矿山运输与提升课程设计

1、矿山运输与提升课程设计说明书学 校：江西理工大学学 院：资源与环境工程学院专 业：采矿工程班 级：姓 名：指导老师：2012年12月28日目 录1.矿井原始资料12.矿井提升设备12.1 提升容器规格的选择1 2.2 提升钢丝绳的选定3 2.3 提升机及天轮的选择4 2.4 提升机与井筒相对位置的计算5 2.5 提升运动学6 2.6 提升动力学8 2.7 提升电动机容量计算和校核11 2.8 电能消耗及每千牛矿石电耗121.矿井原始资料某铜矿主井设计采用单绳双箕斗（翻转式）进行提升工作。该矿年产量980*104kN；矿石松散容重19.6KN/m3；矿井深度216m，装载高度20m，在井口水平以

2、上20m处卸载；年工作日330d，每日三班，日工作19.5h。以下是提升设备选型设计，采用单绳缠绕式提升机。2.矿井提升设备矿井提升设备是矿井运输系统中的咽喉设备，是井下与地面联系的主要工具。其用途是把井下的矿石和废石经井筒提升到地面；下放材料；在地面与井底之间升降人员、设备等。矿井提升设备的主要组成部分是：提升容器、提升钢丝绳、提升机、天轮和井架以及装卸附属装置等。常用的提升容器是罐笼和箕斗，本铜矿主井采用的是箕斗。图2-1所示是单绳缠绕式箕斗提升系统示意图。2.1 提升容器规格的选择进行提升设备选型设计时，矿井年产量An和矿井深度Hs为已知条件。当提升容器的类型确定后，还要选择容器规格。选

3、择原则是一次合理提升量应该使得初期投资费和运转费的加权平均总和最小。2.1.1 提升高度=+=216+20+20=256m式中 矿井深度，m；卸载高度，m；装载高度，m；2.1.2 合理提升速度=（0.30.5）=0.4=6.4m/s式中 最大提升高度，m； 0.30.5系数，当H<200m时取下限，当H>600m时取上限；提升速度，m/s。2.1.3 小时提升量 t/h式中 小时提升量，t/h；不均衡系数，箕斗提升时取1.15；矿石年产量，吨/年；年工作天数，d/a；每天工作小时数（按三班作业计），h/天。2.1.4 双箕斗规格的选择 t m3 式中 H最大提升高度，m；箕斗在卸

4、载曲轨处低速爬行的附加时间，取=10s；矿石松散容重，t/m3 ;箕斗装满系数，取=0.85；箕斗装卸停歇时间，见表2-1取=8s；系数,其值为3.72.7，当H<200m时取大值，H>600m时取小值；箕斗一次提升量，t。表2-1 箕斗装载停歇时间箕斗容积/m3<3.13.158漏斗类型计量不计量计量计量停歇时间/s8181014选择斗箱几何容积为2.1m3 的箕斗，其主要技术规格见表2-2。一次有效提升量 t。表2-2 箕斗主要技术规格斗箱几何容积/m3最大载重量/KN斗箱外形尺寸/mm箕斗全高/mm自重/KN卸载方式长宽高2.144.101180113018854900

5、23.37翻转2.2 提升钢丝绳的选定提升钢丝绳的用途是悬挂提升容器并传递动力。当提升机运转时通过钢丝绳带动容器沿井筒运动，所以钢丝绳是矿山提升设备的一个重要组成部分，它对矿井提升的安全和经济运转起着重要作用。钢丝绳是由若干根优质碳素结构钢丝制成。按钢丝的韧性又分为特号、号和号三种，提升物料选特号或号韧性。单绳缠绕式提升钢丝绳计算选择是否合理关系到提升设备安全可靠性和经济性的重要环节。提升钢丝绳选择原则是绳的惗向与绳在卷筒上的缠绕螺旋线方向一致。我国单绳缠绕式提升机多为右螺旋缠绕，故应选右捻绳，目的是防止钢丝绳松捻。选择钢丝绳时，还应考虑以下因素。在井筒淋水大、水的酸碱度高以及出风井中，应选镀

6、锌绳。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，或线接触、面接触钢丝绳。弯曲疲劳为主要破坏原因时，应选用线接触型或三角股绳。一般竖井或斜井箕斗提升用同向捻较好；多绳摩擦提升用左右捻各半；斜井串车提升用交互捻；单绳缠绕多为右旋，所以多选右捻。用于温度高或有明火的地方，应选用石棉绳芯或金属芯钢丝绳。2.2.1 计算钢绳每米重量 N/m式中 钢绳的每米重量，N/m;钢绳的最大悬垂长度，m；矿井深度，m； 一次提升量，N；井架高度，取=32m；箕斗转载高度，m；箕斗自重，N；钢丝绳的钢丝抗拉强度，取=166600 N/m；钢丝绳的安全系数，取=6.5。2.2.2 验算

7、钢丝绳安全系数 根据值，从钢丝绳规格表中选择与值靠近的标准钢丝绳，查出它的每米重量，然后验算安全系数：>=6.5式中 所选标准钢丝绳的所有钢丝破断力之和，=430710 N；钢丝绳安全系数满足要求，合格可用。钢丝绳技术规格如表2-3所示。表2-3 钢丝绳技术规格直径/mm钢丝总断面积参考重量/(N/100cm)钢丝绳钢丝26.01.71.72395.12.3 提升机及天轮的选择单绳缠绕式提升机工作原理是：将两根提升钢丝绳的一端以相反方向分别缠绕并固定在提升机的两个卷筒上；另一端绕过井架上的天轮与两个提升容器连接。当卷筒由电动机拖动以不同的方向转动时，可将提升钢丝绳分别在两个卷筒上缠绕和放

8、松，以达到提升或放下容器，完成提升任务的目的。选择提升机的主要参数有：卷筒直径D、卷筒宽度B、提升机最大静拉力及最大静拉力差的验算。2.3.1卷筒直径卷筒直径的确定是以保证钢丝绳在卷筒缠绕时产生的弯曲应力较小原则。地面提升设备：D/d80，取D=80d=80*26=2080mm，选标准的D=2.5m。2.3.2 卷筒宽度卷筒宽度B应根据需要容纳的钢丝绳长度来确定。 mm，选B=1.2m。式中 钢丝绳绳圈之间的间隙，取 mm；试验用的钢丝绳长度，取 m。根据选择的D、B值选择标准提升机2JK-2.5/11.5型，其基本参数如表2-4所示。表2-4 提升机基本参数机器型号卷筒钢绳最大静张力/t两根

9、钢绳最大静张力差/t减速器减速比电动机转速/(r/min)提升速度/(m/s)质量（不计电动机和电控的总重）/t数量/个直径/m宽度/m2JK-2.5/11.522.51.295.511.57508.5372.3.3 验算最大静拉力及最大静拉力差为了保证提升机有足够的强度，还应验算提升机的最大静拉力和最大静拉力差。<88200<53900，符合要求。2.3.4 天轮直径 天轮直径的选择与提升机卷筒直径的选择相同，取 m。2.4提升机与井筒相对位置的计算提升机安装地点的选择，主要应考虑卸载作业和方便和尽可能简化地面运输系统。用箕斗提升时提升机房位于卸载方向的对侧。2.4.1 井架高度

10、井架高度是指井口水平到最上面天轮轴线间的垂直距离。 m，取32m。式中 过卷高度，当提升速度m/s时，当m/s 时，取=6m。2.4.2 卷筒中心至井筒提升中心线间的水平距离卷筒中心至井筒提升中心线间的水平距离b，应使提升机房基础不与井架斜撑的基础接触，否则，由于井架斜撑的振动。可能引起提升机房及提升机基础的损坏。斜撑基础至井筒中心的水平距离约为0.6.因此最小距离可按下述经验公式确定： m，取=30 m。2.4.3钢丝绳的弦长钢丝绳的弦长为钢丝绳离开天轮接触点到钢丝绳与卷筒的接触间的距离。在实际计算中，取天轮轴线与卷筒轴线间的距离L作为钢丝绳的弦长。 m式中 卷筒中心线高出井口水平的距离，取

11、m。2.4.4 钢丝绳的偏角钢丝绳的偏角是指钢丝绳的弦与天轮平面所成的角度。其值不应大于。若偏角过大，除增大钢丝绳与天轮缘的彼此磨损外，还可能产生乱绳现象。偏角有两个：外偏角和内偏角。 =0.0166式中 s两容器轴线之间的距离，s=罐道间距+2倍罐道高+罐梁厚，m； a两卷筒内缘之间的距离，取a=0.15m。2.4.5 钢丝绳的仰角钢丝绳弦与水平线所成的仰角不应小于提升机规格表中的规定值。角一般不应小于，以适应井架（或斜撑）建筑的要求。 符合要求2.5 提升运动学箕斗提升一般采用六阶段速度图，图2-2(第13页）所示是箕斗六阶段速度图。2.5.1 确定提升速度=（0.30.5）=0.4=6.

12、4m/s 最大速度取与其接近的提升机标准速度， m/s。2.5.2 运动学计算安全规程规定对于物料提升的加、减速度没有限制，一般不宜大于1.2m/s2，通常采用0.51m/s2。采矿手册：=1.5m/s，00.3m/s2，=0.30.5m/s,0.3m/s2，。已知m，=6.6 m/s；取=5.6m，=1.5m/s，=0.9m/s2，2.5.2.1 空箕斗在曲轨内加速运行时间t0及加速度02.5.2.2 箕斗在曲轨外加速运行时间t1及距离h12.5.2.3 重箕斗在曲轨内减速运行时间t5及距离h52.5.2.4 重箕斗在曲轨内等速运行时间t42.5.2.5 箕斗在曲轨外减速运行时间t3及距离h

13、32.5.2.6 箕斗在曲轨外等速运行时间t2及距离h22.5.2.7 一次提升时间T1及全时间T2.5.2.8 小时提升次数 取n=51次2.5.2.9 年生产能力说明提升设备能完成任务，且有富裕，。2.6 提升动力学 因矿井深度不深，故采用不平衡提升系统，图2-2(第13页）所示箕斗提升六阶段力图。2.6.1 提升机电动机的近似功率式中 N电动机容量动力系数，对于箕斗提升=1.21.3，取=1.2；减速器传动效率，取=0.9。 初选JRQ1510-10型电动机：Ne=400KW，V=6000V，n=590r/min，=2.2；GD2=4116Nm2。2.6.2 提升系统的变位质量变位质量总

14、和 =16371N式中 一根钢丝绳全长，m；所选钢丝绳每米重量，N/m；变位质量总和，Kg；一个天轮的变位质量，kg，可由产品技术规格表查出或由 求出；主轴装置变位质量，kg，可由产品技术规格表查出；减数齿轮变位质量，kg，可由产品技术规格表查出；联轴器变位质量，kg，可由产品技术规格表查出或由可由产品技术规格表查出计算； i减速器传动比。2.6.3 动力学计算公式中K是矿井阻力系数，对于箕斗提升取K=1.15，是空箕斗在卸载曲轨上的自重减轻系数（自重不平衡系数），对于翻转式箕斗，取0.350.4，是重箕斗在卸载曲轨上载重的减轻系数，对于翻斗式箕斗=0.81.0。2.6.3.1 在t0阶段开始

15、：0；0.2；0.4 =61918.84N终了：=5.6m，0.2，0 =52435.52N2.6.3.2 在t1阶段开始：=5.6m；0.9m/s2 =74017.29N终了：；0.9m/s2 =72915.59N2.6.3.3 在t2阶段开始：；0终了：；02.6.3.4 在t3阶段开始：；m/s2=7646.06N终了：；m/s2 =6490.27N2.6.3.5 在t4阶段开始：；0终了：；0；0.42.6.3.6 在t5阶段开始：m/s2终了：；m/s2；0.42.7 提升电动机容量计算和校核2.7.1 等值力法计算容量式中等值力，N；考虑电动机在低速运行及停车时的泠却恶化系数，取；等值时间，s。 2.7.2