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1、河北工程大学毕业设计目 录摘 要1Summary2第1章 引 言31.1水仓概述31.1.1水仓的建立以及结构背景31.1.2建立水仓的要求41.2水仓中煤泥以及清理51.2.1水仓煤泥沉积的形成背景51.2.2水仓煤泥清理的研究目的及意义51.3煤矿水仓清理技术的研究现状61.4现存的清理方法与技术71.4.1人工清理71.4.2挖装清淤法71.4.3专门设计的水仓清理机81.4.4射流泵和泥浆泵联合清理121.4.5中央排污水泵利用排污泵及管道直接将泥浆从井下排至地面。131.5新型水仓清理系统141.6新型水仓清理系统的研究目标、意义以及预期达到的指标161.6.1研究目标和意义161.
2、6.2预期达到的指标16第2章 水仓清理系统总体方案设计172.1系统的组成172.1.1拦截坝系统172.1.2耙运系统192.1.3转运系统19第3张 耙斗机的设计213.1耙斗机结构及工作原理213.1.1绞车原理223.2耙斗机配套电机的选型243.3耙斗的设计253.3.1耙斗的几何尺寸253.3.2耙斗的容积263.3.3耙斗的插入角和耙角273.4钢绳的设计283.4.1耙斗运行时所需的牵引力283.4.2验算所取的钢绳直径303.5三极齿轮减速器的设计313.5.1减速器各轴传动参数313.5.2减速器齿轮设计333.5.2.1高速级齿轮参数的确定333.5.2.2中间齿轮参数
3、的确定363.5.2.3第三级齿轮的设计373.5.3对中间轴进行设计校核373.6行星齿轮组的设计383.6.1总体设计计算393.6.2计算各齿轮的主要参数393.6.2.1对回程滚筒进行啮合参数计算：403.6.2.2对工作滚筒进行啮合参数计算：413.6.3回程齿轮的强度计算及校核423.6.3.1 ac齿轮传动接触强度校核计算：423.6.3.2 ac传动弯曲强度计算校核453.6.3.3 cb传动接触强度校核483.6.4工作齿轮的强度计算及校核493.6.4.1 ac传动接触强度校核计算493.6.4.2 ac传动弯曲强度计算校核503.6.4.3 cb传动接触强度校核513.6
4、.5轴的强度校核计算523.6.6输出速度及功率校核55第4章 耙斗机的操作、维护与保养564.1耙斗装载机的操作过程564.2润滑与密封564.3齿轮减速器的维护与保养574.4设备的维护574.4.1日常维护574.4.2紧急情况停车574.5耙斗装载机常见的故障及其消除的方法58总结与展望59结束语60参考文献61附 录63附录一 基于por/e的行星轮绞车的三维立体造型63附录二 对工作太阳轮的ANSYS分析结果67附录三 耙斗的Pore实体造型和ANSYS分析68附录四 P-15B耙斗机装配图、行星轮装配图、零件图、传动间图69致谢703摘 要本学位论文针对目前煤矿水仓中沉积的煤泥及
5、煤泥的特性而设计出一种新型的煤矿水仓清理系统,该机器可根据煤泥的特性将不同层面的煤泥一次性清理，对于解决多年来水仓中煤泥沉积而带来的诸多不便和清理效率低下等问题提供了更好的研究平台,对于提高劳动效率和系统的可靠性都有重要的意义。该系统由水坝系统，耙挖系统，装运系统三部分组成。动力系统由电动机，绞车，三级齿轮减速器组成；装载输送系统由耙斗机组成；支承行走部由台车与车架组成。它结构紧凑，工作灵活，可靠性高，成本低，对工作介质的适应能力强。该设备可连续工作且满足一次清理全断面的要求，提高水仓清理的效率，缩短清挖时间，给企业节省了开支，具有较高的应用和推广价值。关键词: 煤矿水仓清理系统 煤泥 耙斗挖
6、掘机 拦截水坝 SummaryThis view of the present dissertation deposition of coal mine water storage characteristics of slime and slime designed a new type of coal sump cleaning system, the machine can be different according to the characteristics of slime slime one-time clean-up levels, the solution Water st
7、orage in slime deposited over the years brought a lot of inconvenience and inefficiency issues such as clean-up provides a better research platform, for the improvement of labor efficiency and system reliability are important.The system consists of the dam system, rake dig system, shipping system co
8、mposed of three parts. Power system consists of motors, winches, three gear reducer composition; load carrier system composed by the rake fighter; supporting travel unit formed by the car and the frame. It is compact in structure and flexibility, high reliability, low cost and adaptability to the wo
9、rk of medium intensity. The equipment can work continuously and satisfy all sections of the Clean-up requirements, increase water storage cleaning efficiency, reduce customs clearing dug Shi Jian, saved on costs for enterprises with high value application and promotion.Key words：coal mine sump clean
10、ing system Slime Rake shovel Blocking dams第1章 引 言1.1水仓概述水仓是矿井涌水的的贮仓，起着存水和沉淀的作用，是保证安全生产、防止矿井水灾的重要设施。1.1.1水仓的建立以及结构背景随着煤矿生产朝着安全、高效方向发展，采掘系统以及运输系统已基本实现机械化。在采掘过程中，由于地下水和采煤生产的回水存在，但水量大小无法控制，且煤泥水中夹带着碎煤及其他杂物，随时将水排出地面又不现实，处于生产安全的考虑，就必须建立水仓。煤矿井下水仓是保证安全生产、防止矿井水灾的重要设施。随着矿井开采的延伸，矿井涌水量逐渐增大，排水泵不能及时排往地面的涌水积存在井下水仓中
11、。煤矿安全规程第一百八十条规定，主要水仓必须有主仓和副仓，一个水仓清理时，另一个水仓能正常使用，并始终保持原设计容积的34以上，如此循环交替工作。随着矿井开采深度增大和涌水量增多,水仓内淤积了大量的淤煤, 而水仓容积有限,使得井下水仓有效蓄水容积减小，故而必须定期清理。水仓的作用主要有两个：一是存水；二是沉淀。一般情况下，矿井的每个水平必须设置两个水仓，分为内环和外环,长度在200500m左右。图1-1是双侧水仓的结构示意图。双侧布置是水仓设在水泵房的两侧。这种布置型式在一条水仓清理时，车场易有积水，卫生条件差。为防止清仓是水淹车场，可采取开平水沟或开进水小巷处理。一般用于水从两侧流入水仓和水
12、仓可能扩建时。每个水平的掘进和采煤工作面等涌出的污水由潜水泵抽出，通过一系列的明渠、暗道，污水夹杂着煤泥等杂质污垢流入所在水平的水仓。通常情况下水仓每年清挖一次，但涌水较大的矿井或水平,则需清挖23次，以保证生产需要。1左水仓；2右水仓；3水泵房；4管子道；5通道；6小绞车硐室；7变电所；8车场；9井筒；10联络道 图1-1 矿井水仓概图1.1.2建立水仓的要求对于建立井下水仓时,主要有以下要求： 1、井底车场形式，水泵硐室位置和围岩条件；2、水仓必须由主仓和副仓两条独立且互不渗漏的巷道组成；3、主排水硐室应布置在水仓的同侧；4、水仓高度大于2米；5、水仓的有效容量在正常涌水量小于1000立方
13、米/小时，有效容量大于8小时最小涌水量；正常涌水量大于1000立方米/小时，有效容量大于2（最小涌水量+3000）立方米，且符合有效容量大于4小时最小涌水量；6、水仓进口处，应设置篦子，对水砂充填、水力采煤和其它污水中带有大 量杂质的矿井，还应设置沉淀清理系统。设有沉淀池的水仓，根据沉淀，清理和备用的需要，一般分多组进行布置，每组水仓分沉淀仓和清水仓两部分。当水仓水为侵蚀性水时，还要考虑分区处理或水质处理。由于井下水仓规定容量与涌水量有关,但与矿井的年产量没有直接关系。所以，高度和长度根据本矿井实际涌水量设计。1.2水仓中煤泥以及清理1.2.1水仓煤泥沉积的形成背景水仓中煤泥的形成是由多方面的
14、因素引起的，首先是水的来源： 挖掘机在挖掘采煤的过程，有时挖掘到深层就会触到地下水层，这些水不断地渗出也会产生不小的水量。 机器在持续挖掘工作的时候由于工作强度非常大，机器做功会产生大量的热量对机身不利，必须需要很多水来降温。这样隧道中就会沉积很多水，这些水要及时排出否则会淹没矿井，那么这些水在排出的时候，周围的粉尘，泥沙和煤的小颗粒会溶入水中被这些水带走进入水仓在水仓中沉积后行成煤泥。水仓煤泥成分复杂：有粒状煤、煤泥灰、有喷浆作业的时候还会有水泥、黏土等，煤矿其他杂物也会冲到水仓内，与煤泥混在一起。从黏度分布来说，大体上颗粒状煤泥黏度小，呈散粒状态，造浆抽排困难，糊状煤泥黏度较高，容易抽排，
15、但脱水困难，不易处理。不同煤矿，不同地质条件不同煤质，煤泥的粒度和黏度也不同，综合处理工艺应全面考虑。1.2.2水仓煤泥清理的研究目的及意义水仓淤泥属于高粘度、膏体状固液两相流体，形态介于固体和液体之间，在常温常压下不具有流动性，经扰动又呈稀糊状流体，清挖起来十分困难。但如果不及时清理竟会造成： 减少水仓的有效容积，慢慢堵塞水仓，从而失去水仓的作用； 当积淤过多时，杂物会进入吸水井,然后被吸入水泵,使水泵的过流部件磨损加剧； 吸水井淤泥过多时会堵塞吸水龙头，造成排水困难或无法排水。所以必须要清理，因此,定期和高效地清挖水仓是提高矿井排水系统安全性和经济性重要途径之一。以往曾有人采取过一些所谓科学的机械化清挖措施，如采用渣浆泵向外抽排，刮板机向外刮运，扒斗机、铲斗机装罐外运等，但终因各种设备操作复杂、费时、费功、工作效率低下、清挖效果差等原因，至今未
