山西和順運通煤業(yè)副井提升絞車選型的設計論文

1、 . . . 和順運通煤業(yè)副井提升絞車選型設計運通煤業(yè)東盛井副井提升絞車存在以下安全隱患：1、運通煤業(yè)東盛井副井提升絞車生產(chǎn)于1972年，至今仍服務于生產(chǎn)，因其屬于上世紀七十年代的仿產(chǎn)品，其技術性能和安全性能不能滿足安全生產(chǎn)， 絞車電機屬于JR系列，電控屬于TKD系列，均屬于國家局公布的（第一批）、（第二批）禁止井工煤礦使用的設備工藝目錄的淘汰產(chǎn)品，且無煤安標志。屬省煤礦十五項重大安全隱患第十條規(guī)定。2、絞車主滾筒輪轅開裂后電焊焊住，并且用點柱支撐存在安全隱患。3、根據(jù)煤礦安全規(guī)程第四百一十九條的要求“立井升降人員或升降人員和升降物料的各種提升裝置的滾筒上纏繞鋼絲繩嚴禁超過一層”，東盛井副井絞

2、車是升降人員的且滾筒上纏繞二層鋼絲繩，因此不符合煤礦安全規(guī)程的要求。4、絞車滾筒制動器屬于角移式塊閘制動器，閘瓦的圍抱角較?。?60°70°），所以產(chǎn)生的制動力矩較小，而且由于閘瓦表面的壓力分布不夠均勻，致使閘瓦上、下磨損也不均勻。3、 由于運通煤業(yè)東盛井副井提升絞車存在上述安全隱患，為解決以上安全隱患，故對運通煤業(yè)東盛井副井提升絞車進行重新選型設計，選型設計方案如下：一、提升罐籠 副井提升罐籠采用的是1T標準礦車。 礦井各種輔助提升工作量不大，采用單層罐籠能夠滿足升降人員。所以選用原來非標1T四繩防墜罐籠，型號GLS,自重1740。2、 井架高度 1、天輪 因礦井提升井架

3、仍采用原提升井架，受天輪平臺尺寸的限制扔使用原天輪進行提升。 2、井架高度確定提升罐籠最大高度：3.2米。煤礦安全規(guī)程對過卷高度規(guī)定：對于罐籠提升，當最大速度Vm3m/s, 過卷高度Hg4m。下放超長件為：高度為7米。天輪高度：0.75R=1.5米井架高度Hj=3.2+4+7+1.5=15.7m井架高度最低為：16米，原井架為12米，考慮以后礦井技術改造期間仍采用原井架，井架高度為12米，因此只滿足提升過卷高度的要求。 三、提升機提升速度與提升機減速器傳動比確定根據(jù)經(jīng)驗提升速度公式:j =(0.30.5)× 式中 j 經(jīng)驗提升速度，m/s ； H 提升高度，m 。 一般情況下，提升速

4、度取中間值進行設計，即j =0.4×經(jīng)計算得： j = 0.4×12.48 =4.9 m/s 。查提升機技術性能表得:最大提升速度為：5.11 m/s，最小提升速度為：2.55 m/s.根據(jù)我礦具體實際情況，井架高度為12米，受過卷高度的限制，限制了提升速度在3.0m/s左右，因此查提升機技術性能表得：提升速度最大為3.4m/s。 四、絞車與井筒位置選擇由于副井提升絞車是在原有基礎上進行改造，所以井筒的位置是確定不動的，根據(jù)工業(yè)廣場位置以與原有建筑位置確定提升絞車的軸線與井筒中心線距離。1、滾筒中心線至井筒提升鋼絲繩間的水平距離Lmin0.6Hj+3.5+D，m D=2米1

5、2.2米因工業(yè)廣場位置受限和罐籠礦車出車同側(cè)，所以取Lmin=32.5米。 2、鋼絲繩弦長井架高度和滾筒中心線至井筒提升鋼絲繩間的水平距離已確定，弦長LX即為定值。LX=34.3米鋼絲繩的弦長一般限制在60米以，所以取弦長34.3米符合要求。3、 鋼絲繩的外偏角和偏角按130"計算外偏角最大偏移距離為：L=tg130"×34.3=895。主副提升罐籠提升中心線到井筒提升方向垂直距離為：850L大于主副提升罐籠提升中心線到井筒提升方向垂直距離850。查偏角允許角度表（-）選24.5鋼絲繩符合纏在滾筒上的繩圈間隙=2時，不“咬繩”的允許偏角只有112"小于1

6、30"，當繩圈間隙增加到=2.6時，符合要求。4、 下出繩角驗算提升機下出繩角的大小影響著提升機主軸的受力情況。設計JK型絞車提升機主軸時，是以考慮上出繩角為0°、下出繩角為15°考慮的。限制下出繩角的最小值是15°，是考慮到下出繩角過小時，鋼絲繩有可能與提升絞車基礎接觸，增加鋼絲繩的磨損。因此，只需檢驗下出繩角，令其不小于15°。=arctan(Hj-Co)/(Ls-Rt)+arcsin(Rt+R)/Lx =19°+3°=21°> 15°符合設計規(guī)定要求。 五、鋼絲繩驗算1、按提升最大靜載荷計算：

7、Qmax=(Q+Qz+pHc)g式中 ： Qmax鋼絲繩最大計算靜載荷，N； Q容器一次提升貨載質(zhì)量，1500； Qz容器質(zhì)量，1740； P鋼絲繩每米質(zhì)量，2.40/m； g重力加速度，取9.8m/s2； Hc鋼絲繩最大懸垂長度，m； Hc=Hj+Hs+Hz=168m； Hs礦井深度，156m； Hj井架高度，12m； Hz由井底車場水平至容器裝載位置容器底部的距離，m；罐籠提升 Hz=0。 Qmax=(Q+Qz+pHc)g=（1500+1740+403）×9.8=35701 N=35.7KN。2、 鋼絲繩安全系數(shù)驗算按實際所選鋼絲繩的數(shù)據(jù)校驗其安全系數(shù)。副井提升絞車為人物混合提升

8、，額定載重人數(shù)為：12人，為了加強安全管理，井口公示欄公示人數(shù)為：8人。按最大人數(shù)確定重量為：12×80=960遠遠小于提升物料重量1500。所以驗算鋼絲繩安全系數(shù)按煤礦安全規(guī)程規(guī)定，按提升最大重量物料來計算鋼絲繩安全系數(shù)即：ma即9.9 符合煤礦安全規(guī)程對提人要求鋼絲繩安全系數(shù)必須大于9的規(guī)定。3、所選鋼絲繩技術參數(shù)： 產(chǎn)品名稱：光面鋼絲繩 結(jié) 構(gòu)：187+FC 直 徑：24.5 鋼絲繩公稱抗拉強度：1670MPa 捻 法：ZS 用 處：重要重 量： 2.40 Kg/m鋼絲繩總破斷力：355.40 KN六、提升機的選擇 1、提升機滾筒直徑： 選擇提升機滾筒直徑的主要原則是使鋼絲繩纏

9、繞滾筒時所產(chǎn)生的彎曲應力不要過大，彎曲應力取決于滾筒和鋼絲繩直徑之比。在同一鋼絲繩直徑d條件下，滾筒直徑D越大，彎曲應力越低；在不同鋼絲繩直徑、一樣滾筒直徑條件下，繩經(jīng)d越小，彎曲應力越小，亦即越大，彎曲應力越低?；谝陨显?，煤礦安全規(guī)程規(guī)定如下：對與安裝于地面的提升機： D80d D1200式中 D 滾筒直徑，； d 鋼絲繩直徑，；鋼絲繩中最粗鋼絲直徑，；所以 D80d80×24.5=1960。因此提升機滾筒選擇為：D=2000。2、提升絞車滾筒寬度滾筒寬度B應根據(jù)所容納的鋼絲繩長度決定，在滾筒表面應容納以下幾部分鋼絲繩：（1） 提升高度H，m；（2） 鋼絲繩實驗長度，規(guī)定每半年

10、剁繩頭一次試驗，一次剁5m，如果鋼絲繩的壽命以3年計算，則試驗長度為30m；（3） 滾筒表面應保留3圈摩擦繩，以便減輕鋼絲繩在滾筒上固定出的力。（4） 鋼絲繩在滾筒上作多層纏繞時，為了避免上下層鋼絲繩總是在一個地方過渡，每季要將鋼絲繩錯動約圈，根據(jù)鋼絲繩使用年限，取錯動繩圈n=24圈。 對于單層纏繞絞車滾筒，每個滾筒的寬度公式為： B=()×(d+) 根據(jù)煤礦安全規(guī)程的規(guī)定：立井中升降人員或升降人員和物料的，只準纏繞1層鋼絲繩。 根據(jù)我礦副井提升實際情況是：升降人員和物料的混合提升，因此根據(jù)煤礦安全規(guī)程的規(guī)定按升降人員計算，只準纏繞1層鋼絲繩。 所以滾筒的寬度按單層公式計算： B=(

11、)×(d+)=（）×（24.5+2.6）=32.6178×27.1=802.6。計算滾筒寬度802.6小于標準寬度1000。因此考慮下列條件：（1）適當增加值為3；（2）考慮副井提升單層纏繞滾過卷高度：12m；（3）副井是混合提升，使用托罐梁造成提升主繩繩卡處鋼絲繩繩絲容易疲勞折斷，需每季剁繩頭制作鉤頭每次長度3m,根據(jù)鋼絲繩使用壽命需增加2圈繩。有上述條件可得滾筒寬度為：B=（）×（24.5+3）=36.61×27.5=1006.9。由此可以確定滾筒寬度為：1000。 3、提升絞車最大靜力與最大靜力差為了保證提升絞車有足夠的強度，必須驗算提升

12、機的最大靜力Fj(它影響滾筒的強度和主軸的強度)與最大靜力差Fc（它影響主軸強度）因此必須滿足： Fj（Q+Qz+pH）g Fc（Q+pH）g式中 Fj、Fc最大靜力與最大靜力差，N；Q容器一次提升貨載質(zhì)量，1500；Qz 容器質(zhì)量，1740； P 鋼絲繩每米質(zhì)量，2.40/m； H 提升高度，156 m； G 重力加速度，取9.8 m/s2；經(jīng)計算得： Fj（Q+Qz+pH）g =（1500+1740+374.4）×9.8=35421.12 N Fc（Q+pH）g =（1500+374.4）×9.8 =18369.12 N查提升機技術性能表得：Fj = 45 KN 354

13、21.12 N Fc = 25 KN 18369.12 N所以提升絞車最大靜力與最大靜力差滿足要求。 4、 提升機減速器傳動比確定根據(jù)提升機最大提升速度為：3.4m/s，查提升機技術性能表得：提升機減速器傳動比1/30。七、提升機制動系統(tǒng)選擇 1、制動系統(tǒng)的作用（1） 在提升機停止工作時，能可靠地閘住提升機，即正常停車；（2） 在減速階段與下方重物時，參與提升機的控制，即工作制動；（3） 當發(fā)生緊急事故時，能迅速可靠而合乎要求地閘住提升機，即全全制動；（4） 雙滾筒提升絞車在更換水平、調(diào)節(jié)鋼絲繩長度或更換鋼絲繩時，應閘住提升機的活滾筒，松開斯?jié)L筒。 2、提升機安全制動系統(tǒng)的安全要求 煤礦安全規(guī)

14、程對制動系統(tǒng)要求： （1）對于立井工作制動或安全制動的制動力矩都不得小于提升機實際最大靜荷旋轉(zhuǎn)力矩的3倍。（2）雙滾筒提升機在活動滾筒與主軸脫開，用定車裝置調(diào)整2個滾筒相對位置時（更換水平或跳繩時），制動裝置在個滾筒上的制動力矩，不得小于該滾筒所懸提升容器和鋼絲繩重量造成的靜力矩的1.2倍。（3）在立井中，制動系統(tǒng)所產(chǎn)生安全制動減速度：在下方重載（設計載荷）時，不得小于1.5m/s2；在提升重載時，不得超過5m/s2。（4）安全制動必須能自動、迅速和可靠地實現(xiàn)其制動器的空動時間（由保護回路斷電時起至閘瓦剛剛接觸到制動輪盤上的一段時間），對于盤式閘瓦不得超過0.3s。根據(jù)盤閘制動系統(tǒng)特點：結(jié)構(gòu)緊

15、湊，質(zhì)量小，動作靈敏，安全性好，便于礦井自動化；盤閘制動器的液壓控制系統(tǒng)是同提升機的拖動系統(tǒng)、自動化控制相配合的；制動器還要參與提升機速度控制，制動力矩必須在較寬的圍進行調(diào)節(jié)，與此相應的液壓站（帶二級制動）與之適應。所以選用制動裝置數(shù)量4個（制動器8對） 八、提升絞車電機的預選 選擇提升機時應滿足下列條件： 1、功率。 2、電壓。 3、轉(zhuǎn)速。1、提升電動機功率提升電動機功率與一次實際提升重量和標準速度（即鋼絲繩最大速度）有關，一般雙容器提升用下列公式估算： N=KQg/1000式中 N 提升機電動機估算功率，KW；Q 一次實際提升量，； 標準速度m/s； 減速機的傳動效率，一級傳動時0.92；

16、二級傳動時0.85； K 礦井阻力系數(shù)，即考慮提升容器在井筒中活動時的風阻、罐籠阻力與鋼絲繩彎曲阻力系數(shù)，罐籠提升時k=1.2； 動力系數(shù)，即考慮動負荷影響的系數(shù)，一般=1.21.4，罐籠提升取最大值1.4；g 重力加速度，取9.8 m/s2；經(jīng)計算電動機估算功率為：N=1.2×(1500+374.4)×3.4×9.8×1.4/1000×0.85=123.44 KW。2、 提升電動機的轉(zhuǎn)速提升電動機的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速n(r/min)、減速機的傳動比i、提升速度v與提升滾筒直徑D有關，公式如下： n=60vi/D經(jīng)計算提升電動機的轉(zhuǎn)速為：n = 60×3.4×30/3.14×2 = 974.5 r/min。3、 提升電動機電壓根據(jù)礦井實際情況，決定提升絞車電動機額定電壓為：0.4KV。查提升機規(guī)格參數(shù)表得：電動機轉(zhuǎn)速為：975r/min。電動機功率為：123.44 KW小于標準功率145KW，即電動機功率為145KW。電動機額定電壓為：0.4KV。9、 提升動力學和速度圖參數(shù)設計從略10、 提升絞車拖動控制設計從略 提升絞車電控選用型號：TKD-BP系統(tǒng)，與此相適應的帶二級制動液壓站電控系統(tǒng)（海拔超過1000米，配自動加熱系統(tǒng)）。 注：1、符合煤礦安全規(guī)程要求十二種保護。 2、變頻控