立井提升設備選型設計

1、第七章 立井提升設備選型設計4課時第一節(jié)豎井提升容器的選擇一、提升容器的比較及其應用范圍提升容器主要是底卸式箕斗和普通罐籠?；返膬?yōu)點是：質量輕，所需井筒斷面積小， 裝卸載可自動化，且時間短，提升能力大?；返娜秉c是：井底及井口需要設置煤倉和裝卸 載設備，只能提升煤炭，不能升降人員、設備和材料，井架較高，需要另設一套輔助提升設 備。罐籠的優(yōu)點是：井底及井口不需設置煤倉，可以提升煤炭、矸石，下放材料，升降人員 和設備，井架較矮，有利于煤炭分類運輸，罐籠的缺點是：質量大，所需井筒斷面積大，裝 卸載不能自動化，而且時間較長，生產效率較低。選擇箕斗還是選擇罐籠，需要根據多方面的技術、經濟指標來確定。二

2、、主井箕斗規(guī)格的選擇進行提升設備選型設計時，礦井年產量An和礦井深度Hs為已知條件。當提升容器的類 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，則提升次數少。這樣，因為一次提升量較大， 所需的提升鋼絲繩直徑和提升機直徑較大，因而初期投資較多。但提升次數較少，運轉費用 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，而運轉費用則較 多。那么，應該如何選擇提升容器的規(guī)格才是合理的呢?其原則是：一次合理提升量應該使 得初期投資費和運轉費的加權平均總和最小。為了確定一次合理提升量，從而選擇標準的提 升容器，

3、可按以下步驟計算：確定合理的經濟速度V.與一次合理提升量相對應的，有一個合理的經濟速度。經研究 證明，合理的經濟速度V；可用下式計算：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為箕斗低速爬行時間，一般聊=10s；。為箕斗 裝卸載休止時間，一般取。=10s。(3)計算小時提升量As(13)A = CafAn

4、(t / h) s b -1(13)式中：C為提升不均衡系數；An為礦井設計年產量；af為提升富裕系數；ts為提升設備每 天工作小時數，一般為14h； br為提升設備每年工作日數，一般為300天(4)計算小時提升次數ns3600氣=T (次)(14)3600 x計算一次合理提升量QQ = J(1-5)ns根據式(1-5)求出的一次合理提升量Q，查表選取與Q相等或接近的標準箕斗，其名義裝載量可以大于或小于Q。在不加大提升機滾筒直徑的條件下，應盡量選用大容量箕斗，以較底的速度運行，降低能耗，減少運轉費用。計算一次實際提升量選取標準箕斗后，根據所選箕斗的有效容積和煤的松散容重計算 一次實際升量QQ

5、=y V(1 6)式中：Y為煤的松散容重，V為標準箕斗的有效容積。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：根據井下運輸使用的礦車名義載重量(主井為箕斗提升時按輔助運輸礦車名義載重量) 確定罐籠的噸位；根據運送最大班下井工人的時間不超過40 min或每班總作業(yè)時間是否超過5h來確定 罐籠的層數。一般應先考慮單層罐籠，不滿足要求時再選擇雙層罐籠。此外，罐籠的選擇還應考慮如下規(guī)定：升降工人的時間，按運送最大班下井工人時間的1.5倍計算；升降其他人員的時間，按升降工人時間的20 %計算。升降人員的休止時間按下列規(guī)定取值；單層罐籠每次升降5人及以下時，休止時間為 20s，超過5人，每增加1人

6、增加屁雙層罐籠升降人員，如兩層同時進出人員，休止時間 比單層增加2 s信號聯系時間。當人員只從一個平臺選出罐籠時，休止時間比單層增加一倍， 另外增加6 s換置罐籠時間；普通罐籠進出材料車和平板車休止時間為4060s；提升矸石量按日出矸石量的50%計算；運送坑木、支架按日需量的50%計算；最大班凈作業(yè)時間為上述各項提升時間與休止時間之和，一般不得超過5 h；能夠運送井下設備的最大和最重部件；對于混合提升設備，每班提煤和提矸時間均應計人1.25不均衡系數，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算提升鋼絲繩的選擇計算是提升設備造型設計中的關鍵環(huán)節(jié)之一。鋼絲繩在運轉中受有 許多應力的

7、作用和各種因素的影響，如靜應力、動應力、彎曲應力、扭轉應力和擠壓應力等， 磨損和銹蝕也將損害鋼絲繩的性能。綜合考慮以上應力因素的精確計算是很困難的，目前國 內外都是按靜載荷近似計算的。我國是按煤礦安全規(guī)程的規(guī)定來設計的，其原則是：鋼 絲繩應按最大靜載荷并考慮一定的安全系數來進行計算。安全系數是指鋼絲繩鋼絲拉斷力的總和與鋼絲繩的計算靜拉力之比。但是應當注意， 安全系數并不代表鋼絲繩真正具有的強度儲備，只不過表示經過實踐證明在此條件下鋼絲繩 可以安全運行。一、單繩纏繞式（無尾繩）立井提升鋼絲繩選擇計算圖2-5所示為一立井單繩提升鋼絲繩計算示意圖。鋼絲繩的最大靜拉力作用于A點處，其值為：Qm疽 Qg

8、 + Qg + pH。(2-1)有益載荷Q為容器質量;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鋼絲繩計算示意圖根據煤礦安全規(guī)程對安全系數的規(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。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（N / m） Hm Ca由于實際所選鋼絲繩的Y 0不一定是0.09 N / cm3,因此所選繩是否滿足安全系數的要 求必須按實際所選每米繩重按下式進行驗算，即所選繩的實際安全系數為：（2-4）（2-5）（2-6）m =a Q + Qzg + pH。二、多繩摩擦提升鋼絲繩計算特點（2-7）圖2-6所示為多繩摩擦提升鋼絲繩計算示意圖，圖中是尾繩環(huán)高度，可按下式計算：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算特點為：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算示意圖計算公式:蛔-Q ) gP Z 7- (N / m)0.11。 B H m Ca驗算公式：(2-8)Qq-(Q + 等重尾繩情況:圖2-6多繩摩擦提升鋼絲繩計算示意圖計算公式:蛔-Q ) gP Z 7- (N / m)0.11。 B H m Ca驗算公式：(2-8)Qq-(Q + Qz ) g + pHC(2-9)重尾繩情況: 計算公式 (Qg + Qzg +A-H 0)O1B H(N / m)(

11、2-10)mC驗算公式m = qa1n (Qg + Qzg + AH) + PHC(2-11)第三節(jié)提升機的選型計算選擇提升機的主要參數有：卷簡直徑D；卷筒寬度B;提升機最大靜張力Fjmax及最大靜 張力差Fjc。其中卷筒直徑D為選擇提升機規(guī)格型號的依據；其他三個參數為校核參數。選擇提升機卷筒直徑的主要原則是：使鋼絲繩在卷筒上纏繞時所產生的彎曲應力不要 過大，以保證提升鋼絲繩具有一定的承載能力和使用壽命。理論與實踐已證明，繞經卷筒和 天輪的鋼絲繩，其彎曲應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)鋼絲繩進行彎曲試驗的結果，由圖示可知，在同一鋼絲繩直徑 條件下，

12、卷簡直徑愈大，彎曲應力愈小；在相同卷簡直徑條件下，繩徑愈小，彎曲應力愈小， 即比值D/d愈大，彎曲應力愈小。圖3-3所示為在不同的D / d彎曲條件下，鋼絲繩試驗載荷與其耐久性的關系。由圖3-3 可知，在試驗載荷相同時，D/d愈大，鋼絲繩所能承受的反復彎曲次數愈多，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時載曲應力圖荷與耐久性的關系對于安裝在地面的提升機，其直徑與鋼絲繩直徑的關系如下： TOC o 1-5 h z D 80d(3-1)D 12005(3-2)式中：D為提升機卷筒直徑；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。對于安裝在井下的提升機則有：D 60d(3-3)D 9005(3-4)選定了標準卷簡直徑后，卷筒的標準寬度B則為巳知，然后根據實際需要在卷筒上纏 繞的鋼絲繩長度來計算卷筒的實際寬度B。在提升機卷筒上應容納以下幾部分鋼絲繩：提升高度H，m;提升鋼絲繩試驗長度，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，則試驗長度為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，不能全部松放， 應在卷筒表面保留三圈摩擦圈，則卷筒的實際容繩寬度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，取大值。如果BB :若提升機用于有升降人員的豎井副井提 升，根據煤礦安全規(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，所選提升機仍可滿足寬度要求，但是要是B-B的差值暫時固定在卷筒內。如果B-B的 差值較大，則所選提升機的寬度不滿足要求，則應采取措施：一是另選強度較高的提升鋼絲 繩型號；二是把提升機卷筒直徑增大一級。重新計算B到滿足BB。根據煤 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，提升鋼 絲纏在卷筒上的實際纏繞寬度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；n為錯繩圈數。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地方過渡，每季度要將提升鋼絲繩錯動1/4圈，根據提升鋼絲 繩的使用年限，一般取n=24圈。為了保證提升機在其設計強度范圍內工作，使提升機的 工作負荷不超過其