礦山機(jī)械礦井提升機(jī)設(shè)計(jì)

1、前 言畢業(yè)設(shè)計(jì)是培訓(xùn)學(xué)生綜合運(yùn)用本專業(yè)所學(xué)的理論知識(shí)和專業(yè)知識(shí)來(lái)分析,解決實(shí)際問(wèn)題的能力的重要教學(xué)環(huán)節(jié),是對(duì)三年所學(xué)知識(shí)的復(fù)習(xí)與鞏固，同樣，也促使了同學(xué)們之間的互相探討，互相學(xué)習(xí)。因此，我們必須認(rèn)真、謹(jǐn)慎、塌實(shí)、一步一步的完成設(shè)計(jì)，給我們?nèi)甑膶W(xué)習(xí)生涯畫(huà)上一個(gè)圓滿的句號(hào)。畢業(yè)設(shè)計(jì)是一個(gè)重要的教學(xué)環(huán)節(jié)，通過(guò)畢業(yè)實(shí)習(xí)使我們了解到一些實(shí)際與理論之間的差異。通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)不僅可以鞏固專業(yè)知識(shí),為以后的工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ),而且還可以培養(yǎng)和熟練使用資料,運(yùn)用工具書(shū)的能力.在各位老師及有關(guān)技術(shù)人員的指導(dǎo)下鍛煉自己獨(dú)立思考、分析、解決的能力，把我們所學(xué)的課本知識(shí)與實(shí)踐結(jié)合起來(lái)，起到溫故而知新的作用。在畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)

2、程中，我們要較系統(tǒng)的了解礦運(yùn)及提升的設(shè)計(jì)中的每一個(gè)環(huán)節(jié)，包括從總體設(shè)計(jì)原則，本次設(shè)計(jì)綜合三年所學(xué)的專業(yè)課程，以設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)的指導(dǎo)思想為中心，參照有關(guān)資料，有計(jì)劃、有頭緒、有邏輯地把這次設(shè)計(jì)搞好！該設(shè)計(jì)力求內(nèi)容精練，重點(diǎn)突出。在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，輔導(dǎo)老師員創(chuàng)治老師給予我許多指導(dǎo)與幫助，在此，我們表示深深的感激。由于時(shí)間倉(cāng)促，再加上所學(xué)知識(shí)有限，設(shè)計(jì)中，難免出現(xiàn)錯(cuò)誤或不當(dāng)之處，懇請(qǐng)各位教師給予一定的批評(píng)建議，我們非常感激，并誠(chéng)懇地接受，以便將來(lái)在不斷的商討和探索中，有更好的改進(jìn)！以便在今后的人生道路上，不斷完第一章 礦井提升設(shè)備一、提升方式礦井七2煤與二1煤采用分期開(kāi)拓開(kāi)采的方式，初期開(kāi)采七2煤，后期

3、經(jīng)技術(shù)改造后開(kāi)采二1煤。七2煤井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為0.30Mt/a，采用立井開(kāi)拓，二個(gè)提升井筒，其中主井井深277m，擔(dān)負(fù)七2煤礦井提煤任務(wù)；副井井深277m，擔(dān)負(fù)七2煤礦井輔助提升任務(wù)；二1煤井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為0.45Mt/a，采用立井開(kāi)拓，利用七2煤井二個(gè)提升井筒延深至二1煤的開(kāi)采水平，在七2煤井開(kāi)采結(jié)束后進(jìn)行二1煤的開(kāi)采，二1煤主井井深577m，擔(dān)負(fù)二1煤礦井提煤任務(wù)；副井井深577m，擔(dān)負(fù)二1煤礦井輔助提升任務(wù)。二、主提升設(shè)備選型計(jì)算（一）設(shè)計(jì)依據(jù)初期開(kāi)采七2煤時(shí)1、生產(chǎn)能力：0.30Mt/a2、工作制度：年工作日330d，每天凈提升時(shí)間16h。3、井深：H=277m4、提升方式：雙箕斗提升

4、，采用定重裝載。后期開(kāi)采二1煤時(shí)1、生產(chǎn)能力：0.45Mt/a2、工作制度：年工作日330d，每天凈提升時(shí)間16h。3、井深：H=577m4、提升方式：雙箕斗提升，采用定重裝載。（二）提升容器選擇該礦井初期開(kāi)采七2煤時(shí)井深277m，后期開(kāi)采二1煤時(shí)井深577m，根據(jù)煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定，為避免提升系統(tǒng)的重復(fù)改擴(kuò)建,同時(shí)考慮到礦井后期開(kāi)采二1煤時(shí)井筒深度增加，所以初期開(kāi)采七2煤和后期開(kāi)采二1煤時(shí)主、副井提升設(shè)備統(tǒng)一按開(kāi)采最終水平選擇計(jì)算。計(jì)算過(guò)程以后期開(kāi)采二1煤的提升設(shè)備選型計(jì)算為準(zhǔn)。1、確定經(jīng)濟(jì)提升速度V=(0.3-0.5)×=m/s取：Vm=8m/s，1=1.0m/s22、計(jì)算

5、一次提升循環(huán)時(shí)間: Tx =108=98.1s3、根據(jù)礦井年產(chǎn)量和一次提升循環(huán)時(shí)間即可求出一次提升量。Qj=3.3t據(jù)此提升容器選擇JDS-4/55×4Y型標(biāo)準(zhǔn)多繩箕斗（鋼絲繩罐道），箕斗自重QZ=6500kg（含連接裝置）,載重量Q=4000kg，提升鋼絲繩4根，平衡尾繩2根，鋼絲繩間距300mm。（三）鋼絲繩選擇1、繩端荷重Qd=QZ+Q=6500+4000=10500kg2、鋼絲繩懸垂長(zhǎng)度Hc=H-HZ+Hh+HX+Hg+Hr+0.75RT+e=577-30+11.008+12+6.5+10.9+0.75×0.925+5=593.1m式中：Hg -過(guò)卷高度 Hg=6.

6、5mHh -尾繩環(huán)高度 Hh=Hg+0.5+2S=6.5+0.5+2×2.004=11.008mHr -容器高度 Hr=10.9mRT-天輪半徑e-上下天輪垂直距離 e=5mS-提升容器中心距HX -卸載高度 HX=12m3、首繩單位長(zhǎng)度重量計(jì)算PK´ =1.29kg/m式中：B鋼絲繩計(jì)算抗拉強(qiáng)度，取1670MPam鋼絲繩安全系數(shù)，取7根據(jù)以上計(jì)算，首繩選用22ZAB-6V×30+FC-1670-307型鋼絲繩左右捻各兩根。其技術(shù)參數(shù)如下：鋼絲繩直徑dk=22mm，鋼絲破斷拉力總和Qq=307200N，鋼絲繩單位長(zhǎng)度質(zhì)量為Pk=1.96kg/m。4、尾繩單位長(zhǎng)度重

7、量計(jì)算qk´=Pk=×1.96=3.92kg/m式中：n首繩鋼絲繩根數(shù) n=4n´尾繩鋼絲繩根數(shù) n´=2根據(jù)以上計(jì)算，尾繩選用88×15NAT-P8×4×7-1360型扁鋼絲繩2根，單重q=3.82kg/m。（四）提升機(jī)選擇1、主導(dǎo)輪直徑D´90d=90×22=1980（mm）2、最大靜拉力和最大靜拉力差最大靜拉力：Fj=Q+Qc+nPkHc=6500+4000+4×1.96×593.1=15150kg最大靜張力差：Fc=Q=4000kg據(jù)此主井提升裝置選用JKMD-2.25

8、5;4（I）E型落地式多繩摩擦式提升機(jī)，其主要技術(shù)參數(shù)為：摩擦輪直徑D=2250mm，天輪直徑DT=2250mm，最大靜張力215kN，最大靜張力差65kN，鋼絲繩根數(shù)4根，摩擦輪鋼絲繩間距300mm，提升速度V=6.5 m/s，減速比i=10.5,提升機(jī)旋轉(zhuǎn)部分變位質(zhì)量mj=6500kg，天輪變位質(zhì)量mt=2300kg，襯墊摩擦系數(shù)=0.23。（五）提升系統(tǒng)的確定（見(jiàn)圖6-1-1）1、井架高度Hj=HX+Hr+Hg+0.75RT+e=12+10.9+6.5+0.75×1.125+5=35.2m取HJ=36m2、提升機(jī)摩擦輪中心線距井筒中心線距離LS0.6Hj+3.5+D=0.6&#

9、215;36+3.5+2.2527.35m取LS=28m3、鋼絲繩弦長(zhǎng)下弦長(zhǎng)LX1= =39.8m上弦長(zhǎng)LX= =44.9M式中：HJ1-井架下層天輪高度 C0-摩擦輪中心與地平距離4、鋼絲繩的出繩角下出繩角圖6-1-1+0m主井提升系統(tǒng)圖1、本圖井口標(biāo)高設(shè)為+0m。2、首繩為22ZAB6V*30-1670型，4根。3、尾繩為85*17NAT-P8*4*7型，2根。4、單位為mm。5、繩間距為300mm。44900398002.25m2.25m28000800310003600052 37 16 51 37 28提升中心線裝載平面30000卸載平面12000+31m+12m+36m577000

10、下=arctan+arcsin=ARCTAN+ARCSIN=52°39´9"上出繩角上=arcsin=51°37´28"5、圍包角的確定經(jīng)計(jì)算圍包角=181°1´4"（六）提升容器最小自重校核1、按靜防滑條件容器自重為QZ´Q-nPkHc=D1Q-nPkHc =2.359×4000-4×1.96×593.1=4786.1kg經(jīng)查表，當(dāng)圍包角=181°1´4"時(shí)D1=2.359式中：w1-箕斗提升時(shí)礦井阻力系數(shù) w1=0.075 j-靜防

11、滑安全系數(shù) j=1.752、按動(dòng)防滑條件QZ´Q+Gd-nPkHc=A1Q+C1Gd-nPkHc=2.2115×4000+0.1533×2300-4×1.96×593.1=4548.7kg經(jīng)查表，當(dāng)圍包角=181°1´4"，加速度a1=0.5時(shí),A1=2.2115,C1=0.1533。式中： Gd-天輪的變位質(zhì)量。經(jīng)計(jì)算滿足防滑條件的箕斗最小自重均小于所選箕斗自重，防滑條件滿足要求。（七）鋼絲繩安全系數(shù)與提升機(jī)的校驗(yàn)1、首繩安全系數(shù)校驗(yàn)m=8.3>7.20.0005H=6.9滿足要求2、最大靜張力和最大靜張力

12、差最大靜拉力：Fj=15150kg=148kN<215kN最大靜張力差：Fc=4000kg=39kN<65kN滿足要求（八）預(yù)選電動(dòng)機(jī)1、電動(dòng)機(jī)估算功率P=×=×1.2=382.2kW 式中：K礦井阻力系數(shù)，取K=1.15；Q一次提升實(shí)際貨載量；提升系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，加減速度及鋼絲繩重力因素影響系數(shù)；j減速器傳動(dòng)效率，j=0.92；2、電動(dòng)機(jī)估算轉(zhuǎn)數(shù)n= =579.6r/min據(jù)此主井絞車電機(jī)選用Z450-3A型直流電動(dòng)機(jī)，660V，500kW，其額定轉(zhuǎn)速為ne=611r/min，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量md=50.5kgm2。3、確定提升機(jī)的實(shí)際最大提升速度Vm=6.9(m/s)（

13、九）提升運(yùn)動(dòng)學(xué)及提升能力計(jì)算經(jīng)計(jì)算得初加速度a0=0.48m/s2，V0=1.5m/s，卸載曲軌行程h0=2.35m,主加速度a1=0.50m/s2，提升減速度a3=0.50m/s2。（提升速度圖力圖見(jiàn)圖6-1-2）1、初加速度階段卸載曲軌初加速時(shí)間：t0= =3.13s箕斗在卸載中曲軌內(nèi)的行程：h0=2.35m2、正常加速度階段加速時(shí)間：t1=10.8s加速階段行程：h1=×t1=×10.8=45.4m3、正常減速階段減速階段時(shí)間：t3=12.8s減速階段行程：h3=×t3=×12.8=47.4m4、爬行階段爬行時(shí)間：t4=6s爬行距離：h4=3m5、

14、抱閘停車時(shí)間t5=1s6、等速階段等速階段行程：h2=Ht-h0-h1-h3-h4=569.9-2.35-45.4-47.4-3=471.8m式中：Ht-提升高度 Ht=H-HZ+HX+Hr=577-30+12+10.9=569.9m等速階段時(shí)間：t2=68.4s7、一次提升循環(huán)時(shí)間Tx=t0+t1+t2+t3+t4+t5+=3.13+10.8+68.4+12.8+6+1+12=114.1s式中: 休止時(shí)間取12s8、提升設(shè)備年實(shí)際提升量An=56萬(wàn)t/a提升能力富裕系數(shù)為af=1.2提升能力滿足要求（十）提升系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)計(jì)算1、提升系統(tǒng)總變位質(zhì)量m=m+2mz+4PkLp+2mt+mj+md

15、=4000+2×6500+4×1.96×1212+2×2300+6500+4399 =42001kg式中：Lp鋼絲繩全長(zhǎng)Lp=1212m（包括尾繩）。2、運(yùn)動(dòng)學(xué)計(jì)算（按平衡系統(tǒng)計(jì)算）1、提升開(kāi)始階段開(kāi)始時(shí)：F0=Kmg+Ht+ma0=1.15×4000×9.8+42001×0.48=65240N終了時(shí)：F0=F0-2h0=652400=65240N式中：-提升鋼絲繩與平衡尾繩的總單重之差，平衡系統(tǒng)0。2、主加速階段開(kāi)始時(shí)：F1=F0+m（a1a0）=65240+42001×（0.50.48）=66081N終了時(shí)：F

16、1=F1=66081N 3、等速階段開(kāi)始時(shí)：F2=F1ma1=6608142001×0.50=45080N終了時(shí)：F2=F2=45080N4、減速階段開(kāi)始時(shí)：F3=F2ma3=4508042001×0.50=24080N終了時(shí)：F3=F3=24080N5、爬行階段開(kāi)始時(shí)：F4=F3+ma3=24080+42001×0.50=45080N終了時(shí)：F4=F4=45080N（九）提升電動(dòng)機(jī)容量驗(yàn)算1、等效時(shí)間Td=（t0+t1+t3+t4+t5）+t2+=×（3.13+10.8+12.8+6+1）+68.4+×12=89.3s式中：低速運(yùn)轉(zhuǎn)散熱不良系

17、數(shù)，= 1/2 ；停車間歇時(shí)間散熱不良系數(shù),=1/3。2、電動(dòng)機(jī)等效力F2dt=F02t0+F12t1+F22t2F32t3+F42t4=2.19×10113、提升電動(dòng)機(jī)作用在滾筒圓周上的等效力Fd=49533N4、電動(dòng)機(jī)等效容量Pd=×1.15=427kW500kW滿足要求經(jīng)驗(yàn)算，所選電動(dòng)機(jī)符合要求(十)提升機(jī)制動(dòng)力矩驗(yàn)算=4.3>3滿足要求。式中：MZ-制動(dòng)力矩 MJ-靜荷重旋轉(zhuǎn)力矩（十一）電控設(shè)備本提升機(jī)采用直流拖動(dòng)，電控設(shè)備隨主機(jī)成套供貨。電控設(shè)備型號(hào)選用JKMK/SZ-NT-778/550-3系列提升機(jī)全數(shù)字直流電控設(shè)備。（十二）供電電源提升機(jī)采用雙回路供電

18、，一回工作，一回備用。供電電源引自礦井地面變電所，詳見(jiàn)地面供電系統(tǒng)圖。三、開(kāi)采七2煤時(shí)主提升能力計(jì)算礦井在初期開(kāi)采七2煤時(shí)設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為0.30Mt/a，井筒深度H=277m，主井提升裝置選用以開(kāi)采二1煤計(jì)算為準(zhǔn)的JKMD2.25×4（I）E型落地式多繩摩擦式提升機(jī)，提升容器為JDS-4/55×4Y型標(biāo)準(zhǔn)多繩箕斗（鋼絲繩罐道）。提升鋼絲繩首繩選用22ZAB-6V×30+FC-1670-307型鋼絲繩左右捻各兩根。尾繩選用88×15NAT-P8×4×7-1360型扁鋼絲繩2根，該提升設(shè)備在初期開(kāi)采七2煤時(shí)一次安裝到位，分期服務(wù)于七2煤和

19、二1煤的開(kāi)采。（一）提升高度的確定Ht=H-HZ+HX+Hr=277-30+12+10.9=269.9m式中：Hr -容器高度 Hr=10.9HX -卸載高度 HX=12mHz -裝載高度 HZ=30m（二）提升運(yùn)動(dòng)學(xué)及提升能力計(jì)算(提升速度圖力圖見(jiàn)圖6-1-3)經(jīng)計(jì)算得初加速度a0=0.48m/s2，V0=1.5m/s，卸載曲軌行程h0=2.35m,主加速度a1=0.50m/s2，提升減速度a3=0.50m/s2。（提升速度及力圖見(jiàn)圖6-1-3）1、初加速度階段卸載曲軌初加速時(shí)間：t0=3.13s箕斗在卸載中曲軌內(nèi)的行程：h0=2.35m2、正常加速度階段加速時(shí)間：t1=10.8s加速階段行程：h1=×t1=×10.8=45.4m3、正常減速階段減速階段時(shí)間：t3=12.8s減速階段行程：h3=×t3=×12.8=47.4m4、爬行階段爬行時(shí)間：t4=6s爬行距離：h4=3m5、抱閘停車時(shí)間t5=1s6、等速階段等速階段行程：h2=Ht-h0-h1-h3-h4=269.9-2.35-45.4-47.4-3=171.8m式中：Ht-提升高度 Ht=H-HZ+HX+Hr=277-30+12+10.9=269.9m等速階段時(shí)間：t2=24.9s7、一次提升循環(huán)時(shí)間Tx=t0+t1+t2+t3+t4+t5+=3.13+10.8+24.9+1