礦山運(yùn)輸設(shè)備的理論計(jì)算基礎(chǔ)(下載文檔)

第一章礦山運(yùn)輸設(shè)備的理論計(jì)算基礎(chǔ)

導(dǎo)入第一節(jié)運(yùn)輸設(shè)備的運(yùn)輸能力第二節(jié)運(yùn)輸設(shè)備運(yùn)行阻力系數(shù)和阻力計(jì)算第三節(jié)有牽引機(jī)構(gòu)的連續(xù)運(yùn)輸機(jī)械的牽引力及驅(qū)動(dòng)功率計(jì)算導(dǎo)入

我們可以按功能－結(jié)構(gòu)特征把全部現(xiàn)有的和可能的連續(xù)運(yùn)行式運(yùn)輸設(shè)備和往返運(yùn)行式運(yùn)輸設(shè)備進(jìn)行一般系統(tǒng)化，進(jìn)而將其分為以下四組主要元件：

承載元件——承載并同貨載一起移動(dòng)的承載機(jī)構(gòu)或容器；

牽引機(jī)構(gòu)——克服物料運(yùn)輸阻力用的動(dòng)力元件；

導(dǎo)向機(jī)構(gòu)——承載元件和牽引機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向元件，物料沿導(dǎo)向機(jī)構(gòu)或相對(duì)于導(dǎo)向機(jī)構(gòu)運(yùn)輸；

傳動(dòng)裝置——保證被運(yùn)輸物料移動(dòng)用的傳動(dòng)元件。導(dǎo)入

配合法具有往返運(yùn)行式運(yùn)輸設(shè)備的特征

結(jié)合法具有連續(xù)運(yùn)行式運(yùn)輸機(jī)械設(shè)備的特征。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與隨物料一起移動(dòng)的承載機(jī)構(gòu)相配合，一般就產(chǎn)生機(jī)車運(yùn)輸一類的機(jī)械設(shè)備。承載機(jī)構(gòu)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)結(jié)合時(shí)，即承載機(jī)構(gòu)或容器與一臺(tái)(數(shù)臺(tái))傳動(dòng)裝置作相對(duì)移動(dòng)時(shí)，就產(chǎn)生了連續(xù)運(yùn)輸機(jī)械設(shè)備。上述四組元件中，承載元件和牽引機(jī)構(gòu)是共性較多的元件。第一節(jié)運(yùn)輸設(shè)備的運(yùn)輸能力

一、連續(xù)運(yùn)行式的運(yùn)輸設(shè)備

連續(xù)運(yùn)行式的輸送設(shè)備在均勻、連續(xù)裝載時(shí)，其運(yùn)輸能力為：Q＝3.6qυ第一節(jié)運(yùn)輸設(shè)備的運(yùn)輸能力

q＝Aγ

Q＝3.6AγυQ＝3.6qυ

運(yùn)輸能力的大小與輸送距離無(wú)關(guān)，它主要取決于運(yùn)送貨載的運(yùn)行速度υ和單位長(zhǎng)度上的貨載質(zhì)量q。第一節(jié)運(yùn)輸設(shè)備的運(yùn)輸能力(一)貨載均勻分布在載運(yùn)輸設(shè)備上

貨載均勻分布在運(yùn)輸設(shè)備上的輸送設(shè)備有：帶式輸送機(jī)、板式輸送機(jī)、鏈板輸送機(jī)、刮板運(yùn)輸機(jī)、氣力及水力設(shè)備等。它們的共同特點(diǎn)是:物料均勻分布在運(yùn)輸設(shè)備上，理論上都可以確定運(yùn)輸物料的理論截面積，但是，在實(shí)際運(yùn)輸過(guò)程中，物料并不可能完全達(dá)到理論截面積，因此計(jì)算中應(yīng)考慮其裝滿程度，一般以裝滿系數(shù)φ來(lái)表示:

φ＝A/A0

q＝A0φγ

Q＝3.6A0φγυ第一節(jié)運(yùn)輸設(shè)備的運(yùn)輸能力(二)運(yùn)輸容器在運(yùn)輸線路上等間距運(yùn)行

貨載裝在單個(gè)容器內(nèi)，而容器按一定規(guī)律運(yùn)動(dòng)并保持一定的間隔距離，這時(shí)貨載量q可由下式求出：

Q=3.6υG/aq＝G/aQ＝3.6qυ第一節(jié)運(yùn)輸設(shè)備的運(yùn)輸能力二、往返運(yùn)行式運(yùn)輸設(shè)備

如前所述，往返運(yùn)行式運(yùn)輸設(shè)備的特點(diǎn)是按一定的工作方式作周期性往返運(yùn)行，把一定量的貨載從一個(gè)地點(diǎn)運(yùn)至另一個(gè)地點(diǎn)，然后將空容器返回原處完成一個(gè)循環(huán)。往返一次的運(yùn)輸量為：Q＝60ZG/T=60Qy/T

Qy＝ZG

每小時(shí)的運(yùn)輸能力：第一節(jié)運(yùn)輸設(shè)備的運(yùn)輸能力Q＝3.6AγυQ＝60ZG/T=60Qy/T

連續(xù)運(yùn)行式運(yùn)輸設(shè)備的運(yùn)輸能力與運(yùn)輸距離無(wú)關(guān)

往返運(yùn)行式運(yùn)輸設(shè)備的運(yùn)輸能力將隨運(yùn)輸距離的增加而降低滿足生產(chǎn)率

增加每次運(yùn)輸量或列車組數(shù)、運(yùn)行次數(shù)，縮短輔助時(shí)間。第一節(jié)運(yùn)輸設(shè)備的運(yùn)輸能力

運(yùn)輸設(shè)計(jì)生產(chǎn)率

——由礦山產(chǎn)量任務(wù)和它的工作制度所決定的單位時(shí)間的運(yùn)輸量，是選擇運(yùn)輸設(shè)備的原始依據(jù)，它由采礦設(shè)計(jì)提供。Q1＝KAr/Tr

考慮到所選擇的運(yùn)輸設(shè)備的運(yùn)輸能力應(yīng)滿足礦山產(chǎn)量任務(wù)所要求的運(yùn)輸生產(chǎn)率，因此，運(yùn)輸設(shè)備的運(yùn)輸能力應(yīng)等于或稍大于運(yùn)輸生產(chǎn)率，即：Q1≤Q第二節(jié)運(yùn)輸設(shè)備運(yùn)行阻力系數(shù)和阻力計(jì)算一、礦車運(yùn)行的阻力和阻力系數(shù)

工程計(jì)算中，常用阻力系數(shù)計(jì)算運(yùn)輸機(jī)械的運(yùn)行阻力。阻力系數(shù)是等速運(yùn)行時(shí)的運(yùn)行阻力與運(yùn)行支承面上受到的正壓力之比。阻力系數(shù)可由分析得出其表達(dá)式，實(shí)際工作中使用的是由試驗(yàn)得出的具體數(shù)值。第二節(jié)運(yùn)輸設(shè)備運(yùn)行阻力系數(shù)和阻力計(jì)算一、礦車運(yùn)行的阻力和阻力系數(shù)

當(dāng)?shù)V車沿水平直線鋼軌作等速運(yùn)動(dòng)時(shí)．將產(chǎn)生下列阻力：

(1)軸頸與軸承之間的摩擦力；

(2)車輪沿鋼軌運(yùn)行時(shí)所產(chǎn)生的滾動(dòng)摩擦阻力；

(3)車輪凸緣與鋼軌間的摩擦阻力。第二節(jié)運(yùn)輸設(shè)備運(yùn)行阻力系數(shù)和阻力計(jì)算一、礦車運(yùn)行的阻力和阻力系數(shù)

各作用力對(duì)軸心的力矩方程：第二節(jié)運(yùn)輸設(shè)備運(yùn)行阻力系數(shù)和阻力計(jì)算一、礦車運(yùn)行的阻力和阻力系數(shù)

第二節(jié)運(yùn)輸設(shè)備運(yùn)行阻力系數(shù)和阻力計(jì)算

當(dāng)N1=N2時(shí)，F(xiàn)2=F1，全部運(yùn)行阻力為：

F=F1+F2

礦車運(yùn)行的阻力系數(shù)即為：第二節(jié)運(yùn)輸設(shè)備運(yùn)行阻力系數(shù)和阻力計(jì)算工程計(jì)算中用的阻力系數(shù)是由試驗(yàn)得出的：

F=mgω

最終礦車運(yùn)行總牽引力F0為：

F0

=C·F

F0=C·mg(2k+μd)/D第二節(jié)運(yùn)輸設(shè)備運(yùn)行阻力系數(shù)和阻力計(jì)算二、有牽引機(jī)構(gòu)的連續(xù)運(yùn)輸機(jī)械的運(yùn)行阻力和阻力系數(shù)

有牽引機(jī)構(gòu)的連續(xù)運(yùn)行式運(yùn)輸機(jī)械，其牽引機(jī)構(gòu)連接成封閉環(huán)形，在驅(qū)動(dòng)裝置的帶動(dòng)下，沿線路連續(xù)循環(huán)運(yùn)行。整個(gè)線路由沿直線運(yùn)行的直線段和繞曲線運(yùn)行的曲線段組成。直線段和曲線段的運(yùn)行條件不同，其運(yùn)行阻力也不同，通常分別計(jì)算。2第二節(jié)運(yùn)輸設(shè)備運(yùn)行阻力系數(shù)和阻力計(jì)算(一)直線段運(yùn)行阻力直線段的運(yùn)行阻力，因牽引機(jī)構(gòu)及支承方式的不同而異，有鏈條滑行、滾輪鏈運(yùn)行及牽引構(gòu)件在托輥上運(yùn)行三種。1.鏈條滑行ωl=Fl/(qlLg)Fl=qlLgωl阻力系數(shù)：運(yùn)行阻力：運(yùn)行阻力槽底摩擦力側(cè)幫摩擦力=+第二節(jié)運(yùn)輸設(shè)備運(yùn)行阻力系數(shù)和阻力計(jì)算2.滾輪鏈運(yùn)行

滾輪鏈為牽引構(gòu)件的板式輸送機(jī)的承載一牽引部件。被運(yùn)物料裝在承載板上，物料與承載一牽引部件一起運(yùn)行，這種結(jié)構(gòu)的輸送機(jī)承載段沿水平運(yùn)行時(shí)的阻力為：

Fzh=(q十q0)Lgω1

第二節(jié)運(yùn)輸設(shè)備運(yùn)行阻力系數(shù)和阻力計(jì)算3.牽引構(gòu)件在托輥上運(yùn)行運(yùn)輸?shù)倪\(yùn)行阻力，重段(承載段)為；Fzh=(q+qd+q'g)Lgω'

返回的空行程段為：Fk=(qd+q"g)Lgω"

第二節(jié)運(yùn)輸設(shè)備運(yùn)行阻力系數(shù)和阻力計(jì)算(二)繞經(jīng)曲線段的阻力1．繞經(jīng)可轉(zhuǎn)動(dòng)的導(dǎo)向體

可轉(zhuǎn)動(dòng)的導(dǎo)向體，依牽引構(gòu)件的不同，有鏈輪、繩輪和滾筒三種。這類導(dǎo)向體，牽引構(gòu)件與導(dǎo)向體的轉(zhuǎn)動(dòng)部件一起繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)。牽引構(gòu)件繞經(jīng)這類導(dǎo)向體的阻力．由以下三部分組成。

(1)在牽引構(gòu)件與導(dǎo)向體的相遇點(diǎn)，當(dāng)它由直線變成彎曲時(shí)，因牽引構(gòu)件的彎曲轉(zhuǎn)折所產(chǎn)生的阻力；

(2)導(dǎo)向體轉(zhuǎn)軸上的摩擦阻力；

(3)在牽引構(gòu)件繞出導(dǎo)向體的分離點(diǎn)，當(dāng)它由彎變直時(shí)，因牽引構(gòu)件轉(zhuǎn)折所產(chǎn)生的阻力。第二節(jié)運(yùn)輸設(shè)備運(yùn)行阻力系數(shù)和阻力計(jì)算鏈軸上的摩擦阻力：第二節(jié)運(yùn)輸設(shè)備運(yùn)行阻力系數(shù)和阻力計(jì)算由做功相等的條件得：第二節(jié)運(yùn)輸設(shè)備運(yùn)行阻力系數(shù)和阻力計(jì)算

分離點(diǎn)鏈條由彎變直，因鏈軸上的摩擦給鏈輪旋轉(zhuǎn)增加的阻力為：

鏈輪轉(zhuǎn)軸上的摩擦阻力，當(dāng)繞進(jìn)和繞出的兩股鏈條相互平行時(shí)：第二節(jié)運(yùn)輸設(shè)備運(yùn)行阻力系數(shù)和阻力計(jì)算

把作用于鏈輪轉(zhuǎn)軸上的摩擦阻力變?yōu)殒溳喒?jié)圓周上的,即為轉(zhuǎn)軸上的摩擦力給鏈輪旋轉(zhuǎn)的阻力，按力矩相等的條件得：鏈條繞經(jīng)鏈輪的阻力為：第二節(jié)運(yùn)輸設(shè)備運(yùn)行阻力系數(shù)和阻力計(jì)算2．繞經(jīng)固定的圓弧導(dǎo)向體

牽引構(gòu)件繞經(jīng)固定的圓弧導(dǎo)向體．其運(yùn)行阻力也是由三部分組成的。與繞經(jīng)可轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)向體不同的是，此時(shí)導(dǎo)向體固定不動(dòng)，因而導(dǎo)向體對(duì)牽引構(gòu)件運(yùn)行的阻力，是撓性體在圓弧上的摩擦力，其摩擦力大小可由歐拉柔索公式求出。

第二節(jié)運(yùn)輸設(shè)備運(yùn)行阻力系數(shù)和阻力計(jì)算運(yùn)行阻力:

牽引構(gòu)件沿直線運(yùn)行時(shí)，阻力與牽引構(gòu)件的張力無(wú)關(guān)，與負(fù)載、運(yùn)輸距離、牽引構(gòu)件及其支承條件有關(guān),沿曲線運(yùn)行時(shí)，阻力與牽引構(gòu)件的張力成正比。第三節(jié)有牽引機(jī)構(gòu)的連續(xù)運(yùn)輸機(jī)械的牽引力及驅(qū)動(dòng)功率計(jì)算一、牽引構(gòu)件的張力分析及計(jì)算有牽引機(jī)構(gòu)的運(yùn)輸機(jī)械，驅(qū)動(dòng)裝置通過(guò)牽引構(gòu)件傳遞牽引力，以克服各種運(yùn)行阻力使機(jī)器運(yùn)行。阻力愈大，需要的牽引力愈大，牽引構(gòu)件的張力增加也越大。由于連續(xù)運(yùn)輸機(jī)械的運(yùn)行阻力是沿運(yùn)輸路徑分布的，因而牽引構(gòu)件的張力沿運(yùn)行方向逐漸變化。牽引構(gòu)件在各點(diǎn)的張力用“逐點(diǎn)計(jì)算法”計(jì)算。

逐點(diǎn)計(jì)算法，是計(jì)算牽引構(gòu)件在運(yùn)行時(shí)各點(diǎn)張力的方法，其規(guī)則是：牽引構(gòu)件某一點(diǎn)上的張力，等于沿其運(yùn)行方向后一點(diǎn)的張力與這兩點(diǎn)間的運(yùn)行阻力之和。用公式表達(dá)為：

Fi=Fi-1+F(i-1)～i第三節(jié)有牽引機(jī)構(gòu)的連續(xù)運(yùn)輸機(jī)械的牽引力及驅(qū)動(dòng)功率計(jì)算

用逐點(diǎn)計(jì)算法求牽引構(gòu)件各點(diǎn)上的張力，可以從任意點(diǎn)開(kāi)始，依次分別向繞進(jìn)和繞出驅(qū)動(dòng)裝置的相遇點(diǎn)和分離點(diǎn)進(jìn)行。由于連續(xù)運(yùn)行的運(yùn)輸機(jī)械對(duì)牽引構(gòu)件的最小張力往往有一定的要求，所以，計(jì)算各點(diǎn)張力時(shí)，通常是從牽引構(gòu)件的最小張力點(diǎn)開(kāi)始。牽引構(gòu)件運(yùn)行時(shí)，最小張力點(diǎn)的位置依運(yùn)動(dòng)方向、驅(qū)動(dòng)裝置的位置和安裝傾角的不同而異，因此，應(yīng)在給定的工作條件下，按逐點(diǎn)計(jì)算規(guī)則，經(jīng)比較確定。

第三節(jié)有牽引機(jī)構(gòu)的連續(xù)運(yùn)輸機(jī)械的牽引力及驅(qū)動(dòng)功率計(jì)算

例:向下運(yùn)輸物料，驅(qū)動(dòng)裝置在下端，用逐點(diǎn)計(jì)算法求各點(diǎn)張力的方法如下。沿牽引構(gòu)件的運(yùn)行方向，將直線和曲線段的變換點(diǎn)逐點(diǎn)編號(hào)，根據(jù)逐點(diǎn)計(jì)算法的規(guī)則，可寫出:

F2=F1+Fk

F3=F2+F2～3F4=F3+Fzh

第三節(jié)有牽引機(jī)構(gòu)的連續(xù)運(yùn)輸機(jī)械的牽引力及驅(qū)動(dòng)功率計(jì)算

當(dāng)傾角β不大，F(xiàn)zh>0時(shí)，有：

F4>F3>F2>F1

在這種情況下，1點(diǎn)的張力最小當(dāng)傾角β較大，F(xiàn)zh<0時(shí)，F(xiàn)4<F3，在這個(gè)情況下F4和F1哪個(gè)小，需由(Fzh+Fk)的條件確定。若(Fzh+Fk)>0，則表明整臺(tái)機(jī)器的運(yùn)行阻力為正值，需要外加動(dòng)力給驅(qū)動(dòng)裝置，由驅(qū)動(dòng)輪傳遞牽引力給牽引構(gòu)件。在這種條件下，F(xiàn)4>F1，1點(diǎn)的張力最??；若(Fzh+Fk)<0，則表明整臺(tái)機(jī)器的運(yùn)行阻力為負(fù)值，靠承載物料的重力，推動(dòng)牽引構(gòu)件克服阻力運(yùn)行。在這種條件下，F(xiàn)4<F1，4點(diǎn)的張力最小。第三節(jié)有牽引機(jī)構(gòu)的連續(xù)運(yùn)輸機(jī)械的牽引力及驅(qū)動(dòng)功率計(jì)算三、牽引力及驅(qū)動(dòng)功率為了克服運(yùn)行阻力，由驅(qū)動(dòng)裝置施加給牽引構(gòu)件的牽引力通過(guò)驅(qū)動(dòng)輪(滾筒)傳到牽引構(gòu)件上，驅(qū)動(dòng)裝置作用在驅(qū)動(dòng)輪(滾筒)圓周上的力叫牽引力(亦稱圓周力)。有牽引機(jī)構(gòu)的連續(xù)運(yùn)輸機(jī)械的牽引力用下式計(jì)算：有牽引機(jī)構(gòu)的連續(xù)運(yùn)輸機(jī)械穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，在驅(qū)動(dòng)輪(滾筒)軸上的功率用下式計(jì)算第三節(jié)有牽引機(jī)構(gòu)的連續(xù)運(yùn)輸機(jī)械的牽引力及驅(qū)動(dòng)功率計(jì)算三、機(jī)頭位置的合理選擇在設(shè)計(jì)布置輸送機(jī)時(shí)，應(yīng)該使?fàn)恳龣C(jī)構(gòu)的最大張力最小，其目的是：（1）盡量減小牽引機(jī)構(gòu)質(zhì)量、尺寸和降低設(shè)備成本；（2）直線段和改向段運(yùn)行阻力減小，降低能量消耗，從而降低牽引機(jī)構(gòu)和改向滾筒的磨損，提高設(shè)備的使用壽命。降低牽引機(jī)構(gòu)最大張力的途徑之一就是正確選擇輸送機(jī)的機(jī)頭位置，也就是正確選擇輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的位置。第三節(jié)有牽引機(jī)構(gòu)的連續(xù)運(yùn)輸機(jī)械的牽引力及驅(qū)動(dòng)功率計(jì)算三、機(jī)頭位置的合理選擇

(一)傾斜布置的輸送機(jī)向上運(yùn)輸貨載的情形傾斜布置的輸送機(jī)向上運(yùn)輸貨載有兩種機(jī)頭布置位置。第三節(jié)有牽引機(jī)構(gòu)的連續(xù)運(yùn)輸機(jī)械的牽引力及驅(qū)動(dòng)功率計(jì)算第三節(jié)有牽引機(jī)構(gòu)的連續(xù)運(yùn)輸