为24NAT6×
19+FC1670SGB/T8918,满足安全要求。
(9)配备双通讯系统:
一套为具有打点、通话和急停功能漏泄移动通讯系统,另一套为具有打点、通话和急停功能的固定打点器。
(10)为了安全运输同时配备语音信号报警装置提醒人员和自动停车的过卷装置。
3)3102/5102巷道设计方案说明
(1)3102/5102巷道用两套SQ—80(110)型双速无极绳绞车运输,前段加三道风门约1400米采用一套,后段约2000米采用一套。
(2)第一套无极绳绞车主机和张紧装置布置在3207横川巷内,离进料口约500米,尾轮布置在风门3后,总长约1400米。
第二套无极绳绞车主机和张紧装置布置在3217巷内,尾轮布置在五横川附近,总长约2000米。
主绳布置在轨道内,副绳布置在轨道外侧。
第一套运输线路由于是下坡,所以第一套可采取重车在前而梭车在后的放车运行;
第二套梭车在前重车在后拉车运行。
(3)运输量
由于第二套无极绳绞车运输线路较长,因此整条巷道的运输是由其约束。
以此计算:
绞车牵引重车速度v=1.0m/s计算,进送一次所需的时间为T上=2000/1.0/60≈33分钟,则回程快挡v=1.7m/s所需时间T下=2000/1.7/60分钟≈20分钟。
摘挂钩时间按10分钟计算,进出一趟则用时40分钟。
运输一趟(来回)总用时为33+20+40=93分钟
每班按7小时计工作时间,每班进支架7×
60/93≈5趟。
每日进料车5(趟/班)×
8(车/趟,24T)×
3(班/日)=120(车)
3、兖矿济宁二号煤矿顺槽运输选型案例
1)现场条件
1302轨顺全长937m,轨顺外端60m为平巷,轨顺内坡度最大为6°
,长约30m;
最大负坡为6°
,长约20m;
距切眼35m处有一平缓段,长约20m;
其它段坡度变化不大,但有起伏。
切眼内坡度较大,轨顺与切眼相交处平缓段较短。
1302工作面支架型号:
ZFS5200/16/32,总重15.6t,外形尺寸:
1720×
1500mm,端头支架6个,经部分解体后主体重约17.5t。
2)设计计算
(1)系统布置示意图
图6-3-34系统布置示意图
(2)钢丝绳张力计算
式中:
n——摩擦力备用系数,可取n=1.1~1.2;
μ——钢丝绳与驱动轮间的摩擦系数,可取μ=0.12;
α——钢丝绳在驱动轮上的总围抱角;
已知钢丝绳最大张力:
S4=3500kg
(3)绞车电机功率验算
式中:
G——牵引重量,kg;
G0——梭车自重,kg;
βmax——运行线路最大坡度;
qR——单位长度钢丝绳的重量,kg/m;
L——运输距离,m;
则:
电动机安装功率:
Neq=1.1N=1.1×
32.5=35.8<
37kw
(4)张紧装置配重重量
FZ=mS1
m———张紧装置结构系数,m=2;
∴FZ=2×
285=570kg
3)系统配置
SQ-80型无极绳连续牵引车主要由无极绳绞车、张紧装置、梭车、尾轮、压绳轮和托绳轮等组成。
无极绳绞车仍然外购,其余设备由常州科研试制中心有限公司制造。
4)应用效果
SQ-80型无极绳连续牵引车于99年3月19日夜班试运第一个端头支架,因处理巷道变形,占用时间较多,到20日中班三个端头支架安装到位。
从20日中班开始,安装工作顺利进行,到3月29日,工作面124架支架全部安装到位,共用11天时间,平均每个班安装4.5架,一个小班最多安装9个支架。
系统运行平稳、安全、方便。
但系统仍存在如下问题:
张紧器配重块平衡差,升降运行阻力大;
运输支架时,牵引车储绳筒与支架掩护梁相干涉,在变坡处容易使牵引车掉道;
因轨顺沿线巷道起伏较大,压绳轮设置偏少;
托绳轮强度较少(L=300mm),运行不灵活
架空乘人装置选型计算实例
兖州矿业集团济宁二号井高速活动式抱索器架空乘人装置的设计及应用
1.架空乘人装置基本布置
如图6-3-35所示,九采区回风下山架空乘人装置设计全长1376米。
顶部106米平巷安装机头、中部128米平巷设一中间站、下部16米平巷安装机尾和张紧塔;
中部平巷将斜巷分为上下两段,上部斜巷长460米、坡度11,下部斜巷长382米、坡度12;
巷道底部190米平巷,经过17米和57米两段斜巷后有16米平巷到-29拐点。
巷道落差约160米,有6个变坡点,3个下坡点,3个上坡点。
图6—3—35九采区回风下山巷道地质剖面示意图
上部斜巷和下部斜巷均有2个超过10的变坡点,在这些变坡点安装三轮组托绳轮或三轮组压绳轮;
另外有2个5~10的变坡点,在这些变坡点安装双轮组托绳轮或双轮组压绳轮;
在所有斜巷的直线段安装一托一压组合绳轮组。
2.高速架空乘人装置系统安装调试
1)固定梁使用情况
(1)机头、机尾固定梁
机头、机尾采用预埋25a槽钢对焊加工而成横梁固定,共6根(机头4根,机尾2根)。
(2)中间站支撑梁
使用预埋25a槽钢矿用工字钢固定,共2根。
(3)机尾尾轮张紧滑道固定梁
使用12#矿用工字钢固定,固定梁采用牛腿固定,共用5根。
(4)变坡点压、托绳轮固定梁
使用25a对焊槽钢固定,固定梁采用牛腿固定,坡度变化10°
以上的使用2根固定梁;
坡度变化10°
以下的使用1根固定梁;
6个变坡点有2个变坡点坡度变化大于10°
,变坡点共使用固定梁8根。
(5)中部正常段托绳轮固定梁
使用12#矿用工字钢固定,固定梁间距为14.5米,固定梁采用牛腿固定,共用94根:
①上部106米平巷,使用固定梁7根。
②第一段460米、坡度11°
斜巷,使用固定梁32根。
③中部128米平巷,使用固定梁9根。
④第二段382米12°
斜巷,使用固定梁27根。
⑤底部190米平巷,使用固定梁13根。
⑥第三段90米斜巷,使用固定梁6根。
九采回风巷道架空乘人装置共使用预埋25a槽钢对焊加工而成横梁20根,12#矿用工字钢牛腿固定梁99根。
2)调试
(1)电控系统设置调整
(2)系统联合空运转
(3)设备安全控制及监控性能测试
(4)系统带载试运行
电控系统先调试主控箱,首先解除其它控制设备单项检测,对主控箱进行检查调试,在主控箱达到使用要求后,再逐步增加项目进行调试,如紧停拉线、托绳保护等同类设备,数量在2个小时以上,从主机由近及远逐个进行人为模拟实验。
液压系统必须先在空载情况下进行试运转,然后由低速到高速逐步提速试验,待全套系统设备全部调试后,再对系统所有性能进行逐项试验。
在系统空载运转正常后,最后进行乘人试运行;
该阶段系统运行速度从1.2m/s到3m/s逐步提高,每循环速度提高跨度不得大于0.5m/s。
首次乘人试运行时,运行速度设定为1.2m/s,选择体重较重的人员乘坐,乘人乘车运行期间必须有2人以上步行跟随进行保护,运行范围不得少于一周,运行期间如发现影响安全的问题必须立即停车处理,现场无法处理的必须作好详细记录,及时到地面进行安排处理,直至能够确保乘人安全运行后,方可结束调试运行工作,系统进入正常运行状态。
3.使用情况
经过2个月的努力,于2003年2月21日结束安装调试工作,进入试运行,试运行期间,每天运行时间为14~15个小时,从未发生过任何事故。
至今,已连续正常运转达18个月以上,使用结果证明,高速架空乘人装置系统结构合理,传动方式先进,调速性能优良,运行平稳,安全可靠,其各项性能指标均达到了设计的要求,达到了预期的目的。
无轨胶轮车选型计算实例
1、人员运输
煤矿井下现在一般为三班制,这样需要接送人员共六次。
车辆行驶路程按单程算要十二次,运距一般在8公里之内,个别运距较长的可达15公里以上。
运人车一般是在有水泥铺设的大巷中运行,把人员运到顺槽口处,所以运输条件相对较好。
晋兴公司斜沟矿设计产量为300万吨,按每百万吨产量配置2.2台运人车的数量,300万吨×
2.2辆/万吨≈7台,2007年该矿预计可达设计产量,目前该矿已购置WCQ-3B型专门运人车4台,近期还将购置2台WCQ-3B型专用人车。
2、设备运输
在矿井开采初期,一般是按每百万吨产量配置3台运输设备车辆,随着开采工作面的延伸,一般还需少量增补。
车辆的吨位级可按1吨、2吨、3吨、5吨、8吨、25吨、40吨和50吨来选用。
其中运输车辆可占选型车辆的75%,铲运类车辆可占剩余的25%。
新元煤矿2006年规划产量300万吨,其招标车型有:
WC8防爆悬挂式胶轮车、30吨支架铲车、40吨支架搬运车共9台,基本合乎于每百万吨煤配置3台的运输车辆。
3、材料运输
(1)根据煤矿生产材料运输的需要,来进行材料车型号和数量的选择
一般是根据每百万吨产量配置1.8台材料运输车,其规格大小可选择3吨、5吨及8吨三个级别。
(2)根据运行往返时间来确定材料车的数量
由于有重车和空车两种运行方式,设计时予以分别考虑。
重车运行时间为:
t1——重车运行时间,h;
Si——第i段运输距离,km;
vi——第i段运行速度,km/h;
空车运行时,按平均速度在整个线路上进行计算,则
t2——空车运行时间,h;
S——总运输距离,km;
v——空载平均运行速度,km/h;
往返一次的时间为:
t——往返一次时间,h;
△t——休止时间(装卸载和会车等的间歇时间),h。
根据一些矿区经验,重车在井筒中按8km/h计,大巷按12km/h计,顺槽中按6.5km/h计,空车按19km/h计,间歇时间按0.3h计。
计算出运行往返时间后,可根据运输材料总吨位和单台车的装载容量来计算出需要车辆的数量。
阳煤集团新元煤矿材料运输车主要选用了WqC3J和WCq3B两种胶轮车共9台,用来完成井下材料运输。
4、矸石及散物料运输
运送矸石及散物料运输的车辆一般要求车辆能自动卸载,如后翻式、侧翻式或平推式。
济宁3号井是年产800万吨的矿井,其巷道开拓的矸石量较多,铺设水泥路面的混凝土用量也比较大,所以这种车辆按选型原则共选用了WC8型和进口MK-3S车辆共12台作为矸石或散装物料运输车辆。
5、支架运输
支架类重型货物的运输一般用铲板式支架车将每个支架从顺槽内铲运至顺槽口,然后装入支架运输车,运送到新的安装地点。
再用铲板式支架车送至新的顺槽内安装好。
神东矿区年产1500万吨的大柳塔矿1999年搬运支架,使用912X铲板式支架搬运车和WC40Y支架运输车来配合运输支架设备,创造出10天搬完一个工作面的记录。
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