《礦山機械設備》講稿

《礦山機械設備》講稿《礦山機械設備》講稿《礦山機械設備》講稿V:1.0精細整理，僅供參考《礦山機械設備》講稿日期：20xx年X月《礦山機械與設備》教案導論學習內(nèi)容及學習目標第一章概論第二章鑿巖機及鑿巖工具第三章鑿巖鉆車第四章潛孔鉆機第五章牙輪鉆機第六章裝載機械第七章礦山運輸機械第八章礦井提升設備第九章提升設備的運動學與動力學第十章礦井提升機的電力拖動裝置與制動裝置第十一章多繩摩擦提升主講：胡運金班級：礦物資源07級礦山機械與設備導論教學目標：⑴通過露天礦山和地下礦山的開采工藝過程了解礦山常用的機械設備⑵明白本課程學習內(nèi)容和學習目標⑶了解影響礦山機械與設備的巖石軟科學性質(zhì)學時分配：3學時教學重點和難點：重點：礦山工程中常用的機械設備類型難點：無教學方法：講授案例多媒體教學內(nèi)容一、礦山工程常用的機械與設備通過模型圖片、視頻，了解無奇不有礦山和地下礦山開采的工藝過程及其常用機械與設備類型。鉆孔機械掘進機械運搬設備提升設備流體設備支護設備其他設備二、《礦山機械與設備》課程學習內(nèi)容和目標學習內(nèi)容：⑴礦山常用機械設備的類型⑵礦山機械設備的組成、工作原理⑶礦山機械設備的造選型⑷礦山機械設備的應用主要學習目標：熟悉主要礦山機械設備組成、結(jié)構(gòu)、工作原理熟悉各種機械設備的選型，掌握主要機械設備的造型計算了解種類機械設備的特點及其應用三、巖礦的物理機械性質(zhì)㈠巖(礦)的主要物理機械性質(zhì)1、容重：單位體積原生巖石的重量2、松散性：整體巖石被破碎后，其容積增大的性能，常用巖石的松散系數(shù)K表示。K指巖石破碎前、后容積之比。3、強度：巖石抵抗機械破壞（拉、壓、剪）的能力。巖石機械強度受巖石的孔隙度、異向性和不均勻性的影響而變化很大，一般情況下，抗拉強度（1/10~1/50）<抗剪強度（1/8-1/12）<抗壓強度4、硬度：指巖石抵抗尖銳工具侵入的性能。它取決于巖石的結(jié)構(gòu)、組成顆粒的硬度及形狀和排列方式等。硬度越大，鉆鑿越困難。5、彈性：即當撤銷所受外力后，巖石恢復原來形狀和體積的性能。彈性越大，鉆鑿越困難。6、脆性：巖石被破碎時不帶殘余變形的性能。脆性越大，鉆鑿越容易。7、耐磨性：巖石磨損工具的性能。耐磨性越大，鉆鑿越困難8、穩(wěn)定性：巖石暴露出自由面后，不致塌陷的性能。鑿巖時巖石的破碎是多種因素綜合作用的結(jié)果。在上述諸多因素中，巖石的硬度、強度和脆性是主要的因素，又可將它們概括為巖石的堅固性。㈡巖石分級巖石的堅固性常以堅固系數(shù)表示。不僅是綜合反映巖石破碎難易程度的指標，而且，也是選用破碎方法和鉆孔機械的主要依據(jù)。根據(jù)值，將巖石進行分級，稱為普氏分級法。第一篇鉆掘機械鑿巖機械教學目標：⑴熟悉鑿巖機械的類型⑵掌握風動鑿巖機工作機構(gòu)的組成及其工作原理⑶熟悉各種鑿巖機械的特點及其應用場合和條件⑷熟悉與鑿巖機配套使用的鑿巖工具學時分配：9學時教學重點：各種鑿巖機工作機構(gòu)的組成、工作原理和性能特點及其應用條件教學難點：風動鑿巖機主要參數(shù)的分析與計算氣閥結(jié)構(gòu)及原理教學方法：講授多媒體教學內(nèi)容巖石的破碎過程鉆鑿巖石的機械方法有沖擊作用、旋轉(zhuǎn)作用和旋轉(zhuǎn)沖擊聯(lián)合作用等三種方式，如圖所示。一、沖擊式鑿巖過程向鉆頭施加一個垂直于巖石表面的沖擊力，在此沖擊力作用下，使鉆頭切入并破碎巖石。二、旋轉(zhuǎn)式鑿巖過程向鉆頭施加一個扭轉(zhuǎn)力和一個固定的軸向力，鉆頭以螺旋線形向前運動，并破碎巖石。三、旋轉(zhuǎn)沖擊式鑿巖過程向鉆頭施加一個扭轉(zhuǎn)力和一個間歇的軸向力，使鉆頭與巖石表面成一定的傾角向巖石內(nèi)鉆進。第二節(jié)鉆孔機械種類一、根據(jù)破碎巖石的過程不同，可將鉆孔機械分為：1、旋轉(zhuǎn)式鉆機：如多刃切削鉆頭鉆機、金剛石鉆頭機等，主要用于在中等硬度以外的巖石或煤礦中鉆孔。2、沖擊旋轉(zhuǎn)式鉆機：如鑿巖機、潛孔鉆機、鋼繩沖擊式鉆機等，主要用于在中等硬度以上的巖石中鉆孔。3、旋轉(zhuǎn)沖擊式鉆機：如牙輪鉆機，主要用于在中等硬度以上的巖石中鉆孔。二、根據(jù)鉆機使用場地不同，又可分為井下鉆機和露天鉆機。三、根據(jù)鉆孔深度不同，可分為深孔鉆機和淺孔鉆機。此外，還機械鑿巖、熱力剝落鑿巖、熔融氣化鑿巖和化學鑿巖等。鑿巖機及鑿巖工具鑿巖機械鑿巖機械分為鑿巖機和鉆機兩類，鉆機又有露天鉆機和井下鉆機之分。鑿巖機是用于在中硬以上的巖石中，鉆鑿直徑為20～100毫米、深度在20米以內(nèi)炮孔的機械，按其動力不同可分為風動、內(nèi)燃、液壓和電力鑿巖機一、鑿巖機的工作原理：各種鑿巖機的動作原理都是沖擊轉(zhuǎn)動式。即利用壓差作用迫使活塞在缸體內(nèi)用作高速往復運動，并沖擊釬尾。如圖所示。二、鑿巖機的分類及各類鑿巖機的工作原理、使用條件按照沖擊釬尾和轉(zhuǎn)動釬頭所用的驅(qū)動力不同，劃分有風動、電動、內(nèi)燃、液壓等類型鑿巖機。1、氣動鑿巖機：以壓縮空氣為驅(qū)動力。使用廣泛。①種類：手持式鑿巖機（Y-3、Y-26）、氣腿式鑿巖機（YT-24、7655、YT-26、YT-28、YTP-26型）、伸縮式（上向式）鑿巖機（YSP-45、01-45型）、導軌式（柱架式）鑿巖機（YG-40、YG-65、YG80、YGZ-90型）。如圖所示。②主要組成機構(gòu)及工作原理：☆沖擊配氣機構(gòu)：由配氣機構(gòu)、氣缸、活塞和氣路等組成，其作用是將壓縮空氣依次輸送到氣缸的后腔和前腔中，推動活塞作往復運動，從而獲得活塞對釬尾的連續(xù)沖擊動作。如圖所示?！钷D(zhuǎn)釬機構(gòu)：常用的轉(zhuǎn)釬機構(gòu)有內(nèi)回轉(zhuǎn)和外回轉(zhuǎn)兩大類。內(nèi)回轉(zhuǎn)式是當活塞往復運動時，借助棘輪機構(gòu)使釬桿作間歇轉(zhuǎn)動，如圖所示。外回轉(zhuǎn)式是由獨立的發(fā)動機帶動釬桿作連續(xù)轉(zhuǎn)動?！钆欧巯到y(tǒng)：排粉方式有鑿巖時注水沖洗加吹風和停止沖擊強力吹掃兩種。其作用是將鑿巖過程中產(chǎn)生的巖粉及時排出孔外。☆鑿巖機的支承及推進機構(gòu)：以氣腿為主。如圖所示。其作用一是支承鑿巖機重量；二是克服鑿巖機工作時的后座力，使活塞沖擊釬尾時釬刃能抵住孔底，以提高鑿巖效率?！畈僮鳈C構(gòu)：由操縱手柄組成（控制鑿巖操縱閥、氣腿的調(diào)壓閥及換向閥），如圖所示。調(diào)壓閥：用于無極地調(diào)節(jié)氣腿的軸推力，以適應鑿巖機各種不同條件下作業(yè)時對軸推力的要求。換向閥：用于改變調(diào)壓閥內(nèi)腔進氣方向，從而使氣腿伸縮。潤滑系統(tǒng)：一般都在進氣管路上連接一個自動注油器，實現(xiàn)自動潤滑。2、液壓鑿巖機：以高壓油為驅(qū)動力，由沖擊器和轉(zhuǎn)釬機構(gòu)組成。如圖所示。沖擊器采用活塞雙腔回油，滑閥配油的工作原理；轉(zhuǎn)釬機構(gòu)采用擺線液壓馬達驅(qū)動，一極齒輪減速后帶動釬桿回轉(zhuǎn)。如圖所示。3、電動鑿巖機：以電動機的旋轉(zhuǎn)運動為驅(qū)動力。①分類：離心沖擊錘式和曲柄連桿活塞式。②結(jié)構(gòu)及工作原理：☆離心沖擊錘式鑿巖機：如圖所示?！钋B桿活塞式鑿巖機：如圖所示。4、內(nèi)燃鑿巖機：以小功率內(nèi)燃機為驅(qū)動力。如圖所示。三、各類鑿巖機的優(yōu)缺點及其技術特征1、液壓鑿巖機：※優(yōu)點：①動力消耗少，能量利率高；②鑿巖機性能和鑿巖速度較高；③潤滑條件好，零部件壽命高；④可一人多機操作，臺班工效高?！秉c：①機器零部件制造和裝配精度嚴格；②維護保養(yǎng)技術和成本費用高；③環(huán)境因素會影響其性能及鑿巖速度。※液壓鑿巖機技術特征：P32頁表2～３所示。２、電動鑿巖機：※優(yōu)點：①動力單一；②成本低；③機械效率高?！秉c：①沖擊力和沖擊頻率較低；②零件易損壞?！妱予弾r機技術特征：P33頁表2～2-4所示。3、內(nèi)燃鑿巖機：※優(yōu)點：本身帶有動力機械，使用靈活，適用于野外或沒有其它能源的地方作業(yè)?！鶅?nèi)燃鑿巖機技術特征：P35頁表2～2-5所示。四、選擇鑿巖機應考慮的因素：以風動鑿巖機為例，應主要考慮下列因素：1、作業(yè)場所（平地、天井、豎井和廣場等）；2、鉆孔的方向、孔徑和深度；3、礦巖堅硬程度；五、影響風動鑿巖機鑿巖效率的主要因素：1、鑿巖機的性能參數(shù)(沖擊功、沖擊頻率、扭矩和轉(zhuǎn)角等)；2、鑿巖機的工作條件(巖石堅固性、風壓和軸推力等)；3、鑿巖工具(釬頭直徑、結(jié)構(gòu)、形狀和釬桿長度等)；鑿巖工具釬子：向巖石傳遞鑿巖機沖擊和回轉(zhuǎn)能量的工具。常用的有整體式釬子和組合式釬子兩大類。一、釬頭：一字形、十字形、Ⅱ字形和T字形等，如圖所示?！钜蛔中吴F頭：宜用于較軟巖石或節(jié)理不發(fā)育的半硬巖石或小直徑鉆孔。☆十字形釬頭：宜用于硬巖石或大孔徑淺孔。對于大孔徑深孔，需在十字形釬頭上鑲嵌一字形超前刃，釬頭尖角的大小與巖石硬度有關。二、釬桿：斷面有六角形、圓形和矩形等。釬桿在鑿巖過程中承受軸向壓應力、扭轉(zhuǎn)應力和彎曲應力。其中，彎曲應力和彎曲疲勞是主要應力和主要破斷因素，目前常用釬桿鋼為35硅錳鉬釩和55硅錳鉬兩種材料。三、釬尾：其結(jié)構(gòu)有三種，如圖所示。1、帶釬肩的六角形斷面釬尾：用于氣腿式鑿巖機。2、帶凸臺的圓形斷面釬尾：用于導軌式鑿巖機。3、無釬肩的六角形斷面釬尾：用于伸縮式鑿巖機。四、釬頭與釬桿的連接方式：螺旋連接和錐銷連接，如圖所示。第三章鑿巖臺車教學目標：⑴熟悉鑿巖機械的類型⑵掌握風動鑿巖機工作機構(gòu)的組成及其工作原理⑶熟悉各種鑿巖機械的特點及其應用場合和條件⑷熟悉與鑿巖機配套使用的鑿巖工具學時分配：9學時教學重點：各種鑿巖機工作機構(gòu)的組成、工作原理和性能特點及其應用條件教學難點：風動鑿巖機主要參數(shù)的分析與計算氣閥結(jié)構(gòu)及原理教學方法：講授多媒體第一節(jié)鑿巖鉆車類型及其特點和使用條件鑿巖鉆車是將鑿巖機連同自動推進器一起安裝在鉆臂或鉆架上，并配以行走機構(gòu)的一種設備。它的使用，標志著采掘機械化程度的提高。一鑿巖鉆車種類1、按其用途分為：平巷掘進鉆車、采礦鉆車、錨桿鉆車和露天開采鑿巖鉆車。2、按其行走機械分為：軌輪式、輪胎式和履帶式。3、按其架設鑿巖機臺數(shù)分為：單機鉆車、雙機鉆車和多機鉆車?！黝愯弾r鉆車的主要特點及其適用性如下：★露天鉆車的主要特點：多為單機，輪胎或履帶式行走機構(gòu)。適用于中小型露天采礦場、土建工程等作業(yè)場所?！锞蜻M鉆車的主要特點：單機、雙機和多機都有，軌輪、輪胎和履帶式行走機構(gòu)。適用于平巷掘進、遂道、涵洞和地下工程等作業(yè)場所。★采礦鉆車的主要特點：單機或雙機，多為輪胎式行走機構(gòu)。適用于采礦場、大型硐室等作業(yè)場所?！镥^桿鉆車的主要特點：為單機，輪胎式行走機構(gòu)。適用于鉆錨桿孔和安裝錨桿用。第二節(jié)鑿巖鉆車的基本原理一、平巷掘進鑿巖鉆車1鑿巖鉆車應具備的運動條件：①鑿巖機能在全斷面內(nèi)進行作業(yè)，即按炮眼布置的要求確定孔位。②鑿巖機沿炮孔軸線前進或后退，即鑿巖機的推進運動。③推進器與工作面成任意角度，以便鉆鑿一定角度的炮眼。④推進器的補償運動。⑤每一鑿巖循環(huán)應將鑿巖臺車撤離或送進工作面，即臺車的行走運動。2、鑿巖鉆車的組車及工作原理為了完成上述運動，鑿巖鉆車的主要組成部分應包括：鑿巖機及其推進器、支臂及其變幅機構(gòu)、車架及其行走機構(gòu)、供水及液壓操縱系統(tǒng)等?！ぷ髟恚?、鉆車的選擇在選擇鉆車時，應考慮設備的技術、經(jīng)濟指標的合理性和先進性。（1）經(jīng)濟指標包括設備的投資、能源消耗、材料消耗、設備維修及管理、設備折舊等費用。（2）技術指標包括設備的先進性和對鑿巖爆破工藝要求的適應性，具體包括：①鑿巖速度快，工作穩(wěn)定可靠、結(jié)構(gòu)簡單、便于操作和維修；②滿足各種鑿巖爆破工藝對鉆孔布置和深度的要求，以及巷道斷面尺寸和運輸方式等方面的要求。（3）鑿巖鉆車的生產(chǎn)率：每班生產(chǎn)按下式計算：L=KVTn×102式中，n—鑿巖鉆車上同時工作的鑿巖機數(shù)，T—每班純工作時間V—技術鉆進速度K—鑿巖機的時間處用系數(shù)，可查表確定。4、鑿巖機類型及臺數(shù)的確定一般地，首先選定鑿巖機類型，再據(jù)此選定鉆臂數(shù)和推進器類型。多數(shù)鑿巖鉆車都是配套設計和制造的。比如CGJ－2型鉆車使用7655型鑿巖機，CGJ－2Y型鉆車使用YYG80－1型液壓鑿巖機等。鑿巖鉆車上可安裝鑿巖機的臺數(shù)n，主要根據(jù)工作面尺寸和所需鉆孔總深度確定。即：n=100L/KKVT=100Zh/KVT式中，L—所需鉆孔的總深度，L=Zh。Z—所需鉆孔數(shù)。h—每班所鉆孔的平均深度。二、采礦鑿巖鉆車在采用無底柱分段崩落采礦法的某些金屬礦山中，使用CTC－700T和CTC－214型采場鉆車鉆鑿中深孔。對于薄礦脈、小巷道的金屬礦山，使用CTC－140和SGC－1B型采場鉆車鉆鑿淺孔。1、CTC—214型采礦鑿巖鉆車的結(jié)構(gòu)和工作原理：如圖所示2、CTC—700型采礦鑿巖鉆車的結(jié)構(gòu)和工作原理：如圖所示3、國產(chǎn)采礦鑿巖鉆車技術特征：P55頁表3-4所示。三、鑿巖鉆車發(fā)展近況1、自動化鑿巖：在鉆車上安裝有自動控制系統(tǒng)，實現(xiàn)單孔循環(huán)自動化，如芬蘭的KS50A型和瑞典的BOOm131-05型鉆車。2、坐標鑿巖：每組炮眼都按標準炮眼布置圖鉆鑿。如法國Pantofore型鉆車。3、程序鑿巖：鑿巖程序控制是由電子操縱盤來完成。如法國Secoma270型鉆車。4、一機多用，鑿裝聯(lián)合：如法國256型、美國Cardner、Denvev型鉆車。第四章潛孔鉆機第一節(jié)概述一、潛孔鉆機的應用在鉆孔機械應用中，氣腿式鑿巖機只能鉆鑿小孔徑、中淺炮孔；重型導軌式鑿巖機經(jīng)接桿也能鉆鑿較深的炮孔，但能量消耗大，鉆進速度慢。而潛孔鉆機的特點是活塞打擊釬桿時的能量損失不隨鉆孔的延伸而加大，因此，它適合于鉆鑿大孔徑、深度大的炮孔。潛孔鉆機是利用潛入孔底的沖擊器與鉆頭對巖石進行沖擊破碎，因此，稱為潛孔鉆機。廣泛用于金屬礦山、水電、交通、建材、港灣和國防工程中。二、潛孔鉆機的分類1、根據(jù)使用地點不同，分為井下潛孔鉆機和露天潛孔鉆機兩大類。如：井下潛孔鉆機有K7—80、KQJ—100型，露天潛孔鉆機有KQ—100、KQ—150、KQ—200、KQ—250型，如圖所示。2、根據(jù)孔徑不同，分為輕型潛孔鉆機（孔徑為80~100mm，機重為數(shù)百公斤到2~3噸）、中型潛孔鉆機（孔徑為150mm，機重為10~15噸）、重型潛孔鉆機（孔徑為200mm，機重為25~35噸），特重型潛孔鉆機（孔徑為250mm，機重為40~45噸）。三、潛孔鉆機的結(jié)構(gòu)組成及工作原理1、井下潛孔鉆機：如圖所示。由沖擊機構(gòu)5、回轉(zhuǎn)機構(gòu)1、推壓機構(gòu)3、升降機構(gòu)2、操縱機構(gòu)6及支承機構(gòu)4等部分組成。2、露天潛孔鉆機：如圖所示，以KQ—200型露天潛孔鉆機為例，由鉆架與機架回轉(zhuǎn)供風機構(gòu)、推進提升機構(gòu)與調(diào)壓裝置、接送鉆桿機構(gòu)、起落鉆架機構(gòu)、行走機構(gòu)、除塵系統(tǒng)及操縱室等部分組成。潛孔鉆機的工作原理與其它鑿巖機一樣，都有沖擊、轉(zhuǎn)動、排碴和推進等鑿巖成孔過程，同屬于沖擊轉(zhuǎn)動式鉆孔。不同之處在于：潛孔鉆機的沖擊器裝在鉆桿的前端，潛入孔底，隨鉆孔的延伸而不斷推進。潛孔鑿巖原理簡圖如圖所示。四、潛孔鉆機的特點與其它鑿巖機相比，它具有如下特點：①沖擊能量損失不隨釬桿的加長而增加，可鑿鉆大孔直徑的深孔；②工作面噪音大大降低；③鉆進速度快，機械化程度高，輔助作業(yè)時間少，提高了鉆機的作業(yè)率；④機動靈活；⑤鉆孔質(zhì)量高；⑥能鉆鑿中硬或中硬以上（f≥8）的巖石。第二節(jié)鉆具潛孔鉆機的鉆具包括鉆桿、沖擊器和鉆頭。鉆桿的兩端有連接螺紋，一端與回轉(zhuǎn)供風機構(gòu)相聯(lián)接，另一端聯(lián)接沖擊器。沖擊器的前端安裝鉆頭?！鶟摽足@機的鉆孔過程：鉆孔時，回轉(zhuǎn)供風機構(gòu)帶動鉆具回轉(zhuǎn)并向中空鉆桿供給壓氣，沖擊鉆頭進行鑿巖，壓氣將巖碴（粉）排出孔外，推進機構(gòu)將回轉(zhuǎn)供風機構(gòu)和鉆具不斷向前推進。一、鉆桿※鉆桿的作用：是把沖擊器送到孔底，傳遞扭矩和軸壓力，并通過其中心孔向沖擊器輸送壓氣和水?！@桿的材料：因鉆桿受到復雜載荷作用和磨蝕作用，要求鉆桿有足夠的強度、剛度和沖擊性，鉆桿采用中空厚壁無縫鋼管與兩端按焊接而成。如圖所示。二、沖擊器※沖擊器的作用：是通過活塞的運動把壓氣的壓力能轉(zhuǎn)變?yōu)槠扑閹r石的機械能，并實現(xiàn)孔底排碴和處理夾鉆?！鶝_擊器的結(jié)構(gòu)：如圖所示※沖擊器的性能分析：沖擊器的沖擊功、沖擊頻率和耗氣量是表征沖擊器性能優(yōu)劣的主要參數(shù)。沖擊器的沖擊功越大，鉆孔速度越高。但沖擊功的增加量有一定限度的。因為，一方面受到鉆頭硬質(zhì)合金柱強度的限制；另一方面，在鉆頭直徑一定的情況下，單位功耗是不同的，且差別很大?！绊憜挝还淖顑?yōu)的因素：①所破碎的巖石硬度。②活塞沖擊速度。對于堅硬的巖石，最優(yōu)沖擊速度為5—7.5m/s，若過低，則鉆孔速度低，單位功耗增加；若過高，則不僅會增加單位功耗，而且會引起活塞和鉆頭的疲勞破壞。因此，在沖擊功、沖擊頻率和活塞重量相同的情況下，細長活塞有利于減緩活塞和鉆頭的疲勞破壞，破壞巖石的效果好，單位功耗小。所以，沖擊器宜采用棒錘形細長活塞結(jié)構(gòu)。沖擊功越大，沖擊頻率越高，沖擊功率就越大，但沖擊功率大，鉆孔效率不一定高，因此，沖擊器多屬于大沖擊功、低沖擊頻率類型的沖擊器。三、鉆頭鉆頭是傳遞沖擊能量，直接破碎巖石的工具。1、鉆頭技術要求：鑿巖效率、鉆孔速度及鉆頭壽命，主要取決于鉆頭的結(jié)構(gòu)型式及材質(zhì)狀況?！飶氖芰η闆r看，鉆頭承受很大的動載荷和磨擦作用，因此，要求鉆頭有較高的表面硬度，較好的耐磨性和足夠的沖擊性?！飶慕Y(jié)構(gòu)上看，應有利于壓氣進入孔底以冷卻鉆頭和排除巖碴。★從能量傳遞上看，鉆頭重量與活塞重量之比應盡可能接近于1，以提高沖擊能量的傳遞效率?；钊亓繉_擊功、沖擊速度和碰撞能量傳遞狀態(tài)都有很大影響。在同樣的沖擊末速度條件下，活塞重量大大，則沖擊功大，沖擊次數(shù)少，而碰撞反彈現(xiàn)象變化不明顯，破巖效果是理想的，但活塞重量過大，勢必將活塞尺寸加長，使其有效行程相應變小，因而沖擊能量相對降低。如圖所示。2、鉆頭類型及結(jié)構(gòu)分析①按其結(jié)構(gòu)，可分為整體式與分體式兩種。整體式鉆頭具有便于加工和使用、能量傳遞效率高等優(yōu)點，但整體鉆頭由于鉆頭工作面積硬質(zhì)合片（柱）的磨損會導致整體鉆頭的報廢，因此，廣泛采用分體式鉆頭。②按其鉆刃形狀，可分為刃片型、柱齒型和片柱混裝型三種?！衅豌@頭，即是鑲焊硬度合金片的鉆頭，多在十字形和X形鉆頭使用，如圖所示?！飪?yōu)點：成孔規(guī)則，鉆刃磨鈍較慢，因鑿巖粗顆粒巖粉生長率較多而使粉塵濃度下降，鉆進速度較快等。缺點：①鉆刃離鉆頭回轉(zhuǎn)中心愈遠時，承受負荷愈大，磨鈍及磨損也愈快，當鉆頭側(cè)面磨損后，使其呈現(xiàn)楔形，易于卡鉆；②合金片各處受力不均，在橫向力作用下，合金片易受彎曲而折斷；③刃片磨修次數(shù)較多?！X型鉆頭：是用機械的方法把一定規(guī)格的硬質(zhì)合金柱壓入到鉆頭體上的齒孔中而成。如圖所示?！飪?yōu)點：①在穿孔過程中能自行修磨，使鉆頭鉆進速度趨于穩(wěn)定；②可根據(jù)受力狀況合理布置合金柱；③柱齒磨損20%時，鉆頭仍然可以繼續(xù)工作；④嵌裝工藝簡單，一般用冷壓法嵌裝即可?！煅b鉆頭：鉆頭的周邊鑲焊刃片，中心凹陷處嵌裝柱齒。如圖所示。這是根據(jù)鉆頭中心破碎巖石體積小而周邊破碎巖石體積大的特點而設計制造的，它能較好地解決鉆頭徑向快速磨損問題，但制造工藝較為復雜。第三節(jié)各類潛孔鉆機的工作原理及使用條件一、井下潛孔機1、鉆機工作原理：※回轉(zhuǎn)供風機構(gòu)：一方面提供回轉(zhuǎn)動力并把動力傳遞到鉆具，完成鉆具鉆鑿動作；另一方面，通過其空心軸把高壓氣水混合物送入鉆桿直達沖擊器，完成孔底吹碴動作?！七M調(diào)壓機構(gòu)：一方面通過活塞桿往返運動，使回轉(zhuǎn)供風機構(gòu)向前滑動，鉆具則以一定軸壓作用于孔底，實現(xiàn)鑿巖推進；另一方面調(diào)節(jié)氣缸進氣壓力，實現(xiàn)在合理軸壓力下鉆孔。※操縱機構(gòu)：通過操縱開關手把，操縱回轉(zhuǎn)供風機構(gòu)和推進調(diào)壓結(jié)構(gòu)完成各自動作?！弾r支柱：升降鉆機以適應作業(yè)空間的高度和鉆鑿不同方向的鉆孔?！凶邫C構(gòu)：2、鉆機使用條件：井下潛孔鉆機技術特征如P67頁表4-3所示。二、露天潛孔鉆機1、鉆機工作原理：※鉆架與機架：機架通過橫梁座落在履帶上，鉆架通過鉸接方式與機架連接并繞鉸接軸轉(zhuǎn)動，以適應各種孔向。鉆架上安裝有回轉(zhuǎn)供風機構(gòu)、推進提升機構(gòu)、鉆具、接送桿機構(gòu)。機架上則布置有操作機棚、除塵系統(tǒng)、司機室等?！剞D(zhuǎn)供風機構(gòu)：驅(qū)動鉆具回轉(zhuǎn)和高沖擊器供給壓氣。※推進提升機構(gòu)與調(diào)壓裝置。如圖所示。推進鉆具，保證鉆頭工作時始終與孔底接觸，并實現(xiàn)回轉(zhuǎn)供風機構(gòu)和鉆具的快速升降，調(diào)壓裝置是保證鉆具時孔底施以合理的軸壓力，以獲得最優(yōu)的鉆孔效率?！铀豌@桿機構(gòu)：露天潛孔機多用主、副兩根鉆桿。鉆桿的接卸和存放由接送鉆桿機構(gòu)完成。如圖所示?！咝袡C構(gòu)：一般用履帶行走機構(gòu)，實現(xiàn)長距離行走和移位。除塵系統(tǒng)：將鉆孔排出的塵氣混合物進行塵氣分離，以保證作業(yè)點空氣中的粉塵濃度達標。又分為干式和濕式兩種。☆干式除塵是直接對塵氣混合物進行分離和捕集。不需用水，但除塵效果較差，設備復雜龐大?！顫袷匠龎m是利用風、水混合進行鑿巖，水在孔底濕潤粉塵，使之成為濕的巖粉球團或巖漿排出孔外。除塵效果好，設備簡單，消除二次塵源，但鑿巖效率相對較低。如圖所示。三、邊坡預裂潛孔鉆機沿邊坡鉆鑿一排較密的平行斜孔，進行預裂光面爆破，形成由排孔控制的平整巖面，減少邊坡表面的破壞。這是控制邊坡的有效方法之一。邊坡預裂潛鉆孔機，鉆孔直徑為80～120mm，機重小于10t，可在多方位上鉆鑿多角度的鉆孔，適用于各種露天工程鉆鑿邊坡預裂孔、水平或階梯式爆破深孔。機型有KQ0-80型、CLQ15型、SQ100J型等。四、潛孔鉆機的發(fā)展趨勢第五章牙輪鉆機牙輪鉆機是在旋轉(zhuǎn)鉆機的基礎上進一步發(fā)展起來的新型鉆孔設備。與其它旋轉(zhuǎn)鉆機的最主要區(qū)別在于鉆頭不同。一、牙輪鉆頭1．牙輪鉆頭的類型①按牙輪的數(shù)目，可分為單牙輪鉆頭、雙牙輪鉆頭、三牙輪鉆頭、四牙輪鉆頭和多牙輪鉆頭等。目前，應用最多的為三牙輪鉆頭。②按牙輪上刃齒的形式，可分為銑齒鉆頭和柱（球）齒鉆頭兩種，前者是用銑刀在輪錐體上銑出的牙齒，形狀多為楔形，如圖所示。后者是鑲嵌在牙輪上的硬質(zhì)合金柱。目前，多用后者代替前者。③按排碴時吹風方式的不同，分為中心吹風排碴式和旁側(cè)吹風排碴式鉆頭，如圖所示。2．工作原理牙輪機工作時，通過回轉(zhuǎn)機構(gòu)和加壓機構(gòu)給牙輪鉆頭施以回轉(zhuǎn)扭力矩和軸壓力。當鉆頭回轉(zhuǎn)帶動牙輪滾動時，在軸壓的靜載荷及牙輪滾動時的動載荷作用下，牙輪上的刃齒以鑿碎、壓入、剪切、刮削等形式破碎巖石。如圖所示3．三牙輪鉆頭的結(jié)構(gòu)三牙輪鉆頭是一種三牙輪中心排碴式鉆頭，主要部件是牙爪、牙輪和軸承，如圖所示。二、牙輪鉆機1組成部分由鉆具、鉆架與機架、回轉(zhuǎn)供風機構(gòu)、加壓提升機構(gòu)、接卸存放鉆桿機構(gòu)、起降鉆架機構(gòu)、穩(wěn)車千斤頂、行走機構(gòu)、除塵系統(tǒng)、操作控制系統(tǒng)等組成。如圖所示。2．工作原理3．使用條件國產(chǎn)牙輪鉆機技術特征如P91頁表5-1所示。與其他類型的鉆孔設備比較，它具有鉆孔效率高、成本低、安全可靠和使用范圍廣等特點。三、牙輪機的選型牙輪鉆機在鉆孔過程中，施加在鉆頭上的軸壓、轉(zhuǎn)速和排碴風量是保證鉆機有效穿孔的主要工作參數(shù)。1軸壓力對穿孔速度和鉆頭壽命的影響施加于鉆頭上的軸壓力應有一個合理值，合理值取決于巖石堅固性質(zhì)系數(shù)（f）、鉆頭直徑和鉆頭質(zhì)量。如圖所示?！鵌區(qū)為表面破碎區(qū)：軸壓力小于巖石極限抗壓強度，依靠表面磨損破碎巖石，因此，鑿巖速度低，破碎速度與壓力成直線關系。※II區(qū)為疲勞破碎區(qū)：軸壓力增大但仍小于巖石極限抗壓強度，破碎速度比軸壓增加的快?！鵌II區(qū)為體積破碎區(qū)：軸壓力大于巖石極限抗壓強度，巖石當即崩碎，破碎巖石的效率高，破碎速度與軸壓成直線關系。軸壓力合理值與鉆頭直徑、巖石堅固性的關系見表所示。2回轉(zhuǎn)速度對穿孔速度和鉆頭壽命的影響一般地，穿孔速度隨鉆具轉(zhuǎn)速成正比關系，但轉(zhuǎn)速過大不僅會使孔底排碴困難、鉆頭磨損加快，而且還會使鉆機產(chǎn)生強烈震動，影響鉆機和鉆頭的壽命，如圖所示。3排碴風量對穿孔速度和鉆頭壽命的影響增大風量可有效地吹洗孔底巖碴，改善牙輪齒的破碎巖石條件，同時，還能減少鉆頭的磨損，更好地冷卻軸承，延長鉆頭壽命；它還可以減少孔底殘碴，增加有效孔深，減少超鉆深度?！〗Y(jié)★最合理的軸壓力值應能夠使巖石形成體積破碎?！锶粢@得較高的穿孔效率，應選取合理的鉆具轉(zhuǎn)速。★增大排碴風量對穿孔速度和鉆頭壽命都有利。第六章裝載機械第一節(jié)鏟斗式裝載機鏟斗式裝載機的鏟斗裝于裝載機的前端，依靠裝載機的行走系統(tǒng)使鏟斗插入巖堆，借助于提升機構(gòu)提升鏟斗實現(xiàn)裝卸動作。一、前端式裝載機前端式裝載機是以鏟斗在裝載機前端進行鏟裝和向前卸載的裝載機，如圖所示。鏟運機是車身較低、鉸接轉(zhuǎn)向、輪胎行走的前端式裝載機。井下用前端式裝載機與地面前端式裝械機結(jié)構(gòu)相似。但井下前端式裝載機有以下特點，如圖的示。①車身低矮，寬度較窄而長度較長，以適應井下作業(yè)空間狹窄的環(huán)境；②經(jīng)常處于雙向行駛狀態(tài)，司機操縱利用側(cè)坐或雙向駕駛的布置。③動臂較短，卸載高度和卸載距離較小。④柴油機要采取消煙和凈化措施。廢氣主要成分氮氧化合物、碳氫合物、碳氧化金物及油煙等，廢氣凈化可采取選用優(yōu)質(zhì)燃料、選用燃燒完全的內(nèi)燃機，進行機外凈化處理和加強通風等措施。⑤零部件材料選擇及制造工藝應考慮防潮防腐蝕。二、裝運機裝運機本身帶有儲料倉、輪胎行走、鏟斗式裝載的裝運卸聯(lián)合設備。裝運機利用鏟斗多次鏟裝、翻卸而裝滿儲料倉來完成整機的裝載工作，其驅(qū)動方式有氣動和柴油內(nèi)燃驅(qū)動兩種。裝運機卸料方式有料倉傾翻式、底卸式和推出式。多用于井下采場工作面的礦石運搬，將礦石卸入溜井。國產(chǎn)裝運機的技術特征見149頁表6-5所示。我國生產(chǎn)的ZYQ—12和ZYQ—14型氣動裝運機，特別適合于井下小型礦的使用，其結(jié)構(gòu)如圖所示?！b運機選型：三、裝巖機裝巖機是直接卸載的裝載機。1特點及適用范圍裝巖機具有結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、適應性強、工作可靠和能在彎曲道內(nèi)作業(yè)等優(yōu)點，井下礦山使用廣泛。機型有Z-17、ZQ-26、ZCD-4、H600等型電動或氣動裝巖機。其中Z-17、ZQ-26型裝巖機是用于井下掘進或采場裝載的輕型裝巖機，所裝礦石塊度可達500mm。2．結(jié)構(gòu)及工作原理如圖所示①行走部分：由行走機構(gòu)、行走減速箱體、傳動機構(gòu)和輪軸等部分組成。其中，減速箱體是行走部分的底架，又是機器的機體，其前、后都有一個緩沖器，前端緩沖器的前板安裝鏟斗，使機體承受插入力，后端緩沖器用以拖掛礦車，減速箱體上板安裝回轉(zhuǎn)部分。②回轉(zhuǎn)部分：由回轉(zhuǎn)機構(gòu)、復位機構(gòu)和穩(wěn)繩裝置組成。作用是使上部回轉(zhuǎn)盤在水平面內(nèi)左右轉(zhuǎn)動一定角度，以便鏟裝巷道兩側(cè)的巖石，擴大裝巖范圍；同時，將所裝的礦巖卸于裝巖機后面的礦車中。③提升機構(gòu)：由提升電機、減速箱、提升卷筒和鏈條等組成。其作用是提升工作機構(gòu)。④工作機構(gòu)：是裝巖機用以直接完成裝卸工作的機構(gòu)。3．裝巖機的技術特征：見155頁表6-6所示。三、帶轉(zhuǎn)載設備的鏟斗式裝載機它是在工作機構(gòu)后面安裝有轉(zhuǎn)載機構(gòu)，作業(yè)時，巖石經(jīng)運輸機運載到后面的礦車里。目前，主要機型有ZCY-30、ZCY-60及YJG-30型。主要用于礦山水平巷道掘進及鐵道、水電水平隧道掘進工作中裝載巖石。由鏟斗及其驅(qū)動機構(gòu)、轉(zhuǎn)載運輸機、可繞縱軸線回轉(zhuǎn)的機架、行走機構(gòu)及油泵站等組成。如圖所示。技術特征：159頁表6-7所示。第二節(jié)耙式裝載機一、耙式裝載機的應有和特點1耙式裝載機的應用耙式裝載機分為：蟹爪式裝載機（LB-150型、ZXZ-60型）、立爪式裝載機（ZL-100型）、頂耙式裝載機（ZYP-60型）、雙工作機構(gòu)的耙式裝卸機（Z-180型），此類設備用于礦山、鐵路、水電等隧道工程中的出碴作業(yè)以及車站、碼頭、倉庫、貯物場的松散塊狀物料的裝卸作業(yè)。2耙式裝載機的特點它的主要特點在于工作機構(gòu)的裝載方式上。①裝載時，耙爪插入巖堆的阻力較小。耙取物料的工作頭是從巖堆的頂部或側(cè)面插入巖堆。②具有較高的生產(chǎn)能力。裝巖動作是連續(xù)或半連續(xù)的，并且自身帶有轉(zhuǎn)載運輸機構(gòu)。③卸載范圍較大。耙式裝載機在機頭和機尾兩端，根據(jù)作業(yè)要求，可實現(xiàn)在垂直方向上作升降運動以及隨機身作水平擺動。④運距限制對生產(chǎn)能力影響較小。耙式裝載機的技術特征：175頁表7-1所示。二、各類耙式裝載機的組成和工作原理1、蟹爪式裝載機又名雙臂式裝載機。由機頭部、轉(zhuǎn)載運輸機、履帶行走裝置和液壓傳動裝置等組成。如圖所示。裝載機工作時向巖堆緩速推進，承載板的前緣徐徐插入巖堆，落在承載板上的物料被蟹爪送到運輸機的受料口，并經(jīng)由刮板運輸機卸入停在機器后部的運輸設備中,屬于連續(xù)取料設備。2、立爪式裝載機立爪式裝載機結(jié)構(gòu)特點：如圖所示?！鶅?yōu)點：①插入、耙取物料的阻力小，功率消耗少，生產(chǎn)率高。②裝載和耙取范圍大，作業(yè)靈活，操作方便。③兩個立爪分別驅(qū)動，可交錯運動，又可同步運動，有利于清理和耙裝較大的巖塊。④各個驅(qū)動機構(gòu)采用液壓系統(tǒng)，即使超負荷，也能保護各部分機構(gòu)不受損壞。⑤可用于清理工作面和挖溝。3、耙斗式裝載機由耙礦絞車、鋼繩、耙斗、滑輪、臺車、集料板、轉(zhuǎn)載槽及操縱裝置等組成，如圖所示。工作原理：耙礦絞車和轉(zhuǎn)載槽均安裝在可移動的臺車上，耙礦絞車上的滾筒絞繞鋼繩，經(jīng)滑輪牽引耙斗往返運動，巖石被耙斗耙運至轉(zhuǎn)載槽后部卸入礦車。目前，我國制造的耙斗式裝載機技術特征：181頁表7-2所示。此類設備主要用于平巷或斜井（傾角小于30°）掘進、凈高大于2m，凈斷面在5m2以上的巷道中，裝巖塊度為300mm第三節(jié)抓巖機主要用于豎井掘進出碴。目前使用較多的是多個抓片式、壓氣為動力的抓巖機。按結(jié)構(gòu)和運行方式分為長繩懸吊式、環(huán)形軌道式、中心回轉(zhuǎn)式和靠壁式等。一．靠壁式抓巖機：如圖所示，由氣動抓斗、提升機構(gòu)、變幅機構(gòu)和旋轉(zhuǎn)機構(gòu)等分組成。抓巖機用鋼繩吊于井口的穩(wěn)車上，其機架掛在井壁的錨桿上，以液壓支撐裝置緊緊撐持在井壁上。工作時以壓氣為動力開閉抓斗，以液壓實現(xiàn)抓斗的升降、動臂的變幅和回轉(zhuǎn)動作，保證抓取井筒內(nèi)任意位置的巖塊。其技術特征：185頁表8-1所示。二．中心回轉(zhuǎn)式抓巖機：如圖所示抓斗圍繞井筒中心作回轉(zhuǎn)運動和沿井筒直徑方向作往復運動，從而使抓斗能抓取井筒任意地點的巖塊。又分為環(huán)形回轉(zhuǎn)式和懸臂回轉(zhuǎn)式兩類。第四節(jié)單斗挖掘機一單斗挖掘機的應用為露天礦開采用的主要設備之一，可用來完成表土的剝離、堆棄、轉(zhuǎn)載以及礦石的采掘和裝運等工作。目前，使用較多的單斗挖掘機的斗容有2m3、4m3、10m3和10~15m3為了使生產(chǎn)能力合理，在單斗挖掘機工作時，必須使挖掘機的斗容與運輸設備的容積合理配套?！?m3※2m3※4m3挖掘機與20T，32T或60T鐵軌自翻車配套，適用于裝備年產(chǎn)量※8~12m3二單斗挖掘機工作裝置的主要類型：如圖所示。三單斗挖掘機的選型單斗挖掘機的選型技術特征192頁表9-1所示。四單斗挖掘機的分類常以轉(zhuǎn)動方式劃分為機械傳動、液壓傳動和混合傳動三大類?！鶛C械式單斗挖掘機：由鏟頭動臂、回轉(zhuǎn)平臺、履帶行走機構(gòu)等組成，如圖所示?！簤菏絾味吠诰驒C：與械機式單斗挖掘機的組成部分和工作過程基本相同。它是在機構(gòu)式單斗挖掘機的基礎上發(fā)展起來的高效率裝載設備。兩者的主要區(qū)別在于動力裝置和工作裝置上的不同。液壓挖掘機是在動力裝置與工作裝置之間采用了容積式液壓傳動系統(tǒng)，直接控制各機構(gòu)的運動狀態(tài)，從而進行挖掘工作。一般情況下，液壓挖掘機的工作裝置和回轉(zhuǎn)裝置必須是液壓傳動，只是行走機構(gòu)可以是液壓傳動，也可以是機構(gòu)傳動。與機構(gòu)式挖掘機相比，液壓式挖掘機具有結(jié)構(gòu)緊湊，易于實現(xiàn)標準化、系列化和通用化等特點。第七章礦山運輸機械第一節(jié)礦用車輛一、礦車的用途及分類：軌道運輸是礦山運輸?shù)闹饕绞街?。礦車是一種軌道運輸?shù)闹饕\輸設備。根據(jù)礦車的用途不同，可分為：1．運礦車輛：根據(jù)車箱形式和卸載方式不同，又可分為：固定車箱、翻轉(zhuǎn)車箱式、側(cè)卸式和底卸式礦車。2．運人車輛：分為平巷人車和斜井人車。3．輔助車輛：有平板車、材料車、炸藥車、水車、消防車、衛(wèi)生車、食品車和測力試驗車等。二、礦車的基本性能參數(shù)1．礦車容量：包含礦車車箱的容積和最大載重量兩個指標。2．車皮系數(shù)：用車皮系數(shù)Kc表征。即：Kc為礦車自重Go與載重G比。查表可得Kc值。3．礦車容積系數(shù)Kv：Kv為礦車車箱容積V與礦車外形體積之比。4．礦車的基本阻力系Kf數(shù)：Kf為礦車基本運行阻力與礦車全重之比。三、礦車的結(jié)構(gòu)特點1．固定車箱式礦車：由車箱、車架、輪軸、連接器和緩沖器等組成。如圖所示。此種礦車與圓形翻車機配套使用，實現(xiàn)自動卸載。2．翻轉(zhuǎn)車箱式礦車：如圖所示。采用人力向兩側(cè)翻轉(zhuǎn)卸載。適用于卸載位置經(jīng)常變動的場合，一般多用于廢石運輸或小型礦山的礦石運輸。3．側(cè)卸式礦車：車箱與鉸鏈與車架連接，車箱的一側(cè)鉸接著可側(cè)向開啟的車門，另一側(cè)下部裝設一個卸載滾輪，如圖所示。卸載時，曲軌將礦車卸載滾輪抬起，在車箱傾翻的同時，側(cè)門開啟，車箱中的礦石即傾卸入溜井或礦倉中，卸載后，滾輪沿曲軌下降，車箱復位，車門關閉。因卸載效率高、設備簡單、移設方便等優(yōu)點，在礦山中應用廣泛。但車門處易漏礦粉。4．底卸式礦車：如圖所示。是一種底部開門的礦車。卸礦時，礦車通過卸載站，底板后端的滾輪沿著卸載曲軌向下滾動時，底板即因礦石和底板的自重而逐漸開啟，礦石卸入漏斗內(nèi)（溜井），卸礦后，滾輪沿由軌向上滾動并關閉底板。當整列礦車通過卸載站時，電機車和礦車車箱借助焊裝在它們兩側(cè)的翼板承托在特別的一組托輪上，此時，中機車停止運轉(zhuǎn)，依靠性力和反作用力，使整列礦車繼續(xù)向前運動。待列車通過后，接通電源，電機車牽引，卸載過程完畢。卸載效率高、不易造成礦車結(jié)底，但礦車結(jié)構(gòu)復雜、成本高、卸載站開拓工程最大，因此，常在粘結(jié)性大的礦石或中大型礦山中使用。四、礦車的選擇選擇礦車時、應綜合考慮礦山生產(chǎn)工藝流程、運輸系統(tǒng)、礦車用途、巖（礦）石性質(zhì)及裝卸條件等因素。①礦山企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模。一般地，大型企業(yè)采用固定式或底卸式礦車，中小型企業(yè)，采用固定式或側(cè)卸式礦車。②礦車用途。運輸廢石，多用翻轉(zhuǎn)車箱式礦車。③運距。當運距短時，宜用側(cè)卸式礦車、但粉礦多、貴重金屬礦石、涌水量大的礦山不宜使用。④礦車的容積。一般地，礦車容積大，其技術經(jīng)濟指標較好。礦車容積的確定可參考表12-4。五、礦車數(shù)量的計算在選定礦車車型、確定礦車容積之后，應進行礦車數(shù)量的計算。1．按礦車周轉(zhuǎn)率計算礦車一次周轉(zhuǎn)是指礦車從裝載點出發(fā)，經(jīng)過卸載點，空車又回到裝載站。礦車的因轉(zhuǎn)率指礦車在一定時間內(nèi)在整個運輸線路能運行的循環(huán)次數(shù)。它與裝車時間、卸礦時間、空重車運行時間補助作業(yè)時間有關。礦車數(shù)量按下式計算：（輛）Z0=Ab/GXK1·K2·K3式中，Z0―所需礦車數(shù)量，Ab―班運輸量，G―礦車有效載重量，K1―雜用系數(shù)，取，K2―檢修系數(shù)，取，K3―備用系數(shù)，取，X―礦車班周轉(zhuǎn)次數(shù)。2．按定點分布法計算是根據(jù)全礦在生產(chǎn)中礦車實際分布和運行情況統(tǒng)計得出。即：在需要同時工作的各片段平面圖上，注出礦車分布情況：運行中的列車車輛、裝載站、井底車場、材料庫、井筒內(nèi)及地表車場等處的礦車數(shù)量，然后加以考慮檢修和備用的礦車數(shù)量。Z0=ΣZi·K2·K3式中，Zi―某個地點占用的礦車數(shù)（輛），n－全礦占用礦車地點數(shù)目?？梢?，第二種方法比第一方法計算的礦車數(shù)量較為準確。第二節(jié)礦用電機車一、礦用電機車分類及技術特征按作業(yè)環(huán)境不同，分為露天礦用電機車（ZG系列）和井下礦用電機車，（ZK系列和XK系列）。按電源種類不同，分為直流電機車和交流電機車。按供電方式不同，分為架線式電機車和蓄電池式電機車。礦用電機車技術特征：255頁表13-1所示。二、井下礦用電機車的構(gòu)造：如圖所示，由機械和電氣兩大部分組成。1．車架：車架是安裝所有機械、電氣部分的主體部件，它通過彈簧托架座落在軸箱上。車架常用較厚的鋼板焊接而成。因為車架不僅受力復雜，而且為了增加電機車的粘著重量。2．輪對：由一根車軸和兩個車輪組成，如圖所示。輪心和輪箍熱壓配合而成，并用壓力嵌在車軸上；輪對應有足夠的強度。3．軸箱：它是軸箱與車架的聯(lián)接部件，如圖所示。4．彈簧托架：它是軸箱與車架之間的聯(lián)接裝置，如圖所示。它是把電機車運行時的沖擊和振動彈性地傳給輪對。彈簧托架是由長度不等的板彈簧疊起來并用鋼箍套結(jié)而成的，其底部座落在軸箱上。車架的支承成為三支點的靜定空間平行力系。5．車軸傳動裝置：電機車的兩車軸都是行走主動軸，每軸教由單獨的車軸傳動裝置傳動，其特點為一級齒輪傳動。6．制動系統(tǒng)：礦車中設有電氣制動和機械制動系動（制動閘），制動閘的操作方法有手動、氣動和液動三種，無論采用何種操作方法，均必須設置手動制動。7．撒砂裝置：如圖所示。其作電量增加車輪與鋼軌之間的粘著系數(shù)。8．牽引電動機：目前都采用直流串激電動機，它具有機械特性軟、結(jié)構(gòu)簡單、體積和重量較小、能適應礦山工作條件等優(yōu)點。三、電機車的選型應考慮運輸量、采礦方法、裝礦點分布情況、運距和車型的特殊要求等因素。如果裝礦點分散，溜井貯礦量小，應選用多臺小噸位電機車；反之，應選用大噸位電機車；專為掘進巷道用、運輸人員、材料和線路維修的，應選用小噸位電機車；運距長、運量大的平峒，應選用大噸位電機車。若為雙機牽引時，應選用兩臺同型號電機車。四、電機車運輸計算原始資料：設計生產(chǎn)率，運距、線路平面圖和縱剖面圖以及電機車和礦車的規(guī)格、性能，每班需要運人員、材料、設備列車數(shù)等。1．列車運行阻力①基本阻力：指列車沿水平的直線軌道勻速運行時所受到的阻力。主要由軸承摩擦阻力、車輪的滾動擦阻力、輪緣與軌道之間的滑動摩擦阻力等構(gòu)成。W1＝（P+Q）gω式中，W1--基本阻力，P－電機車自重，Q－礦車組自重，ω－列車基本阻力系數(shù)ω值與軸承類型、礦車容積、軌面狀態(tài)等因素有關，可查表。②坡道阻力：指列車在坡道上運行時，由于列車重量沿傾斜方向的分力所引起的運行阻力。W2＝±（P+Q）g·sinβ式中，W2－坡道阻力，β－坡道與水平面的夾角，正號表示上坡，負號表示下坡。③彎道阻力：指列車在彎道上運行時，克服的彎道阻力。W3＝（P+Q）gωw式中，ωw－彎道阻力系數(shù)，ωw＝35k/1000√Rk－系數(shù)，當外軌抬高時，k＝1，當外軌不抬高時，k＝R－彎道半徑，④慣性阻力：指列車以加速度或減速運行時所受到的阻力。W4＝±（P+Q）a式中，a－列車的加速度或減速度，當列車加速時，a＞0，取正號；當列車減速時，a＜0，取負號。⑤列車運行阻力為：W=W1+W2+W3+W42電機車牽引礦車數(shù)的計算①按電機車的起動條件計算牽引重量：根據(jù)井下運輸中最困難的條件計算，即按重車沿彎道上坡起動條件計算。電機車的牽引力為：F=（P+Qzh）·g·(ωzh+ip+ωw+1.式中，Qzh－礦車組重車重量，即牽引重量，ωzh－重列車起動阻力系數(shù)，查表，ip－線路平均坡度，ip＝1000（i1L1＋i2L2＋i3L3＋…）/(L1+L2+L3i1、i2、i3…，L1、L2、L3…為各段線路的坡度和長度。又因為，為了避免車輪不在鋼軌上滑動，應使牽引車≤最大粘著力。F≤Pn·g·μ式中，Pn－電機車主動輪軸壓在鋼軌上的總壓力，亦為電機車的粘著重量。當為雙軸驅(qū)動時，Pn＝Pμ－電機車的粘著系數(shù)，查表可得。聯(lián)合上述兩式，可求得：Qzh≤[Pnμ/（ωzh+ip+ωw+1.075a/g②按制動條件計算牽引重量：根據(jù)列車在最不利的情況下制動，即重車沿直線軌道下坡制動，并使制動距離符合安全規(guī)定。按上述條件制動時，列車的基本阻力有利于制動，而坡道阻力和慣性阻力則成為制動阻力。因此，有：B＝g(P+Qzh)(g+ip-ωzh)式中，az－列車制動時的減速度。又根據(jù)有關安全規(guī)程規(guī)定，電機車制動應滿足下列兩個條件：★一是電機車的照明燈有效射程要求制動距離★二是電機車制動避免被閘瓦抱死，要求電機車的最大制動力≤粘著力，即：B≤Pz·g·μ式中，Pz－電機車的制動重量；聯(lián)合上述兩式，可求得：Qzh≤（Pz·μ/g+ip-ωzh）－P所以，電機車牽引的礦車數(shù)Z為：Z=Qzh/(G+G0)式中，Qzh－按相關條件計算的牽引重量中之較小值；G—礦車的有效載重量；G0—礦車的自重；③按牽引電機車的溫升條件進行校驗溫升條件：指牽引電機車的溫升不超過允許溫升，亦即電動機的等值電流Id不應超過它的長時電流Ich。首先，計算電機車牽引重車和空車運行時，每臺牽引電動機的重牽引力Fzh和空車牽引力Fk:Fzh=1/n[P+Z(G+G0)](ip+ωzh)gFk=1/n[P+ZG0]](ip+ωk)g式中，n－電機車上的牽引電動機數(shù)ωzh、ωk－分別為重列車和空列車的基本阻力系數(shù)，查表可得。其次，在牽引電動機的特性曲線（如圖所示）上，根據(jù)所計算的Fzh和Fk，查出重列車和空列車運行時牽引電動機的電流Izh、Ik以及速度Vzh、Vk。第三，計算電機車每往返一次，牽引電動機的等值電流Id。Id=α√(I2zh?tzh+I2k?tk)/(T1+Q)式中，α－調(diào)車系數(shù)，當運距小于1000m時，取α=；當運距為1000—2000m時，取α=；當運距大于2000m時，取αQ—調(diào)車時間，包括調(diào)車、裝卸車、讓車和意外耽誤的時間等。一般取Q＝20－25min；tzh—重車運行時間；tzh＝Lm/60×Vzhtk—空車運行時間，tk＝Lm/60×VkLm—電機車到最遠的一個裝車站的距離；Vzh、Vk分別為重車和空車的平均速度；T1—總的運行時間，即：T1＝tzh＋tk最后，進行校驗，若Id≤Ich，則牽引電動機發(fā)熱良好，其溫升不會超過允許值，電機車牽引的礦車數(shù)是恰當?shù)?；若Id＞Ich，則須減少礦車數(shù)。3．電機車臺數(shù)的計算①電機車往返一次的時間T：T＝T1+Q②一臺電機車每班可完成的往返次數(shù)n1:n1=60tb/T式中，tb－電機車每班工作小時數(shù)，取tb＝6－h(huán)③完成每班出礦量需要的往返次數(shù)m：m＝C?Ab/Z?G式中，Ab－某中段的班平均生產(chǎn)率；C－運輸?shù)牟痪庀禂?shù)④每班運輸廢石、人員、材料、設備等所需要的往返次數(shù)m1。⑤需要的工作電機車臺數(shù)N1:N1=(m+m1)/n1⑥需要的電機車總臺數(shù)N：N＝N1＋N2，N2－備用電機車臺數(shù)第三節(jié)膠帶輸送機一、膠帶輸送機的分類及特點膠帶輸送機是一種連續(xù)輸送物料的機械設備。它是通過驅(qū)動裝置的驅(qū)動滾筒與膠帶之間的摩擦阻力來傳動。膠帶輸送機適宜于輸送容重為~m3的塊狀物料?？梢允撬捷斔鸵部梢允莾A斜輸送，但其傾斜角度有限制，當傾斜向上輸送物料時，傾角不超過18°，當向下輸送物料時，傾角不宜超過15°?！z帶輸送機分為三種：1．普通膠帶輸送機：如圖所示，膠帶內(nèi)帆布層作為承載構(gòu)件，同時，又以膠帶作為持送構(gòu)件。單機輸送距離有限。2．鋼繩芯膠帶輸送機：如圖所示，膠帶內(nèi)以鋼絲繩作為承載構(gòu)件。具有運距較長、運輸能力大、膠帶壽命長和經(jīng)濟效果等優(yōu)點。3．鋼繩牽引膠帶輸送機：如圖所示，以兩根鋼絲繩作為牽引構(gòu)件，而膠帶僅用作持送構(gòu)件。具有運距長、能力大、膠帶壽命長、功率消耗小、運行平穩(wěn)、安裝使用和維修方便、經(jīng)濟效果好等優(yōu)點。二、膠帶輸送機的工作原理及結(jié)構(gòu)1．結(jié)構(gòu)：由膠帶、驅(qū)動滾筒、換向滾筒、托輥、拉緊裝置、機架等組成。2．工作原理：膠帶繞經(jīng)驅(qū)動滾筒和換向滾筒構(gòu)成一個無極環(huán)形帶。上段膠帶支承在槽形托輥上，下段膠帶支承在平直托輥上。工作時，驅(qū)動滾筒通過它與膠帶間的摩擦阻力帶動膠帶運行?！锿休伜蜋C架：其作用是支承膠帶，減少膠帶運行阻力，使膠帶的垂度符合要求，以保持膠帶運轉(zhuǎn)平穩(wěn)。又可分為槽型托輥、平型托輥、調(diào)心托輥和緩沖托輥等，如圖所示?！矧?qū)動裝置：是膠帶運送機的動力源?？煞譃閱坞姍C驅(qū)動和多電機驅(qū)動；單滾筒、雙滾筒和多滾筒驅(qū)動等不同布置形式。地面上使用的固定式膠帶輸送機多采用單機單滾筒驅(qū)動形式。井下膠帶輸機和長距離輸送物料時，多采用雙滾筒驅(qū)動和多滾筒多點驅(qū)動形式。★拉緊裝置：使膠帶具有足夠的張力，借以保證滾筒與膠帶間產(chǎn)生必要的摩擦阻力，另一方面，限制膠帶的垂度。分為螺旋式、垂錘小車式、垂錘小車式、鋼繩膠車式、垂直式等拉緊裝置。第八章礦井提升設備第一節(jié)概述一、礦井提升設備應用與發(fā)展礦井提升設備的主要用途是沿井筒提運礦石，升降人員，下放材料工具和設備等。礦井提升設備是礦井最大的固定設備之一，是一套較復雜的機械——電氣機組。礦井提升系統(tǒng)是礦井重要的生產(chǎn)系統(tǒng)。礦井提升機隨著礦井生產(chǎn)日益走向集中化、大型化而向體積小、重量輕、能力大、安全可靠和高度自動化的方向發(fā)展。二、礦的提升設備的組成主要由提升容器、提升鋼絲繩、提升機、井架和天輪以及裝卸載附屬裝置等組成。三、礦的提升系統(tǒng)1、豎井單繩罐籠提升系統(tǒng)，如圖所示。2、豎井多繩箕斗提升系統(tǒng)，如圖所示。四、礦井提升設備的分類1、按用途劃分：主井提升設備和副井提升設備。2、按提升機類型劃分：纏繞式提升設備和磨擦式提升設備。3、按井筒傾角劃分：豎井提升設備和斜井提升設備。4、按提升容器劃分：罐籠提升設備和箕斗提升設備。5、按拖動裝置劃分：交流提升設備和直流提升設備。6、按提升系統(tǒng)的平衡劃分：平衡提升設備和不平衡提升設備。第二節(jié)提升容器提升容器供裝運礦石、人員、材料、設備和其他貨物之用。豎井提升采用罐籠和箕斗兩種容器。一、罐籠罐籠用于主井提升，也可用于副井提升，有單繩、多繩之分，也有單層、雙層和多層罐籠。如圖所示。1、罐籠的結(jié)構(gòu)膠其附屬裝置：以單繩單層罐籠為例.①罐體：它是承載的金屬結(jié)構(gòu)，由側(cè)板、頂蓋門、罐門、底板、阻車器等組成。②懸掛裝置：它是提升容器與提升鋼絲繩之間連接部件總稱。常用的桃形環(huán)繩卡連接裝置和雙面夾緊自位楔形繩卡連接裝置。如圖所示。其特點：能防止在鋼絲繩產(chǎn)生附加彎曲應力，延長壽命，具有較大的安全系數(shù)，適應鋼絲繩載荷的變化，鋼絲繩上夾緊壓力分布均勻等。③導向裝置：又稱為罐耳，它使罐籠沿著井筒中的罐道運動。根據(jù)罐道的不同，又分為剛性罐道導向裝置和柔性罐道導向裝置。如圖所示。④斷繩防墜器：又稱保險器，其作用是當鋼絲繩或連接裝置萬一發(fā)生斷裂時，防墜器可使罐籠卡在罐道上，以保證所運送人員的安全。其結(jié)構(gòu)如圖所示。多繩雙層罐籠的結(jié)構(gòu)：如圖所示。它與單繩罐籠不同之處在于：①掛裝置較復雜，設置有調(diào)繩裝繩；②罐籠底部設有尾繩懸掛裝置；③對于單水平用的多繩罐籠可采用活動底盤罐體；④沒有斷繩防墜器。2、罐籠的承接裝置①作用：在井底車場、讓礦車出入罐籠。②種類：★剛性罐道承接裝置：有承按梁、罐座（托臺）、搖臺等三種形式。其中，承接梁只用于車場，罐座和搖臺可用于井底和井口車場；而中段車場只能使用搖臺?！锶嵝怨薜乐卸畏€(wěn)罐裝置：保證罐籠進出車時的穩(wěn)定。目前，使用的有鉤式穩(wěn)罐器和活動平臺穩(wěn)罐器。二、箕斗只能用來提升礦石或廢石。在豎井中使用，按結(jié)構(gòu)形式，分為翻轉(zhuǎn)式箕斗（采用計量漏斗裝礦）和底卸式箕斗（采用計重漏斗裝礦），前者適應于單繩提升，后者多用于多繩提升。1、結(jié)構(gòu)及卸載過程①翻轉(zhuǎn)式箕斗：由框架和斗箱兩部分組成，如圖所示。卸載時，框架仍沿°時，框架停止上升，礦石靠自重卸入礦倉。②底卸式箕斗結(jié)構(gòu)如圖所示。三、平衡錘1、作用：在單罐籠或單箕斗提升系統(tǒng)中，平衡提升載荷，減小卷筒上提升鋼絲繩的靜張力差，以減小電動機容量。由于平衡錘單容器提升需要的井筒斷面小，井底及井口設備簡單，工作靈活性大等優(yōu)點，被廣泛用于多中段提升。2、結(jié)構(gòu)：由框架和重塊組成，如圖所示。四、提升容器的選擇1、優(yōu)缺點比較：①箕斗的優(yōu)缺點：※優(yōu)點：★自重??；★井筒斷面??；★相同井筒斷面下，井下可使用大容量礦車；★裝卸過程自動化且所需時間少，生產(chǎn)能力大?！秉c：★井下、井上均需設置礦倉；★不能運送人員和材料；★必須設有副井提升設備。②罐籠的優(yōu)缺點：※優(yōu)點：★不需設置井下、井口礦倉；★井筒高度?。弧锉阌诘V物分類運輸；★可用于主副井提升?！秉c：★自重大；★提升機尺寸和電動機容量增大；★效率較低。2、選擇提升容器時應考慮的主要因素①礦井生產(chǎn)能力；②礦物品種數(shù)量；③礦物粉碎程度；④地面生產(chǎn)系統(tǒng)的總體布置；⑤礦井基建時間長短。3、提升容器規(guī)格的選擇在選擇提升容器應考慮的因素中，礦井年產(chǎn)量An和礦井深度Hj是最重要的因素。選型后，還應選擇其規(guī)格?！芬?guī)格的選擇①小時提升量As=CAn/trts式中，As一小時提升量；C一不均衡系數(shù)，對于箕斗提升，取C=，對于罐籠提升時，取C=，An－礦石年產(chǎn)量；tr—年工作日數(shù)；ts—每日工作小時數(shù)。②雙容器提升時，一次提升量：Q’=As/3600(K1√H+u+θ)③單容器提升時，一次提升量：Q’=As/1800(K1√H+u+θ)④箕斗容積：V’=Q’/ρCm⑤箕斗規(guī)格的選擇:根據(jù)計算的V’后，應選擇與相近的箕斗容積V，然后，計算出一次有效提升量Q。式中，H—提升高度；u—箕斗低速爬行的附加時間，取u=10-15秒；ρ—礦石松散密度；Cm—箕斗裝滿系數(shù)，取Cm=～；K1—系數(shù)，取K1=～；θ—箕斗裝載停歇時間，查表?！藁\規(guī)格的選擇罐籠提升時，一般根據(jù)礦車的外形尺寸和提升時間選擇其規(guī)格。第三節(jié)提升鋼絲繩一、提升鋼絲繩的構(gòu)造、種類和應用范圍提升鋼絲繩的用途是懸吊提升容器并傳遞動力。1、構(gòu)造：它是由數(shù)個相同數(shù)目鋼絲捻成的繩股繞一繩芯捻制而成。一般由六個繩股組成。繞芯是用麻捻制而成。2、技術特征參數(shù)：①鋼絲直徑；②鋼絲韌性；③鋼絲的極限抗拉強度（又稱為公稱抗拉強度）,一般地，鋼絲公稱抗拉強度為1550～1700MPa。3、鋼絲繩的分類①按捻制方向分類：左捻的鋼絲繩和右捻的鋼絲繩，如圖所示。當鋼絲繩纏繞在卷筒呈左螺旋時，則選用左捻鋼絲繩。反之，應選用右捻鋼絲繩。②按捻制方法分類：交互捻（逆捻）和同向捻（順捻），如圖所示。交互捻的鋼絲繩多用于斜井提升，同向捻的鋼絲繩多用于豎井提升和架空索道運輸膠帶運輸?shù)乃饕?。③按鋼絲直徑為類：等直徑鋼絲和不等直徑鋼絲。④按繩股的斷面形狀分：圓形股鋼絲繩和異形股鋼絲繩。如圖所示。二、提升鋼絲繩的計算及選擇由于鋼絲繩的受力復雜，疲勞損壞因素較多，目前在計算鋼絲繩最大靜負荷時，根據(jù)安全規(guī)程要求進行計算。1、提升鋼絲繩的安全系數(shù)：是指鋼絲繩所有鋼絲破斷力之和與最大靜負荷之比。提升鋼絲繩的安全系數(shù)有嚴格的規(guī)定。如25頁所示。2、豎井單繩提升鋼絲的計算如圖所示.在A點處鋼絲繩靜張力最大。FAmax=(Q+Qr+p’H0)g式中Q—一次提升量；Qr—容器自重；p’—鋼絲繩的單位長度重；H0—鋼絲繩的最大懸垂長度：對于罐籠提升，H0=Hj+hja,對于箕斗提升，H0=hz+Hj+hja；式中，Hj—礦井深度；hja—井架高度；hz—箕斗裝礦高度；g—重力加速度。★當提升鋼絲繩工作時，為了不使其拉斷應滿足下列條件：(Q+Qr+p’H0)g≤100бbAs式中，бb—鋼絲的極限抗拉強度，一般取1700MPaAs—鋼絲繩所有鋼絲橫斷面之和?！锂斕嵘摻z繩工作時，為了使鋼絲繩具有安全規(guī)程規(guī)定的安全系數(shù)m，故：(Q+Qr+p’H0)g=100бbAs/m根據(jù)上式計算的p’值，選取鋼絲繩標準重p值，然后驗算安全系數(shù)。m’=Fp/(Q+Qr+pH0)g≥m式中，p—所選標準提升鋼絲繩每米重；FP—所選標準提升鋼絲繩所有鋼絲破斷力之和。2、豎井多繩提升鋼絲繩的計算多繩提升每一根鋼絲繩的單位系數(shù)長度重等于單繩提升時鋼絲繩單位長度的1/n。然后，根據(jù)上述計算式進行計算。第四節(jié)礦井提升機及天輪提升機供纏繞和傳動鋼絲繩之用，以完成礦井升降重物的任務。提升機分為單繩纏繞式和多繩摩擦式兩大類。一、單繩纏繞式提升機1、動作原理國產(chǎn)單繩纏繞式提升機JKA型和JKB型系列，均為等直徑提升機。按卷筒個數(shù)，當為雙筒和單筒提升機兩種。①雙筒提升機：如圖所示。在主軸上安裝兩個卷筒，其中一個稱為固定卷筒（死卷筒），另一個稱為游動卷筒（活卷筒）。雙筒提升機用作雙鉤提升，兩個卷筒的鋼絲繩纏繞方向相反，當卷筒旋轉(zhuǎn)時，其中一根向卷筒上纏繞，另一根則自卷筒上松放，從而實現(xiàn)提升重容器，下放空容器的任務。它具有更換中段、調(diào)節(jié)繩長和換繩均方便等優(yōu)點。②單筒提升機：可用作單鉤提升，也可用作雙鉤提升。雙鈞提升時，卷筒纏繞表面為兩根鋼絲繩所共用，下放繩空出卷筒表面時，上升繩即向該表面纏繞。它具有結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕的優(yōu)點，但不能用于多中段提升，且調(diào)節(jié)繩長和換繩也不方便。2、結(jié)構(gòu)：JKA型雙筒提升機的結(jié)構(gòu)，如圖所示。它主要由主軸裝置、制動裝置、減速器、聯(lián)軸器、深度提升器等組成。①調(diào)繩裝置：它的用途是使活卷筒與主軸分離或聯(lián)接，必須調(diào)節(jié)繩長、更換中質(zhì)或更搖鋼絲繩時，使兩個卷筒產(chǎn)生相對運動。②減速器：用于電動機與主軸之間完成拖動、制動、正常運行等轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)換。③深度指示器：主要用于指示容器在井筒中的位置；發(fā)出減速信號；進行安全制動；進行過速保護。礦井提升機配有牌坊式、圓盤式和多水平深度指示器等三種。前兩者用于單水平提升，后者用于多水平提升。如圖所示。天輪直徑的選擇，一般等于卷筒的直徑，或按安全規(guī)程規(guī)定選擇。三、單繩纏繞式提升機與井筒相對位置的確定單繩纏繞式提升機安裝地點的選擇，主要考慮卸載方便和簡化地面運輸系統(tǒng)。安裝地點確定后，其具體位置由下列因素決定：1井架高度hja是指井口水平到最上面天輪軸線之間的垂直距離。※若兩天輪位于同一水平軸線上時，如圖所示。對于罐籠提升：hja＝hr＋hgj＋1/4Dt對于箕斗提升：hja＝hx＋hr＋hgj＋1/4Dt※若兩天輪位于同一垂直面內(nèi)，如圖所示。對于罐籠提升：hja＝hr＋hgj＋1/4Dt＋hj對于箕斗提升：hja＝hx＋hr＋hgj＋1/4Dt＋hj式中，hr－容器高度；hgj－過卷高度，當提升速度≤3m/s時，hgj≥4m，當提升速度＞3m/s時，hgj≥6m，hj－兩天軸線之間的垂直距離，hj＝2卷筒中心至井筒提升中心線之間的水平距離b其最小值應滿足下式的要求：bmin≥hja++D在設計時應取b≥bmin，一般為20－30m3鋼絲繩弦長L為鋼絲繩離開天輪的接觸點到鋼絲繩與卷筒的接觸點之間的距離。根據(jù)有關計算式計算。4鋼絲繩偏角а是指鋼絲繩弦與天輪平面之間的角度。其值不應大于1°301，偏角又分為內(nèi)偏角和外偏角。5鋼絲繩仰角φ是指鋼絲繩弦與水平線之間的角度。其值可根據(jù)有關規(guī)定值選取，但一般不應小于30°。第九章提升設備的運動學與動力學第一節(jié)提升設備的運動學一提升速度的確定在提升過程中，提升速度是時間的函數(shù)v=f(t)，提升速度圖如圖所示。根據(jù)理論力學可知：提升速度圖所包絡的面積表示提升的高度H。這就表明：把礦石提升到地面可以采用不同的速度，但其中必有一個最經(jīng)濟合理的速度。設：H－提升高度，a－加速度（減速度），t0－最短的一次提升時間，V0－最大提升速度，★當速度按三角形變化時，則：V0＝√aHt0＝2√a/H★當速度按梯形變化時，則：t＝V/a+H/V聯(lián)合上述三式，可得：t/t0=1/2?[1+(V/V0)2]/(V/V0)將上式表示的函數(shù)關系繪于圖中，如圖所示?！鶑膱D可知：當提升速度V超過（――）V0時，提升時間的縮短己不明顯。又設Vp－平均速度，由速度圖可得：t＝H/Vp，t0＝2H/V0將之代入上式得：Vp/V0＝1/[1+(V/V0)2]將上式表示的函數(shù)關系繪于圖中，如圖所示?！鶑膱D可知：當提升速度V＝時，速度效率Vp/V0＝同理，可求出提升有效載重Q、筒直徑D、提升電動機容量Nd與提升速度之間的關系曲線如圖所示?！鶑囊陨蟽煞鶊D可看出：提升速度由0增加到（）V0時，使提升有效載重Q、卷筒直徑D有較大的減小，而提升電動機容量仍在適當?shù)姆秶鷥?nèi)；若提升速度再增加時，提升有效載重Q、筒直徑減小的不顯著，而提升電動機容量增加程度較大。所以，最合理經(jīng)濟的提升速度為：V＝（――）V0＝（――）√aH一般提升加速度（減速度）為―1m/s2,則V＝（―）√H（―）的選取：當H＜200m時取下限，當H＞600根據(jù)上式計算的速度V值，選擇與其接近的提升機標準速度Vm，但必須符合安全規(guī)程的規(guī)定：★豎井提升人員時，最大速度不應大于下式的計算值：V＝√H，但不得大于12m/s★豎井提升貨物時，最大速度不應大于下式的計算值：V＝√H二罐籠提升速度圖各參數(shù)的計算罐籠提升一般采用三階段梯形速度圖，如圖所示。設：t1－加速運行時間，t2－等速運行時間，t3－減速運行時間，T1－一次提升運行時間，T－一次提升運行全時間，Vm－最大提升速度。★加速運行時間t1和距離h1：t1＝Vm/a1；h1＝1/2Vmt1★減速運行時間t3和距離h3：t3＝Vm/a3；h3＝1/2Vmt3★等速運行時間t2和距離h2：h2＝H―h1―h3；t2＝h2/Vm★一次提升運行時間：T1＝t1＋t2＋t3★一次提升運行全時間：T＝T1＋θθ－停歇時間★每小時提升次數(shù)n為：n＝3600/T★每年生產(chǎn)能力A’n＝trtsnQ/C≥An加速度a1和減速度a2通常在下列范圍內(nèi)選定：提升人員時不能大于0.75m/s2；提升貨物時不能大于1相應的加、減速時間為：手動操作時t1（t3）≥5s；自動操作時t1（t3）≥3s三箕斗提升速度圖各參數(shù)的計算1箕斗提升速度圖在箕斗提升過程中，若空（重）箕斗在卸載曲軌內(nèi)運行時，其速度和加（減）速度都要受到限制，而在卸載曲軌外運行時，其速度和加（減）速度則不受限制，因此，★單繩提升非翻轉(zhuǎn)式箕斗采用對稱五階段速度圖，如圖所示?！飭卫K提升翻轉(zhuǎn)式箕斗采用六階段速度圖，如圖所示。★多繩提升底卸式箕斗用固定曲軌卸載時采用六階段速度圖，如圖所示?！锒嗬K提升底卸式箕斗用活動曲軌卸載時采用非對稱五階段速度圖，如圖所示。2箕斗提升速度圖各參數(shù)的計算箕斗進出卸載曲軌的速度和在其中運行時的加（減）速度常按下列數(shù)值選?。骸锟栈冯x開卸載曲軌時速度V0≤1.5m/s，a0≤0★重箕斗進入卸載曲軌時速度V4≤1m/s，a4≤0.3以六階段速度圖為例，已知H、Vm和箕斗卸載距離h0；選取箕斗進出卸載曲軌的速度V0、V4和在其中運行時的加（減）速度a0、a4；爬行距離h4以及減速度a5；箕斗在卸載曲軌外運行的加（減）速度a1、a3；則：★空箕斗在卸載曲軌內(nèi)運行的加速運行時間t0及加速度a0：t0＝2h0/V0；a0＝V0/t0；★箕斗在卸載曲軌外運行的加速運行時間t1及距離h1：t1＝Vm－V0/a1；h1＝（Vm＋V0）t1/2；★重箕斗在卸載曲軌內(nèi)的減速運行時間t5及距離h5：t5＝V4/a5；h5＝V4t5/2；★重箕斗在卸載曲軌內(nèi)的等速爬行時間t4：t4＝h4/V4；★箕斗在卸載曲軌外的減速運行時間t3及距離h3：t3＝Vm－V4/a3；h3＝（Vm＋V4）t3/2；★箕斗在卸載曲軌外的等速運行時間t2及距離h2：h2＝H―h0―h1―h3―h4―h5；t2＝h2/Vm；★一次提升運行時間：T1＝t0＋t1＋t2＋t3＋t4＋t5；其它計算同前。第二節(jié)提升設備的動力學一提升設備的動力學基本方程為了使提升系統(tǒng)運動，則卷筒上力矩是平衡的，即：M＝Mj＋ΣMg式中，M－提升電動機作用在卷筒軸上的旋轉(zhuǎn)力矩；Mj－提升系統(tǒng)作用在卷筒軸上的靜力矩；ΣMg－提升系統(tǒng)所有運動部分作用在卷筒軸上的慣性力矩之和；由于卷筒直徑不變，因此，上式可寫成：F＝Fj＋ΣFg式中，F(xiàn)－提升電動機作用在卷筒圓周上的拖動力；Fj－提升系統(tǒng)作用在卷筒圓周上的靜阻力；ΣFg－提升系統(tǒng)所有運動部分作用在卷筒圓周上的慣性力之和；ΣFg＝Σma所以，F(xiàn)＝Fj＋Σma上式即為提升設備的動力學基本方程。二提升靜力學提升靜阻力Fj等于上升和下放兩根鋼絲繩的靜張力差(Fjs－Fjx)與礦井阻力W之和，即：Fj＝Fjs－Fjx＋W如圖所示，設罐籠自提升開始經(jīng)過時間t，重罐籠上升和空罐籠下降的距離均為x，則★上升繩的靜張力為：Fjs＝[Q＋Qr＋p(H－x)]g★下放繩的靜張力為：Fjx＝(Qr＋px)g★礦井阻力包括：井筒內(nèi)運行的空氣阻力、罐道的摩擦阻力、鋼絲繩彎曲時的剛性阻力及軸承的摩擦阻力等，通常按下式估算：W=ξQg式中，ξ表示提升阻力為提升量Q的百分數(shù)，對于罐籠提升ξ=20%，對于箕斗提升ξ=15%，所以有：Fj＝[(1+ξ)Q+p(H－2x)]g＝[KQ+p(H－2x)]g式中，K－礦井阻力系數(shù)，對于罐籠提升K＝，對于箕斗提升K＝由此可見，F(xiàn)j＝f（x）是一條向下傾斜的直線，如圖所示?！锂攛＝0時，即提升開始時，F(xiàn)j＝（KQ+pH）g★當x＝H/2時，即兩罐籠相遇時，F(xiàn)j＝KQg★當x＝H時，即提升終了時，F(xiàn)j＝（KQ－pH）g由此可見，在一次提升過程中，造成靜阻力變化的是鋼絲繩重力（pHg）的改變，而不是提升量及礦井阻力（KQg）。鋼絲繩重力使下放繩的靜張力不斷增加、使上升繩的靜張力不斷減小，導致兩根鋼絲繩的靜張力差減小，這種提升系統(tǒng)稱為靜力不平衡系統(tǒng)。這對提升工作是不利的。三提升系統(tǒng)平衡原理為了克服靜力不平衡提升系統(tǒng)的缺點，常用懸掛尾繩方法進行靜力平衡。設：q－尾繩每米重，則：Fjs＝[Q＋Qr＋p(H－x)＋q（x+hw）]gFjx＝[Qr＋px+q（H+hw－x）]g式中，hw－容器位于裝礦位置時，其底部到尾繩繩環(huán)端部的高度，故Fj＝Fjs－Fjx＋W＝[KQ－（q－p）(H－2x)]g令Δ＝q－p，則：Fj＝[KQ－Δ(H－2x)]g★當Δ＝0時，q＝p，為等重尾繩提升系統(tǒng)，此時有：Fj＝KQg，可見，上式表示F＝f（x）的函數(shù)關系是一條平行于橫坐標的直線，如圖所示。這種在整個提升過程中，靜阻力保持常數(shù)的提升系統(tǒng)稱為靜力平衡系統(tǒng)。★當Δ＞0時，q＞p，為重尾繩提升系統(tǒng)，F(xiàn)＝f（x）的函數(shù)關系是一條上升的直線，如圖所示?！锂敠ぃ?時，q＜p，為輕尾繩提升系統(tǒng)。※采用尾繩提升系統(tǒng)，也有如下缺點：★兩個容器不能同時進行幾個中段的提升工作；★增加了提升系統(tǒng)的運動質(zhì)量，從而增加了提升電動機的容量；★生產(chǎn)成本增加；因此，單繩纏繞式提升只有在較深礦井采用尾繩平衡提升系統(tǒng)才是合理的。第三節(jié)提升系統(tǒng)的變位質(zhì)量一提升系統(tǒng)變位質(zhì)量的概念提升系統(tǒng)是一個復雜的運動系統(tǒng)，為了簡化提升系統(tǒng)慣性力的計算，可以用卷筒上的集中質(zhì)量來代替提升系統(tǒng)所有運動部分的質(zhì)量，這種集中代替質(zhì)量稱為提升系統(tǒng)的變位質(zhì)量。提升設備工作時，提升容器、貨載和未纏繞的鋼絲繩作直線運動，其速度和加速度等于卷筒圓周上的線速度和線加速度，這部分的變位質(zhì)量等于其實際質(zhì)量。因此，僅需要將旋轉(zhuǎn)運動部分的質(zhì)量進行變位。二單繩纏繞式提升系統(tǒng)運動部分的變位質(zhì)量單繩纏繞式提升系統(tǒng)運動部分變位到卷筒圓周上的質(zhì)量為：Σm=Q+2Qr+2pLp+qLq+miz+mic+mil＋2mit+mid式中，Lp－一根鋼絲繩全長Lq－尾繩全長miz－主軸裝置的變位質(zhì)量mic－減速齒輪的變位質(zhì)量mil－聯(lián)軸器的變位質(zhì)量mit－一個天輪的變位質(zhì)量mid－電動機轉(zhuǎn)子的變位質(zhì)量其它符號同前。1電動機轉(zhuǎn)子的變位質(zhì)量mid的計算已知電動機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量Jd及角速度ωd，則：mid=4Jdi2/D2i－減速器傳動比2主軸裝置的變位質(zhì)量miz的計算已知主軸裝置的轉(zhuǎn)動慣量Jz,則：miz＝4Jz/D23減速齒輪的變位質(zhì)量mic的計算已知減速齒輪的轉(zhuǎn)動慣量Jc,則：mic=4Jc/D24聯(lián)軸器的變位質(zhì)量mil的計算已知聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)動慣量Jl,則：mil=4Jli2/D2,或mil=4Jl/D25天輪變位質(zhì)量mid的計算已知天輪的轉(zhuǎn)動慣量Jl,則：mit＝4Jt/Dt2Dt－天輪的直徑。三電動機功率的計算因電動機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量與電動機功率和轉(zhuǎn)速有關，所以，必須先求出電動機近似功率和轉(zhuǎn)速，然后，據(jù)此查閱電動機產(chǎn)品目錄預選出電動機，并查出電動機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量。1電動機近似功率的計算：★對于豎井單繩提升：P‘＝KQgVmρ/1000η★對于豎井單容器平衡錘及多繩提升：P‘＝KΔFjVmρ/1000η式中，P‘－電動機近似功率K－礦井阻力系數(shù)Q－一次有效提升量；Vm－最大提升速度；ΔFj－提升鋼絲繩的最大靜張力差；η－減速器傳動效率，查產(chǎn)品目錄表；ρ－動力系數(shù)，查有關資料。第十章礦井提升機的電力拖動裝置與制動裝置第一節(jié)礦井提升機的電力拖動裝置一、提升電動機類型及其應用范圍用于礦井提升機的電動機有交流繞線型感應電動機和直流它激電動機兩類。一般地，拖動容量大于1000KW或提升速度在10m/s二、提升電動機拖動的特點1、交流提升電動機直接由交流電源供電，提升機速度的變化由電動機中可變電阻控制。在提升過程中，均未能得到設計的等加（減）速度和直邊速度圖，其實際加（減）速度及速度變化如圖所示。提升機加速