电动机的选择及设计公式

一、电动机的选择1、空气压缩机电动机的选择1.1电动机的选择（1）空压机选配电动机的容量可按下式计算P=Q(Wi+Wa) ÷1000ηηi2 (kw)式中P——空气压缩机电动机的轴功率，kwQ——空气压缩机排气量，m3/sη——空气压缩机效率，活塞式空压机一般取0.7~0.8（大型空压机取大值，小型空压机取小值），螺杆式空压机一般取0.5~0.6 ηi——传动效率，直接连接取ηi=1；三角带连接取ηi=0.92Wi——等温压缩1m3空气所做的功，N·m/m3Wa——等热压缩1m3空气所做的功，N·m/m3Wi及Wa的数值见表Wi及Wa的数值表（N·m/m3）1.2空气压缩机年耗电量W可由下式计算W= Q(Wi+Wa)T ÷1000ηηiηmηs2 (kw·h)式中ηm——电动机效率，一般取0.9~0.92ηs ——电网效率，一般取0.95T ——空压机有效负荷年工作小时2、通风设备电动机的选择（1）通风设备拖动电动机的功率可按下式计算P=KQH/1000ηηi (kw)式中K——电动机功率备用系数，一般取1.1~1.2Q——通风机工况点风量，m3/sH——通风机工况点风压轴流式通风机用静压，离心式通风机用全压，Paη——通风机工况点效率，可由通风机性能曲线查得ηi——传动效率，联轴器传动取0.98，三角带传动取0.92 （2）通风机年耗电量W可用下式计算W=QHT/1000ηηiηmηs式中ηm——电动机效率，ηs ——电网效率，一般取0.95T ——通风机全年工作小时数3、矿井主排水泵电动机的选择（1）电动机的选择排水设备拖动电动机的功率可按下式计算P=KγQH/1000η (kw)式中K——电动机功率备用系数，一般取1.1~1.5γ——矿水相对密度，N/m3Q ——水泵在工况点的流量，m3/sH ——水泵在工况点的扬程，mη——水泵在工况点的效率（2）排水电耗量估算W=γQH(ZnNnTn+ZmNmTm)/1000ηηmηs (kw·h)式中ηm——电动机效率，ηs ——电网效率，一般取0.95Zn、Zm——正常涌水期和最大涌水期天数Nn、Nm——正常涌水期和最大涌水期开泵台数Tn、Tm——正常涌水期和最大涌水期每台水泵一昼夜工作小时数4、提升电动机的选择（1）电动机的选择对于斜井提升的拖动电动机，其轴功率估算公式为P=K·Fυm/1000ηi (kw)式中K——矿井阻力系数取1.2F——提升机实际使用时的最大静张力差，Nυm——最大提升速度，m/sηi ——减速器传动效率，直连传动取1对于立井提升的拖动电动机，其轴功率估算公式为P=K·Qυmρ/1000ηi (kw)式中K——矿井阻力系数，罐笼提升取1.2；容量在20t以下的箕斗提升取1.15；容量在20~20t带滚动罐耳的箕斗多绳提升取1.1 Q——有效提升重量，Nυm——最大提升速度，m/sηi ——减速器传动效率，直连传动取1ρ——动力系数，对于非翻转箕斗提升取1.3~1.4；对于翻转箕斗提升取1.4~1.5；对于非翻转罐笼提升取1.5~1.6；多绳提升设备取12~13（2）提升机电耗估算○1交流提升吨矿电耗计算交流提升吨矿电耗Wt应根据工作图计算其计算公式为Wt=υmΣFiti/3600×1000ηmηiQ (kw·h/t)式中ΣFiti——工作图各阶段，电动力Fi与相应时间ti的乘积之和，N·sQ——提升容器有效载重，t○2直流提升吨矿电耗计算直流提升吨矿电耗Wt可由下式计算Wt=ΣPiti/3600×1000ηmηiηyQ (kw·h/t)式中ΣPiti——提升工作图各阶段，电动机功率Pi与相应时间ti的乘积之和，kw·sQ——提升容器有效载重，tηy——直流电源效率，发电机组取0.8左右，晶闸管变流装置取0.9○3提升机年电耗量计算主提升机年电耗W的计算公式为W=1.05WtQ1式中Q1——主提升机年提升量，tWt——提升吨矿电耗量，kW·h/t1.05——辅助电气设备电话系数副提升机年电耗Wg的计算公式为Wg=1.05×1.15 W‘tQ2式中：W‘t——提升1t矸石的电耗，kW·h/tQ2 ——提升机年提升矸石量，t1.15——升降人员、下放材料等辅助提升电话系数提升矿物、矸石、下放材料、运输人员等混合提升时，年电耗Wh的计算公式为Wh =（1.1~1.2）WtQ3式中：Q3——提升机年提升量，包括矿物、矸石等，tWt——提升吨矿物电耗量，kW ·h/t1.1~1.2——升降人员、下放材料等辅助提升电话系数二、钢丝绳的选择1、单缠绕式（无尾绳）立井提升机钢丝绳选择计算Q max=Q+Q Z+PH c式中Q max——钢丝绳承受的最大计算静载荷, NQ ——一次提升货载的重量, NQ z ——容器自身重力，NP ——钢丝绳每米重力， N/mH C——钢丝绳悬垂长度， mH c=H j+H s+H zH j ——镜架高度H s ——矿井深度H z ——容器装载高的计算过程：设σB为钢丝绳的抗拉强度，单位为N/m2；S o为钢丝绳中所有钢丝绳面积之和，单位为m2.根据《安全规程》的规定必须满足下式σB·S o/Q+Q Z+PH c≧m a （3-2）式中m a为新钢丝绳的安全系数上式中P和S o为未知数，为了求解上式，必须首先求出P和S o的关系。

令γo表示钢丝绳的比重，单位为N/m3，γo=β·γg，此处γg为刚的比重，其值为78×103N/m3.，β是一个大于1的系数，它是考虑捻绕关系，每米钢丝绳中所用钢丝的长度大于1m。

一般钢丝绳的平均比重近似值取90×103N/m3于是有下式P=γo·S o（3-3）将（3-3）代入式（3-2）并简化整理得c ao B zH m Q Q P -+≥γσ（3-4）代入γo 的值后，得出选择每米钢丝绳重力的公式为c a BzH m Q Q P -⨯+≥-σ61011 （3-5）由上式计算出P 值后，可从钢丝绳规格表中选取每米钢丝绳等于或稍大于P 值的钢丝绳。

由于实际所选钢丝绳的γo 不一定是90×103N/m 3，因此所选绳是否满足安全系数的要求必须按实际所选每米绳重按下式验算，即所选绳安全系数为cZ q a PH Q Q Q m ++= （3-6） 式中；Q q ——所选钢丝绳所有钢丝拉断力之和， NP ——所选绳的每米长度重力， N/m如果式（3-6）不能满足安全系数的要求必须重选钢丝绳，但应首先考虑选取大一级公称抗拉强度的钢丝绳或改变钢丝绳结构类型，最后才考虑选大一级直径的钢丝绳，经验算满足安全系数要求。

三、初步设计中涉及到的公式1、生产能力按下式验证：A=n.q.Φ.t.E/（1-Z ）式中：A——矿山生产能力，t/a;Q——中段矿块生产能力，t/d;n ——分别为中段可布置的矿块数，个；Φ——矿块利用系数，%；T——年工作天数，d;E——地质影响系数；Z——副产矿石率。

2、矿山的服务年限按下式计算：T=Q s÷[A×（1－C）]式中：T——矿山服务年限（年）；Q s——预可采矿产资源储量（。

万t）;A——生产规模（。

万t/年）；C——矿石贫化率（。

%）。

3、采出矿石品位计算a，=（1-p）a式中：a，—采出品位%a —采场地质品位%p —矿石贫化率%4、回采工作面所需风量可按如下公式进行计算：Q h=V×B×H式中：V ——巷道型采场的排尘风速，m/s；B——巷道型采场的平均宽度，m；H ——巷道型采场的平均高度，m ；5、掘进工作面所需风量可按如下公式进行计算：Q h =V×S式中：V ——掘进工作面的排尘风速，m/s ；S ——掘进工作面的断面面积，m 2；6、按柴油设备运行功率计算风量井下的柴油设备为柴油三轮车，单台功率为50kw 。

共需要2台同时使用，按同时作业机台数每千瓦每分钟供风量4m 3计算。

4m 3／min ×50×2=400 m 3／min=6.67m 3／s7、按爆破量计算风量S AL t Q ∙=05.25式中：Q ——工作面需风量；A ——一次爆破装药量；L 0——采场长度的一半mS ——采场横断面积 m 2t ——通风时间 S8、风压计算h′＝αPLQ 2/S 3＝RQ 2式中，α——摩擦阻力系数， kg·S 2/m 4；P ——井巷工程的断面周长，m ；L ——井巷工程的计算长度，m ； Q ——通过井巷工程的风量，（m 3/s ） S ——井巷工程的断面面积，m 2； 局部阻力计算公式为：局部阻力= h′×20%9、初选风机风量计算单台主扇风量计算公式：Q ＝K·Q K 式中： K ——风机装置漏风系数；Q K ——矿井需风量，m 3/s拟安装主扇风压按下式计算：H 全＝H 总 +H 动+H 自+ΔH式中：H 动——风机扩散器后之动压损失H 动=g 2v 2γ mmH 2O ＝2.26 PaH 总——矿井总压差，mmH 2O （1 mmH 2O=9.81 Pa ） H 自——自然总压差，mmH 2O （1 mmH 2O=9.81 Pa ） H 自=(ρ1-ρ2) Hgρ1---井风井空气平均密度,kg/m 3； ρ2---井风井空气平均密度,kg/m 3； H---矿井深度，m ；H 自=(ρ1-ρ2) Hg=0.1×3×9.81=2.94 Pa ΔH—风机装置阻力之和，取180 PaH 全＝94.91+2.26+2.94+180＝280.11Pa10、日平均充填料浆需用量Q d =V d .K 1.K 2=40×1.05×1.3=54.6 m 3/d式中：Q d —日平均充填料浆需用量，m 3/d ；V d —采空区日平均充填体积，m 3/d ；K 1—流失系数，取K 1=1.05；K 2—沉缩比，取K 2=1.3。

11提升钢丝绳选择(1) 最大允许提升速度V max =0.5H =5.67m/s式中：H —提升高度，(2) 提升钢丝绳选择计算① 每米钢丝绳质量s o2100=187******** 6.5zBa Q Q P H m σ+==⨯-⨯-0.70kg/m 式中：Ps —钢丝kg/m ；σ—钢丝绳的抗拉强度，1870Mpa ；Q d —钢丝绳终端悬挂质量，2100kg ；Q g —罐笼质量800 kgQ —装载量1300kgH 0—钢丝绳最大悬垂长度144mm —钢丝绳安全系数，取6.5。