提升與運(yùn)輸課程設(shè)計(jì)

1、提升與運(yùn)輸課 程 設(shè) 計(jì) 題 目：豎井提升設(shè)計(jì)學(xué) 校：X X X X 院 系：資源與安全工程學(xué)院 專(zhuān) 業(yè)：XXXXXXXXXXXX姓 名：XXXXXXXXXXXX學(xué) 號(hào): XXXXXXXXX指導(dǎo)老師：XXXXX時(shí) 間：2015年6月提升運(yùn)輸選型與計(jì)算1.礦井原始資料該礦年產(chǎn)量140萬(wàn)噸；礦石密度為2.75t/m3；礦井深度400m，卸載高度Hx=20m，裝載高度Hz=20m；年工作日300d，日工作小時(shí)為14h，礦井電壓等級(jí)為6kV。2.礦井提升設(shè)備礦井提升設(shè)備是礦井運(yùn)輸系統(tǒng)中的咽喉設(shè)備，是井下與地面聯(lián)系的主要工具。其用途是把井下的礦石和廢石經(jīng)井筒提升到地面；下放材料；在地面與井底之間升降人員

2、、設(shè)備等。礦井提升設(shè)備的主要組成部分是：提升容器、提升鋼絲繩、提升機(jī)、天輪和井架以及裝卸附屬裝置等。常用的提升容器是罐籠和箕斗。與罐籠相比，箕斗的優(yōu)點(diǎn)是：自重?。痪矓嗝娣e?。粺o(wú)需增加井筒斷面就能在井下使用大型礦車(chē)；裝卸載時(shí)間少，生產(chǎn)能力大。經(jīng)過(guò)多方面的比較，本礦采用的是多繩摩擦提升機(jī)，箕斗提升（日產(chǎn)量4667t>1000t）。3.提升容器規(guī)格的選擇進(jìn)行提升設(shè)備選型設(shè)計(jì)時(shí)，礦井年產(chǎn)量An和礦井深度Hs為已知條件。當(dāng)提升容器的類(lèi)型確定后，還要選擇容器規(guī)格。選擇原則是一次合理提升量應(yīng)該使得初期投資費(fèi)和運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)的加權(quán)平均總和最小。 3.1提升高度=+=400+20+20=440m式中 礦井深度，

3、m； 卸載高度，m； 裝載高度，m； 3.2合理提升速度=（0.30.5）=0.4=8.4m/s式中: 最大提升高度，m； 0.30.5系數(shù)，當(dāng)H<200m時(shí)取下限，當(dāng)H>600m時(shí)取上限； 提升速度，m/s。3.3估算一次提升循環(huán)時(shí)間式中：a為提升加速度，一般a=0.8m/s2；為箕斗低速爬行時(shí)間，一般取=12s；為箕斗裝卸載休止時(shí)間，一般取=8s。3.4估算小時(shí)提升量式中：C為提升不均衡系數(shù)；對(duì)箕斗C=1.15，罐籠C=1.2，兼作C=1.25； An為礦井設(shè)計(jì)年產(chǎn)量；=1為提升富裕系數(shù)；為提升設(shè)備每天工作小時(shí)數(shù)，一般為14h；為提升設(shè)備每年工作日數(shù)，一般為300天。3.5計(jì)算

4、小時(shí)提升次數(shù)3.6估算一次合理提升量根據(jù)一次合理提升量，選擇DJS(D)1/2-4(8.5)多繩提升底卸式箕斗，主要數(shù)據(jù)規(guī)格如下表所示:冶金礦山多繩底卸式箕斗系列型號(hào)斗箱容積/載重量/t質(zhì)量/t首繩尾繩直徑/mm根數(shù)間距/mm直徑/mm根數(shù)間距/mmDJS1/2-448.57.5264250302400箕斗主要技術(shù)規(guī)格斗箱內(nèi)空尺寸/mm最大外形尺寸mm卸載方式長(zhǎng)X寬長(zhǎng)x寬高1200 x10501623 x15908450底卸3.7計(jì)算一次實(shí)際提升量實(shí)際裝載量:>7.5t已經(jīng)能滿足生產(chǎn)需求，故之后的計(jì)算中取Q=8.5t，進(jìn)行定量計(jì)算。3.8計(jì)算一次提升循環(huán)時(shí)間3.9計(jì)算提升機(jī)實(shí)際提升速度1

5、0m/s此速度小于礦山規(guī)定的豎井箕斗提升的最大允許速度=12.6m/s.滿足要求。 3.10平衡錘質(zhì)量 t平衡錘技術(shù)規(guī)格名稱(chēng)外形尺寸mm平衡塊平衡錘質(zhì)量kg12噸平衡錘長(zhǎng)寬全高長(zhǎng)x寬mm數(shù)量1211019507708605320300344. 提升鋼絲繩選定4.1鋼絲繩的最大懸垂長(zhǎng)度 預(yù)估計(jì)井塔高度=45（m），由于=8.4m/s,取=10（m）。尾繩環(huán)高度：= =10.5（m） 取=11（m）。式中：尾繩環(huán)高度，m； 過(guò)卷高度，m； 鋼絲繩的最大懸垂長(zhǎng)度見(jiàn)式(2.9)=440+8.45+10+2+5+11=478.45m式中：箕斗全高 過(guò)卷高度 導(dǎo)向輪中心距樓層底板面的高度，取=2（m） 導(dǎo)

6、向輪與摩擦輪的中心距,取5m.4.2估算鋼絲繩每米重力1） 繩端荷重：=8.5+7.5=16t=16000kg2）取鋼絲繩抗拉強(qiáng)度=1665N/安全系數(shù)=7多繩提升具有如下特點(diǎn)：(1) 根提升鋼絲繩，每根承受的終端荷載為； (2)根尾繩，設(shè)每根尾繩每米重力為q，。根據(jù)主繩和尾繩每米重力，有等重尾繩，輕尾繩，和重尾繩三種情況。一般多采用等重尾繩，重尾繩也有應(yīng)用，應(yīng)避免使用輕尾繩。對(duì)等重尾繩，鋼絲繩選擇計(jì)算公式為 = =15.4（N/m）式中：Q一次提升量，kg 容器質(zhì)量，kg據(jù)此選擇繩619股圓股鋼絲繩，左右捻各二根，其每米重量p=23.95N/m，即首繩單位長(zhǎng)度重量=2.395kg/m。直徑d

7、=26.0mm，繩中最粗鋼絲直徑=1.5mm，全部鋼絲破斷拉力總和為=430170N。尾繩數(shù)=2根。尾繩每米重力q:=47.9（N/m）據(jù)此選擇繩(11820)847扁鋼絲繩，其單位每米重為56.0N/m，即尾繩單位長(zhǎng)度重量為=5.6kg/m。 4.3 鋼絲繩安全系數(shù)校核鋼絲繩安全系數(shù)校核 = =8.5>7所以所選鋼絲繩合格可用。5.多繩提升機(jī)的選擇 多繩提升機(jī)的選擇主要是根據(jù)鋼絲繩直徑d和計(jì)算主導(dǎo)輪的直徑D ，然后根據(jù)計(jì)算的主導(dǎo)輪直徑選擇標(biāo)準(zhǔn)的多繩提升機(jī)。當(dāng)鋼絲繩與主導(dǎo)輪的圍包角為180°時(shí)， D80d；當(dāng)圍包角大于180 °時(shí)D100d。在選擇多繩提升機(jī)時(shí)，還必須

8、滿足最大靜拉力和最大靜拉力差的條件。1）考慮塔式井塔，設(shè)導(dǎo)向輪，滾筒直徑D見(jiàn)式D100d=10026=2600（mm）D1200=12001.7=2040（mm） d-鋼絲繩直徑-鋼絲繩中最粗鋼絲的直徑由此選擇 JKM-2.8/4()型多繩摩擦式提升機(jī)，其技術(shù)參數(shù)見(jiàn)下表： JKM-2.8/4()型多繩摩擦式提升機(jī)技術(shù)參數(shù)摩擦輪直徑=2.8m主導(dǎo)輪變位重量t設(shè)計(jì)最大鋼絲繩靜張力294kN設(shè)計(jì)最大鋼絲繩靜張力差88kN減速器減速比I=10.5傳動(dòng)效率=0.85導(dǎo)向輪直徑導(dǎo)向輪變位質(zhì)量t2）驗(yàn)算提升機(jī)強(qiáng)度最大靜張力：=16000×9.8+4×23.95×478.45=2

9、02.6<294（kN） 20677（kg） =20677-16000=4677（kg)此處容器的最小自重。最大靜張力差： =Q =85009.8 =83.3（kN）<88（kN）,的實(shí)際值均小于設(shè)計(jì)值，強(qiáng)度校驗(yàn)合格。3） 摩擦襯墊比壓的校驗(yàn)?zāi)Σ潦教嵘龣C(jī)主導(dǎo)輪上的襯墊作用是：當(dāng)提升鋼絲繩端部荷載拉緊鋼絲繩，并以一定的正壓力，緊壓在襯墊之間便產(chǎn)生很大的摩擦力，此摩擦力必須保證提升機(jī)在各種工作情況下，都不會(huì)出現(xiàn)提升鋼絲繩在主導(dǎo)輪上的襯墊上有滑動(dòng)現(xiàn)象。用作摩擦襯墊的材料，應(yīng)具有以下的性能：(1) 要有較高的摩擦系數(shù)，而且水或油類(lèi)對(duì)摩擦系數(shù)的影響要??；(2) 具有較高的耐磨性能，磨損時(shí)產(chǎn)生

10、的粉塵，必須是對(duì)人體和機(jī)器是無(wú)害的；(3) 應(yīng)具有較高的壓強(qiáng)；(4) 材料的來(lái)源要廣，價(jià)格應(yīng)低廉，加工和拆裝應(yīng)比較方便。上述性能中的最主要的是摩擦系數(shù)，在壓強(qiáng)和磨損相同的條件下，摩擦系數(shù)的提高，將會(huì)獲得顯著的經(jīng)濟(jì)效果。上升側(cè)靜張力：=Q+p（+）+q=246（kN）下降側(cè)靜張力：=+=-Q =246-8.59.8 =162.7（kN）襯墊比壓：= =130N/）允許比壓值一般為150200N/。由于<，所以強(qiáng)度校驗(yàn)合格。由以上校驗(yàn)說(shuō)明，所選JKM-2.8/4()型多繩摩擦式提升機(jī)合格可用。6 提升系統(tǒng)的確定1）井塔高度的選擇: =20+0.3+8.45+10+0.12+2+5 =45.8

11、7（m） 取=50（m），井塔選TZD-3.25/4-45A型。式中：卸載高度 箕斗底部距卸載高度的距離 箕斗全高 過(guò)卷高度 導(dǎo)向輪樓層地板(包括有關(guān)的梁)的厚度 導(dǎo)向輪中心距樓層底板面的高度，取=2（m） 導(dǎo)向輪與摩擦輪的中心距由以上確定=50（m）可取。2）尾繩環(huán)高度 （m） 3）懸垂長(zhǎng)度 478.45（m ） 4）主導(dǎo)輪與導(dǎo)向輪之水平中心距： =2.1+1.5-1.625=1.975（m）5）圍包角的確定 = = =194.0 取，則查表得=0.969。7 提升系統(tǒng)總變位質(zhì)量7.1 變位重量變位重量見(jiàn)式： = 20677+4677+2500+11500+28125=67469kg 式中：

12、電動(dòng)機(jī)的變位重量： =28125（kg）式中：i減速器的速比； ()從電動(dòng)機(jī)產(chǎn)品樣本上查到的回轉(zhuǎn)力矩，。7.2 變位質(zhì)量變位質(zhì)量:=6884.6（kg/m）8 提升設(shè)備的運(yùn)動(dòng)學(xué)提升速度圖的確定：多繩摩擦輪提升機(jī)的速度圖和單繩纏繞式提升機(jī)相同。即箕斗提升采用六階段速度圖；罐籠提升采用五階段速度圖。由于多繩提升機(jī)多用于較深的礦井，更多的是在大型礦井使用，因此，電動(dòng)機(jī)功率大都比較大，使用直流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)的可能性較單繩提升機(jī)為大。當(dāng)采用直流拖動(dòng)時(shí)，速度圖的加速段可能有二種：一是等加速度：另一種是變加速度，又稱(chēng)為拋物線加速度。拋物線加速度有以下特點(diǎn)：(1) 加速階段與等速階段的功率式連續(xù)變化的，加速段的尖

13、峰功率較小，因此，要求電動(dòng)機(jī)及變流設(shè)備的過(guò)載能力較小，加速段啟動(dòng)功率也小。(2) 加速階段的時(shí)間較長(zhǎng)，大約為等加速度所需時(shí)間的二倍，因此，在同樣的條件下，提升能力較小。由于箕斗提升一般要求有最小的一次提升時(shí)間，因而限制了拋物線加速度的速度圖的使用，只有在副井提升，對(duì)一次提升時(shí)間要求不嚴(yán)格的情況下，才考慮選用拋物線加速度的速度圖，以降低電動(dòng)機(jī)，電源設(shè)備的過(guò)載和電網(wǎng)的高峰負(fù)荷。由于本文中屬于主井箕斗提升，因而使用等加速度的速度圖。采用六階段速度圖，如下圖所示:箕斗提升一般采用六階段速度圖，箕斗六階段速度圖如下。8.1確定提升速度=（0.30.5）=0.4=8.4m/s 最大速度取提升機(jī)標(biāo)準(zhǔn)速度，

14、m/s。8.2運(yùn)動(dòng)學(xué)計(jì)算安全規(guī)程規(guī)定對(duì)于物料提升的加、減速度沒(méi)有限制，一般不宜大于1.2m/s2，通常采用0.51m/s2。采礦手冊(cè)：=1.5m/s，00.3m/s2，=0.40.8m/s,0.3m/s2 。 已知m，=8.5 m/s，取=5.6m，=1.5m/，=0.9m/s2， 8.2.1初加速階段 8.2.2主加速階段 8.2.3爬行階段 8.2.4減速階段 8.2.5等速階段 8.2.6抱閘停車(chē)階段 8.2.7一次提升時(shí)間T1及全時(shí)間T 8.2.8小時(shí)提升次數(shù) 8.2.9年生產(chǎn)能力說(shuō)明提升設(shè)備能完成任務(wù)。9.動(dòng)力學(xué)計(jì)算 公式中K是礦井阻力系數(shù)，對(duì)于箕斗提升取K=1.15，是空箕斗在卸載

15、曲軌上的自重減輕系數(shù)（自重不平衡系數(shù)），對(duì)于翻轉(zhuǎn)式箕斗，取0.350.4，是重箕斗在卸載曲軌上載重的減輕系數(shù)，對(duì)于翻斗式箕斗=0.81.0。 9.1在t0階段開(kāi)始：0；0.3；0.4 =248708N終了：=5.6m，0.3，0 =217993N 9.2在t1階段開(kāi)始：=5.6m；0.9m/s2 =257161N終了：；0.9m/s2 =231516N 9.3在t2階段開(kāi)始：；0 終了：；0 9.4在t3階段開(kāi)始：；m/s2 =-40907N終了：；m/s2 =-66932N 9.5在t4階段開(kāi)始：；0 終了：；0；0.4 9.6在t5階段開(kāi)始：m/s2 終了：；m/s2；0.410. 電動(dòng)機(jī)

16、容量驗(yàn)算10.1 預(yù)選電動(dòng)機(jī)10.1.1 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)： =716.6（r/min）10.1.2 提升機(jī)的最大速度依據(jù)取=750r/min，計(jì)算提升機(jī)的最大速度：= = =10.47m/s10.1.3 預(yù)選電動(dòng)機(jī)功率預(yù)選電動(dòng)機(jī)功率: =1416.5（kw）式中：K礦井阻力系數(shù)，取K=1.11.2，此處取K=1.15 動(dòng)負(fù)載影響系數(shù)，當(dāng)采用自然通風(fēng)式電動(dòng)機(jī)時(shí)，取=1.11.2；當(dāng)采用強(qiáng)迫通風(fēng)式的電動(dòng)機(jī)時(shí)，取=1.01.05，此處取=1.2。選擇Y6304-8型電動(dòng)機(jī)1臺(tái)，查電動(dòng)機(jī)產(chǎn)品樣本，其技術(shù)參數(shù)見(jiàn)下表： Y6304-8型電動(dòng)機(jī)技術(shù)參數(shù)額定功率=1600kw額定轉(zhuǎn)速=743r/min過(guò)

17、負(fù)載系數(shù)=1.8轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量=2000kg.電動(dòng)機(jī)效率=95.8%電壓V=6000v電動(dòng)機(jī)作用于滾筒上的額定拖動(dòng)力： = =136000（N）10.2等值力法計(jì)算容量式中等值力，N； 等值時(shí)間，s。 10.3等值功率計(jì)算及其校核 式中 等值力法校驗(yàn)的電動(dòng)機(jī)容量，KW； 電動(dòng)機(jī)在卷筒周?chē)系念~定力，N； 最大拖動(dòng)力，N; 電動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩之比； 所選電動(dòng)機(jī)額定容量，KW。11.電能消耗及每千牛礦石電耗 11.1一次提升電耗式中 一次提升所需電耗，度；提升電動(dòng)機(jī)效率，由產(chǎn)品樣本中查出，一般在0.90.93間，取=0.92； 11.2年電耗 11.3每噸礦石電耗 11.4有益電耗 11.5提

18、升設(shè)備效率12. 最終方案確定（1）底卸式箕斗選擇DJS(D)1/2-4(8.5)多繩提升底卸式箕斗，主要數(shù)據(jù)規(guī)格如下表所示:自重=7.5t全高=8450mm有效容積=4提升鋼絲繩數(shù)=4繩間距=300mm尾繩數(shù)=2實(shí)際載重量Q=2.75×4=11t平衡錘技術(shù)規(guī)格名稱(chēng)外形尺寸mm平衡塊平衡錘質(zhì)量kg12噸平衡錘長(zhǎng)寬全高長(zhǎng)x寬mm數(shù)量121101950770860532030034（2） 鋼絲繩：首繩選擇619股圓股鋼絲繩，左右捻各二根，其每米重量p=23.95N/m，即首繩單位長(zhǎng)度重量=2.395kg/m。直徑d=26.0mm，繩中最粗鋼絲直徑=1.5mm，全部鋼絲破斷拉力總和為=43

19、0170N。尾繩數(shù)=2根，選擇(11820)847扁鋼絲繩，其單位每米重為5600N/100m，即尾繩單位長(zhǎng)度重量為=5.6kg/m。(3)摩擦式提升機(jī)：JKM-2.8/4()型多繩摩擦式提升機(jī) JKM-2.8/4()型多繩摩擦式提升機(jī)技術(shù)參數(shù)摩擦輪直徑=2.8m主導(dǎo)輪變位重量t設(shè)計(jì)最大鋼絲繩靜張力294kN設(shè)計(jì)最大鋼絲繩靜張力差88kN減速器減速比I=10.5傳動(dòng)效率=0.85導(dǎo)向輪直徑導(dǎo)向輪變位質(zhì)量t(4) 井塔選TZD-3.25/4-45A型(5) 電動(dòng)機(jī)：選擇Y6304-8型型電動(dòng)機(jī)1臺(tái)，其技術(shù)參數(shù)見(jiàn)下表： Y6304-8型型電動(dòng)機(jī)技術(shù)參數(shù)額定功率=1600kw額定轉(zhuǎn)速=743r/min過(guò)負(fù)載系數(shù)=1.8轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量=2000kg.電動(dòng)機(jī)效率=95.8%電壓V=6000v13. 學(xué)習(xí)總結(jié) 終于做完了，感覺(jué)要完成不難，但要完成的好，不容易。由于教材沒(méi)有完整實(shí)例參考，而且選擇的提升系統(tǒng)不同，計(jì)算也會(huì)有差別，通過(guò)查課件，書(shū)本，采礦手冊(cè)，以及網(wǎng)上別人做的提升系統(tǒng)設(shè)計(jì)，先弄懂要做的設(shè)計(jì)步驟，再要理解每個(gè)公式的含義，以及公式中的參數(shù)選取，還有公式計(jì)算，總之