机电设备选型设计初探.pdf

第3 1 卷第0 5 期煤矿机械V 0 1 ．3 I N o ．0 5 2 0 1 0 年0 5 月 C o a lM i n eM a c h i n e r yM a y ．2 0 1 0 机电设备选型设计初探 董延军 河南1 程技术学校，河南焦作4 5 4 0 0 0 摘要针对河南某煤矿建矿的基本条件和要求，对该煤矿机电设备进行了初步的选型，对采 区采煤机、液压支架、刮板输送机、可伸缩带式输送机、固定式带式输送机，大巷电机车、矿车、提升 设备、水泵、通风机等煤矿主要设备根据具体条件选型。并进行了分析和介绍。 关键词选型；采煤机；液压支架；输送机；电机车及矿车；提升设备；水泵；通风机 中图分类号T D 4 2 ；T D 6 1文献标志码A 文章编号1 0 0 3 0 7 9 4 2 0 1 0 0 5 0 1 8 6 0 3 S e l e c t i o nD e s i g no fM e c h a n i c a la n dE l e c t r i c a lE q u i p m e n t D O N GY a n - j I m H e n a nE n g i n e e r i n gS c h o o l ，J i a o z u o4 5 4 0 0 0 ，C h i n a A b s t r a c t C o n s t r u c t i o no fac o a lm i n ef o rt h eH e n a np r o v i n c eo ft h eb a s i cc o n d i t i o n sa n dr e q u i r e m e n t s f o rm e c h a n i c a la n de l e c t r i c a le q u i p m e n ti nt h ec o a lm i n em a d eap r e l i m i n a r ys e l e c t i o n ，o nt h em i n i n g a r e as h e a r e r ，h y d r a u l i cs u p p o r t ，s c r a p e rc o n v e y o r , s c a l a b l eb e l tc o n v e y o r ，f i x e d - t y p eb e l tc o n v e y e r , l a r g el a n ee l e c t r i cc a r s ，c a r t s ，l i f t i n ge q u i p m e n t ，p u m p s ，v e n t i l a t o r sa n do t h e rm a j o re q u i p m e n tu n d e r t h es p e c i f i cc o n d i t i o n si nc o a ls e l e c t i o n ，a n dc o n d u c ta na n a l y s i sa n dp r e s e n t a t i o n ． K e yw o r d s s e l e c t i o n ；s h e a r e r ；h y d r a u l i cs u p p o r t ；c o n v e y o r ；l o c o m o t i v ea n dt u b ；h o i s t i n ge q u i p m e n t ； p u m p ；v e n t i l a t o r 1 采煤机的选择 矿井顶板完好，煤层为中等硬度，煤层倾角 1 0 。，倾斜煤层，煤层厚度为2 ．1m ，为中厚煤层，矿井 年产量A 。 9 0 万t ，工作1 4h ／d 。3 0 0d ／a ，初选 工作面实行“三八”作业制．即零点班和四点班 每班8h 生产。八点班检修。各工种作业人员应互相 协调充分利用工时．提高生产效率．特别要坚持正 规循环作业．确保工作面安全生产和设备高效运 转．从而实现稳产、高效。 4 应用效果 E M L 3 4 0 型连续采煤机2 0 0 8 年4 月2 7 下井．行 程78 0 0m ．到达工作面．并于5 月3 日开始掘进，在 掘进过程中班最高进尺3 5m 。日最高进尺6 4m ． 由于地质条件的限制．在煤巷掘进中遇到了冲刷断 层，但未放振动炮直接截割，先后掘进全岩 胁5 巷 道1 0 0m 余。同时在掘进过程中经常遇到顶板破碎 并伴有冒顶的危险，不得不采取短掘快支．甚至需 要掘lm 支护1m ．大大影响了连续采煤机的开机 率。影响了掘进速度。 5 结语 连续采煤机的成套装备与快速掘进技术已在 神东矿区普遍应用，为矿井的安全、高效生产提供 了关键技术支持 1 以连续采煤机及其后配套设备为基础，采 用大断面锚杆支护技术．应用双巷或多巷掘进技 M G l 5 0 一W 型采煤机，其总功率1 5 0k W ，采高 1 ．1 ～2 ．8m ，截深0 ．6 3m ，牵引力2 5k N ，牵引速 度6m ／s 。 采煤机的实际生产率 术．可以使巷道掘进和支护平行作业．既提高了掘 进速度又满足了长距离大断面巷道的通风要求．使 我国的巷道掘进技术走向了一个新的时期。 2 连续采煤机成套设备的应用。使得巷道掘 进机械化程度大大提高．在很大程度上降低了工人 的劳动强度。改善了操作人员的工作环境，保障了 生产安全进行。 3 E M L 3 4 0 型连续采煤机作为我国首台国产 连续采煤机．若根据我国煤矿实际情况．经过进一 步完善。必然会在我国高产高效煤矿中广泛应用。 参考文献 [ I ] 王虹．我国短壁机械化开采技术与装备发展前景[ C ] ．2 0 0 7 年短 壁机械化开采专业委员会学术研讨会论文集．2 0 0 7 ． [ 2 ] 冯冠学．连续采煤机开采工艺在上湾矿井中的使用[ J 】．煤炭下程， 2 0 0 2 4 4 5 - - 4 7 ． [ 3 ] 张会斌．张太平．神东矿区连续采煤机短壁机械化开采巷道布置 及其参数确定【J 】．山题煤炭．2 0 1 1 7 ．2 7 3 4 5 4 8 ． [ 4 】徐永圻．煤矿开采学【M ] ．徐州巾国矿业大学出版社，1 9 9 9 ． 作者简介张振 1 9 8 4 一 ，陕西渭南人．助理1 程师，2 0 0 7 年毕 业于辽宁T 程技术大学矿物资源工程专业．现主要从事短壁开采工 艺研究及其设备配套t 作，电话0 3 5 1 - 7 6 8 5 8 8 1 ，电子信箱 m k y z z 1 2 6 ．e o m ． 一1 8 6 一 责任编辑马宝玲收稿日期2 0 0 9 1 1 - 2 3 万方数据 第3 l 卷第0 5 期机电设备选型设计初探董延军V 0 1 ．3 l N o ．0 5 Q , ． 6 0 K I K 2 H B v gp 1 7 7t ／h 式中K ．与采煤技术上的可靠性和完备性有关 的系数，一般K ，- - 0 ．5 - 0 ．7 。 K r 考虑由于工作面其他配套设备的影响 如采区运输系统衔接不良、输送机和 支护设备出现故障等 。处理顶、底板 事故．劳动组织不周等原因造成的采 煤机被迫停机所占有的时间影响系 数。一般K z 0 ．6 ～0 ．6 5 。 弘一采高，m ； 卜截深，m ； t ，r 给定工作面条件下可能的最大牵引速 度。n d m i n 运输能力／t h I2 0 0 输送长度／I n1 5 0 - - 6 5 0 适用倾角， o 4 ．1 8 输送带宽度／m m6 5 0 速度／I n s 一1 1 ．6 配套电机功率，I 【W2 x 2 2 配套电机电压Ⅳ3 8 删 5 可伸缩带式输送机的选择 采煤机的实际生产率为1 7 7t ／h ，采区f 东西1 走 向长度为l6 0 0m ．工作面个数为2 个．故可伸缩带 式输送机的铺设长度为7 5 0m 左右。根据以上条件 选用S s J 8 0 0 ／4 0 型可伸缩带式输送机。其相关参 数 矿一煤的实体密度，常取p 1 ．3 ～1 ．4t ／m 3 。 输送量／t ．h 一12 0 0 2 液压支架的选择输送长度，m8 0 0 矿井煤层厚度为2 ．1r n 。煤层倾角为1 0 0 ．顶板输送带速度／m ．8 - -1 ．6 为中等稳定地板，故选择Z Y 3 5 型支撑掩护式支架。 储带长度，m 5 0 。1 0 0 其相关参数输送带宽度／m m8 0 0 支架高度／m ml7 0 0 ～35 0 0 6 电机车及矿车的选择 工作阻力，k N39 2 0 1 该矿为低沼气矿井，分两翼开采，井下大巷 初撑力／k N18 4 4 运输采用电机车运煤、运矸，有2 个采区装车站。 支护强度／P a7 ．3 x 1 0 5 东翼采区装车站距离L A 30 0 01 1 1 ．运煤量m A 1 中心距／m ml5 0 05 0 0t ／班 推溜力／N1 4 2 ．1 西翼采区装车站L a 25 0 0m ．运煤量m B l5 0 0t ／ 移架力／l 【N2 2 5 ．4 班 泵站工作压力／M P a1 4 ．7 2 井下大巷平均坡度i D _ 3 ‰； 支架质l g 1 05 0 0 3 每班工作7h 年工作日为3 0 0d ，每日2 班 液压支架的台数／台1 0 0 生产．一班检修 。 故东、西工作面各需要1 0 0 台液压支架。 4 2 个运输循环中的休止时间拈2 0m i n ； 3 工作面刮板输送机的选择 5 矿井运煤量m e ． m m s 30 0 0t ／班。 东、西区工作面长度都是1 8 0m ，采煤机的实际根据运输条件，初步选用Z K 一1 0 9 0 0 ／2 5 0 型电 生产率为1 7 7t ／h ，煤层倾角1 0 0 。选用S G W 一1 5 0 型 机车．牵引电动机为2 台Z Q 一2 1 型电机。牵引电动 中型刮板输送机。其技术参数 机的长时电流如 3 4A ，电机车的黏着重力尸n l o o 输送能力／t h ～2 5 0 k N ，长时速度移d l 11k m ／h 。采用3t 固定车箱式矿 出厂长度／m2 0 0 车，矿车轨距为9 0 0m i l l ，载货量m l - 30 0 0k g ，自身 刮板链速，m s ～0 ．8 6 8 质量m z l - l3 2 0k g 。 链条单位质量／k g 1 8 ．87 提升设备的选择 每条链破断拉力几N5 0 矿井年产量A n _ 9 0 万t ；工作日数b , 3 0 0d ／a ；工 适用于1 ．5m 以上中厚煤层机采，综机采工作作时数6 n 1 4h ／d ；井筒深度以 2 6 0m ；箕斗提升卸 面。载高度H ， 2 0m ；箕斗提升装载高度B , 2 2m ；散煤 4 固定式带式输送机的选择 密度p - - 0 ．9 4t ／m 2 ；矿井电压等级6k V 。 采区 东西 斜长为7 2 0n l ，工作面的长度为由以上条件选用J L - 6 型竖井单绳底卸式箕斗， 1 5 0m ，故固定式带式输送机的铺设长度5 7 01 1 1 ，采 其技术数据 煤机的实际生产率1 7 7g l a ．根据以上条件选用名义载货质量／t6 K S T D 6 5 0 ／2 x 2 2 S 。其相关参数箕斗自身质量／t5 1 8 7 万方数据 V 0 1 ．3 1 N o ．0 5机电设备选型设计初探董延军第3 1 卷第0 5 期 箕斗总高度／r a m94 5 0 两箕斗中心距／r a m 18 7 0 选2 J K 一3 ，l1 ．5 A 型单绳缠绕式提升机．其主要 技术数据 滚筒数量 2 滚筒直径D i m3 滚筒宽度B l m1 ．5 钢丝绳最大静张力眦N 1 3 0 钢丝绳最大静张力眦N 8 0 可选用速度v d m s ～ 6 ．6 2 机器旋转部分的变位质量 不含天轮、电机 矾／k g 滚筒中心距／m m 8 排水设备的选择 1 63 0 0 16 2 8 该矿年产量9 0 万t ，竖井单水平开采，井深1 8 5m ， 矿井正常涌水量q 1 0 0m ‰，最大涌水量g 。 1 5 0 m 3 ／h 。正常涌水和最大涌水期分别为3 0 0d 和6 5d 。 矿水呈中性。密度为10 2 0k r d m 3 。 8 ．1水泵必须的排水能力 1 正常涌水时排水量 Q 庐1 ．2q 1 2 0m ‰ 2 最大涌水时排水量 Q 懈1 ．2q m 1 8 0m 3 ／h 3 水泵必须的扬程 H B 虽盟2 1 1 ．1m 仇 式中H 广水泵排水高度，H p 1 8 5m ； 以一水泵吸水高度，ⅣI 5m ； 瞩一管路效率。 8 ．2 预选水泵的形式 根据计算所得的流量Q B 和扬程风，查产品样 本。初步决定选用1 5 0 D 3 0 型水泵。该水泵额定流量 为1 5 5m 孙。单级额定扬程H 3 0 ．7m ．单级初始扬 程为3 4 ．2m 。 所选水泵级数 扛争 6 ．8 8 ，取i 7 级 1 “ 1 i 8 ．3 水泵台数的确定 1 工作水泵台数 昨鲁 器- - - 0 ．8 I 炙n l l 台 式中Q 广正常涌水时水泵额定流量，m 3 R a ； 口e 一预选水泵额定流量，m Ⅶ。 2 备用水泵台数 n 2 ≥0 ．7r l , I ，取n z l 台 3 检修水泵台数 n 3 ≥0 ．2 5n I ，取n 3 1 台 故选用1 5 0 D 3 0 x 7 型水泵3 台。正常涌水量。l 台工作，l 台备用，1 台检修；最大涌水量时，2 台工 作．1 台检修。 9 通风机的选择 该矿为低沼气矿井．其年产量为9 0 万t 。矿井 所需风量为24 4 2m 3 ／m i n ．矿井最大负压为18 6 0 P a ，最小负压为14 1 0P a 。 1 通风机风量的计算 风机应供风量 ．警----44．8qKqkl lx - - 4 48m 3 ／8 ．警．m 3 ／8 式中后通风设备的漏风系数．当风井不作提 升井时。k 1 ．1 ．1 ．1 5 ；兼作箕斗提升井 时，| | } 1 ．1 5 ～1 ．2 0 ；兼作罐笼提升井时， k 1 ．2 5 - I ．3 0 ； Q 广～矿井通风量，m 3 ／s 。 2 通风机风压的计算 按通风机的风量Q 4 4 ．8m 3 ，s 日岫 1 ．1 。 M 22 11P a 日鼬产1 ．1 1 『l 晌 △h l7 1 6P a 式中日陋、Ⅳ岫广一轴流式通风机必须产生的最大 静压和最小静压。P a ； h E 、J | 1 ．。。，一矿井最大负压和最小负压，P a ； 舶通风设备阻力．一般取舶 1 0 0 - 2 0 0P a 。 查通风机性能规格表．确定选用4 7 2 1 N 0 2 0 B 型离心式通风机。 1 0 结语 对煤矿机电设备进行选型设计。是建新矿或对 老矿井进行改造的重要环节。因此对煤矿机电设备 进行选型设计，应该严格按照煤矿的基本条件，同 时结合煤矿的实际情况及经济条件等因素．依据选 型的基本理论．对所选机电设备进行理论分析和校 验．保证所选设备达到最优化和最合理配置。切勿 仅考虑基本条件需求．选取型号过大的机电设备。 这样就会造成不必要的经济损失和设备配套的不 协调。 参考文献 【1 ] 汪浩．矿山运输及同定机械选型设计指导上[ M 】．j E 京北京出 版社．2 0 0 8 ． [ 2 ] 毋虎城，聂静．矿山运输及同定机械选型设计指导下[ M ] ．北京 北京出舨社．2 0 0 9 [ 兰 兰堑垦芏坐塑堕[ 堕 堡型 生里 些查堂些堕蔓 坚 作者简介i 酗z 1 9 8 1 一 ．河南焦作人。现就职于河南- 1 程技术 学校机电工程系．助理讲师．毕业于河南农业大学农业机械化及其自动 化专业．现从事煤矿机械的教学丁作．电子信箱D o n 9 8 11 0 2 5 i 2 6 ．e o l l L 责任编辑马宝玲收稿E l 期2 0 0 9 1 2 1 0 一1 8 8 万方数据 机电设备选型设计初探机电设备选型设计初探 作者董延军， DONG Yan-jun 作者单位河南工程技术学校,河南,焦作,454000 刊名 煤矿机械 英文刊名COAL MINE MACHINERY 年，卷期2010，315 被引用次数0次 参考文献3条参考文献3条 1.汪浩 矿山运输及固定机械选型设计指导上 2008 2.毋虎城.聂静 矿山运输及同定机械选型设计指导下 2009 3.马新民 矿山机械 2004 相似文献10条相似文献10条 1.期刊论文 沈利华.SHEN Li-hua 采煤机选型的若干问题 -煤矿机电2009,““1 长壁综采设备的选型和配套设计已经有了比较成熟的方法.煤矿地质条件的多样性,要求采煤机选型面对处理若干特殊的情况. 2.期刊论文 李伟东.LI Wei-dong 大倾角综采工作面采煤机选型和改造工艺研究 -河北煤炭2008,““3 文章介绍了葛泉矿在大倾角综采工作面中对采煤机的研究和改造过程,实现大倾角条件下采煤机的利用,有效地提高了生产效率和对煤炭的回收. 3.期刊论文 尹玉臣.高莹.YIN Yu-chen.GAO Ying 采煤机选型设计参数优化计算 -煤矿机械2008,2912 综采工作面采煤机的合理选型设计是充分发挥其效能、实现工作面高产高效和安全生产的前提,通过理论并结合实例对综采工作面采煤机选型设计各 基本参数进行了分析和计算.实践表明,该方法对高瓦斯矿井实现综采工作面的高产高效、安全经济与可靠运行具有一定的指导作用. 4.学位论文 王朝阳 薄煤层综合机械化开采及其液压支架设计研究 2006 随着煤矿综合机械化程度的大幅度提高及超强度开采，原煤田中开采条件较好的煤层逐渐枯竭，薄煤层综合机械化开采成为一个研究的重要课题。 本课题以兖矿集团济宁二号为研究对象，分析了较薄煤层的综合机械化开采工艺，同时对配套设备的改进方向进行了研究，并分析了其经济效益和 社会效益。在薄煤层的综合机械化配套设备中，研究和分析了各种类型采煤机、刮板运输机、液压支架的特点，以及采煤区的地质条件，提出了选型的 原则和方法，完成了兖矿集团济宁二号三机配套的选型和相关参数计算。 基于现代设计方法和理论，本课题研究了构建液压支架智能CAD系统的设计问题。以某种吨位的液压支架为例，建立了液压支架关键零部件的有限元 模型，采用COSMOS软件完成了杆件的结构有限元分析，形成一套较为完整的现代设计方法。 通过薄煤层综合机械化开采及配套设备的研究，为相似条件下薄煤层综合机械化开采提供了宝贵的经验，各矿区可根据经济及地质等具体情况加以 借鉴，这将对矿区的可持续发展及真正意义上的解放生产力，具有重要的现实和指导意义。 5.会议论文 陈健永.郭彩凤 MG300/700-QWD型采煤机在夹河煤矿的应用 2005 介绍了MG300/700-QWD型滚筒采煤机的主要技术特征、特点、使用情况及效果,可供采煤机设计和选型作参考. 6.期刊论文 李萍.林福严.刘春生.LI Ping.LIN Fu-yan.LIU Chun-sheng 面向大批量定制的采煤机异地选型系统设 计 -煤矿机械2005,““8 在介绍大批量定制生产模式内涵的基础上,在新的市场条件下,探讨我国煤矿机械制造企业成功实施大批量定制生产的基本方法.基于Internet,设计 出适合采煤机制造企业使用的异地选型系统,满足客户对煤机产品多样化和个性化的需求. 7.期刊论文 沈利华.SHEN Li-hua 采煤机综采配套选型与调整 -煤矿机电2008,““6 采煤机、刮板输送机和液压支架是综合机械化采煤的主要设备,它们的生产能力和技术参数要相互匹配,结构尺寸也必须相互适合.简要阐述“三机“配 套有关的采煤机主要技术参数,重点讨论“三机“生产能力的配套原则,提出“三机“结构尺寸的一系列配套要求,对采煤机的选型设计具有指导作用. 8.期刊论文 刘振洲.王瑞贤.于海忠.王儒山 综采工作面“三机“正确选型及合理配套的探讨 -煤矿安全2006,371 在确定采煤机、液压支架、刮板输送机选型原则的基础上,针对高产高效综采工作面提出了“三机“合理配套的型式. 9.学位论文 王冬 采煤机记忆调高试验模型控制系统研究 2009 随着采煤机械化程度的不断提高和现代自动控制技术的快速发展，实现无人工作面是现今采矿工业的研究重点，无人工作面实现的关键技术包括采 煤机自动调高技术、采煤机自主定位和自动导航技术、煤岩界面识别技术等。而采煤机记忆调高技术是采煤机自动调高技术的关键技术之一，针对传统 的采煤机人工调高操作的方法和其他自动调高方法的缺点，本文选择了记忆调高方法，并在采煤机试验模型上就这种方法展开了研究并进行了试验，取 得了一定成果。 本文首先阐述了采煤机滚筒调高技术国内外发展趋势和研究现状；通过查阅相关国内外资料，了解了采煤机的工作原理、采煤工艺和滚筒的调高原 理，为采煤机结构简化和模型建立打下了坚实的基础；搭建了采煤机记忆调高试验模型并重点对摇臂部分进行了相关分析，给出了试验模型的数学描述 ，并对相应的控制方法进行了分析；在以上基础上搭建了整个控制系统的硬件平台，详细分析了其中各个部分以及传感器的选型和电气连接；编制了控 制系统的软件部分，详细分析了其中各个模块的功能和原理，分析了软件设计过程所需要解决的关键问题；通过硬件设计和软件设计，完成了整个控制 系统的设计、制作了印刷电路板并进行了整个系统的调试和试验；对全文做出总结，归纳了研究内容和结论，分析了试验结果，并结合存在的问题，做 出进一步的展望，指出采煤机滚筒记忆调高技术在今后需要进一步深入研究。 本课题研究表明，结合嵌入式PC/104计算机开发技术和先进控制理论的应用，采煤机滚筒记忆调高技术渴望取得很大进步，能够在采煤工作面得以 实现。 10.期刊论文 于信伟.麻晓红.訾克明 采煤机密封形式的选用 -煤矿机械2004,““7 针对采煤机常出现的泄露现象,介绍了密封的种类和密封件选用的一般原则.根据采煤机的密封要求和运动特点,说明密封件材质和类型的选择方法 ,并以某型采煤机截割部为例选取了密封元件. 本文链接 授权使用黑龙江科技学院hljkjxy，授权号c8617fce-8441-4353-9e36-9e1100b0bf8f 下载时间2010年10月16日