电机车运输与斜井提升的选型设计分解

本科课程设计专用封面

课程设计题目： 电机车和斜井提升设备选型设计 所修课程名称： 《矿井运输提升》 修课程时间： 2014 年 3 月至 2014 年 5 月 完成课程设计日期： 2014 年 5 月 评 阅 成 绩： 评阅意见：

评阅教师签名： 年 月 日

____________学院_________级___采矿工程_____专业 姓名_________ 学号____________

………………………………（密）………………………………（封）………………………………（线）………………………………

目录

电机车选型设计.................................................. - 1 - 第一章、电机车选型设计计算的条件................................ - 1 - 第二章、确定电机车型号.......................................... - 1 -

2.1、估算矿井年产量......................................... - 1 -

2.2、电机车型号的确定....................................... - 1 - 第三章、列车组成计算............................................ - 2 -

3.1、按电机车粘着质量计算................................... - 2 -

3.2、按电机温升条件计算..................................... - 2 -

3.3、按制动条件计算......................................... - 3 -

3.4、列车矿车数的确定....................................... - 3 - 第四章、列车组成验算............................................ - 4 -

4.1、电机温升验算........................................... - 4 -

4.2、制动距离验算........................................... - 6 - 第五章、电机车台数确定.......................................... - 6 -

5.1、计算往返时间........................................... - 6 -

5.2、计算每班运输列车次数................................... - 7 -

5.3、计算每班列车运输的总次数............................... - 7 -

5.4、确定总台数............................................. - 7 - 斜井提升设备的选型设计.......................................... - 8 - 第一章、斜井提升设备选择计算的条件.............................. - 9 - 第二章、一次提升量的确定....................................... - 10 -

2.1、确定富裕系数和提升不均匀系数.......................... - 10 -

2.2、计算一次提升量........................................ - 10 - 第三章、提升容器的确定......................................... - 11 -

3.1、计算矿车数............................................ - 11 -

3.2、验算钩头强度.......................................... - 11 -

3.3、提升容器型号、参数.................................... - 12 -

第四章、计算选择钢丝绳......................................... - 12 -

4.1、钢丝绳的悬长.......................................... - 12 -

4.2、计算每米长质量........................................ - 13 -

4.3、选择钢丝绳............................................ - 14 -

4.4、验算钢丝绳安全系数.................................... - 14 -

4.5、钢丝绳型号、参数...................................... - 14 - 第五章、计算选择提升机......................................... - 15 -

5.1、计算提升机滚筒直径.................................... - 15 -

5.2、初选提升机............................................ - 15 -

5.3、验算滚筒宽度.......................................... - 15 -

5.4、验算作用在提升机上的最大静张力和最大静张力差.......... - 16 -

5.5、提升机型号、参数...................................... - 16 - 第六章、计算选择天轮........................................... - 17 -

6.1、计算天轮直径.......................................... - 17 -

6.2、天轮型号、参数........................................ - 17 - 参考文献....................................................... - 18 -

电机车选型设计

第一章、电机车选型设计计算的条件

（1）电机车运输量：A =450t/h

（2）运输距离：L =2600m ； （3）线路的坡度：p i =00

03

；

（4）地点：主运输大巷

第二章、确定电机车型号

2.1、估算矿井年产量

t 32430024450万=??==Ahd A n

式中 n A --矿井年产量，万t; h--每天电机车的运输时间,t; d--年生产天数

2.2、电机车型号的确定

根据表4-9确定选用电机车的粘着质量为20t ，查表4-1选电机车的型号为550/920-ZK

第三章、列车组成计算

3.1、按电机车粘着质量计算

t

P a

g W g P Q p zh n 5.5592004

.0075.181.9)003.00009.0(24

.081.920075.1)i (1

zh =-?+?+??=

-++≤

?

式中 zh Q --重车组质量，t ；

g-- 重力加速度，2/m s 取9.81；

?--电机车撒砂启动时的粘着系数，表4-8取0.24；

1

zh W --重列车启动时的阻力系数，表4-7取0.0009；

a--启动时的加速度，2/m s 取0.04; P 、n P --电机车的质量，t

3.2、按电机温升条件计算

()

()t

P

i W F Q d zh ch

zh 1.3742081

.9002.0006.0514.015.110001000

75.121000=-?-???=

--≤τα

式中，ch F --电机车长时轮缘牵引力，KN,查表4-1取12.75； α --调车系数，查表4-10，取1.15；

zh W --重列车运行阻力系数，查表4-7取0.006； d i --等阻坡度，对于滚动轴承的矿车一般取0.002； P--电机车的质量，t ；

τ--令θ

τ+=

y y T T =

514.020

14.2114

.21=+；

θ--停车及调车时间，取20min ； y T --总运行时间，min 14.211

.4602600

2602y =??==

p V L T p V --列车的平均运行速度，m/s ；s m V V ch 1.447.575.075.0p =?== ch V --电机车的长时运行速度，m/s ；查表4-1取19.7km/h=5.47m/s

3.3、按制动条件计算

()()t

P

g

w i b g P Q z p z 772081.9006.0003.0374.0075.117

.081.920075.1zh =-?-+????=

--+≤?

式中，P 、z P --电机车的质量，t ；

?--撒砂制动时电机车的粘着系数，查表4-8取0.17； z w --重列车运行阻力系数，查表4-7取0.006； p i --线路坡度，取0.003；

b--制动时减速度，2

m s ，374.040

247.52b 2

2

=?==Z ch L V ;

ch V --电机车的长时运行速度，m/s ；查表4-1取19.7km/h=5.47m/s; z L --制动距离，m;运输物料时取40m

3.4、列车矿车数的确定

由上述计算确定列车组的质量为77t,本设计中查表4-4选取载重量5t 的底卸式矿车，所以列车矿车数为

6.93

577

0=+=+=

G G Q Z zh

所以取10辆

式中，Z--列车矿车数； G--矿车载重量；t; 0G --矿车的自重；t

第四章、列车组成验算

4.1、电机温升验算

A t t t I t I I k z k k z z d 9.3520

1.146.111

.147.466.115.3415.12222

=++?+?=+++=θα

由表4-1查得该电机车长时电流ch I =75A>35.9A ，所以满足温升要求 式中， α --调车系数，查表4-10，取1.15；

θ--停车及调车时间，取20min ； z I --重列车运行时的牵引电流，A; k I --空列车运行时的牵引电流，A;

z t --重列车以平均速度在最长距离上的运行时间，min ； k t --空列车以平均速度在最长距离上的运行时间，min ； 用经验公式计算

A F I z 5.345.14719.09.01z =?==；A F I K k 7.4675.26979.09.01

=?==

式中，1

Z F --重列车每台电动机的牵引力，N; 1

K F --空列车每台电动机的牵引力，N; 每台电机的牵引力

N n F F N n F F d K K d Z Z 75.26972

5.5395;5.1471229431

1

======

式中， d n --电机车上的电动机数，表4-1取2

z F --牵引重列车达到全速稳态时电机车的牵引动力，N;

k F --牵引空列车达到全速稳态时电机车的牵引动力，N; 列车达到全速稳态时电机车的牵引动力

()[]()()[]N

g

i W G G Z P F p zh z 294381.9)003.0006.0(351020100010000=?-?++?=-++=()()()()N

g

i w ZG P F p k 5.539581.9003.0008.031020100010000k =?+?+=++= 式中，P--电机车的质量，t ； Z--列车矿车数； G--矿车载重量；t; 0G --矿车的自重；

zh W --重列车运行阻力系数，查表4-7取0.006； k w --空列车运行阻力系数，查表4-7取0.008； p i --线路坡度，取0.003 列车以平均速度在最长距离上的运行时间

min 1.14075

.3602600

60min;6.1175.360260060t max max =?===?==

KP k zp z V L t V L 式中，zp V --重列车运行时的平均速度，m/s ； kp V --空列车运行时的平均速度，m/s; m ax L --运输的最长距离，m 列车运行时的平均速度

s m V V s m V V K KP Z /075.31.475.075.0;/75.30.575.075.0zp =?===?== 式中，z V --重列车运行时的速度，m/s ； K V --空列车运行时的速度，m/s ； 列车运行时的速度

()()()s m I I V s m I I V k k k z z /1.4407.4604.07

.461804004.0180/0.5405.3404.05.34180

)40(04.0180z =-+=-+=

=-+=-+=

4.2、制动距离验算

()[]()[]()

()[]()[]()m

402.37003.0006.035102017.0203510205055.0055.02h 002<=-+++?++??=-+++++=

m i w G G Z P P G G Z P V L p z z z z ? 所以制动距离满足要求

式中，z V --重列车运行时的速度，m/s ； P--电机车的质量，t ； Z--列车矿车数； G--矿车载重量；t; 0G --矿车的自重；

zh W --重列车运行阻力系数，查表4-7取0.006； p i --线路坡度，取0.003

第五章、电机车台数确定

5.1、计算往返时间

min

6.4520075.3602600

75.36026006060zp =+?+?=

++=θkp

V L

V L T

式中，T --往返一次的运输时间，min; z V --重列车运行时的速度，m/s ； K V --空列车运行时的速度，m/s ；

L --运输的距离，m

θ--停车及调车时间，取20min

5.2、计算每班运输列车次数

一台电机车每班可能往返的次数

2.96

.457

60t 60n =?==

T b 次/班 式中，n--一台电机车每班可能往返的次数； b t --每班电机车工作的时间，h;取7h; T --往返一次的运输时间，min

5.3、计算每班列车运输的总次数

8.785

107450125.1n 21=????==

ZG A k k b k 次/班 式中，k n --每班运输货载所需列车数； 1k --运输不均匀系数，取1.25； 2k --外运矸石系数，取1； n b --每班运输货量，t; Z--列车矿车数；

G--矿车载重量；t;

5.4、确定总台数

每班列车运行的总次数

8.7808.78n 0=+=+=r k n n 次/班

式中，r n --每班运人次数，底卸式矿车不运人，取0 工作电机车台数

57.82

.98.78n 00===

n N 台

取9台

式中，0N --工作电机车台数;台 矿井电机车总台数

1129b 0=+=+=N N N 台

式中，N--矿井电机车总台数,台；

b N --备用和检修电机车台数，取b N =0.250N =0.25×9=2.25取2台

斜井提升设备的选型设计

绪论

双钩串车平车场提升(图1)，在双钩平车场上串车开始提升时，空串车由井

口平车场推车器推向斜井,此时井底重穿车也已相应速度拉向井筒。这一阶段串车运动的加速度0a ≤0.3m/s 2，速度pc v ≤1.0m/s 。当空重串车均进入井筒以后，加速至最大运行速度mc v 并等速运行。当重串车上行到接近井口时,减速至pc v ,当重空车分别进入井上下平车场时进行摘挂钩操作，一次提升循环完成。

图1、双钩串车平车场提升示意图及速度图

第一章、斜井提升设备选择计算的条件

A=45万吨

（1）矿井年生产量：

n

L=450m；

（2）井筒斜长：

sh

（3）井筒倾角：α=22°；

（4）矿井工作制度，年工作日数：r b =300天； （5）每日工作小时数：t =14h ；

（6）采用的提升方式：双钩串车平车场；

第二章、一次提升量的确定

2.1、确定富裕系数和提升不均匀系数

c ——提升不均匀系数。当矿井有两套提升设备时，c ＝1.15；只有一

套提升设备时，c ＝1.25；在此设计中，设计一套提升设备，选择提升不均匀系数为c ＝1.25。

f a ——提升富裕系数，主井提升设备对第一水平应留有1.2的富裕系

数。

2.2、计算一次提升量

先估算一次提升时间，因为采用平车场的双钩串车提升，按照平车场的串车提升计算时间方法计算，所以：

s 209251

302485.03023045022=+?+??-+=++

-=

p pc

pc p

pc

x v L v L L T θ

式中，L ——提升斜长，L =sh L +pc L ，m ；

sh L ——斜井井筒长度，450m ；

pc L ——井口平车场长度，即从井口至摘钩地点的距离，

pc L =1.5c n c l +(7~9)m ，其中c n 为串车组矿车数，c l 为矿车全长，m ；一般为25~35m ，此处取30m 。

m v ——最大提升速度，

《煤矿安全规程》规定：m v ≤5m/s ，本次设计中取4m/s ；

p v ——平均提升速度，一般p v =(0.75~0.9) m v ，m/s ，L ＜200m 时取

0.75；L ＞600m 时取上限值；此处取0.85。

pc v ——平车场内运行速度，一般pc v ≤1.0m/s ；此处取1.0m/s 。p θ——平车场摘挂钩时间，p θ=25s 。

计算一次提升量：

次t/33.914

3003600209

4500002.125.13600=?????==t b T A ca m r x

n f

式中，m ——一次提升量，t/次

n A ——矿井设计年产量，450000t/年； x T ——估算的一次提升循环时间，209s ；

r b ——提升设备每年工作日数，300天；

t ——提升设备每天工作小时数，14h 。

第三章、提升容器的确定

3.1、计算矿车数

c n 可根据一次提升量m 进行计算初步确定，然后对钩头强度进行验算。 计算矿车数：

22.65

.133

.91

==

=

m m n y c 所以，取c n =6个

式中， 1m ——单个矿车的载重，1.5吨；

3.2、验算钩头强度

一般矿车钩头强度为60000N, c n 的个数不应使矿车钩头强度超限，以保证

作业安全。串车总阻力与钩头强度应满足：

60000)cos (sin )(11≤++αωαg m m n z c

即：

1.746.842060000)93.001.037.0)(7201500(1060000

)cos )(sin (60000

11==?++=

++≤

αωαz c m m g n 所以，c n =6满足条件

式中，1z m ——单个矿车的自重，kg ； 1m ——单个矿车的载重，kg ；

α——轨道倾角；此处为22°。

ω——矿车沿轨道运行阻力系数，滚动轴承轮对取ω=0.01~0.015。此

处取0.01。

3.3、提升容器型号、参数

第四章、计算选择钢丝绳

4.1、钢丝绳的悬长

1

4

210cos β

L L L L L sh +++

=