带式输送机的选型计算.docx
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带式输送机的选型计算
1带式输送机的选型计算
1.1设计的原始数据与工作环境条件
1)工作地点为工作面的皮带顺槽
2)装煤点的运输生产率,Q0=(吨/时);
3)输送长度,L=1513m与倾角β=5以及货流方向为下运:
4)物料的散集密度,'=t/m3
5)物料在输送带上的堆积角,=30
6)物料的块度,a=400mm
1.2运输生产率
在回采工作面,为综采机组、滚筒采煤机或刨煤机采煤时,其运输生产率应与所选采煤机械相适应。
由滚筒采煤机的运输生产率,可知:
Q0836.2(th)
1.3设备型式、布置与功率配比
应根据运输生产率Q、输送长度L和倾角,设备在该地点服务时间,输送长
度有无变化及如何变化确定设备型式。
产量大、运距短、年限长使用DTⅡ型;
运距大,采用DX型的;年限短的采用半固定式成套设备;在成套设备中。
由于是上山或下山运输和在平巷中输送距离变化与否采用设备也有所不同。
根据本顺
槽条件,初步选用SSJ1200/2280型可伸缩胶带输送机一部。
其具体参数为:
电机功率:
2280kW
运输能力:
1300t/h
胶带宽:
1200mm
带速:
m/s
设备布置方式实际上就是系统的整体布置,或称为系统方案设计。
在确定了输送机结构型式下,根据原始资料及相关要求,确定传动装置、改向滚筒、拉紧装置、制动装置以及其它附属装置的数量、位置以及它们之间的相对关系,并对输送线路进行整体规划布局。
功率配比是指各传动单元间所承担功率(牵引力)的比例。
1.4输送带宽度、带速、带型确定计算
根据物料断面系数表,取Km458
根据输送机倾角,取Cm1
则由式(),验算带宽
Q0
Kmv'Cm
4582.50.91
0.901m
按物料的宽度进行校核,见式()
B2amax200
2350200式()900mm
836.2式()式()
式中amax—物料最大块度的横向尺寸,mm。
则输送机的宽度符合条件
1.5基本参数的确定计算
1)q–—输送带没米长度上的物料质量,kg/m,可由式()求的;
2)qt'
承载托辊转动部分线密度,kg/m,可由式()求的;
qt'=G'/lg'25/1.516.67kg/m
式中lg'——上托辊间距,一般取1~1.5m。
(3)qt''——回空托辊转动部分线密度,kg/m,可由式()求的:
q"G"/l"g22/2.010kg/m式()
式中lg"——下托辊间距,一般取2~3m。
(4)qd–—输送带带单位长度质量,kg/m,该输送机选用阻燃胶带,其型号为1400S,qd取15.63kg/m;其他参数为:
带芯强度:
1400N/mm撕裂力:
1540N
带厚度:
12mm
1.6各区段阻力计算
1).承载段运行阻力,见式()
Wzhg(qqdqt')L'cosg(qqt')Lsin
10[(92.915.6316.67)15130.04cos5
(92.915.63)1513sin5]
66279.5N
2).空段运行阻力,见式()
Wkg(qdqt'')L''cosgqdLsin
10(15.6310)1513cos50.035
1015.631513sin533448.8N
式中—输送机的倾角,当输送带在该段的运行方向是倾斜向上时sin取正
号,而倾角向下时sin取负号;
L—输送机长度,1513m;
'—形托辊阻力系数;
''—平行托辊阻力系数;q—输送带每米长上的物料质量,kg/m;qt—承载托辊转动部分线密度(kg/m);qt—回空托辊转动部分线密度,kg/m;
qd—胶带单位长度质量,取kg/m。
(3).曲线段运行阻力
在进行张力计算时,滚筒处的阻力计算如下:
绕出改向滚筒的输送带张力为
S1'kSy'
式中S1'—绕出改向滚筒的输送带张力,N;
S'y—绕入改向滚筒的输送带的张力,N;
k—张力增大系数。
(4).传动滚筒处的阻力为
Wc(0.03~0.05)(SySl)
式中Wc—传动滚筒出的阻力,N;
Sy—输送带在传动滚筒相遇点的张力,N;
Sl—输送带在传动滚筒相离点的张力,N;
Cm—输送机倾角系数,即考虑倾斜运输时运输能力的减小而设的系数
1.7输送带关键点张力计算与带强验算
1.7.1悬垂度验算
为使带式输送机的运转平稳,输送带两组托辊间悬垂度不应过大。
输送带的垂度与其张力有关,张力越大,垂度越小,张力越小,垂度越大。
按悬垂度要求,承载段允许的最小张力见式()
Szmax=(qdq)lg'gcos/8[ymax]
(92.915.63)1.52cos510/80.0375
7946.6N
其中[ymax]=lg'0.0251.50.0375m
1.7.2计算各点张力
以主动滚筒分离点为1点,依次定2、3、4、5⋯⋯11点,见图。
由式()
根据逐点计算法列出S1与S11的关系
图输送机工作示意图
S2S1
S31.04S21.04S1
S41.04S31.042S1
S51.04S41.043S1
S61.04S51.044S1
S7S6Wk1.044S1Wk
S81.04S71.0451.04Wk5
S9S8Wzh1.045S11.04WkWzh
S101.04S91.046S11.042Wk1.04Wzh
S11S10(式)
可知,最小张力点在9点,则S9Szmax7946.6N
联立以上两式,可解得S1=32165N
1.7.3按摩擦传动条件验算
按摩擦传动条件来验算,见式()
S132165
14.05S117946.6
因围包角为450,取0.2,可查得e4.84
则S1e,符合摩擦传动条件
S11
式中0—输送带与滚筒之间的摩擦因数,井下一般取。
1.7.4输送带强度验算
最大张力点为SmaxS873920.5N
输送带安全系数见式()
故输送带强度满足要求
1.8传动滚筒牵引力与电动机功率计算
1.8.1牵引力计算
牵引力由式()计算
7946.6321650.04(7946.632165)
22613.9N<0
则其工作在发电状态
发电运行状态下电动机功率见式()
22613.91.052.50.85
1000
式中—发电运行状态下输送带运行速度,1.05;
—减速器的机械效率,一般取~;
K—电动机功率备用系数,取K1.2;选择电动机容量时仍需考虑15%~20%的备用功率。
空载运行时牵引力可近似计算如式()
F1.052qdqtqtLcosg
1.05215.6316.671015130.035cos510式()
31446N
则输送机空载运行时的电动机功率N见式()
式()
通过以上验算得知,证明在所给条件下该输送机是适用的,并且可以看出电动机的备用的备用能力也是比较大的。
1.9拉紧力与拉紧行程计算
计算拉紧力,根据力的平衡条件,由式()计算
FkS9S107640.9967946.615587.6N
拉紧行程,由式()计算
SKL1~2B
0.0115131~21.2
16.9m
2矿井提升
矿井提升是全矿运输系统的咽喉。
因此要求其工作应具有安全性与可靠性。
同时,由于它属于矿山大型设备之一,功率大,耗电多,因此提升设备的造价及运转费用就成为影响矿井生产技术指标的重要因素之一,即要求其具有经济性。
提升设备的选型设计是否经济合理,对矿山的基建投资,生产能力,生产效率以及吨煤成本有着直接的影响。
提升设备选型设计只能在提升方案确定之后进行。
2.1设计依据
主井
矿井年产量
320
万吨/年
年工作日
320d
每日工作时数
18h
井深
252m
装载高度
21m
卸载高度
22m
煤的松散比重
2.2提升容器的计算选择
如经过方案比较,则容器已定不必重新计算,否则需按提升方案确定部分的要求进行提升容器的计算与选择。
2.2.1选择最大提升速度
按经济提升速度选择最大提升速度,由式()
般设计取Vm0.4H
0.42956.87m/s式中H—提升高度,m。
HHzHsHx=252+21+22=295m
Hz—装载高度,m;
Hs—井筒深度,m;
Hx—卸载高度,m。
“规程”规定:
Vm0.6H(m/s)
2.2.2估算一次提升循环时间估算一次提升循环时间,由式()
TxVmHu
a1Vm
式中a1—提升主加速度,取a1=~ms2,
u—箕斗在卸载曲轨内减速与爬行时间,取u=10s,
—箕斗休止时间,s
2.2.3一次提升量的计算
一次提升量的计算,见式()
AnCCf式()
QTx式()
3600bntrx
3200001.11.277.5
360032018
=次
式中An—矿井年产量,ty;
C—提升不均匀系数,箕斗提升C=,对于罐笼提升C=,罐笼兼做副井提升时C=;
Cf—提升能力富裕系数,一般仅对第一水平留有Cf1.2;bn—年工作日数,d;
tr—日提升时间,h
根据计算的Q,选择名义载重与Q相近的标准箕斗。
则选用JDZ-16/1504型箕斗。
其有效容积为:
m3、箕斗自重:
15t、提升钢丝绳:
4根、绳间距:
300mm。
选择标准箕斗后,根据箕斗容积和煤的松散容量计算箕斗实际载重。
见式()
0.9517.6
=(t)
式中r—煤或矸石的松散容重,tm3;
Vj—所选标准箕斗的有效容积,m3
2.2.4提升最大速度的确定
根据箕斗实际载重,核定实际需要的一次提升时间Tx,见式():
提升最大速度由式()计算
36003201817.60.95
1.132000001.2
82.08s
0.8[82.08(1016)]0.82(82.0826)240.8295
2
=(ms)
根据Vm选取提升机所允许的标准最大提升速度Vm
2.2.5估算实际提升能力
实际提升时间,见式()
s)
式中Vm—标准最大提升速度,ms
一年实际提升量见式()
3600bntrQAnTxC
36003201816.72
75.721.1
2.3钢丝绳的选择计算
多绳摩擦式提升一般选用镀锌三角股钢丝绳,而立井提升多选用6(33)、6(34)、6(36)、6(37)、6(42)、6(43)、6(24)、6(36)甲、
6(37)甲等。
尾绳可选用扁钢丝绳或多层股不旋转钢丝绳。
由于扁钢丝绳生产效率低、价格高,应尽量选用多层股(不旋转)钢绳18×7、34×7或圆股钢丝绳6×19、6×37.
2.3.1主井提升钢丝绳计算选择
(1)
钢丝绳的悬垂长度,见式():
=252+21+35
=308(m)
式中Hc——钢丝绳的悬垂长度,m。
2)计算钢丝绳绳端载荷质量
mmz167201500031720kg
3)计算钢丝绳单位长度质量,见式()
'mmz
mpz
6b
4(11106b)Hc
ma
31720
g[GnPHjnq(HHh)]
=kg/m
(4)选择标准钢丝绳
根据计算的m'p,选择标准钢丝绳。
选用619股(199)NF1665ZZ721395GB110274型钢丝绳两根,选用
619股(199)NF1665SS721395GB110274型钢丝绳两根
2.3.2尾绳的选择
因尾绳负荷较小(只承担本身自重),其抗拉强度可选用B1400MPa,且
不必校验安全系数。
根据钢丝绳单位长度质量,选用
637股(161218)NF1370ZZ1180793GB110274钢丝绳两根。
从选型设计上说,希望采用等重尾绳,这对于生产管理也较方便(规格较少),在不能采用等重尾绳的情况下,建议选用重尾绳,当尾绳的单重略重于提升钢丝绳的总单重(一般以不超过3%为宜),提升系统的动力学可以按等重尾绳的提升系统计算,不影响计算的准确性。
2.3.3验算主提升钢丝绳的安全系数由式()计算,
nQp
4721000
9.8[3172043.9462227.93(30820)]
=>ma=式中n—主提升钢丝绳数目;
QP—每条钢丝绳的破断拉力,N;
G—钢丝绳的终端载荷重量,kg;
P—选出的主钢丝绳单位长度重量,kg/m;
n—尾绳的数目;
q—选出的每条尾绳单位长度重量,kg/m;
ma—钢丝绳安全系数,按规程要求选取。
2.4提升机计算选择
2.4.1摩擦轮直径计算
根据煤矿安全规程,摩擦轮直径D'应符合表要求
表摩擦轮直径的计算
结构型式装地点
井上
井下
落地式及有导向轮的
塔式提升机
D90d
D1200
D80d
D900
无导向轮的塔式提升
机
D80d
D1200
D70d
D900
上表中,d为提升钢丝绳的直径,mm;δ为提升钢丝绳中最粗的钢丝直径,
mm。
则
D'90d9032.52925mm
D1200120033600mm
2.4.2最大静张力和最大静张力差计算
提升系统的最大静张力F'max和最大静张力差F'cmax计算,见式()和式()
9.8[3172043.952227.93328]
=(N)
9.8[16720(27.9343.95)308]
=164037(N)式中Q—一次提升货载重量,kg;其他符号意义大小同上。
令:
nqnP0.076
—不平衡系数,即尾绳与主绳每米质量差,kg/m
2.4.3摩擦提升机的选择
根据计算的D、Fmax、Fcmax、Vm查摩擦提升机规格表,选取JKMD44型多绳摩擦轮提升机,其有关技术参数为:
主导轮直径D=4m、导向轮直径Dx=4m、最大静张力Fmax=600KN、最大静张力差Fcmax=180KN、提升机变位质量Gj=18050kg、导向轮变位质量Gx=3400kg等。
满足FmaxFmax,FcmaxFcmax。
2.4.4验算主导轮衬垫比压PB
双箕斗提升系统由式()计算
nDd
9.8[1672021500043.9530827.9330827.9320]
440.0325
式中D—主导轮直径,m;
d—主提钢丝绳直径,m。
摩擦衬垫比压验算
PB[PB]
式中[PB]—摩擦衬垫许用比压。
一般采用塑料衬垫,许用比压[PB]2MPa。
则摩擦衬垫比压符合条件
2.5提升机对井筒相对位置的计算
2.5.1落地式布置方式
落地式布置方式如图所示。
图落地式多绳摩擦提升机布置方式
2.5.2井架高度计算
(1)井口水平至下天轮中心线距离Hj1,见式()
Hj1HxHrHg0.75Rt式()
2215.66.50.752
=(m)
式中Rt—天轮半径,m。
(2)两天轮中心距e
e值与布置有关,且影响到围包角的大小。
e值取的过大,则两条钢丝绳互相平行,主导轮围包角仅为180°,若欲增大围包角,必须设置导向轮,从而使系统复杂化,且增大了维护工作量。
e值取的过小,虽围包角增大,但天轮平台上吊车不好布置。
一般可按式()计算:
eDt(1~1.5)
=+=(m)
3)井架高度Hj,见式()
HjHj1e
=+
=(m)
应将计算出的井架高度Hj圆整成整数,取其为48m。
2.5.3主导轮中心至井筒中心距离Ls由式()计算
Ls0.6Hj3.5D
0.6483.54
m)
应将Ls圆整成整数,取其为36m。
2.5.4钢丝绳弦长
1)下弦长Lx1,见式()
2
Hj1C02LssDt式()
j10s22
23.542
(45.252)2(36)2
22
=(m)
2)上弦长Lx,见式()
=(m)
式中Dt—天轮直径,m;
C0—主导轮中心高出井口水平的距离,m;其余符号同上。
要求Lx不大于60m。
2.5.5钢丝绳的出绳角
(1)下出绳角1,见式()
1Hj1C01DDt1tgsint1LssDt2Lx1
s22
=57.54(度)
2)上出绳角,见式()
=(度)
下出绳角1应大于15°,使钢丝绳不致触及提升机的机架或者基础。
2.5.6钢丝绳绕过主导轮的实际围包角
实际围包角由式()计算
1801
=(度)
2.6提升系统变位质量的计算
2.6.1预选电动机
(1)估算电动机功率P
对于双容器提升,由式()计算:
PKQgVm103
j
1.15167209.86.08593
1.310
0.85
=(kw)
式中K—矿井阻力系数,箕斗K1.15;罐笼K1.2;
Q—一次提升量,kg;
j—减速器传动效率,单级传动为,双级传动为;
—动力系数;箕斗提升1.2~1.4,罐笼提升1.4
2)确定减速器传动比i和电动机转速ne
根据所需最大提升速度Vm和已选定的提升机型号确定减速器的传动比i,取传动比i为20。
由式()计算ne:
60206.0859
4
=(rmin)
(3)、选择电动机
根据P、ne及供电电压等级查电动机规格表,选取标准电动机。
选用
JR2000-10/1730型电动机。
其额定功率Pe为2000KW、额定转速ne为600r/min、转子转矩GD2d为43460N?
m2、过负荷系数为、电动机效率d为%。
提升机的实际最大速度Vm计算见式():
VmDne
m60i
4591
6020
=(ms)
2.6.2提升系统的变位质量m
1)有益载荷变位质量Q,16720kg
2)提升容器变位质量GZ,15000kg
双箕斗提升:
G2QZ30000kg
式中QZ—提升容器箕斗(罐笼)自重,kg
3)主提钢丝绳变位质量
对于落地式布置,由式()计算:
43.946(2934845.653.9558.26)
=(kg)
4)尾绳变位质量
nqH2Hh
27.93(293220)
=108650(kg)
式中GD2d——电动机转子飞轮力矩,kgm2。
8)提升系统的变为质量m,见式()
mQQZnPHHjHj1Lx1Lx式()nqH2HhGtGjGd
=16720+30000+++6800+18050+108650
=(kg)
2.7提升运动学计算
2.7.1提升速度阶段数确定
对于底卸式箕斗提升机,为保证箕斗离开卸载曲轨时速度不能过高,需要有初加速度阶段;为使重箕斗上升到井口而进入卸载曲轨内运行时,减少对井架、曲轨的冲击,提高停车的准确性,应有一个低速爬行阶段(爬行速度一般限制在不大于s),故应采用六阶段的速度图。
2.7.2提升主加速度a1的确定
主加速度a1的大小确定受到四方面因素的限定:
即规程要求、减速器能力、电动机过载能力以及防滑条件的约束。
按双容器提升方式考虑。
1)满足规程要求,《煤矿安全规程》对提升加减速度的限制:
立井中用罐笼升降人员时的加减速度不得超过s2;斜井中升降人员的加减速度不得超过s2。
对升降物料的加减速度,规程没有规定,一般在竖井,加减速度最大不超过s2,斜
井不得超过m/s2。
2)按减速器最大输出转矩计算,见式()
a1
式()
mmd
570000
9.8(1.15167200.076295)
193374.58108650
ms2)
式中Mmax—减速器输出最大允许输出转矩,Nm;可由提升机规格表中查得;
R—摩擦轮半径,m;
K—矿井阻力系数,箕斗,罐笼;Q—一次提升量,kg。
3)按充分利用电动机负荷能力计算,见式()
0.75FegKQH
a1式()
m
=0.7522988699.8(1.15167200.076295)=193374.58
=(ms2)
10060.1290000.925
=298869(N)
式中Pe—电动机额定功率,kw;
Vm—提升机的实际最大速度,ms;
其他符号同前。
4)按防滑条件计算
按双容器提升开始计算,见式()
a1e1Fx1.25FsFx式()
1e1mx1.25msmx
e0.33.2411836891.25368885183689
e0.33.241284731.252847345064.8
=(ms)
式中—钢丝绳与主导轮衬垫间的摩擦系数;—钢丝绳绕过摩擦轮的围包角,弧度。
(1)上升侧钢丝绳静张力Fs,见式()
Fsg[QQZnPHnqHhQ]式()
9.8[167201500043.94629527.93200.07516720]
=368885(N)
(2)下放侧钢丝绳静张力Fx,见式()
Fxg[QZnqHHhQ]式()
9.8[1500027.93295200.07516720]
=183689(N)
式中—阻力系数,箕斗:
罐笼;
其他符号同前。
(3)上升侧运动部分的变位质量ms,见式()
msQQZnPHHj1Lx1nqHhGt式()
167201500043.946(29545.653.95)
27.93206800
=kg
4)下放侧运动部分变位质量mx
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