斜井串車單鉤和雙鉤提升比較畢業(yè)設計

1、前言 隨著我國經濟的不斷改革開放，煤炭工業(yè)必將高速持續(xù)地向前發(fā)展，礦井提升是煤炭生產過程中必不可少的重要生產環(huán)節(jié)。礦山提升工作的任務是將采場采下的礦石，經井下港道運到井底車場，然后沿井筒提升到地面，再從地面運往選礦廠，或直接運往向外部運輸的裝車站；將掘進出來的廢石運提到地面，再從地面運往廢石場；此外，還擔負著運輸材料器械設備到使用地點和運送人員上、下班的任務。在礦山企業(yè)中，運輸提升作業(yè)的勞動量很大，運輸提升的費用在礦石生產成本中也占很大比重，礦井提升設備的耗電量一般占礦井總耗電量的30%40%。因此，正確的選擇礦山運輸提升設備，合理地布置和科學地組織運輸提升工作，對提高礦井產量、降低礦石生產成

2、本和提高勞動生產率，將會有很大作用。 斜井提升在我國中、小型礦井中應用極其廣泛。采用斜井開拓具有初期投資少、建井快、地面布置簡單等優(yōu)點。但一般斜井提升能力小，鋼絲繩磨損較快，井筒維護費用高。它包括斜井串車、斜井箕斗及斜井帶式輸送機三種提升方式。 斜井串車提升：可分為單鉤與雙鉤串車兩種，其中，單鉤串車提升井筒斷面小，投資小，生產能力小，耗電量大，但可以用于多水平提升。雙鉤串車提升能力較大，但只能用于單水平提升。一般年產量在210Kt一下的小型礦井多采用單鉤，年產量在300Kt左右的礦井采用雙鉤，兩者皆適用與傾角在以下的情況本文綜合運用學過的有關專業(yè)知識。本設計包括單鉤甩車場和雙鉤平車場兩部分。通

3、過已知的提升條件，分析各部分的經濟性、安全性、節(jié)能性、技術可行性等諸方面，來做出最佳的提升方案。關鍵詞鋼絲繩；提升機；電動機；效率目錄前言I第一章 主斜井串車提升單鉤甩車場11 一次提升量和車組中礦車數的確定11.1根據礦井年產量要求計算礦車數11.2根據礦車連接器強度計算礦車數22 斜井提升鋼絲繩的選擇計算32.1提升鋼絲繩端經荷重32.2鋼絲繩單位長度的重量計算33 提升機選擇計算43.1提升機直徑選擇43.2滾筒的寬度44 提升系統(tǒng)的確定54.1固定天輪的選擇64.2井架高度的確定64.3滾筒軸中心至天輪中心的確定64.4 鋼絲繩的內外偏角64.5鋼絲繩的出繩角64.6提升電動機的預選7

4、5 提升系統(tǒng)的變位質量75.1各變位質量75.2提升系統(tǒng)的變位質量86 提升系統(tǒng)的運動學86.1重車在井底車場運行86.2重車在井筒中運行96.3重礦車在進入棧橋后的運行階段96.4一次提升循環(huán)時間107 提升系統(tǒng)動力學107.2礦車在井筒中運行段107.3重車在棧橋上運行段117.4等效力計算117.5 等效功率118 實際提升能力的驗算及自然加、減速度128.1每年實際提升能力128.2富裕系數128.3自然加減速度129 耗電量及其效率計算139.1提升耗電量139.2提升設備效率14第二章 主斜井串車提升雙鉤平車場151 一次提升量和車組中礦車數的確定151.1計算提升斜長151.2根

5、據礦車連接器強度計算礦車數162 斜井提升鋼絲繩的選擇計算172.1提升鋼絲繩端經荷重172.2鋼絲繩單位長度的重量計算173 提升機選擇計算183.1滾筒直徑確定183.2滾筒的寬度184 提升系統(tǒng)的確定194.1固定天輪的選擇204.2井架高度的確定204.3滾筒軸中心至天輪中心的水平距離確定204.4鋼絲繩的內外偏角214.5鋼絲繩的仰角214.6提升電動機的預選215 提升系統(tǒng)的變位質量225.1各變位質量225.2提升系統(tǒng)的變位質量236 提升系統(tǒng)的運動學236.1 重車在井底車場運行236.2 重車在井筒中運行236.3重礦車在進入棧橋后的運行階段246.4一次提升循環(huán)時間247

6、提升系統(tǒng)動力學247.1重礦車在井底車場階段247.2礦車在井筒中運行段257.3重車在棧橋上運行段257.4 等效力計算257.5 等效功率268 實際提升能力的驗算及自然加、減速度268.1 每年實際提升能力268.2富裕系數268.3自然加減速度279 耗電量及其效率計算289.1提升耗電量289.2提升設備效率29設計選型30附錄31致謝32參考資料33第一章 主斜井串車提升單鉤甩車場原始數據礦井年產量： 井筒斜長：井筒斜角：工作制度 ：年工作日天，日工作實數小時 煤的松散容重： 礦井服務年限：采量MG1.1-6，一噸固定式車廂式礦車提升不均衡系數：井底車場甩車增加的運行距離：串車在井

7、口棧橋上的運行距離：1、一次提升量和車組中礦車數的確定圖1-1斜井甩車場單鉤串車提升系統(tǒng)1 一次提升量和車組中礦車數的確定1.1根據礦井年產量要求計算礦車數提升斜長：一次提升持續(xù)時間的確定：初步選定的最大速度為4.8m/s，計算每次提升的持續(xù)時間 小時提升量: 一次提升量M： 一次提升礦車數n: 式中： 裝載系數 當傾角在（） 煤的松散密度， V礦車容積，MG1.16型礦車的容積為1.1通過計算算出n值位小數時，考慮到利用串車型號，取一次提升礦車數為13。1.2根據礦車連接器強度計算礦車數：礦車沿傾角為的軌道上提時，受到斜面產生的阻力，n輛礦車的總阻力由最前面的礦車連接器來承擔，為保證連接器強

8、度，所拉礦車數受到限制。礦車連接器強度一般容許承受拉力60000N，因此，礦車連接器強度容許的礦車數為式中 礦車的載貨量 自身質量 礦車運行摩擦阻力系數，礦車系數取 重力加速度，計算中，即礦車連接器強度不滿足要求，礦車數應確定為。即礦車數為8輛。2 斜井提升鋼絲繩的選擇計算圖1-2 斜井鋼絲繩計算圖2.1提升鋼絲繩端經荷重 鋼絲繩懸垂長度： 2.2鋼絲繩單位長度的重量計算 式中： 鋼絲繩在巷道內運行的阻力系數，取=0.20 鋼絲繩的公拉強度 ，取 鋼絲繩安全系數根據上式計算的數值，查鋼絲繩規(guī)格表選擇標準鋼絲繩。斜井提升一般選用繩6×7股（1+6）繩纖維繩標準鋼絲繩，因為這種鋼絲繩的鋼

9、絲較粗耐磨。鋼絲繩的破斷力總和 鋼絲繩的直徑d=26mm鋼絲繩的單位長度重量 鋼絲繩的安全系數 符合煤礦安全規(guī)程的規(guī)定3 提升機選擇計算3.1提升機直徑選擇煤礦安全規(guī)程規(guī)定對于安裝在地面的提升機，其直徑與鋼絲繩直徑關系如下 式中: Dg為提升機卷筒的直徑mm ； d為提升鋼絲繩直徑d=26mm 可選擇滾筒直徑為的單滾筒提升機3.2滾筒的寬度 式中：Lm-定期試驗用的鋼絲繩長度,一般取30m;3-為滾筒上纏繞的三圈摩擦繩;4-煤礦安全規(guī)程規(guī)定為每季度將鋼絲繩移動1/4圈附加的鋼絲繩圈數;-鋼絲繩在滾筒上纏繞時鋼絲繩間的間隙,滾筒直徑Dp=2.5m, 取=2.5mm;Kc-鋼絲繩在滾筒上的纏繞圈數

10、,主斜井傾角25度,提升長度550m,取Kc=2Dp-鋼絲繩在滾筒上纏繞的平均直徑, Dp=Dg+(Kc-1)d=2.5+(2-1)0.0272.527(m) 根據以上計算，可選擇JK2.5/20型單滾筒提升機技術性能為表1-1表1-1 JK2.5/20型單滾筒提升機技術性能型號卷筒最大靜張力最大靜張力差容繩量提升速度電機轉速傳動比變位質量JK-2.5/20個數直徑m寬度mtt一層二層三層m/smin/r20t12.52994008101290575013.7最大靜張力 4 提升系統(tǒng)的確定圖1-3 斜井單鉤甩車場井口相對位置圖4.1固定天輪的選擇煤礦安全規(guī)程規(guī)定：地面天輪時 時 天輪直徑 查礦

11、用固定天輪目錄表3-3可選型固定天輪變?yōu)橘|量550kg4.2井架高度的確定 =8.8-1.25=7.55（m） 取8m 式中 井口與天輪中心之間提升鋼絲繩的傾角,一般為610,此處取10;井口與天輪中心之間預選的提升斜長,取50m;天輪的半徑;：1.25m4.3滾筒軸中心至天輪中心的確定單鉤固定天輪提升按內外偏角不超過得 取作為提升機滾筒中心與天輪中心的水平距離求得鋼絲繩的弦長： 式中 C為滾筒主軸中心與基座的中心高C=0.5m 滾筒的半徑4.4 鋼絲繩的內外偏角 符合煤礦安全規(guī)程的規(guī)定4.5鋼絲繩的出繩角 單滾筒為上出繩 = = =4.6提升電動機的預選 電動機功率： = =416.94（k

12、w）式中 根據選擇的提升機，由提升機規(guī)格表查得的標準提升速度 減速器傳動效率，單級傳動時 電動機容量備用系數，取1.11.2.查繞線式電動機產品目錄表，可選用JR1510-8型電動機。技術特征見表1-2：表1-2 可選用JR1510-8型電動機技術特征型號容量電壓電流轉速效率功率因數轉子電壓轉子電流額定轉矩轉子轉動慣 量電機重量JR1510-8kwVAr/min%cosVA203300kg475600058735920.84644704800 按電動機額定轉數核算的提升鋼絲繩最大運行速度 5 提升系統(tǒng)的變位質量5.1各變位質量 電動機的變位重量 天輪的變位重量 提升機的變位重量 提升鋼絲繩的總

13、長度 變位重量總計 5.2提升系統(tǒng)的變位質量 6 提升系統(tǒng)的運動學煤礦安全規(guī)程規(guī)定：傾斜井巷內升降人員或用礦車升降物料時，提升容器的最大速度。專用人車的運行速度不得超過設計最大允許速度。其他參數確定初始加速度。 車場內速度。主加減速度。升降人員時：；升降物料時：煤礦安全規(guī)程對升物料的主加速度和主減速度無限制，一般可用0.5m/s也可稍大些，但要考慮自然加、減速度問題。 摘掛鉤時間。 電動機換向時間。6.1重車在井底車場運行初加速階段 時間 距離 在車場內的等速階段 距離 時間 6.2重車在井筒中運行在井筒內的加速度階段 時間 距離 進入棧橋前的減速階段 時間 距離 6.3重礦車在進入棧橋后的運

14、行階段 未減速階段 時間 距離 在線橋上的低速等速運行階段 距離 時間 在井筒內的等速階段 距離 時間 6.4一次提升循環(huán)時間 式中：為摘掛鉤時間， 電動機換向時間之和。7 提升系統(tǒng)動力學單鉤串車甩車場需分別計算重車組上提的前半循環(huán)與空車組下放的后半循環(huán)，重車組上提和空車組下放的變位質量也不一樣。 為了簡化計算鋼絲繩及空重礦車運行中的傾角雖有變化，全部按井筒的傾角=25°計算。7.1重礦車在井底車場階段 提升開始時 初加速終了時 低速等速開始時 低速等速終了時 7.2礦車在井筒中運行段 主加速開始時 主加速終了時 等速開始時 等速終了時 減速開始時 減速終了時 7.3重車在棧橋上運行

15、段 末等速開始時 末等速終了時 末減速開始時 末減速終了時 7.4等效力計算 7.5 等效功率 從以上計算可知，所選電動機容量是合適的電動機的過載系數校驗 （） 由此可見，所選JR1508型電動機是合適8、實際提升能力的驗算及自然加、減速度 由于一次提升循環(huán)的實際時間為340.24（S）為保證完成產量的一次循環(huán)時間則為460（S）， 顯然本設計提升能力有較大的容裕量，這有利于礦井挖潛。8.1每年實際提升能力 式中：8.2富裕系數 8.3自然加減速度 選取加、減速度后，若斜井傾角小于6°，還需要根據自然加、減速度來校驗；傾角在6°以上時，自然加速度已達以上，故不需要校驗。 若

16、選用的加速度大于容器自然加速度時，則此提升機松繩速度大于容器運行速度，使下放鋼絲繩松弛。加速完畢等速運轉時，容器仍在做加速運動，直至把鋼絲繩拉緊，此時鋼絲繩將受到一個很大的沖擊載荷，有被拉斷的危險，為了防止這種事故，要求。自然加速度為 式中 下放鋼絲繩作用在滾筒圓周上的力，N； 井筒傾角； 礦車數； 單個礦車自身質量kg； 下放鋼絲繩端的變位質量 串車組運行阻力系數； 天輪變位質量，kg，查天輪規(guī)格表可得。 若上提重車時選用的減速度大于由于重力、摩擦阻力產生的自然減速度，鋼絲繩運行速度即小容器上升速度導致松繩，嚴重時能使容器越過鋼絲繩發(fā)生壓繩與掉道事故。提升機停止時，容器還會上升一段距離，然后

17、下落把繩猛然拉緊，使鋼繩受到很大的沖擊。為避免造成此種事故要求 。重串車的自然加速度為 式中 每輛礦車載貨量kg 上升鋼絲繩張力N 上升鋼絲繩端變位質量kg 9 耗電量及其效率計算 9.1提升耗電量爬行段采用主電機控制，一次提升耗電量W 式中： 附屬設備耗電量的附加系數: 1.02 減速箱的傳動效率，二級傳動， 電動機的效率取 積分項按下式計算： 1度電= 噸煤電耗 式中：有益電耗 9.2提升設備效率第二章 主斜井串車提升雙鉤平車場計算條件礦井年產量： =30萬噸井筒斜長： L=550米井筒斜角： 工作制度 ：年工作日br=300天，日工作實數t=14小時 煤的松散容重： =0.92t/礦井服

18、務年限： 40年采量，一噸固定式車廂式礦車提升不均衡系數：井底車場甩車增加的運行距離：串車在井口棧橋上的運行距離： 圖2-1 斜井平車場雙鉤串車提升系統(tǒng)1 一次提升量和車組中礦車數的確定1.1計算提升斜長 一次提升持續(xù)時間的確定：初步選定的最大速度，計算每次提升的持續(xù)時間： 小時提升量: 一次提升量M： 一次提升礦車數： 式中： 裝載系數 當傾角在 煤的松散密度， V礦車容積，MG1.16型礦車的容積為通過計算算出n值位小數時，考慮到利用串車型號，取一次提升礦車數為6。1.2根據礦車連接器強度計算礦車數 礦車沿傾角為的軌道上提時，受到斜面產生的阻力，n輛礦車的總阻力由最前面的礦車連接器來承擔，

19、為保證連接器強度，所拉礦車數受到限制。礦車連接器強度一般容許承受拉力60000N，因此，礦車連接器強度容許的礦車數為 式中 礦車的載貨量 自身質量 礦車運行摩擦阻力系數，礦車系數取 重力加速度，計算中，即礦車連接器強度滿足要求，礦車數應確定為。即礦車數為6輛。圖2-2 斜井鋼絲繩計算圖2 斜井提升鋼絲繩的選擇計算2.1提升鋼絲繩端經荷重 鋼絲繩懸垂長度 2.2鋼絲繩單位長度的重量計算 式中： 鋼絲繩在巷道內運行的阻力系數，取=0.20 鋼絲繩的公拉強度 ，取15500N 根據上式計算的數值，查鋼絲繩規(guī)格表選擇標準鋼絲繩。斜井提升一般選用繩6×7股（1+6）繩纖維繩芯為標準鋼絲繩，因為

20、這種鋼絲繩的鋼絲較粗耐磨。鋼絲繩的破斷力總和 鋼絲繩直徑d=24.5mm 單位長度重量 鋼絲繩的安全系數 符合煤礦安全規(guī)程的規(guī)定3 提升機選擇計算3.1滾筒直徑確定煤礦安全規(guī)程規(guī)定對于安裝在地面的提升機，直徑與鋼絲繩直徑關系： 式中: Dg為提升機卷筒的直徑mm ； d為提升鋼絲繩直徑d=24.5mm可選擇滾筒直徑為的雙滾筒提升機3.2滾筒的寬度 式中：Lm-定期試驗用的鋼絲繩長度,一般取30m;3-為滾筒上纏繞的三圈摩擦繩;4-煤礦安全規(guī)程規(guī)定為每季度將鋼絲繩移動1/4圈附加的 鋼絲繩圈數;=2.5mm鋼絲繩在滾筒上纏繞時鋼絲繩間的間隙,滾筒直徑Dp=2.5m, Kc-鋼絲繩在滾筒上的纏繞圈

21、數,主斜井傾角25度,提升長度550m,取Kc=2Dp-鋼絲繩在滾筒上纏繞的平均直徑, Dp=Dg+(Kc-1)d=2.5+(2-1)0.0272.527(m) 根據以上計算，可選擇2JK2.5/20型雙滾筒提升機技術性能為表2-1表2-1 2JK2.5/20型雙滾筒提升機技術性能型號卷筒最大靜張力最大靜張力差容繩量提升速度電機轉速傳動比變位質量2JK-2.5/20個數直徑m寬度mtt一層二層三層m/smin/r20t22.51.295.52205007908.57507.9雙鉤提升時最大靜張力差為 4 提升系統(tǒng)的確定圖2-3 斜井雙鉤平車場井口相對位置圖4.1固定天輪的選擇煤礦安全規(guī)程規(guī)定：

22、地面天輪時時 天輪直徑 查礦用固定天輪目錄表3-3可選型固定天輪變?yōu)橘|量307kg4.2井架高度的確定 =8.8-1.25=7.81（m） 取8m式中 -井口與天輪中心之間提升鋼絲繩的傾角,一般為6º10º,此處取10º 井口與天輪中心之間預選的提升斜長,取50m; 天輪的半徑;4.3滾筒軸中心至天輪中心的水平距離確定雙鉤固定天輪提升按內外偏角不超過。由于偏角的限制，可計算出最小弦長。 按外偏角 按內偏角 （m） 式中 滾筒寬度；B=1.2m 兩滾筒內側間隙；a=1.35-1.2=0.15m 兩天輪間距，即井筒中軌道中心距，其中為礦車最突出部分寬度；S=880+2

23、00=1080mm以作為提升機筒中心之間的水平距離，再求出鋼絲繩弦長為 式中 天輪的半徑 滾筒的半徑 C為滾筒主軸中心與基座的中心C=0.5(m)4.4鋼絲繩的內外偏角 外偏角 符合煤礦安全規(guī)程 內偏角 符合煤礦安全規(guī)程4.5鋼絲繩的仰角 下繩仰角 符合煤礦安全規(guī)程 上繩仰角 4.6提升電動機的預選 電動機功率： 式中 由提升機規(guī)格表查得的標準提升速度 減速器傳動效率，單級傳動時 電動機容量備用系數，取1.11.2.查繞線式電動機產品目錄表可選用JR158-10型電動機。技術特征見表2-2：表2-2 用JR158-10型電動機技術特征型號容量電壓電流轉速效率功率因數轉子電壓轉子電流額定轉矩轉子

24、轉動慣 量電機重量JR1510-10kwVAr/min%cosVA1.84200kg400600051590920.8260542248000按電動機額定轉數核算的提升鋼絲繩最大運行速度 5：提升系統(tǒng)的變位質量5.1各變位質量電動機的變位重量 =天輪的變位重量 提升機的變位重量 提升鋼絲繩的總長度 變位重量總計 5.2提升系統(tǒng)的變位質量 6 提升系統(tǒng)的運動學煤礦安全規(guī)程規(guī)定：傾斜井巷內升降人員或用礦車升降物料時，提升容器的最大速度。專用人車的運行速度不得超過設計最大允許速度。見附錄斜井平車場速度圖及力圖圖A。其他參數確定初始加速度。 車場內速度。主加減速度。升降人員時：升降物料時：煤礦安全規(guī)程

25、對升物料的主加速度和主減速度無限制，一般可用0.5m/s也可稍大些，但要考慮自然加、減速度問題。 摘掛鉤時間。 電動機換向時間。6.1 重車在井底車場運行 初加速階段 時間 距離 在車場內的等速階段 距離 時間 6.2 重車在井筒中運行在井筒內的加速度階段 時間 距離 進入棧橋前的減速階段 時間 距離 6.3重礦車在進入棧橋后的運行階段 未減速階段 時間 距離 在線橋上的低速等速運行階段 距離 時間 在井筒內的等速階段 距離 =610（30+30+12.6+12.6）=524.8（m） 時間 6.4一次提升循環(huán)時間 =（5+17.5+4.7+135.9585+4.7+17.5+5+25）=21

26、5.35（s） 式中：為摘掛鉤時間， 電動機換向時間之和。7 提升系統(tǒng)動力學單鉤串車甩車場需分別計算重車組上提的前半循環(huán)與空車組下放的后半循環(huán)，重車組上提和空車組下放的變位質量也不一樣。 為了簡化計算鋼絲繩及空重礦車運行中的傾角雖有變化，全部按井筒的傾角25°計算。見附錄斜井平車場速度圖及力圖圖B。 7.1重礦車在井底車場階段 提升開始時 初加速終了時 低速等速開始時 低速等速終了時 7.2礦車在井筒中運行段 主加速開始時 主加速終了時 等速開始時 等速終了時 減速開始時 減速終了時 7.3重車在棧橋上運行段 末等速開始時 末等速終了時 末減速開始時 末減速終了時 7.4 等效力計算

27、 7.5 等效功率 從以上計算可知，所選電動機容量是合適的 電動機的過載系數校驗 （） 由此可見，所選JR15710型電動機是合適8 實際提升能力的驗算及自然加、減速度 由于一次提升循環(huán)的實際時間為215.35（S）為保證完成產量的一次循環(huán)時間則為230.43（S），顯然本設計提升能力有較大的容裕量，這有利于礦井挖潛。8.1 每年實際提升能力 式中：8.2富裕系數 說明上述選型設計合理可行8.3自然加減速度 選取加、減速度后，若斜井傾角小于6°，還需要根據自然加、減速度來校驗；傾角在6°以上時，自然加速度已達以上，故不需要校驗。 若選用的加速度大于容器自然加速度時，則此提升

28、機松繩速度大于容器運行速度，使下放鋼絲繩松弛。加速完畢等速運轉時，容器仍在做加速運動，直至把鋼絲繩拉緊，此時鋼絲繩將受到一個很大的沖擊載荷，有被拉斷的危險，為了防止這種事故，要求。自然加速度為 式中 下放鋼絲繩作用在滾筒圓周上的力，N； 井筒傾角； 礦車數； 單個礦車自身質量，kg； 下放鋼絲繩端的變位質量 串車組運行阻力系數；天輪變位質量，kg，查天輪規(guī)格表可得。 若上提重車時選用的減速度大于由于重力、摩擦阻力產生的自然減速度，鋼絲繩運行速度即小容器上升速度導致松繩，嚴重時能使容器越過鋼絲繩發(fā)生壓繩與掉道事故。提升機停止時，容器還會上升一段距離，然后下落把繩猛然拉緊，使鋼繩受到很大的沖擊。為避免造成此種事故要求 。重串車的自然加速度為 式中 每輛礦車載貨量kg； 上升鋼絲繩張力N； 上升鋼絲繩端變位質量，kg 。9 耗電量及其效率計算9.1提升耗電量 爬行段采用主電機控制，一次提升耗電量W