高薇薇and叶良辰

矿山机械期中作业

专业： 安全工程 班级：2013

姓名： 杨同学 学号：[1**********]5 日期： 2016.4.20

一、矿山运输部分思考题

1、线路的坡度怎么计算？何为等阻坡度？

答：线路的坡度就是指线路纵断面上两点的高差与其距离之比，用百分数表示。设线路起点标高为H1,终点标高为H2,坡长为L,坡度i

计算方法如下

i=1000x(H1-H2)÷Lx 0%

等阻坡度是指空车上坡与重车下坡所需牵引力相等时的坑道坡度。

2、说明阻车器和限速器的异同点；

答：阻车器是在矿车自溜运行轨道上阻止矿车运行用的设备。它分为单式阻车器和复式阻车器两种。前者的作用是根据需要，阻止或者允许矿车通过；后者的作用是能限制开启一次阻车器通过的矿车数

量。限速器：在井口车场采用矿车自溜运行的运输方式时，为了控制矿车的运行速度，需设置限速器对矿车惊醒制动减速。

两者的相同点是：均可起到车辆减速的作用。不同点是：结构不同，控制运行方式不同

3、推车机的作用和原理；

答：推车机的作用是在使用矿车运输作业当中，为了完成矿车的装载、提升和卸载等工序中移动矿车的位置。

原理：推车机由液压泵站或电动机提供动力源，驱动液压马达或减速机带动驱动轮组作圆周运动。驱动轮带动安装在主驱动轮组和从动轮组（改向轮组）的钢丝绳或链条作圆周直线运动或往复直线运动。固定在钢丝绳或链条上的推车器推动矿车等运输车辆运动到达需要的位置。

4、弯道半径与哪些因素有关？

答：弯道半径又称弯道曲率半径，是连接弯道中心与弯道上任一点的线段。它和以下因素有关：车辆轴距S和行车速度。当矿车前后两轴的距离S一定时，弯道半径R愈大，冲击愈小，运行则平稳；若加大R，将增大掘进工程量。

5、弯道处，为什么要进行轨距加宽和外轨抬高？怎样确定轨距加宽和外轨抬高值？

答：轨距加宽：在弯道上运行的车辆呈弦一样摆布。由于车轴是固定在车架上的，不可能与弯道半径取得一致的方向，所以容易发生轨头将车轮轮缘卡主以及主力和摩擦剧烈增加的现象。

轨距的加宽是在于曲线段两端衔接的直线段逐渐进行的，到曲线段与直线段的切点上，轨距就加宽到规定数值，在整个曲线段内应保持规定的加宽值。

外轨抬高：车辆在弯道运行时，由于离心力作用，使用车林轮缘压向外轨，加剧了轮缘和钢轨的磨损，并是运行阻力增加，严重时将发生翻车事故。外轨的抬高是在铺设与弯道外轨亮度昂衔接的直线段钢轨时，应将他做成3‰ ——10‰ 的下坡，在整个弯道里保持计算的外轨抬高值。

6、如何用试验坡测定基本阻力系数？怎样计算矿车运行的基本阻力、坡道阻力、惯性阻力和弯道阻力？

答：矿车沿倾斜轨道（开始数度为0）自动下滑，并在水平轨道上运行l2距离 ,就完全停止。矿车的运动方程为：

Gch=Gc（l1cosB+L2）=Gc(l1+l2) ω

所以：基本阻力：W1=Gcw

坡道阻力：W2= +GCsinα

当α 很小的时候，sinα=tanα，所以：

W2= +GCsinα=Gctanα=+ GCi

上式中的正号表示上坡，负号表示下坡，i为坡道阻力系数。

惯性阻力：Wa=+K(Gc/g)a=+1.075(Gc/9.8)a =+0.11Gca=+ Gcωa

A,矿车运行的减速度或者加速度

K，考虑车轮转动惯量的系数

Wa，惯性阻力系数

弯道阻力：W3=Gcωa

7、矿车的两个技术经济指标？

答：矿车的两个技术经济指标是容积利用系数和车皮系数。

8、怎样计算牵引状态下的牵引力、惯性状态下的减速度和制动时所需的制动力？

答：①牵引状态下的牵引力只能在沿轨道上坡时才有，牵引力F计算如下

F=(P+Qzh)(Wzh+ip+ωw+0.11a)牛顿

其中Qzh重车组重量，Ωzh为启动时的阻力系数，ip为平均坡度。

②惯性状态下的减速度az为

az=v²ch/2lz 米/秒²

其中vch为电机车长时速度，lz制动距离。

③制动时所需的制动力B为

B=（P+ Qzh）(0.11az+ ip－ω′zh) 牛顿

ω′zh为重力车的运行阻力系数。

9、说明电机车的机械结构。

答：电机车由机械和电气设备组成，机械设备包括车架、缓冲器和连接器、轮轴和轴箱、弹簧托架、轴的传动装置、制动系统、撒砂装置、警钟。电气设备包括牵引电动机、受电器、保护和照明装置。 10、电机车的牵引力和制动力是如何产生的？电机车运输计算时应考虑的重要原则是什么？

答：电机车的牵引力是由牵引电动机产生的，如图4—12所示为作用在一个传动轮轴上的力。由牵引电动机传给一个轮轴的力矩M2，使车轮以轮轴为中心旋转。使轮轴的力矩为：

M2=TD2/2=2M1/D1=μM1

M1为电动机产生的力矩，D1D2为小大齿轮的直径，μ为传动比。

根据力的等效原理，力矩M2可以作为牵引力F则牵引力F=2M2/D为了保证车轮不在刚轨上滑动，必须使牵引力不超过最大的粘着力，即F≤P0ψ

机械制动力是由闸瓦压在轮面上的压力而产生的，如图4-13所示，当牵引力消失，列车在惯性wa作用下前行，轨道与轮面有粘着力Z产生，Z阻止轮面沿钢轨滑动，为了达到迅速减速目的，人为用闸瓦对车轮轮面加上正压力N0，于是就产生了制动力B0，此时：B0=N0φ，其中φ为闸瓦与轮面的摩擦系数，而在制动过程中，必须保证车轮不被闸瓦抱死，且不沿钢轨滑动，则制动力必须小于或等于粘着力Z，即N0fai≤P0

ψ

二、矿山运输部分选型设计题

用ZK10－9/250型架线式电机车运输，轨道的平均

坡度为0.3％，各装载站的加权平均运输距离为4200m，

矿车装载量G＝29.4KN，矿车自重G0 ＝8.00KN，列车

往返一次运行中的休止时间为θ＝24min，电机车的班运输量为

8000KN，每班工作6.0

小时，设计计算电机车牵引的矿车数，每班运

输废石、人员、材料设备等所需循环的次数为5次，该运输巷道需要的电机车总台数及矿车总数。

解：由题知电机车班运输数量为A=8000KN，加权平均运输距离为L=4000m，电机车长时制速度v=16km/h，

电机车制动减速度az为

az=vch²/2Lz=（16×1000÷3600）²÷2÷40=0.247米/秒

一．按启动及制动条件确定电机车的牵引重量：

按起条件计算

Qzh≤Pnψ/(ωaz+ip-ωzh′)-P=1000×98×0.2÷（0.009+0.003+0.11×

0.04）-98000=1097.12kN

按制动条件算：

Qzh≤Pzψ/（0.11az+ip-ωzh′）-P=（1000×98×0.17）÷（0.11×

0.247+0.003-0.006）-98000=591284千牛=591.284kN

以较小的牵引重量Qzh =591.28千牛计算电机车牵引的矿车数

Z1=Qzh/（G0+G）=591284/（13030+4900×0.8）=11.32辆

可取11辆

列车有效载重为：

Q= Z1G=11×39200=431200牛=431.2千牛

二．按牵引电动机的温升条件对上述结果进行校核

电机车的牵引力：

F’ zh={P+ Z1(G0+G)} (ωzh′-ip)=1000×{98+11×(13.03+39.2)} ×(0.006-0.003)=2018牛

F’k=（P+ Z1G0) (ωk′+ip)= 1000×（98+11×13.03) ×(0.007+0.003)

=2413牛

每台电动机的牵引力：

F zh= F’ zh÷2=1009牛

Fk= F’k÷2=1207牛

由电动机特性曲线查的

I zh≈21安，V zh≈22km/h

Ik≈23安，Vk≈21km/h

等值电流：

I d=a(I² zht zh +I k ² t k)½ ÷（T1+θ）½=1.15{（21²×10.9+23²×11.4）÷（22.3+25）}½≈17.5安

T1= t zh + t k=Lm/（60×0.75V zh）+ Lm/（60×0.75V k）=3000÷（60×0.75

×6.1）+3000÷（60×0.75×5.85）=10.9+11.4=22.3分

其中V zh=6.1m/s， V k=5.85m/s

由于

I zh＜Ich，电动机温升正常，电机车在牵引数量上也可行

二 计算电机车总台数：

1 按加权平均运输距离和电机车长时速速度计算一次循环时间： T=2L/（60×0.75Vch）+θ=2×4200/(60×0.75×4.45)+24 = 66.04

分

2 每台电机车每班可完成循环次数：

n=60tb/T=60×6/66.04≈6次

3 完成每班出矿量需要的循环次数：

m=CAb/Z1G=1.2×8000 ÷16÷29.4=20 次

4 需要的电机车工作台数：

N1=（m+m1）/n1=(20+5)/6=5台

5 电机车总台数：

N= N1+1=6台

三、矿车总数

Z=K1K2NIZ1=1.1×1.3×5×16=114.4台，取115台。

矿山机械考查题

专业： 安全工程 班级：2013

姓名： 杨同学 学号：[1**********]5 日期： 2016.4.20

一、基本概念简答题（每题6分，共60分）

1、简述翻车机的主要组成及工作原理；

答：翻车机分为两种，分别是前倾式翻车机和圆形翻车机。其中前倾式翻车机有无动力和动力两种形式，它的主要组成为回转架、凸轮、回转轴、带缓冲弹簧的阻爪、支座、手把、止动杆及滚轮。圆形翻车机有手动和电动两种形式。它的组成为旋转笼体、机座、传动轮、支持轮、旋转定位器、操作装置和挡矿板。

翻车机都是用于固定箱式矿车的卸载设备，其中前倾式翻车机是在矿车进入设备后偏离重心重力矩自动翻转和复位而达到卸载的工作；圆形翻车机则是由动力旋转而从设备侧翼卸载的设备，比较快捷和方便。

2、叙述我国生产的电机车牵引电动机的特点；

答： 我国生产的电机车电动机都是适用于矿山的直流串激电动机。相比而言，国产电机车电动机在启动功率上可以小一点；运行状况可以自行调节电动机；且当电压不稳时，其转矩是不受影响的；由于是直流性质，所以并联工作时它的负荷分配较为均匀；其体积小、质量轻、构造等方面都比较适用于矿山系统。

3、矿井提升中，提升钢丝绳的选取有哪些安全规范？

答：由于钢丝绳受各种力的反复作用，所以在安全方面所选择的材料和尺寸都比较严格，其选择是通过计算其安全系数而定的，其安全系数为钢丝破断力之和与其最大静负荷的比值，并规定提升人时，安全系数应大于9，提升物料时应大于6，提升人和物料时应大于7.5，由此而选取钢丝绳。

4、轨道修建弯道时，轨矩为什么要加宽？如何加宽？

答：如果轨距与车轴距相等，则在弯道处车轴受弯道阻力大，磨损也会加大，而适当的加大弯道轨距则可减小阻力及磨损，也要加高外侧车道，在车速过快时减小离心的可能性。轨距加宽除了外轨加高，内轨也要向弯道中心偏离一定距离，并要使矿车不脱轨，两侧车道衔接恰当，通常从弯道两侧直线段切线开始逐步加宽，中心弯道处加宽最大，。

5、简述推车机的主要组成及工作原理；

答：推车机有链式推车机、钢绳推车机、风动推车机。链式推车机由无极曳引链、驱动装置、支架等构成；钢绳推车机由摩擦轮、导向轮、拉紧轮、牵引钢绳、减速器和电动机组成；风动推车机主要有四通阀、气缸、活塞杆和机架几个部分。

链式推车机的工作原理：由推车机后面的推爪推矿车的底挡使矿车前进，当前面的推爪制动时，便阻止矿车的惯性移动并达到制动效果，使矿车到达指定位置。

钢绳推车机的工作原理：用于推动罐笼前的矿车，由驱动装置驱动推爪小车，推爪小车再把矿车推到罐笼里，并有两个推爪小车循环推矿车，一个推矿车，一个做准备。

风动推车机的工作原理：当罐笼在车场水平停稳后操作推车机的四通阀，压气入缸，通过活塞杆推动推爪小车沿导轨前行，再由推爪小车把矿车推进罐笼里并顶出罐内空矿车，推爪小车又复位，由此而达到推动矿车的效果。

6、提升设备制动器的工作原理和特点；

答：提升设备的制动装置为盘式制动器，它是由盘形弹簧产生制动力，靠油压而松闸的。由制动器内的活塞之间的相互作用，使得闸瓦压紧制动盘，靠闸瓦与之间的摩擦力实现制动停车。

其特点是操作简单，安全制动，油压制动性能好且可以获得不同的制动力矩，发生事故能迅速抽回油，达到安全制动的效果

7、钢丝绳绳芯的作用是什么？

答：钢丝绳的绳芯作用是储存绳油、防锈、内部钢丝磨损以及垫付周围钢丝，增加钢丝绳的柔软性。

8、单绳单层缠绕提升机的卷筒宽度是根据什么确定的？

答：由需要容纳的钢丝总长度来确定。有以下公式得出其宽度B

B={（H+Ls）/Πd+3}*（d+ε）毫米

其中H为最深中段的提升高度；Ls为实验用的钢绳长度；3表示为减少绳头在卷筒上固定处的张力而设的3圈摩擦圈。ε为钢绳间距。

且当钢绳在卷筒上过多缠绕时，应避免钢绳在上下层在同一个地方过度，应每隔两个月错动四分之一圈。

9、简述提升机的主要组成；

答：提升机有单绳提升机和多绳提升机，下面则是两种提升机的组成： 单绳提升机组成

①调绳装置：使活卷筒与主轴脱开或连接的装置，调节和更换钢绳。

②减速器：其高速轴用弹性联轴器与电动机轴相连，低速轴用齿轮联轴器与主轴相连，改变提升机速度。

③深度指示器：用于提示操作者在矿井中的位置

④制动装置：使提升机正常停车。

多绳提升机组成

①轴装置：承当运行时的各种动荷载。 ②减速器：调节提升机的运行速度

③车槽装置：保证钢丝绳的负荷均匀，安全运行

10、按电机车的起动条件计算牵引重量时，最困难的起动情况是什么？

答：当重车组沿弯轨上坡牵引启动时最为困难，此时牵引力为

F=(P+ Qzh)( ωaz+ip-ωzh+0.11a)牛顿

这时候牵引力最大。

二、选型设计计算题（二选一40分）

1、运输题

用ZK10－6/250型架线式电机车（查p38，表4-1—机车重、电动机数、长时制速度、长时制电流等）运输；配2米3固定式矿车（p18，表2-1—矿车自重）时；

矿石容重2.0吨/米3

轨道的平均坡度为3‰；

有三个装车站，装车站每班出矿量为：A1=2200千牛，A2=2000千牛，A3=1800千牛；装车站到卸矿点的运输距离为：L1=1800米，L2=3000米，L3=2400米；

每班运输废石、人员、材料设备等所需循环的次数为m1=6次。 当列车往返一次运行中的休止时间为θ＝22分钟，列车不在弯道启动，每班工作6小时，

（1） 设计计算电机车牵引的矿车数；

（2） 该运输水平需要的电机车总台数及矿车总数。

解：查表4-1及表2-1得矿车自重13.03千牛，机车重10000kg，电动机数为2台，长时制速度16km/h，长时制电流2x34安。则有制动速度az=vch²/2Lz=（16

×1000÷3600）²÷2÷40=0.247米/秒，G=0.8Gmm=0.8×4900=39200千牛

①电机车的班运输量及加权平均运输距离：

Ab=A1+A2+A3=2200+2000+1800=6000 千牛

L=（A1 L1+A2 L2+A3 L3）/ (A1+A2+A3)=(2200×1800+2000×3000+1800×2400) ÷6000=2380米

②按启动及制动条件确定电机车的牵引重量： 按起条件计算

Qzh≤Pnψ/(ωaz+ip-ωzh′)-P=1000×98×0.2÷（0.009+0.003+0.11×0.04）-98000=1097.12kN

按制动条件算：

Qzh≤Pzψ/（0.11az+ip-ωzh′）-P=（1000×98×0.17）÷（0.11×0.247+0.003-0.006）-98000=591284千牛=591.284kN

以较小的牵引重量Qzh =591.28千牛计算电机车牵引的矿车数

Z1=Qzh/（G0+G）=591284/（13030+49000×0.8）=11.32辆

可取11辆

列车有效载重为：

Q= Z1G=11×39200=431200牛=431.2千牛

③按牵引电动机的温升条件对上述结果进行校核

电机车的牵引力：

F’ zh={P+ Z1(G0+G)} (ωzh′-ip)=1000×{98+11×(13.03+39.2)} ×

(0.006-0.003)=2018牛

F’k=（P+ Z1G0) (ωk′+ip)= 1000×（98+11×13.03) ×(0.007+0.003)

=2413牛

每台电动机的牵引力：

F zh= F’ zh÷2=1009牛 Fk= F’k÷2=1207牛

由电动机特性曲线查的

I zh≈21安，V zh≈22km/h Ik≈23安，Vk≈21km/h

等值电流：

I d=a(I² zht zh +I k ² t k)½ ÷（T1+θ）½=1.15{（21²×10.9+23²×11.4）÷（22.3+25）}½≈17.5安

T1= t zh + t k=Lm/（60×0.75V zh）+ Lm/（60×0.75V k）=3000÷（60×0.75×6.1）+3000÷（60×0.75×5.85）=10.9+11.4=22.3分

其中V zh=6.1m/s， V k=5.85m/s

由于I zh＜Ich，电动机温升正常，电机车在牵引数量上也可行 ④计算电机车总台数：

按加权平均运输距离和电机车长时速速度计算一次循环时间：

T=2L/（60×0.75Vch）+θ=2×2380÷(60×0.75×4.45)+22 = 45.77分

每台电机车每班可完成循环次数：

n1=60tb/T=60×6÷45.77≈8次

完成每班出矿量需要的循环次数：

m=CAb/Z1G=1.2×6000 ÷11÷39.2=16.70≈17 次

需要的电机车工作台数：

N1=（m+m1）/n1=(17+6) ÷8=3台

电机车总台数：

N= N1+N2=4台

④矿车总数

Z=K1K2NIZ1=1.1×1.3×3×11=47.19台，取48台。

K1K2为矿车检修和备用系数

2、提升题

某矿主井用单绳双罐笼提升设备进行提升工作，矿山年产量800万千牛；矿石容重20.0千牛/米3，井深300米，年工作306天，每日3班，每班6.5小时，井口出车矿车规矩900。

选型设计（选择矿车、罐笼，钢丝绳，提升机及天轮，井架和提升机位置等）

2016.4．20