矿山机械课程设计矿井提升设备选型计算

矿井提升设备选型计算120:47§1基本原则、设计依据和内容§2提升容器的选择§3提升钢丝绳选择计算§4矿井提升机和天轮的选择计算§5矿井提升机与井筒相对位置的计算§6提升电动机的初选计算第一节基本原则、设计依据和内容一、选型设计的基本原则与设计依据选型设计的基本原则一般情况下，年产量在30万吨及其以上的大中型矿井，由于提升任务重，可设两套提升设备，主井采用箕斗提升，副井采用罐笼提升。对于年产量超过180万吨的特大型矿井，主井可采用两套箕斗提升设备，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器提升设备作辅助提升。对于年产量小于30万吨的矿井，可采用两套罐笼提升设备，或采用一套罐笼提升设备进行混合提升。20:472对于大中型矿井，除考虑年产量外，还应考虑：①如果煤的品种较多，且要求不同品种分别外运时，宜采用罐笼提升为宜。②如果对煤块度要求较高时，宜采用罐笼提升。③地面生产系统靠近井口，采用箕斗提升可简化煤的生产流程；若远离井口，且需窄轨运输，则宜采用罐笼提升。④单水平开采时，一般采用双容器提升。当多水平提升时，一般采用单容器加平衡锤的提升系统。选型设计的基本原则与设计依据20:473⑤在立井提升中，一般当年产量超过60万吨、井深在300～350m以上时，采用多绳摩擦式提升为好；如果井深更大，即使年产量较小，也以多绳摩擦式提升为宜。对于斜井或较浅的立井应采用单绳缠绕式提升设备。⑥对于斜井提升方式主要有串车、箕斗和胶带输送机三种。串车提升一般用于井筒倾角小于25°的矿井。对于年产量在20万吨及其以下的矿井，一般采用单钩串车提升；当年产量达30万吨，而提升距离较短时，一般采用双钩串车提升。箕斗提升一般用于年产量在45万吨以上，井筒倾角大于25°的矿井。胶带输送机一般用于年产量较大，距离较长的斜井中。选型设计的基本原则与设计依据20:474⑴主井提升①矿井年产量Ant/年；②工作制度：年工作日br，日工作小时t。《煤矿工业设计规范》规定，br=300天，t=14h；③矿井开采水平数、各水平井深Hs及各水平的服务年限；④提升方式：箕斗或罐笼；⑤卸载水平与井口的高差（卸载高度）Hx，m；⑥装载水平与井下运输水平的高差（装载高度）Hz，m；⑦煤的松散密度，t/m3；⑧矿井电压等级。设计依据20:475⑵副井提升①井筒各水平深度Hs，m；②矸石提升量，若无特别规定，一般按煤炭产量的15%～25%计算；③最大班下井人数，一般按每天下井人数的40%计算；④矿车型号、规格；⑤每班运送材料、设备、炸药等的数量；⑥送往井下最大设备的尺寸和最重部件质量。设计依据20:476提升容器计算和选择提升钢丝绳计算和选择提升机滚筒直径的计算和选择天轮直径的计算和选择电动机功率初选提升机与井筒相对位置计算运动学及动力学计算初选电动机功率的验算主井提升吨煤电耗及效率计算副井提升最大班作业时间平衡表制定设计内容20:477第二节提升容器的选择计算20:4781.小时提升量Ah式中c—提升不均衡系数。《煤矿工业设计规范》规定，有井底煤仓时为1.10～1.15，无井底煤仓时为1.20；af—提升能力富裕系数。主井提升设备对第一水平留有20%的富裕能力，af=1.2。br—提升设备年工作日数，一般300d。t—提升设备工作小时数，一般14h。An—矿井年产量。t/hnfhrAcaAbtA20:4792.合理的经济提升速度式中H——提升高度，H=Hs+Hx+Hz，m。——卸载高度，m。——矿井深度，m。——装载高度，m。提升高度愈大，其系数取值愈大。一般情况下，当H200m时取0.3为宜，当H600m时取0.5为宜第二节提升容器的选择计算Hvj)5.03.0(HxHsHz此外，《煤矿安全规程》对提升速度作了规定①立井罐笼升降人员的最大速度不得超过0.5，并且最大速度的数值不得超过12m/s；②专为升降物料的立井提升，最大速度不得超过0.6。③对于斜井升降人员或使用矿车运输物料的最大速度不得超过5m/s；用箕斗提煤（或矸石）的最大速度不得超过7m/s；当铺设固定道床，采用重型钢轨时，箕斗提煤的最大速度不得超过9m/s。HH煤矿安全规程20:47103.估算一次提升循环时间a——提升加速度：升降人员，a≤0.75m/s2；升降物料，a≤0.8m/s2u——容器爬行阶段附加时间，箕斗取10s，罐笼取5sθ——休止时间，箕斗的休止时间见下表uavvHTjjx一次提升循环时间箕斗休止时间箕斗规格6吨以下8～9吨12吨16吨20吨休止时间（s）81012162020:47113.估算一次提升循环时间θ——休止时间，罐笼的休止时间见下表uavvHTjjx一次提升循环时间普通罐笼进出矿车休止时间（s）罐笼型式单层装车罐笼双层装车罐笼进出车方式两侧进出车同侧进出车一个水平进出车两层同时进出车每层矿车数1211212矿车规格11.53休止时间（s）1213151517-35--3032363640-1718202022-20:47123.估算一次提升循环时间4.一次经济合理提升量tbTcaAmrxfn3600uavvHTjjx一次提升循环时间20:47131）根据计算出的一次合理提升量值，从箕斗规格表中选取接近的标准箕斗；2）在不增大提升机规格及井筒直径的前提下，选择较大的提升容器，采用较低的提升速度，节省电耗，比较经济合理。6.箕斗选定后，计算一次提升循环时间Tx和所需提升速度vmsm/sfnrxcaAtmbT360024)]([)]([22aHuTauTavxxm箕斗选择原则20:4714tbTcaAmrxfn3600立井箕斗规格表20:4715副井罐笼提升应考虑以下规定：⑴最大班工人下井时间不超过40min；⑵罐笼提升最大班净作业时间，一般不超过5h。在计算最大班下井人员、矸石及材料提升时间时应遵守下列规定：①升降工人时间，按下井工人提升时间的1.5倍计算；②升降其他人员时间，按升降工人时间的20%计算；③提升矸石按日出矸量的50%考虑，运送坑木按日需要量的50%考虑。⑶对于混合提升设备的提升能力，应同时符合下述要求：①最大班工人下井时间不超过40min；②每班提煤和提矸时间均计入1.25倍不均匀系数，并且总计不超过5.5h。罐笼选择原则20:4716⑷能够运送井下设备的最大和最重部件；⑸普通罐笼进出车（材料车和平板车）的休止时间为40～60s；(6)升降人员的休止时间采用：单层罐笼每次升降5人及以下时为20s；超过5人，每增加1人增加1s；对于双层罐笼，如两层中的人员同时进出罐笼，休止时间比单层罐笼增加信号联系时间2s；当两层中的人员都由一个平台进出时，休止时间比单层罐笼增加一倍并另加置换罐笼时间6s。罐笼选择原则20:4717第三节提升钢丝绳的选择计算1．提升钢丝绳的安全系数根据《煤矿安全规程》的规定，按最大静载荷并考虑一定安全系数的方法进行计算。安全系数是指钢丝绳各钢丝拉断力的总和与钢丝绳最大静拉力之比。《煤矿安全规程》对提升钢丝绳的安全系数ma作了明确规定。20:471820:4719提升钢丝绳在工作中将受到各种载荷的作用：静应力、弯曲应力、编捻应力、接触应力．动应力等。上述应力的反复作用将引起钢丝疲劳，再加磨损和侵蚀作用，钢丝绳经过使用必然要损坏。直到目前，尚无既完善又简便的汁算上述应力的方法。提升钢丝绳的计算仍是根据安全规程的规定，按照钢丝绳最大静负荷，并采用一较大的安全系数进行计算的。《安全规程》规定钢丝绳安全系数20:4720多绳摩擦钢丝绳安全系数讨论20:4721根据我国的具体情况,参照各国的规定,煤炭主管部门多次组织专家反复研究论证,1992年颁布的《煤矿安全规程》第376条中规定的摩擦轮式提升装置的钢丝绳安全系数为:专为升降人员时9.2-0.0005H升降人员和物料时：当升降人员时：9.2-0.0005H当混合提升时：9.2-0.0005H当升降物料时：8.2-0.0005H专为升降物料时：7.2-0.0005HH为钢丝绳的悬挂长度2．提升钢丝绳的类型选择在选择钢丝绳时，应考虑以下因素：①在井筒淋水大、水的酸碱度高以及出风井中，应选用镀锌绳。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，或线接触、面接触钢丝绳。③弯曲疲劳为主要破坏原因时，应选用线接触式或三角股绳。④一般立井或斜井箕斗提升用同向捻较好，多绳摩擦提升用左右捻各半，斜井串车提升采用交互捻，单绳缠绕提升多选右捻。⑤罐道绳多用密封或三角股绳，其表面光滑，耐磨损。⑥用于温度高或有明火的地方，应选用石棉绳芯或金属绳芯钢丝绳。提升钢丝绳的选择20:4722立井单绳缠绕提升钢丝绳的选择计算钢丝绳最大静载荷Qmax为：Qmax=mg+mzg+mpgHcm－一次提升货载质量,kg；mz－提升容器质量,kg；mp－提升钢丝绳每米质量，kg/m。(P274)HcHjHsHzA提升钢丝绳规格选择计算20:4723返回立井单绳缠绕提升钢丝绳的选择计算钢丝绳最大静载荷Qmax为：Qmax=mg+mzg+mpgHc设：σb为钢丝绳钢丝抗拉强度（N/m2）As为钢丝绳各钢丝断面积之和（m2）ρ0为钢丝绳线密度（kg/m），则需要满足HcHjHsHzAbsbsmaxzpc()aAAmQmmmHg提升钢丝绳规格选择计算20:4724As与mp有如下关系求得：kg/m计算出钢丝绳每米质量mp后，可以从钢丝绳规格表中选取稍大于mp的钢丝绳，并查出该绳所有钢丝的破断力之和Qq，验算所选钢丝绳满足上式即说明所选钢丝绳合适。否则应选取大一些的钢丝绳，并重新进行验算。ps0mAzpbc0ammmHmgqzpc()aQmmmmHgbsbsmaxzpc()aAAmQmmmHg20:472520:4726z1pbc0()/ammnmHmg立井多绳摩擦提升钢丝绳的选择①对于等重尾绳提升系统，提升钢丝绳在A点受最大静张力，且重载容器在任何位置时，其值不变，可得：验算公式为HsHcHxHzHhH0Hjh0HASz1pc()/qaQmmmgnmgH提升钢丝绳根数每根提升钢丝绳每米质量提升钢丝绳规格选择计算A20:4727②对于重尾绳，Δ=n2mq－n1mp0。当重容器在井口卸载位置时，主绳在A点受最大静拉力，其值为同样可得验算公式为③对于轻尾绳系统Δ=n2mq－n1mp＜0，当重容器在井底装载位置时，提升钢丝绳在A点受最大静拉力。④平衡尾绳是为了平衡提升钢丝绳的重量而获得等力矩设置的，目前新建矿井大多数都使用圆股钢丝绳作平衡尾绳，一般采用两条。maxz01pc()/QmmHgnmgHz01pbc0()/ammHnmHmgqz01pc()/aQmmmHgnmgH尾绳根数每根尾绳每米质量Δ＝0，等重尾绳，常采用Δ＞0，重尾绳，有时采用Δ＜0，轻尾绳，很少采用20:4728第四节提升机的选择计算1、提升机卷筒（或摩擦轮）直径的确定选择卷筒（或摩擦轮）直径D的主要原则是使钢丝绳在卷筒（或摩擦轮）上缠绕时不致产生过大的弯曲应力，以保证钢丝绳的一定承载能力和使用寿命。理论和实践都证明，绕经卷筒和天轮的钢丝绳弯曲应力大小及其使用寿命，取决于卷筒与钢丝绳直径的比值。《煤矿安全规程》规定：根据上式计算D值后，从提升机规格表中选择标准提升机。90060120080DdDDdD井下安装地面安装缠绕式提升机70808090DdDDdD井下井上无导向轮井下井上有导向轮摩擦式提升机钢丝绳直径，mm钢丝直径，mm20:4729根据计算值D′，选择标准卷筒直径：。选定了标准卷筒直径后，卷筒的标准宽度B则为巳知，然后根据实际需要在卷筒上缠绕的钢丝绳长度来计算卷筒的实际宽度B′。DD卷筒宽度的验算3、卷筒宽度的验算卷