大青煤矿主井提升设备选型设计

图书分类号：密级：毕业设计(论文)大青煤矿主井提升设备选型设计(多绳摩擦式提升机)THETYPESELECTIONANDDESIGNOFMAINSHAFTLIFTINGEQUIPMENTFORCOALOFDAQING(MULTI-ROPEFRICTIONHOIST)学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用或参考的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标注。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。论文作者签名：日期：学位论文版权协议书本人完全了解关于收集、保存、使用学位论文的规定，即：本校学生在学习期间所完成的学位论文的知识产权归所拥有。有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的纸本复印件和电子文档拷贝，允许论文被查阅和借阅。可以公布学位论文的全部或部分内容，可以将本学位论文的全部或部分内容提交至各类数据库进行发布和检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。论文作者签名：导师签名：日期：摘要本次设计主要介绍了大青煤矿主井提升设备（多绳摩擦式提升机）对于各个部件的选型。首先分析给定的数据，即大青煤矿年产量和提升高度，根据这两个数据以及查阅的年工作日、日工作时等算出一次需要提升的煤的量，然后选择出合适的箕斗，下一步参考箕斗的参数规格计算并选择合适的钢丝绳，并且对其的安全系数等进行一定的校验，然后根据已经选择的钢丝绳来计算并选出合适的多绳摩擦式提升机，从运动学和动力学对之进行分析计算，中间涉及了容器的最小自重以及围包角，接下来进行电动机的计算和选型，对之进行电能消耗方面的运算。接下来对提升设备的变位重量进行了分析计算，最后考虑到安全性问题，对提升机进行了防滑验算。关键词主井提升设备；多绳摩擦式提升机；箕斗；电动机AbstractThisdesignmainlyintroducesthebiggreencoalminemainshaftliftingequipment(multiropefrictionhoist)foreachcomponentselection.Firstanalysisofthegivendata,thatis,biggreencoalmineproductionandhoistingheight,accordingtothetwodataandconsultinworkingdayanddayatworkisoutofaneedtoincreasetheamountofcoal.Thenselecttheappropriateskip,skipthenextreferenceparameterstochoosetheappropriatespecificationsandwirerope,andthesafetyfactorofacertaincalibration,andthencalculatedaccordingtohavechoiceofsteelwireropeandchoosethesuitablemultiropefrictionhoist.Fromtheanalysisofkinematicsanddynamicsofcalculation,thecoveredcontainerinthemiddleoftheminimumweightandcircumferenceAngle,thenthemotoriscalculatedandtheselection,operationforthepowerconsumption.Nexttothedisplacementoftheweightoftheliftingequipmentisusedforcalculation,andfinallyconsiderthesecurityissues,antiskidcheckingcalculationofhoist.KeywordsMainshaftliftingequipmentmulti-ropefrictionhoistskipElectricmotor目录摘要 IAbstract II1绪论 12主井提升机的选型设计 32.1计算原始数据 32.2箕斗的选型 32.3提升钢丝绳的选择 72.3.2钢丝绳的最大悬垂长度为 92.3.3估算出钢丝绳每米重力 92.3.4钢丝绳安全系数校正审核 112.3.5提升钢丝绳的维护和试验 112.4选择提升机 122.5提升机的维护与检修 142.5.1提升机设备的日常维护 142.5.2提升机设备的定期仔细检查 142.5.3提升机设备的计划维修 162.5.4提升机的润滑 172.5.5操作工对主提升机自检自修的具体内容 182.6确定提升系统 182.7提升容器的最小自重 192.8预选电动机 202.8.1电动机转数设为 202.8.2提升机的最大速度为 202.8.3预选电动机的功率 212.9提升系统总变位质量 212.9.1变位重量 212.9.2变位质量 223提升设备的运动学分析和动力学分析 223.1提升速度图 233.1.1六阶段速度图 233.1.2加速度的确定 233.2提升能力校正审核 283.3电动机等效功率计算 293.3.1运动力计算 293.3.2等效力计算 313.3.3等效功率 313.3.4校正审核电动机过负载系数 323.4电耗计算 324提升机的防滑验算 334.1提升机的防滑验算 344.1.1静防滑安全系数 354.1.2动防滑安全系数 354.1.3验算制动力矩 365最终的确定方案 37结论 38致谢 39参考文献 401绪论矿井提升机一直都是矿山固定机械的重要组成部分之一，矿山提升机从最初的蒸汽机拖动的单绳缠绕式提升机发展到了今天的交变频直接拖动的多绳摩擦式提升机和双绳缠绕式提升机，现在我们可以根据用途的不同选择合适的矿山提升机，并且相比原来只有单绳缠绕式提升机的时候，工作的效率大大提高。矿山提升机是矿山井下生产系统和地面工业广场相连接的枢纽，被喻为“矿山运输的咽喉”，所以矿山提升设备（提升机）在矿山生产的过程中必不可少，拥有着难以想象的地位。解放前，我国人民生活困苦，发展工业困难重重，因此工业生产非常落后，直到解放后才开始进入腾飞阶段。我们国家的发展在提升机行业体现为以下几个代表性事件：1953年，我们国家第一台提升机在辽宁抚顺的一家重型机器厂制造，这台提升机是缠绕式的；1958年，我们国家又制造出一台新型的提升机，它在河南洛阳矿山机器厂被制造，这台机器是多绳摩擦式的；之后我国开始向更高领域迈进，在1974年，上海冶金机械厂试着制造多绳摩擦式提升机，这台机器在当时在那个型号的提升机中是我们国家最大的。而国外矿井提升设备的发展速度很快，自主研发的情况下经历短短一百多年成绩斐然，发展历程有几个很有代表性的时期：(1)1827年蒸汽提升机出现了，这是世界上第一台提升机；(2)1877年单绳摩擦式提升机出现；(3)1905年电动式提升机被使用，新纪元诞生；(4)1938年多绳摩擦式提升机被创造在瑞典；(5)1957年多绳缠绕式提升机被发明。作为比较现代化的矿井，需要注意许多方面的事情，尤其要重视提升设备的选型。矿井生产相当危险，为了降低危险性，使矿井避免不必要的经济和人力损失，必须要合理选型提升设备，因此，选型提升设备一定要慎之又慎，不但要比较许多经济方面，技术比较也不能放松，多方比较才可以确定合理的提升系统，然后各个矿井情况不一，根据各个矿井的具体条件分析计算，然后选择出最合适的设备。经过几十年的不断探索和研究，如今我国已可以生产各种各样的大中小型号的矿井提升机和各种配套设备，设计、制造、自动控制等各个方面全部拿轻就熟，不在话下，并且生产出了世界先进提升设备。缠绕式提升机和摩擦式提升机两种提升机结构不同，缠绕式提升机还可以再分为单绳和多绳，摩擦式提升机也可以分为多绳和单绳。在这么多种提升机中间，单绳缠绕式提升机出现比较早，它可靠性很高，内部结构方面也很简单，对于比较浅以及中等深度的矿井，单绳缠绕式提升机比较实用，然而它对于井深达到300米的矿井就显得捉襟见肘，不能很好的发挥了，这个时候选择多绳摩擦式的提升机比较好。多绳摩擦式提升机有着许多优点和长处，而这些长处和优点单绳缠绕式提升机有很多都欠缺，所以多绳摩擦式提升机在全球发展速度都很快。多绳摩擦式提升机的主要优点有以下几点：提升容器以及静荷载的重量不可能只被一根钢丝绳承载，这样危险性很大，它们的重量由多根钢丝绳共同分担承载，这样的话提升钢丝绳的直径可以小很多，主导轮的直径以及整个提升机的尺寸也都相应缩小了许多，所以设备的重量也相应减轻了很多。提升容器同一时间被多根绳子悬吊，多根绳子同时断掉的可能性非常小，所以这里我们可以不设置防坠器。由于用多根绳子承载重量，主导轮的直径缩小了很多，其他变量也都相应减小了，比如主轴上扭力矩和系统惯量，所以可以选用重量较轻的减速器和高速电动机，电动机的功率随之也会降低，电能消耗都自然也会降低，从经济方面考虑比较划算。在多绳摩擦式提升机中，左边和右边钢丝绳数量必须相等，意思就是必须钢丝绳是一对对的，左右才能平衡，提升机运行中钢丝绳会有扭力产生，这样的设计可以平衡一部分扭力，使运行过程中罐道受到的运行阻力减轻一部分，使罐道的使用寿命大大延长。在井塔上安装多绳摩擦式提升机，会大大减少占地面积，这样其他的地方可以布置更多有需要的机器。此次选型设计是我去各个地方的煤矿考察研究，通过请教矿上老师傅，自己的思考，以及询问老师之后，根据既定的数据，进行合理的分析计算，分别从安全、效率、经济等方面着手对矿井提升设备进行的选型设计。设计贯彻的原则：分析某些使用中的情况，结合我国目前生产设备的水平，再从经济角度出发，尽可能地选择使用由我们国家自主生产的设备并尽力使之在各种条件大体上相当的情况下对技术的方案进行比较，然后选择出不但合理而且经济的设备。因为我水平有限，在设计过程中不免会出现一些错误和欠考虑的地方，希望各位老师可以帮我指正。2主井提升机的选型设计2.1计算原始数据1）矿井年产量：=160（万吨）；2）提升高度：Ht=550（m）；3）提升设备工作制度：每年工作的天数按300天计算，每天工作的小时数按14小时计算；4）原煤的密度为=900（)。2.2箕斗的选型箕斗是一种用途比较单一的体横容器，因为它仅仅只用于提升矿石或者煤炭。广泛应用在我们的矿山固定桶底部的盒子和卸载箕斗井单一的绳索跳过,它是采用弧形轨道连杆下打开折叠板栅结构,这种结构的优点,如门的结构非常简单,和紧张,门关闭时影响很小，当装煤的仓库已经满了，但是煤却还没卸载完的时候，卡箕斗发生断绳这种事故的可能性很小。跳过大门的开放的压力主要取决于煤,所以卸煤时可以通过卸载弯曲的力很小,这种设计使井架应力状态得到改善。但大门的缺点是:锁紧装置故障时,门可能是由于振动,井筒中开放,这一次不仅可以在井筒的卸煤,还可能损坏轴设备(如导梁、指南等)，所以我们必须非常小心检查锁紧装置,减少事故发生的可能性。立井箕斗结构一般和单一的绳线,跳过,所不同的是它们的连接设备有一些差异,并跳过底线,尾绳装置和安装抗衡。为了客服上述箕斗闸门的缺点国内外还研制了插板式闸门和圆板式闸门箕斗。箕斗的导向装置可以采用刚性罐道或钢丝绳罐道。在采用钢丝绳罐道时,除了要考虑跳过自己的资产也必须对煤炭需求还可以保持平衡,所以可以调整溜煤板应该安装在管道的上面部分。在国外,大多数外国人使用大容量跳过,通常在超过30吨有效载荷,跳过的使用寿命一般在10到20年左右。大部分是门式斗的扇形浇口,外部力量打开。结构一般有两种类型的桶框,由外部面板和内衬桶框耐磨合金钢或不锈钢，没有衬板，这种质量可以减少10%到15%之多。在箕斗的设计时需要考虑各种因素，比较主要的有以下几个方面：其机构轻而坚固；有足够的刚度；装卸载快；闸门工作可靠。从矿井下的煤仓向箕斗中装载原煤的过程中必须有储存装置，而这个中间贮存与计量的装置就叫做箕斗装载设备。对装载设备的要求有：定量；定时；准确；快速的装载；其体积要小；适合矿井下面煤尘水分比较大的情况。根据采矿业情况，排除小概率事件，立井箕斗装载设备主要有两种型式：计量仓式箕斗装载设备这种箕斗可以控制元件来到矿井的最底部，汽缸会被控制开动，系统将会把闸门给打开，重力的作用下，斗箱中的煤就会装入箕斗。压磁测重装置可以决定斗箱装多少煤，但是我们要按具体情况分析问题，由于矿井下面的工作条件十分恶劣，每可能是各种形状，并且湿度也是一个不定因素，所以压磁测重装置在这样的情况下基本不能很好发挥作用，因此装载设备很难控制一定的量来装载，而且对煤矿的安全生产有威胁，希望科研人员可以攻克这个技术性难关。计量仓式装载设备环节少、结构简单，并且在装载时不需要使用其它的机械，非常之方便。计量输送机式箕斗装载设备加载板或带式输送机设备放在称重设备(负载传感器),开始时的输送机的速度0.15到0.3第一次加载的原煤,e.煤炭了,当载荷传感器,然后发送一个信号来控制仓门关闭,输送机也停止运行。当空跳过驱动加载的位置的原煤,输送机将很快的速度0.9到1.2煤炭跳过。测量箕斗装载输送机设备在这里有一个优势,是更大的腔不需要构建、煤炭加载时间也可以减少,从而减少破碎原料煤,煤跳过加载的制服,负载也减少了钢丝绳的影响,煤炭质量的变化不影响加载时间,实现自动化的起重设备很好。1）提升的高度已经给出来了,见式(2.1)式(2.1）=550（m）本式中代表矿井的深度；代表装载的高度：装载高度的确定要根据矿井下面煤仓的大小以及装载设备的尺寸大小两方面因素考虑，通常情况下估算取值范围=18～25（m），结合此处情况后这里可取Hz=25（m）；代表卸载的高度：决定的因素是地面生产系统的要求，这里经分析后可取值=13（m）。2）经济提升速度,见式(2.2)=(0.3～0.5)式(2.2)==11.73（m/s）在本式中，取=0.53）通过分析计算，结合具体情况估算出一次循环提升的时间,见式(2.3)式(2.3)==81.55（s）式中：代表提升机运行时的提升加速度，结合此处情况估计可以取=0.8（）；u代表着箕斗爬行的时间，可取u=10（s）；代表箕斗在提升过程中装卸载原煤所花费的时间（休止时间），每一次提升原煤的重量大约为10t，所以这里可以取值=10（s）。4）通过实际计算确定一次合理的提升量，见式(2.4)式(2.4)==11.97（t）这个式子中:C代表着提升不均衡系数，《煤规》【煤炭工业设计规范】中有规定，凡事具有井底煤仓的情况可取值空间为1.10～1.15,这里我取C=1.15；代表着提升机提升能力富裕的系数，一般情况下会留下20%的富裕系数，这是是《煤规》【煤炭工业设计规范】中对主井提升设备一般情况下对于第一水平的规定，这里我取C=1.2；代表着每年工作天数，这里取=300天；代表着是每天工作小时数，这里取=14小时；代表着年产量，本设计规定年产量为160万吨；代表着估算一次循环提升的时间，大约为82秒。选择标准箕斗：提升容器在井筒之中运行导向的装置称为罐道。除了很小概率发生外，罐道有刚性罐道和柔性罐道两种。刚性罐道木壶公路，铁路和公路路槽罐的组合;柔性罐道槽道。固定槽导轨梁刚度、坦克履带梁的钢产量建立了数米的间隔,结束固定在墙上。绳子笼导绳作为指导提升容器,它的一端固定在桅杆上,另一端的底部和举重绷紧。木笼子里指导矩形截面、长度6米左右的木材到它的简单机制,变形,但磨损快,容易腐烂。再加上材料的激烈来源，它已很少使用。槽在普通重轨铁路,公路,缺点是小的横向刚度,横向摆动,运行在容器笼磨损较大,通常不用于速度,少量的因势利导。组合钢罐道道路使用钢罐和钢焊接成箱的通道横截面的结合是一个中空的矩形通道;也为整体钢材进行了有益的。其优点是横向弯曲和扭转刚度和轮胎凯奇搭档运行阻力，容器运行平稳，凯奇磨损，使用寿命更长。这种坦克渠道广泛应用于高速电梯，电梯的大型场合。指导钢丝绳与刚性指南相比,小安装,施工时间短,方便维护,容器,运行平稳,因为没有导梁可以减少壁厚和通风阻力小等优点,但容器和容器之间的导绳器是一个巨大的需求和井壁之间的差距,提高净截面轴,准则在一定张力,使吊杆或轴向载荷增加,这是导绳装置的不足。当地的压力较大,轴轴位错引起的轴不直,不能使用导绳器。两套起重设备轴布置,也不宜将使用导绳器。大型矿山每个容器4~6导绳,小煤矿也可以使用2~3导绳。导绳安排可以四个布局也可以安排。准则应该刚度大,强烈的密封钢丝绳磨损和耐锈蚀性或半密封。双楔固体式导绳一端固定装置固定在井架,重锤底部的紧张。作为每一个提升船舶配备了四个准则,每个标准的最小刚度系数不应小于500n/m,导绳张力差异不得少于5%的平均张力,里面的张紧力大,小的横向抗拉强度。作为一个提升容器只有两个准则,每个标准的刚度系数不小于1000n/m,绳子张力应该一律平等。稳罐装置钢丝绳的使用指南和笼摇篮继续设备,为了防止汽车的进出笼子太大冲击运动,在坦克的位置应该为稳定罐设置严格的指导。中间的轴,设置严格的指导为给您带来的不便,以稳定罐设备。稳定罐设备可以采用气动或液压设备,当笼子里静止不动的,罐设备自动扩展凸块笼,稳定罐。这里根据本选型设计的具体情况考虑之后，箕斗选择钢丝绳罐道对于此选型设计比较适合。根据计算，得出每次需要提升的煤的重量值，然后根据每次的合理提升量查询箕斗规格表，然后选择出标准箕斗。根据计算出的每次合理提升量，查询主井多绳箕斗规格表之后，我选择JDS-12/110×4标准底卸式四绳12t箕斗来进行以下的选型设计，技术规格参数见表2-1。表2-1JDS-12/110×4箕斗技术规格参数自重=12.4t全高=14450mm有效容积=13.2提升钢丝绳数=4绳间距=300mm尾绳数=2实际载重量Q==0.913.2=11.98t6）根据表中数据核计算出箕斗一次实际提升量：根据箕斗的有效容积和查询到的原煤的密度可以对箕斗的实际装载量进行计算，设箕斗的实际装载量为Q，见式(2.5)式(2.5)==11.98（t）此式中：代表着箕斗的有效容积，单位为。7）结合箕斗实际载重量核算为，见式(2.6)式(2.6)==82.04（s）8）根据实际的一次提升循环时间计算完成工作的情况下所需的提升速度，见式(2.7)=式(2.7)==12.32（m/s）即提升速度不低于12.32m/s，才能完成年产量。式中：代表着箕斗装卸载原煤所需要花费的时间（即休止时间），因为选定的箕斗载重为12吨，因此这里我取=12（s）。2.3提升钢丝绳的选择结论本设计是根据大青煤矿