豎井主井多繩摩擦式提升設(shè)備選型設(shè)計(jì)全套圖紙

1、 課程設(shè)計(jì)（論文） 題目： 豎井主井多繩摩擦式提升設(shè)備選型設(shè)計(jì) 副標(biāo)題： 院（系、部）： 專 業(yè)： 年 級(jí)： 姓 名： 目 錄目錄.1.前言.12.序論.3 2.1 設(shè)計(jì)目的 .3 2.2設(shè)計(jì)題目.3 2.3課程設(shè)計(jì)內(nèi)容.3 2.4進(jìn)行方式.33.設(shè)計(jì)內(nèi)容.4 3.1設(shè)計(jì)依據(jù) .4 3.2提升容器的選擇.4 3.3鋼絲繩的選擇.6 3.4選擇提升機(jī).7 3.5提升系統(tǒng)相對(duì)位置計(jì)算.8 3.6預(yù)選電動(dòng)機(jī).10 3.7運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)計(jì)算.11 3.8防滑驗(yàn)算.17 3.9電動(dòng)機(jī)等效容量驗(yàn)算.18 3.10提升設(shè)備的電耗及效率的計(jì)算.194. 設(shè)計(jì)體會(huì).215.參考文獻(xiàn).221.前言隨著煤炭開采的機(jī)

2、械化程度的提高，礦井提升工作是重要環(huán)節(jié)，從井下采出的煤炭及矸石的提升，材料的下放，人員和設(shè)備的升降，都是由提升設(shè)備來完成的，所以提升有著咽喉部位的重要性。如果提升部位發(fā)生了故障，輕者造成工作停止和設(shè)備損壞，重者造成人身安全和重大經(jīng)濟(jì)損失，因此提升系統(tǒng)的確定有著非常重要的意義。礦井提升設(shè)備的選擇計(jì)算是否經(jīng)濟(jì)合理，對(duì)礦山的基本建設(shè)投資、生產(chǎn)能力、生產(chǎn)效率及噸煤成本都有直接的影響。因此，在進(jìn)行提升設(shè)備選擇計(jì)算時(shí)，首先確定提升方式，在確定提升方式時(shí)要考慮下列各點(diǎn)：1、對(duì)于180萬噸的大型礦井，有時(shí)主井需要采用兩套箕斗同時(shí)工作才能完成生產(chǎn)任務(wù)。副井除配備一套罐籠設(shè)備外，多數(shù)尚需設(shè)置一套單容器平衡錘提升方

3、式，提升矸石。2、對(duì)于同時(shí)開采煤的品種在兩種及以上并要求不同品種的煤分別外運(yùn)的大、中型礦井，則應(yīng)考慮采用罐籠提升方式作為主井提升。對(duì)煤的塊度要求較高的大、中型礦井，由于箕斗提升對(duì)煤的破碎較大，也要考慮采用罐籠作為主井提升。當(dāng)?shù)孛嫔a(chǎn)系統(tǒng)距離井口較遠(yuǎn)，尚需一段窄軌鐵路運(yùn)輸時(shí)，采用罐籠提升地面生產(chǎn)系統(tǒng)較為簡(jiǎn)單。3、對(duì)于年產(chǎn)量大于90萬噸的大型礦井，主井容器一般可采用箕斗提升，主井提升系統(tǒng)一般采用多繩摩擦提升系統(tǒng)，4、礦井若有兩個(gè)水平，且分前后期開采時(shí)，提升機(jī)、井架等大型固定設(shè)備要按照最終水平選擇。提升容器、鋼絲繩和提升電動(dòng)機(jī)根據(jù)實(shí)際情況也可以按照第一水平選擇，待井筒延深至第二水平時(shí)，再更換。 對(duì)于

4、新礦井如沒有什么特殊要求，可參照定型成套設(shè)備的規(guī)定確定提升方式，并盡量選用定型設(shè)備。但因各個(gè)礦井具體情況不同，副井提升量也不一致，因此，可結(jié)合具體條件計(jì)算、選擇，或驗(yàn)算選用的定型成套設(shè)備。定型成套設(shè)備中未規(guī)定的如鋼絲繩、提升機(jī)與井筒相對(duì)位置、生產(chǎn)能力與耗電量等也要計(jì)算。 隨著礦井開發(fā)深度的增加和一次提升量的增大，如仍采用單繩纏繞式提升，就必須制造和選用更大的提升機(jī)滾筒和直徑更粗的鋼絲繩，不但會(huì)使設(shè)備的尺寸加大，投資增加，并帶來制造，使用和維護(hù)上的一系列的問題正是在這種條件下，制成了單繩與多繩摩擦式提升機(jī)。多繩摩擦式提升機(jī)最大的優(yōu)點(diǎn)是適用于深井，完成單繩纏繞式提升機(jī)不能承擔(dān)的提升任務(wù)。當(dāng)多繩摩擦

5、輪提升機(jī)安裝在井塔上時(shí)，減少了工業(yè)廣場(chǎng)的占地面積，并為地面生產(chǎn)系統(tǒng)的布置創(chuàng)造了有利條件。所以說多繩摩擦式提升機(jī)是今后提升設(shè)備發(fā)展的方向之一。隨著提升在礦井生產(chǎn)過程中地位的逐漸提高，要求提升設(shè)備安全可靠地運(yùn)轉(zhuǎn)。此外，由于提升設(shè)備投資大，電耗大，因此在選型設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)結(jié)合礦井的實(shí)際條件做出最經(jīng)濟(jì)、合理的設(shè)計(jì)方案。根據(jù)設(shè)計(jì)內(nèi)容已知的原始資料，經(jīng)過多方面的比較，選用多繩摩擦提機(jī)，多繩摩擦提升機(jī)也是一種等直徑卷筒提升機(jī)，因此在計(jì)算方法上與單繩纏繞式提升機(jī)大體相同。容器、鋼絲繩及卷筒直徑等計(jì)算原理基本相同；動(dòng)力學(xué)計(jì)算理論也完全一致。此次我主要是設(shè)計(jì)的主井提升設(shè)備。2.序論 2.1設(shè)計(jì)目的 1）初步應(yīng)用礦井運(yùn)

6、輸提升課程設(shè)計(jì)課程所學(xué)的知識(shí)，通過課程設(shè)計(jì)加深對(duì) 礦井運(yùn)輸提升課程設(shè)計(jì)課程的理解。 2）培養(yǎng)機(jī)械工程及自動(dòng)化專業(yè)學(xué)生的動(dòng)手能力，對(duì)編寫采礦技術(shù)文件，包括編 寫設(shè)計(jì)說明書及繪制設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行初步鍛煉。 3）為畢業(yè)設(shè)計(jì)中編寫畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書及繪制畢業(yè)設(shè)計(jì)圖紙打基礎(chǔ)。2.2設(shè)計(jì)題目 某礦年產(chǎn)量An78萬t，礦井深度Hs=820m，主井裝載高度Hz=20m，煤的 松散密度=0.85t/m3卸載高度Hx=20m。年工作日br330天，日工作小時(shí)ts=16h。礦井電壓等級(jí) 6KV,采用多繩摩擦提升，試進(jìn)行主井提升設(shè)備的選型設(shè)計(jì)。2.3課程設(shè)計(jì)內(nèi)容 1）對(duì)礦井主井提升的設(shè)計(jì)選型進(jìn)行主要的計(jì)算分析及驗(yàn)算。 2）確

7、定合適的主井提升方案及細(xì)節(jié)過程。 3）利用CAD軟件對(duì)提升設(shè)計(jì)圖的繪制。 2.4進(jìn)行方式 學(xué)生按設(shè)計(jì)大綱要求，按老師給定設(shè)計(jì)題目條件，綜合應(yīng)用礦井運(yùn)輸提升 所學(xué)知識(shí)，每個(gè)人獨(dú)立完成一份課程設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)者之間可以討論、借鑒，但不得 相互抄襲，疑難問題可與指導(dǎo)教師共同研究解決。 本課程設(shè)計(jì)要求提升方案進(jìn)行技術(shù)分析與經(jīng)濟(jì)比較。3. 設(shè)計(jì)內(nèi)容3.1設(shè)計(jì)依據(jù) 1）礦井年的產(chǎn)量給定An78萬t 2）工作制度即年工作日數(shù)br，日工作小時(shí)數(shù)t,煤炭工業(yè)設(shè)計(jì)規(guī)范 規(guī)定：br =330d,t=16h； 3）礦井開采水平數(shù)及各水平服務(wù)年限；水平數(shù)1，服務(wù)年限20年； 4）礦井深度Hs，m,即井口至各開采水平的深度；給

8、定Hs=820m； 5）卸載水平與井口的高差Hx (m),可按下列數(shù)據(jù)選取； 對(duì)于底卸式箕斗：Hx =1525 m， 對(duì)于普通罐籠：Hx =015 m； 給定Hx=20m； 6）裝載水平與井下運(yùn)輸水平的高差Hz（m），對(duì)于底卸式箕斗：Hz=1825 m； 給定Hz=20m； 7）煤的散集密度（t/ m3）；=0.85t/m3； 8）提升方式：箕斗； 9）礦井電壓等級(jí)給定6KV； 3.2提升容器的選擇 確定合理的經(jīng)濟(jì)速度 1）提升高度H 式中： Hz主井裝載高度m Hx卸載高度m Hs井深高度m 2）經(jīng)濟(jì)速度Vj Vj=0.5=0.5=14.663m/s 式中：H提升高度 m 估算一次提升循環(huán)時(shí)

9、間Tj 式中：a預(yù)選為0.8m/s U爬行時(shí)間估取10s 休止時(shí)間估取12s 計(jì)算箕斗一次合理的經(jīng)濟(jì)提升量Mj 其中：c不均衡系數(shù) ，取1.1 af提升能力富裕系數(shù)，主提升設(shè)備對(duì)第一水平留有1.2的富裕 系數(shù)； br年工作日 330d Tj提升循環(huán)時(shí)間 98.98s An年產(chǎn)量 78萬t ts日工作時(shí)數(shù) 16h根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果查【1】P177頁可知，另依據(jù)礦井的生產(chǎn)能力的要求，考慮到煤炭的提升能力 ，決定選用JDG9/1104型號(hào)的立井多繩剛性罐道的箕斗提升容器，有效容積10m3,箕斗自重11.6t,容器全高Hr=13.5m,兩容器中心距S=1.8m。 計(jì)算一次實(shí)際提升量 因散煤密度0.85t

10、/m3 故一次實(shí)際提升量m為 m=0.85=8.5t 式中：V有效容積為10m 結(jié)論：經(jīng)檢驗(yàn)所選箕斗合適。 計(jì)算一次提升循環(huán)所需時(shí)間 156.923s 計(jì)算提升機(jī)所需要的提升速度 式中：停車休止時(shí)間 S,查【1】P233頁表5-1 取=11s u容器啟動(dòng)加速及爬行段延續(xù)時(shí)間S,箕斗提升取 u=10s煤礦安全規(guī)程規(guī)定：立井升降物料時(shí)，最大速度不得超過下式求得的數(shù)值結(jié)論：速度Vmh合理。 3.3鋼絲繩的選擇 經(jīng)常性作業(yè)中，以提升煤炭作業(yè)載荷最重，另由于采用的是多繩摩擦式提升，為了克服繩的旋轉(zhuǎn)性給容器導(dǎo)向裝置造成磨損，一般選用左、右捻各一半的鋼絲繩，由于現(xiàn)代大型礦井大多采用等重尾繩的情況，故以此條件

11、選擇鋼絲繩。 計(jì)算單位繩重力p其中：Hc=Hs+Hj+Hz+Hh=820+40+20+10.2=890.2m Hh=Hg+1.5S=7.5+1.5×1.8=10.2m890.2=6.8 Hg過卷高度取7.5m（查課件用插值法求得） Hj井架高取40m 鋼絲繩抗拉強(qiáng)度取1700N/mm根據(jù)上述p值，查【1】 P198頁表2-2（8）選用三角股鋼絲繩，其中有關(guān)數(shù)據(jù)為：鋼絲繩直徑31mm ，最粗絲直徑2.2mm，鋼絲總斷面面積376.56mm2, 公稱抗拉強(qiáng)度1700N/mm2，破斷拉力Qp=640000N，鋼絲繩每米重量p=37.28N/m。 檢驗(yàn)安全系數(shù)ma 所選鋼絲繩符合主井提升要求

12、。鋼絲繩型號(hào)為：6（30）-31-1700-特-光-右同 GB1102-74和6（30）-31-1700-特-光-左同 GB1102-74（各2根）。根據(jù)主繩情況，查【2】下冊(cè)P1308頁選用圓股鋼絲繩6×37鋼絲繩作尾繩，主要參數(shù)值dw=44mm，q=73.8N/m。 3.4.選擇提升機(jī)查【2】上冊(cè)P360可選用JKM3.25×4(1)E型多繩摩擦提升機(jī)。配用導(dǎo)向輪直徑Dt=3m。導(dǎo)向輪的變位重力Gt=2.72t。與之配套的減速機(jī)型號(hào)為：XP1120,速比i=11。上述提升機(jī)的有關(guān)數(shù)據(jù)是：D=3.25m，F(xiàn)jmax=450kN，F(xiàn)jc=140kN，Gj=13.36t。選用

13、聚氯乙烯襯墊允許比壓Pb=200N/cm2，摩擦系數(shù)=0.25。 襯墊比壓驗(yàn)算： 式中：Fjs上升箕斗靜張力N Fjx下放側(cè)靜張力N Pb襯墊比壓N/cm2 Dn主導(dǎo)輪直徑cm dn主繩直徑cm 結(jié)論：產(chǎn)生的比壓小于襯墊比壓允許值，滿足要求。 最大靜張力及最大靜張力差驗(yàn)算： 式中：Fjmax最大靜張力KN Fcmax最大靜張力差KN 結(jié)論：最大靜張力和最大靜張力差都小于許用值，滿足要求。 3.5.提升系統(tǒng)相對(duì)位置的計(jì)算 圍包角的計(jì)算 主井采用塔式布置，設(shè)有主導(dǎo)輪和導(dǎo)向輪。根據(jù)【2】上冊(cè)p630頁主導(dǎo)輪與導(dǎo)向輪中心垂直高差（即兩輪垂直中心距）公式： <1950符合規(guī)定要求。 塔式布置井架高

14、度Hj 根據(jù)【1】P231頁公式（4-10） 式中：Hx卸載高度m Hr容器全高m Hg過卷高度m r導(dǎo)向輪半徑m Ht主導(dǎo)輪與導(dǎo)向輪中心垂直高差m考慮到安全設(shè)施和設(shè)備安置的需要，確定Hj=50m。 尾繩環(huán)高度 Hh=Hg+1.5S=7.5+1.5×1.8=10.2m 取11m式中：S是兩容器中心距，通過手冊(cè)【2】查得s=1.6m 等重尾繩懸垂長(zhǎng)度根據(jù)【1】P201頁公式Hc=Hs+Hj+Hz+Hh=820+50+20+11=901m 主導(dǎo)輪與導(dǎo)向輪水平中心距 主導(dǎo)輪與導(dǎo)向輪垂直中心距 卸載位置至天輪中心線距離 尾繩最大懸垂長(zhǎng)度 豎井主井多繩摩擦提升系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及尺寸見圖1-1 HS=8

15、20mHx=20mHz=20mHj=50mh0=30mH0=871mH=860mHh=11mHc=901mHt=6mL0=1.65mS=1.8mR=1.625mR=1.5m 圖1-1 豎井主井多繩摩擦提升系統(tǒng)圖 3.6預(yù)選電動(dòng)機(jī) 估算電動(dòng)機(jī)功率 式中：K礦井阻力系數(shù)，箕斗提升取k=1.15 動(dòng)力系數(shù)，箕斗提升取=1.2j減速器傳動(dòng)效率，取j =0.85 提升機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)速度，m/s 估算電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 式中： i減速器的傳動(dòng)比,查【2】上冊(cè)P360頁取i=11 Dn提升機(jī)滾筒的直徑，m 初選電動(dòng)機(jī) 查【1】P275頁表8-3選電動(dòng)機(jī)型號(hào)為：YR1000-12/1430 電動(dòng)機(jī)參數(shù)： 電動(dòng)機(jī)功率 100

16、0kW 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 492r/min 3.6.4確定提升機(jī)的實(shí)際最大提升速度 結(jié)論：速度合理，滿足要求。 3.7.運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)計(jì)算 變位質(zhì)量的計(jì)算 1）電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的變位質(zhì)量 式中：（GD)2電動(dòng)機(jī)回轉(zhuǎn)力矩 18610N.m2 2）提升機(jī)及減速器的變位質(zhì)量 查【2】上冊(cè)P300頁表3-2-5提升機(jī)JKM-3.25×4()E的變位質(zhì)量： 3）導(dǎo)向輪的變位質(zhì)量 查【2】上冊(cè)P300頁表3-2-5提升機(jī)JKM-3.25×4()E導(dǎo)向輪的變位質(zhì)量： 4）提升系統(tǒng)總的變位質(zhì)量 式中： m貨載質(zhì)量kg mz箕斗質(zhì)量kg n1提升主繩數(shù) mp主繩每米質(zhì)量Kg/m Lp每根提升主繩全長(zhǎng)m

17、n2尾繩數(shù)目 mq尾繩每米質(zhì)量kg/m Lq每根尾繩全長(zhǎng)m n導(dǎo)向輪數(shù)目 mt導(dǎo)向輪變位質(zhì)量kg mj提升機(jī)變位質(zhì)量Kg md電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子變位質(zhì)量Kg 提升設(shè)備的運(yùn)動(dòng)學(xué)計(jì)算 1）初加速度的確定 2）主加速度的確定 規(guī)程規(guī)定立井加減速度最大不超過1.2m/s2 按電動(dòng)機(jī)過負(fù)荷能力來確定 Fp啟動(dòng)階段提升電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的平均速度m/s 提升鋼絲繩與平衡尾繩的總單位質(zhì)量之差 按減速器允許的最大力矩計(jì)算式中：Mmax減速器軸輸出端允許的最大力矩，N.m 按防滑條件計(jì)算 根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果，綜合考慮取最大主加速度a1=1m/s2 3)提升減速度確定 自由滑行減速 按機(jī)械制動(dòng)的減速度 按電動(dòng)機(jī)減速方式 按防滑條件

18、確定加速度 結(jié)論：結(jié)合安全規(guī)程規(guī)定，一般在豎井，加、減速度最大不超過1.2m/s2，制動(dòng)方式選為自由滑行減速，取a3=1m/s2 4)其它參數(shù)確定 初加速度階段 主加速度階段 加速階段行程 主減速階段 減速階段時(shí)間 減速階段行程 爬行階段 爬行時(shí)間 抱閘停車階段 等速階段 一次提升循環(huán)時(shí)間： 提升設(shè)備小時(shí)提升能力： 提升設(shè)備的年實(shí)際提升量為： 提升能力的富裕系數(shù)為： 結(jié)論：滿足要求 運(yùn)動(dòng)學(xué)計(jì)算 基本動(dòng)力方程式： 1)初加速度階段 提升開始時(shí) 初加速終了時(shí) 2)主加速度階段 加速開始時(shí) 加速終了時(shí) 3)等速階段 等速開始時(shí) 等速終了時(shí) 4)減速階段 減速開始時(shí) 減速終了時(shí) 5)爬行階段 爬行開始

19、時(shí) 爬行終了時(shí) 箕斗提升六階段速度圖及受力圖見圖1-2圖1-2箕斗提升六階段速度圖及力圖 3.8防滑驗(yàn)算 靜防滑驗(yàn)算 動(dòng)防滑驗(yàn)算 1)加速度段動(dòng)防滑驗(yàn)算 結(jié)論：加速段防滑驗(yàn)算合格，滿足要求。 2)減速段動(dòng)防滑驗(yàn)算 結(jié)論：減速段防滑驗(yàn)算合格，滿足要求。 3.9電動(dòng)機(jī)等效容量驗(yàn)算 等效力的計(jì)算 式中：Fd提升電動(dòng)機(jī)作用在滾筒圓周上的等效力N Td等效時(shí)間s 電動(dòng)機(jī)等效容量 電動(dòng)機(jī)容量驗(yàn)算 1)按電動(dòng)機(jī)發(fā)熱量驗(yàn)算 2)按正常運(yùn)行時(shí)，電動(dòng)機(jī)過負(fù)荷能力驗(yàn)算 結(jié)論：上述三項(xiàng)驗(yàn)算均滿足要求，電動(dòng)機(jī)容量合適。 3.10提升設(shè)備的電耗及效率的計(jì)算 3.10.1一次提升電耗W為： 噸煤電耗w1及提升設(shè)備的年電耗Wn 一次提升有益電耗Wy 提升設(shè)備效率 結(jié)論：上述選型合理可行。4.設(shè)計(jì)體會(huì) 這次礦井運(yùn)輸提升課程設(shè)計(jì)在薛老師的悉心指導(dǎo)下，經(jīng)過近兩個(gè)禮拜的時(shí)間，我的設(shè)計(jì)內(nèi)容全部完成