1、煤矿主井提升设备选型设计1提升方式一般可根据矿井年产量来确定：年产量小于 30万吨的小型矿井，多采用一套罐笼提升设备完成全部的提升任务；年产量大于 30万吨的大中型矿井，由于有提升煤炭及辅助提升的任务较大，一般均设主、副井两套提升设备。主井采用箕斗提升煤 炭，副井采用罐笼完成辅助提升任务。对于年产量大于 180万吨的大型矿井，一般主井需要两套箕斗提升设备，副井除配备一套罐笼提升设备外，有时尚需设置一套带平衡锤 的单容积提升设备作辅助提升。1.设计依据(1)矿井年产量 An，150万t/a；(2) 工作制度：即年工作日br,日工作小时数t,煤炭工业设计规范规定：br= 330天，t= 16h;(
2、3)井筒深度 Hs=240m；(4)卸载水平与井口的高差 Hx=23m；(5)装载水平与井下运输水平的高差 Hz=22m；(6)煤的松散密度，0.92t/ m3；(7)提升方式：箕斗，单绳摩擦式提升；(8)矿井电压等级，6kv。2.设计的主要内容(1)计算并选择提升容器；(2)计算并选择提升钢丝绳；(3)计算滚筒直径并选择提升机；(4)计算天轮直径并选择天轮；(5)提升机与井筒相对位置的计算；(6)运动学及动力学计算；(7)电动机功率的验算；(8)计算吨煤电耗及效率。二、提升容器容器的选型计算1、选择原则提升容器的规格是提升设备选型计算的主要级数参数，它直接影响提升设备的初期 投资和运转费用。
3、在矿井提升任务和提升高度确定后，选择提升容器的规格有两种情况: 一是选择大规格的容器。由于提升同期较大，所需要的提升钢丝绳直径和提升机滚筒直 径也较大，运转费用较少；二是选择小规格的容器。因初期投资较少，所以运转费用较 多。那么，如何选择提升容器的规格才合理呢？这就是：一次合理提升量应该使得初期 投资費和运转费的加权平均数总和最少。根据确定的一次合理提升量，选择标准的提升 容器。2、选择计算(1)、确定合理的经济速度立井提升的速度 v j=0.4 .H式中v j 经济提升速度，m/s；h 提升高度，mH = H s + H x+ Hz=240+23+22=285H x卸载高度，m ， 23mH
4、装载高度，m ， 22mHS 井筒高度，m，240m 对于井筒深度Hs, 般情况取中间值，即 V =0.4 H进行计算V=0.4 ,285 m=6.753m/s。(2)、估计一次循环时间:70.645s ；=70.645s根据经济提升速度估算的一次提升循环时间,a 提升加速度，m/s2由于是箕斗提升，所以a0.8m/s2 ；u 容器爬升阶段附加时间，箕斗提升可取 10s；二休止时间，根据 P160页/6-1表选取二=10s；V j合理经济提升速度， m/s2, V j =6.753m/s 2 ；(3)、 计算一次合理的经济提升量合理经济提升量m j =代cafTjj 3600brt式中m j一
5、次合理的经济提升量，t ；A n 矿井年产量，t/a，An=1500000t/a ；c 提升不均衡富裕系数，c=1.1 ；a f 提升能力富裕系数，a f =1.2 ；b r 提升设备年工作日数，br=330d;t 提升设备日工作小时数，t=16h ；T j 估算的一次合理提升时间，Tj=71s；1500000 1.1.71 m j = =7.3600330x16选用型号为JL6的箕斗，其技术参数如下：名义载重/t8有效容积/m38.8提升钢丝绳直径/mm43箕斗自重/kg5 500最大终端负荷/N145 000最大提升高度/m500箕斗总高/mm9 250箕斗中心距/mm2100适应井筒直径
6、/m4.55.5适应提升机型号2-JK3.5(4)、一次实际提升量m=Vr式中m 所选标准箕斗的实际转载量，t ；3 3V 标准箕斗的有效容积， m，V=8.8m ；、 3 3r 煤炭松散度，t/m ,r=0.92t/m ；m=8.8 0.92=8.0t/ _ 3600 330 16 7.40 _ x = =71s。1500000 1 2(6)、计算提升机所需的提升速度，_aTx (u -，a2【Tx (u -4aHm提升加速度，m/s2由于是箕斗提升，所以a0.8m/s 2 ；次提升循环时间，s；容器爬升阶段附加时间，箕斗提升可取 10s；二休止时间，根据 P190/7-1表选取，=10s；
7、0.871-20- O.gpi-OO 10)2 -4 0.8 285=7.285m/svm0.6 TH =0./285 =10.13m/s三、 钢丝绳的选型计算1、选择原则钢丝绳在工作时受到许多应力的作用，如静应力、动应力、弯曲应力、扭转应力、 接触应力、及挤压应力等，这些应力的反复作用将导致疲劳破断，这是钢丝绳损坏的主 要原因；另外磨损及锈蚀将影响钢丝绳的性能并加速其破坏。我国矿用钢丝绳是按煤 矿安全规程的规程的规定来选择的，其原则是：钢丝绳应按最大静载荷并考虑一定安 全系数的方法进行计算。提升钢丝绳是提升系统的重要组成部分， 它直接关系到矿井的正常生产和人员的安全，还是提升系统中经常更换的
8、易耗品。在矿井提升中，根据用涂，选用合适的钢丝绳,扬长避短，充发挥它们的作用。决定钢丝绳的类型，首先应按以下原则确定：1）使用中不松股；（2）符合使用场合及条件；3）特别注意作业的安全。同时还应考虑以下因素：1）在静筒淋水大，水的酸碱度高，以及在出风井中，由于腐蚀严重，应选用镀锌 钢丝绳；（2） 在磨损严重条件下使用的钢丝绳，如斜井提升等，应选用外层钢丝尽可能粗的 钢丝绳；（3） 弯曲疲劳为主要损坏原因时，应选用接触式或三角股绳；（4） 实践证明，提升钢丝绳用同向捻绳较好，多绳摩擦提升用左右捻各半：单绳缠 绕式提升钢丝绳的选用原则是：为防止缠绕是松捻，钢丝绳的捻向应与绳在卷筒上 缠绕时的螺旋线
9、方向一致，目前单绳缠绕多为右旋，所以多选右同向捻绳；（5） 罐道绳最好用半密封绳或三角股绳，表面光滑，耐磨损；（6） 用于温度高或有明火的地方。如矸石山等，最好用金属绳芯钢丝绳。提升钢丝绳是煤矿提升运输系统的一个重要组成部分，因此， 煤矿安全规程（以下简称规程）对矿井提升钢丝绳有专门规定。近年来，尽管各矿按照规程的要 求加强了提升钢丝绳的检查和保养，但是，每年仍然有断绳事故发生。预防断绳的措施为了防止断绳，龙固煤矿根据具体情况，分别采取了如下措施。（1） 合理选择钢丝绳。（2） 正确使用、维护钢丝绳。（3） 防卡箕斗松绳。（4） 防过卷。（5） 预防过大的惯性力和冲击力。（6） 防过载。箕斗提
10、升实行定量装载，斜井提升杜绝超挂车现象。7）按规程要求健全各种保护装置，并按规定定期试验，确保各种保护装置灵 敏可靠。（8） 加强对司机和信号工的安全培训，强化安全意识，增强责任心和提高分析处理 实际情况的能力。信号工与司机协调配合，严格按照规程操作。（9） 对提升设备的调整和维修制定了切实可靠的措施，并严格落实。（10） 及时更换新绳。当提升钢丝绳锈蚀、磨损、断丝、安全系数等达到煤矿安 全规程有关规定时，必须立即予以更换。2、钢丝绳的最大静载荷力I 1 K图1为单绳提升钢丝绳可知最大静载荷力 Qmax在A点Qmax = Q z + Q + PH c式中Q max钢丝绳最大静载荷，N；Q 一次
11、提升货载的重力，N, Q=mgQ=7400 10=74000Qz 容器自身重量，N, Qz=mzg；mz 提升容器自重，kg，根据书p139表5-4中得mz=5500kg；mp-提升钢丝绳每米质量kg/mP 钢丝绳每米重力，N/m, P= mpg由书p141表5-8选得每米重力为57.2N/m，抗拉强度1700MPa、 2 2g 重力加速度，m/s ,g=10 m/s ；Hc 钢丝绳的最大悬垂长度， m=240 +22 + 30=292mHs井筒深度，mH s=240mHz装载高度，mH z=22mHj井架高度,m由于箕斗提升Hj =30mQ max= mg +mzg + mpg He=740
12、0 10 55000 57.2 292=145702.4N3、 效验钢丝绳的安全系数单绳缠 绕式提 升装置专为升降人员9升降人 员和物 料升降人员时9混合提升时9多层罐笼同 一次升降人 员和物料升降物料时7.5专为提升物料6.5摩擦轮 式提升 装置专为升降人员9.2 0.0005 HeH e 钢丝 绳悬垂长度升降人 员和物 料升降人员时9.2 0.0005 He混合提升时9.2 0.0005 He多层罐笼同 一次升降人 员和物料升降物料时9.2 0.0005 He专为提升物料7.2 0.0005 He悬挂吊盘、水泵、安全梯抓岩机 用钢丝绳6悬挂安全梯 用的钢丝绳 的安全系数 最低值为9罐道绳、
13、防撞绳、起重用的钢丝绳6悬挂风筒、风管、水管注浆管、5混凝土输送管、电缆用的钢丝绳拉紧装置用的钢丝绳5防坠器的制动绳和缓冲绳3按动载荷计 算从钢丝绳规格表中选取每米钢丝绳重等于或稍大于计算值的标准钢丝绳。由于实 际所选钢丝绳的密度不一定是平均密度值，因此所选钢丝绳是否满足安全系数的要求必 须按实际所选钢丝绳的数据验算其安全系数。=7.03 _6.5102500074000 55000 16702式中Q p 所选钢丝绳的破断力之和，N,由书p149钢丝绳规格表5-8选出，Q 一次提升货载的重力，N, Q=mgQ=7400 10=74000Qz 容器自身重量，N, Qz=mzg；P 钢丝绳每米重力
14、，N/m,由书p149表5-8选得每米重力为57.2N/m；煤矿安全规程 规定单绳缠绕式提升设备采用的新钢丝绳安全系数 ma为：1.专为升降物料用的钢丝绳不得小于 6.5 ；经过效验ma满足要求。4、钢丝绳结构的选择选择钢丝绳时，还应根据不同的使用条件和钢丝绳的特点来考虑，这样可以延 长钢丝绳的使用寿命，降低使用成本。在相同使用条件下，三角股钢丝绳比圆股钢丝绳的承压面积大、抗压性能好、抗磨损好、强度高、使用寿命长，根据一矿矿井淋水大 选择 绳6 19的钢丝绳，其技术参数如下：直径/mm钢丝绳总断面积/mm2参考重力N/100m钢丝绳公称抗拉强度/MPa钢丝绳钢丝170040.02.6604.9
15、5571.70钢丝绳破断拉力总和（不小 于）/KN1025.0四、提升机滚筒的选型计算1、 提升机滚筒的直径确定选择滚筒直径的原则是钢丝绳在滚筒上缠绕时不产生过大的弯曲应力，以保证其 具有一定的承载能力和使用寿命。我国煤矿安全规程规定，提升机滚筒直径的确定于钢丝绳直径的关系如下：由于所用提升机为地面设备，所以提升机滚筒的直径D - 80 dD - 1200式中 D 滚筒直径，mmd 钢丝绳直径，mm d=43mm；6 -钢丝绳中最粗的钢丝直径，mm其值在钢丝绳规格表中查取。D = 80 40 = 3200mm。D = 1200 2.6 =3120mm2、 提升机的最大静张力和最大静张力差的计算
16、（1）、 提升机最大静张力的计算F jmax = Q + Q z + PH式中 Q 一次提升货载的重力，N, Q=mgQ=7040 10=70400Qz 容器自身重量，N, Qz=mzg；m z 提升容器自重，kg，mz=5500kg；p 钢丝绳每米重力，N/m,F jmax = mg + m zg + p( Hx + H s + Hz)=7400 10 + 5500 10 +52 285=143820N 170000N(2)、 提升机最带静张力差的计算F cmax=Q+PH=74000+52 285=88820N 115000N选用型号为2JK-3.5/15.5提升机，其技术参数如下:滚筒数
17、量/mm2滚筒直径/mm3500滚筒宽度/mm1700钢丝绳最大静力/N170000钢丝绳最大静张力差/N115000钢丝绳最大直径/mm43钢丝绳内钢丝破断力总和/KN11858.5钢丝绳最大速度/m6.855.67减速器ZHLR 170III传动比201125电动机最大近似功率/KW910755720电动机转速/r.min 580480机器总质量（不包括电器设备）/kg74000机器旋转部分的变位质量/t23.6两滚筒中心距/mm1840滚筒中心高/mm700最大件质量/kg16611减速器输出转矩额定/最大/KN m200/300根据以上数据初选2JK-3.5/15.5，故滚筒直径为35
18、00mm(3)、 滚筒宽度的验算滚筒宽度应容纳一下几部分钢丝绳：1)提升高度H , m；2)钢丝绳试验长度，煤矿安全规程规定，升降人员或升降人员和物料用的钢 丝绳，自悬挂时起每隔6个月试验一次；专门升降物料用的钢丝绳，自悬挂 时起12个月时进行第1次试验，以后每隔6各月实验1次。试验时每次剁 掉5m，如果绳的寿命以三年考虑，则试验绳长为 30m；3)滚筒表面应保留3圈绳不动(称为摩擦圈)，以减轻绳与滚筒固定处的拉力；4)多层缠绕时，上层到下层段钢丝绳每季需错动 -圈，根据绳的使用年限，一4般取错动圈n =24圈；一般取缠绕在滚筒表面上相邻两绳圈间隙宽度为 ；=2mm3mm。通常滚筒直径为3m及
19、以上时，取；=3mm，其余取；=2mm。H 30 (4 3)二 D单绳缠绕时K 二 Dp=1473mm式中B 提升机所需滚筒的缠绳宽度， mmD 滚筒直径，mm ;d 钢丝绳直径，mm 40mm名 两绳圈间隙，mm 3mm五、提升机天轮的选型计算根据煤矿安全规程规定，选择天轮直径 对于地面天轮若钢丝绳与天轮的围包角大于 90时D t - 80dD t - 1200 、式中D t 天轮直径，mrpd 钢丝绳直径，mm 40mmDt = 80 40 =3200mmDt = 1200 2.6=3120mm选用型号TSH3500/23.5的天轮，其技术参数如下:名义直径D/mm3500绳槽半径R/mm
20、23.5适用钢丝绳径范围/mm3743允许的钢丝绳全部钢丝破断力的总和/N1420000两轴承中心距L/mm1000轴承中心高H/mm255变位重量/N11330总重/N36400六、矿井提升机与井筒相对位置计算1、井架高度的计算H j = Hx + Hr + Hg + 0 . 75 R=23 + 9.25 + 8.25 + 0.75 1.6=52.5m式中h j 为井架高度，mh x 卸载高度，mRt -天轮半径，m容器全高，m选出容器全高为9.25m；h g 过卷咼度，m提升速度*/m s10过卷高度/m4.04.7566.58.2510.0图2两天轮在同一水平轴线上时，提升机与井筒的相对
21、位置Rt天轮的半径，m Rt = D%=1.6m；2、滚筒中心距至井筒中提升钢丝绳间水平距离L smin = 0.6H j + 3.5 + D=0.6 52.5 + 3.5 + 3.2=38.2式中h j 井架高度，md 提升机滚筒直径，m3、钢丝绳弦长的计算L x = (Hjc。)2 一)2V 2=64m式中L X钢丝绳弦长，64mH j 井架高度，m 52.5m；c 0滚筒中心线至井口水平的高差， m 一般取1.5m；ls滚筒中心线至钢丝绳的水平距离， m 36md t天轮的直径，m4、双滚筒提升机单层缠绕时最大外偏角煤矿安全规程规定：最大外偏角：!和最大内偏角：2均不得超过1 30，作单
22、层缠 绕时，最大内偏角：2还应保证不咬绳。B-=arcta nLx= 0.761。1 30 符合要求。式中 B 提升机滚筒直径，m；S 提升机两天轮间距离，m,此值决定于容器规格及容器在井筒中的 布置方式，与采用的罐道形式有关；a 两滚筒间的间隙，m,不同形式的提升机a值不尽相同，可参阅提 升机规格表的有关参数得出；d 钢丝绳直径，m；钢丝绳缠绕在滚筒上的线圈间隙， m；Lx 钢丝绳弦长，m:-2 = arcta n= 0.877 1 30 符合要求。式中 H 提升高度，m；D 提升机滚筒直径，m。提升机滚筒的下出绳角滚筒处绳角的大小，影响提升机主轴的受力情况，令其大于 15即可勺如煮 arc
23、sinD2LxD= 55.7 15七、 提升电动机的初选计算初选电动机的依据是：电动机的功率、转数和电压等级1、电动机的估算功率kmgv m1000 j1.15江74000 父6.85_= 1.21000 0.85=822kw式中P 提升机的电动机估算功率，kw；v m 提升机的标准速度， m/s，6.85m/s ；k 矿井阻力系数，箕斗提升k=1.15 ；m 一次提升实际货载质量，kg，7400kg；Q 一次提升实际货载重量，N, 740000N ；：考虑提升系统运转时，有加，减四度及钢丝绳重力等因素影响的系数,箕斗提升 =1.2 ;j 减速器传动效率，0.85 ；2、电动机的估算转数rr6
24、0Vm in = nD=60x6.85x15.53.14 疋 3.2 =634r/mi n式中n 估算转数，r/mi ni 减速器传动比，15.5 ；D 提升机滚筒直径，m3、 初选电动机选用型号为JR1512 8的电动机，其急速参数如下:额定功率/KW850额定电压N6000满载时转速/r min二989满载时定子电流/A94.6满载时效率%95满载时功率因数(cos)0.91扎( )额定转矩2.26转子电压N950转子电流/A532冷却空气量/m3 s2.0飞轮转矩/N m24000电机质量/kg51504、 确定提升机的实际最大提升速度DneVm -60i= 3.14x3.2x98960
25、Q5.5=10.68m/ s2式中v m 最大提升速度，m/s；n e 已选出电动机的额定转数，r/min ， 989r/min ；八、提升设备运行理论1 、 变为质量在提升系统动力学方程中，有提升系统各运动部分惯性力之和一项，而系统中 的部件既有作直线运动的，也有作旋转运动的，使得计算总惯性力时很不方便。为了简 化计算，可以用一个假象的集中在滚筒圆周表面的当量质量来代替提升系统所有运动部 分的质量，称为总变位质量，以a m表示。原则是变位前后动能不发生改变。实际上，在提升系统中，容器质量、有效载重和钢丝绳三部分与滚筒圆周具有相同 的速度，故不需变位。只有提升机(包括减速器)、天轮和电动机转子
26、三部分作旋转运 动，其质量需要变位。2 、电动机转子的变位量设Jd为电动机转子的转动惯量，Jd为变位到滚筒圆周上的转动惯量，-为电动机 的角速度，为滚筒的角速度。根据变位前后动能相等的原则，应当有如下关系：1 2 1 *J d J d 22所以Jd = Jd ()2co所以电动机转子变位到滚筒圆周上的质量 md即为式中 R 滚筒缠绕半径。为了计算md，必须知道电动机转子的转动惯量Jd，但是一般电动机规格表中没有Jd值，而有回转力矩计算电动机转子变位质量的公式GD2 4g这样得到的回转力矩计算电动机转子变位质量的公式、4000 x10=9385kg3、 提升系统总变位质量7 m对单绳缠绕式提升系
27、统（无尾声提升系统），其总变为质量a m为二 m = m 2mz 2mpLp 2mt mj md= 7400 2 5500 2 5.2 418 2 1133 23600 9385=57998.2kgLp 二 He Lx 3 D 30 n P=292 64 3 3.14 3.2 30 2=418m式中 Lp 提升钢丝绳全长，m；He 钢丝绳的悬垂长度，m；Lx 钢丝绳弦长，m；3D 3圈摩擦圈绳长度，m；30 试验绳长度，m；n二D 多层缠绕的错绳用的绳长，m； n =24 圈;mp 提升钢丝绳的每米质量，kg/m；mt 天轮的变位质量，kg；mj 提升机（包括减速器）的变位质量，kg。九、提升
28、设备运动学计算1、 提升加速度的确定（1） 、箕斗提升初加速度的ao的确定如上所述，为了保证提升开始时，空箕斗对卸载曲轨及井架的冲击不至过大，箕斗2亠2h。h。= 2.13m，新标准系列箕斗的卸载曲轨行程离开卸载曲轨时的速度被限制在v。,.5m/s，如果箕斗在卸载曲轨内的行程为ho，贝U箕 斗的初始加速度目前大量通用的箕斗卸载曲轨行程为为2.35m，所以初加速a0 =0.5m/s2。（2） 、主加速度ai是按安全经济的原则来确定的，主加速度的大小受煤矿安全规 程、减速器强度、电动机过负荷能力三方面的限制。1）、对升降物料的加、减速度煤矿安全规程没有规定，一般在竖井、减速度最大不超过1.2m/s2。2)、按电动机的过负荷能力来确定。电动机的最大平均出力应大于或等于加速阶段 实际所需的最大出力，即0.75 Fe _ kmg mpgH -二 ma0.75 Fe -kmg -mpgHai Z m式中 Fe 电动机的额定拖动力，N ;1000PJ jFe =
