礦山提升設(shè)備選型

1、第二篇 礦山提升設(shè)備第八章 豎井提升設(shè)備的選型計算 第一節(jié) 提升方式確定原則 選型設(shè)計依據(jù)和內(nèi)容一、提升方式確定原則1、年產(chǎn)量An小于30萬t的小型礦井，可用一套罐籠提升設(shè)備完成全部主副井任務(wù) 。2、年產(chǎn)量An大于60萬t的大中型礦井，一般均設(shè)主副井兩套提升設(shè)備。3、年產(chǎn)量An大于180萬t的大型礦井，主井需要兩套箕斗提升設(shè)備，副井除設(shè)備一套罐籠提升設(shè)備外，多數(shù)尚需設(shè)置一套單容器平衡錘系統(tǒng)以專門提升矸石。*其它因素： 1、主井一般采用箕斗提升方式，在特殊條件下，可采用罐籠作為主要提升設(shè)備。 2、中型以上礦井，原則上都要采用雙鉤提升。如果礦井同時開采水平數(shù)過多，也可采用平衡錘單容器提升方式。3、

2、對于年生產(chǎn)量90萬t以上的大型礦井，或井較深時可采用多繩摩擦提升系統(tǒng)。4、煤礦若有兩個分前、后期開采水平，提升機、井架或井塔等大型固定設(shè)備要按最終水平選擇；提升容器、鋼絲繩和提升電動機根據(jù)實際情況也可按第一水平選擇。 二、選型設(shè)計的依據(jù)和主要內(nèi)容（一）選型設(shè)計的依據(jù)1、主井提升（1）礦井的年產(chǎn)量A（t/a）;（2）工作制度：即年工作日數(shù) br ,日工作小時數(shù)t,煤炭工業(yè)設(shè)計規(guī)范規(guī)定：br =300d,t=14h；（3）礦井開采水平數(shù)及各水平服務(wù)年限；（4）礦井深度Hs，m：井口至各開采水平的深度；（5）卸載高度：卸載水平與井口的高差Hx (m),對于底卸式箕斗：Hx =1525 m，對于普通罐

3、籠：Hx =015 m；（6）裝載高度：裝載水平與井下運輸水平的高差Hz（m），對于底卸式箕斗：Hz=1825 m；（7）煤的散集密度（t/ m3）；（8）提升方式：箕斗或罐籠；（9）礦井電壓等級。2、副井提升（1）矸石年產(chǎn)量：如無特別指出時，可取煤炭產(chǎn)量的1520%，最大班出矸量按日出矸量的50%計算；（2）最大班下井人員數(shù)目（人/班）；（3）礦井深度Hs（m）；（4）每班下井材料、設(shè)備、炸藥次數(shù)。（次/班）；（5）提升罐籠型式規(guī)格，罐籠質(zhì)量（kg），礦車質(zhì)量（kg）；（6）矸石散集密度（t/ m3）。（二）設(shè)計的主要內(nèi)容1、計算選擇提升容器；2、計算選擇提升鋼絲繩；3、計算選擇提升機；4、

4、提升電動機的預(yù)選；5、提升機與井筒相對位置的計算；6、運動學(xué)及動力學(xué)計算；7、電動機功率的驗算；8、計算噸煤電耗（對于主井提升）或制定最大班作業(yè)時間平衡表（對于副井）。第二節(jié) 提升容器的選擇計算方法：經(jīng)濟速度法一、經(jīng)濟提升速度： vj=(0.30.5) m/s 提升高度：H=Hs+ Hx+ Hz 二、估算一次合理提升時間： Tj=三、計算一次經(jīng)驗提升量Qj：按計算出的Qj，在箕斗的規(guī)格表中選取相近的名義貨載質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)箕斗。四、計算一次實際提升量Q第三節(jié) 提升鋼絲繩的選擇計算鋼絲繩受力： 靜應(yīng)力、動應(yīng)力、彎曲應(yīng)力、扭轉(zhuǎn)應(yīng)力、接觸應(yīng)力、擠壓應(yīng)力及捻制應(yīng)力等，另外，鋼絲繩的磨損及銹蝕也將導(dǎo)致鋼絲繩的

5、損壞。鋼絲繩的強度計算方法：煤炭安全規(guī)程的規(guī)定：鋼絲繩按最大靜載荷并考慮一定的安全系數(shù)的方法進行計算。一、按最大靜載荷計算 Qmax=(Q+Qz+pHc)g, N 計算出p值后，從鋼絲繩規(guī)格表中選取與計算相近的較大標(biāo)準(zhǔn)鋼絲繩。二、鋼絲繩的安全系數(shù)煤炭安全規(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：1、專為升降人員用的鋼絲繩不得小于9；2、升降人員和物料用的鋼絲繩：升降人員時不得小于9；提升物料時不得小于7.5；混合提升時不得小于9；3、專為升降物料用的鋼絲繩不得小于6.5。第四節(jié) 提升機的選擇計算一、卷筒直徑原則：使鋼絲繩繞經(jīng)卷筒時所產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力不要過大，以便保持鋼絲繩的一定承載能力

6、和使用壽命。 繞經(jīng)卷筒的鋼絲繩彎曲應(yīng)力的大小，取決于卷筒和鋼絲繩直徑之比。煤礦安全規(guī)程規(guī)定：對于安裝于地面的提升機： D80d, mm D1200, mm 對于井下提升機： D60d, mm D900, mm 二、卷筒寬度 卷筒寬度應(yīng)根據(jù)所需容納的鋼絲繩長度確定。在卷筒表面應(yīng)容納以下幾部分鋼絲繩：（1）提升高度H, m ；（2）鋼絲繩試驗長度，規(guī)定每半年剁繩頭一次進行試驗，一次剁掉5m，如果鋼絲繩的壽命以三年計，則試驗長度為30m；（3）卷筒表面應(yīng)保留三圈摩擦圈，以便減輕鋼絲繩在卷筒固定處的張力；（4）當(dāng)鋼絲繩在卷筒上作多層纏繞時，為了避免上下層鋼絲繩總是在一個地方過渡，每季要將鋼絲繩錯動約1

7、/4圈，根據(jù)鋼絲繩的使用年限，取錯繩圈=24圈。對于單層纏繞，每個卷筒的寬度為： mm對于多層纏繞，每個卷筒的寬度為： mm三、驗算最大靜張力及最大靜張力差為了保證提升機有足夠的強度，還必須驗算所選提升機的最大靜張力Fj（它影響卷筒的強度和主軸的強度）及最大靜張力差Fc（它影響主軸的強度），使其滿足:第五節(jié) 提升電動機的預(yù)選為了對提升設(shè)備進行動力學(xué)計算，應(yīng)預(yù)選提升電動機。 提升電動機應(yīng)滿足功率、電壓及轉(zhuǎn)速三個方面的要求。一、提升電動機的功率 動力系數(shù)，即考慮動負荷影響的系數(shù)，一般 =1.21.4，箕斗提升取小值；罐籠提升取大值；二、提升電動機的轉(zhuǎn)速n 三、提升機實際提升速度 第六節(jié) 提升機與井

8、筒的相對位置的確定一、井架高度Hj二、鋼絲繩的外偏角1和內(nèi)偏角2 鋼絲繩的弦長與天輪平面的夾角有兩個，1稱外偏角，2稱內(nèi)偏角，根據(jù)規(guī)程規(guī)定，內(nèi)、外偏角不得超過130，否則繩與天輪輪緣的磨損過甚，易發(fā)生鋼絲繩跳出天輪的事故。三、鋼絲繩弦長Lx 鋼絲繩的弦長不能過長，過長則鋼絲繩振動增大，因此，鋼絲繩有跳出天輪輪緣的危險，一般不超過60m。四、卷筒中心線至井筒提升中心線的水平距離Ls五、提升機卷筒的下出繩角 下出繩角過小，鋼絲繩有可能與提升機基礎(chǔ)想接觸，會增大鋼絲繩的磨損。對于JK型提升機下出繩角不應(yīng)小于15。第七節(jié) 提升容器的運動學(xué) 一、箕斗的運動分析1、加、減速度的確定煤礦安全規(guī)程規(guī)定：豎井升

9、降人員時：豎井提升物料箕斗提升加速度：2、減速方式 （1）自由滑行方式減速 （2）制動方式： 1）電氣制動： 直流拖動：發(fā)電制動； 交流拖動：低頻發(fā)電機或動力制動等 2）機械閘制動 （3）電動機減速方式 二、普通罐籠的運動分析在普通罐籠提升運動中，應(yīng)注意以下兩點：（1）規(guī)程規(guī)定，立井中用罐籠升降人員的加速度和減速度，都不能超過0.75m/s2；（2）爬行階段的速度和距離的大小，主要以能便于操縱和準(zhǔn)確停車為原則。第八節(jié) 提升系統(tǒng)的動力方程式 提升機在主軸上的拖動力矩M與提升系統(tǒng)的靜阻力矩及慣性力矩處于平衡狀態(tài)。即MMjMd=0 在等直徑提升系統(tǒng)中可以用力的關(guān)系表示。即FFjFd=0 一、提升系統(tǒng)

10、的靜阻力 提升系統(tǒng)的靜阻力：（1）有益載荷（2）容器自重（3）鋼絲繩重量（4）礦井阻力 1、上升側(cè)： 2、下放側(cè)： 3、提升系統(tǒng)的靜阻力Fj： 式中：Ws+Wx=Qg， 箕斗=0.15；罐籠 = 0.2 4、提升系統(tǒng)的靜力不平衡現(xiàn)象 在以提升行程為橫坐標(biāo)的圖上，靜阻力是一條下斜的直線。 當(dāng)井很深繩很重時，斜線的傾角就比較大。甚至在提升終了前就出現(xiàn)負靜阻力。存在的問題：（1）加速階段：提升電動機必須產(chǎn)生很大的拖動力，才能使提升系統(tǒng)獲得必要的加速度。為此，有時需要額外地加大電動機的功率。（2）減速階段：必須用足夠大的制動力施閘。這不僅要用閘吸收系統(tǒng)的動能以達到減速的目的，而且還要用閘克服下放繩的重

11、力。 靜力平衡措施 ：掛尾繩 在兩個提升容器下面用一根q(kg/m)的鋼絲繩聯(lián)起來，繩環(huán)直垂到井底。 掛尾繩弊端：增加尾繩費用；要為尾繩環(huán)延深井筒；增加維修工作量；增加掛繩和換繩的工作量。二、變位質(zhì)量1、變位質(zhì)量：提升系統(tǒng)的各個運動部件質(zhì)量都變位到提升機卷筒表面纏繩的圓周上后的質(zhì)量之和。2、變位質(zhì)量計算的原則：必須保持該部件變位前后的動能相等。 帶尾繩靜阻力為3、變位質(zhì)量計算方法：（1）旋轉(zhuǎn)運動部分： 1）提升機的旋轉(zhuǎn)部件：變位質(zhì)量在規(guī)格表中查出 。 2）天輪：變位質(zhì)量在規(guī)格表中查出。 3）電動機的轉(zhuǎn)子： 按變位前后動能相等的原則有： 電動機轉(zhuǎn)子變位到提升機軸上后的轉(zhuǎn)動慣量為：電動機轉(zhuǎn)子變位到

12、卷筒纏繩圓周上的質(zhì)量為： 電動機的規(guī)格表中查不到Jd值，卻能查到轉(zhuǎn)子飛輪力矩（GD2）值,它是工程上常用的表示物體旋轉(zhuǎn)運動時慣性的數(shù)值。它與Jd的換算關(guān)系是:所以（2）直線運動部分：1）提升鋼絲繩：兩根 2）容器：2Qz 3）有益載荷：Q4）尾繩：1根（3）總變位質(zhì)量：三、拖動力力圖繪制繪制依據(jù)： （1）提升系統(tǒng)速度圖（2）提升系統(tǒng)動力基本方程以單繩纏繞式無尾繩箕斗雙容器提升設(shè)備為例第九節(jié) 電動機功率的驗算一、按電動機溫升條件驗算1、電動機的額定功率： 指電動機在額定負載下以額定速度連續(xù)運轉(zhuǎn)，其繞組的溫升不超過允許值時的功率。2、等效力Fd： 如果電動機在變化負荷下運轉(zhuǎn)的溫升與其在某一固定負載

13、下運轉(zhuǎn)時的溫升相等，就可以用這個固定稱為等效力。3、影響溫升的條件 ： （1）產(chǎn)生的熱量 ；（2）散熱條件 等效時間 電動機的等效功率:按電動機的溫升條件驗算:二、按過負荷條件驗算提升電動機是在重載下頻繁起動，所以其過負荷能力越高越好。保證提升電動機的正常穩(wěn)定的起動，其過負荷條件為：式中的預(yù)選電動機作用于卷筒上的額定力: 三、按特殊力驗算 1）采用罐座的罐籠提升設(shè)備，當(dāng)空罐為于井底罐座上，而把重罐從井口稍稍提起時 2）在更換水平或調(diào)節(jié)繩長打開離合器作單鉤提升時第八章 多繩摩擦提升系統(tǒng)的選型計算概 述 一、多繩摩擦提升發(fā)展概述及設(shè)備類型 類型：單繩摩擦提升、多繩摩擦提升 1877年，世界上第一臺

14、摩擦提升機只有一根鋼絲繩搭放在主導(dǎo)輪上。單繩摩擦提升雖然解決了滾筒寬度的問題，但是對于深井提升來說，主導(dǎo)輪直徑還是很大的，因為全部終端載荷由一根鋼絲繩承擔(dān)，鋼絲繩直徑仍很大。 多繩摩擦提升，它是利用數(shù)根較細的鋼絲繩(一般是4或6根)來代替一根較粗鋼絲繩工作的。 根據(jù)布置方式不同，可分為井塔式和落地式兩種類型: 井塔式整套提升機安置在井塔的頂層。 優(yōu)點：不受礦井地形的限制，布置緊湊，節(jié)省工業(yè)廣場用地，天輪、鋼絲繩不暴露在雨雪中，改善了鋼絲繩的工作條件。 缺點：建造井塔費用較高，初期投資較大。落地式提升機安裝在地面上。優(yōu)點：(1)井架建造費用較小，減少了礦井的初期投資；(2)可提高抵抗地震災(zāi)害的能

15、力。缺點：天輪、鋼絲繩暴露在雨雪中，鋼絲繩的工作條件差。 井塔式：無導(dǎo)向輪、有導(dǎo)向輪兩種。 有導(dǎo)向輪： 優(yōu)點：兩提升容器的中心距不受摩擦輪直徑的限制，可減小井筒斷面；可加大鋼絲繩在主導(dǎo)輪上的圍包角。 缺點：鋼絲繩產(chǎn)生反向彎曲，影響使用壽命。 因此，在設(shè)計時應(yīng)盡可能優(yōu)先考慮無導(dǎo)向輪系統(tǒng)。二、多繩摩擦式提升的特點1優(yōu)點(1)多繩摩擦式提升利用多根鋼絲繩同時承受載荷，安全性較高；(2)由于鋼絲繩直徑較細，其主導(dǎo)輪直徑較??；(3)由于主導(dǎo)輪直徑較小，使提升機尺寸減小，質(zhì)量減輕，易于搬運和布置；(4)鋼絲繩捻向按左右各半配置，消除了提升容器在提升過程中的轉(zhuǎn)動，減少了容器的罐耳對罐道的摩擦阻力，延長了罐耳

16、和罐道的使用壽命。 2缺點(1)對鋼絲繩的懸掛、調(diào)整和檢查比較困難；如調(diào)整不好，會產(chǎn)生張力不平衡現(xiàn)象。(2)使用中的鋼絲繩不能做定期試驗；(3)雙鉤提升時，不能用于多水平提升。第一節(jié) 多繩摩擦提升計算的一般原則 一、容器的選擇原則 1、單水平選擇雙容器； 當(dāng)?shù)V井為多水平同時生產(chǎn)時，雙容器只適用于最深的生產(chǎn)水平，一般為主要生產(chǎn)水平。在這個生產(chǎn)水平以上的各個生產(chǎn)水平，將只能作單容器提升的方式運行。 2、選擇單容器提升時，要采用帶平衡錘提升系統(tǒng)； 3、對于多水平生產(chǎn)，而且對于煤有不同的品種、牌號有分裝分運要求時：可以按照具體的產(chǎn)量及生產(chǎn)水平的需要，在一個井筒中裝設(shè)兩套單容器帶平衡錘的提升設(shè)備；或采用

17、一套單容器，另一套雙容器提升方式。 二、提升鋼絲繩的原則 1、當(dāng)供應(yīng)的條件允許時，應(yīng)優(yōu)先采用三角股鋼絲繩；2、在三角股鋼絲繩的貨源無法解決時，應(yīng)選用線接觸、品種結(jié)構(gòu)為W（瓦林吞式）、T（填充式）的同向捻圓股鋼絲繩；3、在只有普通圓股點接觸鋼絲繩時，則應(yīng)選用同向捻的鋼絲繩。多繩摩擦提升鋼絲繩的安全系數(shù)規(guī)定：當(dāng)鋼絲繩的懸垂長度Hc1200m時 專為升降物料時： ma= 7.2-0.0005Hc專為升降人員時： ma= 9.2-0.0005Hc升降人員和物料時：升降人員ma= 9.2-0.0005Hc 混合提升ma= 9.2-0.0005Hc 升降物料ma= 8.2-0.0005Hc 三、平衡尾繩的

18、選擇原則 平衡尾繩的要求：不旋轉(zhuǎn)、不打結(jié)。1、平衡尾繩類型：扁鋼絲繩、多層不旋轉(zhuǎn)圓股鋼絲繩 、普通圓股鋼絲繩； 2、盡量采用等重尾繩。四、提升機的選擇原則主導(dǎo)輪直徑D ：無導(dǎo)向輪時：有導(dǎo)向輪時：第二節(jié) 多繩摩擦提升的防滑分析一、防滑安全系數(shù)上升端與下放端鋼絲繩張力差 ： 防滑系數(shù)： 靜防滑安全系數(shù)：動防滑安全系數(shù)： 煤炭工業(yè)設(shè)計規(guī)范規(guī)定：上提重物加速階段及下放重物減速階段： 動防滑安全系數(shù)不得小于1.25 靜防滑安全系數(shù)不得小于1.75二、防滑性能的分析 1.靜防滑雙容器提升時：以一側(cè)提升貨載（最大載重），另一側(cè)下放空容器（對于罐籠提升，則為下放側(cè)的罐籠內(nèi)無礦車或其它物件）時，對防滑性能最不利

19、。單容器提升時：以提升平衡錘，另一側(cè)下放空容器時，對防滑性能最為不利。 最容易產(chǎn)生滑動的點： 1）輕（無）尾繩的提升系統(tǒng)：提升開始的始點 2）等重尾繩的提升系統(tǒng)：提升過程的任意點 3）重尾繩的提升系統(tǒng)：提升終了時的終點2.動防滑 雙容器提升時：以提升重物，下放空容器時的加速階段，且導(dǎo)向輪位于下放側(cè)時，對動防滑最為不利。 單容器提升時：以提升平衡錘，另一側(cè)下放空容器時的加速階段，且導(dǎo)向輪位于平衡錘側(cè)時，對動防滑最為不利。 最容易產(chǎn)生滑動的點： 1）輕尾繩的提升系統(tǒng)：最大加速度階段的始點 2）等重尾繩的提升系統(tǒng)：最大加速度階段的任意點 3）重尾繩的提升系統(tǒng)：最大加速階段的終點三、增大防滑安全系數(shù)的

20、措施（一）增加圍包角（1）當(dāng)=180，設(shè)備尺寸小，井塔低，繩只受單向彎曲，應(yīng)優(yōu)先選用，但提升能力較低；（2）當(dāng)=185-195，可以改變兩側(cè)提升鋼絲繩的中心距，但增加井塔高度，繩有附加彎曲應(yīng)力；（3）當(dāng)195，鋼絲繩工作條件顯著惡化。（二）提高摩擦系數(shù)（=0.25） 選用高摩擦系數(shù)、高比壓和磨損小的新型襯墊材料。（三）提高下放端鋼絲繩的張力Fx （1）加大鋼絲繩直徑；（2）加大容器自重（箕斗）；（3）采用單容器帶平衡錘系統(tǒng)；（4）雙罐籠提升，上提貨載時，在下放側(cè)配空礦車。（四）控制最大加、減速度，減小動載荷 從電氣控制和制動器兩方面實現(xiàn)。第三節(jié) 多繩摩擦提升鋼絲繩張力平衡裝置 多繩摩擦提升使各鋼絲繩達到均勻受力，是增加鋼絲繩和襯墊使用壽命，提高生產(chǎn)率的一個重要問題。一、影響鋼絲繩張力不平衡的因素 1繩槽直徑的偏差 一般要求各繩槽直徑相差不超過005mm 2各鋼絲繩的長度偏差 3各鋼絲繩的剛度偏差要求采用同一規(guī)格的鋼絲繩并經(jīng)嚴(yán)格挑選