礦井提升機(jī)選型設(shè)計(jì)

1、礦井提升設(shè)備選型設(shè)計(jì)第一章 礦井概述一、位置、交通及氣象石炭井A礦位于石炭井礦區(qū)北部，南鄰 B礦。本礦距大武口大西 洗煤廠為33Km,距平羅車站44Km,距包頭為498Km,距灑泉為999Km。二、地形及地貌礦井地勢(shì)北高南低，北部及東部且有高山環(huán)繞，井口內(nèi)海拔標(biāo)高在 1480- 1530 之間。三、氣象本區(qū)呈大陸性氣候，常年干燥少雨，最高氣溫為 7月，38C,最 低氣溫為12月至次年1月,-28 C雨季在6-9月，最大降雨量為76 mm,風(fēng)季為1月至次年3月，風(fēng)力可達(dá)10級(jí)且多屬西北風(fēng)，凍士 深為0.3-1.2米.四、水文地質(zhì)井口水文條件簡(jiǎn)單，本區(qū)氣候干燥少雨巖層主要靠大氣層降雨補(bǔ) 給，地面水

2、的經(jīng)濟(jì)條件好，巖層一般比較致密，滲透性極弱，煤層頂、 底板巖層滲透系數(shù)一般為0.0001cm/s.井口內(nèi)位于上游已修筑防洪堤， 降雨后洪水可排出井田之外.五、地質(zhì)構(gòu)造本井田以單斜構(gòu)造為主，地層走向，皿線以南為N15W傾斜25左右，皿線以北漸轉(zhuǎn)為N52 E,傾角60左右，井田次級(jí)褶皺較發(fā)青，主 要分布在石炭井?dāng)鄬由?、下盤，對(duì)煤層影響不大。六、礦井瓦斯、煤塵及發(fā)火本礦瓦斯相對(duì)涌出量為5.87m3/T日;CQ涌出量為11.54m3/日噸， 屬低沼氣高CO礦井。煤塵爆炸指數(shù)2939.2%;煤層發(fā)火期為612個(gè) 月。七、礦井可采煤層和儲(chǔ)量本井田內(nèi)具體有可采或局部可采煤層七層， 二層煤為主要可采層 厚度1

3、0米，煤層傾角16度，在向斜西翼線達(dá)25-40度，可采儲(chǔ)量為 8520萬噸。八、礦井開拓方式、開采水平及采煤方法本礦采用立井多水平上山式開拓，分兩個(gè)水平開采，第一水平+ 1200,運(yùn)輸水平+1300,向風(fēng)水平+1370;第二水平，運(yùn)輸水平為+1000。采煤方法：對(duì)溥及中厚煤層采用單一走向多壁，全部垮落采煤法； 對(duì)厚煤層采傾斜分層，金屬網(wǎng)假頂，全部垮落采煤法。第二章 設(shè)計(jì)依據(jù)本礦井設(shè)計(jì)年產(chǎn)量為60萬噸，礦井深度Hc=270米，裝載高度Hz=18米，卸載高度Hx=18米，散煤容重0.92t/n 3,年工作日300天, 每天工作小時(shí)t=14小時(shí)，礦井電壓等級(jí)6KV本礦提升方式采用立井雙箕斗提升，提升

4、機(jī)選擇2JK 3.5/20單繩纏繞式提升機(jī)，提升容器選擇JL-6型立井單繩箕斗，鋼絲繩選擇 巾40mrp 6*19的鋼絲繩。電動(dòng)機(jī)選擇 YR800-8/1180型6KV高壓三相交 流異步電動(dòng)機(jī)。第三章礦井提升機(jī)選型設(shè)計(jì)第一節(jié)提升容器的選擇：容器容量在大小是確定鋼絲繩、提升機(jī)和電動(dòng)機(jī)的主要參數(shù)，而 提升 速度是影響提升機(jī)工作時(shí)間及電能消耗的重要參數(shù)。另外，容 器的容量與提升速度之間又存在著密切的聯(lián)系。一般認(rèn)為經(jīng)濟(jì)的提升速度為：Vj=(0.3-0.5) H，一般取Vj=0.4 H其中：H:提升高度，雙箕斗提升H=Hs+Hx+Hz =370+18+18 =406m 式中：Hs:礦井深度，Hs=370

5、mHz:裝載水平與井下運(yùn)輸水平的高差。Hz=18mHx:卸載水平與井口高差(卸載高度)箕斗提升Hx=18m因而，經(jīng)濟(jì)提升速度為 Vj=0.4 . H =0.4 406 =8.06m/s1估算經(jīng)濟(jì)提升時(shí)間：Tj=VL+H+u+ea Vj式中：a:為提升加速度，對(duì)于箕斗，a取0.8m/gu:為容器爬行階段附加時(shí)間，u取10se：每次提升終了后的提升時(shí)間，可暫取10s因而：Tj= Vj+H+u+e= 806 + 便+10+10a Vj0.88.06= 10.07+50.37+10+10=80.44s2. 求一次經(jīng)濟(jì)提升量:一次經(jīng)濟(jì)提升量：Q=fn9式中：An：為礦井年產(chǎn)量，An=60萬噸af :提升

6、富裕系數(shù)，a f取1.3C:提升不均勻系數(shù)，C=1.15t:日工作小時(shí)數(shù)，t取14小時(shí)b:年工作日（一般取300天）1.15*1.3* 60*10000*80.44 Qj =3600*300*14=4.77 噸3. 確定提升容器：根據(jù)上面所計(jì)算的一次提升量，選擇JL-6型立井單繩箕斗JL-6的技術(shù)參數(shù)如下：名義載有效箕斗質(zhì)最大提升箕斗高箕斗中重量容積量、k1、<咼度度心距6t6.6m35000kg700m9450m1870mm箕斗的實(shí)際裝載量Q=6.6Y6.6*0.92=6.07tY為散煤容重：丫取0.92t/M3則完成任務(wù)所需要的最大提升循環(huán)時(shí)間T1xT1x<3600btC af

7、 .An3600* 300*14*6 071.15*1.3* 60* 10000'=96.9s從而可以估算出完成生產(chǎn)任務(wù)所需提升速度的最小值Va(TX u )22(TX U )2 4aH' 2=0.8(96.9 10 10) Jo.82(96.9 10 10)24*0.8*406= 2=5.835m/s第二節(jié) 提升鋼絲繩的選擇鋼絲繩的強(qiáng)度計(jì)算應(yīng)按煤礦安全規(guī)程規(guī)定：鋼絲繩應(yīng)按最大 靜載荷并考慮一定的安全系數(shù)的方法進(jìn)行計(jì)算。、按最大靜載荷計(jì)算如圖所示為鋼絲繩計(jì)算示意圖：由圖可知，鋼絲繩最在靜載荷 Qma是在A點(diǎn)。其值為:Qmax=(Q+Qz)g+pHc N式中：Q:一次提升量：Q=

8、6.07t=6070KgQz：容器質(zhì)量：Qz=5000KgHe:為綱絲繩最大懸垂長(zhǎng)度：He二Hj+Hs+HzHj：為估算井架高度，對(duì)箕斗估取30mHs:為礦井深度，Hs=370mHz:裝載高度， Hz=18mHc=30+370+18=418m立井纏繞式提升機(jī)一般用 6*19的鋼絲繩，鋼絲繩的抗拉強(qiáng)度(T B=170000N/m箕斗的拉煤安全系數(shù) ma=6.5,則每米繩重為：Qg Qzg0.11 BMa(6070 5500)*9.80.11*170000 4186.5=44.3N/M因而選直徑 =40mm,6*19右捻度鍍鋅鋼絲繩，鋼絲繩鋼絲拉斷力之和為Qg=1025000N單位重力為：57.1

9、N/m,則實(shí)際安全系數(shù)為：Ma= QqQg Qzg PHc=1025000(6070 5000)*9.8 57.1* 418=1025000108486 23868= 1025000132354=7.74>6.5符合要求二、鋼絲繩的安全系數(shù)煤礦安全規(guī)程規(guī)定單繩纏繞式提升設(shè)備采用的鋼絲繩安全系數(shù)ma專為升降物料用的鋼絲繩不得小于6.5，所以所選鋼絲繩符合要求，鋼絲繩能夠安全可靠的運(yùn)行。第四節(jié)提升機(jī)及提升電動(dòng)機(jī)的選擇.1. 提升機(jī)的選擇確定滾筒直徑：卷筒直徑 D 80d80*403200mm筒 徑 D 12001200*2.6 3120mm式中：3 -為綱絲繩中鋼絲直徑 S =2.6mmd-

10、為綱絲繩中直徑對(duì)無尾繩系統(tǒng)最大靜張力Fj=(Q+Q)g+PH=(6070+5000)*9.8+57.1*406=131669N最大靜張力差Fjc=Q+PH=6070*9.8+57.1*406=82669N選2JK-3.5單繩纏繞式提升機(jī)，卷筒個(gè)數(shù)為2,卷筒直徑D=3.5m,卷筒寬度B=1.7m,兩卷筒中心距1840mm最大靜張力差Fjc=11.5t.計(jì)算滾筒上纏繞寬度B'：B '=(H 5°+3)(d+ £ )D式中£ :鋼絲繩圈間距離£ =3mmb，=( 406 30+3)(40+3)* 3.5=1835mmB v B'<

11、2B,主井提升設(shè)備不提人可纏繞兩層。提升機(jī)直徑確定后，按 Vm=D列表(表中i與提升機(jī)表中i相對(duì)60ind98074059049037011.515.6111.89.47.85.9208.986.785.44.493.39應(yīng)）從表中送取6.78m/s定位提升速度 Vm Vm=6.78m/s提升機(jī)的 最大允許速度12m/s,提升機(jī)型號(hào)選為：ZJK-3.5/202. 估算電動(dòng)機(jī)功率提升電動(dòng)機(jī)應(yīng)滿足功率、電壓及轉(zhuǎn)速三個(gè)方面的要求。提升電動(dòng)機(jī)的功率與一次提升量和標(biāo)準(zhǔn)速度 （鋼絲繩最大速度） 有關(guān)，一般雙容器提升用下列公式計(jì)算：p，= KQVm1000 j式中K 為礦井阻力系數(shù).箕斗提升K=1.15 動(dòng)

12、力系數(shù)：?jiǎn)卫K纏繞式，箕斗無尾繩取 1.3j 減速器效率，取0.85p'=KQvm1000 j1.15*6070* 9.8* 6.78 *1 31000* 0.85=709Kw選用YR800-8/1180型6KV高壓三相交流繞線異步電動(dòng)機(jī)額定功率 Pe=800Kw,轉(zhuǎn)速ne=740r/min,效率 n d=92%功率因數(shù)COS© =0.82,最大力矩與額定力矩之比 入=2.3 ,飛輪轉(zhuǎn)距GD=576ON.M第五節(jié)提升機(jī)與井筒的相對(duì)位置當(dāng)井筒位置確定后，應(yīng)確定提升機(jī)的安裝地點(diǎn)。當(dāng)提升機(jī)安 裝地點(diǎn)一經(jīng)確定后，就具體確定了提升機(jī)軸線與井筒中心線的距 離，另外還要算出井架高度。所以井架

13、高度、提升機(jī)軸線與井筒 中心線的距離、鋼絲繩弦長(zhǎng)和出繩角是影響提升機(jī)與井筒相對(duì)位 置的五個(gè)因素。1、選定天輪天輪安裝在井架上，作支撐、引導(dǎo)鋼絲繩轉(zhuǎn)向之用。天輪直徑 DT 80 D 80*40 3200 mm天輪直徑 dt 12001200*2.6 3120nm3500選用TSH益型天輪，天輪直徑為3500nrp變?yōu)橹亓?1330N2、井架高度井架高度Hj為從井口到天輪軸線的垂直距離：Hj二Hx+Hr+Hg+0.75Rt+1= 18+9.54+5+0.75*3.5/2+1 =34.76m式中：Hj卸載距離，即井口水平到卸載位置的容器底座高度，米。Hx 卸載高度，取18mHr容器全高，取9.45

14、m11 -礦井提升設(shè)備選型設(shè)計(jì)Hg 過卷高度，取5mRt天輪半徑，米。因而井架高度Hj取35m3、提升機(jī)滾筒中心到井筒中心線的水平距離Ls > 0.6Hj+D+3.5=0.6*3.5+3.5+3.5=28m考慮到減輕咬繩現(xiàn)象，這里取Ls=30m4、計(jì)算弦長(zhǎng)根據(jù)以確定的L s值，復(fù)算鋼絲繩的實(shí)際弦長(zhǎng)及實(shí)際內(nèi)外偏角值。ILx v；(Hj c)2 (Ls Rt)2 (35 1.8)2 (30 3_5)2=43.6m式中：C 滾筒中心線與井口水平的高差，取1.8m。5、求內(nèi)外偏角二層纏繞時(shí)內(nèi)偏角為a n=arctg s a2lx=arctg ?! 0072*43.6=arctg 空=1°

15、;2087.2式中：s 兩天輪中心距，取2.1m。兩卷筒之間的距離二層纏繞時(shí)只考慮a nVl030，不考慮咬繩。二層纏繞時(shí)外偏角為s aa 3 二arctg B 3(d )Lx2.1 0.07 3(40 395) =arctg 1.72 聞.436=0.730<1030由鋼絲繩直徑、卷筒直徑、內(nèi)偏角關(guān)系曲線查得& =3.95mm故滿足規(guī)程規(guī)定的鋼絲繩內(nèi)、外偏角不小于 1030的要求。6、下出繩角卷筒出繩角有大小影響著提升機(jī)主軸的受力情況。限制下出繩角的最小值為15度。因此，只需檢驗(yàn)下出繩角 B,令其不小于15度就可以了。.D Dt arcsin 2Lx.3.5 3.5 arcsi

16、n2*43.6+ Hj c x arctgLs Rt35 1.8arctg 35302=54.2 0>150滿足要求: 附：提升機(jī)與井筒相對(duì)位置圖:-13礦井提升設(shè)備選型設(shè)計(jì)001=CLOCO 一一第六節(jié)運(yùn)動(dòng)學(xué)和力學(xué)提升系統(tǒng)示意圖：1. 提升系統(tǒng)變位質(zhì)量提升繩全長(zhǎng)Lp二Ho+Hx+刃 D +30+n'JD=423+18+3*3.14*3.5+30+3*3.14*3.5=537M式中Ho鋼絲繩懸垂高度Ho二Hs+Hz+H=370+18+35=423m電動(dòng)機(jī)變位重力Gd二Gi/D) 2=5.76*(20/3.5)2=188.08KN電動(dòng)機(jī)的變位質(zhì)量m二Gd/g=188.08*1000

17、/9.8=19192kg總變位質(zhì)量mm=(Qg+2QZ+2PLp+Gj+2Gt)/g+md=6070+2*5000+2*57.1*537/9.8+24600+11330/9.8+19192=67276kg式中:Gj/g為提升機(jī)包括減速箱的變位質(zhì)量，Gj/g=24600kgGt 為天輪的變位質(zhì)量 11330kg 2.加速度按減速器最大扭矩計(jì)算2M max D(KQgPH )-19Gd m 一g57.1* 406)2* 30* 1000 * 9.8358 15* 607067276191921.59 m/ s式中k-阻力系數(shù)，取1.15Mmax-減速器許可的最大扭矩，JK-3.5/20所用的ZHL

18、R-170型減速器取30tm 按電動(dòng)機(jī)過負(fù)荷能力計(jì)算a12< (0.75 入 Fe-kQg-PH)/m=(0.75*2.3*100295-1.15*6070*9.8-57.1*406)/67276=1.21m/s2式中Fe電動(dòng)機(jī)額定力1000Pe,1000*800Fe Zi 10.85Vm6.78=100295NZ 電機(jī)臺(tái)數(shù)，取1入過負(fù)荷系數(shù)，取2.3K礦井阻力系數(shù)，取1.15根據(jù)煤礦安全規(guī)程對(duì)立井箕斗提升的加速度a1 < 1.2m/s2,取 a1=1.0m/s3.減速度般情況下按自由滑行速度減速kQg PH a3m1.15* 6070* 9.8 57.1* 406672762=0

19、.67 m/s. 2取 a3=0.7 m/s4. 速度圖計(jì)算 ho=2.35m,V0=1.5m/s 1）初加速度選取 Vo=1.5m/sVo21.522a。2h0 2* 2.352=0.479 m/s 10=V0/a o=1.5/0.479=3.13s2) 主加速階段t1=(Vm-Vo)/a1=(6.78-1.5)/1=5.28sh1=(Vm+Vo)t1/2=(6.78+1.5)*5.28/2=21.86m3) 爬行階段14=h4/v 4=3/0.5=6sh4取 3m,M取 0.5m/s.礦井提升設(shè)備選型設(shè)計(jì)4) 減速階段t3=(Vm-V4)/a 3=(6.78-0.5)/0.7=9s h3=

20、(Vm+V4)t 3/2=(6.78+0.5)*9/2=32.76m5) 等速階段h2=H-ho-h i-h 3-h 4=406-2.35-21.86-32.76-3=346mt2=h2/Vm=346/6.78=51s6) 抱閘及停車階段T5 取 1S, a5二V/t 4=0.5/仁0.5m/s7) 一次提升循環(huán)時(shí)間Tx=t0+t1+t2+t3+t4+0 =3.13+5.28+51+9+6+8=82.41s0 停止時(shí)間，取8s5. 實(shí)際提升能力及富裕系數(shù)實(shí)際年提升量300*14*3600300*14*3600AnQ* 6.07cTx1.15*8241=96.8417 萬噸實(shí)際富裕系數(shù)a f=9

21、6.8417 =1.61 ?1.2606. 力圖計(jì)算提升開始時(shí)拖動(dòng)力Fo二kQg+PH+rma= 1.15*6070*9.8+5.7*406+67276*0.479= 123.8kN出軌時(shí)F0=F°-2ph 0= 123817-2*57.1*2.35=123548.6N= 123.5kN主加速開始F1= F '卄m(a-a 0)= 123548+67276(1-0.479)=158599N= 158.6KN主加速終了F1=F1-2ph 1= 158599-2*57.1*21.86=156102.6N= 156.1KN等速開始F2= F 1+ma=156102.6+67276*

22、1=88827N=88.8KN等速終了F 2=F2-2ph 2=88827-2*57.1*346=49314N=49.3KN減速開始F3= F' 2-ma3=49314-67276*0.7=2221N=2.22KN減速終了F3=F3-2ph 3=2221-2*57.1*32.76=-1520N =-1.5KN爬行開始F4= F' 4+ma=-1520+67276*0.7=45573N=45.57KN爬行終了F 4=F4-2ph 4=45573-2*57.1*3=45230.4N=45.23KN校核F ' 4F 4=KQ-Ph=1.15*6070*9.8-57.1*406

23、=45226N,符合要求。附箕斗六階段速度圖、力圖-31F0=123.8KN F0=123.55KN F仁 158.6 KN F1=156.1 KN F2=28.8 KN F2=49.3 KN F3=2.22 KN F3=-1.5 KN F4=45.6 KN F4=45.2 KN第七節(jié)電動(dòng)機(jī)功率校核1、按等效容量驗(yàn)算:Fx(1)計(jì)算 0 F2dtF2dt2/22/22/22/22/2Fo2FoFi2FiF22F2/F2F2xF32F3F42F4/totit2t3223221238172 1254821585992 15610228882722 493162 88827* 49316*3.13*

24、5.28* 512232221215202* 9245576?4522&* 62=44.1*10 10Ns(2)等效時(shí)間Td=(t 0+t 1+t 3+t 4)/2+t 2+ 0 /3=(3.13+5.28+9+6)/2+51+8/3=65.37s(3)等效功率Vm T F2dt 6.78；44.1*1010PdI.:1000 j Td 1000* 0.85 65.37=655.7Kw符合 Pe=800kw>1.1Pd=1.1*655.7=721.3kw(4)正常提升過負(fù)荷Fmax/Fe=158599/100295=1.58<0.75 入=0.75*2.3= 1.725故所

25、選電機(jī)符合要求第八節(jié)電耗及功率的計(jì)算電耗和效率是提升設(shè)備的主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)因?yàn)殡姾牡扔诠β使詴r(shí)間，所以提升電耗可計(jì)算如下:】Fdt1一次提升電耗為:式中：1.02-考慮附屬設(shè)備的耗電量的附加系數(shù)；n-減速器的傳動(dòng)效率；n d-提升電動(dòng)機(jī)的效率；:Fdt -提升循環(huán)中變化力對(duì)提升時(shí)間的積分，即提升循環(huán)1.02 * Vm1000* 3600 j d中力圖下包圍的面積，此積分可計(jì)算如下：° “F°F。/, EF/,F2F/,F3Ff,F4F：,0F dtt0t1t2t3t42 2 2 2 212381712548 *3.13158599156102 *5.288882724931

26、6 * 5122211520 *94557645226 * 62 2 2 2 2=500199N.s所以：1.02* Vm T w0Fdt1000*3600 j d1.02* 6.78* 50019911000*3600*0.85*0.85= 13.3 度提升設(shè)備的噸煤耗Wt=W/Q=13.3/6.07=2.19 度/ 噸一次提升有益電耗Wy=QH/(3.6*102)=6.07*406/(3.6*102 ) =6.7 度提升設(shè)備的效率n 0= Wy/W=6.7/13.3=50.4%設(shè)備實(shí)際年提升能力An 300*14*3600Q 300*14*3600* 6.07cTx1.15*8241=96

27、.8417 萬噸實(shí)際富裕系數(shù) a f二空也=1.61?1.260第四章經(jīng)濟(jì)概算一、主要設(shè)備1、箕斗：JL-6 型11000元/臺(tái)查煤炭工業(yè)常用設(shè)備及主要器材價(jià)格匯編2、 鋼絲繩：選直徑 40mm,6< 19的右捻度鍍鋼絲繩.查價(jià)格匯編：3.39 元/m3、提升機(jī)：2JK-3.5/20單繩纏繞式提升機(jī)，卷筒個(gè)數(shù)為2,卷筒 直徑D= 3.5 m,卷筒寬度B= 1.7米，兩卷筒中心距1840mm。 查價(jià)格匯編：9萬元/臺(tái)4、電動(dòng)機(jī)：選擇丫R800-8/1180型6KV高壓三相交流異步電動(dòng)機(jī)。 查價(jià)格匯編：23060元/臺(tái)3500 5、天輪：TSH型天輪，天輪直徑為3500mm變?yōu)橹亓?1330N查價(jià)格匯編：2900元/臺(tái)二、設(shè)備購(gòu)置費(fèi)：S=設(shè)備出廠價(jià)x 1.06=(11000 + 3.39 x 539 x 2+ 90000+