多绳摩擦提升机选型设计计算.doc

河北能源职业技术学院 2008届矿山机电毕业设计目录目 录 1第一章 前言 2第二章 矿井提升机设备选型设计 4一、 计算条件 4二、 提升容器的确定 4 三、 钢丝绳的选择 8四、 提升机的选择 10五、 提升系统的确定 11六、 提升容器的最小自重 15七、 钢丝绳与提升机的校验 16八、 衬垫材料单位压力 17九、 预选电动机 17十、 提升系统变位质量 18十一、提升速度图 18十二、提升能力 23十三、电动机等效功率计算 23十四、电耗计算 26 十五、提升机的防滑验算 27十六、微拖电机的选择 29小结 30参考文献 31第一章 前 言 随着煤炭开采的机械化程度的提高，矿井提升工作是重要环节，从井下采出的煤炭及矸石的提升，材料的下放，人员和设备的升降，都是由提升设备来完成的，所以提升有着咽喉部位的重要性。如果提升部位发生了故障，轻者造成工作停止和设备损坏，重者造成人身安全和重大经济损失，因此提升系统的确定有着非常重要的意义。矿井提升设备的选择计算是否经济合理，对矿山的基本建设投资、生产能力、生产效率及吨煤成本都有直接的影响。因此，在进行提升设备选择计算时，首先确定提升方式，在确定提升方式时要考虑下列各点：1、对于180万吨的大型矿井，有时主井需要采用两套箕斗同时工作才能完成生产任务。副井除配备一套罐笼设备外，多数尚需设置一套单容器平衡锤提升方式，提升矸石。2、对于同时开采煤的品种在两种及以上并要求不同品种的煤分别外运的大、中型矿井，则应考虑采用罐笼提升方式作为主井提升。对煤的块度要求较高的大、中型矿井，由于箕斗提升对煤的破碎较大，也要考虑采用罐笼作为主井提升。当地面生产系统距离井口较远，尚需一段窄轨铁路运输时，采用罐笼提升地面生产系统较为简单。3、对于年产量大于90万吨的大型矿井，主井容器一般可采用箕斗提升，主井提升系统一般采用多绳摩擦提升系统，4、矿井若有两个水平，且分前后期开采时，提升机、井架等大型固定设备要按照最终水平选择。提升容器、钢丝绳和提升电动机根据实际情况也可以按照第一水平选择，待井筒延深至第二水平时，再更换。对于新矿井如没有什么特殊要求，可参照定型成套设备的规定确定提升方式，并尽量选用定型设备。但因各个矿井具体情况不同，副井提升量也不一致，因此，可结合具体条件计算、选择，或验算选用的定型成套设备。定型成套设备中未规定的如钢丝绳、提升机与井筒相对位置、生产能力与耗电量等也要计算。 随着矿井开发深度的增加和一次提升量的增大，如仍采用单绳缠绕式提升，就必须制造和选用更大的提升机滚筒和直径更粗的钢丝绳，不但会使设备的尺寸加大，投资增加，并带来制造，使用和维护上的一系列的问题正是在这种条件下，制成了单绳与多绳摩擦式提升机。多绳摩擦式提升机最大的优点是适用于深井，完成单绳缠绕式提升机不能承担的提升任务。当多绳摩擦轮提升机安装在井塔上时，减少了工业广场的占地面积，并为地面生产系统的布置创造了有利条件。所以说多绳摩擦式提升机是今后提升设备发展的方向之一。随着提升在矿井生产过程中地位的逐渐提高，要求提升设备安全可靠地运转。此外，由于提升设备投资大，电耗大，因此在选型设计时，应结合矿井的实际条件做出最经济、合理的设计方案。根据设计内容已知的原始资料，经过多方面的比较，选用多绳摩擦提机，多绳摩擦提升机也是一种等直径卷筒提升机，因此在计算方法上与单绳缠绕式提升机大体相同。容器、钢丝绳及卷筒直径等计算原理基本相同；动力学计算理论也完全一致。此次我主要是设计的主井提升设备。第二章 主井提升设备选型与设计一、设计依据1、矿井年产量182万吨2、年工作日br=300天3、每日工作t=14小时4、井筒深度Hs=400m，单水平提升5、装载高度Hz=20m，6、卸载高度Hx=20m7、煤的松散密度为1t/m3 8、电压等级6000伏根据以上资料，现设计如下：二、 提升容器选择（一）提升高度H计算 (米) 400+20+20440 (米)式中井筒深度400米卸载高度20米装载高度20米（二）合理的经济速度(米/秒) 0.4 8.39 （米/秒）式中H提升高度400(米)（三）估算一次提升循环时间 (秒) 89.63（秒）式中初定主加速度值，箕斗可取；箕斗在卸载曲轨内减速或爬行所需附加时间，箕斗提升取10秒；装卸载休止时间取 16秒；（四）估算一次合理的经济提升量式中矿井设计年产量182万吨；提升能力富裕系数；仅考虑：水平提升 取C不均匀系数；考虑井底设置煤仓 取 C=1.15年工作日300天；日工作小时数14小时。根据一次合理的经济提升量，查表选箕斗选择JDG16/1506型多绳箕斗（注意：箕斗钢丝绳根数应与主提升钢丝绳根数一致），箕斗主要技术参数：箕斗名义载荷 16 吨；箕斗有效容积 17.6 米3；箕斗最大终端载荷 60 吨；提升主绳根数 6 根；箕斗自身质量 17.81 吨；箕斗全高 15.69 米。（五）计算实际一次提升量 1、定量装载实际一次提升量 Q实=2、实际装载式中：Q实标准箕斗有效容积，吨 煤的松散密度，r1考虑到Q16吨/次。已能满足生产要求，故后面计算中取Q16000kg/次采用定量装载。3、计算一次提升循环时间 4、计算提升机所需的提升速度 7.26（米/秒）提升机的最大提升速度应符合煤矿安全规程的规定：对立井箕斗12.59 (m/s)满足要求三、 提升钢丝绳选择 （一）绳端载荷重 Q=Q+Q=16000+17870=33810(kg)（二）钢丝绳悬垂长度 式中： 容器的全高15.69m（JDG-16箕斗参数中获得）过卷高度取7.6m（查表经计算得）导向轮轴中心距导向轮层地板的高度取1.8m导向轮与主导轮轴中心的高度差取6.5m尾绳环的高度取15m（三）、首绳单位长度重量计算式中： m 安全系数 钢丝绳抗拉强度 按表1-22推荐，选用（YB829-79）6*（37）-34.5-155型三角股钢丝绳，左右捻各三根，查钢丝绳规格表（矿用钢丝绳参考资料汇编），其规格为： （四）、尾绳单位长度重量计算 n首绳数量 n尾绳数量规格表选用（GB1102-74） 6（37）-48-140型普通三角股钢丝绳三根，查钢丝绳如上 因 所以下列计算均按平衡系统考虑四 、 提升机的选择（一）、主导轮直径煤矿安全规程规定：对有导向轮塔式摩擦轮提升机 d 钢丝绳直径绳中最粗钢丝直径（二）、最大静拉力和拉力差的计算 选择JKM-3.5/6-10.53型多绳摩擦轮提升机（书中表6-12）其主要技术数据如下：主导轮直径 导向轮直径 主导轮变位质量 （矿山固定机械手册表1-1-12） 导向轮变为质量 最大静张力 最大静张力差 五、提升系统的确定（附图 图1）图1 提升系统图（一）井塔高度式中 ： 容器的全高15.69m（JDG-16箕斗参数中获得）过卷高度取7.6mR导向轮的半径导向轮轴中心距导向轮层地板的高度取1.8m导向轮与主导轮轴中心的高度差取6.5mh为导向轮楼层地板（包括有关的梁）的厚度（二）、尾绳环高度 式中：S是两容器中心距，通过手册表1-5-23查得s=2.2m（三）、悬垂长度（四）、主导轮与导向轮之水平中心距（附图 图2）图2 摩擦轮与导向轮相对位置图（五）、围包角的确定 式中：规程规定不超过195度取u=0.2,则查表1-5-9，得0.955 六、提升容器的最小自重 （一）、按静防滑条件，容器自重为（二）、按动防滑条件，容器自重为配重至24000kg 配重块24000-17810=6190kg七、钢丝绳与提升机的效验（一）首绳安全系数 （二）最大静拉力和拉力差 八、衬垫材料单位压力 九、预选电动机（一）、依据所需的提升速度 计算电动机的转数 （二）依据n ，取n=492r/min计算提升机的最大速度v（三）预算电动机功率 式中：对箕斗的的提升取=1.2 减速器的效率，以及传动=0.92得到技术参选择YR1250-12/1730型电动机二台，查电动机产品样本，数如下： 十、提升系统的变为质量十一、提升速度图（一）采用六阶段速度图（附图 图3）图3 六阶段速度图（二）加减速度的确定 1、加速度的确定 (1)初加速度： 取 h=2.35 m 取v=1.5m/s (2)正常加速度：按减速度最大力矩计算 不包含电机变为质量时的提升系统变为质量式中：R 主导轮半径1.75 m 矿山机械手册表125查得68000 按电动过负荷系数计算 启动阶段提升电动机产生的平均力 按防滑条件计算 =0.65m/s,在计算容器最小自重时已定，综合上列计算，最后取=0.65m/s2、减速度的确定 按自由滑行 式中提升钢丝绳与平衡尾绳的总单重之差等于0即=np-nq 按防滑条件，查表1-5-10得到当a=191.9,u=0.2时， 式中：R矿山阻力 R=0.15Q=0.1516000 最后取=0.9m/s （三）爬行速度和距离按自动控制：v=0.5 m/s , h= 3 m（四）速度图计算已知： v=8.56m/s =0.65m/s H=440m =0.9m/s v=1.5m/s v=0.5 m/s h=2.35m h= 3 m=0.84m/s1、 初加速度阶段： 2、 正常加速度阶段： 3、 正常减速度阶段： 4、爬行阶段：5、制动阶段： 6、等速阶段：h=H-h-h-h-h =440-2.35-54.63-40.58-3 =339.44(m) （五）提升一次循环所需时间T=t+t+t+t+t+t=3.125+10.862+39.65+10.07+6+1.1=71(s)T= T+=71+16=87(s)十二、提升能力年实际提升能力 十三、电机等效功率计算（一）运动力计算（按平衡系数计算H=0） 1、提升开始2、初加速结束：3、加速开始 4、加速终了: 5、等速开始6、等速终了: 7、减速开始8、减速终了: 9、爬行开始10、爬行终了: 11、制动减速开始12、制动终止: （二）等效力计算 1、求 2、等效时间3、等效力（三）等效功率 （四）校核电机多负荷系数 预选电机负荷要求十四、电耗计算（一）提升一次电耗 （二）一次提升实际电耗 （三）每吨煤耗电量 (四)提升机效率十五、提升机的防滑验算由于以上计算的提升容器自重，是根据防滑条件确定的，故不需要再进行防滑验算，但考虑到规定的要求，结合具体条件，对防滑验算的内容和方法介绍于下：（一）静防滑安全系数 （二）动防滑安全系数 上提重物时，加速段动防滑安全验算：下放重物时，减速段动防滑安全验算：（三）制动力矩的验算十六、微拖电机的选择爬行功率： 选微拖电动机型号为JZR263-10参数为600rPm 50KW配套的减速器型号为PM-750A-2 小 结通过近两个月的设计，我征集了大量资料，请教了许多业内人士，基上了解了煤矿生产矿井的提升系统的基本构造和原理，对提升设备的选型和设计有了初步的了解，而且对井下相关的机械有了进一步的深入了解，对提升机的设计和选择有了更深一步的认识。在这次过程中，许多领导和老师给予了我极大的帮助，使我能够在规定日期内完成我的设计，我在此向大家表示深深的感谢，并在以后的工作中，理论联系实际，用我的所知，所学，应用的实际工作中去，让自己的知识有所发挥，为矿山的快速发展作出我应有的一份贡献！技术在发展，需求也在提高。我们参照发达国家和地区的经验，结合我们的实际情况，综合考虑近期与远期、全局与局部、主要与次要的关系，设计开发出先进、通用、标准的提升系统，对矿业的