毕业设计--矿井提升机设计
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第一章 矿井提升机的拖动系统
矿井提升机是煤矿运输系统重要组成部分,人员、设备、材料、煤炭和矸石等均靠提升机输送。提升机安全、高效和合理运行,对矿井生产及人身安全具有重发意义。有效地合理选择电气设备是非常重要的。
第一节 提升机电动机的选择
提升电动机一般分为直流和交流两种,交流电动机多采用绕线式异步电动机,目前我国矿井提升机交流拖动单机容量不超过1000KW ,双机拖动容量不超过2000KW ,其容量限制主要受主回路换向器容量的限制,交流拖动系统简单,设备价格便宜,当电动机单机容量超过1000KW ,或最大提升速度超过10m/s 时应采用直流拖动。
提升机的电动机选择时应满足功率、电压和转速三个方面的要求。功率与提升机的一次提升质量和最大速度有关,双容器提升系统的电动机功率为:
ημ
1000m gkQV P = (1-1)
式中 g – 重力加速度,m/s 2
k - 矿井阻力系数,箕斗取1.15,罐笼提升取1.2
Q - 提升机一次提升质量,kg
Vm - 提升机最大提升速度, m/s
μ - 动力系数,取1.2~1.4
η - 减速机传动效率直联传动时取1
提升电动机电压,首先看电动机功率等级,功率越大电压等级越高,一般情况是,电动机功率在200kw 以下选380V 电压,250~500kw 以上选用高压6kv 电动机,200~500kw 范围内选用660v 电压,若电压等级在功率交叉范围内,最好通过技术经济比较后确定,也可由矿井供电电压决定,高压为6kv ,低压采用380v 。电动机的转速为:
D i
V n m π60= (1-2)
式中 i - 减速器传动比
D - 提升机卷筒直径
对于交流电动机确定型号,规格后,要根据力图中可能出
现的最大力去校验是否满足过载能力,即 4.1m λλ=
(1-3)
第二节 提升系统对控制的要求
无论何种提升系统,电力拖动和控制系统都为求简单经济,保证与设计的速度图和力图相符,并且在所有的情况下,提升系统都能够安全可靠工作,提升系统的电力拖动和控制系统应满足下列要求。
(1)从罐座或承接梁上提起罐笼的速度不能过大,一般不能超过1.5m/s。
(2)提升物料时,加速度不大于1.2m/s2,升降人员时不大于
0.75m/s2。
(3)不管提升机轴上的负荷怎样变化和转向如何,都应当保证设计的最大提升速度。
(4)减速时,应保证其速度平稳地、准确地从最大速度降低到0.5m/s以下。
(5)在爬行阶段,应使提升容器以0.5m/s以下低速运行。
(6)提升容器进行装卸时,应切断拖动电动机的电源,并实现工作制动。
(7)控制系统应具有《煤矿安全规程》中规定的和提升机生产工艺流程所要求的各项保护和闭锁装置,以监督
提升设备各部件的工作是否正常。
第三节提升机的电力拖动方式
提升机可以用一台电动机,也可用二台电动机拖动。目前采用一台交流绕线型异步电动机拖动的较多,其拖动方式将电动机转子串联一定附加电阻,利用控制装置附加电阻进行调整,以满足不同的提升速度。
采用二台电机拖动时,每台电机容量可相同,也可不同,但转速必须接近,还可以在不同工作方式下运行,如一台工作在
电动方式,另一台工作在制动方式。
但是,双机拖动方式使用设备多,投资大,控制系统复杂,因此,在选择拖动方式时,除满足生产工艺要求外,还应该对各种拖动方式作经济比较,从中选择最合理的设计方案。
第二章提升电动机起动电阻的计算
转子起动电阻的正确计算和选择,具有很大的技术经济意义。如果选择和计算正确,可充分发挥电动机的潜力,缩短提升循环时间,提高提升能力,节约电能,减少调试工作量,还可以使提升机起动平稳,减小起动过程的机械冲击力,延长提升机的使用寿命。因此正确计算和选择起动电阻是很有必要的。
磁力站是控制电动机转子电阻的控制装置。按起动切除电阻方法可分为平衡起动和不平衡起动电阻两种。不平衡起动电阻一般用于矿用小绞车,现不太常用,本文不介绍。平衡起动电阻用于大中型提升机。按切除级数分,它分五级、八级和十级三种(旧式不六级的,小绞车有配用四级的)。通常5级起动有一级作为预备级,4级作为主加速级,200kw以上使用八级,两级预备,其余为加速级,常用起动方法有完全起动和不完全起动。本文主要介绍完全起动。
第一节起动电阻的计算
计算起动电阻常用的一般有两种方法,有经验公式法和较精确计算法。经验公式法简单,但准确性差,只能为预选时或提升任务不重的提升机采用,安装时和运转时必须调整起动电阻值,才能满足机械部分的正常运转,通常制造厂亦按此法计算供货。
提升机是煤矿重要的机械设备,正确地计算其拖动电动机的起动电阻,具有重要的技术经济意义,经验公式法是把机械特性
当作理想的线性外理,误差较大,另外,它主要考虑的是发挥电动机的过载能力,计算出的的电阻值不一定能满足速度图的要求。为此,矿井提升机最好采用利用曲线按给定加速度的方法计算起动电阻。本文主要介绍8级起动电阻计算方法,其它级数可根据实际增减。下面按给定加速度利用公式计算起动电阻。
图1
1、第一预备级电阻的计算
每一预备级的作用:消除传动齿轮的啮合间隙;拉
紧钢丝绳;实现低速验绳和检查井筒;消除电动机接入
电网时的过电压等。对于箕斗提升,一般使第一预备级
所产生的转矩为电动机额定转矩的0.3~0.4。也可以按验
绳要求来计算,对立井
N L pr F PH
G K +-=)1(1λ (2-1)
式中:K - 矿井阻力系数,箕斗取1.15,罐笼取1.2;
G L - 有效载重量,N ;
P - 钢丝绳单重,N/m ;