礦山提升設(shè)備選型2

礦山提升設(shè)備選型22024/3/23礦山提升設(shè)備選型2第八章豎井提升設(shè)備的選型計算

第一節(jié)提升方式確定原則選型設(shè)計依據(jù)和內(nèi)容一、提升方式確定原則1、年產(chǎn)量An小于30萬t的小型礦井，可用一套罐籠提升設(shè)備完成全部主副井任務(wù)。2、年產(chǎn)量An大于60萬t的大中型礦井，一般均設(shè)主副井兩套提升設(shè)備。3、年產(chǎn)量An大于180萬t的大型礦井，主井需要兩套箕斗提升設(shè)備，副井除設(shè)備一套罐籠提升設(shè)備外，多數(shù)尚需設(shè)置一套單容器平衡錘系統(tǒng)以專門提升矸石。*其它因素：1、主井一般采用箕斗提升方式，在特殊條件下，可采用罐籠作為主要提升設(shè)備。礦山提升設(shè)備選型22、中型以上礦井，原則上都要采用雙鉤提升。如果礦井同時開采水平數(shù)過多，也可采用平衡錘單容器提升方式。3、對于年生產(chǎn)量90萬t以上的大型礦井，或井較深時可采用多繩摩擦提升系統(tǒng)。4、煤礦若有兩個分前、后期開采水平，提升機(jī)、井架或井塔等大型固定設(shè)備要按最終水平選擇；提升容器、鋼絲繩和提升電動機(jī)根據(jù)實(shí)際情況也可按第一水平選擇。

二、選型設(shè)計的依據(jù)和主要內(nèi)容（一）選型設(shè)計的依據(jù)1、主井提升（1）礦井的年產(chǎn)量A（t/a）;（2）工作制度：即年工作日數(shù)br,日工作小時數(shù)t,《煤炭工業(yè)設(shè)計規(guī)范》規(guī)定：br=300d,t=14h；（3）礦井開采水平數(shù)及各水平服務(wù)年限；礦山提升設(shè)備選型2（4）礦井深度Hs，m：井口至各開采水平的深度；（5）卸載高度：卸載水平與井口的高差Hx(m),對于底卸式箕斗：Hx=15~25m，對于普通罐籠：Hx=0~15m；；（6）裝載高度：裝載水平與井下運(yùn)輸水平的高差Hz（m），對于底卸式箕斗：Hz=18~25m；（7）煤的散集密度（t/m3）；（8）提升方式：箕斗或罐籠；（9）礦井電壓等級。2、副井提升（1）矸石年產(chǎn)量：如無特別指出時，可取煤炭產(chǎn)量的15~20%，最大班出矸量按日出矸量的50%計算；（2）最大班下井人員數(shù)目（人/班）；（3）礦井深度Hs（m）；（4）每班下井材料、設(shè)備、炸藥次數(shù)。（次/班）；（5）提升罐籠型式規(guī)格，罐籠質(zhì)量（kg），礦車質(zhì)量（kg）；（6）矸石散集密度（t/m3）。礦山提升設(shè)備選型2（二）設(shè)計的主要內(nèi)容1、計算選擇提升容器；2、計算選擇提升鋼絲繩；3、計算選擇提升機(jī)；4、提升電動機(jī)的預(yù)選；5、提升機(jī)與井筒相對位置的計算；6、運(yùn)動學(xué)及動力學(xué)計算；7、電動機(jī)功率的驗算；8、計算噸煤電耗（對于主井提升）或制定最大班作業(yè)時間平衡表（對于副井）。礦山提升設(shè)備選型2第二節(jié)提升容器的選擇計算方法：經(jīng)濟(jì)速度法一、經(jīng)濟(jì)提升速度：vj=(0.3~0.5)m/s提升高度：H=Hs+Hx+Hz二、估算一次合理提升時間：

Tj=礦山提升設(shè)備選型2三、計算一次經(jīng)驗提升量Qj：

按計算出的Qj，在箕斗的規(guī)格表中選取相近的名義貨載質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)箕斗。四、計算一次實(shí)際提升量Q礦山提升設(shè)備選型2第三節(jié)提升鋼絲繩的選擇計算鋼絲繩受力：靜應(yīng)力、動應(yīng)力、彎曲應(yīng)力、扭轉(zhuǎn)應(yīng)力、接觸應(yīng)力、擠壓應(yīng)力及捻制應(yīng)力等，另外，鋼絲繩的磨損及銹蝕也將導(dǎo)致鋼絲繩的損壞。鋼絲繩的強(qiáng)度計算方法：《煤炭安全規(guī)程》的規(guī)定：鋼絲繩按最大靜載荷并考慮一定的安全系數(shù)的方法進(jìn)行計算。一、按最大靜載荷計算Qmax=(Q+Qz+pHc)g,N礦山提升設(shè)備選型2礦山提升設(shè)備選型2計算出p值后，從鋼絲繩規(guī)格表中選取與計算相近的較大標(biāo)準(zhǔn)鋼絲繩。二、鋼絲繩的安全系數(shù)《煤炭安全規(guī)程》規(guī)定單繩纏繞式提升設(shè)備采用的鋼絲繩安全系數(shù)ma：1、專為升降人員用的鋼絲繩不得小于9；2、升降人員和物料用的鋼絲繩：升降人員時不得小于9；提升物料時不得小于7.5；混合提升時不得小于9；3、專為升降物料用的鋼絲繩不得小于6.5。礦山提升設(shè)備選型2第四節(jié)提升機(jī)的選擇計算一、卷筒直徑原則：使鋼絲繩繞經(jīng)卷筒時所產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力不要過大，以便保持鋼絲繩的一定承載能力和使用壽命。

繞經(jīng)卷筒的鋼絲繩彎曲應(yīng)力的大小，取決于卷筒和鋼絲繩直徑之比?！睹旱V安全規(guī)程》規(guī)定：對于安裝于地面的提升機(jī)：D≥80d,mmD≥1200δ,mm對于井下提升機(jī)：D≥60d,mmD≥900δ,mm礦山提升設(shè)備選型2

二、卷筒寬度

卷筒寬度應(yīng)根據(jù)所需容納的鋼絲繩長度確定。在卷筒表面應(yīng)容納以下幾部分鋼絲繩：（1）提升高度H,m；（2）鋼絲繩試驗長度，規(guī)定每半年剁繩頭一次進(jìn)行試驗，一次剁掉5m，如果鋼絲繩的壽命以三年計，則試驗長度為30m；（3）卷筒表面應(yīng)保留三圈摩擦圈，以便減輕鋼絲繩在卷筒固定處的張力；（4）當(dāng)鋼絲繩在卷筒上作多層纏繞時，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1/4圈，根據(jù)鋼絲繩的使用年限，取錯繩圈=2~4圈。礦山提升設(shè)備選型2對于單層纏繞，每個卷筒的寬度為：mm對于多層纏繞，每個卷筒的寬度為：mm礦山提升設(shè)備選型2三、驗算最大靜張力及最大靜張力差為了保證提升機(jī)有足夠的強(qiáng)度，還必須驗算所選提升機(jī)的最大靜張力Fj（它影響卷筒的強(qiáng)度和主軸的強(qiáng)度）及最大靜張力差Fc（它影響主軸的強(qiáng)度），使其滿足:礦山提升設(shè)備選型2第五節(jié)提升電動機(jī)的預(yù)選為了對提升設(shè)備進(jìn)行動力學(xué)計算，應(yīng)預(yù)選提升電動機(jī)。提升電動機(jī)應(yīng)滿足功率、電壓及轉(zhuǎn)速三個方面的要求。一、提升電動機(jī)的功率

ρ——動力系數(shù)，即考慮動負(fù)荷影響的系數(shù)，一般ρ=1.2~1.4，箕斗提升取小值；罐籠提升取大值；二、提升電動機(jī)的轉(zhuǎn)速n

礦山提升設(shè)備選型2三、提升機(jī)實(shí)際提升速度

第六節(jié)提升機(jī)與井筒的相對位置的確定一、井架高度Hj二、鋼絲繩的外偏角α1和內(nèi)偏角α2鋼絲繩的弦長與天輪平面的夾角有兩個，α1稱外偏角，α2稱內(nèi)偏角，根據(jù)《規(guī)程》規(guī)定，內(nèi)、外偏角不得超過1°30ˊ，否則繩與天輪輪緣的磨損過甚，易發(fā)生鋼絲繩跳出天輪的事故。礦山提升設(shè)備選型2礦山提升設(shè)備選型2三、鋼絲繩弦長Lx

鋼絲繩的弦長不能過長，過長則鋼絲繩振動增大，因此，鋼絲繩有跳出天輪輪緣的危險，一般不超過60m。四、卷筒中心線至井筒提升中心線的水平距離Ls五、提升機(jī)卷筒的下出繩角β下出繩角過小，鋼絲繩有可能與提升機(jī)基礎(chǔ)想接觸，會增大鋼絲繩的磨損。對于JK型提升機(jī)下出繩角不應(yīng)小于15°。礦山提升設(shè)備選型2第七節(jié)提升容器的運(yùn)動學(xué)

一、箕斗的運(yùn)動分析礦山提升設(shè)備選型21、加、減速度的確定《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定：豎井升降人員時：豎井提升物料箕斗提升加速度：2、減速方式

（1）自由滑行方式減速

（2）制動方式：1）電氣制動：直流拖動：發(fā)電制動；交流拖動：低頻發(fā)電機(jī)或動力制動等2）機(jī)械閘制動（3）電動機(jī)減速方式礦山提升設(shè)備選型2二、普通罐籠的運(yùn)動分析礦山提升設(shè)備選型2在普通罐籠提升運(yùn)動中，應(yīng)注意以下兩點(diǎn)：（1）《規(guī)程》規(guī)定，立井中用罐籠升降人員的加速度和減速度，都不能超過0.75m/s2；（2）爬行階段的速度和距離的大小，主要以能便于操縱和準(zhǔn)確停車為原則。第八節(jié)提升系統(tǒng)的動力方程式

提升機(jī)在主軸上的拖動力矩M與提升系統(tǒng)的靜阻力矩及慣性力矩處于平衡狀態(tài)。即M－Mj－Md=0在等直徑提升系統(tǒng)中可以用力的關(guān)系表示。即F－Fj－Fd=0礦山提升設(shè)備選型2礦山提升設(shè)備選型2一、提升系統(tǒng)的靜阻力

提升系統(tǒng)的靜阻力：（1）有益載荷（2）容器自重（3）鋼絲繩重量（4）礦井阻力1、上升側(cè)：2、下放側(cè)：礦山提升設(shè)備選型23、提升系統(tǒng)的靜阻力Fj：式中：Ws+Wx=ξQg，箕斗ξ=0.15；罐籠ξ=0.24、提升系統(tǒng)的靜力不平衡現(xiàn)象

礦山提升設(shè)備選型2在以提升行程為橫坐標(biāo)的圖上，靜阻力是一條下斜的直線。

當(dāng)井很深繩很重時，斜線的傾角就比較大。甚至在提升終了前就出現(xiàn)負(fù)靜阻力。存在的問題：（1）加速階段：提升電動機(jī)必須產(chǎn)生很大的拖動力，才能使提升系統(tǒng)獲得必要的加速度。為此，有時需要額外地加大電動機(jī)的功率。（2）減速階段：必須用足夠大的制動力施閘。這不僅要用閘吸收系統(tǒng)的動能以達(dá)到減速的目的，而且還要用閘克服下放繩的重力。靜力平衡措施：掛尾繩

在兩個提升容器下面用一根q(kg/m)的鋼絲繩聯(lián)起來，繩環(huán)直垂到井底。礦山提升設(shè)備選型2掛尾繩弊端：增加尾繩費(fèi)用；要為尾繩環(huán)延深井筒；增加維修工作量；增加掛繩和換繩的工作量。二、變位質(zhì)量1、變位質(zhì)量：提升系統(tǒng)的各個運(yùn)動部件質(zhì)量都變位到提升機(jī)卷筒表面纏繩的圓周上后的質(zhì)量之和。2、變位質(zhì)量計算的原則：必須保持該部件變位前后的動能相等。

帶尾繩靜阻力為礦山提升設(shè)備選型23、變位質(zhì)量計算方法：（1）旋轉(zhuǎn)運(yùn)動部分：

1）提升機(jī)的旋轉(zhuǎn)部件：變位質(zhì)量在規(guī)格表中查出。2）天輪：變位質(zhì)量在規(guī)格表中查出。3）電動機(jī)的轉(zhuǎn)子：按變位前后動能相等的原則有：電動機(jī)轉(zhuǎn)子變位到提升機(jī)軸上后的轉(zhuǎn)動慣量為：礦山提升設(shè)備選型2電動機(jī)轉(zhuǎn)子變位到卷筒纏繩圓周上的質(zhì)量為：

電動機(jī)的規(guī)格表中查不到Jd值，卻能查到轉(zhuǎn)子飛輪力矩（GD2）值,它是工程上常用的表示物體旋轉(zhuǎn)運(yùn)動時慣性的數(shù)值。它與Jd的換算關(guān)系是:所以礦山提升設(shè)備選型2（2）旋轉(zhuǎn)運(yùn)動部分：1）提升鋼絲繩：兩根2）容器：2Qz3）有益載荷：Q4）尾繩：1根（3）總變位質(zhì)量：礦山提升設(shè)備選型2三、拖動力力圖繪制繪制依據(jù)：（1）提升系統(tǒng)速度圖（2）提升系統(tǒng)動力基本方程以單繩纏繞式無尾繩箕斗雙容器提升設(shè)備為例礦山提升設(shè)備選型2礦山提升設(shè)備選型2第九節(jié)電動機(jī)功率的驗算一、按電動機(jī)溫升條件驗算1、電動機(jī)的額定功率：

指電動機(jī)在額定負(fù)載下以額定速度連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，其繞組的溫升不超過允許值時的功率。2、等效力Fd：如果電動機(jī)在變化負(fù)荷下運(yùn)轉(zhuǎn)的溫升與其在某一固定負(fù)載下運(yùn)轉(zhuǎn)時的溫升相等，就可以用這個固定稱為等效力。3、影響溫升的條件：（1）產(chǎn)生的熱量；（2）散熱條件礦山提升設(shè)備選型2等效時間

電動機(jī)的等效功率:按電動機(jī)的溫升條件驗算:礦山提升設(shè)備選型2二、按過負(fù)荷條件驗算提升電動機(jī)是在重載下頻繁起動，所以其過負(fù)荷能力越高越好。保證提升電動機(jī)的正常穩(wěn)定的起動，其過負(fù)荷條件為：式中的預(yù)選電動機(jī)作用于卷筒上的額定力:

礦山提升設(shè)備選型2三、按特殊力驗算1）采用罐座的罐籠提升設(shè)備，當(dāng)空罐為于井底罐座上，而把重罐從井口稍稍提起時

2）在更換水平或調(diào)節(jié)繩長打開離合器作單鉤提升時礦山提升設(shè)備選型2第八章多繩摩擦提升系統(tǒng)的選型計算概述

一、多繩摩擦提升發(fā)展概述及設(shè)備類型

類型：單繩摩擦提升、多繩摩擦提升1877年，世界上第一臺摩擦提升機(jī)只有一根鋼絲繩搭放在主導(dǎo)輪上。單繩摩擦提升雖然解決了滾筒寬度的問題，但是對于深井提升來說，主導(dǎo)輪直徑還是很大的，因為全部終端載荷由一根鋼絲繩承擔(dān)，鋼絲繩直徑仍很大。多繩摩擦提升，它是利用數(shù)根較細(xì)的鋼絲繩(一般是4或6根)來代替一根較粗鋼絲繩工作的。

根據(jù)布置方式不同，可分為井塔式和落地式兩種類型:

礦山提升設(shè)備選型2井塔式整套提升機(jī)安置在井塔的頂層。優(yōu)點(diǎn)：不受礦井地形的限制，布置緊湊，節(jié)省工業(yè)廣場用地，天輪、鋼絲繩不暴露在雨雪中，改善了鋼絲繩的工作條件。缺點(diǎn)：建造井塔費(fèi)用較高，初期投資較大。礦山提升設(shè)備選型2落地式提升機(jī)安裝在地面上。優(yōu)點(diǎn)：(1)井架建造費(fèi)用較小，減少了礦井的初期投資；(2)可提高抵抗地震災(zāi)害的能力。缺點(diǎn)：天輪、鋼絲繩暴露在雨雪中，鋼絲繩的工作條件差。礦山提升設(shè)備選型2礦山提升設(shè)備選型2

井塔式：無導(dǎo)向輪、有導(dǎo)向輪兩種。

有導(dǎo)向輪：優(yōu)點(diǎn)：兩提升容器的中心距不受摩擦輪直徑的限制，可減小井筒斷面；可加大鋼絲繩在主導(dǎo)輪上的圍包角。缺點(diǎn)：鋼絲繩產(chǎn)生反向彎曲，影響使用壽命。

因此，在設(shè)計時應(yīng)盡可能優(yōu)先考慮無導(dǎo)向輪系統(tǒng)。礦山提升設(shè)備選型2二、多繩摩擦式提升的特點(diǎn)1．優(yōu)點(diǎn)(1)多繩摩擦式提升利用多根鋼絲繩同時承受載荷，安全性較高；(2)由于鋼絲繩直徑較細(xì)，其主導(dǎo)輪直徑較??；(3)由于主導(dǎo)輪直徑較小，使提升機(jī)尺寸減小，質(zhì)量減輕，易于搬運(yùn)和布置；(4)鋼絲繩捻向按左右各半配置，消除了提升容器在提升過程中的轉(zhuǎn)動，減少了容器的罐耳對罐道的摩擦阻力，延長了罐耳和罐道的使用壽命。

2．缺點(diǎn)(1)對鋼絲繩的懸掛、調(diào)整和檢查比較困難；如調(diào)整不好，會產(chǎn)生張力不平衡現(xiàn)象。(2)使用中的鋼絲繩不能做定期試驗；(3)雙鉤提升時，不能用于多水平提升。礦山提升設(shè)備選型2第一節(jié)多繩摩擦提升計算的一般原則

一、容器的選擇原則

1、單水平選擇雙容器；

當(dāng)?shù)V井為多水平同時生產(chǎn)時，雙容器只適用于最深的生產(chǎn)水平，一般為主要生產(chǎn)水平。在這個生產(chǎn)水平以上的各個生產(chǎn)水平，將只能作單容器提升的方式運(yùn)行。

2、選擇單容器提升時，要采用帶平衡錘提升系統(tǒng)；3、對于多水平生產(chǎn)，而且對于煤有不同的品種、牌號有分裝分運(yùn)要求時：可以按照具體的產(chǎn)量及生產(chǎn)水平的需要，在一個井筒中裝設(shè)兩套單容器帶平衡錘的提升設(shè)備；或采用一套單容器，另一套雙容器提升方式。礦山提升設(shè)備選型2二、提升鋼絲繩的原則

1、當(dāng)供應(yīng)的條件允許時，應(yīng)優(yōu)先采用三角股鋼絲繩；2、在三角股鋼絲繩的貨源無法解決時，應(yīng)選用線接觸、品種結(jié)構(gòu)為W（瓦林吞式）、T（填充式）的同向捻圓股鋼絲繩；3、在只有普通圓股點(diǎn)接觸鋼絲繩時，則應(yīng)選用同向捻的鋼絲繩。多繩摩擦提升鋼絲繩的安全系數(shù)規(guī)定：當(dāng)鋼絲繩的懸垂長度Hc≤1200m時專為升降物料時：ma=7.2-0.0005Hc專為升降人員時：ma=9.2-0.0005Hc升降人員和物料時：升降人員ma=9.2-0.0005Hc混合提升ma=9.2-0.0005Hc升降物料ma=8.2-0.0005Hc礦山提升設(shè)備選型2

三、平衡尾繩的選擇原則

平衡尾繩的要求：不旋轉(zhuǎn)、不打結(jié)。1、平衡尾繩類型：扁鋼絲繩、多層不旋轉(zhuǎn)圓股鋼絲繩、普通圓股鋼絲繩；2、盡量采用等重尾繩。四、提升機(jī)的選擇原則主導(dǎo)輪直徑D：無導(dǎo)向輪時：有導(dǎo)向輪時：礦山提升設(shè)備選型2第二節(jié)多繩摩擦提升的防滑分析一、防滑安全系數(shù)上升端與下放端鋼絲繩張力差：

防滑系數(shù)：靜防滑安全系數(shù)：動防滑安全系數(shù)：礦山提升設(shè)備選型2《煤炭工業(yè)設(shè)計規(guī)范》規(guī)定：上提重物加速階段及下放重物減速階段：動防滑安全系數(shù)不得小于1.25靜防滑安全系數(shù)不得小于1.75二、防滑性能的分析

1.靜防滑雙容器提升時：以一側(cè)提升貨載（最大載重），另一側(cè)下放空容器（對于罐籠提升，則為下放側(cè)的罐籠內(nèi)無礦車或其它物件）時，對防滑性能最不利。單容器提升時：以提升平衡錘，另一側(cè)下放空容器時，對防滑性能最為不利。礦山提升設(shè)備選型2

最容易產(chǎn)生滑動的點(diǎn)：

1）輕（無）尾繩的提升系統(tǒng)：提升開始的始點(diǎn)2）等重尾繩的提升系統(tǒng)：提升過程的任意點(diǎn)3）重尾繩的提升系統(tǒng)：提升終了時的終點(diǎn)2.動防滑

雙容器提升時：以提升重物，下放空容器時的加速階段，且導(dǎo)向輪位于下放側(cè)時，對動防滑最為不利。

單容器提升時：以提升平衡錘，另一側(cè)下放空容器時的加速階段，且導(dǎo)向輪位于平衡錘側(cè)時，對動防滑最為不利。

最容易產(chǎn)生滑動的點(diǎn)：

1）輕尾繩的提升系統(tǒng)：最大加速度階段的始點(diǎn)2）等重尾繩的提升系統(tǒng)：最大加速度階段的任意點(diǎn)3）重尾繩的提升系統(tǒng)：最大加速階段的終點(diǎn)礦山提升設(shè)備選型2三、增大防滑安全系數(shù)的措施（一）增加圍包角（1）當(dāng)α=180o，設(shè)備尺寸小，井塔低，繩只受單向彎曲，應(yīng)優(yōu)先選用，但提升能力較低；（2）當(dāng)α=185o-195o，可以改變兩側(cè)提升鋼絲繩的中心距，但增加井塔高度，繩有附加彎曲應(yīng)力；（3）當(dāng)α>195o，鋼絲繩工作條件顯著惡化。（二）提高摩擦系數(shù)（μ=0.25）

選用高摩擦系數(shù)、高比壓和磨損小的新型襯墊材料。（三）提高下放端鋼絲繩的張力Fx

（1）加大鋼絲繩直徑；（2）加大容器自重（箕斗）；（3）采用單容器帶平衡錘系統(tǒng)；（4）雙罐籠提升，上提貨載時，在下放側(cè)配空礦車。（四）控制最大加、減速度，減小動載荷從電氣控制和制動器兩方面實(shí)現(xiàn)。礦山提升設(shè)備選型2第三節(jié)多繩摩擦提升鋼絲繩張力平衡裝置

多繩摩擦提升使各鋼絲繩達(dá)到均勻受力，是增加鋼絲繩和襯墊使用壽命，提高生產(chǎn)率的一個重要問題。一、影響鋼絲繩張力不平衡的因素

1．繩槽直徑的偏差

一般要求各繩槽直徑相差不超過0．05mm

2．各鋼絲繩的長度偏差

3．各鋼絲繩的剛度偏差要求采用同一規(guī)格的鋼絲繩并經(jīng)嚴(yán)格挑選

礦山提升設(shè)備選型2二、改善各鋼絲繩張力不平衡的措施1．采用張力平衡機(jī)構(gòu)1)平衡桿式平衡機(jī)構(gòu)采用這種平衡機(jī)構(gòu)時，個別鋼絲繩受力過載不會