礦井提升設(shè)備選型設(shè)計(jì)

提升設(shè)備選型設(shè)計(jì)一、提升設(shè)備選型設(shè)計(jì)原始資料：已知某礦礦井年產(chǎn)量為An=60萬噸，礦井深度Hs=300米，裝載高度Hz=18米。散煤容重Y=0.9噸/m3或0.92噸/m3，單水平開采。選擇該礦主井采用雙箕斗提升。、提升容器的選型1、 最大提升速度的確定最大提升速度按下式確定：Vm=0.3?0.5H1/2式中Vm 最大提升速度，m/s；3?0.5——系數(shù)，一般取其平均值，即0.4；H 提升高度，m；H=Hs+Hx+Hz，式中Hs 礦井深度，m；Hx一一卸載高度，箕斗提升Hx=15?25m；Hz——裝載高度，m；帶入數(shù)據(jù)得出Vm=0.4X(300+18+18)1/2=7.33m/s2、 一次循環(huán)提升時(shí)間的確定一次循環(huán)提升時(shí)間按下式確定：T/=Vm/a1+H/Vm+u+0式中 T/一一一次循環(huán)提升時(shí)間，s；a1——假定加速度，一般可取0.7?0.8m/s2；u一一箕斗在曲軌減速或爬行需要的附加時(shí)間，可取10s；0一一裝卸載或換車時(shí)間，取10s；帶入數(shù)據(jù)得出T/=7.33/6.8+336/7.33+10+10=75s3、 一次提升量的計(jì)算一次提升量按下式計(jì)算：Q/=(af?C.A.T/)/(3600?br?t)式中 Q/一一一次提升量，t/次；af——提升能力富裕系數(shù)，可取1.2；C——提升不均勻系數(shù)，可取1.15；A——礦井年產(chǎn)量，萬t；br 300a；t 14h；帶入數(shù)據(jù)得出：Q/=(1.2X1.15X600000X75)/(3600X300X14)=4.11t/次4、選擇箕斗及其規(guī)格根據(jù)計(jì)算出的數(shù)據(jù)，選擇型號(hào)JL-4型箕斗，其主要技術(shù)參數(shù)如下：箕斗名義載重量4t,箕斗斗箱有效容積4.4m3,箕斗自重4400Kg，箕斗總高8560mm，箕斗中心距1830mm，提升鋼絲繩直徑037mm。最大提升高度為500m，適應(yīng)井筒直徑4.5m，適應(yīng)提升機(jī)型號(hào)為2JK—2.5。5、根據(jù)所選箕斗，計(jì)算完成生產(chǎn)任務(wù)的一次提升量Q、，完成生產(chǎn)任務(wù)的最大提升時(shí)間T及完成生產(chǎn)任務(wù)所需的最小提升速度Vm，，完成生產(chǎn)任務(wù)的一次最大提升量Q、，完成生產(chǎn)任務(wù)的最大提升時(shí)間T及完成生產(chǎn)任務(wù)所需的最小提升速度Vm按下式計(jì)算：Q=Vz?y式中 Vz——箕斗斗箱有效容積，m3；Y——散煤容重，取0.9噸/m3；帶入數(shù)據(jù)得出Q=4.4X0.9=4噸T=(Q-3600?br?t)/(af?C?A)則T=(4X3600X300X14)/(1.2X1.15X600000)=73.04s2Vm=a1(T-u-0)-([a1(T-u-0)]2-4a1H}1/2Vm=0.8X(73.04-10-10)-{[0.8X(92.8-10-10)]2-4X0.8X336}1/2=15.5/2=7.75m/s（二）、提升鋼絲繩的選擇1、提升鋼絲繩的選擇參數(shù)計(jì)算按《煤礦安全規(guī)程》的規(guī)定，提升鋼絲繩應(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。1） 、鋼絲繩終端荷重鋼絲繩終端荷重按公式Q+Qz計(jì)算：式中Qz 容器自重，t；帶入數(shù)據(jù)得出鋼絲繩終端荷重=4.4+4=8.4t2） 、鋼絲繩懸垂長度鋼絲繩懸垂長度按下式計(jì)算：Hc=Hj+Hs+Hz式中 Hc——鋼絲繩懸垂長度，m；Hj——井架高度，取30?35m；帶入數(shù)據(jù)得出Hc=30+18+300=348m3） 、鋼絲繩單位長度重量鋼絲繩單位長度重量按下式計(jì)算：P/NQ+Qz/[1.1（6B/ma）-Hc]式中P/ 鋼絲繩單位長度重量，Kg/m；6B——鋼絲繩公稱抗拉強(qiáng)度，Kg/cm2；國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定鋼絲繩公稱抗拉強(qiáng)度每15Kg/mm2為一級(jí)，共分5級(jí)，即140、155、170、185、200（Kg/mm2）。一般斜井選用140及155，立井選用155及170。ma——鋼絲繩的安全系數(shù)，《煤礦安全規(guī)程》的規(guī)定，專門升降人員的鋼絲繩maN9，專門升降物料的鋼絲繩maN6.5。帶入數(shù)據(jù)得出P/N8.4X1000/[1.1（170000/6.5）-348]=3.87Kg/m4）、根據(jù)計(jì)算的P/值查相應(yīng)的結(jié)構(gòu)形式的鋼絲繩規(guī)格表，選擇6X19股034(1+6+12)繩纖維芯鋼絲繩，其主要技術(shù)參數(shù)如下：鋼絲繩直徑34mm，每米長度重量4.871Kg/m，全部鋼絲繩破斷力總和Qq不小于736000kg。2、驗(yàn)算鋼絲繩安全系數(shù)鋼絲繩安全系數(shù)按下式驗(yàn)算：ma=Qq/(Q+Qz+P-H)則ma=736000/(4000+4400+4.871X348)=7.52>6.5。計(jì)算所得的ma值大于《煤礦安全規(guī)程》的允許值，所選鋼絲繩安全系數(shù)滿足符合要求。、提升機(jī)及提升電動(dòng)機(jī)的選擇設(shè)計(jì)1、 提升機(jī)滾筒直徑的選擇按鋼絲繩直徑d選擇：地面提升機(jī)D/N80dmm，帶入數(shù)據(jù)計(jì)算的D/N80X34N2720mm。按鋼絲繩中最粗的鋼絲直徑6選擇：地面提升機(jī)D//N12006山山，帶入數(shù)據(jù)計(jì)算的D//N1200X2.2N2520mm。2、 計(jì)算提升機(jī)最大靜張力和最大張力差最大靜張力按下式計(jì)算：Fj=Q+Qz+P-H式中 Fj——最大靜張力，Kg；則Fj=40000+44000+4.093X336000=97752Kg最大張力差按下式計(jì)算：Fc=Q+P-H式中 Fc——最大張力差，Kg；帶入數(shù)據(jù)計(jì)算得Fc=40000+4.093X336000=537.52Kg根據(jù)以上計(jì)算，查表選擇2JK-3/11.5型提升機(jī)，其主要技術(shù)參數(shù)如下：卷筒數(shù)量2個(gè)，卷筒直徑D=3500mm，卷筒寬度B=1500mm，鋼絲繩最大靜張力Fj=130000Kg，最大張力差Fc=115000Kg，提升速度不大于10m/s，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速不大于750r/min，機(jī)器旋轉(zhuǎn)部分的變位質(zhì)量為16300kg,兩滾筒中心距為1628mm，減速器為ZHLR-170，減速器輸出最大轉(zhuǎn)矩180Kg?m，減速器傳動(dòng)比為11.5，滾筒中心高為650mm。3、 滾筒寬度驗(yàn)算滾筒上纏繞鋼絲繩的寬度按下式計(jì)算：B/N[(H+30)/n?D+n](d+e)式中 B/——滾筒上纏繞鋼絲繩的寬度，mm；n 摩擦圈數(shù)，n=3；e——相鄰兩圈繩的間隙寬度，一般取2?3mm；B/N[(336000+30)/3.14X3000+3](34+3)=1440mmV1500mm。因主提升機(jī)設(shè)備不提人鋼絲繩可纏兩層，故滿足要求。4、 計(jì)算提升速度V/m=n?D?ne/60?i式中V/m 提升機(jī)實(shí)際速度，m/s；ne 提升機(jī)額定轉(zhuǎn)速，r/min；i——提升機(jī)額定傳動(dòng)比；計(jì)算數(shù)據(jù)見下表'、、Ivmn098074059049011.513.310.18.056.69207.695.84.633.876303.763.873.035通過計(jì)算選Vm=8.05m/s,ne=590r/min,i=11.55、 估算電動(dòng)機(jī)功率電動(dòng)機(jī)功率按下式計(jì)算：N/=(kQV/m/102?n)?P式中 N/——電動(dòng)機(jī)功率，Kw；k——礦井阻力系數(shù)，箕斗取1.15；n——減速器傳動(dòng)效率，雙機(jī)傳動(dòng)取0.85；P——?jiǎng)恿ο禂?shù)，箕斗取1.2?1.4；帶入數(shù)據(jù)，則：N/=[(1.15X4000X8.05)/(1000X0.85)]X1.3=566Kw6、 估算電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速按下式計(jì)算：n/e=60XV/m?i/n?D式中n/e 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，r/min；帶入數(shù)據(jù)，則n/e=(60X8.05X11.5)/(3.14X3)=590r/min7、 選擇提升機(jī)電動(dòng)機(jī)根據(jù)估算出的電動(dòng)機(jī)功率和電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，查電動(dòng)機(jī)規(guī)格表，選擇YR630-80/1180三相交流繞線型異步電動(dòng)機(jī)，其技術(shù)參數(shù)如下：額定功率630Kw，額定電壓6kv，額定轉(zhuǎn)速740r/min，效率92%，飛輪轉(zhuǎn)矩(GD2)d為5180Kgm2。8、 選定天輪天輪直徑的計(jì)算與提升機(jī)滾筒直徑的計(jì)算相同所以D/T=80X34=2720mm，查天輪規(guī)格表選用固定天輪，型號(hào)為TSG3000/18型，天輪直徑Dt=3m，變?yōu)橘|(zhì)量G/t=781Kg。、提升機(jī)與井筒的相對(duì)位置的確定1、井架高度對(duì)于不密封井架：Hj=Hx+Hr+Hg+0.75Rt+1式中 Hj——井架高度，m；Hx——卸載高度，m；取18米Hr——提升容器全高，8.56m；Hg——過卷高度，Hg=8.25mRt 天輪半徑，m；帶入數(shù)據(jù)計(jì)算得Hj=18+8.56+8.25+0.75X1.5+=36.9m2、 滾筒中心線與井筒提升中心線的水平距離對(duì)于有斜撐的井架，為了使斜撐不影響提升機(jī)基礎(chǔ)滾筒中心線與井筒提升中心線的水平距離，需要按下式驗(yàn)算：LsN0.6Hj+3.5+D式中Ls——滾筒中心線與井筒提升中心線的水平距離，m帶入數(shù)據(jù)計(jì)算得LsN0.6X36.9+3+3.5=28.64m，選Ls=30m。3、 計(jì)算鋼絲繩弦長和內(nèi)外偏角值根據(jù)一定的Ls值，計(jì)算鋼絲繩的實(shí)際弦長Lx和內(nèi)外偏角值a1、a2,按下式計(jì)算：Lx=[(Ls-Dt/2)2+(Hj-C)2]1/2a1=arctg([B-(S-a)/2-3(d+e)]/Lx}a2=arctg([(S-a)/2-(B-B/)]/Lx}式中 C——滾筒中心與井口水平之高差，為1?2m；B 已選定的提升機(jī)標(biāo)準(zhǔn)寬度，為1.5m；B/——鋼絲繩的實(shí)際纏繞寬度，B/=Bm；S——兩天輪間的距離，為1.83m；e——相鄰兩圈繩的間隙寬度，一般取2?3mm；a——兩滾筒之間的間隙，a=1628-1500=0.128m；帶入數(shù)據(jù)，則Lx=[(36.9-1)2+(30-1.5)2]1/2=45.84mV60m,符合要求。雙層纏繞時(shí)，內(nèi)偏:a1二arctg{[1.5-(1.83-0.128)/2-3(0.035+0.003)]/45.84)=1.068°W1°30'，符合要求，外偏角:a2=arctg([(1.83-0.128)/2]/45.84)=0.67°W1°30'，符合要求。4、計(jì)算鋼絲繩傾角值鋼絲繩下繩仰角B1按下式計(jì)算:B1=arctg[(Hj-C)/(Ls-D/i/2)]+arcsin[(D/i+D)/2Lx]則B1=arctg[(18-1)/(30-1.5)]+arcsin[(3+3.5)/(2X45.84)]=42°06‘>15°,符合要求。5、提升機(jī)與井筒相對(duì)位置見圖二圖3-1 提升機(jī)與井筒的相對(duì)位置、運(yùn)動(dòng)學(xué)動(dòng)力學(xué)1、 提升系統(tǒng)的變位質(zhì)量提升系統(tǒng)總變位重量為：G=Q+2Qz+LpP+2G/t+Gt+Gd式中 G——提升系統(tǒng)總變位重量，Kg；Lp——提升主繩全長，Lp=Hz+Hs+Hj+Lx+Ly+(n/+n)?n?D，式中Ly——實(shí)驗(yàn)繩長，按規(guī)定為30m,n/——多層纏繞為避免長期咬繩而加的備用圈數(shù)，一般為4圈；帶入數(shù)據(jù)得出Lp=348+45.8+30+3X3.14X3=422mGd——電動(dòng)機(jī)變位重量，Gd=(GD2)d-(i/D)2，式中(GD2)d——電機(jī)轉(zhuǎn)子的回轉(zhuǎn)力矩(Kgm2)，則Gd=5180X(11.5/3)2=76117N；則G=4000+21X4400+2X40.93X422+163000+76117+2X78X10=417282N提升系統(tǒng)變位質(zhì)量：m=G/g=417282/10=41728Kg重力加速度，為10s2/m。2、 速度圖參數(shù)箕斗提升初加速度a0：a0Wv02/2h0式中 v0——立井箕斗滑輪進(jìn)、出曲軌時(shí)速度，為1.5m/s；h0——標(biāo)準(zhǔn)箕斗卸載長度，為2.35m；則a0W1.52/2X2.35=0.48m/s2主加速度a1：速器允許的傳動(dòng)力矩計(jì)算a11=[2Mmax/D-(KQ+PH)]/(Em-Gd/10)=[2X18000/3-(1.15X40000X40.93X336)]/(41728—76117/10)=1.77m/s2式中 My——減速器的允許傳遞最大力矩，180000Kg?m、利用電動(dòng)機(jī)過負(fù)荷能力計(jì)算a12=(Fd-[KQ+P(H-2h0)]}/m式中 Fd——電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)可能產(chǎn)生的拖動(dòng)力，F(xiàn)d=0.75?0.85入Fe,式中 Fe——電動(dòng)機(jī)的額定力，F(xiàn)e=(1000e/vm)?n=(1000X630/8.05)X0.92=72000N入——電動(dòng)機(jī)過負(fù)荷系數(shù)，查得為2.3。則Fd=0.8X2.3X72000=132480Kg則a12=(32480-1.15X40000-40.93X336)/41728=1.08m/s2《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定，立井升降物料時(shí)a3W1.2m/s2,故選取a1=0.8m/s2、提升減速度a3：a3=(KQ-PH)/E=(1.15X40000-40.93X336)/108806=0.77/s2按提升減速度符合a3W1.2m/s2的要求，選取a3=0.8/s2、速度圖各參數(shù)計(jì)算曲軌中加速度時(shí)間為：t0=v0/a0=1.5/0.48=3.125s箕斗的卸載距離為：h0=1/2Xt0v0=1/2X3.125X1.5=2.35m主加速度時(shí)間為：t1=(vm-v0)/a1=(8.05—1.5)/0.8=8.188s主加速度階段的行程為：h1=[(vm+v0)/2]Xt1=[(8.05+1.5)/2]X8.188=39.1m減速階段時(shí)間為：t3=(vm-v4)/a3=(8.05-0.5)/0.8=9.44s減速階段的行程為：h3=[(vm+v4)/2]Xt3=[(8.05+0.5)/2]X9.44=40.36爬行行程為：h4=3m爬行速度為：v4=0.5m/s爬行時(shí)間為：t4=h4/v4=3/0.5=6s等速階段行程為h2二H-h0-h1-h3-h4=336-2.35-39.1-40.36-3=251.2m等速階段的時(shí)間為：t2=h2/vm=251.2/8.05=31.2s一次純提升時(shí)間T/=t0+t1+t2+t3+t4=3.125+8.188+31.2+9.44+6=57.95s一次提升循環(huán)總時(shí)間為：T2=T/+0=57.95+8=65.95s9---休止時(shí)間取8S、實(shí)際提升能力與富裕系數(shù)實(shí)際年提升量為：A/n=[(300X14X3600)/(CTx)]Q=(15120000X4)/(1.15X65.95)=79.74萬噸實(shí)際富裕系數(shù)為：aj=A/n/An=79.74/60=1.32，滿足要求。5、力圖計(jì)算提升開始的拖動(dòng)力：F0=KQ+PH+ma0=1.15X40000+40.93X336+41728X0.48=79782N出曲軌時(shí)：F/0=F0-2Ph0=79782-2X40.93X2.35=79590N主加速開始：F1=F/0+m(al-a0)=79590+108806X(0.8-0.48)=92943N主加速終了：F/1=F1-2Ph1=92943-2X40.93X39.1=89742N等速開始：F2=F/1-ma1=89742-41728X0.8=56360N等速終了：F/2=F2-2Ph2=56360-2X40.93X251.2=35800N減速開始：F3=F/2-ma3=35800-41728X0.8=2418N減速終了：F/3=F3-2Ph3=2418-2X40.93X40.36=-886N爬行開始：F4=F/3+ma3=886+41728X0.8=32496N爬行終了：F/4=F4-2Ph4=32496-2X40.93X3=32250N速度圖及力圖見圖①、提升系統(tǒng)的變位質(zhì)量：06、電動(dòng)機(jī)功率的驗(yàn)算按電動(dòng)機(jī)溫升條件驗(yàn)算、提升電動(dòng)機(jī)等效時(shí)間Td的確定Td=1/2(t0+t1+t3+t4)+t2+1/30帶入數(shù)據(jù)Td=1/2X(3.125+8.188+9.44+6)+31.2+1/3X8=47.24S、提升電動(dòng)機(jī)等效力Fd的確定Fd=[(jT0F2dt)/Td]1/2式中jT0F2dt=[(F02+F/02)Xt0]/2+[(F12+F/12)Xt1]/2+[(F22+F2F/2+F/22)Xt2]/2+[(F32+F/32)Xt3]/2+[(F42+F/42)Xt4]/2,帶入數(shù)據(jù)得出 JT0F2dt=[(797822+795902)X3.125]/2+[(929432+897422)X8.188]/2+[(563602+56360X35800+358002)X31.2]/2+[(24182+389.22)X(-886)X9.44]/2+[(324962+322502)X6]/2=15.96X1010Kg帶入數(shù)據(jù)得出Fd=(15.96X1010/47.241/2)=58130N、提升電動(dòng)機(jī)等效功率Nd的確定Nd=(Fd?vm)/(1000?n)二(58130X8.05/(1000X0.85)=550Kw滿足電動(dòng)機(jī)的溫升條件NeNNd，符合規(guī)定。按過負(fù)荷條件驗(yàn)算4）、正常過負(fù)荷驗(yàn)算為了保證提升電動(dòng)機(jī)正