毕业设计(机电)

1矿山机电专业毕业设计姓名：杨有财学号：091509100652目录第一章矿井概况及井田地质特征…………………………………………….4一、矿井概况……………………………………………..…………………...4二、井田地质特征………………………………………………..…………….4第二章矿井巷道布置与开采方法…………………………………………….5一、矿井大巷布置……………………………………………………….……..5二、采区巷道布置………………………………………………………….…..5三、采煤方法………………………………………………………………….…5四、工作面回采工艺…………………………………………………………….5第三章主斜井胶带输送机选型及电器控制………….……………………..5一、运输系统………………………………………………….…………………5二、原始资料………………………………….…………………………………6三、设计任务………………………………………………….………………..6第四章胶带输送机的选择……………………………………………….……7一、胶带输送的类型………………………………………………..………….7二、胶带宽度的选择计算…………………………………….………………..7三、传动装置及其布置方式……………………….……………………………8四、胶带张力的计算…………………………………………………………….9第五章传动装置、制动装置、拉紧装置的选择……………………….…..12一、减速器的选择………………………………………..……………………12二、拉紧装置的选择……………………………………………………………13三、制动器的选择………………………………………………………………133第六章电动机转子电阻的计算及选配……………………………………..15一、拖动方案的确定…………………………….…………………………..15二、转子电阻接线方式的确定………………………………….……..……16三、电动机起动方式的选择…………………………………...……………17四、转子电阻的计算……………………………………..………………….18五、转子电阻的选配……………………………………………….………..23第七章胶带输送机的电气控制………………….………………………….25一、控制原则的确定………………………………………...………………25二、启停控制电路………………………………………….…………………27三、胶带机的电气保护………………………………….……………………28四、信号环节……………………………………………….………………..30五、系统的运行方式……………………………..………………………….31参考文献…………………………………………….…………………………32致谢………………………………………………….…………………………334第一章矿井概况及井田地质特征一、矿井概况山西煤炭运销集团旧街煤业有限公司位于阳泉市西约18.5km,行政区划隶属阳泉市郊区旧街镇管辖。井田东距阳泉市区约18.5km，太旧高速公路、307国道及石太铁路紧邻井田南界通过，工业广场距太旧高速公路阳泉西坡头入口1.5km，距石太线坡头车站1.5km，工业广场与上述交通线路均由水泥、柏油硬化路连接，交通极为便利。井田位于太行山西翼，系舟山南侧，属侵蚀型中～低山地貌，地表经长期风化侵蚀，沟谷纵横，梁岭绵延，地形比较复杂，其总的地势为北高南低，地形最高点为北部山梁处，标高1035m，最低点为东南角桃河北岸，标高805m，地形最大相对高差230m。阳泉市旧街煤炭有限责任公司1979年开始筹建，于1984年竣工正式投产，井田面积1.5046km2，批准开采3、8、9号煤层，现采8号煤层，保有资源/储量12267kt。2009年兼并重组后更名为山西煤炭运销集团旧街煤业有限公司，井田面积不变，生产能力由300kt/a提升至600kt/a。经相关部门检测煤层自燃等级为Ⅲ，属不易自燃煤层，无煤尘爆炸性。瓦斯相对涌出量为45.95m3/t，绝对涌出量为31.88m3/min，CO2相对涌出量为2.59m3/t，绝对涌出量为1.47m3/min，批复等级为高瓦斯矿井，服务年限为20年。二、井田地质特征井田内大面积基岩出露，局部黄土覆盖，出露地层为二叠系上统上石盒子组，现据钻孔资料结合区域资料，井田内发育的地层自老到新有：奥陶系中统峰峰组（O2f）、石炭系中统本溪组（C2b）、上统太原组（C3t）、二叠系下统山西组（P1s）、下石盒子组（P1x）、上统上石盒子组（P2s）、和第四系（Q）。5第二章矿井巷道布置与开采方法一、矿井大巷布置大巷：沿8号煤层敷设运输大巷（净断面11.76m2）、轨道大巷（净断面11.76m2）及回风大巷（净断面9.8m2），支护形式均为锚喷支护，各分布在东、西两翼。二、采区巷道布置本矿现开采8号煤2采区，现已开始对8号煤2采区8201工作面进行回采，准备布置西翼轨道大巷、运输大巷及回风大巷，形成对8号煤3采区的巷道部署，以满足各采区运输、通风、排水等系统的需要。工作面顺槽、配巷、专用排瓦斯巷均沿8号煤层布置。运输顺槽、回风顺槽与专用排瓦斯巷构成对工作面的回采巷道布置系统。三、采煤方法本矿井8号煤层厚为2.23—3.10m，平均厚2.80m，煤层顶板均为砂岩、粉砂岩、砂质页岩、砂质泥岩等，底板为砂质页岩。8201工作面长度为131米，根据矿井地质条件和巷道布置参数，采煤方法为长壁式布置，综采工艺。四、工作面回采工艺采煤工艺：MG160—375型采煤机，采用端部斜切进刀方式，双向割煤。选用ZZ2800—15/31型支撑掩护式支架，支护方式为及时支护。其工艺流程为：采煤机割煤、装煤、推刮板输送机、移架、采空区顶板自行垮落。采煤机采用两端斜切进刀，进刀距离约30m。煤炭采出率为80%。第三章主斜井胶带输送机选型及电气控制一、运输系统从井下采出的煤炭经过顺槽胶带输送机，转载到大巷胶带输送机经过进6风暗斜井后到达3号煤胶带输送机把煤炭运入井口煤仓，井口煤仓的煤炭通过筛分后，经皮带送入储煤厂。为了使运输系统中各台设备能够顺序起停，防止产生堆煤和拉回头煤事故，各台设备的启动、停止必须遵循“逆煤流启动、顺煤流停止”的控制原则。二、原始资料（1）矿井生产能力：60万吨/年（2）井筒倾角：β=23°（3）井筒斜长：510m（4）煤的散集容量：0.96t/m3（5）煤的最大块度:500mm（6）矿井年工作日：300d（7）带宽：B=1000;（8）带速：V=2.5m/s（9）提升高度：H=200m三、设计任务(1)胶带输送机的选择(2)胶带宽度的选择(3)胶带输送机传动装置的布置方式(4)胶带各点张力的计算(5)制动装置的选择(6)拉紧装置的选择(7)电动机转子电阻的计算及选配7(8)胶带输送机的电气控制第四章胶带输送机的选择一、胶带输送机的类型胶带输送机是井下巷道、选煤厂及露天煤矿中广泛应用的一种连续运作式输送设备。主要类型有：普通胶带输送机，可伸缩胶带输送机。钢丝绳芯胶带输送机，钢丝绳牵引式输送机，吊挂式胶带输送机等。普通胶带输送机由于胶带胶带除承载外，尚承受牵引力，因而输送机的长度受抗拉强度所限，不能安装很长。对于长距离、大容量、高速度胶带输送机，主要选用强力胶带输送机和钢丝绳牵引胶带输送机。钢丝绳牵引胶带输送机其结构是：胶带用来承载物料，钢丝绳做牵引构件，胶带籍助于胶带两侧的楔型耳槽绕过驱动轮和张紧轮的两条无极运行的钢丝绳接触摩擦而被拖动运行。单机运行距离长，拉紧行程小，可在平面上弯曲，运输量大，胶带使用年限长等优点。但其驱动装置复杂，胶带成本高，输送带成槽性差，钢丝绳托槽事故多，接头易磨损，维修量大。钢丝绳胶带输送机，其胶带既是承载构件又是牵引构件。它具有强大，伸长量大，拉紧行程小，成槽行好，抗冲击及抗疲劳性能好，使用寿命长，破损后容易维修。接头寿命长等优点。本设计采用钢丝绳胶带输送机。二、胶带宽度的选择及计算1、计算小时输送量：Q=coa/t8Co—运输不均匀系数；1.2A—胶带输送机年生产能力；60万吨T—年工作小时；300×9hQ=1.2×60×104/300×9=267(t/h)2、根据Q值求胶带宽度BB=1000mm三、胶带输送机的布置方式1、布置方式的选择向上输送的胶带有两种布置方式，驱动装置均布置在上部卸载端。a:单滚筒驱动：结构简单，但驱动装置的围包角和功率都小。只适合于输送量不大，倾角较小的矿井。b:双滚筒驱动：驱动功率大，围包角是两个传递滚筒围包角之和。使用于输送量大，倾角也大的远距离运输矿井。双滚筒驱动有双滚筒共同驱动和双滚筒分别驱动两种。双滚筒共同驱动即两滚筒通过一对齿轮相同齿轮刚性联系，由一台电机驱动。它的优点是结构简单、造价较低。其缺点是只使用于一定的载荷和一定的摩擦值。当负载及滚筒的表面发生变化时，两滚筒牵引力之比值被破坏，是滚筒承担的负荷不均，导致磨损不均。此外，由于两滚筒的连接齿轮室式传动，处于煤层环境中，故传动效率低。且维护和检修不便，所以一般只是在功率较小的输送机上采用这种刚性联结额双滚筒驱动。本设计采用双滚筒分别驱动方式。2、双滚筒分别驱动时，滚筒传递功率分配9双滚筒分别驱动，两滚筒传递功率的分配有按张力最大分配和按比例分配两种：按比例分配：（1）1：1分配，即NⅠ：NⅡ=1：1，其优点是电机减速器及有关设备全部相同，有利于部件标准化，使部件标准化，使部件成本降低，减少备用件的品种，便于维修，缺点是不能充分利用相遇点一侧的滚筒工作能的摩擦牵引力。因而需更大输送带的张力。（2）2：1分配，即NⅠ：NⅡ=2：1，除同样与1：1分配之优点外，还可以充分发挥滚筒Ⅰ的摩擦力，传递同样的牵引力时，所需输送带的张力比1：1分配小的多。缺点是需要两套电机和减速器，占地面积大。本设计采用NⅠ：NⅡ=2：1分配。1.胶带运行阻力的计算Wzh=[(q+qd+qg')2w'cosβ+（q+qd）2sinβ]gq-单位长度胶带上的货载质量；kg/mqd-单位长度胶带的质量；kg/mQg'—单位长度重段托辊转动部分质量；kg/mQg''—单位长度空段托辊转动部分质量；kg/mW'—重段运行阻力系数；W''—空段运行阻力系数；q=Q/3.6V=267/3.6×2.5=29.67kg/m查表w'=0.05w''=0.04Qg'=13.96kg/mqg''=17.48kg/m10查表选取；钢丝芯胶带的技术特征：代号：GX-3920抗拉强度：3920KN/m宽（4000kg/cm）钢绳直径；10.3mm钢绳结构：7×7×7-0.38钢绳破断拉力：67.62KN上+下覆盖胶厚：8+8mm带总厚；28mm钢绳间距：17mm胶带质量:47.5kg/胶带宽度：1000mm.qd=24.71=24.7kg/mWzh=[(q+qd+qg')Lw'cosβ+（q+qd）Lsinβ]g=[(44.44+24.7+13.96)5100.05cos23+(44.44+24.7)510sin23]9.8=181828.55Wk=[(qd+qg'')cosβ-qdlsinβ]g=[(24.7+17.49)cos23-24.7510sin23]9.8=-40387.762.胶带各点张力的计算胶带张力采用“逐点计算法”，即将胶带运行中所遇到的各种阻力，沿着胶带运行方向以次逐点计算。计算的规则是运行方向求胶带某一点张力，11应等于它前一点的张力与这两点之间运行阻力之和。用公式表达可写成如下形式：Si=Si-1+W(i-1)-IN式中：Si-胶带i点张力；Si-1-胶带i-1点张力；W(i-1)-胶带（i-1）与i点间的阻力；由于带式输送机是靠摩擦力传递牵引力，输送带的张力应满足传递所需牵引力的要求，为使输送带在两滚筒间垂直不过大，对带的张力也有一定的要求。(1)按垂直要求计算重段最小张力Sminzh=5(q+qd)Lg'cosg=5×(44.7+24.7)×1=3115