礦山運輸與提升課程設計

1、礦山運輸與提升課程設計說明書 學 校：江西理工大學學 院：資源與環(huán)境工程學院專 業(yè)：采礦工程班 級：姓 名：指導老師：2012年12月28日目 錄1. 礦井原始資料 12. 礦井提升設備 1 2.1 提升容器規(guī)格的選擇 1 2.2 提升鋼絲繩的選定 3 2.3 提升機及天輪的選擇 4 2.4 提升機與井筒相對位置的計算 5 2.5 提升運動學 6 2.6 提升動力學 8 2.7 提升電動機容量計算和校核 11 2.8 電能消耗及每千牛礦石電耗 121. 礦井原始資料某銅礦主井設計采用單繩雙箕斗（翻轉式）進行提升工作。該礦年產(chǎn)量980*104kN；礦石松散容重19.6KN/m3；礦井深度216m

2、，裝載高度20m，在井口水平以上20m處卸載；年工作日330d，每日三班，日工作19.5h。以下是提升設備選型設計，采用單繩纏繞式提升機。2. 礦井提升設備礦井提升設備是礦井運輸系統(tǒng)中的咽喉設備，是井下與地面聯(lián)系的主要工具。其用途是把井下的礦石和廢石經(jīng)井筒提升到地面；下放材料；在地面與井底之間升降人員、設備等。礦井提升設備的主要組成部分是：提升容器、提升鋼絲繩、提升機、天輪和井架以及裝卸附屬裝置等。常用的提升容器是罐籠和箕斗，本銅礦主井采用的是箕斗。圖2-1所示是單繩纏繞式箕斗提升系統(tǒng)示意圖。 2.1 提升容器規(guī)格的選擇進行提升設備選型設計時，礦井年產(chǎn)量An和礦井深度Hs為已知條件。當提升容器

3、的類型確定后，還要選擇容器規(guī)格。選擇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。2.1.1 提升高度=+=216+20+20=256m式中 礦井深度，m； 卸載高度，m； 裝載高度，m；2.1.2 合理提升速度=（0.30.5）=0.4=6.4m/s式中 最大提升高度，m； 0.30.5系數(shù)，當H<200m時取下限，當H>600m時取上限； 提升速度，m/s。2.1.3 小時提升量 t/h式中 小時提升量，t/h； 不均衡系數(shù)，箕斗提升時取1.15； 礦石年產(chǎn)量，噸/年； 年工作天數(shù)，d/a； 每天工作小時數(shù)（按三班作業(yè)計），h/天。2.1.4 雙箕斗規(guī)格的選

4、擇 t m3 式中 H最大提升高度，m； 箕斗在卸載曲軌處低速爬行的附加時間，取=10s； 礦石松散容重，t/m3 ; 箕斗裝滿系數(shù)，取=0.85； 箕斗裝卸停歇時間，見表2-1取=8s； 系數(shù),其值為3.72.7，當H<200m時取大值，H>600m時取小值； 箕斗一次提升量，t。表2-1 箕斗裝載停歇時間箕斗容積/m3<3.13.158漏斗類型計量不計量計量計量停歇時間/s8181014選擇斗箱幾何容積為2.1m3 的箕斗，其主要技術規(guī)格見表2-2。一次有效提升量 t。表2-2 箕斗主要技術規(guī)格斗箱幾何容積/m3最大載重量/KN斗箱外形尺寸/mm箕斗全高/mm自重/KN卸

5、載方式長寬高2.144.10118011301885490023.37翻轉2.2 提升鋼絲繩的選定提升鋼絲繩的用途是懸掛提升容器并傳遞動力。當提升機運轉時通過鋼絲繩帶動容器沿井筒運動，所以鋼絲繩是礦山提升設備的一個重要組成部分，它對礦井提升的安全和經(jīng)濟運轉起著重要作用。鋼絲繩是由若干根優(yōu)質碳素結構鋼絲制成。按鋼絲的韌性又分為特號、號和號三種，提升物料選特號或號韌性。單繩纏繞式提升鋼絲繩計算選擇是否合理關系到提升設備安全可靠性和經(jīng)濟性的重要環(huán)節(jié)。提升鋼絲繩選擇原則是繩的惗向與繩在卷筒上的纏繞螺旋線方向一致。我國單繩纏繞式提升機多為右螺旋纏繞，故應選右捻繩，目的是防止鋼絲繩松捻。選擇鋼絲繩時，還應

6、考慮以下因素。在井筒淋水大、水的酸堿度高以及出風井中，應選鍍鋅繩。在磨損嚴重條件下使用的鋼絲繩，如斜井提升等，應選用外層鋼絲盡可能粗的鋼絲繩，或線接觸、面接觸鋼絲繩。彎曲疲勞為主要破壞原因時，應選用線接觸型或三角股繩。一般豎井或斜井箕斗提升用同向捻較好；多繩摩擦提升用左右捻各半；斜井串車提升用交互捻；單繩纏繞多為右旋，所以多選右捻。用于溫度高或有明火的地方，應選用石棉繩芯或金屬芯鋼絲繩。2.2.1 計算鋼繩每米重量 N/m式中 鋼繩的每米重量，N/m; 鋼繩的最大懸垂長度，m； 礦井深度，m； 一次提升量，N； 井架高度，取=32m； 箕斗轉載高度，m； 箕斗自重，N； 鋼絲繩的鋼絲抗拉強度，

7、取=166600 N/m； 鋼絲繩的安全系數(shù)，取=6.5。2.2.2 驗算鋼絲繩安全系數(shù) 根據(jù)值，從鋼絲繩規(guī)格表中選擇與值靠近的標準鋼絲繩，查出它的每米重量，然后驗算安全系數(shù)： >=6.5式中 所選標準鋼絲繩的所有鋼絲破斷力之和，=430710 N；鋼絲繩安全系數(shù)滿足要求，合格可用。鋼絲繩技術規(guī)格如表2-3所示。表2-3 鋼絲繩技術規(guī)格直徑/mm鋼絲總斷面積參考重量/(N/100cm)鋼絲繩鋼絲26.01.71.72395.1 2.3 提升機及天輪的選擇單繩纏繞式提升機工作原理是：將兩根提升鋼絲繩的一端以相反方向分別纏繞并固定在提升機的兩個卷筒上；另一端繞過井架上的天輪與兩個提升容器連接

8、。當卷筒由電動機拖動以不同的方向轉動時，可將提升鋼絲繩分別在兩個卷筒上纏繞和放松，以達到提升或放下容器，完成提升任務的目的。選擇提升機的主要參數(shù)有：卷筒直徑D、卷筒寬度B、提升機最大靜拉力及最大靜拉力差的驗算。2.3.1卷筒直徑卷筒直徑的確定是以保證鋼絲繩在卷筒纏繞時產(chǎn)生的彎曲應力較小原則。地面提升設備：D/d80，取D=80d=80*26=2080mm，選標準的D=2.5m。2.3.2 卷筒寬度卷筒寬度B應根據(jù)需要容納的鋼絲繩長度來確定。 mm，選B=1.2m。式中 鋼絲繩繩圈之間的間隙，取 mm； 試驗用的鋼絲繩長度，取 m。根據(jù)選擇的D、B值選擇標準提升機2JK-2.5/11.5型，其基

9、本參數(shù)如表2-4所示。表2-4 提升機基本參數(shù)機器型號卷筒鋼繩最大靜張力/t兩根鋼繩最大靜張力差/t減速器減速比電動機轉速/(r/min)提升速度/(m/s)質量（不計電動機和電控的總重）/t數(shù)量/個直徑/m寬度/m2JK-2.5/11.522.51.295.511.57508.5372.3.3 驗算最大靜拉力及最大靜拉力差為了保證提升機有足夠的強度，還應驗算提升機的最大靜拉力和最大靜拉力差。<88200<53900，符合要求。2.3.4 天輪直徑 天輪直徑的選擇與提升機卷筒直徑的選擇相同，取 m。2.4提升機與井筒相對位置的計算 提升機安裝地點的選擇，主要應考慮卸載作業(yè)和方便和盡

10、可能簡化地面運輸系統(tǒng)。用箕斗提升時提升機房位于卸載方向的對側。2.4.1 井架高度井架高度是指井口水平到最上面天輪軸線間的垂直距離。 m，取32m。式中 過卷高度，當提升速度m/s時，當m/s 時，取=6m。2.4.2 卷筒中心至井筒提升中心線間的水平距離卷筒中心至井筒提升中心線間的水平距離b，應使提升機房基礎不與井架斜撐的基礎接觸，否則，由于井架斜撐的振動?？赡芤鹛嵘龣C房及提升機基礎的損壞。斜撐基礎至井筒中心的水平距離約為0.6.因此最小距離可按下述經(jīng)驗公式確定： m，取=30 m。2.4.3鋼絲繩的弦長鋼絲繩的弦長為鋼絲繩離開天輪接觸點到鋼絲繩與卷筒的接觸間的距離。在實際計算中，取天輪軸

11、線與卷筒軸線間的距離L作為鋼絲繩的弦長。 m式中 卷筒中心線高出井口水平的距離，取m。2.4.4 鋼絲繩的偏角鋼絲繩的偏角是指鋼絲繩的弦與天輪平面所成的角度。其值不應大于。若偏角過大，除增大鋼絲繩與天輪緣的彼此磨損外，還可能產(chǎn)生亂繩現(xiàn)象。偏角有兩個：外偏角和內(nèi)偏角。 =0.0166式中 s兩容器軸線之間的距離，s=罐道間距+2倍罐道高+罐梁厚，m； a兩卷筒內(nèi)緣之間的距離，取a=0.15m。2.4.5 鋼絲繩的仰角鋼絲繩弦與水平線所成的仰角不應小于提升機規(guī)格表中的規(guī)定值。角一般不應小于，以適應井架（或斜撐）建筑的要求。 符合要求2.5 提升運動學箕斗提升一般采用六階段速度圖，圖2-2(第13頁

12、）所示是箕斗六階段速度圖。2.5.1 確定提升速度=（0.30.5）=0.4=6.4m/s 最大速度取與其接近的提升機標準速度， m/s。2.5.2 運動學計算安全規(guī)程規(guī)定對于物料提升的加、減速度沒有限制，一般不宜大于1.2m/s2，通常采用0.51m/s2。采礦手冊：=1.5m/s，00.3m/s2，=0.30.5m/s,0.3m/s2，。已知m，=6.6 m/s；取=5.6m，=1.5m/s，=0.9m/s2，2.5.2.1 空箕斗在曲軌內(nèi)加速運行時間t0及加速度02.5.2.2 箕斗在曲軌外加速運行時間t1及距離h12.5.2.3 重箕斗在曲軌內(nèi)減速運行時間t5及距離h52.5.2.4

13、重箕斗在曲軌內(nèi)等速運行時間t42.5.2.5 箕斗在曲軌外減速運行時間t3及距離h32.5.2.6 箕斗在曲軌外等速運行時間t2及距離h22.5.2.7 一次提升時間T1及全時間T2.5.2.8 小時提升次數(shù) 取n=51次2.5.2.9 年生產(chǎn)能力說明提升設備能完成任務，且有富裕，。2.6 提升動力學 因礦井深度不深，故采用不平衡提升系統(tǒng)，圖2-2(第13頁）所示箕斗提升六階段力圖。2.6.1 提升機電動機的近似功率式中 N電動機容量 動力系數(shù)，對于箕斗提升=1.21.3，取=1.2； 減速器傳動效率，取=0.9。 初選JRQ1510-10型電動機：Ne=400KW，V=6000V，n=590

14、r/min，=2.2；GD2=4116Nm2。2.6.2 提升系統(tǒng)的變位質量 變位質量總和 =16371N 式中 一根鋼絲繩全長，m； 所選鋼絲繩每米重量，N/m； 變位質量總和，Kg； 一個天輪的變位質量，kg，可由產(chǎn)品技術規(guī)格表查出或由 求出； 主軸裝置變位質量，kg，可由產(chǎn)品技術規(guī)格表查出； 減數(shù)齒輪變位質量，kg，可由產(chǎn)品技術規(guī)格表查出； 聯(lián)軸器變位質量，kg，可由產(chǎn)品技術規(guī)格表查出或由可由產(chǎn)品技術規(guī)格表查出計算； i減速器傳動比。2.6.3 動力學計算 公式中K是礦井阻力系數(shù)，對于箕斗提升取K=1.15，是空箕斗在卸載曲軌上的自重減輕系數(shù)（自重不平衡系數(shù)），對于翻轉式箕斗，取0.35

15、0.4，是重箕斗在卸載曲軌上載重的減輕系數(shù)，對于翻斗式箕斗=0.81.0。2.6.3.1 在t0階段開始：0；0.2；0.4 =61918.84N終了：=5.6m，0.2，0 =52435.52N2.6.3.2 在t1階段開始：=5.6m；0.9m/s2 =74017.29N終了：；0.9m/s2 =72915.59N2.6.3.3 在t2階段開始：；0 終了：；02.6.3.4 在t3階段開始：；m/s2 =7646.06N終了：；m/s2 =6490.27N2.6.3.5 在t4階段開始：；0 終了：；0；0.42.6.3.6 在t5階段開始：m/s2 終了：；m/s2；0.42.7 提升電動機容量計算和校核2.7.1 等值力法計算容量式中等值力，N； 考慮電動機在低速運行及停車時的泠卻惡化系數(shù)，??； 等值時間，s。 2.7.2 等值功率計算