矿山运输机械设计.doc

第一章采煤机牵引部液压系统设计 已知总功率 300 千 瓦，牵引力360KN, 牵引速度0 ～7.0 米 /分高速恒功率. 一． 牵引部的工作阻力矩 M 的确定. 1 确 定锚链的规格 S Ta 363 108 吨 力 式 中 a－ 安 全 系 数 2.53.5 T－采煤机最大牵引力 由 采 掘 机 械 书 查 得 其 圆 环 链 的 规 格 为 dtb30108 35 毫 米 2 确 定链轮的齿数 Z 及节圆直径 选为 Z5， 则 D0 350.56 毫 米 3 确 定力矩 MTR 360 0.35056 2 63 千 牛 顿 二 油马达工作阻力矩的确定 1 采 用高速油马达齿轮及行星齿轮减速带动链轮时 n M M i总 m 63 344 0.8 1 0.2289 千 牛吨米 式中 i总 油马达至链轮的总传动比 率为 1） 油马达至链轮的总传动效率 n 链传动效率（因是无链牵引，所以其效 m 三油马达总的负载力矩的确定 油马达总的负载力 矩可根据给定最大牵引力求出。即 n M M m i总 63 344 0.8 1 0.2289 千 牛吨米 四 确定系统的工作压力 160巴 1.6 107 牛顿 / 米2 五确定油马达的最大流量 1 由已知最大牵引速度 V,求 链轮的最大速度 n n V7 6.37转 /分 D0 3.14 0.35056 2 又已知给定为高速油马达则其转速 1000～ 2200 转 /分 初步确定 n2200 转 /分 总传动比  2200 i 344 6.4 3 油马达输出扭距 n M D0 2 m 2i总 360 0.350 2 344 0.8 1 0.2289千牛/ 米 2 4油马达最大转速 1 000 Vmax m n D0 1000 7 344 3.14 350 2191转 / 分 5 油 马达的排量 q 6.28M m  103 m pm 6.28 0.22893 10 160 −10 105 0.95 0.0001009米3 / 转 6 油 马达 -理 论流量 Qm q nm 10−4 2191 0.0001009 6 0.00368米3 / 秒 7 实 际流量 实 Q nm qm 60 mv 2191 0.0001009 60 0.95 0.00388米3 / 秒 所以根据以上所计算数据查 机械设计手册可选定为 型号 变量 形式 压 力 kgf/cm 转 速 V/min 额定 最高 额定 最高 ZM F125 定量 200 250 2000 2200 3 驱动 功率 Kw 容 积效率 排量 ml/r 90 96 125 六 .主油泵流量 及辅助泵 1 主油泵的流量 Qb ≥KQ （升/ 分）K-1.1 ～1.3 考虑系统漏损和流 量富裕度的系数 Qb ≥KQ 1.1 0.00388 0.004268米3 / 秒 0.256米3 / 秒 2.主油泵最大工作压力 ∑Δ p 主油泵回路的总压 力损失，包括油液和各种阀, 过滤器 等液压元件和管道的压力损失. ∑ Δp5 ～ 10 所以Pp Pm 160 125 200 105 牛吨 / 米2 3 确 定主油泵 型号 变量 形式 压 力 kgf/cm 转 速 V/min 额定 最高 额定 最高 ZB-F125-B 变量 200 250 驱动 功率 Kw 容 积效率 排量 ml/r 90 96 125 4 4 辅 助油泵 Q流 Q 20 0.004268 20 8.5 10−4 米3 / 分 51升/ 分 查 机械设计手册 P77 CB − D57 型（ 齿 轮 泵 ） p 额 定 100 巴 ，Q51 L/ 最 小，转数1800 转。重量16.5 ㎏ （ 流量大， 体积小噪音小，是理想的辅助泵） 七确定牵引部所需电机容量 N 电 N 主＋N 辅 p p QpPp Qp 103 p 103 p 250 105 4.268 10−410 105 8.5 10−4 103 0.85 103 0.7 127千瓦 式中η p ηp －分别为主辅油泵的总效率 pp p p －分别为主辅油泵的压力， 牛吨 / 米2 QpQp －分别为主辅油泵的流量， 米3 / 秒 一般牵引部分占总功率的 25N3000.2575kw 所以 因双电机牵引，故 N电 127263.5〈 75 故 满 足 八溢流阀 1 溢流阀的选取 泵最大流量  Qb 256升/ 分 .P326 设 计 手 册 YF L32H 型 高压溢流阀 其 通径 32 毫 米 ，流量 5 250 升/分,调压范围 70 210kgf / cm2 2.阀的安装结构形式 采用管式连接 3.滤油器P572 设 计手册WU 型网式滤油器WU －250 ※F 通 径 50 毫 米 流 量 250L/ 最 小 ，过滤精度 180 μ m 连接形式螺纹连接 九绘制牵引部液压系统图 第二章支护设备与采煤机选型设计 已知煤层厚度2.4 2.6 米,支护强度 40 KN/ m2 , 年 产 量100 万 吨顶板条件 Ⅱ级 3 类倾角 5 度，工作面长度 150 米。 一 液压支架初步预选 1 液压支架选型因素 2 煤层顶板及顶板分类 3 综合各类支架对顶板适应性 综合上述三点和查表采掘机械与液压传动可选定 4 有因煤层厚度达到 2.5 米范围,则应选用支撑掩护式支架 二液压支架结构参数确定 1 支架最大结构高度 Hmax hmax ＋ a 米 hmax ＋ 0.2 2.60.2 2.8 米 2 支架最小结构高度 Hmin hmin － s2 － b － c 2.4－ 0.15 － 0.10－ 0.1 6 式中 2.05 米 hmax ， hmin- 煤层最大厚度和最小厚度；米 a 考虑伪顶 ，煤皮冒落时, 支架仍有可靠的初撑力所需的支 撑高度的补偿量，中厚煤层可取 200 毫米，厚煤层取 300 毫米， 薄煤层适当减小； b 支架卸载前移时 ,支 柱伸缩余量，煤层厚度大于 1.2 米 取 80 ～ 100 毫 米 ;煤 层 厚 度 小 1.2 米 取 30 ～ 50 毫 米 . c支架顶梁上存留浮煤和煤层厚 度大于1.2 米碎矸石厚 度一般取 50 ～ 100 毫米. S2 －顶板最大下沉量取 100 ～ 200 毫米. 3 支 架支护强度确定 1 按经验公式估算 q K H R ，吨 / 米2 7 2.8 2.3103 10−5 0.4508MPa 2 查采掘机械与液压传动 ，可得 q1.30.45 0.585MPa 故 取其两种方法最大值 q 0.585MPa 式中 K- 作用于支架的顶板岩石厚度系数我国取 6 ～8 H- 最大采高，米 R- 岩石容重一般取 2.3 吨 / 米3 4 支 架伸缩比 7 k H max 2H min 2.8 2.05 1.37 Qc其运输能力满足 15 式中 F 运行物料的断面积，㎡ v 刮板链的速度，m/s γ物料的散碎密度，kg/m ϕ 装满系数，按表 1 1 选 择（向上运输β 5˚ ϕ 0.9） 3、 运行阻力计算 （ 1）重段直线段的总阻力 Wzh q qll Lg cos − q ql Lgsin 102 0.6 36.26 0.4 150 9.8 cos 5 9.8sina5 110861-17714 93148N （ 2）刮板链在空段直线的运行总阻力 Wk q l Lgl cos sin 36.26 150 9.80.4 sin 5 25885N 式中 q 0 Q350 102kg/m 3.6 v 3.6 0.95 中部槽单位长度货载质量kg/m ql 刮板链单位长度质量 ql 36.26 kg / m l 刮板链在溜槽中运行阻力系数 l 0.6 0 物料在溜槽中运行阻力系数 0 0.4 L 刮板输送机的长度 m 16 刮板输送机铺设倾角 g 重力加速度 Wk 空段直线段的总阻力，N （ 3）弯曲段附加阻力 Wkw  0.1Wk 0.1 25885 2589N ①弯曲段半径 R l1.5 28.65m 2 sin 1.5 2sin 2 ②弯曲段全长 2 Lw 4aR − a 4 0.6 28.65 − 0.62 8.27m ③弯曲段中心角 a 0 2 arcsin 2 arcsin a l 2 w a2 0.6 8.272 0.62 8.29 式中 l标准中部槽长度一般为 1.5m a 相邻两节中部槽间的最大折曲角一般为 3 a 机身推移距离 4 刮 板链张力的计算 （ 1） 判断最小张力点的位置 17 双机头驱动0.6Ｗ ＺＨ － 0.4Ｗ Ｋ ＝ 0.693148-0.425885 45534.8N0 所以最小张力点在１点，如图所示 （ 2） 用逐点计算法求各点的张力 取标准刮板槽长Ｌ＝1.5m 槽间水平弯曲角度为 3，工 作面倾角 5取最小张力为 0， 由弯曲段几何关系，确定中部槽弯曲段中心角 0 ＝ 8.29 Ｓ 1 0 Ｓ 2 Ｓ 1 W1- 2 S3 Ｓ 2 W2- 3 W 2-3 ω Ｓ 2 W2- 3 Ｓ 2 e  2 fa0 -1 Ｓ 2 e  2f a0  W ZH L W Lm S4 Ｓ3 W3-4 Ｓ m 3 W ZH L Lm  − LW − L  Sy 5 S5 S4- 0.6 WZK Ｗ Ｋ S6 Ｓ 5 W5 -6 S7 Ｓ 6 e  2 fa0  W6-7 S8 Ｓ 7 W7- 8 则 S２ ＝qL Lgω L COSβ -sinβ 36.2659.80.3COS10 -sin5533N 2 0. 8.2993148 4 S 533e180 8.27 5756 3 5756 150 93148 150 − 8.27 − 5 90664 S N 4150 S5 90664-0.6931482588519244N 18 S 19244- 25885 150-8.27-542839N 6150 2 0. 8.2925885 S7 42839 e 4 180  8.2749253N 150 S 49253 25885 550386N 8150 5 牵 引力及电功率的计算 N pv① 1000 p S y −Sl Kl S y S ② ① ,②联立 上端驱动电机功率 8 Ｎ １ ＝ [S  − S1 K L  S8  1 S ]V /1000 式中 牵引构件绕经驱动轮的阻力系数；取 ＝ 0.045 LL 传动系数的效率；取 ＝ 0.85 Ｖ刮板链速度；Ｖ＝0.95m/s 则 N1  [ S8 − S1 Kl S8 S1 ]v 1000 50386 0.045 50386 0.95 1000 0.85 58.8kw 再加 20的备用量，得 N1 Ｎ 1 0.2Ｎ 1 70KW 下端驱动功率 4 Ｎ ２ ＝ [S  − S 5  K L  S 4  S 5  ]0.95 /1000 [19664-192440.0459066419244] 1000 0.85 85.4kw 19 上述功率的计算值再加 20的备用量，得 N２ Ｎ ２ 0.2Ｎ ２ 102KW 即配备２132KW 电机双机头驱动满足要求。 ５刮板链的预紧力和紧链力计算 （ 1） 刮板链预紧力计算 1 T0 S1 S4 S5 S8 4 1 0 122586 31352 63983 4 54480 N 2紧链力 0LL Ｔ＝Ｔ ＋Ｌq gω EA • Lie 2L 式中Ｅ刮板链的弹性模量；取Ｅ＝210７ Ｎ /CM2 A 刮板链横断面积 Lie多拉伸段长度，取 m0.60.092 则 Ｔ ＝ 54480 ＋ 150 36.26 9.8 0.4 ＋ ＝ 82278Ｎ （ 6）验算刮板链强度 2 107 1.76 0.6 0.092 2 150 n 2S d 1.25S max 双刮板链不均匀系数 Sd 单条链条的破断拉力 Smax 刮板链的最大静张力 2 850 103 0.95 则 n 1.2 122586 10.97 ≥ 3.5 符 合 20 第二节 采区顺槽运输机械的选择设计 一、转载机的选择 选择转载机，要注意与工作面 刮板输送机的配套要求 （ 1） 转载机的运输能力要稍大于工 作面刮板输送机的运输能力 （ 2） 顺槽转载机的机尾与工作面输 送机的连接处理要配套 （ 3） 顺槽转载机的零部件与工作面输送刮 板机的零部件应尽可能 通用 综上所述因素考虑综采设备的配套选择SGZ – 730/110 型转载机。 二带式输送机的选型计算。 1、验算带式输送机的运输能力和带宽 ①带式输送机的运输能力 【指导书】P96 表 2-2DSP1080/1000 Q3600v ck 0.9B − 0.052 3600 2.5 0.85 0.14880.9 1 − 0.052 822t / h ＞ 650t/h 即Ｑ SC Ｑ S B 输送能力满足。 式中 B 输 送 带 宽 度 ， 1m K 物料断面系数；取 K0.1488 V 输送带运行速度;2.5m/s r 物料的散碎密度;r0.85t/m3 c 倾角系数;c1 amax 物料最大块度的长度尺寸 ama x 300 ②带式输送机带宽的校核 B ≥ 2ama x 200mm , 21 1000 ≥ 2300200800mm满 足 要 求 式中 amax 物料中最大块度长尺寸 ， amax 300mm ２计算输送带运行阻力 ⑴关参数的计算 q QGB 3.6V  65072.2kg / m 3.6 2.5 qd 1.1B i 1 2 1.11 8.5 1.25 3 1 15.4kg / m Gg 17 l 11.33  g / m q k g g1.5 Gg “17 “ qg “ 6.8kg / m lg2.5 式中 q 单位长输送带上装运物料量 qd 单位长度输送带的质量 qg 重段单位长度上分布的托辊旋转部分的质量 G′g 重段每组托辊旋转部件的质量 ，【指导书】P101 表 2-9 L′g 重段托辊间距，取 L′g 1.5 qg 空段单位长度分布的托辊旋转部件的质量 Gg′ 空段每组托辊旋转部件的质量 ⑵阻力计算 WZH （ qqd qg ）Lｇ ω 22 （ 72.215.411.33） 8909.80.03 25886N Ｗ Ｋ ＝（qd ＋ qg ）Lｇ ω ， qg ＝ 15.46.88909.80.022 4260N 式中 ω 输送带沿重段运行的阻力系数，取ω 0.03【 教 材 】 P101 表 4-17。 ω 输送带沿空段运行的阻力系数，查【教材】Ｐ 101 表 4－ 17 取 ω ＝ 0.022 ３输送带强度的计算 1）绘制计算的示意图按运行方向 从主动滚筒分离点开始编号 ，如 图所示 2）用逐点计算的方法列出各点的张力关系 输送带绕转滚筒两项阻力按输送带张力增加 5 则 k1.05 S2 S1 Wk S3 S2 K1 S2 S3 S4 S3 Wzh k S0 Wk Wzh 0 外载荷要求传动滚筒表面输出牵引力 F 为 0411wz F S − S S k − 1 K Wzh 传动滚筒表面所能传递额定牵引力 F0 为 F F0max S e a −1 1 0n n 00 令 F F得 23 S nkWk Wzh 1e a −1 n1 − k 式中 n摩擦力备用系数 n1.15～ 1.2 取 n1.2。 输送带与滚筒的摩擦系数 【教材】 P116 表 4-10 取 ＝ 0.20， 围包角 则各张力点为 S1 1.21.05 4260 25886 e0.2455 /180 − 1 1.21 − 1.05 36430.8 3.835 9500 N S2 9500426013760N S3 14448N S4 40334N ４）验算重段张力是否满足要求 重段最小张力Ｓ m inZ H ，必须满足 Ｓ mi nZH ５ （ｑ＋ｑ ｄ ） Lg′ ｇ cosβ 572.215.41.59.81 6439N S3 14448NＳ mi nZH （ Lg′＝ 1.5ｍ ） 满 足 。 空段最小张力Ｓ mi nｋ ，须满足 Ｓ mi nｋ ５ ｑ ｄ Lg′ ｇ cosβ 24 ＝ 515.42.51 193N S2 13760NＳ mi nｋ满足 ４验算输送带强度 （ 1） 对煤矿用阻燃输带安全系数为 ｍ＝ sd B S max d 式中 s 阻燃用的整体纵向拉断强度为 1000Ｎ /m2 B 阻燃带宽度， B ＝ 1000ｍ smax 输送带运行时所受的最大静张力 则ｍ＝ 1000 1000 ＝ 25 ≥ 18 满 足 40334 ５牵引力及功率计算 带式输送机等速运转时，驱动 滚筒上所需牵引力为 ｐ＝（Ｓ y －Sf ） ＋ （ 0.03～ 0.05）（Ｓ y ＋Sf ） ＝ 40334－ 9500＋ 0.03（ 40334＋ 9500） ＝ 32329N 当 P0 时 ， N k pv 10−3 1.2 32329 2.5  10−3 0.85 114kw 式中 Ｋ 功率备用系数 驱动设备传动效率，取 0.85 ｃ起动系数，ｃ＝1.2 则 Ｎ ＝ 114kw160ｋ ｗ ， 配 备电机可用 25 ６拉紧装置的拉紧力 Ｈ＝Ｓ Ｉ ＋Ｓ Ｉ ＋１ 式中 Ｈ 拉紧装置的拉紧力 Ｓ Ｉ 拉紧滚筒相遇点的张力 Ｓ Ｉ＋ １ 拉紧滚筒分离点的张力 则 Ｈ ＝ 13760＋ 14448＝