单绳矿井提升机钢丝绳设计要点

1、淮南职业技术学院机电一体化专业毕业设计淮南职业技术学院毕业论文题目：矿井单绳缠绕式提升机钢丝绳选型计算专业班级学生姓名指导老师完成日期15摘要单绳缠绕式提升机是较早出现的一种提升机，工作原理比较简单，就是将钢丝绳的一端固定在提升机的卷筒上, 另一端绕过井架上的天轮与提升容器相连接，利用两个卷筒上钢丝绳的缠绕方向的不同，当提升机转动时，使两个 容器一个上升一个下降，以完成提升任务。提升钢丝绳是提升设备中非常关键部件，钢丝绳的选型计算与安全系数， 提升效率息息相关。关键字：提升机；钢丝绳目录1矿井提机的概述41.1 矿井提升机的介绍41.2 缠绕式的工作原理51.2.1 单绳缠绕式提升机工作原理5

2、2矿井提升机钢丝绳的设计选型计算 72.1 钢丝绳的分类 72.2 钢丝绳的标示82.3 钢丝绳结构选择82.4 单绳缠绕立井钢丝绳选择计算93总结与展望 133.1 总结133.2 参考文献141矿井提升机的概述1.1 矿井提升机的介绍矿山生产的全过程离不开矿山运输和提升工作。因此，运输和提升工作的好坏直接关系到矿山生产能否正常高效进行。如果说运输线路是矿山 生产的动脉，那提升设备则是其咽喉，可见其重要性和必要性。提升机是 联系井下和地面的主要运输工具，矿井提升工作是整个采矿工程中的重要 环节。从地下采出的煤炭、矿石必须提升至地面才有实际应用价值。废石 的提升、工作人员、材料及设备的升降等都

3、要靠提升工作来完成。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。根据提升机工作原理和结构的不同，矿井提升机分类如图1-1。16健绕式提升机矿井提升机单钢丝绳（单翅） r舞绕式多粉丝绳（多缄） 健缀式（布雷尔式）厂单卷筒等直径卜可分离单卷筒双卷筒双圆柱圆键形 变宜径器柱圆推形 卷筒l蜀擦式1单钢的（单绳）磨擦式提升机工多相丝绳（多彝）磨擦式图1-1矿井提升机分类我国目前广泛使用的有单绳缠绕式双圆柱卷筒提升机和多绳摩擦式提升机两种。根据井筒条件（竖井或斜井）及选用的提升容器和提升机的类型不同, 可组成各种不同的矿井提升系统。较

4、常见的有17 ：竖井单绳缠绕式箕斗提升系统；竖井单绳缠绕式罐笼提升系统；竖井多绳摩擦式箕斗提升系统；竖井多绳摩擦式罐笼提升系统；斜井箕斗提升系统;斜井串车提升系统图1-2矿井提升机提升原理示意图1.2 缠绕式的工作原理我国目前广泛使用的有单绳缠绕式和多绳摩擦轮式两种，以下就重点 介绍单绳缠绕式提升机的工作原理。1.2.1 单绳缠绕式提升机的工作原理缠绕式提升机的主要部件有主轴、卷筒、主轴承、调绳离合器、减速器、 深度指示器和制动器。示意图如图 2-1所示。13图1-3缠绕式矿井提升机单绳缠绕式提升机是较早出现的一种类型，工作原理比较简单，就是 将钢丝绳的一端固定在提升机的卷筒上，另一端绕过井架

5、上的天轮与提升 容器相连接，利用两个卷筒上钢丝绳的缠绕方向的不同，当提升机转动时， 使两个容器一个上升一个下降，以完成提升任务，这种提升机在我国矿山 中广泛使用。按卷筒数目的不同，有单筒及双筒提升机两种。双筒提升机 在主轴上装有两个卷筒，其中之一与主轴固接（键装或热装），称为固定卷 筒；另一卷筒则滑装在主轴上，通过离合器与主轴连接，称为游动卷筒。将两种卷筒做成这样的目的，是为了在需要调绳及更换提升水平时，两个 卷筒可以有相对运动。单卷筒提升机只有一个卷筒，一般用于单钩提升， 但是如果在单卷筒上固定两根钢丝绳，且其缠绕方向相反，也可作双钩提 升，这时，由于一根钢丝绳自卷筒上松放，另一根则向卷筒上

6、缠绕，卷筒 表面得到了充分利用，所以单卷筒提升机相对于双卷筒提升机来说，质量 和体积都小很多。不过单卷筒提升机做双钩提升时，绳长的调节颇为不便， 为此，可以把单卷筒制成可分离式的两部分，一部分与主轴固接，另一部 分通过离合器与主轴相连，这种型式的称为可分离式单卷筒提升机。主导轮提升机房位置导向轮舁轮匕传置 .提升铜丝绳容器t 11尾绳天轮组位也井口切城位境器升机店也:胃神底装我位r擦提升系统示意图图 1-4井塔式多绳摩图1-5落地式多绳摩擦提升系统7k意图装置，为了在使用圆尾绳时尾绳可以松捻而避免打结，在罐笼底部下 方设有尾绳悬挂装置。摩擦提升依靠衬垫与钢丝绳之间的摩擦力来传递动 力，因此其工

7、作可靠性就在于提升钢丝绳与安在主导轮上的摩擦衬垫之间 是否产生滑动，即是否有足够的摩擦力。,2矿井提升机钢丝绳设计选型计算2.1 钢丝绳的分类按结构分类：分为点接触钢丝绳、线接触钢丝绳、面接触钢丝绳、多 层股不旋转钢丝绳、异型股钢丝绳（三角股、扇形股、椭圆形股和扁平形）、 满充式钢丝绳、涂塑钢丝绳等。按绳芯分类：天然纤维芯钢丝绳、合成纤维芯钢丝绳、金属绳芯钢丝绳、金属股芯钢丝绳。按用途分类：可分为一般用途钢丝绳、重要用途钢丝绳。2.2 钢丝绳的标示表面：光面钢丝绳用 nat表示，镀锌钢丝绳用zbb、zab zaa表示。绳芯：纤维芯用fc表示（其中天然纤维芯用 nf表示，合成纤维芯用 sf表示，

8、如：聚丙烯用pp表示，聚乙烯用pe表示）。金属绳芯用iw昧示, 金属股芯用iws表示。捻法：右交互捻用zs,左交互捻sz,右同向捻用zz,左同向捻用ss绳股：圆股不用代号标记。v表示三角股；“q”表示椭圆股；“t”表示面接触钢丝绳；“ s”表示西鲁式钢丝绳；“ w表示瓦林吞式钢 丝绳；“ sw表示西鲁一瓦林吞式钢丝绳；“ fi ”填充式钢丝绳； 钢丝绳强度：1570、1670、1770、1960等等钢丝绳完整表示方法18 nat 6 x19s+fc 1770 zs gb/t20118-20061产品执行标准（一般用途） 钢丝绳捻向（右交互捻）公称钢丝抗拉强度（mpa 钢丝绳结构（西鲁式、麻芯）

9、 钢丝纯表面状态（光面） 钢丝绳公称直径2.3 钢丝绳结构选择1、对于单绳缠绕式提升，一般宜选用光面右同向捻、断面形状为圆形 股或三角股、接触形式为点或线接触的钢丝绳；对于矿井淋水大、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、在磨损严重的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；斜井窜车提升时，宜采用交互捻钢丝绳。3、对于多绳摩擦提升，一般应选用镀锌、同向捻（左右各半）的钢丝 绳，断面形状最好是三角股。4、罐道绳最好用半密封钢丝绳或三角股绳，表面光滑，比较耐磨。2.4 单绳缠绕式立井提升钢丝绳选择计算提升钢丝绳的选择计算是提升设备造型设计中的

10、关键环节之一。钢丝 绳在运转中受有许多应力的作用和各种因素的影响，如静应力、动应力、 弯曲应力、扭转应力和挤压应力等，磨损和锈蚀也将损害钢丝绳的性能。 综合考虑以上应力因素的精确计算是很困难的，目前国内外都是按静载荷 近似计算的。我国是按煤矿安全规程的规定来设计的，具原则是：钢 丝绳应按最大静载荷并考虑一定的安全系数来进行计算。安全系数是指钢丝绳钢丝拉断力的总和与钢丝绳的计算静拉力之比。但是应当注意，安全系数并不代表钢丝绳真正具有的强度储备，只不过表示 经过实践证明在此条件下钢丝绳可以安全运行。图2-1所示为一立井单绳提升钢丝绳计算示意图钢丝绳的最大静拉力作用于 a点处，其值为：qmax =q

11、+qz +phc （ 式 37）式中：qmax为钢丝绳承受的最大计算静载荷；q为一次提升的有益载荷，q=3m104nqz为容器重量；qz=3.804n图2-1钢丝绳计算示意图p为钢丝绳每米重力;hc为钢丝绳悬垂长度，出=%+$+也=34+283+20=337/hj为井架高度；h s矿井深度；h z为容器装载高- bs0q qzphc-ma(3-8)根据煤矿安全规程对安全系数的规定5 ,必须满足下式：式中：ma为新钢丝绳的安全系数，其值必须严格按照煤矿安全规程规定选取so为钢丝绳所有钢丝断面面积之和，m2(tb为钢丝绳抗拉强度，pa一般钢丝绳的平均比重近似取 0.09 n/cm3 ,于是有下式:

12、p = oso(n/m)(3-9)式中：丫。为钢丝绳的比重，丫 0=9.0 x 104 n/m3将式(3-9)代入式(3-8)得:p二 b b0q qz ph-mac(tbp 三0m a(qqzphc)p(b-mahq 三3ma(q+qz)q qzp. q qz(n/m)-hc0m!a(3-10)代人丫 0=9.0 x 104 n/m3的值后，得出选择每米钢丝绳重的公式为:q qzp 1.1 10 -b 口一 h cma(n /m)(3-11 )查表2-2 ,钢丝绳的抗拉强度b数值有表2-2钢丝绳的抗拉强度 bb钢丝绳公称抗拉强度/mpa14701570167017701870取(tb=177

13、0mpa表2-3钢丝绳安全系数ma最低值5转为升降人员9单绳缠绕式提升装升降人员和物料升降人员时9置混合升降时9升降物料事7.5专为升降物料6.5本次设计的为专为升降物料提升装置，因此 ma=6.5所以3 104 3.8 104p 561.1 101700 10.-337=23.4 n/m=234 kg/100m6.5根据计算结果查图2-4选取钢丝绳型号1钢丝曼钠凶绳公称抗拉强度/1：皴公称直钢丝绳近似质量二15处16 toe1肝0口18toe由钢缘是最小破断拉力合成天然纤钢芯,纤维钢芯经维钢芯，钢芯允许钢芯钢纤维芯纤维芯钢芯，纤维芯d*维芯银1钢丝芯钢钢丝芯纲钢丝舱偏差芯钢丝绳f帆丝绳钢丝绳

14、钢丝绳钢丝绳丝绳*t 1绳丝纯*绳a丝绳/绳卡绳，pk%)kg/loouw218119,00117.0013lqo15, 001 限。0167.00181. 00its. sell92.00189.。中m 00199,00,5,002 g147. 00144. 0口162.00154.00209.00207.00223.00220.00237. 00233.00252. 00246.00266. 002人178.00174.0ol96.00234. 00253. 0c250. 00270. 0c266.00e87.0c2e2. 00bd4.00298. 00 322. oo4-60212,00

15、207. 00234. 00279. oo 301. 00298. oob2loo317.00bl2.00336. 0062. 00355. 00 383. 00249,00243.ooe74.00327. 00053. 00350, 00by7. 00372.00401.00394.00425. 00417. ookso. 00湿，2s9. 00282. 00318. oo330.00410. 00406.00438. 0c432.00466. 00457.00494. an483, 0052l oo30p332.00324.00365.00436. ookro. 0c466.00503.0

16、0495.00535.00525.00567.00555.00599.00注一最小钢丝破断拉力总和二钢丝绳最小破断拉力x 1. 214（纤维芯）或1, 308（钢芯）, 图2-4钢丝绳型号选取直径为30mm天然纤维芯钢丝绳，抗拉强度为 1770mpa其型号表示为：30 nat 6 x 19s+fc 1770 z gb/t20118-2006由于实际所选钢丝绳的丫 0不一定是0.09 n/cm3,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进行验算, 实际安全系数为:qqma 二即所选绳的(3-12)式中q为所选钢丝绳全部钢丝破断拉力总和，查上表得525knq为一次提升的有益载荷

17、,q=3xl04nqz为容器重量；qz=3.8m104nph c=337x 332x 10+ 100=11188.4n所以3525 10ma =44q qz phc 3 104 3.8 104 11188.4= 6.63 6.5经验算所选钢丝绳在安全规程规定值内，是可以使用的。选用合格。q qz ph。总结经过了一段时间的毕业设计，终于完成了设计任务。我设计的是单绳 缠绕式矿井提升机钢丝绳选型计算，本次设计与以前所做的课程设计有着 很大的不同。在本次设计中，核心零件都是普通机械手册里所查找不到的， 因为这跨到矿山机械的范围了。因此在缺少资料的情况下费了很大的周折 才陆续查找到相关资料来完成了此次设计。通过本次设计使我矿山机械设 备有了更多的认识和了解，掌握了一定的实际机械设计能力。但在设计过 程中我也遇到了很多的困难，计算繁琐复杂，画图中的些细节问题也很繁 琐。总之顺利如期的完成本次毕业设计给了我很大的信心，让我了解专业 知识的同时也对本专业的发展前景充满信心。在设计的过程中，让我了解 了设计方法对我们学习的重要性，同时也发现了自己的很多不足之处。深 有感触：1、仅仅了解书本上的知识