机电一体化设计.doc

1、1第一章 支护设备与采型设计已知：矿井年产量 80 万吨； 煤层厚度：3.3M ； 截割阻抗：365 牛顿/毫米； 顶板条件级 2 类 ； 工作面长度：125M ； 煤层倾角；8。第一节 机械化采煤工作面类型的确定与论证根据已知条件，煤层厚度 3.3M，符合目前我国综采工作面采高大于 2 米的规定；年产量 80 万吨；顶板条件是老顶级周期来压明显、直接顶 2 类中等稳定顶板。故采用综合机械化采煤工作面。主要设备为：双滚筒采煤机、刮板输送机、液压支架。第二节 液压支架的选型一、影响液压支架选型的因素：1、煤层厚度 厚度超过 2.5m、顶板有水平推力，厚度在 2.5m-2.8m 以上时支架应带护帮

2、。2、煤层倾角当倾角大于 10-15时，带有防滑装置的支架；当倾角大于18时，应选用同时带有防滑、防倒和调架装置的支架。由已知条件此工作面无需以上装置。3、底板稳定性应使支架底座对底板的比压小于底板的许用比压。4、顶板稳定性顶板稳定性直接影响支架的 架型支护强度 。此工作面顶板条件是级 2 类可选支撑掩护式。5、地质构造 2对于断层十分发育、煤层厚度变化过大、顶板的允许暴露面积小于 5-8 、允许暴露时间 20min 以下的工作面，暂不宜使用液压支架。此工作面不符合上述条件应选用适合液压支架。6、煤层瓦斯含量对瓦斯涌出量大的工作面，若顶板条件允许，应优先选用断面大的支撑式或支撑掩护式支架。7、

3、在顶板条件允许的调件下，应优先选用价格便宜的支架。二、煤层顶板及顶板分类：根据已知条件及设计指导表 22 及表 23 得：直接顶为中等稳定顶板，强度指数 D70，直接顶初次跨落步距 L118M ；老顶级周期来压明显。三、液压支架的选型1、架型选择根据已知条件、综合以上影响液压支架选型的因素结合表24 及支架的受力分析选用支撑掩护式液压支架。其特点是：顶梁长、立柱较多、且垂直或倾角较小倾斜支撑、工作阻力大、切顶能力强、具有掩护梁架间密闭,挡矸掩护性能好。适用于稳定以下各类顶板。2、液压支架结构参数的确定最大结构高度 H hmax+a 米max最小结构高度 H 2- 米shiniCb式中： 煤层最

4、大和最小厚度；米,ha考虑伪顶，煤皮冒落后，支架仍有可靠初撑力所需要的支撑高度的补偿量；中厚煤层取 0.2 米.，厚煤层取 0.3 米.。薄煤层适当减小，本次设计取 0.3 米3S2顶板最大下沉量，一般取 0.1-0.2 米，本次设计取 0.15 米。支架卸载前移时，立柱伸缩量，煤层厚度大于 1.2 米时取b0.08-0.1 米；煤层厚度小于 1.2 米时，取 0.03-0.05 米，本次设计取 0.1 米。C支架顶梁上存留的浮煤和碎矸厚度，一般取 0.05-0.1 米。本次设计取 0.05 米。所以 H =3.3+0.3=3.6 米maxH =2.05-0.15-0.1-0.05=1.75

5、米in3、支架支护强度的确定：(1)按经验公式估算： =K*H*Rq式中：K作用于支架顶板岩石厚度系数，一般取 5；H最大采高 ，米；R岩石容重，取 2.5 吨/米 3。所以 =3.3*2.5*5=41.25 吨/米 3。q（2）直接查表选取：根据顶板条件和煤层厚度，直接由表 24 中查取，查表得为1.3*35=45.5 吨 /米 3。选取最大值 =45.5 吨/米 3。q4、选择液压支架型号：根据上面计算的支架最大和最小结构高度和支架强度的数值，查液压支架产品目录附表 6，选择的支架为型号：ZY35 其技术特征如下：架型：四柱支掩式 初撑力：3141.6 千4牛工作阻力：4000 千牛 支架

6、高度：1.73.5 米支架中心距：1.5 米 支护面积：5.45 平方米外型尺寸：1.598*3.5 泵站压力：20 兆帕对地比压 1.73 兆帕 质 量：10.5 吨适应坡度30推移千斤顶：推力：145.7KN 侧(护) 推千斤顶：推力：75 KN拉力：231KN 拉力：51.5 KN行程：700 行程：170mm第三节 滚筒式采煤机的选择一、 采煤机性能参数的计算与决定1、滚筒直径的选择：滚筒直径大些对装煤有力 ，但不宜过大，并应满足采高的要求。双滚筒采煤机滚筒直径应大于采高的一半 一般按下式计算。 取系数=0.55 则 D=0.55*3.6=1.98 米。max)6.052.(hD2、截

7、深的选择： 滚筒截深是采煤机截入煤壁的深度，是影响采煤机装机功率及生产率的主要因素。为管理顶板方便，截深应等于液压支架的推移步距 。 对于中厚煤层可取 0.60.8米，国内采煤机一般 0.6 米。3、滚筒转速及截割速度 nmVh*/10ax式中： 截齿最大切屑厚度 V牵引速度 滚筒m5上的截齿数，一般取 =2m滚筒转速，一般取 =40 转/分nn60/*14.3ndV=3.14*1.98*40/60=4.14 米 /秒4、采煤机最小设计生产率 2.0*4/minWQ式中：W采煤工作面的日平均产量，吨/日W=800000/3002666.7 吨/日 0.2小时开动率则： 2.0*4/minWQ=

8、26666.7/24*0.2555.56 吨/时5、采煤机截割时的牵引速度及生产率（1） 根据采煤机最小设计生产率 决定牵引速度 V1inQV1= rBHQ*60min/式中： 采煤机最小设计生产率，555.56 吨/时iH采煤机平均采高 2.5 米 B采煤机的截深 0.6 米煤的容重，取 1.35 吨/米 3r则： V1= rBHQ*60min/=555.56/60*2.5*0.6*1.35=4.57 米/秒6(2)按截齿最大切屑厚度决定的牵引速度 V2V2= 10max/*hn式中： 截齿在齿座上伸出长度的 70%，大约 4455 毫米，maxh取 =50 毫米=2 =40 转/分n则：

9、V2=2*40*50/1000=4 米/秒（3）按液压支架推移速度决定牵引 V3截割时的牵引速度 V,其最大值应等于或大于 V1 并于 V3 相协调,取V= V1=4.57 米/秒则采煤机的生产率 Q 为Q=60BHVr=60*0.6*2.5*4.57*1.35=555.26 吨/时6、采煤机所需电功率采用比能耗值，根据设计指导表 25 查得 ， 根据已知条件 A=365 牛/毫米 。 42.0Hwb由 AHwbx*式中： 被截割煤层的截割阻抗，按表 26 确定Ax则： bx/*=360*0.42/365=0.41双滚筒采煤机,前滚筒与后滚筒截割条件不同,前滚筒截割时,煤层只有面向采空区一个自

10、由面,后滚筒截割时,前滚筒已截出第二个自由面,若以 表示前滚筒截割比能耗,后滚筒的截割比能耗为： Hwx*K3式中：K 3后滚筒工作条件系数，可由表 28 选取：得 K3=0.8则： *K3=0.41*0.8=0.328xw滚筒直径按最大采高 60%选取,双滚筒采煤机所需电机功率为71KwxHQN*2/)4.0*6.(式中：K 1功率利用系数取 1 K2功率水平系数取 0.95所以： 1KwxN*2/)4.0*6.(=555.26*（0.6*0.41+0.4*0.328）/1*0.95=220.47(KW)7、牵引力采煤机的牵引力主要取决于煤质、采高、煤层倾角、机器质量、导向装置结构及摩擦力等

11、，按表 29 选取。采煤机电机功率按 300KW 计算，则采煤机牵引力 N=250300 千牛二、 初选采煤机及其配套设备根据采高、截深、生产率、电机功率、牵引力及牵引速度等初选采煤机（课本 P126 国产采煤机的技术特征）采煤机的主要参数列于下表：采煤机型号MXA300/3.5生产能力708 吨/时 采高 23.5 米倾角 040 度 硬度 =24f滚筒直径1.8 米截深 0.625 米 筒速 3.5 3.12米/秒主油泵 ZB2125油马达 ZM2125 电动机 DMB300S灭尘方式内外喷雾质量 400.3 吨 生产厂 西安煤机厂8三、 初选采煤机主要技术参数的校核1、最大采高的校核2/

12、sin*2/maxmax DLHAh式中：A采煤机高度（机身上平面至底板之距离） ，米。查表 210 A=1.605 米H采煤机截割部减速箱高度，一般等于电机高度。查表 210 H=0.6 米L摇臂长度（摇臂摆动中心距离） 。查表 210 L=1.6 米D滚筒直径。1.8 米摇臂向上摆动最大角度max 301762则： /sin*2/maxDLHAh=1.605-0.6/2+1.6* +1.8/2=3.6245 米3.3 米036根据以上计算不符合最大采高要求,所以必须得改变摆角最大为 342、卧底量的校核最大卧底量 2/sin2/maxmax DHAK=1.605-0.6/2-0.3007-

13、1.8/2=0.104 米按所选采煤机配套图卧底量为 0.194 米,则最大向下摆角应调整为 12max3、采煤机最大截割速度的校核运输机、采煤机、液压支架在结构性能之间有相应的配套要求。9运输机的生产能力一般应略大于采煤机的生产率，以便把煤及时运走，不出现堆积现象，根据此原则，可把运输机的运输能力看成是采煤机的最大生产率，此时采煤机截割时的最大牵引速度 为V=VrBHQ*60/式中： 运输机的运输能力，吨/时Q平均采高，2.5 米H采煤机截深,0.6 米B煤的容重,1.35 吨/米 3r= =555.26/60*2.5*0.6*1.35=4.57 米/ 秒VrQ*60/4、牵引阻力的估算采煤

14、机移动时必须克服的牵引阻力 T 为吨力aGKaDfGKTsin)2(cos32 式中： 摩擦系数取决于采煤机导向机构表面状况和湿度及f采煤机运动速度等，取 0.18经验系数,取 0.60.81K估算系数，取 00.22侧面导向反力对牵引阻力影响系数,取 0.153则： 吨力aGKaDfGKTsin)2(cos32 =0.1*10.5+1.8*0.18(0.829-0.1+2*0.15)+10.5*0.5592=5.87(吨力)第四节 综合采煤机械化成套设备综合技术特征表：10ZC8-ZY35 型成套设备为：规格型号设备容量KW单位数量单重(公斤)支架 ZY35 架 74 10500采煤机 MX

15、A-300/3.5 300 台 1 40300刮板输送机 SGZ-764/264w 2*160 台 1 166000工作面单体支柱 DZ 根 20 140顺槽转载机 SZZ-764/132 132 台 1 41000带式输送机 DSP1080/1000 160 台 1 93500破碎机 LSP-1000 台 1 12000乳化液泵 XRB2B-80/200 55 台 1 947乳化液泵箱 XRXTA 台 1 500端头液压支架 D1ZY35 z 2 25000端头 单体液压支柱 DZ 根 40移动变电站 KSGZY-630/0.692 台 1 2750移动变电站 KSGZY-630/1.2 台 1移动变电站 KSGZY-630/1.2 台 13840410高压电缆连接器 AGKB30-200/6000台 8 50馈电开关 DWKB30-400/1140 台 2 185馈电开关 DWKB30-400/660 台 1 185磁力起动器 QCKB30-30/1140 台 1 110电气设备磁力起动器 QCKB30-60/1140 台 0 125项目设备 名称类别