礦井提升機(jī)選型設(shè)計(jì)

1、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33K，距平羅車(chē)站44K，距包頭為498K，距灑泉為999K。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14801530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，38，最低氣溫為12月至次年1月,-28雨季在69月，最大降雨量為76，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

2、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，線以南為N15W傾斜25°左右，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(pán)，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;CO2涌出量為11.54m3/日噸,屬低沼氣高CO2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10米，煤層傾角16度，在向斜西翼線達(dá)25-4

3、0度，可采儲(chǔ)量為8520萬(wàn)噸。八、礦井開(kāi)拓方式、開(kāi)采水平及采煤方法本礦采用立井多水平上山式開(kāi)拓，分兩個(gè)水平開(kāi)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(wàn)噸，礦井深度Hc270米，裝載高度Hz=18米，卸載高度Hx=18米，散煤容重0.92t/n3，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，提升機(jī)選擇2JK3.5/20單繩纏繞式提升機(jī)，提升容器選擇

4、JL-6型立井單繩箕斗,鋼絲繩選擇40mm，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)，一般取 Vj=0.4 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=370m Hz:裝載水平與井下運(yùn)輸水平的高差。Hz=18m Hx:卸載水平與井口

5、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=0.4=8.06m/s1. 估算經(jīng)濟(jì)提升時(shí)間： Tj=+u+ 式中： a:為提升加速度，對(duì)于箕斗， a取0.8m/s2 u:為容器爬行階段附加時(shí)間， u取10s：每次提升終了后的提升時(shí)間，可暫取10s 因而：Tj=+u+= +10+10=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：Qj= 式中：An：為礦井年產(chǎn)量， An=60萬(wàn)噸 af：提升富裕系數(shù)， af取1.3 C: 提升不均勻系數(shù)， C=1.15 t: 日工作小時(shí)數(shù)， t取14小時(shí) b: 年工作日（一般取300天） Qj

6、=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：名義載重量有效容積箕斗質(zhì)量最大提升高度箕斗高度箕斗中心距6t6.6m35000kg700m9450m1870mm箕斗的實(shí)際裝載量Q=6.6=6.6*0.92=6.07t :為散煤容重：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.Q=*6.07=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 v = =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。一、按最大靜載荷計(jì)

7、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Qmax是在A點(diǎn)。其值為：Qmax=(Q+Qz)g+pHc，N 式中 ：Q:一次提升量：Q=6.07t=6070Kg Qz:容器質(zhì)量： Qz=5000KgHc:為綱絲繩最大懸垂長(zhǎng)度：Hc=Hj+Hs+Hz Hj:為估算井架高度，對(duì)箕斗估取30m Hs:為礦井深度，Hs=370m Hz:裝載高度， Hz=18m Hc=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B=170000N/m2箕斗的拉煤安全系數(shù)ma=6.5,則每米繩重為：=44.3N/M因而選直徑=40mm,6*19右捻度鍍鋅鋼絲繩，鋼絲繩

8、鋼絲拉斷力之和為Qg=1025000N單位重力為：57.1N/m,則實(shí)際安全系數(shù)為： Ma=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：式中：-為綱絲繩中鋼絲直徑=2.6mmd-為綱絲繩中直徑 對(duì)無(wú)尾繩系統(tǒng)最大靜張力Fj=(Q+Qz)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=8

9、2669N 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´=(+3)(d+) 式中:鋼絲繩圈間距離=3mm B´=(+3)(40+3)=1835mm BB´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=列表（表中與提升機(jī)表中相對(duì)應(yīng)）ndvmi98074059049037011.515.6111.89.47.85.9208.986.785.44.493.39從表中送取6.78m/s定位提升速度Vm，Vm=6

10、.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´=式中K-為礦井阻力系數(shù). 箕斗提升K=1.15 -動(dòng)力系數(shù)：?jiǎn)卫K纏繞式，箕斗無(wú)尾繩取1.3 j-減速器效率，取 0.85p´= =*1.3=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D=92%,功率因數(shù)COS=0.82,最大力矩與額定力矩之比

11、 =2.3，飛輪轉(zhuǎn)距GD2=5760N.M2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。 選用TSH 型天輪，天輪直徑為3500mm，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=Hx+Hr+Hg+0.75Rt+1=18+9.54+5+0.75*3.5/2+1=34.76m 式中

12、：H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9.45mHg-過(guò)卷高度，取5mR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Ls0.6Hj+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=30m。4、計(jì)算弦長(zhǎng)根據(jù)以確定的L值，復(fù)算鋼絲繩的實(shí)際弦長(zhǎng)及實(shí)際內(nèi)外偏角值。=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n=arctg=arctg=arctg=1020´式中：s-兩天輪中心距，取2.1m。a-兩卷筒之間的距離二層

13、纏繞時(shí)只考慮n<1030´，不考慮咬繩。二層纏繞時(shí)外偏角為=arctg=arctg=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。 =54.20150滿足要求：附：提升機(jī)與井筒相對(duì)位置圖：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=Ho+Hx+3D +30+n´D=423+18+3*3.14*3.5+30+3

14、*3.14*3.5=537M式中Ho-鋼絲繩懸垂高度Ho=Hs+Hz+H´j=370+18+35=423m電動(dòng)機(jī)變位重力Gd=GD(i/D)2=5.76*(20/3.5)2=188.08KN電動(dòng)機(jī)的變位質(zhì)量md=Gd/g=188.08*1000/9.8=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=24600kg Gt為天輪的變位質(zhì)量 11330kg 2. 加速度按減速器最大扭矩計(jì)算式

15、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ZHLR-170型減速器取30tm按電動(dòng)機(jī)過(guò)負(fù)荷能力計(jì)算a12(0.75Fe-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=100295NZ-電機(jī)臺(tái)數(shù)，取1-過(guò)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a11.2m/s2,取a1=1.0m/s2。3.減速度一般情況下按自由滑行速度減速=0.67 m/s2取a3=0.7 m/s24.速度圖計(jì)算ho=2.35m,V0=1

16、.5m/s1）初加速度選取V0=1.5m/s=0.479 m/s2t0=v0/ao=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t4=h4/v4=3/0.5=6sh4取3m,V4取0.5m/s. 4）減速階段t3=(Vm-V4)/a3=(6.78-0.5)/0.7=9sh3=(Vm+V4)t3/2=(6.78+0.5)*9/2=32.76m5）等速階段h2=H-h0-h1-h3-h4=346mt2=h2/Vm=346/6.78=51s6）抱閘

17、及停車(chē)階段T5取1S，a5=V4/t4=0.5/1=0.5m/s27）一次提升循環(huán)時(shí)間Tx=t0+t1+t2+t3+t4+=3.13+5.28+51+9+6+8=82.41s-停止時(shí)間，取8s。5.實(shí)際提升能力及富裕系數(shù)實(shí)際年提升量=96.8417萬(wàn)噸實(shí)際富裕系數(shù) af=1.611.26.力圖計(jì)算提升開(kāi)始時(shí)拖動(dòng)力F0=kQg+PH+ma0=1.15*6070*9.8+5.7*406+67276*0.479=123.8kN出軌時(shí)F´0=F0-2ph0=123817-2*57.1*2.35=123548.6N=123.5kN主加速開(kāi)始F1= F´0+m(a1-a0)=12354

18、8+67276(1-0.479)=158599N=158.6KN主加速終了F´1=F1-2ph1=158599-2*57.1*21.86=156102.6N=156.1KN等速開(kāi)始F2= F´1+ma1=156102.6+67276*1=88827N=88.8KN等速終了F´2=F2-2ph2=88827-2*57.1*346=49314N=49.3KN減速開(kāi)始F3= F´2-ma3=49314-67276*0.7=2221N=2.22KN減速終了F´3=F3-2ph3=2221-2*57.1*32.76=-1520N=-1.5KN爬行開(kāi)始F4

19、= F´4+ma3=-1520+67276*0.7=45573N=45.57KN爬行終了F´4=F4-2ph4=45573-2*57.1*3=45230.4N=45.23KN校核F´4F´4=KQ-Ph=1.15*6070*9.8-57.1*406=45226N,符合要求。附箕斗六階段速度圖、力圖第七節(jié) 電動(dòng)機(jī)功率校核1、按等效容量驗(yàn)算：（1）計(jì)算=44.1*1010N2S（2）等效時(shí)間Td=(t0+t1+t3+t4)/2+t2+/3=(3.13+5.28+9+6)/2+51+8/3=65.37s（3）等效功率=655.7Kw符合Pe=800kw>

20、1.1Pd=1.1*655.7=721.3kw（4）正常提升過(guò)負(fù)荷Fmax/Fe=158599/100295=1.58<0.75=0.75*2.3=1.725 故所選電機(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：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); -減速器的傳動(dòng)效率； d-提升電動(dòng)機(jī)的效率；-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)中力圖下包圍的面積，此積分可計(jì)算如下：=500199N.s所以： =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

21、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0= Wy/W=6.7/13.3=50.4%設(shè)備實(shí)際年提升能力=96.8417萬(wàn)噸實(shí)際富裕系數(shù) af=1.611.2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D3.5，卷筒寬度B1.7米，兩卷筒中心距1840。查價(jià)格匯編：9萬(wàn)元/臺(tái)4、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)。 查價(jià)格匯編：23060元/臺(tái)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)：S1=設(shè)備出廠價(jià)1.06 =(110003.39539290000230605800)1.06131030.8元三、年電費(fèi)Pe300*14*0.75*0.1 =380*300*14*0.75*0.1 =119700元。四、維修費(fèi) =（S1+S1*36.4%）*2.2% =(1-0.364)*2.2%*131030.8 =1833元五、安裝費(fèi) =