主副立井提升设备选型毕业设计 祝海洋

安徽矿业职业技术学院毕业设计（2014届）题目主副立井提升设备选型指导教师贾发亮院系机电工程系班级矿井运输与提升111学号1姓名祝海洋二〇一四年五月二十五毕业设计指导老师评语毕业设计指导老师评语是否同意答辩：___________________指导老师（签字）：__________________年____月____日毕业设计答辩及综合成绩专业年级学生姓名学号:说明书页图纸张其它材料答辩情况提出问题回答问题答辩委员会评语及建议成绩：答辩成绩：_________________答辩委员会主任签字：_____________答辩委员会副主任签字:____________年月日安徽矿业职业技术学院毕业设计任务书（2014届）题目主立井提升设备选型毕业设计指导教师贾发亮院系安徽矿业职业技术学院机电工程系专业矿井运输与提升班级运输与提升111学号1姓名祝海洋2013年12月25日至2014年5月25日共18周设计方向：主副立井提升设备设计一、主要参考资料：[1]庄严，矿山运输与提升[M].中国矿业大学出版社，2009年[2]洪晓华，矿井运输提升[M].中国矿业大学出版社，2005年[3]国家安全生产监督总局编，煤矿安全规程[M].煤炭工业出版社，第一版，2011年[4]严万生，《矿山固定机械手册》..北京：煤炭工业出版社，第1版[5]孙玉蓉，《矿井提升设备》.北京：煤炭工业出版社，1995.1，第1版[6]中国矿业学院，《矿井提升设备》.北京：煤炭工业出版社，第1版[7]于学谦，《矿山运输机械》.徐州：中国矿业大学出版社，第2版[8]煤炭工业部制定.《煤矿安全规程》.煤炭工业出版社，第1版[9]梁庚煌，《运输机械手册》.第一册.北京：化学工业出版社，第1版[10]梁庚煌，《运输机械手册》.第二册.北京：化学工业出版社，第1版[11]谢锡纯，李晓豁主编.《矿山机械与设备》.徐州：中国矿业大学出版社，[12]能源部制定.《煤矿安全规程》.北京：煤炭工业出版社[13]王志勇，《煤矿专用设备设计计算》.北京：煤炭工业出版社[14]彭兆行编.《矿山提升机械设计》.北京：机械工业出版社二、毕业设计的主要内容和任务要求：设计主要内容：矿井提升设备的主要组成部分、罐笼的选择选择提升钢丝绳、选择提升机和天轮、提升机与井筒相对位置的计算、预选提升电动机、运动学参数计算、动力学参数计算、电动机容量校验、矿井提升设备的使用和维护等。设计要求：1、设计总体要求：设计必须在符合国家现行的煤炭工业方针政策和有关规程、规范等的规定的前提下，选用技术先进、经济合理、安全条件好、资源回收率高的设计方案；应当充分考虑现场的实际情况，尽量符合实际生产要求。2、设计说明书要求：设计说明书的文字说明与所绘制的图表密切配合，说明书中所有公式均应将所有符号及单位加以说明，计算时将数字代入后直接写出答案，不必写出计算过程；说明书中的技术用语不要使用土语，说明书要统一格式装订。3、图纸要求：图纸要明确反映设计内容；符合工程要求；尺寸、投影关系正确，符合采矿制图标准要求，图面布置均匀、图纸简洁清晰、字体工整。三、毕业论文（设计）进度安排：起

讫

日

期工作内容备注2013年12月布置毕业实习任务和毕业设计任务2014年1月收集毕业设计资料2014年2月完成毕业设计大纲第一章内容2014年3月完成毕业设计大纲第二章内容2014年4月完成毕业设计大纲第三章及其他内容2014年5月整理抄写说明书、绘图、准备答辩；2014年6月小组答辩，毕业设计成绩评定。学生（签名）：年月日指导教师（签名）：年月日系毕业设计（论文）工作指导小组意见：组长（签名）年月日

系毕业论文工作领导小组审核意见：主管领导（签名）年月日

安徽矿业职业技术学院毕业设计开题报告（2014届）题目主立井提升设备选型毕业设计指导教师贾发亮院系安徽矿业职业技术学院机电工程系专业矿井运输与提升班级运输与提升111学号1姓名祝海洋二〇一四年五月二十五日选题的意义提升设备选型设计是学生在校期间课后学习和综合训练阶段的测试是学习深化、拓宽、综合运用所学知识的重要过程，对于我们矿井运输与提升的学生来说，有着重要意义，是学生学习与实践成果的全面总结；是学生理论知识与社会实践能力培养效果的全面检验；是实现学生从学校学习到岗位工作的过渡环节，更是是衡量高等教育质量和办学效益的重要评价内容。二、研究的主要内容，拟解决的主要问题（阐述的主要观点）研究内容：矿井提升设备的主要组成部分、罐笼的选择选择提升钢丝绳、选择提升机和天轮、提升机与井筒相对位置的计算、预选提升电动机、运动学参数计算、动力学参数计算、电动机容量校验、矿井提升设备的使用和维护等。主要问题：1、地质资料的分析，包括地理特性、提升位置、水文及瓦斯和煤尘情况2、选择提升机和电动机等机械设备三、研究（工作）步骤、方法及措施（思路）步骤：(1)认真学习有关煤矿生产、建设的法规政策，并了解局、矿对提升设备选型设计的具体要求和规定：要按照具体条件，因地制宜同时又积极创造条件，提高提升水平，提高运输单产；从而将采出的煤及时运出，提高劳动率。

(2)明确设计任务，掌握设计依据。根据矿井生产技术发展及生产衔接的需要，明确提升设备选型设计中重大问题的设计任务。

(3)深入现场，调查研究。根据设计所需要解决的问题，确定调查的课题、内容、范围和方法。研究方案，编制设计。在进行实际调查研究的过程中，一定要注意汇集各有关单位对设计的具体要求及设想，根据设计条件提出几个可行方案，广泛征求意见，认真研究、修改和充实设计方案内容，在此基础上集中为两三个较合理的方案，进行技术经济比较，确定出采用的方案，正式编制设计。

(5)审批方案设计。将已完成的方案设计经有关单位会同审查后，由有关上级部门批准。

(6)进行施工图设计。根据已批准的方案设计，进行各单位工程的施工图设计。

方法：查阅资料以及向知道老师咨询措施：学习国家有关煤矿生产、建设的方针政策了解局、矿对提升的要求确定方法和任务，调查研究有关资料，确保工作有序进行毕业论文提纲第一章矿井提升设备的结构和工作原理第一节矿井提升设备的主要组成部分介绍提升机、提升钢丝绳、提升容器、井架与天轮等组成部分的分类和作用。第二节矿井提升设备的工作原理介绍了提升设备的原理作用及分类。第二章副井提升设备选型计算罐笼的选择确定合理的经济速度、估算一次提升循环时间、提升容器的选择。第二节选择提升钢丝绳计算单绳端荷重、钢丝绳悬垂长度、钢丝绳单位长度质量、钢丝绳安全系数校核以及钢丝绳的使用与维护、钢丝绳的检查和试验。第三节选择提升机和天轮计算提升机卷筒直径D、实际需要卷筒的容绳宽度、—摩擦圈数、钢丝绳实际最大静张力的校验、钢丝绳实际最大静张力差的校验、天轮的选择。提升机与井筒相对位置的计算确定井架高度、计算卷筒中心至井筒中钢丝绳间的水平距离、计算钢丝绳弦长、内外偏角α1α2的计算。第五节预选提升电动机估算电动机的功率、确定电机额定转数与电动机额定功率、提升机实际最大提升速度、提升系统变为质量的计算。第六节运动学参数计算主加速度的确定、减速度的确定、爬行速度和距离、速度图计算。第七节动力学参数计算电动机容量校验电机温升验算、电动机等效功率的计算、工作过负荷校验、特殊过负荷校验电耗及效率计算第十节副井提升平衡作业表 第三章矿井提升设备的使用和维护矿井提升设备的操作第二节提升设备的使用和维护主要参考文献[1]庄严，矿山运输与提升[M].中国矿业大学出版社，2009年[2]洪晓华，矿井运输提升[M].中国矿业大学出版社，2005年[3]国家安全生产监督总局编，煤矿安全规程[M].煤炭工业出版社，第一版，2011年[4]严万生，《矿山固定机械手册》..北京：煤炭工业出版社，第1版[5]孙玉蓉，《矿井提升设备》.北京：煤炭工业出版社，1995.1，第1版[6]中国矿业学院，《矿井提升设备》.北京：煤炭工业出版社，第1版[7]于学谦，《矿山运输机械》.徐州：中国矿业大学出版社，第2版[8]煤炭工业部制定.《煤矿安全规程》.煤炭工业出版社，第1版[9]梁庚煌，《运输机械手册》.第一册.北京：化学工业出版社，第1版[10]梁庚煌，《运输机械手册》.第二册.北京：化学工业出版社，第1版[11]谢锡纯，李晓豁主编.《矿山机械与设备》.徐州：中国矿业大学出版社，[12]能源部制定.《煤矿安全规程》.北京：煤炭工业出版社[13]王志勇，《煤矿专用设备设计计算》.北京：煤炭工业出版社[14]彭兆行编.《矿山提升机械设计》.北京：机械工业出版社指导教师意见：签名：年月日系毕业设计（论文）工作指导小组意见：签名：年月日系毕业设计（论文）工作领导小组意见：签名：年月日主副立井提升设备选型设计说明书二0一四年五月前言矿山运输与提升是煤炭生产过程中不可少的重要生产环节；有人把矿山运输与提升形象的比作矿山生产的动脉和咽喉。从安全生产的角度看，矿山运输与提升事故占很大比例，据统计，有四分之一以上的安全事故发生运输与提升的环节，仅次于顶板事故而居第二位。轻者，影响煤炭产量，重者，则会危及人身安全。因此，煤矿安全生产离不开运输与提升的安全。从经济角度看，矿山运输与提升费用在生产成本中占的很大的比例，因为地面及井下运输与提升设备很多，从事运输和卸载的工人数几乎占全矿工人的一半。因此，正确的配置运输与提升设备及合理阻止运输与提升工作，对提高煤炭的产量，降低成本和提高工人劳动生产率有着重要的作用。从人员上下井消耗时间来看，工人从入井到采掘工作面作业地点往往需要1-1.5h。有的要爬斜坡、上下山、体力消耗很大，工作耐力受到很大的影响，这种损失是无形的巨大的。因此，开发和选用先进的辅助运输系统，对于煤矿实现高产高效和提高矿井生产的安全性具有重要意义。目录摘要 iv第一章矿井提升设备的结构和工作原理 1第一节矿井提升设备的主要组成部分 11.提升机 12.提升钢丝绳 73.提升容器 94.井架与天轮 11第二节矿井提升设备的工作原理 14第二章副井提升设备选型计算 15第一节罐笼的选择 151.确定合理的经济速度 152.估算一次提升循环时间 163.提升容器的选择 16第二节选择提升钢丝绳 171.单绳端荷重 182.钢丝绳悬垂长度 193.钢丝绳单位长度质量 194.钢丝绳安全系数校核 205.钢丝绳的使用与维护 206.钢丝绳的检查和试验 20第三节选择提升机和天轮 211.提升机卷筒直径D 222.实际需要卷筒的容绳宽度 223—摩擦圈数 224.钢丝绳实际最大静张力的校验 235.钢丝绳实际最大静张力差的校验 236.天轮的选择 23第四节提升机与井筒相对位置的计算 231.确定井架高度 242.计算卷筒中心至井筒中钢丝绳间的水平距离 243.计算钢丝绳弦长 244.内外偏角α1α2的计算 24第五节预选提升电动机 261.估算电动机的功率 262.确定电机额定转数与电动机额定功率 263.提升机实际最大提升速度 274.提升系统变为质量的计算 27第六节运动学参数计算 281.主加速度的确定 282.减速度的确定 293.爬行速度和距离 294.速度图计算 29第七节动力学参数计算 30第八节电动机容量校验 311.电机温升验算 322.电动机等效功率的计算 323.工作过负荷校验 334.特殊过负荷校验 33第九节电耗及效率计算 33第十节副井提升平衡作业表 34第三章矿井提升设备的使用和维护 35第一节矿井提升设备的操作 351. 采区提升设备的操作 35第二节提升设备的使用和维护 35结束语 38参考资料 39致谢 40摘要中国幅员辽阔，矿产丰富，煤炭生产量已跃居世界前列，其中近95%是以井下开采方式开采，需要通过一系列运输提升设备提到地面以实现其使用价值。作为生产的基本环节，提升、运输设备的合理结构和设计，安全经济运行和科学管理维护，直接关系到矿井生产能力及技术经济指标。矿井提升需要用一些专用的提升设备，是矿山较复杂而庞大的机电设备，它不仅承担物料的提升与下放任务，同时还上下人员。矿井提升设备是沿井筒（包括斜坡和盲井）升降人员，提升煤炭、矿石、器材的机械设备。主要组成部分是：提升容器，提升钢丝绳，提升机，井架及装卸载设备等。本设计主要对矿井生产所用的提升设备的选型进行的一次合理选择。分三章就以上设备的选型计算方法进行系统论述。关键词：提升机副井第一章矿井提升设备的结构和工作原理第一节矿井提升设备的主要组成部分1.提升机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。我国目前广泛使用的提升机可分为两大类：单绳缠绕式提升机（分为小绞车（滚筒直径2m以下）和提升机）和多绳摩擦式提升机及内装饰提升机一、单绳缠绕式提升机单绳缠绕式提升机的工作原理：把钢丝绳的一端固定到提升机的滚筒上，另一端饶过井架上的天轮悬挂提升容器。这样，利用滚筒转动方向不同，将钢丝绳缠上或松放，以完成提升或下放容器的工作。按滚筒数目不同，单绳缠绕式提升机有单滚筒和双滚筒提升机两种。双滚筒提升机在主轴上装有两个滚筒，其中一个与主轴用键固定连接，称为固定滚筒或死滚筒；另一个滚筒滑装在主轴上，通过调绳离合器与主轴连接，称为游动滚筒或活滚筒。将两个滚筒做成这种结构的目的，是为了在需要调绳及更换提升水平时，两个滚筒可以有相对运动。单滚筒提升机只有一个滚筒，一般用于单钩提升。型号意义：1、主轴装置（1）作用1）缠绕提升钢丝绳；2）承受各种正常载荷，并将载荷经轴承传给基础；3）承受在各种紧急事故下所造成的非常载荷；（一般要求在非常载荷作用下，主轴装置的各部分不应有残余变形。）4）当更换提升水平时，调节钢丝绳的长度（仅限双滚筒提升机）。（2）结构主轴装置包括滚筒、主轴、主轴承及调绳离合器（双滚筒特有）等。滚筒的筒壳通过轮辐、轮毂用键和轴固定（固定滚筒），筒壳外边一般均设有木衬，木衬上车有螺旋导槽，以便使钢丝绳在滚筒上作规则排列，并减少钢丝绳的磨损。2m单滚筒只有一个制动盘，而单滚筒2.5m则有两个制动盘。当单滚筒作双钩提升，左侧钢丝绳为下边出绳，右侧钢丝绳为上边出绳。单钩提升时为上边出绳，单滚筒由于调绳不方便，为此做成双滚筒。双滚筒的左滚筒通过调绳离合器与主轴连接。（3）调绳离合器1）作用使活滚筒与主轴连接或脱开，以便在调节绳长或更换提升水平时，使活滚筒与死滚筒有相对运动。2）种类调绳离合器可分三种即齿轮离合器、摩擦离合器、蜗轮蜗杆离合器。JK型提升机采用齿轮离合器。3）齿轮离合器a、结构（图1-1）图1-1齿轮调绳离合器b、控制系统图1-2离合器打开：压力油→K管→n→m→s→r（压力油将活塞销顶起，活塞销下端离开轮毂凹槽，解除闭锁，同时使r的空间与j孔相通）→j→i→h→g→f→e→离合油缸左腔；离合油缸右腔→d→c→b→a→L管→油池。缸体带动外齿轮向左移动，直到与内齿圈脱开。离合器合上：压力油→L管→a→b→c→d→离合油缸右腔；离合油缸左腔→e→f→g→h→i→j→p→q→s→m→n→K管→油池。缸体带动外齿轮向右移动，直到与内齿圈啮合。注意：连锁阀的阀体固定在外齿轮的侧面，阀中的活塞销靠弹簧的作用插在轮毂的凹槽中，可以防止提升机在运转中离合器齿轮因震动等原因自动脱开图1-2调绳离合器的控制系统（三）制动系统作用：1、正常停车2、工作制动3、安全制动4、双滚筒提升机在更换水平、调节绳长或更换钢丝绳时，能闸住游动滚筒。制动系统由制动器和传动机构组成。制动器是直接作用于制动轮或制动盘上产生制动力矩的部分，分为盘式和块式；传动机构是控制及调节制动力矩的部分，分为油压、压气、弹簧式。JK型提升机采用的是液压站与盘式制动器配合构成的盘式制动系统。1、盘式制动器（1）结构（2）工作原理1）松闸2）抱闸2、液压站（1）作用1）在工作制动时，产生不同的工作油压，以控制盘式制动器获得不同的制动力矩；2）在安全制动时，实现二级安全制动；3）控制调绳装置（2）工作原理图1-31）工作制动2）安全制动3）调绳装置图1-3液压站工作原理二、多绳摩擦式提升机多绳摩擦式提升机其特点是靠钢丝绳与摩擦轮之间的摩擦力传动。这种提升机由于具有安全可靠、体积小、质量小，适用于深井提升等优点，在我国矿井提升中得到广泛应用。三、内装式提升机从提升机的工作原理来看，它亦属于摩擦提升范畴，但它实现了内装。所谓内装，就是将拖动电机直接装载摩擦轮内部，使电机转子与摩擦轮成为一体。它把由电动机、减速器和摩擦轮组成的常规式，发展成为省去减速器，而使摩擦轮相当于电动机的转子，主轴相当于电动机定子的高度机电合一的结构新颖的提升机。2.提升钢丝绳作用：一、钢丝绳的结构组成：钢丝→股+绳芯（纤维绳芯（常用）、金属绳芯）。材质：1、钢丝为优质炭素结构钢，一般直径为0.4～4㎜。矿井提升抗拉强度一般采用1700Mpa以下的。2、钢丝绳表面光面和镀锌（常用于摩擦提升）两种。钢丝的表面状态标记代号为：光面钢丝，NAT；A级镀锌钢丝，ZAA；AB级镀锌钢丝，ZAB；B级镀锌钢丝，ZBB。3、绳芯分金属芯纤维芯。纤维绳芯作用：（1）减少股间钢丝的接触应力；（2）缓和弯曲应力；（3）储存润滑油，防止绳内钢丝锈蚀。金属绳芯的特点：与相同断面的纤维绳芯相比，金属断面大，抗破断能力大，具有耐横向压力大，不易变形等优点。但其柔软性差，不耐腐蚀。绳芯的标记代号：纤维芯（天然或合成的），FC；天然纤维芯，NF；合成纤维芯，SF；金属丝绳芯，IWR；金属丝股芯，IWS。二、钢丝绳的分类、特点及应用（一）分类及特点1、按钢丝绳的捻法分可分为右交互捻（ZS）、左交互捻（SZ）、右同向捻（ZZ）、左同向捻（SS）四种。标记代号中，第一个字母表示钢丝绳的捻向；第二个字母表示股的捻向；“Z”表示右捻向，“S”表示左捻向。左捻：按左螺旋方向将股捻成绳。右捻：按右螺旋方向将股捻成绳。交互捻：绳中的股的捻向与股中丝的捻向相反。同向捻：绳中的股的捻向与股中丝的捻向相同。特点：同向捻钢丝绳柔软，表面光滑，接触面积大，应力小，使用寿命长，绳有断丝时，断丝头部会翘起便于发现，所以矿井提升多用同向捻钢丝绳。但同向捻钢丝绳有较大的恢复力，稳定性较差，易打结。交互捻钢丝绳的结构稳定2、按钢丝在股中互相接触情况分（1）点接触钢丝绳股中各层钢丝捻距不等，钢丝间呈点接触状态。这种钢丝绳造价较低，但钢丝间接触应力大，特别是钢丝绳在绕过滚筒和天轮时，钢丝有应力集中和二次弯曲现象，所以寿命较短。（2）线接触钢丝绳股中各层钢丝以等捻距捻制，钢丝间呈线接触状态。这种钢丝绳工作时应力降低，耐疲劳性能好，结构紧密，无二次弯曲现象，寿命较长。（3）面接触钢丝绳它是将线接触钢丝绳股进行特殊碾压加工，使钢丝产生塑性变形而呈棉接触状态，然后再捻制成绳的。面接触钢丝绳具有结构紧密，表面光滑，不易变形，钢丝间接触面积大，刚性强和耐磨损等优点3、按绳股断面形状分（1）圆形股绳绳股断面为圆形。这种绳易于制造，价格低，是矿井提升应用最多的一种钢丝绳。（2）异形股绳绳股断面形状有三角形和椭圆形两种。三角股钢丝绳：强度比同直径圆形股绳要高，承压面积大，外层钢丝磨损小；外层钢丝粗，排列方式好，抗挤压性能好，尤其是在多层缠绕时，过渡比较稳定；寿命比圆形股长。椭圆股钢丝绳：支撑面积大、抗磨损性能好，但绳的稳定性差，不适于承受较大的挤压力。这种绳股多用来与其它绳股捻制成多层不旋转钢丝绳。3.提升容器一、提升容器的种类按用途和结构可分为：箕斗、罐笼、矿车、吊桶等。箕斗分为立井箕斗和斜井箕斗，专用于主提；罐笼既可用于主提，也可用于副提；矿车斜井提升；吊桶立井井筒开凿时的提升二、罐笼罐笼按其构造不同可分为普通罐笼和翻转罐笼，后者应用较少。普通罐笼有单层、多层和单车、双车以及单绳、多绳之分。标准普通罐笼按固定车厢式矿车名义装载质量确定为1t、1.5t、3t三种形式。1、立井普通罐笼型号意义（1）单绳罐笼如：GLS—1×1/1、GLGY—1×2/2（2）多绳罐笼2、罐笼的主要结构图1-4单绳1t单层普通罐笼。提升钢丝绳绕过双面夹紧楔形绳环与罐笼的主拉杆连接。罐笼是由横梁、垂直立柱通过铆接和焊接结合成的金属框架结构，周围用不同厚度的钢板包围，罐笼四角为切角型式，这样既有利于井筒布置又制作方便。罐笼顶部有半圆弧形淋水棚和可以打开的罐盖，以供运送长材料用，罐两端设有帘式罐门，为了将矿车推进罐笼，罐笼底部敷设轨道，为了防止提升过程中发生跑车事故装有阻车器。在罐笼上设有罐耳并使其紧靠在罐道上保证罐笼平稳的沿着罐道运行。罐道可分为刚性及柔性两种，刚性罐道有钢轨罐道、木罐道及组合罐道三种；柔性罐道即钢丝绳罐道。罐笼上部还设有防坠器（又称为断绳保险器）。图1-4单绳1t单层普通罐笼结构4.井架与天轮一、井架是矿井地面的重要建筑物之一，它用来支持天轮和承受全部提升重物，固定罐道和卸载曲轨，架设普通罐笼的停灌装置等。井架有木井架，金属井架，混凝土井架，装配式竞价等。（1）木井架：用于服务年限较短（6~8年）、产量较低的小型矿井（2）金属井架：目前使用较为广泛，构建可在工厂制造，工地进行安装。服务年限长，耐火性好，弹性大，能适应提升过程中发生的振动。但成本较高，钢材消耗大，容易腐蚀，故必须注意保护，每年都应涂防腐剂一次。（3）混凝土井架：其优点是节省钢材，服务年限长，耐火性好，抗震性强。缺点是自重大，必须加强基础，因而成本高，施工期长。（4）装配式井架：用钢管河槽钢装配而成。用于竖井开凿施工井架，其优点是便于运输和拆装。二、天轮是矿井提升系统中的关键部件之一，安装在井架上，作支撑引导钢丝绳转向之用。可以分为三种：（1）井上固定天轮：轮体只作旋转运动，主要用于竖井提升及斜井箕斗提升。（2）凿井及井下固定天轮（3）游动天轮：轮体除作旋转运动外，还可沿轴向移动，主要用于斜井串车提升。第二节矿井提升设备的工作原理矿井提升设备是联系矿井井下与地面的“咽喉”设备，在煤炭生产中占有特别重要的地位，它的用途是沿井筒提升有用矿物和矸石，升降人员，设备，下放材料等。矿井提升系统根据倾角及提升容器的不同分为以下几种：竖井普通罐笼提升系统：其原理是其中一个罐笼位于井底进行装车，另一个罐笼则位于井口出车平台，进行卸车，两条钢丝绳的两端，一端与罐笼相连，另一端绕过井架上的天轮，缠绕并固定在提升机的滚筒上。滚筒旋转即可带动井下的罐笼上升，地面的罐笼下降，使罐笼在井筒中上下往复运动，进行提升工作。斜井串车提升系统：其工作原理是两条钢丝绳的两端，一端与若干个矿车组成的串车相连，另一端绕过井架上的天轮缠绕并固定在提升机的滚筒上，通过井底车场，井口车场的一些装卸载辅助工作，滚筒旋转即可带动串车组在井筒中往复运动，进行提升工作。

第二章副井提升设备选型计算第一节罐笼的选择已知下列基本参数：矿井年产量：An=150104t／年最大班下井人数：580人每班出矸：400t下材料、设备：38次下炸药：2次保健车：2次副井井筒深度：=290m矿井年工作日：天矿井日工作小时数：运送最重设备质量：15t矸石散集容积质量：1.76t／m3矿车规格：MG3.3－9B1.确定合理的经济速度=0.4=0.4式中:H——提升高度(m);——装载高度(m),=0;——矿井深度(m),=290m;——卸载高度(m),=0;则:=0.4=0.4=6.81m/s2.估算一次提升循环时间式中:——提升加速度,罐笼一般取0.5-0.7m/s2估取=0.5m/s2——罐笼在卸载曲轨内爬行时间,取=5s;θ——罐笼装载时间(休止时间)休止时间不同，可查表。则:=++υ+θ=++5+θ=56.2+θ3.提升容器的选择由于矿车型号是MG3.3－9B，有关矿车数据如下：容积：v=3.3m3矿车高：H=1300mm矿车自重：q=1270kg则Q矸石=rv=1.76×3.3=5.808（t)由于下放最重件15吨，所以三吨矿车单层双侧普通罐笼GLGY-3×1/1，查表得，Q载重=6720kg,Q自重=4500kg查表可知对于单层罐笼，两侧进车θ=15s，其他情况可按规定相应取得，则每次提升不同物品所需时间如下：提矸时：Tx1'=56.2+15=71.2s提人时：Tx2'=56.2+24=80.2s下放保健车：Tx3'=56.2+15=71.2s下放炸药：Tx4'=56.2+2×60=176.2s下放材料：Tx5'=56.2+38=94.2s同时《煤矿安全规程》规定：要求最大下井作业必须在40min内完成；罐笼提升最大班作业时间必须小于5小时，因此必须在规定时间内完成任务。在计算最大班下井人员，矸石及材料提升时间应该遵守下列规定：①升降工人时间，按下井工人提升时间的1.5被计算；②升降其他人员时间，按升降工人时间的20％计算；③提升矸石量按下井日出矸量的50％考虑;能够运送井下设备的最大最重部件;所以,每班运输不同材料所需时间如下:提矸时:T1=71.2×71.2×=4931.6s式中Ag―每班出矸率￣T/班。提人时：T2=Tx2'×=80.2×=1938.2s下放材料：T5=Tx5'×=94.2×=1789.8s下放保健车：T3=Tx3'×2=71.2×2=142.4s下放炸药：T4=Tx4'×2=176.2×2=352.4s总提升时间T=T1+T2+T3+T4+T5=4931.6+1938.2+142.4+352.4+1789.8=9154.3s=2.67（h）＜5（h）T2=1938.2（s）=32(min)＜40(min) 两个要求均符合，所以选择GLGY-3×1/1型单层车单绳罐笼合适第二节选择提升钢丝绳副井提升作业多种多样，应以最终的终端载荷来计算并选择钢丝绳，提升钢丝绳是提升系统的重要组成部分，它直接关系到矿井的正常生产和人员的安全，还是提升系统中经常更换的易耗品．在矿井提升中，根据用涂，选用合适的钢丝绳，扬长避短，充发挥它们的作用。决定钢丝绳的类型，首先应按以下原则确定：（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；（3）弯曲疲劳为主要损坏原因时，应选用接触式或三角股绳；（4）实践证明，提升钢丝绳用同向捻绳较好，多绳摩擦提升用左右捻各半：单绳缠绕式提升钢丝绳的选用原则是：为防止缠绕是松捻，钢丝绳的捻向应与绳在卷筒上缠绕时的螺旋线方向一致，目前单绳缠绕多为右旋，所以多选右同向捻绳；（5）罐道绳最好用半密封绳或三角股绳，表面光滑，耐磨损；（6）用于温度高或有明火的地方．如矸石山等，最好用金属绳芯钢丝绳。提升钢丝绳是煤矿提升运输系统的一个重要组成部分，因此，《煤矿安全规程》对矿井提升钢丝绳有专门规定。近年来，尽管各矿按照规定要求加强了提升钢丝绳的检查和保养，但是，每年任然有断绳事故发生。副井提升作业复杂多变，通常以提升矸石为准来选择钢丝绳，但在选绳之后应对提人时的安全系数进行验算，以保证安全。1.单绳端荷重Qd=Q+Qz式中： —— 一次提升量，=6720kg；——容器质量，=4500kg；则：Qd=Q+Qz=6720+4500=11220kg绳端荷重Gd=Qdg=11220×10=112200N2.钢丝绳悬垂长度式中：——井架高度，近似取值=25ｍ；——矿井深度，=290ｍ；——装载高度，=0ｍ；则：Hc=25m+290m+0m=315ｍ3.钢丝绳单位长度质量式中：——钢丝绳单位长度质量（）；——钢丝绳的公称抗拉强度，取=170；ｍ——钢丝绳的静力安全系数，查表取ｍ=9.2；则：Pk´==6.6查钢丝绳规格表选用钢丝绳46NAT6×I9股（1+6+12）+NF1665ZZ190663GB8707-88其技术特征为：钢丝绳直径：d=46mm；绳中最粗钢丝直径：D=3.0mm；钢丝绳全部钢丝断裂力总和：QD=1365000N;每米重:p=7.611/m。4.钢丝绳安全系数校核m=9.9＞9.2所选钢丝绳满足安全要求，合格可用。5.钢丝绳的使用与维护使用中的钢丝绳润滑是非常重要的，它关系到钢丝绳的使用寿命及安全运行。润滑的作用归纳有三：保护钢丝不锈蚀；起润滑作用，减少钢丝绳的磨损；防止湿气、水分浸入绳内，并补充绳芯油量。在使用中要正确地选用润滑油。对润滑油提出以下要求：粘稠性好，能使油脂紧密粘附在绳上，振动、淋水也甩冲不掉；要有较好的粘温特性，低温时不硬化，高温时不流失；防锈和润滑性能好，应含酸碱性，应有一定的透明度，以便发现磨损及断丝。6.钢丝绳的检查和试验提升钢丝绳每天必须以0.3m/s的速度进行详细检查并记录断丝情况。有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。钢丝绳如遭受卡罐或突然停车等猛烈拉伸时必须立即停车检查，遭受冲击拉伸的一段如果长度增长0.5%以上或有明显损伤，应更换新绳。多绳缠绕时由下层转到上层的一段绳，由于磨损严重，必须加强检查并且每季度移绳四分之一圈。钢丝绳的检查方法目前大量采用眼睛观察和用手掳绳检查，这不仅劳动条件差而且不能检查绳内部断丝情况，为此国内外已研制出了多种钢丝绳探伤仪器。例如“GXT-1型钢丝绳在线无损探伤仪”，采用漏磁交联放大原理检查钢丝绳内外断丝、磨损、锈蚀；对钢丝绳接头焊点及断面等有一定的定性、定量精度。新绳在使用前均应进行试验。试验合格的备用钢丝绳必须妥善保管。使用中的钢丝绳必须定期试验，《煤矿安全规程》规定除摩擦式提升机用钢丝绳和平衡尾绳以及30度以下斜井专为升降物料用的钢丝绳外，提升钢丝绳在使用过程中要定期作剁绳头试验。升降人员或升降人员和物料的钢丝绳自悬挂之日起每隔6个月试验1次，升降物料用的钢丝绳，自悬挂时起经过1年以后进行第一次试验，以后每隔6个月试验1次。钢丝绳的试验应严格遵守《煤矿安全规程》。第三节选择提升机和天轮卷筒的直径和宽度是缠绕式提升机的基本参数，《规程》规定：选择卷筒直径的原则是使钢丝绳绕经卷筒时产生的弯曲应力过大，保持钢丝绳的一定承载能力和使用寿命，理论和实践都证明，绕经天轮及卷筒的钢丝绳弯曲应力的大小，以及疲劳寿命，取决于卷筒和钢丝绳直径比。在同一钢丝绳直径条件下，卷筒直径越大，弯曲应力越低；在不同绳直径，相同卷直径条件下，绳径越小，即D∕d越大，弯曲应力越低。表明在不同的D∕d弯曲条件下，钢丝绳试验荷载与其耐久性的关系。在相同试验荷载时，D∕d值越大，钢丝绳承受的反复弯曲次数越高，寿命越长。基于以上原因《规程》规定：对于安装在地面上的提升机：80d≤D1200δ≤D对于安装在井下的提升机：D≥60dD≥900δ1.提升机卷筒直径D《规程》规定：井上提升滚筒围包角大于90度的天轮，最小直径与钢丝绳直径之比不得小于80；立井天轮与钢丝绳二者直径比不得小于1200。则：mm据此选用-4∕10.5A提升机，其技术特征为：卷筒直径D=4m；卷筒宽度B=2.1m；许用最大静张力；Fjm=21T最大静张力差；Fjc=14T变位重量；Gj=300KN减速器最大输出动扭矩；Mnm=30000TM两卷筒中心距S=2260mm。最大钢丝绳直径：47.5mm减速器速比：10.5校核如下;《规程》规定：立井中升降人员和物料的滚筒上只作单层缠绕。2.实际需要卷筒的容绳宽度式中30—试验绳长3摩擦圈数ε—相邻圈间间隙，取0.003m则4.钢丝绳实际最大静张力的校验+7.611×300×10=135033N＜210000N5.钢丝绳实际最大静张力差的校验Fjc=Q+PH=6720+7.611×300×10=29553＜140000N由以上钢丝绳实际最大静张力和最大静张力差的校验可知所选提升机强度满足要求。6.天轮的选择绳槽半径R应符合下式要求：根据以上数据选择TSM-型天轮，其参数如下:天轮直径:4m；天轮绳槽半径：25mm；全部钢丝绳破断裂总和：1365000N;变位重量:13000N。第四节提升机与井筒相对位置的计算提升机对于井筒的相对位置，系根据卸载作业方便，地面运输的简化以及设备运行的安全而定。所有这些都应在矿井工业工厂的总体布置中解决。一般采用普通罐笼提升时，提升机房位于重车运行方向的对侧，用箕斗提升时，提升机房位于卸载方向的对侧。井架上的天轮，根据提升机的类型和用途，容器在井筒中的布置以及提升机房地点等，装在同一水平轴线上，或同一垂直面上。提升机安装地点选好以后，要确定影响提升机相对位置的五个因素，他们相互制约相互影响。1.确定井架高度式中Hr—容器高度，对罐笼查得7.25m;Hg—过卷高度，对罐笼v<3m/s,Hg≥4m;所以Hj=7.25+10+0.75×=18.75m取Hj=20m,由于在选择钢丝绳时暂取15吗，但相差不大，故不需要再检查钢丝绳的安全系数2.计算卷筒中心至井筒中钢丝绳间的水平距离确定Ls=20m3.计算钢丝绳弦长式中C0—滚筒中心与井口的水平高度C0=e+h+h0(e为提升机滚筒中心线高出室内地面的高度，查表得0.7m,h为提升机房屋内外的标高差，取0.2m.h0为提升机房外地坪与井口的标高，h0=0.3m)则：C0=0.7+0.2+0.3=1.2m所以因为＜60m故不会引起绳弦强烈跳动，钢丝绳弦长合理。4.内外偏角α1α2的计算式中B—滚筒宽度2.1m;s—罐笼中心距，根据罐笼的宽度选；α—两滚筒间隙α=L-B=2.26-2.1=0.16m(L为滚筒中心距）；d—钢丝绳直径46mm;ε—钢丝绳圈间间隙取3mm.利用验算LX:式中B´—钢丝绳在滚筒上实际宽度1.9m选取由于弦长46﹤60，不需加限副装置。所以LS=44.8m,取45m则：实际外偏角α1：实际外偏角α2：=0.090﹤1015＇其中1030＇，1015＇分别为不咬绳时的允许外，内偏角。上出绳角β2=下出绳角β1=钢丝绳上下出绳角合格。第五节预选提升电动机在进行提升设备方案比较时，需要初步确定提升电动机，而在进行提升设备动力学计算之前也要进行电动机的预选。一般情况下先预选电动机，动力学计算完后再进行电动机的验算。初选电动机的依据是：电动机的功率、转速及电压等级三个方面的要求.1.估算电动机的功率P=RQgVmΦ／1000ηj式中R—矿井阻力系数，罐笼取1.2；Φ—动力系数，罐笼提升1.4；ηj—减速器传动效率，一级传动取0.9~0.95，二级传动取0.85；Vm—由于是副井提升，在满足要求的前提下初选7m／sP=1.2×5280×9.8×7×1.4／1000×0.85=715.9KW2.确定电机额定转数与电动机额定功率由此选用YR800-16／1730型电动机，其参数查表如下：额定功率：800KW;最大转矩与额定转矩之比：λm=2.16;额定转速：370r／min;飞轮转速：4051r／min.电动机转子变位重力为：Md=3.提升机实际最大提升速度Vm=πdne／60i=3.14×370／60×10.5=7.38m／s4.提升系统变为质量的计算提升机在提升过程中，提升速度是变化的，而且其负载也是变化的。在提升系统动力学方程中，有提升系统各运动部分惯性力之和一项，而系统中各部件既有作直线运动，又有做旋转运动，使得计算总惯性力时很不方便。为了简化计算，可以用一个假想的集中在卷筒园周围表面的当质量来代替提升系统所有运动部分的质量，称为总变位质量。一次提升量：Q=6720kg容器自重：2Qz=2×4500kg钢丝绳总长：LP=Hc+Ly+3πD+30=335+46+12π+30=428.68m式中Hc—由天轮到井底的悬垂长度；Ly—由天轮到提升机滚筒的长。所以两根钢丝绳的质量2pLP=2×7.611×428.68=6525kg提升机变位质量MJ=30000kg天轮变位质量2Mt=2×1300=2600kg提升系统的总变位质量G=Q+2Qz+2pLp+Mj+Md+2Mt=6720+2×4500+6525+30000+2600=54845kg第六节运动学参数计算对于罐笼提升，因无卸载曲轨的限制，故无需初加速阶段，开始就以较大的主加速度加速，但是为了准确停车（使罐笼内的轨道与车场轨道对齐），也需要有一爬行阶段，因此普通罐笼提升采用五阶段速度图。1.主加速度的确定《规程》规定立井中罐笼升降人员时的速度不得超过0.75m／s2,对升降物料的加减速度没有规定，一般在竖井，加减速度最大不超过1.2m／s2.按电动机过负荷系数a1=式中FP 启动阶段电动机产生的平均力FP=10.75~0.87λFeFe 电动机的额定力 按减速器允许最大输出动扭矩式中Mmax 减速器轴输出端允许的最大力矩kg.m,最大输出扭矩为23（t.m）∑M＇ 不包括电动机变为质量的提升系数给的变为质量，可按下式计算：按防滑条件算：a1=0.7m／s2在计算容器最小自重时已定，最后取a1=0.7m／s22.减速度的确定按自由滑行方式：按防滑条件：式中α=193050＇，μ=0.2时，最后选取α3=0.8m／s23.爬行速度和距离按罐笼自动控制：V4=0.4m／s;h4=2m4.速度图计算已知：主加速时间：6.8s主加速行程：16.2m减速时间：5.45s减速行程：5.45=14.1m爬行时间：等速行程：=300-0-16.2-14.1-2=267.7m等速时间：56.2s制动时间：式中末减速度a5一般取0.3~0.5m／s2一次提升循环时间：=0+6.8+56.2+5.45+5+1+10=84.45s式中:——休止时间，具体所装的材料不同，休止时间不同查表取=10第七节动力学参数计算加速开始：=（1.2×6720+7.611×300）×10+54845×(0.7-0)=141864.5N加速终了：=141864.5-2×7.611×16.2×10=139398.5N等速开始：=139398.5-54845×0.7=101007N等速终了：=101007-2×7.611×267.7×10=60258N减速开始：=60258-54845×0.8=16382N减速终了：=16382-2×7.611×14.1×10=14235.7N爬行开始：=14235.7+54845×0.8=58111.7N爬行终了：=58111.7-2×7.611×2×10=57807.3N第八节电动机容量校验验算电动机的条件：按电动机温升条件：按正常过负荷验算：按特殊过负荷验算。电动机应满足两个条件，一温升条件，二过负荷能力条件。电动机额定功率的含义是：电动机在额定的负荷下，以额定转速连续长期地运行，其绕组的升温不超过允许值时的输出功率。提升电动机属于短期重复制工作，电动机的升温取决于发热量和散热条件。1.电机温升验算对罐笼提升，==5.26×1011等效时间的计算:==68.1s等效力的计算:==87864N2.电动机等效功率的计算==492KW＜800KW(所选电动机额定功率为800KW)3.工作过负荷校验式中：——力图中最大拖动力，=141865Nλ 电机的过负荷系数，λ=2.16则：4.特殊过负荷校验式中：——调节绳长时特殊提升力，取动力系数则=1.1×（4500+7.611×300）×10=74616N=0.61.944因此：从以上校验结果可知所选电动机可用。第九节电耗及效率计算每提升一次电耗==5862298吨煤电耗：5.4J／t一次提升有效电耗：提升设备的效率：η0.55第十节副井提升平衡作业表1.最大班下放工人的实际时间每班需运送人员次数n为n=每班提矸时间作业所需时间见下表：单位数量每次数量每班次数每次时间（秒）每班时间（分）备注下放工人人580292080.226提升矸石吨4006971.281.8提升工人人580292080.2261／2与下放工人同时进行下放保健车271.22.37估算下放炸药2176.25.8下放材料设备3894.260第