提升机构-矿井提升机械设计选型设计（多绳）-说明书

1、前言这次毕业设计是在收集了实习矿井资料的基础上进行的，主要把自己四年来所学的知识同机械专业与煤矿生产的具体实际相结合起来，同时也是对过去所学的知识的巩固，并借此达到初步掌握机械设计的技能和方法，并熟悉掌握煤炭工业进行技术政策，安全规程和技术规范等国家文献的要求。 设计过程中主要参考了下列资料等，在这次设计中，侯波老师给了我们很大帮助，有些问题是在老师的指导下进行的，设计内容符合要求。 该设计只一种模拟简化设计，有许多问题和细节欠考虑，故不能作为实际生产来应用。 这次设计是在侯波老师的精心指导下，在许多同学的帮助下，才得以顺利完成的，在此表示衷心的感谢。 由于本人水平有限，又缺乏生产实践经验，同

2、时，收集资料不够全等，故本设计中肯定有许多不妥不行之处，恳请老批批评指正，我将诚肯接受。 安徽理工大学机械10班 赵昊升 20060603目 录摘要1Abstract2引言3（1）选择提升容器计算6 （2）选择提升钢丝绳计算8（3）选择提升机和天轮计算9（4）选择提升机与井筒相对位置的计算11（5）预选电动机13（6）提升系统总变位质量计算14（7）提升动力学参数计算16（8）提升运动学参数计算19（9）校核电机容量21（10） 提升电耗和提升效率23摘要矿井提升设备的任务，是沿井筒，提升煤炭（或矿石）、矸石，下放材料，升降人员和设备，所以，矿井提升设备是联系井下与地面的重要生产设备，在矿井生

3、产中，占有极为重要的地位。矿井提升设备选择是否合理，对矿井的基建投资、生产能力、生产效率及吨煤成本，有着直接影响。所以，我们对矿井提升设备的选择，不但要考虑到它的技术先进性，还要考虑到经济合理，安全适用。本课题正是根据该要求进行的，通过该毕业设计，可以使自己得到全面训练，更好地适应新的工作提升机械设备的选择，一般在提升方式确定之后进行。我矿为，年产量60万吨，井深360米，单水平提升。在此，确定采用，双箕斗，单绳，缠绕式，立井提升设备，并准备两种方案，进行设备选型设计。提升方案确定后，从国家技术政策，以及技术发展趋势方面，结合矿井实际，通过对主要技术参数的计算和对安全性、经济性、可靠性方面的综

4、合分析，确定最佳技术路线。拟采用以下步骤：（1）选择提升容器计算（2）选择提升钢丝绳计算（3）选择提升机和天轮计算（4）选择提升机与井筒相对位置的计算（5）预选电动机（6）提升系统总变位质量计算（7）提升动力学参数计算（8）提升运动学参数计算（9）校核电机容量ABSTRACTThe mine hoist equipment duty, is along the well chamber, the promotion coal (or ore), the gangue, the release material, rises and falls the personnel and the equ

5、ipment, therefore, the mine hoist equipment is relates the mine shaft and the ground important production equipment, in the mine pit production, holds the extremely important status. The mine hoist equipment chooses whether reasonably, to the mine pit initial cost, the productivity, the production e

6、fficiency and the ton coal cost, has the direct influence. Therefore, we to mine hoist equipment choice, not only must consider its technical leading, but also must consider the economy is reasonable, the security is suitable. This topic is precisely carries on according to this request, through thi

7、s graduation project, may enable oneself to be under the comprehensive training, adapts the new work wellLifting gear equipment choice, general, after promotion way determination, carries on. My ore is, annual output 600,000 tons, well depth 360 meters, single level promotion. In this, determines th

8、e use, double vessel the single rope, twines the type, the vertical shaft lift technique, and prepares two kind of plans, carries on the equipment shaping design. After the promotion plan determination, from the national technology policy, as well as the technological development tendency aspect, th

9、e union mine pit reality, passes, to main technical parameter computation, with to secure, efficient, reliable aspect generalized analysis, determination best technology route.Below plans to use the step:(1)chooses The dustpan is struggled against, calculates (2)to choose the hoisting cable to count

10、(3)to choose the elevator and the day wheel calculates(4)to choose the elevator and well chamber relative position idea (5)chooses in advance electric motor(6)to promote system always shift nature gauge (7)to promote dynamics parameter to calculate (8)to promote the kinematics parameter computation

11、(picture promotion speed chart and tries hard (9)to examine electrical machinery Rong 引言矿井提升机械设备选型是否合理，直接影响矿井的基建投资，生产能力和吨煤成本。在矿井的生产时期，不仅要保证提升设备安全、经济、可靠的运转，还要提高现有提升设备的能力，正确进行检修维护工作以提高设备的利用率和服务年限。而作为一名在校大学生，可以通过这次提升机械设备选型设计，将四年所学的知识融会贯通，系统应用，从而得到能力的提高，为自己今后的工作打下理论基础。课题研究现状矿山提升机从最初的蒸汽机拖动的单绳缠绕式提升机发展到今天的

12、多绳摩檫式提升机，经历170多年的发展历史。我国现有煤矿矿井多是单绳缠绕式，主要是从苏联进口的BM型产品和国产访苏KJ型产品，设备的可选性小。随着我国许多煤矿矿井向中深部开采，先进的提升设备技术层出不穷。目前，国内外经常使用的有单绳缠绕式和多绳摩擦式两种形式。国产单绳缠绕式提升机有两个系列：JL系列，卷筒直径为0.81.6m，主要用于井下，一般称为矿用绞车，有防爆及不纺爆两种；JK系列，卷筒直径为25m,属大型矿井提升机，主要用于立井提升。随着煤炭行业整体技术水平的提高，改造现有提升设备，采用最新技术工艺，使其不断向体积小，重量轻，提升能力大，运行准确可靠和高度集中化自动化方向发展。煤矿立井为

13、永久性钢筋结构，为单绳缠绕式提升机,提升容器为箕斗。提升容器用的钢丝绳是缠绕在滚筒上的。它的提升高度和最大载荷等，受现有钢丝绳的制造能力和滚筒容绳量的限制。一般当钢丝绳直径大于60时，制造困难；同时，会导致提升机及提升设备庞大。所以，一般一次提升载荷重量不得超过20T。一层缠绕时的提升高度不得超过600m。立井单绳箕斗提升设备是采用箕斗作为提升容器时，在井下和地面需要设置煤仓。利用卸载设备将重矿车的煤炭卸入井下矿仓，在将装载设备将煤炭装入箕斗中，同时，另一箕斗在卸载曲轨处将矿石卸入地面煤仓中。两条钢绳的一端分别与井口和井底箕斗相连，另一端分别绕过天轮引至提升机房，固定并以相反方向缠绕在提升机的

14、卷筒上。开动提升机，可将装有重矿车的箕斗提至地面，同时将装有空矿车的箕斗下放至井底。两个箕斗就这样沿井筒作上下运动，以完成提升重矿车和下放空矿车的任务。 1 2 4 3 5 提升系统简图1天轮 2钢丝绳 3提升机 4箕斗 5井筒箕斗是提升煤炭的单一容器，仅用于提升煤炭或矸石。根据卸载方式可分为翻转式，侧卸式及底卸式。 这种箕斗是采用曲轨连杆下开折页平板闸门形。斗箱框架由两根直立的槽钢和横向角钢组成，四侧用钢板焊接，其外面用角钢或钢筋加固，框架上面有钢板制成的平台，防止淋帮水落入斗箱和便于检查井筒，悬挂装置是钢丝绳与箕斗连接的装置，它与罐耳均固定于框架上。 这种箕斗优点是闸门结构简单，严密，闸门

15、向上关闭冲击小，煤仓已满，煤未卸完时，箕斗发生断绳的可能性很小。箕斗闸门的开启主要靠煤的压力，所以卸载时传递到卸载曲轨上的力较小，改善了井架的受力状态。其缺点：闸门在井筒中有开启的可能性。箕斗设计主要应考虑其结构轻而坚固，有足够刚度，装卸载速度快，闸门工作可靠。箕斗装载装置是指从井下煤仓向箕斗装载原煤的中间贮装与计量装置，对装载装置的要求是定量、定时、准确和快速地装载，其体积要小，并适应井下煤尘，水分较大的特点。箕斗与罐笼相比有以下优点：1） 自重小2） 占井筒断面小3） 不需要增加井筒断面积即可在井下使用大容量矿车4） 装卸载自动化，装卸载快，因此可提高提升能力箕斗的主要缺点是：单一用途，不

16、能运送人员、材料和设备，且井上下均需设置煤仓。因此必须设置辅助提升设备。选择箕斗应已知下列参数：（1） 矿井年产量An，t（2） 矿井深度Hs，m（3） 提升设备工作制度：年工作日Bn,按每年300天计；日工作小时数tr，按日工作14h计（4） 装载高度Hz：装载点到井底车场水平高度，m，可估取1825m（5） 卸载高度Hx：由井口到卸载点的高度，m，可估取1625m（6） 煤的散集容积质量，r，/m 一般年产量在45万吨立井，应考虑两套提升设备，用箕斗提升煤炭（主井），用罐笼作辅助提升（副井）。还应注意的是，在选择容器时，不仅要考虑年产量的大小，且须对煤质品种，提升水平数，提升设备位于出风井

17、还是入风井以及矿井自动化程度的要求，结合国家的技术政策全面综合解决。拟采用的技术路线提升机械设备的选择，一般在提升方式确定之后进行。我矿设计为年产量60万吨，井深360米，单水平提升。在此确定采用双箕斗单绳缠绕式立井提升设备，并准备两种方案进行设备选型设计。提升方案确定后，从国家技术政策以及技术发展趋势方面结合矿井实际，通过对主要技术参数的计算和对安全性、经济性、可靠性方面的综合分析，确定最佳技术路线。拟采用以下步骤：（1）选择提升容器计算（2）选择提升钢丝绳计算（3）选择提升机和天轮计算（4）选择提升机与井筒相对位置的计算（5）预选电动机（6）提升系统总变位质量计算（7）提升动力学参数计算（

18、8）提升运动学参数计算（9）校核电机容量（10）提升电耗和提升效率一；提升机选型设计煤矿设计年产量60万吨，采用一对主井开发，已知数据：（1） 矿井年产量60万吨（2） 提升工作制度为年工作日数300天bn，每日工作14小时tr（3） 一个生产水平，井筒深度370米 Hs（4） 箕斗卸载水平与井口高差15米 Hx（5） 箕斗装载水平与井下运输水平高差32米 Hz（6） 散煤容重 0.95吨/米3（7） 一套提升设备（8） 选用单绳缠绕式提升机提升机械设备设计（一）、选择箕斗1) 提升高度H Hs+Hz+Hx 360+32+15417m 2) 经济提升速度Vm0.40.48.16m/s 3) 一

19、个提升循环估算时间Tx初步取加速度a0.8m/sTX + 81.3s4) 小时提升数 44.2次5）小时提升量ASc-取提升的不均衡系数，1.15-矿石年产量，60吨/年-年工作日数，300天-每天工作小时数，14小时-富余系数，1.20AS=197.1t/h6)一次合理提升量 Q4.46t参阅矿井提升机械设备表1-1，根据Q与其接近的有JL-4、JL-6两种箕斗，选用JL-6型号的箕斗，TX 为132s，与估算的实际循环时间81s差值较大，富裕能力也较大。本设计根据所参阅已成型矿井原始数据，概矿年产量现在已经突破130万吨。结论：考虑为以后矿井生产能力加大留有余地，由箕斗规格表中选择JL-6

20、型号的箕斗，名义载重量为60KN的箕斗，其主要技术规格：箕斗自重QZ49KN； 箕斗全高Hr9450mm； 箕斗容积 6.6m3； 箕斗间中心距S=1870mm.箕斗实际载重量 Q6.09.855.8KN二)、选择钢丝绳提升钢丝绳是矿井提升设备的重要组成部分，它对提升设备的安全和经济运转起着重要作用。提升钢丝绳在工作中的受力是非常复杂的，其中包括静拉力、动应力、弯曲应力、接触应力和编捻应力等。各种应力的摊牌作用，机械磨损和锈蚀，就是钢丝绳损坏的原因，直至目前，尚无既简便又能综合反映上述应力的计算方法。因此，提升钢丝绳的计算仍是按安全规程规定，按钢丝绳最大静负荷并采用较大的安全系数进行的。安全规

21、程规定，钢丝绳的安全系数，即钢丝绳内所有钢丝破断力之和与钢丝绳最大静负荷之比；并规定提升钢丝绳的安全系数为专门提人时不应小于9，提人和提物料时应不小于7.5，专提物料时不应小于6.5。1）最大钢丝绳悬垂长度HC；初步设计井架高度为Hj32m Hc=Hj+Hs+Hz=32+360+32=434m 2)计算钢丝绳每米重P,取钢丝绳的抗拉强度为B1660N/mm2(竖井提升一般选用15191666N/m3之间)，安全系数 ma=6.5 P= 43.9N/m根据P 值选择钢丝绳与其接近的有选用绳619170037-I-镀锌-顺捻，参阅矿井提升机械设备书中表22（2），其技术规格为：钢丝绳直径d37mm

22、，绳中最粗钢丝直径2.4mm，钢丝绳所有钢丝断裂力之和 QdN,每米重P48.71N/m。3）验算绳的安全系数 ma6.796.5所选钢丝绳合乎要求。（三）选择提升机和天轮 1）提升机卷筒直径 D80d2960mm D12002880mm 参阅矿井提升机机械设备书中表31，选用2JK-3.0/11.5提升机，其技术数据为：卷筒直径D3.0m， 卷筒宽度B1.50m，允许最大静拉力Fjm130KN， 允许最大静拉力差Fjc80KN，变位质量GJ181KN， 减速器最大输出扭矩MJm180KN/m，两卷筒间隙d140mm， 两卷筒中心距S1640mm。2）计算实际需要卷筒容绳宽度B卷筒宽度B应根据

23、需要容纳的钢丝绳总长度来确定。钢丝绳总长度包括：最深中段的提升高度H米，供试验用的钢绳长度LS,一般LS2030米，为减少绳头在卷筒上的固定处的张力而设的三层摩擦圈；当钢绳在卷筒上作多绳缠绕时，为避免上下层钢绳老是在一个地方过渡，每隔两个月应错动1/4圈，因此要预留四圈钢绳。Ls供实验用的钢绳长度Ls一般为2030米钢绳绳圈之间间隙取23米B (+3)(d+) (+3)(37+3)2018mm由于BB，则1976mm1500mm，所以需缠绕多层。取3mm3）计算缠绕层数ncnc 1.45层箕斗提升，煤矿安全规程允许缠两层，故卷筒宽度可满足。4）验算钢丝绳最大静拉力FjmFjmQ+Qz+PH58

24、800+49000+48.71407 N5)验算实际钢丝绳最大静拉力差FjcFjcQ+PH5580048.71407 7911280000N可见所选提升机满足要求。6）选择天轮 Dt80d8037 2960mm Dt120012002.4 2880mm参阅矿井提升机械设备，选用井上固定天轮TSG3000/20，其技术数据为：天轮直径Dj=3.0m，变位质量Gt=7810N。（四）计算提升机与井筒的相对的位置，1）确定井架高度Hj；取过卷高度Hg=6m，参阅煤矿安全规程 HjHx+Hr+Hg+15+9.45+6+31.76m取Hj32m说明估计井架高度可用。2) 计算提升机卷筒中心至井筒中钢丝绳

25、间的水平距离LsLs0.6Hj+3.5+D 0.632+3.5+3.0 25.7取Ls26m3）计算钢丝绳弦长Ls：根据提升机卷筒中心高出机房地平0.65m，则机房地平与井口水平高差0.5米，取Co1.2m. Ls =39.36m 60m 因此值小于60m，故不会引起绳弦强烈振动，是合理的。4） 钢丝绳最大外偏角11arctgarctg39 1305）钢丝绳最大内偏角2：1 arctgarctg 16115此值小于允许值，因此不产生咬绳现象允许的内偏角曲线可知不咬绳的允许值约为111，所以满足。6）钢丝绳下出绳角：arctg（Hj-Co）/(Ls-Dt/2)+ arcSin (D+Dt)/(2

26、Lx) arctg（32-1.2）/(26-3.0/2)+ arcSin (3.0+3.0)/(239.36)55.8615 满足要求（五）预选电动机1） 确定电动机额定转数nene 587r/min选同步转数nt=600r/m，额定转数ne592r/min2）实际最大提升速度Vm： 8.08m/s3）预选电动机的功率：参阅矿井提升机械设备此式中矿井阻力系数K1.15（箕斗提升），减速器的效率0.85，取动力系数为1.2 771KW从电机目录中选YR80010/1180绕线型异步电动机，其技术数据为：额定功率800KW， 额定转数ne591r/min，电机功率d0.92， 过载能力2.06，飞

27、轮力矩GD27150m2。4）电动机作用于卷筒圆周上的额定力Fe：Fe84158 N（六）计算提升系统总变位质量m1)电动机转子变位质量 md= 10721kg2)提升机变位质量（包括减速器）mj 18469 kg3)天轮变位质量 mt1594 kg4钢丝绳变位质量 2P/g(Hc+Lx+3D+30+4D) 5560kg5. 容器变位质量 10000 kg6. 有益载重变位质量 6000 kg提升系统总变位质量 52344 kg（七）提升运动学参数计算1）确定主加速度：减速器最大输出扭矩允许的最大加速度a1值。 a1 = 0.782m/s电机功率允许的最大加速度a1值a1 0.813m/s选择

28、a10.78 m/s2）确定减速度a3为了节省电能及控制方便，应首先考虑到自由滑行减速方式，由于该系统不带尾绳，所以提升系统静阻力是变化的，使得整个减速阶段实际减速度为代表，误差不大，但却使计算简化。自由滑行减速方式的减速度：a3 0.7 m/s由上可知，当减速度偏低，可进一步考虑用机械闸减速方式，其减速值为：a31.25m/s此值比较合适，故确定用机械闸方式减速，取a31.2 m/s3）运动学参数计算初加速度 0.36m/s式中：箕斗离开卸载曲轨时的速度不应大于1.5 m/s，在这取1.3 m/s。hx卸载曲轨长度。 由表查得 hx2.35m。初加速阶段：初加速时间 t0=3.61 s主加速

29、阶段：主加速时间 t18.69 s主加速行程 h1 40.76m爬行阶段：爬行时间 t46s式中h4爬行距离从矿井提升机械设备表5-3查得2.53.3取h43mV4爬行速度从矿井提升机械设备表5-3查得取V40.5m/s减速阶段： 减速时间 t36.32s 减速行程 h327.1m等速阶段： 等速行程 h2 Hhx h1 h3 h4 4072.3540.7627.13 333.79 m等速时间 t2333.79/8.0841.31 s一次提升循环时间Tx由表中查得6t箕斗卸载的时间可取8s，则：Txto+t1+t2+t3+t4+t5+3.61+8.69+41.31+6.32+6+873.93s可见实际一欠提升循环的时间小于一次提升循环估计时间（81s），故能保证完成矿井的产量。4）实际小时提升量计算As292t/h则实际小时提升量 292t/h197.1t/h满足要求。（八）提升动力参数计算（作用于卷筒圆周上的拖动力）1、初加速阶段： 开始：F0KQPHao1.155880048.714