立井提升設(shè)備選型設(shè)計(jì)

1、第七章 立井提升設(shè)備選型設(shè)計(jì)4課時(shí)第一節(jié)豎井提升容器的選擇一、提升容器的比較及其應(yīng)用范圍提升容器主要是底卸式箕斗和普通罐籠。箕斗的優(yōu)點(diǎn)是：質(zhì)量輕，所需井筒斷面積小， 裝卸載可自動(dòng)化，且時(shí)間短，提升能力大?；返娜秉c(diǎn)是：井底及井口需要設(shè)置煤倉和裝卸 載設(shè)備，只能提升煤炭，不能升降人員、設(shè)備和材料，井架較高，需要另設(shè)一套輔助提升設(shè) 備。罐籠的優(yōu)點(diǎn)是：井底及井口不需設(shè)置煤倉，可以提升煤炭、矸石，下放材料，升降人員 和設(shè)備，井架較矮，有利于煤炭分類運(yùn)輸，罐籠的缺點(diǎn)是：質(zhì)量大，所需井筒斷面積大，裝 卸載不能自動(dòng)化，而且時(shí)間較長，生產(chǎn)效率較低。選擇箕斗還是選擇罐籠，需要根據(jù)多方面的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)來確定。二

2、、主井箕斗規(guī)格的選擇進(jìn)行提升設(shè)備選型設(shè)計(jì)時(shí)，礦井年產(chǎn)量An和礦井深度Hs為已知條件。當(dāng)提升容器的類 型確定后，還要選擇容器的規(guī)格。在提升任務(wù)確定之后，選擇提升容器的規(guī)格有兩種情況: 一是選擇較大規(guī)格的容器，一次提升量較大，則提升次數(shù)少。這樣，因?yàn)橐淮翁嵘枯^大， 所需的提升鋼絲繩直徑和提升機(jī)直徑較大，因而初期投資較多。但提升次數(shù)較少，運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用 較少。二是選擇較小規(guī)格的容器，情況和上述的相反，因而初期投資較少，而運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用則較 多。那么，應(yīng)該如何選擇提升容器的規(guī)格才是合理的呢?其原則是：一次合理提升量應(yīng)該使 得初期投資費(fèi)和運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)的加權(quán)平均總和最小。為了確定一次合理提升量，從而選擇標(biāo)準(zhǔn)的提 升容器，

3、可按以下步驟計(jì)算：確定合理的經(jīng)濟(jì)速度V.與一次合理提升量相對(duì)應(yīng)的，有一個(gè)合理的經(jīng)濟(jì)速度。經(jīng)研究 證明，合理的經(jīng)濟(jì)速度V；可用下式計(jì)算：V. = (0.3 0.5NH(1-1)式中：H為提升高度，m，H=Hz+Hs+Hx； Hz為裝載的高度，m，Hz=1825m，Hs為礦井的 深度，m， Hx為卸載高度，m， Hx=1525m。(2)估算一次提升循環(huán)時(shí)間T:X寸，H V(1-2)T =+ _ + 日 +。(1-2)j式中：a為提升加速度，一般a=0.8m/s2； p為箕斗低速爬行時(shí)間，一般聊=10s；。為箕斗 裝卸載休止時(shí)間，一般取。=10s。(3)計(jì)算小時(shí)提升量As(13)A = CafAn

4、(t / h) s b -1(13)式中：C為提升不均衡系數(shù)；An為礦井設(shè)計(jì)年產(chǎn)量；af為提升富裕系數(shù)；ts為提升設(shè)備每 天工作小時(shí)數(shù)，一般為14h； br為提升設(shè)備每年工作日數(shù)，一般為300天(4)計(jì)算小時(shí)提升次數(shù)ns3600氣=T (次)(14)3600 x計(jì)算一次合理提升量QQ = J(1-5)ns根據(jù)式(1-5)求出的一次合理提升量Q，查表選取與Q相等或接近的標(biāo)準(zhǔn)箕斗，其名義裝載量可以大于或小于Q。在不加大提升機(jī)滾筒直徑的條件下，應(yīng)盡量選用大容量箕斗，以較底的速度運(yùn)行，降低能耗，減少運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用。計(jì)算一次實(shí)際提升量選取標(biāo)準(zhǔn)箕斗后，根據(jù)所選箕斗的有效容積和煤的松散容重計(jì)算 一次實(shí)際升量QQ

5、=y V(1 6)式中：Y為煤的松散容重，V為標(biāo)準(zhǔn)箕斗的有效容積。三、副井罐籠的選擇副井罐籠規(guī)格的選擇按如下規(guī)定確定：根據(jù)井下運(yùn)輸使用的礦車名義載重量(主井為箕斗提升時(shí)按輔助運(yùn)輸?shù)V車名義載重量) 確定罐籠的噸位；根據(jù)運(yùn)送最大班下井工人的時(shí)間不超過40 min或每班總作業(yè)時(shí)間是否超過5h來確定 罐籠的層數(shù)。一般應(yīng)先考慮單層罐籠，不滿足要求時(shí)再選擇雙層罐籠。此外，罐籠的選擇還應(yīng)考慮如下規(guī)定：升降工人的時(shí)間，按運(yùn)送最大班下井工人時(shí)間的1.5倍計(jì)算；升降其他人員的時(shí)間，按升降工人時(shí)間的20 %計(jì)算。升降人員的休止時(shí)間按下列規(guī)定取值；單層罐籠每次升降5人及以下時(shí)，休止時(shí)間為 20s，超過5人，每增加1人

6、增加屁雙層罐籠升降人員，如兩層同時(shí)進(jìn)出人員，休止時(shí)間 比單層增加2 s信號(hào)聯(lián)系時(shí)間。當(dāng)人員只從一個(gè)平臺(tái)選出罐籠時(shí)，休止時(shí)間比單層增加一倍， 另外增加6 s換置罐籠時(shí)間；普通罐籠進(jìn)出材料車和平板車休止時(shí)間為4060s；提升矸石量按日出矸石量的50%計(jì)算；運(yùn)送坑木、支架按日需量的50%計(jì)算；最大班凈作業(yè)時(shí)間為上述各項(xiàng)提升時(shí)間與休止時(shí)間之和，一般不得超過5 h；能夠運(yùn)送井下設(shè)備的最大和最重部件；對(duì)于混合提升設(shè)備，每班提煤和提矸時(shí)間均應(yīng)計(jì)人1.25不均衡系數(shù)，其提升能力不 宜超過5.5 h。第二節(jié)提升鋼絲繩的選擇計(jì)算提升鋼絲繩的選擇計(jì)算是提升設(shè)備造型設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。鋼絲繩在運(yùn)轉(zhuǎn)中受有 許多應(yīng)力的

7、作用和各種因素的影響，如靜應(yīng)力、動(dòng)應(yīng)力、彎曲應(yīng)力、扭轉(zhuǎn)應(yīng)力和擠壓應(yīng)力等， 磨損和銹蝕也將損害鋼絲繩的性能。綜合考慮以上應(yīng)力因素的精確計(jì)算是很困難的，目前國 內(nèi)外都是按靜載荷近似計(jì)算的。我國是按煤礦安全規(guī)程的規(guī)定來設(shè)計(jì)的，其原則是：鋼 絲繩應(yīng)按最大靜載荷并考慮一定的安全系數(shù)來進(jìn)行計(jì)算。安全系數(shù)是指鋼絲繩鋼絲拉斷力的總和與鋼絲繩的計(jì)算靜拉力之比。但是應(yīng)當(dāng)注意， 安全系數(shù)并不代表鋼絲繩真正具有的強(qiáng)度儲(chǔ)備，只不過表示經(jīng)過實(shí)踐證明在此條件下鋼絲繩 可以安全運(yùn)行。一、單繩纏繞式（無尾繩）立井提升鋼絲繩選擇計(jì)算圖2-5所示為一立井單繩提升鋼絲繩計(jì)算示意圖。鋼絲繩的最大靜拉力作用于A點(diǎn)處，其值為：Qm疽 Qg

8、 + Qg + pH。(2-1)有益載荷Q為容器質(zhì)量;zp為鋼絲繩每米重力；H為鋼絲繩懸垂長度，H =氣+ Qm疽 Qg + Qg + pH。(2-1)有益載荷Q為容器質(zhì)量;zp為鋼絲繩每米重力；H為鋼絲繩懸垂長度，H =氣+ H+ H。Hj為井架高度；H礦井深度；Hz為容器裝載高度。圖2-5鋼絲繩計(jì)算示意圖根據(jù)煤礦安全規(guī)程對(duì)安全系數(shù)的規(guī)定，必須滿足下式: gS mQg + Qzg + pH ca式中：ma為新鋼絲繩的安全系數(shù)。一般鋼絲繩的平均比重近似取0.09 N/cm3，于是有下式:（2-3）p = 100y S 0（ N / m）將式（2 4）代入式（23）并化簡整理得：、Qg + Q

9、gp z（N / m）b bH 100y 0 S 0 mc代人Y 0的值后，得出選擇每米鋼絲繩重的公式為：p Q1號(hào)（N / m） Hm Ca由于實(shí)際所選鋼絲繩的Y 0不一定是0.09 N / cm3,因此所選繩是否滿足安全系數(shù)的要 求必須按實(shí)際所選每米繩重按下式進(jìn)行驗(yàn)算，即所選繩的實(shí)際安全系數(shù)為：（2-4）（2-5）（2-6）m =a Q + Qzg + pH。二、多繩摩擦提升鋼絲繩計(jì)算特點(diǎn)（2-7）圖2-6所示為多繩摩擦提升鋼絲繩計(jì)算示意圖，圖中是尾繩環(huán)高度，可按下式計(jì)算：氣=H + 1.5S式中：Hg為過卷高度，m，S為兩容器的中心距，m； H人為容器卸載位置至天輪中心線的距離，m，H

10、z為容器卸載高度，m。圖2-6中的H0為尾繩最大懸垂長度，m。多繩摩擦提升鋼絲繩計(jì)算特點(diǎn)為：有n根提升鋼絲繩，每根繩承受的終端載荷為(Q+Qz)/n；等重尾繩情況:圖2-6多繩摩擦提升鋼絲繩計(jì)算示意圖計(jì)算公式:蛔-Q ) gP Z 7- (N / m)0.11。 B H m Ca驗(yàn)算公式：(2-8)Qq-(Q + 等重尾繩情況:圖2-6多繩摩擦提升鋼絲繩計(jì)算示意圖計(jì)算公式:蛔-Q ) gP Z 7- (N / m)0.11。 B H m Ca驗(yàn)算公式：(2-8)Qq-(Q + Qz ) g + pHC(2-9)重尾繩情況: 計(jì)算公式 (Qg + Qzg +A-H 0)O1B H(N / m)(

11、2-10)mC驗(yàn)算公式m = qa1n (Qg + Qzg + AH) + PHC(2-11)第三節(jié)提升機(jī)的選型計(jì)算選擇提升機(jī)的主要參數(shù)有：卷簡直徑D；卷筒寬度B;提升機(jī)最大靜張力Fjmax及最大靜 張力差Fjc。其中卷筒直徑D為選擇提升機(jī)規(guī)格型號(hào)的依據(jù)；其他三個(gè)參數(shù)為校核參數(shù)。選擇提升機(jī)卷筒直徑的主要原則是：使鋼絲繩在卷筒上纏繞時(shí)所產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力不要 過大，以保證提升鋼絲繩具有一定的承載能力和使用壽命。理論與實(shí)踐已證明，繞經(jīng)卷筒和 天輪的鋼絲繩，其彎曲應(yīng)力的大小及其疲勞壽命取決于卷筒與鋼絲繩直徑的比值。圖3-2所示是鎖股(密封)鋼絲繩進(jìn)行彎曲試驗(yàn)的結(jié)果，由圖示可知，在同一鋼絲繩直徑 條件下，

12、卷簡直徑愈大，彎曲應(yīng)力愈?。辉谙嗤砗喼睆綏l件下，繩徑愈小，彎曲應(yīng)力愈小， 即比值D/d愈大，彎曲應(yīng)力愈小。圖3-3所示為在不同的D / d彎曲條件下，鋼絲繩試驗(yàn)載荷與其耐久性的關(guān)系。由圖3-3 可知，在試驗(yàn)載荷相同時(shí)，D/d愈大，鋼絲繩所能承受的反復(fù)彎曲次數(shù)愈多，疲勞壽命愈 長。O67o o OO67o o O0 4 86 4 2 多丈圖3-2鋼絲繩彎圖3-3不向的D/d時(shí)載曲應(yīng)力圖荷與耐久性的關(guān)系對(duì)于安裝在地面的提升機(jī)，其直徑與鋼絲繩直徑的關(guān)系如下： TOC o 1-5 h z D 80d(3-1)D 12005(3-2)式中：D為提升機(jī)卷筒直徑；d為提升鋼絲繩直徑；S為提升鋼絲繩中最粗鋼

13、絲繩直徑。對(duì)于安裝在井下的提升機(jī)則有：D 60d(3-3)D 9005(3-4)選定了標(biāo)準(zhǔn)卷簡直徑后，卷筒的標(biāo)準(zhǔn)寬度B則為巳知，然后根據(jù)實(shí)際需要在卷筒上纏 繞的鋼絲繩長度來計(jì)算卷筒的實(shí)際寬度B。在提升機(jī)卷筒上應(yīng)容納以下幾部分鋼絲繩：提升高度H，m;提升鋼絲繩試驗(yàn)長度，規(guī)定每半年剁繩頭一次，每次剁掉5 m,按提升鋼絲繩的使用 壽命為三年計(jì)，則試驗(yàn)長度為30 m；為了減少鋼絲繩在卷筒上固定處的拉力，鋼絲繩在卷筒上松繩時(shí)，不能全部松放， 應(yīng)在卷筒表面保留三圈摩擦圈，則卷筒的實(shí)際容繩寬度B為：B=(色30 + 3)(d + 8)(3-5)兀D式中：H為提升高度；D為提升機(jī)卷筒直徑；d為提升鋼絲繩直徑；

14、為提升鋼絲繩繩圈間 的間隙，一般為2-3mm，卷筒直徑較大時(shí)，取大值。如果BB :若提升機(jī)用于有升降人員的豎井副井提 升，根據(jù)煤礦安全規(guī)程規(guī)定，鋼絲繩在卷筒上只能纏繞一層。但是如果B比B稍大一 點(diǎn)，所選提升機(jī)仍可滿足寬度要求，但是要是B-B的差值暫時(shí)固定在卷筒內(nèi)。如果B-B的 差值較大，則所選提升機(jī)的寬度不滿足要求，則應(yīng)采取措施：一是另選強(qiáng)度較高的提升鋼絲 繩型號(hào)；二是把提升機(jī)卷筒直徑增大一級(jí)。重新計(jì)算B到滿足BB。根據(jù)煤 礦安全規(guī)程規(guī)定：豎井主井提升的提升鋼絲繩可在卷筒上纏兩層，作雙層纏繞時(shí)，提升鋼 絲纏在卷筒上的實(shí)際纏繞寬度B可按下式 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark129 o Current Document B，= H +30 +(3 + 而 + 3 k +8)(3-6)knDp/式中：Dp為平均纏繞直徑；K為纏繞層數(shù)；n為錯(cuò)繩圈數(shù)。其中：- k -1 - HYPERLINK l bookmark141 o Current Document D = D + y 4d2 (d + 8 )2(3-7)為了避免繩圈總在一個(gè)地方過渡，每季度要將提升鋼絲繩錯(cuò)動(dòng)1/4圈，根據(jù)提升鋼絲 繩的使用年限，一般取n=24圈。為了保證提升機(jī)在其設(shè)計(jì)強(qiáng)度范圍內(nèi)工作，使提升機(jī)的 工作負(fù)荷不超過其