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立井提升设备选型设计
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立井提升设备选型设计,立井提升设备选型设计,立井,提升,设备,选型,设计
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新疆大学毕业论文（设计）声声明明本人慎重申明：在本次设计中我坚决遵守学校相关规定，坚决在学术规章制度的范围内；保证我递交的毕业设计是在陈立新老师的帮助下，独自完成、自我创作所得结果;在我的毕业设计中不出现抄袭抄袭他人的学术思想、 思想或成就。不篡改任何设计数据。我的毕业设计和资料如果有什么问题,我愿意承担全部责任。学生签名：2017 年 5 月 30 日新疆大学毕业论文（设计）I摘要近年来海内外提升设备的发展异常迅猛， 目的是让设备更加智能化和更具安全性。 对目前的提升设备坚持实行技术创新和改进，把陈旧的单一锁链式改进为多根锁链式，提升效率明显增强，单次重量也逐渐增加。为了节省大量电能，减轻运行资本负担和减去厂房面积， 多根锁链式在某些层面上改善了单一锁链式在井深较深情况下所发现的缺陷，选用尾部锁链均衡，其两头的张力差得到了有效削减，运转也更加可靠稳固。因此我选择了多绳摩擦式提升机。机械产业的日益更新,都选择了最先进的技术、最超前的工艺、最适合的材料,能使提升设备向安全稳固、运转良好和高效自动化方向发展。本次选型设计主要针对天轮、电动机、矿井提升机、钢丝绳、提升容器等开始了选型和计算，并且针对提升运动学和动力学开始了全方位的运算。关键词：提升机；安全；可靠；选型新疆大学毕业论文（设计）IIABSTRACTWith the development at home and abroad, in order to improve the ability, thedegree of automation and safety and reliability of the equipment. The existing liftingequipment continued to carry out technological transformation, which consists of asingle rope winding type elevator to the development of multi-rope friction hoist,lifting speed, the first upgrade are increasing rapidly. In order to save energy, reduceoperating costs and reduce construction plant area, multi rope friction hoist in acertain extent solved which appears in the deep well condition machine problemlifting the single rope winding hoist, the tail rope balancing, in order to reduce the twoends of the vessel Zhang Licha, improve operational reliability. And the cylinder reardisc brake, the integrated signal and digital depth indicator to better improve thesafety performance. So I chose the multi-rope friction hoist. The development of minehoist, are using the latest technology, process, up-to-date materials, lifting equipmentto large-scale, high efficiency, safe and reliable operation, accurate and highlycentralized, automated direction.This design mainly for the selection and calculation of the lifting container, steelwire rope, mine hoist, motor, pulley, and to enhance the kinematics and dynamics ofascension were introduced.Keywords:Anquan ;reliable ;hoist ;selection新疆大学毕业论文（设计）III目录1 绪论.11.1 矿井提升的地位与作用. 11.2 矿井提升的任务.21.3 矿井提升的特点.21.4 矿井提升设备与提升系统. 22 主井提升设备选型.32.1 提升容器选择（一期）. 32.2 钢丝绳选择.42.2.1 钢丝绳最大静载荷. 52.2.2 首绳单位长度重量计算. 52.2.3 尾绳单位长度重量计算. 62.2.4 钢丝绳的使用与保护. 62.3 提升容器的选择（二期）. 72.4 提升机的选择.72.4.1 多绳摩擦提升机的结构特点.82.4.2 提升机滚筒直径的确定.102.4.3 最大静张力和最大静张力差.102.5 矿井提升机与井筒相对位置的计算.112.5.1 井架高度.122.5.2 钢丝绳弦长. 132.5.3 钢丝绳的出绳角. 132.5.4 提升容器的最小自重.142.5.5 钢丝绳和提升机的校验.142.6 提升电动机的初选计算. 142.7 提升设备的运动学计算. 162.7.1 提升加速度的确定. 172.7.2 主加速度 a1的确定.182.7.3 提升减速度的确定. 182.7.4 提升速度图参数设计.182.8 提升设备动力学计算. 202.9 提升电动机容量的计算. 212.10 电动机容量的验算. 222.11 提升设备的电耗及效率计算.233 副井提升设备选型设计. 243.1 提升容器选择.243.2 钢丝绳及提升机选择. 243.2.1 绳端载荷计算. 243.2.2 首绳单位长度重量. 243.2.3 尾绳单位长度质量. 253.3 提升机选择.253.3.1 摩擦轮直径. 25新疆大学毕业论文（设计）IV3.3.2 最大静张力和最大静张力差.253.4 提升系统的确定.253.4.1 井架高度.253.4.2 主导轮和导向轮水平中心距离.263.4.3 围抱的确定.263.5 提升容器最小自重校核. 263.6 钢丝绳和提升机校验. 263.7 提升电动机的初选计算. 273.8 提升速度图参数设计. 273.9 提升设备的动力学计算. 29小结.32参考文献 .33致谢.34新疆大学毕业论文（设计）11 绪论1.1 矿井提升的地位与作用煤矿的运输提升是采挖生产中不能缺失的步骤。 从井下采煤工作面里所开采出的煤炭，只可利用矿井提升部分将其运送到空地上，才能被进一步使用。在运送煤炭的时候，也会运送矸石、材料、设备以及各类工人。矿井提升在矿山运行生产中占有重举足轻重的位置，特别是现代化程度较高的大型、中型矿井对此更是需要提高重视。因为大型、中型矿井每年煤矸石的运输能力可达数十万吨,但在复杂多变的巷道中需要输送十吨以上的运输设备到工作面，另外，材料设备的种类和规格相对较多、运输的地点也较为分散，上班下班的时限要求也比较紧急等等，这些环节都与矿井提升息息相关。因为矿井运输提升是根据许多步骤以及各类机械设备共同组成， 若其中一个步骤掉链子，便让工作面以及其余生产地点的生产停止，严重则使整个矿井陷入不能生产的沼泽， 所以， 矿井提升系统运作的可靠性直接牵扯矿山生产的可靠性。以是，大家把矿山运输与提升亲切地形容为矿山生产的动脉和心脏。从平安生产的层面考虑，煤矿提升所发生祸端占比例较大。一方面，对煤炭生产量有消极影响，另一方面，会对作业人员的健康造成伤害。以是，运输提升的可靠稳定关乎着矿井生产的安全。从经济方面考虑，矿井运输提升的耗资在运营成本中持有较多比重，因为地面上和矿井里输送设备有比较多的数量， 从事运输和装载作业的工人数量基本上占全矿工人数量的一半甚至以上。 由此， 准确分配输送设备及高效进行输送作业，对提高产煤量、削减运营耗资和提升作业人员生产效率有着显著的效果。从作业人员上下井需用时间来考虑，由于矿井开采、拓展的范围不断延伸，作业工人自入井到进入采掘工作面作业地点一般所需时间为 1-1.5h。另外一些作业工人还需攀爬斜井以及上山下山，作业工人的体力消耗之大无法想象，作业工作时间、 人员工作耐力受到很大挑战， 这种损失是悄无声息的、 并且是很大的。因为井型和开发、 拓展范围的不断延伸， 运输距离逐渐延长， 这个问题日渐显著。目前国外技术较为先进的大型矿井这几年来发展快速直达运输作业人员小车， 竭力争取在 30-40min 将作业人员送到工作面，可以大大提高作业人员效率和劳动力。另外，矿井开发拓展中的几个大型技术问题，例如沿煤层设布运输大巷导致的巷道凹凸不平的问题，用陈旧方式是无法解决的。研发和采取较为先进的辅助运输系统，对煤矿实现高产能高效率以及提升矿井的安全生产具有重大意义。新疆大学毕业论文（设计）21.2 矿井提升的任务矿井提升的任务很多，概括起来大致有以下几点：（1）从工作面运送大量的煤到地面的装载站；（2）将挖掘的矸石运向地上矸石场和矸石多样性加工场；（3）将井下生产必要的材料、工作设备运到工作面或者其他工作地点；（4）运送井下生产作业人员。1.3 矿井提升的特点（1）因为矿井输送机械是在矿井巷道或井筒内运行，所处空间受限定，所以需其构造紧凑，外壳大小尽可能小；（2）由于矿井输送机械步骤多,路程长度不同,且常不一,直线与斜线相互连接,以及装卸等次要机械,以满足各种生产情况,矿井输送需要具备各式型号。（3）对于工作场所经常发生变化,所以很多设备的要求都应该容易移位。（4）矿井输送机械在矿井深处运行时，运行条件相对艰苦，周边状况会有沼气以及灰尘，所以，矿井输送机械要具备要耐侵蚀，防灰尘，还要兼具防止爆炸的特性。1.4 矿井提升设备与提升系统井架滑轮、提升机、钢丝绳、装卸设备、提升容器等构成了矿井输送机械。根据结构的起重集装箱分为罐笼和料车等。笼可用于升降人员和设备,提高煤矸石、材料等;跳过仅用于促进煤矸石。提升机包括机械设备以及驱动控制系统,依据运行方式和构造差异分为缠绕式提升机和摩擦提升机。目前,单绳提升机以及多绳摩擦提升机被广泛应用。在矿井生产过程中,不仅要求提升设备具有较高的安全性和可靠性,而且还要求有良好的经济效益。 起重设备是一种大型设备,耗电量大,投资大,运行费用高,应结合实际生产情况,确定最经济合理的设计方案。因为机械设备和提升机的构造,矿井提升设备可由各种不一的升降系统组成:多绳摩擦提升系统、主井箕斗提升系统、副井罐笼提升系统等。总之，矿井输送机械的种类有许多，应按工作原理、构造特点逐个把控其异同性。 对于矿井选用的输送机械， 必须通过了解其周边运行情况以及作业要求后，方可匹配所需型号。新疆大学毕业论文（设计）32 主井提升设备选型设计依据初期开采时生产能力0.25MT/a工作制度年工作日 300 天，每天净提升时间 14 小时井深H=248m提升方式：双箕斗提升，采用定重装载后期开采时生产能力0.4MT/a井深H=564m工作制度：年作业天数 300，每日净提送时长 14 小时提升方式：定重装载，双箕斗提升2.1 提升容器选择（一期）该矿井初期开采煤时井深 248m，生产能力 0.25MT/a。后期开采煤时井深564m，生产能力 0.45MT/a。依据煤炭工业矿井设计规范要求，对初期开采煤和后期开采煤时主、副井提升设备全部按开采最后水平进行计算。计算步骤以后者作为标准。而为了避免耗能的增多，减少运转费用，前期和后期的提升容器的选择应分开计算。确定经济提升速度HVj5 . 03 . 0（2-1）注：本文中所出现的公式均出自于采矿手册式中jV经济提升速度，m/s;H煤矿深度和煤矿提升上下与井筒的高度差（大约 4161m） 。smVj/9 .111 . 7564) 5 . 03 . 0(smVj/8取估计一次循环时间jjjVHaVT（2-2）式中jT由经济提升速度估算的提升循环时间，s；提升加速度，升降物料时，2m/s8 . 0新疆大学毕业论文（设计）4箕斗低速爬行时间，可取 10s；卸载休止时间取 8s；见表 2-1表 2-1 箕斗休止时间箕斗规格/t689121620休止时间/s810121620sTj5 .9881085648 . 08一次性经济合理提升量tbTcaAmrjfnj3600（2-3）式中nA矿井年产量，t/a;C提升不均衡系数，取 1.2；fa提升富裕系数，主井提升设备对第一水平应留有 1.2 的富裕系数；rb提升设备年工作日为 300d;t提升设备作业日小时数为 14h；tmj75. 31430036005 .982 . 12 . 1400000一次提升循环所需的时间sacAtmbTfnrj5 .1362 . 14000002 . 143 . 11430036003600（2-4）所需提升机的提升速度m/s03. 525648 . 04-18-136.50.64-18-5 .1368 . 024222aHTaTavjjm（2-5）式中 m所选出的标准箕斗的一次提升实际货载量， 其值为箕斗的容积与货载密度的乘积，t；因此提升容器选择 JDS-4/554 型多绳提煤箕斗， 箕斗自重 Q=6500kg， 载重量 Q=4 000Kg，平衡尾绳 2 根，绳间距 200mm，提升钢丝绳 4 根。2.2 钢丝绳选择竖井提升工作各种各样，钢丝绳的选取要以最后的末端承载量来估算。该组织的主要构成是提升钢丝绳，它是对煤矿日常作业和安全息息相关，也是提升部分常常需换新的损耗品，在煤矿提升里依据需要选取可取的钢丝绳，取长补短，对其进行更好的利用。选取钢丝绳的具体型号，第一步需要按照下面的规定来进行选取。新疆大学毕业论文（设计）5（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 pH 值较大，以还有出风井中，因为侵蚀情况较多，当选取镀锌钢丝绳。（2）在破坏较大的情况选取的钢丝绳，例如斜井提升，当选取外层钢丝尽可能粗的钢丝绳。（3）弯曲疲劳是造成破坏的重要因素，当选取接触式或者三角股绳。（4）实验说明，选用相同方向的捻绳比较合适作为提升钢丝绳比较合适，选用 LR 式比较适合多绳摩擦提升。（5）罐道绳应当选取三角股绳或半密封绳，外表不粗糙，不易损耗。（6）高温以及火灾场所,举例：煤矸石，应当选取金属芯的钢丝绳。矿井提升运输系统的不可或缺的构成因素是提升钢丝绳。因此,煤矿安全规程对矿井提升绳有特殊规定。2.2.1 钢丝绳最大静载荷gHmgmmggpHQQQpzcz)(max（2-6）kgQQZ1050040006500式中maxQ钢丝绳最大计算静载荷，N；一次提升货载的重力 Q=mg;容器的自身重力gmQzz；式中 P钢丝绳每米重力，N/m；pm提升钢丝绳每米质量，kg/m g重力加速度2/smH钢丝绳最大悬垂长度，mzsfHHHH（2-7）式中sH矿井深度，m；jH井架高度，箕斗提升 3035m；zH由井底车场水平至容器装载位置容器底部的距离 m，箕斗提升1825m；H=564+30+21=615m2.2.2 首绳单位长度重量计算HmnmmmBzpa6-1011（2-8）新疆大学毕业论文（设计）6式中B钢丝绳计算抗拉强度，1700MPaam钢丝绳安全系数，取 7；mkgmp/28. 16157170110410500根据以上计算，选用（YB829-79）,6(34)+1-28-155-1 型三角股钢丝绳，分别两根 LR 捻，查钢丝绳规格表，它的规格是)kg/m(044. 3pm，)mm(28d，)kg(47650sQ，)kg/mm(155B。2.2.3 尾绳长度重量计算mkgmnnmpp/56. 228. 124式中 n钢丝绳首绳根数；n尾绳钢丝绳根数为 2.根据以上计算，尾绳选用 8815NAT-P874-1360 型扁钢丝绳 2 根，单位重量为mkgq/82. 32.2.4 钢丝绳的使用与维护在作业中的钢丝绳应经常涂油脂， 这对钢丝绳的使用期限以及可靠性都是十分关键的。润滑的作用归纳有三：（1）保护钢丝不锈蚀。（2）润滑作用，减少钢丝绳的磨损。（3）防止潮气和水浸绳内需添加绳芯油量。在生产时需准确地选择专业油脂进行减小摩擦。对润滑油提出下列要求。（1）粘度好,油脂可以紧紧地粘在绳子上,震动,水不能洗掉。（2）有良好的粘温性能,在温度较低时不硬化,温度较高时不会损失。（3）强调防止生锈和润滑性能，pH 值稳定，要具备适当的透明度，才可查出磨损及断丝。钢丝绳的检查和试验提升钢丝绳每日必定认真检验并记录断丝情况，标准以 0.3m/s 的速率进实行。相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。钢丝绳若遇到突然停车、 卡罐等强烈拉伸等一系列问题时候应当立刻停车检查，经过冲击拉伸的一段如果长度增长大于 0.5%或者有肉眼可见损伤，应立刻更换新绳。多绳缠绕的情况下由下面调去上面的一段绳，因为损耗较大，应当加大检验而且每 1/4 年移动 1/4 圈。检查钢丝绳的办法现在基本是肉眼检查以及双手触绳检验， 但是工作环境不新疆大学毕业论文（设计）7好并且不可看到绳内断丝问题， 所以世界上开发出了许多类型的探伤钢丝绳的仪器。例如“GXT-1 型钢丝绳在线无损探伤仪”采用漏磁交联放大原。检验钢丝绳锈蚀、磨损、内外断丝对钢丝绳接头焊点和截面等有较为准确的定性、定量精度。崭新的钢丝绳绳在使用前全部要进行检验。检验合格的后补钢丝绳需要妥当保存。2.3 提升容器的选择（二期）因为过程跟一期一致，所以计算过程简化H 取 248mAn=0.25MT/a由公式（2-1）HVj5 . 03 . 0smVj/9 . 77 . 4248)5 . 03 . 0(smVj/6得估计一次循环时间由公式（2-2）jjjVHaVTsTj8 .6681062488 . 06一次性经济合理提升量由公式（2-3）tbTcaAmrjfnj3600；tmj59. 11430036008 .662 . 12 . 1250000一次提升循环所需的时间由公式（2-4）sacAtmbTfnrj2 .1092 . 12500002 . 123 . 11430036003600所需提升机的提升速度m/s322488 . 04-18-2 .10964. 0-18-2 .1098 . 024222aHTaTavjjm因此提升容器选择 JDS-2/554 型多绳提煤箕斗， 箕斗自重 Q=3800kg， 提升钢丝绳 4 根，绳间距 200m，平衡尾绳 2 根，载重量 Q=2 000Kg。2.4 提升机选择卷筒的直径和宽度是缠绕式提升机的基本参数煤矿安全规程规定，选择滚筒直径的原则是使钢丝绳绕卷筒时,弯曲应力过大。保持钢丝绳的一定的使用能力和使用寿命,理论和实践证明,钢丝绳绕着卷筒轮的弯曲应力和疲劳寿命,大新疆大学毕业论文（设计）8小取决于卷筒和钢丝绳的直径比。在钢丝绳直径相同的情况下,滚筒直径变大,弯曲应力变低，在不同绳直径，相同卷直径条件下，绳径越小，即 Dd 较大，弯曲应力低。说明在不同的 Dd 弯曲条件情况中，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，钢丝绳在反复弯曲次数次数下寿命越高。2.4.1 多绳摩擦提升机的结构特点多绳摩擦提升机的主要特点是在主轮上。主轮窄而小,车轮上设有带有绳槽的摩擦衬片。摩擦垫承受绳索、容器重量、货物重力、重力和重力平衡尾绳运行载荷和冲击载荷,因此必须具有足够的抗压强度。 另外,还必须具备够用的钢丝绳之间的摩擦系数,用来提高起重机的设计和日产量,并防止滑动发生在提升过程中。所以,摩擦垫片材料的优缺点对提升机的性能、使用范围和工作安全有直接的影响。目前,使用胶带,皮革,热塑性塑料和聚乙烯塑料,聚氨酯橡胶等。多绳摩擦提升机安装了车槽装置，其作用是在机器装备和操作时，在主导轮衬垫上车制绳槽和依据损耗状况，经常对绳槽进行车削，从而确保每个绳槽直径一样，损耗平衡，另外可使各钢丝绳紧张度大致一样、均匀受力。绳的数量取决于终端的负荷和起升高度,有 2,4 和 6 绳。使用偶数绳的目的是采用半捻钢丝绳和右半捻钢丝绳,以消除钢丝绳扭转引起的附加阻力。因需平衡提升钢丝绳的重力，位于容器下方基本都会安装平衡尾绳，平衡尾绳的重力决定了平衡尾绳的重量，常用扁尾绳有 1 根或者 2 根，圆股绳有 2 根或者 3 根，恰当匹配后，主绳重量和平衡尾绳重量大致一样，要么尾绳重量稍大于主绳重量。为了保持多绳摩擦提升装置提升绳的张力维持均衡,张力均衡装置设置在容器和钢丝绳之间。多绳摩擦提升机在运行时,有钢丝绳爬行情况的发生。结果表明,钢丝绳与主轮的相对位移会增大,相对位移随升力系数的增大而增大。 除了蠕变,也有钢丝绳滑动和伸长这些情况。以上情况都对深度指示器的精度产生负面效应,因此有必要在多绳摩擦提升机深度指示器上安装一个调零部件。 “零”这个概念,就是指深度指示构造自身在容器中单次工作完成后,清除因为滑动产生的误差,钢丝绳伸长所造成的蠕变和实际容器停车位置以及深度之间的零。一些状况发生时，比如，在受限于井筒截面积和其余情况时，主导轮直径相较于两提升容器的中心距离较大，这个时候，目的是使主导轮两侧的钢丝绳距离缩短，来满足两提升容器中心距的条件，需安装导向轮。在这个时候，提升钢丝绳在主导轮上的围包角变大，提高了多绳摩擦提升机的防滑系数。那么单容器带平衡锤的提升系统，若选取带导向轮的多绳摩擦提升机，一般采取把导向轮安装新疆大学毕业论文（设计）9在平衡锤的一边。1.多绳摩擦式提升的优点（1）因为钢丝绳不在卷筒上环绕,起升高度不受钢丝绳承载力的限制。（2）因为载荷由若干钢丝绳承载,在同样负载时，提升钢丝绳的直径小于单绳提升机的直径,主轮直径较小。所以，在一样起吊负荷时，多绳提升机具有重量轻、体积小、易于制造、安装运输方便、节省材料等特点。（3）多绳提升机运动质量不大，相应地降低了电机的容量和功耗。（4）发生卡罐以及过卷问题时，主导轮打滑的几率增大，可避免发生绳断事故。（5）绳多，同时扯断钢丝绳的可能性较低，使提升装置的安全性得到了提升，没有必要安装断绳防坠器。2.多绳摩擦式提升的几个缺点（1）几根钢丝绳的维护、调整、更换、悬挂和检修工作是相当麻烦的。（2）钢丝绳破坏，需要换新的时候,必须更换所有钢丝绳，方可维持同一使用状况。（3）因为他们不可调整绳的长度，当双钩提升，不可同一时间作用多个平面升高，同样不能用在凿井提升。（4）因为钢丝绳与主导轮上衬垫之间存在蠕爬情况，对深度指示器的精度有影响。多绳摩擦提升机的良好特性是明显的，尤对于具备较大大提升能力的深井。经过对多绳摩擦提升机存在的不足开始具体剖析，显而易见，以上问题是不难处理和解决。 例如： 在矿井涌水时， 除了采取措施堵水外， 为了减少钢丝绳的腐蚀，用镀锌钢丝绳可提高耐腐蚀性。 另外在平时还可以定期对钢丝绳涂戈培油用来防滑防腐蚀，提高钢丝绳的工作条件。总的来说，多绳摩擦提升机已成为现代推广的发展趋势。对于多绳摩擦提升机钢丝绳的首绳的数量， 终端载荷和提升高度起到了决定性作用， 虽然在理论上可以无穷多， 但实际有以下几个限制因素： 悬挂设备质量、主导轮宽度、各绳分配 、钢丝绳最小直径、钢丝绳的检查与维修因素。根据实际经验，针对我国矿井当前的具体情况，数量为 4 根或 6 根最合适，优先选择 4根。特殊情况下会考虑采用 8 根。钢丝绳采用半数左捻半数右捻，并相互交错排列是为了减少容器扭转对罐道造成的压力。新疆大学毕业论文（设计）10图 2-1 多绳摩擦式矿井提升机2.4.2 提升机滚筒直径的确定mmdD2520289090（2-9）因此可滚筒直径选用mm2800D。天轮直径mmdDt2520289090（2-10）因此天轮选择mmDt2800两个。2.4.3 最大静张力和最大静张力差最大静张力：kgHPQQFzj12476615214. 340006500max（2-11）最大静张力差kgpHQFc5977615214. 34000max（2-12）新疆大学毕业论文（设计）11表 2-2 JKM-2.84(I)式多绳摩擦式提升机型号摩擦轮直径钢丝绳根数钢 丝绳 最大 静张 力差钢 丝绳 最大 静张力钢丝绳间距最 大提 升速度减速器导向轮直径机器定位重量(包括电机)导 向轮 变位 重量机 器重 量(不含电 气重量)外形尺寸(长宽高)m根KNKNmmm/s型号速比mkgkgkgmJKM-2.84(I)2.8414034030010xp10007.3510.511.52.865002300453008.5*10*2.65据此主井提升装置选用 JKM-2.84(I)式多绳摩擦式提升机，其主要参数为：滚筒直径 2800mm，天轮直径 2800mm，传动比 10.5，机械旋转部分的变位质量6500kg，天轮变位质量 2300kg,衬垫摩擦系数23. 0。见表 2-22.5 矿井提升机与井筒相对位置的计算提升机和井筒的互相的坐标关系，依据卸载工作便捷，地上输送的便利还有设备运作的稳定决定。以上全部应当在矿工工厂的整体安排下克服。普遍选用一般罐笼提升的情况，提升机房在重车运行一侧的对面，当使用箕斗提升时候，提升机房在卸载一侧的对面。井架上部天轮，依据提升机的种类以及作用，容器在井筒中的安装位置还有提升机房所在位置一系列等等。需要安装于相同水平轴线，或者相同垂直面。提升机设置位置确定好后，仍需选定对提升机相对位置造成效应的 5 个因素，5 个因素之间共同影响共同制约。新疆大学毕业论文（设计）12图 2-2 矿井提升设备2.5.1 井架高度eRHHHHtgrX75. 0（2-13）式中XH卸载高度，12m；rH容器全高 10.9m；gH过卷高度；对立井提升过卷高度的规定值见表 2tR天轮半径；e上下天轮垂直距离；新疆大学毕业论文（设计）13表 2-3 立井提升过卷高度取值提 升 速 度m/s346810过卷高度和过放距离，m4.04.756.258.2510.0H=12+10.9+4.75+0.844+5=33.5m取 H=36m提升机摩擦轮中心线距井筒中心线距离mDHLs7 .268 . 25 . 3346 . 05 . 36 . 0取mLs282.5.2 钢丝绳弦长下弦长mDsLCHLts8 .3928 . 22004. 2288 . 03122222011x（2-14）上弦长mDsLCHLtsx9 .4428 . 22004. 2288 . 0362222220（2-15）2.5.3 钢丝绳的出绳角下出绳角 9 39528 .3928 . 28 . 2arcsin28 . 22004. 2288 . 031arctan2arcsin22arctan101。下xttsLDDDsLCH（2-16）上出绳角 283751arcsin0。上xLCH（2-17）新疆大学毕业论文（设计）142.5.4 提升容器的最小自重按静防滑条件，容器自重为：4955615214. 346015075. 093. 075. 1)075. 021 () 1()21 (01HnpQweWQkjujc(2-18)按动防滑条件0111111)121 (1)11 ()121 (11)21 (HnpGegaegaQegaegaWWQkDdugugugugc(2-19)6015)0.931.252(19.810.710.931.25)9.810.70.0752(10.075615214. 342380)93. 025. 121 (81. 97 . 01)93. 025. 11 (81. 97 . 02.5.5 钢丝绳和提升机的校验校验钢丝绳的安全系数cxcsHnpQQnQm(2-20)007. 73860005. 02 . 7435.10007.19663513004m故满足要求2.6 提升电动机的初选计算提升电动机的初步选择计算是在对提升设备的计划对比以及对提升设备进行动力学计算时实行。矿井提升用电动机普遍分为直流、交流两种。现在，国内煤矿普遍选用交流绕线式感应电动机。这种电动机设备简易、成本低，但是加速和低速运行阶段电能需求大，调速受限。特别当电动机容量大于1000kW，更不可采用单电机驱动。直流拖动有晶闸管供电、发电机组供电两类，其优越性是调速性能较好，需要功耗较少，方便自动化，缺点是成本较高。电动机的功率计算新疆大学毕业论文（设计）15jmjmkQvkmgvN10001000 （2-21）式中 N提升电动机估算功率，kw；k矿井阻力系数，箕斗提升 1.15；m一次提升货载质量，kg；Q一次提升货载重力，N； mv提升机的标准速度；j减速器传动效率，0.92；加减速度及钢丝绳重力等因素影响的系数，箕斗提升 1.11.4；kWN3802 . 192. 010001 . 510400015. 1电动机的转速计算 nmin/4508 . 214. 35 .101 . 56060 rDivnm（2-22）初选电动机为 JRQ-1512-10，额定功率 480kw，同步转数 600r/min，十级。确定提升机的实际提升速度smiDnvem/7 . 65 .10604808 . 214. 360（2-23）式中en已选出电动机的额定转数；矿井提升设备的运行理论：在提升过程中,起升系统是一个变速系统,它是加速、恒速和减速。它包括两种运动:直线运动和旋转运动。其中提升容器、货载、井筒内的钢丝绳作直线运动，提升机滚筒、缠在滚筒上的钢丝绳、减速器齿轮、电动机转子、以及天轮等作旋转运动。由于系统的速度是一直在变的，因此发生在滚筒轴上的扭矩也在改变。起重设备的动力学研究的是作用在轴上的扭矩的变化或气缸圆周上的力。2.7 提升设备的运动学计算升降设备属于周期动作型设备。 起重设备的运动学是研究随时间变化的容器运动速度的变化规律,以达到合理的操作方式。提升设备的首要目标是找出适合的加速度与减速度， 各运动阶段的持续时长以及与对应容器行程，并绘出速度图和加速度图。电动机转子的变位质量22DigGDmd（2-24）新疆大学毕业论文（设计）16式中2GD电动机转子的飞轮力矩；kgmd71728 . 25 .101051002提升系统总质量mdtjqppzmnmmLmnLmnmmmq212（2-25）式中pL提升钢丝绳全长，jpHHL2qL每根尾绳全长，hHHL2q；1n提升主绳数；2n尾绳数目；hH环尾绳高度；SHH5 . 1ghS两容器中心距离H提升高度；jH井架或井塔高度；dm导向轮变为质量；qm尾绳每米质量；pm提升钢丝绳的每米质量；jm提升机的变位质量；mLp6825 .332615m1455 . 15 . 6hHm64328615qLkgm48489717223002650064382. 32682214. 342650040002.7.1 提升加速度的确定箕斗提升初加速度0a的确定因为确保提升运行时，空箕斗对卸载曲轨及井架的冲击不可太大，箕斗脱离卸载曲轨那一刻的速率被控制在smv/5 . 10，若箕斗在卸载曲轨内的行程为0h，则箕斗的初始加速度02002hva （2-26）现在普遍选用的箕斗卸载曲轨行程为mh13. 20，新标准系列箕斗的曲轨行程为 2.35m，因此初加速度0a为220/48. 035. 225 . 1sma新疆大学毕业论文（设计）17220/528. 013. 225 . 1sma因此箕斗提升初加速度0a普遍选取2/5 . 0sm2.7.2 主加速度1a的确定根据安全和经济的原则,主要的加速度是由三个方面:煤矿安全规程,强度的减速器和过载能力的电机。（1） 煤矿安全规程对加减速度的限制，一般在竖井，加减速度最大不超过 1.22/sm。（2）按电动机的过负荷能力来确定。电动机的最大平均输出力应大于或等于加速阶段实际所需的最大处理，即175. 0magHmkmgFpe（2-27）mgHmkmgFape75. 01（2-28）式中eF电动机的额定出力mjeevNF1000（2-29）eN电动机的额定功率，kw；j传动效率；电动机负荷系数 2.3NFe659107 . 692. 0480100021/14848961510214. 310400015. 1659103 . 275. 0sma按减速器允许的输出传动转矩来确定。 电动机通过减速器作用到滚筒主轴上的拖动力矩，必须小于减速器所允许的最大输出转矩，即：max12MDammgHmkmgdp（2-30）dpmmgHmkmgDMamax12（2-31）式中maxM减速器输出轴最大允许输出转矩；21/5 . 171724460061510214. 310400015. 18 . 21150002sma通过以上计算来看，按其中最小者确定主加速度1a的大小。所以21/1sma 新疆大学毕业论文（设计）182.7.3 提升减速度的确定提升减速度一般选用和加速度一样的值。其既要符合以上煤矿安全规程的要求，还要和提升设备选用的减速种类相关。现在提升机的减速类型有下面 3个类型。自由滑行减速减速起始时，电动机立刻与电网切断，提升系统拖动力等于零，靠惯性自由滑行。由动力学方程得023maxHgmkmgp（2-32）减速时近似有Hx ,得自由滑行时的减速度为3a23/61. 04460061510214. 310400015. 1smmgHmkmgap（2-33）电动机减速方式epFmagHmkmg35. 03（2-34）23/055. 0446006591035. 0201524600035. 0smmFgHmkmgaep（2-35）所以系统的提升减速度23/56. 0sma 。2.7.4 提升速度图参数设计初加速阶段savt35 . 05 . 1000（2-36）mtvh25. 2325 . 12000（2-37）主加速阶段加速时间savvtm2 . 515 . 17 . 6101（2-38）加速阶段的行程mtvvhm3 .212 . 525 . 17 . 62101（2-39）主减速阶段减速阶段时间新疆大学毕业论文（设计）19savvtm8 .11526. 05 . 07 . 6343（2-40）加速阶段行程mtvvhm5 .428 .1125 . 07 . 62343（2-41）爬行阶段svht65 . 03444（2-42）表 2-4 爬行速度选择表容器爬行阶段自动控制手动控制箕斗距离mh /42.53.35.0速度14/smv0.5（定量装载）0.4（旧式装载设备）所以选mh34抱闸停车阶段抱闸停车的时间5t，便取为 1s；行程特别小，便认为包括在爬行范围里，不需其它计算；减速度5a一般取2/1sm。等速阶段等速阶段的行程m5643-42.5-21.3-25. 261543102hhhhHh（2-43）等速阶段的时间svhtm2 .847 . 656422（2-44）一次提升循环时间sttttttTx2 .1198168 .112 .842 . 53543210（2-45）提升设备小时提升能力tmTAxs7 .12140003 .11836003600（2-46）提升设备的年实际提升量t5390002 . 17 .12116330ctAbAsrn（2-47）提升能力富裕系数新疆大学毕业论文（设计）202 . 1450000539000nnfAAa（2-48）满足要求。2.8 提升设备动力学计算提升装置的动力学是研究和确定提升过程中滚筒圆周阻力的变化规律。初加速度阶段提升开始时，0, 0aax,故拖动力为NmakmgF706005 . 04920010400015. 100（2-49）终了时，NFF7060000主加速阶段开始时，为拖动力110,FaahxNaamFmahHgmkmgFp952005 . 049200706002010101（2-50）终了时，NFF9520011等速阶段开始时，为拖动力20, 0,FahhxNmaFhhHgmkmgFp4600014920095200)22(11102（2-51）终了时，NFF4600022减速阶段开始时，为拖动力33210,FaahhhxNmaFmahhhHgmkmgFp20121526. 049200460002223232103（2-52）爬行阶段开始时，为拖动力43210, 0,Fahhhhx3332104)2222(maFhhhhHgmkmgFp（2-53）=20121+492000.526=46000N终了时,NFF4600044提升六阶段速度图和力图如下新疆大学毕业论文（设计）21图 2-4 箕斗六阶段速度图和力图2.9 提升电动机容量的计算为了提高和速度可以看出,再次循环,升降机辊的圆周上的阻力,速度正在改变。首次选择的提升电动机,能否符合各个运行状态的条件，经检验判断。分别对检测内容的升温条件、过载条件和特殊应力条件进行了分析。电动机产生的热量与通过绕组的电流平方成正比，与通电时间的一次方成正比，即：dtkIdqr2（2-54）式中 k比例常数；I电动机定子绕组中通过的电流；rdq电动机定子绕组产生的热量；dtFkdqr2（2-55）dtFkTFkQTddr022（2-56）由此得出等效力与变化力的关系为dtFTFTdd022（2-57）即dTdTdtFF02（2-58）式中dF提升电动作用在滚筒圆周上的等效力 N；dT等效时间，s，对于强制通风电动机xdTT 。对自备电扇设备的电动机，它的消散热量要求和电动机的转动数量息息相新疆大学毕业论文（设计）22关，转动数量大的时候电扇消散热量功能强，较小的时候消散热量功能较差。所以对自备电扇设备电动机的相等效率时长是：254310)(ttttttTd（2-59）式中由于电动机在较低速度工作时候消散热量较差系数， 普遍取交流电动机2/ 1；直流电动机：4/ 3；由于停车间隔时长的消散热量较差系数，一般取交流电动机：3/ 1；直流电动机：2/ 1sTd5 .998312 .84168 .112 . 5321dtFT02项实际上是整个提升循环中，变力 F 的平方对时间的积分。严谨的说上图里仅有相等速度过程是依据平直线段改变的， 剩下每个过程均为弯曲比率较小的弯曲线段，由于上述过程运行时长较短，所以大致依照平直线段运算。10222242432322212102002101 .256460002 .84460002 . 595200370600tFtFtFtFtFdtFT（2-60）电动机等效容量为dTimimddTFdtvvFN010001000（2-61）式中mv提升容器的最大提升速度，m/s；i提升机减速器的效率，一级传动时为 0.92,二级传动时为 0.85；kw7 .18359.9101 .2592. 010007 . 610dN2.10 电动机容量的验算按电动机允许发热条件应符合edNN （2-62）式中eN初选电动机额定功率。按正常运行时电动机过负荷能力应满足75. 0maxeFF（2-63）新疆大学毕业论文（设计）23式中maxF力图中最大的拖动力，N；eF初选电动机的额定出力，N； 初选电动机的最大过负荷系数.44 . 16591095200725. 13 . 275. 075. 0725. 144 . 1满足要求。2.11 提升设备的电耗及效率计算一次提升电耗 W 为djTmFdtvW002. 1（2-64）式中 F力图中各阶段变化力，N；mv提升容器实际最大提升速度，m/s；1.02考虑提升机的附属设备耗电量的附加系数；j减速器效率；d电动机效率。48146406460002 .84460002 . 59520037060044332211000tFtFtFtFtFdtFTkw4415481. 092. 048146407 . 602. 1W吨煤电耗1W及提升设备的年电耗nWkw5 .11038444154m1WW（2-65）kw10967. 44500005 .110389n1nAWW（2-66）一次提升有益电耗yWWmgHWy2460000061510410001000（2-67）提升设备的效率5 . 04967000024600000WWy（2-68）新疆大学毕业论文（设计）243 副井提升设备选型设计设计依据初期开采时生产能力0.25MT/a工作制度年工作日 300 天，每天净提升时间 14 小时井深H=248m最大班下井人数：108 人最大件重量：3170kg。 （主排水泵电机，不可拆卸件）后期开采生产能力0.4MT/a工作制度年工作日 330 天，每天净提升时间 16 小时井深H=564m最大班下井人数：120 人最大件重量：5350kg。 （主排水泵电机，不可拆卸件）3.1 提升容器选择依据煤矿后期开采的年产量以及辅助提升量，经过估算，副井提升容器采用一对 1.0t 双层单车多绳标准罐笼（宽窄各一个） ，经计算，钢丝绳罐道，宽罐笼质量为kgQ5800，每次承载 38 人，窄罐笼质量为kgQ4656，每次承载 23人。提矸选用 1.0t 标准矿车，矿车自重kgQz610，载矸量kgQm1800，每次提升一辆矿车。3.2 钢丝绳及提升机选择3.2.1 绳端载荷计算提升物料kgQQQQzm821061018005800矸（3-1）提升人员kgQQQr865028505800人（3-2）提升最大件设备kg1115053505800大件Q（3-3）式中rQ每次承载人员重量，按最多 38 人计算；5850卸载最大件水泵电机重量。3.2.2 首绳单位长度重量mkgHmnQPcBk/64. 15988167110411150110大件大件（3-4）新疆大学毕业论文（设计）25mkgHmnQPcBk/27. 1598916711048650110人人（3-5）式中cH钢丝绳悬垂长度；mHHHHhjc5981024564（3-6）n首绳钢丝绳根数；hH尾绳环高度。依据上述式子，选取（YB829-79）,6(34)+1-28-155-1 型三角股钢丝绳，左右捻各二根，查钢丝绳规格表，其规格为)kg/m(044. 3pm，)mm(28d，)kg(51300sQ，)kg/mm(155B。3.2.3 尾绳单位长度质量mkgPnnqkk/92. 396. 12（3-7）式中1n尾绳钢丝绳根数依据上述式子，尾绳选用 8515NAT-P874-1370 型扁钢丝绳两根，其主要技术参数为：钢丝绳尺寸宽厚=mmmm 1585，钢丝绳破断拉力总和NQq542000,钢丝绳单位长度质量为mkgqk/82. 3。3.3 提升机选择3.3.1 摩擦轮直径mmdD2520289090（3-8）3.3.2 最大静张力和最大静张力差最大静张力kgHHqnHnPQQFhkjkj1564756482. 322496. 14535058001大件（3-9）最大静张力差kgQF39944565-5800rc（3-10）据此副井提升装置选用 JKM-2.84(I)式多绳摩擦式提升机。技术参数如表2-2。3.4 提升系统的确定3.4.1 井架高度mHHHgrj18711（3-11）取m18jH式中rH容器高度；gH过卷高度；新疆大学毕业论文（设计）263.4.2 主导轮以及导向轮的水平中心距)m( 1 . 24 . 14 . 11 . 20mdRRSL(3-12)3.4.3 围抱的确定180zxzxdmHLtgLHRR012021sin18851 . 2423. 58 . 2sin11tg(3-13)18188188180取2 . 0u，则93. 01ue。3.5 提升容器最小自重校核依据静止防止滑行要求容器自身重量是（依据最大提升件运算）ckzckjcHnPQDQHnPQwewQ222121（3-14）kg6 .228961196. 14-2850484. 2当围包角 9 15181。时查表得484. 22D按动防滑条件ckdzckdjjjjcHnPGCQAQHnPGegaegaQegaegawwQ1211112212111211211121（3-15）经查表当加速度15. 0, 3 . 2,/5 . 01221CAsma 取。则kgQc3 .374840296. 14230015. 028503 . 2经过运算， 完全满足防止滑行条件的罐笼最小自身重量都低于采用的罐笼自身重量， 防止滑行条件符合条件， 然而卸载最大件水泵电机时需要加大配置重量，已经符合防滑要求的提升容器最小自身重量的要求。3.6 钢丝绳和提升机校验首绳安全系数提升矸石时9 . 70005. 02 . 82 .108 . 961196. 1482103260304HgHnPQnQmckq矸（3-16）新疆大学毕业论文（设计）27提升人员时9 . 80005. 02 . 99 . 98 . 961196. 1486503260304HgHnPQnQmckq人最大提升件设备9 . 70005. 02 . 83 . 88 . 961196. 14111503260304HgHnPQnQmckq大件满足要求。3.7 提升电动机的初选计算电动机的功率计算jmjmkQvkmgvN10001000 （3-17）式中 N提升电动机估算功率，kw；K矿井阻力系数，罐笼提升 1.2；m一次提升货载质量，kg；Q一次提升货载重力，N； mv提升机的标准速度；j减速器传动效率；加减速度及钢丝绳重力等因素影响的系数，罐笼提升 1.4；kWN3654 . 192. 0100051039942 . 1电动机的转速计算 nmin/3 .4888 . 214. 35 .1156060 rDivnm（3-18）经计算选用 JR400-12/1180 三相绕线型号异步电动机，额定功率 400kw，额定转数 491r/min。确定提升机的实际提升速度smiDnvem/55 .11604918 . 214. 360（3-19）式中en已选出电动机的额定转数；提升运动学计算经计算得主加速度21/5 . 0sma ，提升减速度23/5 . 0sma 。3.8 提升速度图参数设计（1）主加速阶段新疆大学毕业论文（设计）28加速时间savtm105 . 0511（3-20）加速阶段的行程mtvhm251025211（3-21）（2）主减速阶段减速阶段时间savvtm2 . 95 . 04 . 05343（3-22）加速阶段行程mtvvhm84.242 . 924 . 052343（3-23）（3）爬行阶段svht25. 64 . 05 . 2444（3-24）所以选mh5 . 24（4）抱闸停车阶段抱闸停车的时间5t，可定为 1s；减速度5a一般取2/1sm。（5）等速阶段等速阶段的行程m66.5112.5-24.84-255644312hhhHh（3-25）等速阶段的时间svhtm102566.51122（3-26）（6）一次提升循环时间提升人员时stttttTx45.18860125. 62 . 91021054321提升物料时stttttTx45.16840125. 62 . 91021054321提升矸石时stttttTx45.14012125. 62 . 91021054321新疆大学毕业论文（设计）29式中休止时间，提升作业工人时长选为六十秒，提升物料时长为四十秒，提升矸石时长为四十秒。3.9 提升设备的动力学计算电动机转子的变位质量22DigGDmd（3-27）式中2GD电动机转子的飞轮力矩；kgmd1455025. 25 .111055702提升系统总质量mkg4826614550650023002122296. 1458004652580242）（djt
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