30106综采工作面设备安装用绞车及钢丝绳选型计算验算解读.docx
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30106综采工作面设备安装用绞车及钢丝绳选型计算验算解读
30106综采工作面设备安装
绞车及钢丝绳选型
30106工作面综采设备在地面拆分,经副井、轨道大巷、301采区轨道巷、3#联络巷、原30102运输顺槽、30106运输顺槽到30106切眼;其中综采液压支架在支架组装硐室完成组装,再运到30106切眼安装;其余大件设备,运至使用地点完成组装、安装。
根据现有设备,运输中用回柱绞车、双速车、循环车、调度绞车初步预选为JH-14、JSDB-13、SQ-20/22、JD-1.0、JD-1.6确保支架运输工作安全有序完成,现对运输途中所用绞车及钢丝绳的选型进行计算。
一、设备概况
运输的大型设备主要包括刮板输送机、采煤机、液压泵站、液压支架、移变等,全部在地面解体由副井罐笼运至井下,罐笼最大载重9.8t,最大不可拆件重7.7t,罐笼尺寸3880×1450×2040mm。
其中运输较重设备重量如下表:
最大件设备重量尺寸表
序号
设备名称
设备型号
单位
数量
单台设备最大重量
尺寸mm
(长*宽)
备注
1
液压支架
ZF4800/17/33
架
128
顶梁+前梁4.41t
2330×1430
拆分搬运总重16t
掩护梁+尾梁3.11t
1720×1430
底座+立柱4.76t
2500×1350
3
过渡支架
ZFG5600/20/33
架
6
顶梁+伸缩前梁7.63t
2620×1430
拆分搬运总重24t
掩护梁+尾梁4.67t
1750×1430
底座+立柱6.6t
2490×1350
4
采煤机
MXG-500X
台
1
左右摇臂7.7t
拆分搬运总重40t
左右牵引部3.3t
左右滚筒2.5t
底托架6.1t
5
乳化液泵站
BRW315/31.5
台
2
乳化液泵4.4t
3735×1255×1410
乳化液箱尺寸
乳化液箱1.9t
6
移动变电站
KBSGZY-1600/6/1.14-0.66
台
1
移变本体6.83t
2950×1140×1750
不带配电箱
高压配电箱0.67t
低压配电箱0.5t
二、30106综采工作面设备安装运输线路
30106综采工作面设备安装运输线路:
1、前、后刮板输送机机头部、机尾部、过渡槽、中间槽,地面装车运至副井底→轨道大巷→301采区轨道巷→3#联络巷→原30102运输顺槽→30106运输顺槽一段→30106切眼安装
2、过渡支架(ZFG5600/20/33)6架、中间支架(ZF4800/17/33)128架,地面解体装车运至副井底→轨道大巷→301采区轨道巷→3#联络巷→支架组装硐室组装→30106运输顺槽一段→30106切眼安装
3、采煤机解体装车运至副井底→轨道大巷→301采区轨道巷→3#联络巷→原30102运输顺槽→30106运输顺槽一段→30106切眼安装
4、转载机、破碎机解体装车运至副井底→轨道大巷→301采区轨道巷→3#联络巷→原30102运输顺槽→30106运输顺槽一段安装
5、设备列车地面装车运至副井底→轨道大巷→301采区轨道巷→3#联络巷→原30102运输顺槽→30106运输顺槽一段安装
三、绞车选型
计算所需参数:
计算公式:
Fmax=N(m+m1)(sina+f1cosa)×g+P×L(sina+f2cosa)×g
最大件重量m1
平板车m
a取斜坡最大度数
N=1提升车辆个数
矿车阻力系数f1
钢丝绳阻力系数f2
P钢丝绳单位长度重量
L斜坡长度m
g=9.8
1、副井底车场(JC-01)
副井底车场按下放的最重件为采煤机摇臂7.7t计算绞车及钢丝绳牵引力:
Fmax=N(m+m1)(sina+f1cosa)×g+P×L(sina+f2cosa)×g
=1×(7700+1000)×(0.07+0.015)×9.8+0.881×200×(0.07+0.2)×9.8
=7848.42kg
≈7.8KN
m1:
——运输设备最大重量,7700Kg;
m:
——平板车重量,1000Kg;
a:
——斜巷最大坡度,4°;
N:
——提升车辆个数,1;
L:
——斜长,200m;
p:
——钢丝绳单位重量,0.881Kg/m;
f1:
——板车为滚动轴承,摩擦系数取0.015;
f2:
——钢丝绳与托绳轮滑动摩擦,摩擦系数取0.2。
结合我矿实际使用φ15.5mm钢丝绳,结构6×19+FC,破断拉力为131KN,公称抗拉强度1670Mpa。
131÷7.8=16.79>6.5倍
即所选钢丝绳安全系数满足运输要求。
根据副井底车场运输情况,选型如下:
副井底车场选用JD-1.6调度绞车,其牵引力为16KN>7.8KN满足要求;
2、副井底车场(JC-02)
副井底设备出罐笼用小绞车按拉最重件为采煤机摇臂7.7t计算绞车及钢丝绳牵引力:
Fmax=N(m+m1)(sina+f1cosa)×g+P×L(sina+f2cosa)×g
=1×(7700+1000)×(0+0.015×1)×9.8+0.881×50×(0+0.2×1)×9.8
=1365.238Kg
≈1.4KN
m1:
——运输设备最大重量,7700Kg;
m:
——平板车重量,1000Kg;
a:
——斜巷最大坡度,0°;
N:
——提升车辆个数,1;
L:
——斜长,50m;
p:
——钢丝绳单位重量,0.881Kg/m;
f1:
——板车为滚动轴承,摩擦系数取0.015;
f2:
——钢丝绳与托绳轮滑动摩擦,摩擦系数取0.2。
结合我矿实际使用φ15.5mm钢丝绳,结构6×19+FC,破断拉力为131KN,公称抗拉强度1670Mpa。
131÷1.4=93.6>6.5倍
即所选钢丝绳安全系数满足运输要求。
根据副井底车场运输情况,选型如下:
副井底车场选用JD-1调度绞车,其最小牵引力为10KN>1.4KN满足要求;
3、轨道大巷(JC-03)
轨道大巷下放,按提运的最重件为采煤机摇臂7.7t计算绞车及钢丝绳牵引力:
Fmax=N(m+m1)(sina+f1cosa)×g+P×L(sina+f2cosa)×g
=(1000+7700)×(0.09+0.015×0.99)×9.8+1.66×2×600(0.09+0.2×0.99)×9.8
=14295.8Kg
≈14.3KN
m1:
——运输设备最大重量,7700Kg;
m:
——平板车重量,1000Kg;
a:
——斜巷最大坡度,5°;
N:
——提升车辆个数,1;
L:
——斜长,600m;
p:
——钢丝绳单位重量,1.66Kg/m;
f1:
——板车为滚动轴承,摩擦系数取0.015;
f2:
——钢丝绳与托绳轮滑动摩擦,摩擦系数取0.2。
结合我矿实际使用φ22.5mm钢丝绳,结构6×7+FC,破断拉力为268KN,公称抗拉强度1670Mpa。
268÷14.6=118.3>6.5倍
即所选钢丝绳安全系数满足运输要求。
选用SQ-20/22无极绳绞车,其牵引力为20KN>14.3KN满足要求。
4、3#联络巷硐室外(JC-04)
3#联络巷下放设备,按拖动的最重件为采煤机摇臂7.7t计算绞车及钢丝绳牵引力:
Fmax=N(m+m1)(sina+f1cosa)×g+P×L(sina+f2cosa)×g
=(1000+7700)×(0.26+0.015×0.97)×9.8+2.513×60(0.26+0.2×0.97)×9.8
=23970.1Kg
≈24KN
m1:
——运输设备最大重量,7700Kg;
m:
——平板车重量,1000Kg;
a:
——斜巷最大坡度,15°;
N:
——提升车辆个数,1;
L:
——斜长,60m;
p:
——钢丝绳单位重量,2.513Kg/m;
f1:
——板车为滚动轴承,摩擦系数取0.015;
f2:
——钢丝绳与托绳轮滑动摩擦,摩擦系数取0.2。
结合我矿实际使用φ22.5mm钢丝绳,结构6×19+FC,破断拉力为263KN,公称抗拉强度1770Mpa。
263÷24=10.9>6.5倍
即所选钢丝绳安全系数满足运输要求。
根据我矿实际拥有绞车情况,选型如下:
3#联络巷硐室外选用JSDB-13下放设备,其牵引力130KN>24KN满足要求。
5、3#联络巷(JC-05)
3#联络巷下放设备,按拖动的最重件为采煤机摇臂7.7t计算绞车及钢丝绳牵引力:
Fmax=N(m+m1)(sina+f1cosa)×g+P×L(sina+f2cosa)×g
=(1000+7700)×(0.26+0.015×0.97)×9.8+2.513×60(0.26+0.2×0.97)×9.8
=23970.1KgKg
≈24KN
m1:
——运输设备最大重量,7700Kg;
m:
——平板车重量,1000Kg;
a:
——斜巷最大坡度,15°;
N:
——提升车辆个数,1;
L:
——斜长,60m;
p:
——钢丝绳单位重量,2.513Kg/m;
f1:
——板车为滚动轴承,摩擦系数取0.015;
f2:
——钢丝绳与托绳轮滑动摩擦,摩擦系数取0.2。
结合我矿实际使用φ22.5mm钢丝绳,结构6×19+FC,破断拉力为263KN,公称抗拉强度1770Mpa。
263÷24=10.9>6.5倍
即所选钢丝绳安全系数满足运输要求。
根据我矿实际拥有绞车情况,选型如下:
3#联络巷选用JSDB-13下放设备,其牵引力130KN>24KN满足要求。
6、支架组装硐室(JC-06)
支架组装硐室外,按拖动的最大件为过渡液压支架24t计算绞车及钢丝绳牵引力:
Fmax=N(m+m1)(sina+f1cosa)×g+P×L(sina+f2cosa)×g
=(24000+1000)×(0.05+0.015×0.99)×9.8+2.513×50(0.05+0.2×0.99)×9.8
=16802.05Kg
≈16.8KN
m1:
——运输设备最大重量,24000Kg;
m:
——平板车重量,1000Kg;
a:
——斜巷最大坡度,3°;
N:
——提升车辆个数,1;
L:
——斜长,50m;
p:
——钢丝绳单位重量,2.513Kg/m;
f1:
——板车为滚动轴承,摩擦系数取0.015;
f2:
——钢丝绳与托绳轮滑动摩擦,摩擦系数取0.2。
结合我矿实际使用φ22.5mm钢丝绳,结构6×19+FC,破断拉力为263KN,公称抗拉强度1770Mpa。
263÷16.8=15.7>6.5倍
即所选钢丝绳安全系数满足运输要求。
根据我矿实际拥有绞车情况,选型如下:
支架组装硐室外选用JH-8,其牵引力80KN>16.8KN满足要求。
7、30106运输顺槽(JC-07)
30106运输顺槽,按提运的最大件为过渡液压支架24t计算绞车及钢丝绳牵引力:
Fmax=N(m+m1)(sina+f1cosa)×g+P×L(sina+f2cosa)×g
=(24000+1000)×(0.03+0.015×0.99)×9.8+1.66×2×320(0.03+0.2×0.99)×9.8
=14667.5Kg
≈14.7KN
m1:
——运输设备最大重量,24000Kg;
m:
——平板车重量,1000Kg;
a:
——斜巷最大坡度,2°;
N:
——提升车辆个数,1;
L:
——斜长,320m;
p:
——钢丝绳单位重量,1.66Kg/m;
f1:
——板车为滚动轴承,摩擦系数取0.015;
f2:
——钢丝绳与托绳轮滑动摩擦,摩擦系数取0.2。
结合我矿实际使用φ22.5mm钢丝绳,结构6×7+FC,破断拉力为268KN,公称抗拉强度1670Mpa。
268÷14.7=18.2>6.5倍
即所选钢丝绳安全系数满足运输要求。
根据我矿实际拥有绞车情况及该巷道比较长,选型如下:
30106运输顺槽尾选用SQ-20/22无极绳绞车,其牵引力20KN>14.7KN满足要求。
8、30106切眼端头(JC-08)
30106切眼对拉,按提运的最大件为过渡液压支架24t计算绞车及钢丝绳牵引力:
Fmax=N(m+m1)(sina+f1cosa)×g+P×L(sina+f2cosa)×g
=(24000+1000)×(0.02+0.015×0.99)×9.8+0.881×205(0.02+0.2×0.99)×9.8
=8335.1Kg
≈8.3KN
m1:
——运输设备最大重量,24000Kg;
m:
——平板车重量,1000Kg;
a:
——斜巷最大坡度,1°;
N:
——提升车辆个数,1;
L:
——斜长,205m;
p:
——钢丝绳单位重量,0.881Kg/m;
f1:
——板车为滚动轴承,摩擦系数取0.015;
f2:
——钢丝绳与托绳轮滑动摩擦,摩擦系数取0.2。
结合我矿实际使用φ15.5mm钢丝绳,结构6×19+FC,破断拉力为131KN,公称抗拉强度1670Mpa。
131÷8.3=15.7>6.5倍
即所选钢丝绳安全系数满足运输要求。
根据我矿实际拥有绞车及该巷道情况,选型如下:
选用JD-1调度绞车,其牵引力为10KN>8.3KN满足要求。
9、30106切眼(JC-09)
30106切眼摆架用绞车,按提运的最大件为过渡液压支架24t计算绞车及钢丝绳牵引力:
Fmax=N(m+m1)(sina+f1cosa)×g+P×L(sina+f2cosa)×g
=(24000+0)×(0+0.3×1)×9.8+3.11×50(0+0×1)×9.8
=72083.9Kg
≈72.1KN
m1:
——运输设备最大重量,24000Kg;
m:
——平板车重量,由于不用平板车,取0Kg;
a:
——斜巷最大坡度,0°;
N:
——提升车辆个数,1;
L:
——斜长,50m;
p:
——钢丝绳单位重量3.11Kg/m;
f1:
——支架与地板摩擦,摩擦系数取0.3;
f2:
——钢丝绳与托绳轮滑动摩擦,由于距离较短,钢丝绳悬空,摩擦系数取0。
结合我矿实际使用φ26mm钢丝绳,结构35(W)×7,破断拉力为477KN,公称抗拉强度1960Mpa。
477÷71.8=6.6>6.5倍
即所选钢丝绳安全系数满足运输要求。
选用JH-14回柱绞车,其牵引力为140KN>72.1KN满足要求。
10、30106切眼端尾(JC-10)
30106切眼对拉,按提运的最大件为过渡液压支架24t计算绞车及钢丝绳牵引力:
Fmax=N(m+m1)(sina+f1cosa)×g+P×L(sina+f2cosa)×g
=(24000+1000)×(0.02+0.015×0.99)×9.8+0.881×205(0.02+0.2×0.99)×9.8
=8335.1
≈8.3KN
m1:
——运输设备最大重量,24000Kg;
m:
——平板车重量,1000Kg;
a:
——斜巷最大坡度,1°;
N:
——提升车辆个数,1;
L:
——斜长,205m;
p:
——钢丝绳单位重量,0.881Kg/m;
f1:
——板车为滚动轴承,摩擦系数取0.015;
f2:
——钢丝绳与托绳轮滑动摩擦,摩擦系数取0.2。
结合我矿实际使用φ15.5mm钢丝绳,结构6×19+FC,破断拉力为131KN,公称抗拉强度1670Mpa。
131÷8.3=15.7>6.5倍
即所选钢丝绳安全系数满足运输要求。
根据我矿实际拥有绞车及该巷道情况加大安全系数,选型如下:
选用JD-1.6调度绞车,其牵引力为16KN>8.3KN满足要求。
四、各运输地点需安装绞车、钢丝绳明细表
编号
安装地点
绞车类型
绞车型号
钢丝规格绳型号
钢丝绳抗拉强度
钢丝绳长度
JC-01
副井底
调度绞车
JD-1.6
6×19+FCφ15.5
1670Mpa
200m
JC-02
副井底
调度绞车
JD-1
6×19+FCφ15.5
1670Mpa
50m
JC-03
轨道大巷
循环绞车
SQ-20/22
6×7+FCφ22.5
1670Mpa
1200m
JC-04
3#联络巷硐室外
双速绞车
JSDB-13
6×19+FCφ22.5
1770Mpa
60m
JC-05
3#联络巷
双速绞车
JSDB-13
6×19+FCφ22.5
1770Mpa
60m
JC-06
支架组装硐室
回柱绞车
JH-8
6×19+FCφ22.5
1770Mpa
50m
JC-07
30106运输顺槽
循环绞车
SQ-20/22
6×7+FCφ22.5
1670Mpa
640m
JC-08
30106切眼端头
调度绞车
JD-1
6×19+FCφ15.5
1670Mpa
205m
JC-09
30106切眼
回柱绞车
JH-14
35(W)×7φ26
1960Mpa
50m
JC-10
30106切眼端尾
调度绞车
JD-1.6
6×19+FCφ15.5
1670Mpa
205m
五、绞车能力验算
计算所需参数:
计算公式:
绞车牵引力F
最大件重量m1
平板车m
a取斜坡最大度数
矿车阻力系数f1
钢丝绳阻力系数f2
P钢丝绳单位长度重量
L斜坡长度m
g=9.8
1、副井底车场(JC-01)
副井底车场选用JD-1.6调度绞车下放设备,牵引力为16KN,可运输设备最大重量:
F:
——绞车牵引力,16KN;
m:
——平板车重量,1000Kg;
L:
——200m;
α:
——斜巷最大坡度,4°;
P:
——钢丝绳单位重量,0.881Kg/m;
f1:
——板车为滚动轴承,磨擦系数取0.015;
f2:
——钢丝绳与托绳轮滑动磨擦,磨擦系数取0.2。
经验算所选用的JD-1.6调度绞车,总重可拉17.7t设备,满足运输最大件7.7t要求。
2、副井底车场(JC-02)
副井底车场选用JD-1调度绞车拉设备出罐笼,最大牵引力为10KN,可拉设备最大重量:
F:
——绞车牵引力,10KN;
m:
——平板车重量,1000Kg;
L:
——50m;
α:
——斜巷最大坡度,0°;
P:
——钢丝绳单位重量,0.881Kg/m;
f1:
——板车为滚动轴承,磨擦系数取0.015;
f2:
——钢丝绳与托绳轮滑动磨擦,磨擦系数取0.2。
经验算所选用的JD-1调度绞车,总重可拉66.4t设备,满足运输最大件7.7t要求。
3、轨道大巷(JC-03)
轨道大巷选用SQ-20/22无极绳绞车,牵引力为20KN,斜巷坡度0-4°,钢丝绳直径22.5mm,可运输设备最大重量:
F:
——绞车牵引力,20KN;
m:
——平板车重量,1000Kg;
L:
——600m;
α:
——斜巷最大坡度,5°;
P:
——钢丝绳单位重量,1.66Kg/m;
f1:
——板车为滚动轴承,磨擦系数取0.015;
f2:
——钢丝绳与托绳轮滑动磨擦,磨擦系数取0.2。
经验算所选用的SQ-20/22循环绞车,总重可拉13.4t设备,满足运输最大件7.7t要求。
4、3#联络巷硐室外(JC-04)
3#联络巷硐室外选用JSDB-13双速绞车,牵引力为130KN,斜巷坡度15°,钢丝绳直径22.5mm,可运输设备最大重量:
F:
——绞车牵引力,130KN;
m:
——平板车重量,1000Kg;
L:
——60m;
α:
——斜巷坡度,15°;
P:
——钢丝绳单位重量,2.513Kg/m;
f1:
——板车为滚动轴承,磨擦系数取0.015;
f2:
——钢丝绳与托绳轮滑动磨擦,磨擦系数取0.2。
经验算所选用的JSDB-13双速绞车,总重可拉47.3t设备,满足运输最大件7.7t要求。
5、3#联络巷(JC-05)
3#联络巷选用JSDB-13双速绞车,牵引力为130KN,斜巷坡度15°,钢丝绳直径22.5mm,可运输设备最大重量:
F:
——绞车牵引力,130KN;
m:
——平板车重量,1000Kg;
L:
——60m;
α:
——斜巷坡度,15°;
P:
——钢丝绳单位重量,2.513Kg/m;
f1:
——板车为滚动轴承,磨擦系数取0.015;
f2:
——钢丝绳与托绳轮滑动磨擦,磨擦系数取0.2。
经验算所选用的JSDB-13双速绞车,总重可拉47.3t设备,满足运输最大件7.7t要求。
6、支架组装硐室(JC-06)
支架组装硐室外选用JH-8回柱绞车,最大牵引力为80KN,斜巷坡度1°,钢丝绳直径22.5mm,可运输设备最大重量:
F:
——绞车牵引力,80KN;
m:
——平板车重量,1000Kg;
L:
——50m;
α:
——斜巷最大坡度,3°;
P:
——钢丝绳单位重量,2.513Kg/m;
f1:
——板车为滚动轴承,磨擦系数取0.015;
f2:
——钢丝绳与托绳轮滑动磨擦,磨擦系数取0.2。
经验算所选用的JH-8回柱绞车,总重可拉119.8t设备,满足运输最大件过渡液压支架24t要求。
7、30106运输顺槽(JC-07)
30106运输顺槽选用SQ-20/22循环绞车,牵引力为20KN,斜巷坡度0-2°,钢丝绳直径22.5mm,可运输设备最大重量:
F:
——绞车牵引力,20KN;
m:
——平板车重量,1000Kg;
L:
——320m;
α:
——斜巷最大坡度,2°;
P:
——钢丝绳单位重量,1.66Kg/m;
f1:
——板车为滚动轴承,磨擦系数取0.015;
f2:
——钢丝绳与托绳轮滑动磨擦,磨擦系数取0.2。
经验算所选用的SQ-20/22循环绞车,总重可拉32.3t设备,满足运输最大件过渡液压支架24t要求。
8、30106切眼端头(JC-08)
30106切眼端头选用JD-1调度绞车,最大牵引力为10KN,斜巷坡度0-1°,钢丝绳直径15.5mm,可运输设备最大重量:
F:
——绞车牵引力,10KN;
m:
——平板车重量,1000Kg;
L:
——205m;
α:
——斜巷最大坡度,1°;
P:
——钢丝绳单位重量,0.881Kg/m;
f1:
——板车为滚动轴承,磨擦系数取0.015;
f2:
——钢丝绳与托绳轮滑动磨擦,磨擦系数取0.2。
经验算所选用的JD-1.0调度绞车,总重可拉29.2t设备,满足运输最大件过渡液压支架24t要求。
9、30106切眼(JC-09)
30106工作面切眼选用JH-14回柱绞车,牵引力为140KN,斜巷坡度0°,钢丝绳直径26mm,此绞车为摆架绞车,支架与底板摩擦,未用到平板车,可运输设备最大重量:
F:
——绞车牵引力,140KN;
m:
——平板车重量,0Kg;
L:
——205m;
α:
——斜巷最大坡度,0°;
P:
——钢丝绳单位重量,3.11Kg/m;
f1:
——支架与底板,磨擦系数取0.3;
f2:
——钢丝绳与托绳轮滑动摩擦,由于距离较短,钢丝绳悬空,摩擦系数取0。
经验算所选用的JH-14回柱绞车,总重可拉47.6t设备,满足运输最大件过渡液压支架24t要求。
10、30106切眼端尾(JC-10)
30106切眼端尾选用JD-1.6调度绞车,牵引力为16KN,斜巷坡度0-1°,钢丝绳直径15.5mm,可运输设备最大重量:
F:
——绞车牵引力,10KN;
m:
——平板车重量,1000Kg;
L:
——205m;
α:
——斜巷最大坡度,1°;
P:
——钢丝绳单位重量,0.881Kg/m;
f1:
——
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