主斜副立井提升设备选型毕业设计__新.doc

阳泉学院阳泉学院 毕毕业业设设计计说说明明书书 毕业生姓名毕业生姓名：员海强员海强 专业专业 ： 矿山机电矿山机电 学号学号 ： 090524024090524024 指导教师指导教师安道星安道星 所属系（部）所属系（部） ： 机械电子工程系机械电子工程系 二二一二年五月一二年五月 阳泉学院阳泉学院 毕业设计评阅书毕业设计评阅书 题目：题目： 150150 万吨主斜副立提升副井提升设备的选型万吨主斜副立提升副井提升设备的选型 机械电子工程机械电子工程 系系 0909 矿山机电矿山机电 专业专业 姓名姓名 员海强员海强 设计时间：设计时间：20122012 年年 2 2 月月 2727 日日-2011-2011 年年 5 5 月月 2020 日日 评阅意见：评阅意见： 成绩：成绩： 指导教师：指导教师： （签字）（签字） 职职 务：务： 20122012 年年月月 日日 I 阳泉学院阳泉学院 毕业设计答辩记录卡毕业设计答辩记录卡 机械电子工程机械电子工程 系系 0909 矿山机电矿山机电 专业专业 姓名姓名 员海强员海强 答答 辩辩 内内 容容 问问 题题 摘摘 要要评评 议议 情情 况况 记录员：记录员： （签（签 名）名） 成成 绩绩 评评 定定 指导教师评定成绩指导教师评定成绩答辩组评定成绩答辩组评定成绩综合成绩综合成绩 注：评定成绩为注：评定成绩为 100 分制，指导教师为分制，指导教师为 30%，答辩组为，答辩组为 70%。 专业答辩组组长：专业答辩组组长： （签名）（签名） II 201 年年 月月 日日 i 前前 言言 矿山运输与提升是煤炭生产过程中不可少的重要生产环节；有人 把矿山运输与提升形象的比作矿山生产的动脉和咽喉。 从安全生产的角度看，矿山运输与提升事故占很大比例，据统计， 有四分之一以上的安全事故发生运输与提升的环节，仅次于顶板事故 而居第二位。轻者，影响煤炭产量，重者，则会危及人身安全。因此， 煤矿安全生产离不开运输与提升的安全。从经济角度看，矿山运输与 提升费用在生产成本中占的很大的比例，因为地面及井下运输与提升 设备很多，从事运输和卸载的工人数几乎占全矿工人的一半。因此， 正确的配置运输与提升设备及合理阻止运输与提升工作，对提高煤炭 的产量，降低成本和提高工人劳动生产率有着重要的作用。从人员上 下井消耗时间来看，工人从入井到采掘工作面作业地点往往需要 1- 1.5h。有的要爬斜坡、上下山、体力消耗很大，工作耐力受到很大的 影响， 这种损失是无形的巨大的。因此，开发和选用先进的辅助运输 系统，对于煤矿实现高产高效和提高矿井生产的安全性具有重要意义。 ii 目录目录 摘摘 要要 IVIV 第一章第一章 矿井提升设备的结构和工作原理矿井提升设备的结构和工作原理 1 1 第一节 矿井提升设备的主要组成部分.1 1.提升机.1 2.提升钢丝绳.7 3.提升容器.9 4.井架与天轮11 第二节 矿井提升设备的工作原理.14 第二章第二章 副井提升设备选型计算副井提升设备选型计算 1515 第一节 罐笼的选择15 1.确定合理的经济速度.15 m V 2.估算一次提升循环时间.16 x T 3.提升容器的选择16 第二节 选择提升钢丝绳17 1.单绳端荷重18 2.钢丝绳悬垂长度19 3.钢丝绳单位长度质量19 4.钢丝绳安全系数校核20 5.钢丝绳的使用与维护20 6.钢丝绳的检查和试验20 第三节 选择提升机和天轮.21 1.提升机卷筒直径 D 22 2.实际需要卷筒的容绳宽度22 3摩擦圈数.22 4.钢丝绳实际最大静张力的校验23 5.钢丝绳实际最大静张力差的校验23 6.天轮的选择23 第四节 提升机与井筒相对位置的计算.23 1.确定井架高度24 2.计算卷筒中心至井筒中钢丝绳间的水平距离24 iii 3.计算钢丝绳弦长24 4.内外偏角 12的计算 .24 第五节 预选提升电动机.26 1.估算电动机的功率26 2.确定电机额定转数与电动机额定功率26 3.提升机实际最大提升速度27 4.提升系统变为质量的计算27 第六节 运动学参数计算.28 1.主加速度的确定28 1 a 2.减速度的确定 .29 3 a 3.爬行速度和距离29 4.速度图计算29 第七节 动力学参数计算.30 第八节 电动机容量校验.31 1.电机温升验算32 2.电动机等效功率的计算32 3.工作过负荷校验33 4.特殊过负荷校验33 第九节 电耗及效率计算.33 第十节 副井提升平衡作业表.34 第三章第三章 矿井提升设备的使用和维护矿井提升设备的使用和维护 3535 第一节 矿井提升设备的操作35 一、 采区提升设备的操作 35 第二节 提升设备的使用和维护35 结束语结束语 3838 参考资料参考资料 3939 致致 谢谢 4040 iv 摘摘 要要 中国幅员辽阔，矿产丰富，煤炭生产量已跃居世界前列，其中近 95%是 以井下开采方式开采，需要通过一系列运输提升设备提到地面以实现其使 用价值。作为生产的基本环节，提升、运输设备的合理结构和设计，安全 经济运行和科学管理维护，直接关系到矿井生产能力及技术经济指标。矿 井提升需要用一些专用的提升设备，是矿山较复杂而庞大的机电设备，它 不仅承担物料的提升与下放任务，同时还上下人员。矿井提升设备是沿井 筒（包括斜坡和盲井）升降人员，提升煤炭、矿石、器材的机械设备。主 要组成部分是：提升容器，提升钢丝绳，提升机，井架及装卸载设备等。 本设计主要对矿井生产所用的提升设备的选型进行的一次合理选择。分三 章就以上设备的选型计算方法进行系统论述。 关键词：关键词：提升机 副井 阳泉学院-毕业设计说明书 1 第一章第一章 矿井提升设备的结构和工作原理矿井提升设备的结构和工作原理 第一节第一节 矿井提升设备的主要组成部分矿井提升设备的主要组成部分 1.提升机提升机 矿井提升机是矿井提升设备中的动力部分，由电动机、减速器、主轴 装置、制动装置、深度指示器、电控系统和操纵台等组成。 我国目前广泛使用的提升机可分为两大类：单绳缠绕式提升机（分为 小绞车（滚筒直径 2m 以下）和提升机）和多绳摩擦式提升机及内装饰提升 机 一、单绳缠绕式提升机 单绳缠绕式提升机的工作原理：把钢丝绳的一端固定到提升机的滚筒 上，另一端饶过井架上的天轮悬挂提升容器。这样，利用滚筒转动方向不 同，将钢丝绳缠上或松放，以完成提升或下放容器的工作。 按滚筒数目不同，单绳缠绕式提升机有单滚筒和双滚筒提升机两种。 双滚筒提升机在主轴上装有两个滚筒，其中一个与主轴用键固定连接，称 为固定滚筒或死滚筒；另一个滚筒滑装在主轴上，通过调绳离合器与主轴 连接，称为游动滚筒或活滚筒。将两个滚筒做成这种结构的目的，是为了 在需要调绳及更换提升水平时，两个滚筒可以有相对运动。单滚筒提升机 只有一个滚筒，一般用于单钩提升。 型号意义： 1、主轴装置 （1）作用 1）缠绕提升钢丝绳； 2）承受各种正常载荷，并将载荷经轴承传给基础； 3）承受在各种紧急事故下所造成的非常载荷；（一般要求在非常载荷 阳泉学院-毕业设计说明书 2 作用下，主轴装置的各部分不应有残余变形。 ） 4）当更换提升水平时，调节钢丝绳的长度（仅限双滚筒提升机） 。 （2）结构 主轴装置包括滚筒、主轴、主轴承及调绳离合器（双滚筒特有）等。 滚筒的筒壳通过轮辐、轮毂用键和轴固定（固定滚筒） ，筒壳外边一般 均设有木衬，木衬上车有螺旋导槽，以便使钢丝绳在滚筒上作规则排列， 并减少钢丝绳的磨损。2m 单滚筒只有一个制动盘，而单滚筒 2.5m 则有两 个制动盘。当单滚筒作双钩提升，左侧钢丝绳为下边出绳，右侧钢丝绳为 上边出绳。单钩提升时为上边出绳，单滚筒由于调绳不方便，为此做成双 滚筒。双滚筒的左滚筒通过调绳离合器与主轴连接。 （3）调绳离合器 1）作用 使活滚筒与主轴连接或脱开，以便在调节绳长或更换提升水平时，使 活滚筒与死滚筒有相对运动。 2）种类 调绳离合器可分三种即齿轮离合器、摩擦离合器、蜗轮蜗杆离合器。 JK 型提升机采用齿轮离合器。 3）齿轮离合器 a、结构（ 图 1-1） 阳泉学院-毕业设计说明书 3 图 1-1 齿轮调绳离合器 b、控制系统 图 1-2 离合器打开：压力油K 管nmsr（压力油将活塞销顶起，活 塞销下端离开轮毂凹槽，解除闭锁，同时使 r 的空间与 j 孔相通） jihgfe离合油缸左腔； 离合油缸右腔dcbaL 管油池。缸体带动外齿轮向左移动， 直到与内齿圈脱开。 离合器合上：压力油L 管abcd离合油缸右腔； 离合油缸左腔efghijpqsmnK 管油池。缸 体带动外齿轮向右移动，直到与内齿圈啮合。 注意：连锁阀的阀体固定在外齿轮的侧面，阀中的活塞销靠弹簧的作 用插在轮毂的凹槽中，可以防止提升机在运转中离合器齿轮因震动等原因 自动脱开 阳泉学院-毕业设计说明书 4 图 1-2 调绳离合器的控制系统 （三）制动系统 作用： 1、正常停车 2、工作制动 3、安全制动 4、双滚筒提升机在更换水平、调节绳长或更换钢丝绳时，能闸住游动 滚筒。 制动系统由制动器和传动机构组成。制动器是直接作用于制动轮或制 动盘上产生制动力矩的部分，分为盘式和块式；传动机构是控制及调节制 阳泉学院-毕业设计说明书 5 动力矩的部分，分为油压、压气、弹簧式。JK 型提升机采用的是液压站与 盘式制动器配合构成的盘式制动系统。 1、盘式制动器 （1）结构 （2）工作原理 1）松闸 2）抱闸 2、液压站 （1）作用 1）在工作制动时，产生不同的工作油压，以控制盘式制动器获得不同 的制动力矩； 2）在安全制动时，实现二级安全制动； 3）控制调绳装置 （2）工作原理 图 1-3 1）工作制动 2）安全制动 3）调绳装置 阳泉学院-毕业设计说明书 6 图 1-3 液压站工作原理 二、多绳摩擦式提升机 多绳摩擦式提升机其特点是靠钢丝绳与摩擦轮之间的摩擦力传动。这 种提升机由于具有安全可靠、体积小、质量小，适用于深井提升等优点， 在我国矿井提升中得到广泛应用。 三、内装式提升机 从提升机的工作原理来看，它亦属于摩擦提升范畴，但它实现了内装。 阳泉学院-毕业设计说明书 7 所谓内装，就是将拖动电机直接装载摩擦轮内部，使电机转子与摩擦轮成 为一体。它把由电动机、减速器和摩擦轮组成的常规式，发展成为省去减 速器，而使摩擦轮相当于电动机的转子，主轴相当于电动机定子的高度机 电合一的结构新颖的提升机。 2.提升钢丝绳提升钢丝绳 作用： 一、钢丝绳的结构 组成：钢丝股+绳芯（纤维绳芯（常用） 、金属绳芯） 。 材质： 1、钢丝 为优质炭素结构钢，一般直径为 0.44。矿井提升抗拉 强度一般采用 1700Mpa 以下的。 2、钢丝绳表面 光面和镀锌（常用于摩擦提升）两种。钢丝的表面 状态标记代号为：光面钢丝，NAT；A 级镀锌钢丝，ZAA；AB 级镀锌钢丝， ZAB；B 级镀锌钢丝，ZBB。 3、绳芯 分金属芯纤维芯。 纤维绳芯作用：（1）减少股间钢丝的接触应力； （2）缓和弯曲应力； （3）储存润滑油，防止绳内钢丝锈蚀。 金属绳芯的特点：与相同断面的纤维绳芯相比，金属断面大，抗破断 能力大，具有耐横向压力大，不易变形等优点。但其柔软性差，不耐腐蚀。 绳芯的标记代号：纤维芯（天然或合成的） ，FC；天然纤维芯，NF； 合成纤维芯，SF；金属丝绳芯，IWR；金属丝股芯，IWS。 二、钢丝绳的分类、特点及应用 （一）分类及特点 1、按钢丝绳的捻法分 阳泉学院-毕业设计说明书 8 可分为右交互捻（ZS） 、左交互捻（SZ） 、右同向捻（ZZ） 、左同向捻 （SS）四种。标记代号中，第一个字母表示钢丝绳的捻向；第二个字母表 示股的捻向；“Z”表示右捻向， “S”表示左捻向。 左捻：按左螺旋方向将股捻成绳。 右捻：按右螺旋方向将股捻成绳。 交互捻：绳中的股的捻向与股中丝的捻向相反。 同向捻：绳中的股的捻向与股中丝的捻向相同。 特点：同向捻钢丝绳柔软，表面光滑，接触面积大，应力小，使用寿 命长，绳有断丝时，断丝头部会翘起便于发现，所以矿井提升多用同向捻 钢丝绳。但同向捻钢丝绳有较大的恢复力，稳定性较差，易打结。交互捻 钢丝绳的结构稳定 2、按钢丝在股中互相接触情况分 （1）点接触钢丝绳 股中各层钢丝捻距不等，钢丝间呈点接触状态。 这种钢丝绳造价较低，但钢丝间接触应力大，特别是钢丝绳在绕过滚筒和 天轮时，钢丝有应力集中和二次弯曲现象，所以寿命较短。 （2）线接触钢丝绳 股中各层钢丝以等捻距捻制，钢丝间呈线接触 状态。这种钢丝绳工作时应力降低，耐疲劳性能好，结构紧密，无二次弯 曲现象，寿命较长。 （3）面接触钢丝绳 它是将线接触钢丝绳股进行特殊碾压加工，使 钢丝产生塑性变形而呈棉接触状态，然后再捻制成绳的。面接触钢丝绳具 有结构紧密，表面光滑，不易变形，钢丝间接触面积大，刚性强和耐磨损 等优点 3、按绳股断面形状分 （1）圆形股绳 绳股断面为圆形。这种绳易于制造，价格低，是矿 井提升应用最多的一种钢丝绳。 阳泉学院-毕业设计说明书 9 （2）异形股绳 绳股断面形状有三角形和椭圆形两种。 三角股钢丝绳：强度比同直径圆形股绳要高，承压面积大，外层钢丝 磨损小；外层钢丝粗，排列方式好，抗挤压性能好，尤其是在多层缠绕时， 过渡比较稳定；寿命比圆形股长。 椭圆股钢丝绳：支撑面积大、抗磨损性能好，但绳的稳定性差，不适 于承受较大的挤压力。这种绳股多用来与其它绳股捻制成多层不旋转钢丝 绳。 3. .提升容器提升容器 一、提升容器的种类 按用途和结构可分为：箕斗、罐笼、矿车、吊桶等。 箕斗 分为立井箕斗和斜井箕斗，专用于主提； 罐笼 既可用于主提，也可用于副提； 矿车 斜井提升； 吊桶 立井井筒开凿时的提升 二、罐笼 罐笼按其构造不同可分为普通罐笼和翻转罐笼，后者应用较少。 普通罐笼有单层、多层和单车、双车以及单绳、多绳之分。标准普通 罐笼按固定车厢式矿车名义装载质量确定为 1t、1.5t、3t 三种形式。 1、立井普通罐笼型号意义 （1）单绳罐笼 如：GLS11/1、GLGY12/2 阳泉学院-毕业设计说明书 10 （2）多绳罐笼 2、罐笼的主要结构 图 1-4 单绳 1t 单层普通罐笼。 提升钢丝绳绕过双面夹紧楔形绳环与罐笼的主拉杆连接。罐笼是由横 梁、垂直立柱通过铆接和焊接结合成的金属框架结构，周围用不同厚度的 钢板包围，罐笼四角为切角型式，这样既有利于井筒布置又制作方便。罐 笼顶部有半圆弧形淋水棚和可以打开的罐盖，以供运送长材料用，罐两端 设有帘式罐门，为了将矿车推进罐笼，罐笼底部敷设轨道，为了防止提升 过程中发生跑车事故装有阻车器。 在罐笼上设有罐耳并使其紧靠在罐道上保证罐笼平稳的沿着罐道运行。 罐道可分为刚性及柔性两种，刚性罐道有钢轨罐道、木罐道及组合罐道三 种；柔性罐道即钢丝绳罐道。罐笼上部还设有防坠器（又称为断绳保险器） 。 阳泉学院-毕业设计说明书 11 图 1-4 单绳 1 t 单层普通罐笼结构 阳泉学院-毕业设计说明书 12 4.井架与天轮井架与天轮 一、井架是矿井地面的重要建筑物之一，它用来支持天轮和承受全部 提升重物，固定罐道和卸载曲轨，架设普通罐笼的停灌装置等。井架有木 井架，金属井架，混凝土井架，装配式竞价等。 （1）木井架：用于服务年限较短（68 年） 、产量较低的小型矿井 （2）金属井架：目前使用较为广泛，构建可在工厂制造，工地进行安 装。服务年限长，耐火性好，弹性大，能适应提升过程中发生的振动。但 成本较高，钢材消耗大，容易腐蚀，故必须注意保护，每年都应涂防腐剂 一次。 （3）混凝土井架：其优点是节省钢材，服务年限长，耐火性好，抗震 性强。缺点是自重大，必须加强基础，因而成本高，施工期长 。 （4）装配式井架：用钢管河槽钢装配而成。用于竖井开凿施工井架， 其优点是便于运输和拆装。 二、天轮是矿井提升系统中的关键部件之一，安装在井架上，作支撑 引导钢丝绳转向之用。可以分为三种： （1）井上固定天轮：轮体只作旋转运动，主要用于竖井提升及斜井箕 斗提升。 （2）凿井及井下固定天轮 （3）游动天轮：轮体除作旋转运动外，还可沿轴向移动，主要用于斜 井串车提升。 第二节第二节 矿井提升设备的工作原理矿井提升设备的工作原理 矿井提升设备是联系矿井井下与地面的“咽喉”设备，在煤炭生产中 占有特别重要的地位，它的用途是沿井筒提升有用矿物和矸石，升降人员， 阳泉学院-毕业设计说明书 13 设备，下放材料等。 矿井提升系统根据倾角及提升容器的不同分为以下几种： （一） 竖井普通罐笼提升系统：其原理是其中一个罐笼位于井 底进行装车，另一个罐笼则位于井口出车平台，进行卸车，两条钢 丝绳的两端，一端与罐笼相连，另一端绕过井架上的天轮，缠绕并 固定在提升机的滚筒上。滚筒旋转即可带动井下的罐笼上升，地面 的罐笼下降，使罐笼在井筒中上下往复运动，进行提升工作。 （二） 斜井串车提升系统：其工作原理是两条钢丝绳的两端， 一端与若干个矿车组成的串车相连，另一端绕过井架上的天轮缠绕 并固定在提升机的滚筒上，通过井底车场，井口车场的一些装卸载 辅助工作，滚筒旋转即可带动串车组在井筒中往复运动，进行提升 工作。 阳泉学院-毕业设计说明书 14 阳泉学院-毕业设计说明书 15 第二章第二章 副井提升设备选型计算副井提升设备选型计算 第一节第一节 罐笼的选择罐笼的选择 已知下列基本参数： 矿井年产量：An=150 104t年 最大班下井人数：580 人 每班出矸：400t 下材料、设备：38 次 下炸药：2 次 保健车：2 次 副井井筒深度：=290m s H 矿井年工作日：天300 n b 矿井日工作小时数：14 r th 运送最重设备质量：15t 矸石散集容积质量：1.76tm3 矿车规格：MG3.39B 1.确定合理的经济速度确定合理的经济速度 m V =0.4=0.4 m V zsx HHH 式中: H提升高度(m); 装载高度(m),=0; z H z H 矿井深度(m), =290m; s H s H 卸载高度(m), =0; x H x H 则: =0.4=0.4=6.81m/s m V zsx HHH290 阳泉学院-毕业设计说明书 16 2.估算一次提升循环时间估算一次提升循环时间 x T m x m VH T Va 式中: 提升加速度,罐笼一般取 0.5-0.7m/s2估取=0.5m/s2aa 罐笼在卸载曲轨内爬行时间,取=5s; 罐笼装载时间(休止时间)休止时间不同，可查表。 则: =+=+5+=56.2+ x T m H V m V a5 . 0 81 . 6 81 . 6 290 3.提升容器的选择提升容器的选择 由于矿车型号是 MG3.39B，有关矿车数据如下： 容积：v=3.3m3 矿车高：H=1300mm 矿车自重：q=1270kg 则 Q矸石=rv=1.763.3=5.808（t) 由于下放最重件 15 吨，所以三吨矿车单层双侧普通罐笼 GLGY- 31/1，查表得， Q载重=6720kg,Q自重=4500kg 查表可知对于单层罐笼，两侧进车 =15s，其他情况可按规定相应取得， 则每次提升不同物品所需时间如下： 提矸时：Tx1=56.2+15=71.2s 提人时：Tx2=56.2+24=80.2s 下放保健车：Tx3=56.2+15=71.2s 下放炸药：Tx4=56.2+260=176.2s 下放材料：Tx5=56.2+38=94.2s 同时煤矿安全规程规定： (1)要求最大下井作业必须在 40min 内完成； 阳泉学院-毕业设计说明书 17 (2)罐笼提升最大班作业时间必须小于 5 小时，因此必须在规定时间内 完成任务。在计算最大班下井人员，矸石及材料提升时间应该遵守下列规 定：升降工人时间，按下井工人提升时间的 1.5 被计算；升降其他人 员时间，按升降工人时间的 20计算；提升矸石量按下井日出矸量的 50考虑; (3)能够运送井下设备的最大最重部件; 所以,每班运输不同材料所需时间如下: 提矸时:T1=71.271.2=4931.6s vr Ag 75 . 1 3 . 3 400 式中 Ag每班出矸率T/班。 提人时：T2=Tx2=80.2=1938.2s 24 580 24 580 下放材料：T5=Tx5=94.2=1789.8s 2 38 2 38 下放保健车：T3=Tx32=71.22=142.4s 下放炸药：T4=Tx42=176.22=352.4s 总提升时间 T=T1+T2+T3+T4+T5=4931.6+1938.2+142.4+352.4+1789.8=9154.3s= 2.67（h）5（h） T2=1938.2（s）=32(min)40(min) 两个要求均符合，所以选择 GLGY-31/1 型单层车单绳罐笼合适 第二节第二节 选择提升钢丝绳选择提升钢丝绳 副井提升作业多种多样，应以最终的终端载荷来计算并选择钢丝绳， 提升钢丝绳是提升系统的重要组成部分，它直接关系到矿井的正常生产和 人员的安全，还是提升系统中经常更换的易耗品在矿井提升中，根据用 涂，选用合适的钢丝绳，扬长避短，充发挥它们的作用。 阳泉学院-毕业设计说明书 18 决定钢丝绳的类型，首先应按以下原则确定： （1）使用中不松股； （2）符合使用场合及条件； （3）特别注意作业的安全。 同时还应考虑以下因素： （1）在静筒淋水大，水的酸碱度高，以及在出风井中，由于腐蚀严重， 应选用镀锌钢丝绳； （2）在磨损严重条件下使用的钢丝绳，如斜井提升等，应选用外层钢 丝尽可能粗的钢丝绳； （3）弯曲疲劳为主要损坏原因时，应选用接触式或三角股绳； （4）实践证明，提升钢丝绳用同向捻绳较好，多绳摩擦提升用左右捻 各半：单绳缠绕式提升钢丝绳的选用原则是：为防止缠绕是松捻，钢丝绳 的捻向应与绳在卷筒上缠绕时的螺旋线方向一致，目前单绳缠绕多为右旋， 所以多选右同向捻绳； （5）罐道绳最好用半密封绳或三角股绳，表面光滑，耐磨损； （6）用于温度高或有明火的地方如矸石山等，最好用金属绳芯钢丝 绳。 提升钢丝绳是煤矿提升运输系统的一个重要组成部分，因此， 煤矿安 全规程对矿井提升钢丝绳有专门规定。近年来，尽管各矿按照规定要求 加强了提升钢丝绳的检查和保养，但是，每年任然有断绳事故发生。 副井提升作业复杂多变，通常以提升矸石为准来选择钢丝绳，但在选 绳之后应对提人时的安全系数进行验算，以保证安全。 1.单绳端荷重单绳端荷重 Qd=Q+Qz 式中： 一次提升量，=6720 kg；QQ 阳泉学院-毕业设计说明书 19 容器质量，=4500 kg； Z Q Z Q 则：Qd=Q+Qz= 6720+4500 =11220 kg 绳端荷重 Gd=Qdg=1122010=112200N 2.钢丝绳悬垂长度钢丝绳悬垂长度 cjsz HHHH 式中： 井架高度，近似取值=25； j H j H 矿井深度，=290； s H s H 装载高度，=0； z H z H 则： Hc=25m+290m+0m=315 3.钢丝绳单位长度质量钢丝绳单位长度质量 1.1 d k B c Q P H m 式中： 钢丝绳单位长度质量（） ； k P/kg m 钢丝绳的公称抗拉强度，取=170； B B 2 /kg mm 钢丝绳的静力安全系数，查表取=9.2； 则： Pk=6.6 315 .29 1001701011 11220 66- /kg m 查钢丝绳规格表选用钢丝绳 46 NAT 6I9 股（1+6+12） +NF1665ZZ190663GB8707-88 其技术特征为： 钢丝绳直径：d=46 mm； 绳中最粗钢丝直径：D=3.0 mm； 钢丝绳全部钢丝断裂力总和：QD=1365000N; 阳泉学院-毕业设计说明书 20 每米重:p=7.611/m。 4.钢丝绳安全系数校核钢丝绳安全系数校核 m=9.99.2 10611 . 7 3351011220 1365000 Q Q d D c pHg 所选钢丝绳满足安全要求，合格可用。 5.钢丝绳的使用与维护钢丝绳的使用与维护 使用中的钢丝绳润滑是非常重要的，它关系到钢丝绳的使用寿命及安 全运行。润滑的作用归纳有三： 1) 保护钢丝不锈蚀； 2) 起润滑作用，减少钢丝绳的磨损； 3) 防止湿气、水分浸入绳内，并补充绳芯油量。 在使用中要正确地选用润滑油。对润滑油提出以下要求： 1) 粘稠性好，能使油脂紧密粘附在绳上，振动、淋水也甩冲不掉； 2) 要有较好的粘温特性，低温时不硬化，高温时不流失； 3) 防锈和润滑性能好，应含酸碱性，应有一定的透明度，以便发 现磨损及断丝。 6.钢丝绳的检查和试验钢丝绳的检查和试验 提升钢丝绳每天必须以 0.3m/s 的速度进行详细检查并记录断丝情况。 有关断丝和钢丝绳断面缩小的极限要求和换绳要求见煤矿安全规程有 关规定。 钢丝绳如遭受卡罐或突然停车等猛烈拉伸时必须立即停车检查，遭受 冲击拉伸的一段如果长度增长 0.5%以上或有明显损伤，应更换新绳。 多绳缠绕时由下层转到上层的一段绳，由于磨损严重，必须加强检查 并且每季度移绳四分之一圈。 钢丝绳的检查方法目前大量采用眼睛观察和用手掳绳检查，这不仅劳 阳泉学院-毕业设计说明书 21 动条件差而且不能检查绳内部断丝情况，为此国内外已研制出了多种钢丝 绳探伤仪器。例如“GXT-1 型钢丝绳在线无损探伤仪” ，采用漏磁交联放大 原理检查钢丝绳内外断丝、磨损、锈蚀；对钢丝绳接头焊点及断面等有一 定的定性、定量精度。 新绳在使用前均应进行试验。试验合格的备用钢丝绳必须妥善保管。 使用中的钢丝绳必须定期试验， 煤矿安全规程规定除摩擦式提升机 用钢丝绳和平衡尾绳以及 30 度以下斜井专为升降物料用的钢丝绳外，提升 钢丝绳在使用过程中要定期作剁绳头试验。 升降人员或升降人员和物料的钢丝绳自悬挂之日起每隔 6 个月试验 1 次，升降物料用的钢丝绳，自悬挂时起经过 1 年以后进行第一次试验，以 后每隔 6 个月试验 1 次。钢丝绳的试验应严格遵守煤矿安全规程 。 第三节第三节 选择提升机和天轮选择提升机和天轮 卷筒的直径和宽度是缠绕式提升机的基本参数， 规程规定：选择卷 筒直径的原则是使钢丝绳绕经卷筒时产生的弯曲应力过大，保持钢丝绳的 一定承载能力和使用寿命，理论和实践都证明，绕经天轮及卷筒的钢丝绳 弯曲应力的大小，以及疲劳寿命，取决于卷筒和钢丝绳直径比。在同一钢 丝绳直径条件下，卷筒直径越大，弯曲应力越低；在不同绳直径，相同卷 直径条件下，绳径越小，即 Dd 越大，弯曲应力越低。 表明在不同的 Dd 弯曲条件下，钢丝绳试验荷载与其耐久性的关系。 在相同试验荷载时，Dd 值越大，钢丝绳承受的反复弯曲次数越高，寿命 越长。基于以上原因规程规定： 对于安装在地面上的提升机： 80dD 1200D 对于安装在井下的提升机： 阳泉学院-毕业设计说明书 22 D60d D900 1.提升机卷筒直径提升机卷筒直径 D 规程规定：井上提升滚筒围包角大于 90 度的天轮，最小直径与钢 丝绳直径之比不得小于 80；立井天轮与钢丝绳二者直径比不得小于 1200。 则： mm3680468080dD mm360031200d1200D 据此选用-410.5A 提升机，其技术特征为：2JK 卷筒直径 D=4m； 卷筒宽度 B=2.1m； 许用最大静张力；Fjm=21T 最大静张力差；Fjc=14T 变位重量；Gj=300KN 减速器最大输出动扭矩；Mnm=30000TM 两卷筒中心距 S=2260mm。 最大钢丝绳直径：47.5mm 减速器速比：10.5 校核如下; 规程规定：立井中升降人员和物料的滚筒上只作单层缠绕。 2.实际需要卷筒的容绳宽度实际需要卷筒的容绳宽度 )(d3) D 30H (B 式中 30试验绳长 3 摩擦圈数摩擦圈数 相邻圈间间隙，取 0.003m 阳泉学院-毕业设计说明书 23 则2.1m4 . 13)(463) 4 30300 (Bmax mj 4.钢丝绳实际最大静张力的校验钢丝绳实际最大静张力的校验 +7.61130010104500)6720(g F jmax PHQQZ =135033N210000N 5.钢丝绳实际最大静张力差的校验钢丝绳实际最大静张力差的校验 Fjc=Q+PH=6720+7.61130010 =29553140000N 由以上钢丝绳实际最大静张力和最大静张力差的校验可知所选提升机 强度满足要求。 6.天轮的选择天轮的选择 mmd3680468080Dt mm3600312001200Dt 绳槽半径 R 应符合下式要求： 8 . 244654 . 0 0.54dR 根据以上数据选择 TSM-型天轮，其参数如下: 25 4000 天轮直径:4m； 天轮绳槽半径：25mm； 全部钢丝绳破断裂总和：1365000N; 变位重量:13000N。 第四节第四节 提升机与井筒相对位置的计算提升机与井筒相对位置的计算 提升机对于井筒的相对位置，系根据卸载作业方便，地面运输的简化 以及设备运行的安全而定。所有这些都应在矿井工业工厂的总体布置中解 决。一般采用普通罐笼提升时，提升机房位于重车运行方向的对侧，用箕 斗提升时，提升机房位于卸载方向的对侧。井架上的天轮，根据提升机的 阳泉学院-毕业设计说明书 24 类型和用途，容器在井筒中的布置以及提升机房地点等，装在同一水平轴 线上，或同一垂直面上。提升机安装地点选好以后，要确定影响提升机相 对位置的五个因素，他们相互制约相互影响。 1.确定井架高度确定井架高度 2 D 0.75HHH t grj 式中 Hr容器高度，对罐笼查得 7.25m; Hg过卷高度，对罐笼 v3m/s,Hg4m; 所以 Hj=7.25+10+0.75=18.75m 2 4 取 Hj=20m,由于在选择钢丝绳时暂取 15 吗，但相差不大，故不需要再 检查钢丝绳的安全系数 2.计算卷筒中心至井筒中钢丝绳间的水平距离计算卷筒中心至井筒中钢丝绳间的水平距离 mDH js 5 .1945 . 3206 . 05 . 36 . 0L 确定 Ls=20m 3.计算钢丝绳弦长计算钢丝绳弦长 2 t s 2 0jX ) 2 D -(L)C-(HL 式中 C0 滚筒中心与井口的水平高度 C0=e+h+h0(e 为提升机滚筒中心 线高出室内地面的高度，查表得 0.7m,h 为提升机房屋内外的标高差，取 0.2m.h0为提升机房外地坪与井口的标高，h0=0.3m) 则：C0 =0.7+0.2+0.3=1.2m 所以m03.26)220()2 . 120( 22 X L 因为60m 故不会引起绳弦强烈跳动，钢丝绳弦长合理。 x L 阳泉学院-毕业设计说明书 25 4.内外偏角内外偏角 12的计算的计算 Ld3-2a)-(s-Btan X 1 1 式中 B滚筒宽度 2.1m; s罐笼中心距，根据罐笼的宽度选； 两滚筒间隙 =L-B=2.26-2.1=0.16m(L 为滚筒中心距） ； d钢丝绳直径 46mm; 钢丝绳圈间间隙取 3mm. 利用301 0 1 ，151 0 2 验算 LX: mLx18.45 301tan 10346-216 . 0 7 . 11 . 2 L 103)(463-216. 07 . 11 . 2 301tan 0 3 1 X -3 0 0 x2 151tan B-B-2)( L as 式中 B钢丝绳在滚筒上实际宽度 1.9m m x 12.26 151tan )9 . 11 . 2( 2 16 . 0 7 . 1 L 0 2 选取m x 46L min 由于弦长 4660，不需加限副装置。 所以 2 S 2 2)-(L.2)1.02(46 LS=44.8m,取 45m 则：mLS X 2 . 46)245()2 . 10 . 2(L 22 实际外偏角1： 阳泉学院-毕业设计说明书 26 00 3 1 x 1 1 3014667 . 1 2 . 46 103463 2 16 . 0 7 . 1 1 . 2 tan L ) ( 3 2 tan d as B 实际外偏角2： 2 . 46 103463 4 30300 1 . 2 2 16. 07 . 1 tan L 3 d 30 2 tan 3 1 X 1 2 d H B as =0.0901015 其中 1030，1015分别为不咬绳时的允许外，内偏角。 上出绳角 2= 0101 34.21 245 2 . 120 tantan ts g RL CH 下出绳角 1= 011101 34.25 2 . 46 4 sin 245 2 . 120 tansintan Xts g L D RL CH 钢丝绳上下出绳角合格。 第五节第五节 预选提升电动机预选提升电动机 在进行提升设备方案比较时，需要初步确定提升电动机，而在进行提 升设备动力学计算之前也要进行电动机的预选。一般情况下先预选电动机， 动力学计算完后再进行电动机的验算。 初选电动机的依据是：电动机的功率、转速及电压等级三个方面的要 求. 1.估算电动机的功率估算电动机的功率 P=RQgVm1000j 式中R矿井阻力系数，罐笼取 1.2； 动力系数，罐笼提升 1.4； 阳泉学院-毕业设计说明书 27 j减速器传动效率，一级传动取 0.90.95，二级传动取 0.85； Vm由于是副井提升，在满足要求的前提下初选 7ms P=1.252809.871.410000.85=715.9KW 2.确定电机额定转数与电动机额定功率确定电机额定转数与电动机额定功率 )minr350.843.14710.560dV60 m in 由此选用 YR800-161730型电动机，其参数查表如下： 额定功率：800KW; 最大转矩与额定转矩之比：m=2.16; 额定转速：370rmin; 飞轮转速：4051rmin. 电动机转子变位重力为：Md= N D 9 . 27913 4 5 .10 4051 i GD 22 2 3.提升机实际最大提升速度提升机实际最大提升速度 Vm=dne60i=3.143706010.5=7.38ms 4.提升系统变为质量的计算提升系统变为质量的计算 提升机在提升过程中，提升速度是变化的，而且其负载也是变化的。 在提升系统动力学方程中，有提升系统各运动部分惯性力之和一项，而系 统中各部件既有作直线运动，又有做旋转运动，使得计算总惯性力时很不 方便。为了简化计算，可以用一个假想的集中在卷筒园周围表面的当质量 来代替提升系统所有运动部分的质量，称为总变位质量。 一次提升量：Q=6720kg 容器自重：2Qz=24500kg 钢丝绳总长：LP=Hc+Ly+3D+30=335+46+12+30=428.68m 式中 Hc由天轮到井底的悬垂长度； 阳泉学院-毕业设计说明书 28 Ly由天轮到提升机滚筒的长。 所以两根钢丝绳的质量 2pLP=27.611428.68=6525kg 提升机变位质量 MJ=30000kg 天轮变位质量 2Mt=21300=2600kg 提升系统的总变位质量 G=Q+2Qz+2pLp+Mj+Md+2Mt=6720+24500+6525+30000+2600=54845kg 第六节第六节 运动学参数计算运动学参数计算 对于罐笼提升，因无卸载曲轨的限制，故无需初加速阶段，开始就以 较大的主加速度加速，但是为了准确停车（使罐笼内的轨道与车场轨道对 齐） ，也需要有一爬行阶段，因此普通罐笼提升采用五阶段速度图。 1.主加速度主加速度的确定的确定 1 a 规程规定立井中罐笼升降人员时的速度不得超过 0.75ms2,对升降 物料的加减速度没有规定，一般在竖井，加减速度最大不超过 1.2ms2. 按电动机过负荷系数 a1= M s-F 1P 式中 FP启动阶段电动机产生的平均力 FP=10.750.87Fe Fe电动机的额定力 2 1 1 max 0 e s67. 10514 900016001 M 16001 7 . 125497 . 175 . 0 7 .12549 762. 4 93 . 0 630102 V N102 F mO sF a kgF kg P P 按减速器允许最大输出动扭矩 阳泉学院-毕业设计说明书 29 M a 1max m m R RsM 式中 Mmax减速器轴输出端允许的最大力矩 kg.m,最大 输出扭矩为 23（t.m） M不包括电动机变为质量的提升系数给的变 为质量，可按下式计算： 2 m mmax d s74. 0 6928625 . 1 625 . 1 900023000 MR R 7482 81 . 9 29748 10514 g G -MM m sM a 按防滑条件算： a1=0.7ms2在计算容器最小自重时已定，最后取 a1=0.7ms2 2.减速度减速度的确定的确定 3 a 按自由滑行方式： 2 t 3 s98. 0 10514 900015 . 1 M H am KQ 按防滑条件： 2 12 1 1 1 1 3 s4.1m 9.81 2380308571.77421875 2 900015 . 0 21875 2 90000.15 30557774 . 1 25 . 1 25 . 0 2225 . 1 25. 0 a g Gs e s R s R s e Dd ua ua 式中 =193050，=0.2 时，774 . 1 25 . 1 25. 0e ua 最后选取 3=0.8ms2 阳泉学院-毕业设计说明书 30 3.爬行速度和距离爬行速度和距离 按罐笼自动控制：V4=0.4ms;h4 =2m 4.速度图计算速度图计算 已知： mmVmama mVmm 3hs;4 . 0;s8 . 0;s7 . 0 s;0;382Hs;762 . 4 V 44 2 3 2 1 0tmax 主加速时间： 6.8s 7 . 0 762. 4 t 1 max 1 a V 主加速行程： 16.2m8 . 6 2 762 . 4 2 h 1 max 1 t V 减速时间： 5.45s 8 . 0 4 . 0762 . 4 V t 3 4max 3 a V 减速行程： 5.45=14.1m 2 .4062.74 t 2 V h 3 4max 3 V 爬行时间： 5s 0.4 2 V t 4 4 4 h 等速行程： =300-0-16.2-14.1-2=267.7m 43102 h-h-hhhHt 等速时间： 56.2s 762 . 4 .7267 t max 2 2 V h 制动时间：式中末减速度 a5一般取 0.30.5ms2s1 4 . 0 4 . 0 a V t 5 4 5 一次提升循环时间： T 543210c tttttt =0+6.8+56.2+5.45+5+1+10=84.45s 式中: 休止时间，具体所装的材料不同，休止时间不同查 表取=10 s 阳泉学院-毕业设计说明书 31 第七节第七节 动力学参数计算动力学参数计算 加速开始： 00 FkQpHma =（1.26720+7.611300）10+54845(0.7-0) =141864.5N 加速终了： 1k01 h2P- FF =141864.5-27.61116.210=139398.5N 等速开始： 112 Ma-FF = 139398.5-548450.7 = 101007N 等速终了： 2k23 h2P-FF =101007-27.611267.710 =60258N 减速开始： 334 Ma-FF =60258-548450.8 =16382N 减速终了： 3k45 h2P-FF =16382-27.61114.110 =14235.7N 爬行开始： 356 MaFF =14235.7+548450.8 =58111.7N 爬行终了： 4k67 h2P-FF =58111.7-27.611210 =57807.3N 阳泉学院-毕业设计说明书 32 第八节第八节 电动机容量校验电动机容量校验 验算电动机的条件： 1.按电动机温升条件： 2.按正常过负荷验算： 3.按特殊过负荷验算。 电动机应满足两个条件，一温升条件，二过负荷能力条件。电动机额 定功率的含义是：电动机在额定的负荷下，以