煤矿竖井提升机毕业设计

1 -装 订 线 - 毕业设计课题说明书 题目 成教学院 机电 专业 045 -1 班 完成人 尹慧新 学号 043 同组 人 指导教师 完成日期 2006 年 月 日 中国矿业大学成教学院 2 目录 毕业设计任务书 1 一 矿井提升设备的选择 1、 提升方式的确定及提升设备选型计算依据 2、 提升容器的选择 3、 提升钢丝绳选择计算 4、 矿井提升机和天轮的选 择计算 5、 矿井提升机与井筒相对位置 的计算 6、 提升系统运动学；动力学参数计算 7、 提升电动机容量校外核 8、 电耗极其效率 9、 年产量验算 二、 参考文献 3 一、 提升方式的确定及提升设备选型计算依据 一选型设计的主要内容 （一） 设计依据 主井提升 1） 矿井年产量 An， 30万 t/年。 2） 工作制度：即年工作日 br，日工作小时数 t。设计规范规定 : br=330天 , t=16h. 3)矿井开采水平数 1,各水平井深 Hs,以及各水平的服务年限 ； 4)卸载水平与井口的高差 Hx； 0 m。 5）装载水平与井下运输水平的高差 Hz， 0m。 6)煤的散集密度， 1t/立方米 ； 7)提升方式 :罐笼 ； 8)井筒断面尺寸 ,井筒中布置提升设备套数 ； 9)矿井电压等级 ； (二 )设计的主要内容 1) 计算并选择提升容器 ； 2) 计算并选择提升钢丝绳 ； 3) 计算滚筒直径并选择提升机 ； 4) 计算天轮直径并选择天轮 ； 5) 提升机与井筒相对位置的计算 ； 4 6) 运动学及动力学计算 ； 7) 电动机功率的验算 ； 计算吨煤电耗及效率 一、提升方式的确定： 由于本矿是一个年产量小于 300kt 的小型矿井，故视提升任务情况采用一套罐 笼提升设备进行 混合提升 。 由于主井为一个水平提升，故采用 双罐笼提升 。 二、 提升容器的选择： 1 提升高度 H H=HX+HS+HZ=190.7M 2. 先确定经济提升速度为： j=(0.3 0.5) H m/s =5.524m/s 3.根据经济提升速度，估算一次提升循环时间 Tj=Vj/a+H/Vj+u+ =69.149s 4.根据矿井年产量及估算出的一次提升循环时间，求出一次合理经济提升量为： mj=An c af Tj/(3600 br t) =1.57t/次 5.根据条件选矿车为： MG1.1 6A 1t 固定车厢式矿车（注该矿轨道轨距为： 600mm） 容积： 1.1 立方米 名义载货量： 1000Kg 轨距： 600mm 自重 :610/Kg 6. 选择提升容器 混合提升 双罐笼提升 GLSY-1 2/2 5 为了在不加大提升机及井筒直径的前提下，取得较好的经济速度，节省电耗，取得较好的经济性故选用较大容积的提升容器。 由于该矿使用主井混合井提升，井筒直径 4.5m,无梯子间。所以选罐笼为： GLSY-1 2/2 G 罐笼 L-立井单绳 S-钢丝绳罐道 Y 异側进出车 1 煤车吨位 2 煤车数 2 层数 具体参数为： 罐笼断面尺寸： 2550 1020 mm 罐笼总高： 6680 mm 装载矿车型号： MG1.1 6A 名义载重 1t 车数： 2 允许乘人数： 24 人 罐笼装载量： 3235Kg 罐笼质量： 3667Kg 最小井筒直径：无梯子间 3800mm 00mm 符合条件。 三、 提升钢丝绳选择计算 ： 由于 井筒淋水大，因腐蚀严重，所以选用镀锌钢丝绳。 附图为竖井单绳提升钢丝 绳计算示意图： M 煤矿 G 固定式 F 翻斗式 D 底卸式 6 由图可知，钢丝绳最大静载荷 Qmax是在 A 点，其值为 Hc=Hj+Hs+Hz=204.95m 1.计算单位绳重力 : Hcm BQzgQg11.0=25.06N/m(注 ma=6.5 提升煤炭 ) Hcm BQzgQg11.0=27.98 N/m(注 ma=9 提升人员 ) 根据值，选用 6 19 普通圆股钢丝绳，其有关数据为： d=31mm, max=2.0mm, =33.83N/m B=170KN/c , Qq=608.5KN 2.验算安全系数 ma Ma=HcQzgQg Qq =95.20403383.067.367.15 5.608 =10.24 9 所选钢丝绳合格 四 . 计算滚筒直径并选择提升机 和天轮 计算滚筒直径并选择提升机 直径 D： D 80d=80 31=2480mm D 1200 =1200 2.0=2400mm 根据计算值选取滚筒直径为： 2500mm 宽度 B： 因有人员升降，所以 ： 6 19 31 1700 甲 镀 右 同GB1102 74 7 B= dDH 330=1011.23mm 注： 取 2.5 滚筒宽度为 1200mm 根据以上几个方面条件选提升机为： 2JK 2.5/11.5 卷筒 ： 个数： 2，直径 2.5m, 宽度 1.2m 两卷筒中心距： 1350mm, 钢绳最大静张力： 9t 两根钢绳最大静张力差： 5.5t 最大钢丝绳直径： 31mm 提升高度（一层缠绕）： 220m 减速器速比： 11.5 电动机转速（不大于）： 750r/min 提升速度（不大于）： 8.5m.s 强度校核： 最大静拉力 Fj.max Fj.max =Qg+Qzg+ H =30.20+36.67+0.03383 204.95 =73.930321KN 90KN 最大静拉力差 Fjc: Fjc =Qg+ H =30.20+0.03383 204.95 2JK 2.5 2JK 2.5/11.5 单绳缠绕式提升机 TSG172500 8 =37.260321 KN 90KN 根据以上各项计算提升机： 2JK 2.5/11.5 单绳缠绕式提升机 可以使用 选择 天轮 ： 根据条件选择天轮为： TSG172500T 天轮 S 井上 G 滚动轴承 2500 名义直径 17 绳槽半径 原有系统装备 2.5m 的天轮，可以继续使用。 五 .提升机与井筒相对位置： 井架高度 Hj: Hj=Hx+Hr+Hg+0.75Rt =0+6.68+6+0.75 1.25 =13.805m 14.25m 通过以上计算 原井架可以继续使用。 提升机与井筒提升中心线水平距离 Ls Ls 0.6Hj+3.5+D =0.6 14.25+3.5+2.5 =14.55m 35.23m 考虑到罐笼为异侧进出车，在井筒与提升机房间设有矿车循环滑行道，滑行道高度为 2.85m距提升机滚筒中心线为 10m,为避免钢丝绳与之摩擦，经校核仍用原位置。 9 钢丝绳弦长 Lx: Lx= 22 /)()( DtLsCoHj =36.672m 60m 允许 钢丝绳偏角： 最大外偏角 a1=arctanLxdasB )(32 = arctan0.011711932 1 30 B 卷筒宽度 S 两天轮中心距 a 的间距两卷筒 之间 ，由提升机规格表可求出。 最大内偏角根据不“咬绳”的条件，由曲线图查得允许内偏角为 1 12计算 a2 a2= arctanLxas2= arctan0.018270069 1 12 满足要求。（允许内偏角由曲线图查出） 卷筒的下出绳角 = arctanLx DDtRtLs CoHj 2a r c s in = arctan0.389935256+arcsin0.018270069 =22 15 上式之值大于 15 ，满足要求。 六 .提升系统运动学；动力学参数计算： 提升电动机的初选计算 : 估算电动机功率 ： 10 P= jKQgvm1000=324.8112KW 估算电动机 转速： n=D ivm .60=485.5490446r/s 初选电动机： 初步选择 JRQ-158 10 型异步电动机具体参数如下： 额定功率 310KW，额定电压： 6KV，转速： 590r/min 效率： 0.895,功率因数： 0.82,飞轮转矩 3.4KN.m2 额定力矩： 2.0 确定提升机的实际最大提升速度 m: m=incD60.= 6.655434783m/s 0.5 H =6.9m/s 提升系统变位质量 m 电动机转子 变 位质量 md md= 222 )( igDdGD =7194.4Kg 式中dGD)2(为电动机转子的飞轮力矩，由电动机规格表中查到。 D 提升机滚筒直径， i 为减速器传动比。 m= dmGtGjnDLxHcpgQQgg 2)307(2212 11 =43017.86712Kg 2.提升加速度 a1的确定 ： 按 减速器允许的最大输出转矩来确定： a1 m a x )(2dmmpHkQgDM =2.189m/ s2 按 电动机的过负荷能力来确定： a1 m pHk Q gFe (75.0 =0.57m/ s2 从充分利用电动机过负荷能力出发，且满足减速器扭矩的要求，经计算后，取 a1 =0.57m/ s2 ,引值符合设计规范要求。 3.为了安全可靠，应采取电气制动， 按 电气制动 方式确定减速度 a3 a3 m QhHpk Q g 3.0)2( 3=1.75m/ s2 根据煤矿安全规程规定竖井升降人员的加减速度不得大于 0.75m/s2 ,因此 a3=0.75m/s2 。 4.速度图参数的计算 主加速 时间 12 101 a vvt m =11.7s 主加速阶段的行程 101 2 tvvh m =38.934m 主减速 时间 343 a vvt m =8.34s 主减速阶段的行程 343 2 tvvh m =29.42m 爬行时间 444 vht =12.5s 抱闸停车的时间 t5,定为 1s，减速度 a5取 1 m/s2 等速阶段的行程 h2=H-h1-h3-h4=117.436m 等速阶段的时间 mvht 22 =17.65s 时间 /S 行程 /m 速度 /( 1ms ) 加速度 )./( 2sm 1t =11.7s 1h =38.9m 1a =0.57 2t =17.7s 2h =117m mv=6.65 3t=8.34s 3h=29.4m 3a=1.75 4t =12.5s 4h =5m 4v =0.4 13 一次提升循环时间 54321 tttttT x =82.2s 计算各阶段拖动力： 主加速阶段开始 1F =kQ+P(H-20h )+ 1.am =38996N 主加速阶段终了 1F = kQ+P(H-20h -21h )+ 1.am =36364N 等速阶段开始 F2 = kQ+P(H-20h-21h ) =11844N 等速阶段终了 F2 = kQ+P(H-20h-21h -22h ) =9854N 减速阶段开始 F3= kQ+P(H-20h-21h -22h )-3.am=-57684N 减速阶段终了 F3= kQ+P(H-20h-21h -22h -23h)-3.am=-59673N 14 爬行阶段开始 F4= kQ+P(H-20h-21h-22h-23h) =7863N 爬行阶段终了 F4=kQ-PH =7525N 各阶段拖动力计算结果列表如下： 始点拖动力 /N 终点拖动力 /N 1F =38996N 1F =36364N F2 =11844N F2 =9854N F3=-57684N F3=-59673N F4 =7863N F4 =7525N 由上表可以看出maxF= 1F =38996N。 七 .提升电 动机容量校核 根据发热条件校核 : 25431 )( tttttaT d =44.47s dN=dTjmTdtFv 0 2=256.4kw 最大过负荷校核 : 15 eF=mjev p .1000 =39624N eFFmax =38996 39624 =0.98 0.75 =1.35(满足要求 ) 验算特殊情况运转时 ,电动机的过负荷能力 : 采用罐座的罐笼提升设备 ,当空罐位于井底罐座上 ,向上稍提起井口重罐时 ,两侧容器自重不能相互抵消时 ,此时tF为 tF= Qg+ gQZ +(q-P)H =26124N 更换水平或调节绳长时 : tF= ( gQZ +pH)=20517N 电动机的过负荷能力 : etFF=26124 39624=0.7 0.9 =1.62 根据上述三个条件 ,可知预选电动机容量合格 . 八 .计算提升设备的 电耗 及 其效率 每提升一次电耗 : T dtF0 . =21 ( 1F + 1F )1t +21 ( F2 +F2 )2t +21 ( F3 16 +F3)3t+21( F4+ F4)4t=2226000 diTm dtFvw 0 .02.1 =19667077J/次 吨煤电耗 : 1w =1.mnw =9833538J 年提升电耗 : 年w=nAw1=2.95 1210 J/ a 一次提升有益电耗 : yw=n.m.g.H =18000000J/次