矿山提升机机械设计毕业论.doc

中国矿业大学（北京）2012级专科生毕业设计前 言矿井提升设备的任务是沿着井筒提升煤炭、矸石，下放材料，升降人员和谁被，随意矿井提升社别是联系井下和地面的重要生产设备，它在整个综合机械化生产中占有重要位置。近几十年来，为提高劳动生产率和各项经济技术指标，在世界范围内进行着对矿井的根本性技术改造，这种改造的趋向是向着更集中，更大型发展。随着矿井技术改造的进程，提升设备在高校、大型、自动化方面都有飞速的进步。近代提升设备已经发展成为大型机械电气机组或机组群。箕斗有效载重在国外已经超过50吨；提升速度接近20m/s；拖动功率达到100000千瓦以上；在一个矩形的井塔上安装了12台多绳提升机，小时提升能力近万吨，各台提升机均由综合控制台进行集中控制。我国是提升设备的设计制造，是在解放以后才开始的。建国初期在党的领导下，新建和改建了许多矿山机械制造厂。1953年抚顺重型机器厂制造了我国第一台缠绕式双筒提升机。1958年洛阳矿山机器厂设计制造了我国第一台2*4多绳摩擦式提升机，并于1961年开始运转，这种提升机与缠绕式提升机比较，具有重量轻、体积小、安全可靠、适合较深井的特点，是现代提升机的发展方向。1971年该厂又新设计制造了JK型新系列单绳缠绕式提升机，新系列采用了一些新结构，与老式比较，提升能力平均提高了25%，而机器重量也相应的有所减少，现在已经作为国家定型产品成批生产。其他如JK系列矿用绞车，JKM及JKD系列多绳提升机在采用新结构提高产品性能方面都有较大改进和提高。多绳提升设备在我国新建和改建的矿井中已广泛采用。在老矿挖潜及矿井的技术改造中，将缠绕式提升机该为单、双绳落地式摩擦控制系统及自动化提升设备，已在矿山生产实践中使用。其他提升设备，如矿用提升钢丝绳，提升容器等近几年来也有很大发展。使用寿命较长且结构稳定的线接触、面接触、三角股、多层股钢丝绳已在一些钢丝绳厂成披生产。适合我国矿山生产的特点的单绳及多绳提升容器系列正在制定，今后将不断向自重轻、结构简单合理和大型发展。党的十一的和五届人大规定了全党全国人民在新时期的总任务，在本世纪内把我国建设成为农业、工业、国防和科学技术现代化的国家。为了实现这仪宏伟目标，煤炭工业必须大幅度的提高煤炭产量和 劳动生产率，应用现代科技成果，提高综合机械自动化水平。作为矿山生产重要环节的提升运输工作，必须适应这一新形势，保证安全、可靠、高效率地完成提升煤炭的任务。为此，应当进一步研究提升设备的基础理论；确定合理的提升方式及运转参数；改造现有提升设备；采用最新技术、最新工艺、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。现在世界矿山卷扬机的应用依然是十分看重，在不段的发展和完善设计，都在追求高效的提升设备，以便最大效率的完成生产任务创造更大的生产价值，为此，世界卷扬机的发展和设计也是进一步研究提升设备的基础理论；确定合理的提升方式及运转参数；改造现有提升设备；采用最新技术、最新工艺、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。我国最为机械制造大国，四决不会落后于其他国家在矿山卷扬机方便的设计和制造的。1 矿山卷扬机选型设计1.1 矿山卷扬机的发展与应用矿井提升设备的任务是沿着井筒提升煤炭、矸石，下放材料，升降人员和谁被，随意矿井提升社别是联系井下和地面的重要生产设备，它在整个综合机械化生产中占有重要位置。近几十年来，为提高劳动生产率和各项经济技术指标，在世界范围内进行着对矿井的根本性技术改造，这种改造的趋向是向着更集中，更大型发展。随着矿井技术改造的进程，提升设备在高校、大型、自动化方面都有飞速的进步。近代提升设备已经发展成为大型机械电气机组或机组群。箕斗有效载重在国外已经超过50吨；提升速度接近20m/s；拖动功率达到100000千瓦以上；在一个矩形的井塔上安装了12台多绳提升机，小时提升能力近万吨，各台提升机均由综合控制台进行集中控制。我国是提升设备的设计制造，是在解放以后才开始的。建国初期在党的领导下，新建和改建了许多矿山机械制造厂。1953年抚顺重型机器厂制造了我国第一台缠绕式双筒提升机。1958年洛阳矿山机器厂设计制造了我国第一台2*4多绳摩擦式提升机，并于1961年开始运转，这种提升机与缠绕式提升机比较，具有重量轻、体积小、安全可靠、适合较深井的特点，是现代提升机的发展方向。1971年该厂又新设计制造了JK型新系列单绳缠绕式提升机，新系列采用了一些新结构，与老式比较，提升能力平均提高了25%，而机器重量也相应的有所减少，现在已经作为国家定型产品成批生产。其他如JK系列矿用绞车，JKM及JKD系列多绳提升机在采用新结构提高产品性能方面都有较大改进和提高。多绳提升设备在我国新建和改建的矿井中已广泛采用。在老矿挖潜及矿井的技术改造中，将缠绕式提升机该为单、双绳落地式摩擦控制系统及自动化提升设备，已在矿山生产实践中使用。其他提升设备，如矿用提升钢丝绳，提升容器等近几年来也有很大发展。使用寿命较长且结构稳定的线接触、面接触、三角股、多层股钢丝绳已在一些钢丝绳厂成披生产。适合我国矿山生产的特点的单绳及多绳提升容器系列正在制定，今后将不断向自重轻、结构简单合理和大型发展。党的十一的和五届人大规定了全党全国人民在新时期的总任务，在本世纪内把我国建设成为农业、工业、国防和科学技术现代化的国家。为了实现这仪宏伟目标，煤炭工业必须大幅度的提高煤炭产量和 劳动生产率，应用现代科技成果，提高综合机械自动化水平。作为矿山生产重要环节的提升运输工作，必须适应这一新形势，保证安全、可靠、高效率地完成提升煤炭的任务。为此，应当进一步研究提升设备的基础理论；确定合理的提升方式及运转参数；改造现有提升设备；采用最新技术、最新工艺、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。现在世界矿山卷扬机的应用依然是十分看重，在不段的发展和完善设计，都在追求高效的提升设备，以便最大效率的完成生产任务创造更大的生产价值，为此，世界卷扬机的发展和设计也是进一步研究提升设备的基础理论；确定合理的提升方式及运转参数；改造现有提升设备；采用最新技术、最新工艺、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。我国最为机械制造大国，四决不会落后于其他国家在矿山卷扬机方便的设计和制造的。1.2 选型设计的基本原则提升设备的选型设计是否经济合理，对矿山的基建投资，生产能力，生产效率及吨煤成本有着直接的影响。提升设备选型设计只能在提升方式确定之后进行。当矿井年产量，井深及开采水平确定之后，就要决定合理的提升方式。提升方式与井筒开拓，井上下运输等环节都有着密切的关系。因此在做井初步设计时候，对提升方式要全面综合考虑。在决定合理的提升方式时，原则上要考虑如下几个因素。a 对于年产量大于60万吨的大中型矿井，由于提升煤炭及辅助提升工作量均较大，一般都设主副井两套提升设备。主井采用箕斗提升煤炭，副井采用罐笼完成辅助提升任务：如提升矸石，升降人员和下放材料设备等。对于年产量小于30万吨的小型矿井，如果只用一套罐笼提升设备就可以完成全部任务时，采用一套提升设备也是经济的。对于年产量大于180万吨的大型矿井，主井往往需要两套箕斗提升设备，幅井除配备一套罐笼设备外，多数尚需要设置一套单容器平衡锤系统以专门提升矸石。b一般情况下，主井均采用箕斗提升方式。这是因为箕斗提升方式能力大，运转费用也低。另外，在控制上易于自动化。但在特殊条件下，例如矿井生产的媒质品种多，且需要分别运送，或是保证煤炭有足够的块度，这时只好采用罐笼作为提升设备。c为了提高生产率，中等以上矿井，原则上都要采用双钩提升。如果矿井同时开采水平过多，采用平衡锤单容器提升方式是比较方便的。d 根据我国 目前实际情况，对于小型矿井，以采用单绳缠绕提升系统为好。对于年产量90万吨以上的大型矿井，以采用多绳摩擦系统为好。对于中型矿井，如井较浅，可采用单绳缠绕系统，井筒较深时可采用多绳摩擦系统，或主井采用单绳箕斗，副井采用多绳罐笼。e煤矿企业若有两个水平，且分前后开采时，提升机，井架等大型固定设备要按照最终水平选择。提升容器，钢丝绳和提升电动机根据实际情况也可以第一水平选择，待井艇延伸至第二水平时，另行更换。f确定斜井提升的合理提升方式时，一般说，小型矿井主井多用串车。产量较小时且可考虑单钩。大型斜井提升，宜用胶带运输及双钩箕斗。井筒倾角过大，虽中等井型也可使用箕斗提升方式，以防煤炭洒出。斜井副井升降人员是采用人车。以上所述，只是决定合理提升方式的一般原则。在具体设计工作中，应采用根据实际情况结合矿井条件全面综合考虑。现在将定型成套装备及成套设备补充部分中有关提升方式及提升设备的部分内容摘录于表1-1中。井型 项目提升方式主井提升机（第一水平）副井提升机（第二水平）60万吨/年一水平250米；二水平400米主井：双钩4吨单绳箕斗副井：双钩双层一车多绳罐笼2JK3/11.5型JKMI1.854型=6.45m/s配套电动机JRQ151212300千瓦（带动力制动）60万吨/年一水平350米；二水平500米主井：双钩6吨单绳箕斗副井：双钩双层一车多绳罐笼2JK3.5/20型JKMI1.854型=6.45m/s配套电动机JRQ151212300千瓦（带动力制动）90万吨/年一水平250米；二水平450米主井：双钩8吨单绳箕斗副井：双钩双层一车多绳罐笼2JK3.5/15.5型JKMI2.854型=6.85m/s配套电动YR11/6410400千瓦（带动力制动）90万吨/年一水平400米；二水平550米主井：双钩9吨单绳箕斗副井：双钩双层一车多绳罐笼2JK3/11.5型JKMI1.854型=6.85m/s配套电动机YR11/6410400千瓦（带动力制动）120万吨/年一水平410米；二水平520米主井：双钩12吨单绳箕斗副井：双钩双层一车多绳罐笼2JK3/11.5型JKMI1.854型=6.45m/s配套电动机JRQ151212400千瓦（带动力制动）120万吨/年一水平5000米；二水平700米主井：双钩12吨单绳箕斗副井：双钩双层一车多绳罐笼2JK3/11.5型JKMI2.84型=7.5m/s配套电动机YR151212640千瓦（带动力制动）150万吨/年一水平500米；二水平700米主井：双钩16吨单绳箕斗副井：双钩双层一车多绳罐笼2JK3/11.5型JKMI3.254型=9.55m/s配套电动机YR151210400千瓦（带动力制动）注：60万吨井型采用1.1矿车；90万吨井型采用1.7矿车；120万吨以上采用3.3矿车。1.3 选型设计的依据和主要内容1.3.1 设计依据1.3.1.1 主井提升1) 矿井年产量 （吨/年）；2) 工作制度：年工作日，日工作小时数t；3) 矿井开采水平数，各水平数井伸（米）以及各水平服务年限；4)装载水平与井口的高度差5) 卸载水平与井下运输水平高度差（米）；6) 散煤容量7) 井筒尺寸，井筒中布置提升设备套数；8)井筒附近地形图。1.3.1.2 副井提升1）矸石年产量。如无特别指出，可获取煤炭产量的1520%；2）矸石容量；3）各水平井深（米）及服务年限；4）最大班下井下人数；5）矿车规格；6）每班下井材料，设备及炸药等情况；7）井筒尺寸，井筒中布置提升设备套数；8）运送最重设备的重量（公斤）；9）井上下车场布置形式；1.3.2 设计的主要内容新井设计，应该参照定型成套装备的规定确定提升方式并尽量选用定型设备。但疑问各个矿井深度不同，副井提升量也很难一致，因此必须结合本矿具体条件验证选用定型设备的可能性与合理性。在验算中，如果发现个别设备选用不当时，呈请上级批准后可局部调整。此外，在定型成套装备中未予规定 的事项，例如钢丝绳规格，井筒与提升机相对位置，生产力与好电量等也要计算出来。提升设备设计的主要 内容是：1）验算定型成套装备所规定的主副井提升容器是否适用；2）计算并选择主副井提升钢丝绳；3）验算定型成套装备所规定的主副井提升机及天轮是否适用；4）对于单绳缠绕式提升系统或落地式多绳摩擦提升系统，应确定提升机与井筒的相对位置，对于塔式布置的多绳摩擦提升系统计算井塔高度；5）计算主副井提升设备的运转参数；6）验算定型成套装备所规定的主副提升电动机是否适用，计算耗电量；7）主井提升计算提升能力；副井提升制定每班作业时间平衡表；8）计算并整定主副井电控元件的参数。1.4 确定方案在确定合理的方案时，应该遵循如下一些原则：1）设计合理，技术先进；2）改建时间短，投产快；3）在满足产量的前提下，充分利用原由系统及原由设备，以节约资金。能否利用原由的系统及原有设备完成新任务，是首要解决的问题。目前国内外大中小型矿井的新井设计几乎全部选用多绳摩擦提升系统。国外改建矿井，也以多绳取代单绳。多绳摩擦提升具有显著的优点，例如安全可靠，节省刚才和技术先进等。我国生产的提升机已经系列化，已经停止生产大型的缠绕式提升机。特殊加工定货当然是不经济的。在井筒内布置两套副井提升设备，但此时必须加大井筒断面。如果选用单箕斗专门提升矸石，还要重新设计井上下矸石仓，改变地面运输系统。这时不仅增大改建费用而且延长改建期。分析如上情况后可知道，确定矿改建方案为多绳摩擦提升系统是合理的且经济的。多绳摩擦提升系统的布置方式有井塔式和落地式两种。采用落地式提升系统时，可以使用一般的钢构井架。而井塔式提升系统必须建造价值高昂的井塔。落地式提升系统的另一优点是受地震的威胁性小，国外的资料介绍，单绳缠绕式提升系统若改为多绳摩擦提升系统时，应尽先考虑落地式。这时应采用高强度和大断面的新井架。同时新井架可跨做在原来井架之外。在改建矿井的前期施工期间，仍然利用原来的提升机，原来井架照常生产。这无疑将缩短改建时间。待新提升机及新井架均可投产使用时，再拆除旧井架。这就是尽先采用落地式而不采用井塔式的主要原因。当然，落地式提升系统与井塔式提升系统相比较也有一些确定，天轮平台较复杂，井架高度稍高，钢丝绳弦裸露在大气中受雨雪侵袭而容易打滑等。综合上述情况，确定改建方案大型时多为落地式多绳摩擦提升系统。其他的选型方案设计可参照定型成套装备，选择主井提升系统。2 提升容器2.1 箕斗及其装载设备2.1.1 立井箕斗箕斗2.1.1.1 箕斗我国煤矿立井广泛采用固定斗箱底卸式箕斗，起形式有很多种，过去一些矿井普遍采用扇形闸门底卸式箕斗，现在新建矿井多采用平板闸门底卸式箕斗。箕斗由斗箱，框架，连接装置及闸门等组成。箕斗的导向装置可以采用钢丝绳管道，也可以采用钢轨或组合管道。采用钢丝绳管道时，除应考虑箕斗本身的平衡，还应考虑装煤后仍然维持平衡。所以在斗箱上部装载口出安设了可调节的溜煤板，以调节煤堆顶部中心的位置。箕斗采用曲轨连杆下开折页平板闸门的结构型式。这种闸门与老式扇形闸门相比有以下优点：闸门结构简单，严密；关闭门的冲击力小；卸载时洒煤少；由于闸门是向上关的，对箕斗存煤有向上捞回的的趋势，故当煤没有卸完时产生卡箕斗而造成段绳坠落事故的可能性小；箕斗卸载时候闸门开启主要借助煤的压力，因而传递到卸载曲轨上的力较小，改善了井架的受力状态；过卷时闸门打开后，即使脱离卸载曲轨，也不会自动关闭，因此可以缩短卸载曲轨的长度。这种闸门的缺点主要是：箕斗运行过程总由于煤重利作用，使闸门处于被迫打开的状态。因此箕斗必须装设可靠的闭锁装置。如果闭锁装置一旦失灵，闸门就会在井筒中自行打开，打开的箕斗闸门将会撞坏管道，罐道及其他设备，因此必须经常认真检查闭锁装置。为了克服上述闸门的缺点，有些矿井使用可插板式个带圆板式箕斗。我国立井使用的单绳箕斗为JL或者JLY型，多绳箕斗为JDS，JDSY和JDG型。2.1.1.2 箕斗装载设备我国过去广泛采用鼓形箕斗装载设备。这种装载设备的最大缺点是洒煤量很大，一般达到提煤量的1%，有的竟然高达4%。另外装载时不能保证箕斗的装载量。因此新的箕斗装载设备采用预先定量的装载方式，其洒量可以大大降低，一般为提煤量的0.1%，最大不超过0.3%。定量装载方式还能保证提升工作的正常化，有利于实现提升自动化。目前在新建和改建矿井的设计中，已经普遍采用定量装载设备。目前国内广泛采用的定量转载设备有定量斗箱式和定量输送机式两种。立井箕斗定量斗箱装载设备主要由斗箱，溜板，闸门，控制缸和测量装置组成。当箕斗到达井底装煤位置时，通过控制元件开动控制缸，将闸门打开，斗箱中的煤便沿着溜槽全部装入箕斗。利用压磁测重装置来控制斗箱中装煤量。定量斗箱装载设备具有结构简单，环节少，装载时不用其他辅助设备机械等优点。在我国已经定为标准设备。定量输送机装载设备的优点是：1）不需要井筒附近开凿较大的洞室；2）减少装倒次数，因而减少煤的破碎；3）向箕斗装载均匀，减少提升钢丝绳的冲击负荷；4）装载时间不受煤质的影响，有利于实现提升自动化。2.1.2斜井箕斗斜井箕斗有后壁卸载式及翻转式两种形式。煤矿斜井提升主要采用后卸式箕斗。斗箱后部安有与其铰接的扇形闸门，闸门安有一队卸载滚轮。斗箱上还安有前后两对车轮，前轮抡缘宽；后轮抡缘窄。箕斗前后抡缘宽度不一致。目的是当箕斗进入卸载位置时斗箱倾斜，箕斗顺利卸载。斜井后卸载箕斗技术规格见表2-1。箕斗型 号名义载量 t质量 kg斗箱容积跪距mm最大宽度mm高度（自轨面计）mm全长（包括绳长）mm选用轨道规格Kg/mJX-3JX-4JX-6JX-8 3 4 6 82661304549465705 13001730177015001300173017701500163014001400150014851600184019006740748087359590 242438382.2 罐笼及其承接装置2.2.1普通罐笼罐笼罐体是由横梁和立柱组成的金属框架结构，两侧包有钢板。罐体的节点采用铆焊接合的方式。罐体的四角为切角形式，这样既有利于井筒布置又制作方便。罐体顶部设有半圆弧形的淋水棚和可打开的罐盖，以供运送长材料。罐体顶部装有帘式罐门。为了将矿车推进罐笼，罐笼底部铺设有轨道。为防止提升过程中矿车在罐笼内移动，罐笼底部还装有阻车及自动开闭装置。在罐笼上部装有动作可做可靠的防坠器。以便保证生产及升降人员的安全。罐笼通过主拉杆和双面夹楔形与提升钢丝绳相连。为保证矿车能顺利地进出罐笼，在井上下装卸位置安设承接装置。标准单绳普通罐笼按照固定车箱式矿车名义载重确是为1t，1.5t及3t三种形式，每种又有单层和双层之分。多绳罐笼结构稍微有不同，其不同点是：罐笼自重较大；罐笼中留有添加配重的空间；不装设防坠器；连接装置增设钢丝绳张力平衡装置，用来调节各绳张力。2.2.2 防坠器防坠器是罐笼上的一个重要组成部分，为了保证升降人员的安全，煤矿安全规程第332条规定：“升降人员回者升降人员和物料的单绳提升罐笼，必须装置可靠的防坠器。”防坠器的作用是，当提升钢丝绳或连接装置万一断列时，可以使罐笼平稳的支撑到井筒总的罐道或制动绳上，避免罐笼坠入井底，造成重大事故。由于防坠器担任的任务重要，在井筒中运转条件较差，而且经常处于备用状态，一旦发生断列事故又要求其动作灵活可靠，因此设计制造出良好的防坠器，正确的维护个检查以保证防坠器的可靠性。就是一项十分重要的工作。对于立井防坠器的要求是：1）保证在任何条件下，无论提升速度和终端载荷多大，都能平稳可靠的制动住下坠的罐笼；2）在制动下坠的罐笼时，为了保证人身和设备安全，在最小终端载荷时制动减速度不应大于50m/，延续时间不超过0.25s，在最大终端载荷时制动减速度不应小于10 m/；3）结构简单，动作灵活，便于检查和维护，不误动作，重力要轻；4）防坠器的空行程时间，即从断绳到防坠器发生作用的时间不大于0.25s；5）防坠器每天要有专人检查，每半年进行一次不脱钩检查性实验，每年进行一次脱钩性检验，对大修后的防坠器或新装的防坠器必须进行脱钩试验，合格后方可使用。立井用防坠器一般由以下四个部分组成：开动机构，传动机构，抓捕机构和缓冲机构。其工作过程是，当发生断绳时，开动机构动作，通过传动机构传动抓捕机构，抓捕机构把罐笼支撑到井筒中的支撑物上，罐笼下坠的动能由缓冲机构来吸收。一般开动机构和传动机构连在一起，抓捕和缓冲有的联合作用，有的没有专门缓冲机构以限制制动力的大小。根据防坠器的使用条件和工作原理，防坠器可分为木管道切割式防坠器，钢轨罐道摩擦式防坠器和制动绳摩擦式防坠器。2.3 承接装置及稳罐设备2.3.1 承接装置为了便于矿车出入罐笼，使用罐笼承接装置。罐笼的承接装置有承接梁，罐座及摇台三种形式。承接梁是最简单的承接装置，只用于井底车场，且容易发生事故。罐座是利用拖爪将罐笼拖住，故可使罐笼的停车位置准确。推入矿车的冲击由托爪承担，但要下放位于井口罐座时，必须先将罐笼提起，托爪靠配重自动收回，使操作复杂化。罐笼落在井底罐座上，钢丝绳容易松弛因而提升时候钢丝绳受到冲击负荷。当操作不当时，容易发生墩罐事故。在过去的设计的矿井，一般井口用罐座，井底使用承接梁，中间水平用摇台。但在新设计的矿井都不采用罐座和承接梁，而采用摇台。摇台的使用范围广，井底，井口及中间水平都可以使用。特别是多绳摩擦提升必须使用摇台。由于摇台的调节受摇臂长度的限制，因此对停罐准确性要器较高，这是摇台的不足之处。2.3.2 稳罐设备使用钢丝绳罐道的罐笼，用摇台做承接装置时，为防止罐笼由于进出车的冲击摆动过大，在井口和井底专设一段刚性罐道，利用罐笼上的稳罐装置。在中间水平因不能安设刚性罐道。必须设置中间水平的稳罐装置。稳罐装置可采用气动或液动专门设备，当罐笼停于中间水平时，稳罐装置可自动伸出凸块将罐笼抱紧。3 立井提升容器的选择3.1提升容器的比较及应用范围箕斗与罐笼相比较有以下优点：自重小；需要井筒断面小；不增加井筒断面既可在井下使用大容量矿车；装卸载自动化而且减少所需时间。因此箕斗提升能力强。箕斗的主要缺点是：井上下均需要设置煤仓；不能运送人员，材料及设备；必需设置辅助提升设备。罐笼的优点是：不需要设置井下及井口煤仓；井架高度小；便于煤炭分类运输。其缺点是：自重大，故使提升机尺寸及电动机容量增大装卸载不能自动化。3.1.1提升容器规格的选择当设计提升设备时，应已知矿井年产量及矿井深度。在确定提升容器类型之后，还应选择容器的规格。为此需要先求出小时提升量，然后计算一次提升量Q，根据Q选择容器规格。1） 小时提升 ， t/h ( 3-1)式中 c提升不均衡系数。箕斗提升c=1.15；罐笼提升c=1.2；罐笼兼做副井提升时，c=1.25； 矿井设计年产量， t/年； 提升富裕系数，主井提升设备对第一水平留有1.2的富裕系数； 提升设备每天工作小时数，一般为14h； 提升设备每年工作日数，一般为300d。2） 箕斗规格的选择 箕斗规格根据一次提升量Q选取。一次提升量Q按下式计算： Q=， kg （3-2）式中 根据经济速度估算的一次提升循环时间。 =+u+ （3-3） 经验系数，根据经济速度=（0.30.5），m/s确定的系数，一般 =2.73.7（H800m取最小值；H250m取最大值； U箕斗卸载时低速爬行的附加时间，取10！15箕斗装卸载休止时间，按表2-2确定根据上式求出一次提升量后，应该选取与Q相等或者相近的标准箕斗。我国现在设计提升设备时，在不提高卷筒直径的情况下，尽量取采用大容量箕斗但以较低速度运行。 表2-2 箕斗休止时名义装载量 t689121620装卸载时间 s 8 10 12 16 20选取标准箕斗后应根据煤的松散容量计算其实际载量Q： Q=V， kg （3-4）式中 V标准箕斗有效容积， ； 煤或矿石的松散容重， kg/。3） 副井罐笼的选择罐笼的规格是根据井下使用的矿车来确定的。首先考虑单层罐笼，当单层不能满足要求时再考虑选择双层罐笼。对于副井罐笼的选择应考虑如下规定：a 普通罐笼进出材料车和平板车休止时间为4060；b 升降人员的休止时间采用下列数值，单层罐笼每次升降5人及以下时，其休止时间为20s，超过5人每增加1人增加1s；双层罐笼升降人员，如两层同时进出人员，休止时间比单层增加2s信号联系时间。当人员只从一个平台进出罐笼时，休止时间比单层增加一倍，另外增加6s换置罐笼时间；c 最大班工人下井时间，一般不超过40mm；d 最大班净作业时间，一般不超过5h，计算最大班人员，矸石，坑木和支架作业所需时间，应遵循下列规定：升降工人时间，按运送下井工人时间的1.5倍计算；升降其他人员时间，按升降工人的20%计算；提升矸石量按日出矸石量的50%计算；运送坑木，支架按日需量的50%计算；能够运送井下设备的最大和最重要部件；对于混合提升设备，其提升力，每班提煤和提矸石时间（均计入1.25不均衡系数）不宜超过5.5h。4提升钢丝绳4.1钢丝绳的结构、分类和 选择使用4.1.1结构矿用的钢丝绳都是丝股绳结构，即先由钢丝捻成股，再由绳股捻成绳。4.1.2分类提升钢丝绳有很多种，结构不同性质也不同。1）依绳股在绳中的捻向来分，有的左捻，即股在绳中左旋方向捻饶；右捻钢丝绳，即股在绳中以右螺旋方向捻饶。2）依据丝在股中和股在绳中捻向的关系分，有同捻，即股和绳的捻向相同；交叉捻，即股和绳的捻向相反。3）依据钢丝在股中的接触情况分，钢丝在绳股中的接触形式有点接触，线接触和面接触三种。4）依据股断面形状分。最常用的为圆股绳，这种绳的绳断面为圆形。此外还有异行股绳，绳的断面为三角形或者椭圆行，提升应用最多的是三角绳股。5）特种钢丝绳。4.1.3 使用选择选择钢丝绳时，应根据使用条件和钢丝绳的特点来考虑。不同的结构发钢丝绳的主要特点可参考表3-1。 各种钢丝绳的主要特点钢丝绳机构优点 缺点主要用途圆股绳67；619；6W（19）；6W（25）等。1.易于用眼睛检查断丝情况；2.有相当大的挠性；3.制造简单，价格低。1.随终端载荷变化有旋转趋势；2.外部钢丝易磨损。1.提升钢丝绳；2.尾绳；3.罐道绳；4.制动绳，缓冲绳。三角股绳：6（21）；6（24）；6（36）等。1.易于用眼睛检查断丝情况；2.相同条件下，比圆股绳强度大，寿命大。3.抗挤压性能好。4.外层刚绳比圆股绳耐磨。1.随终端载荷变化有旋转趋势；2.挠性比圆股绳差。1.提升钢丝绳；2.罐道绳。多层不旋绳187；347等。1.不旋转；2.有相当大的挠性。1.内部钢丝不易检查。1.尾绳；2.凿井提升绳。密封绳1.不旋转；2.密实，抗磨，抗腐蚀性能好。3.相同条件下，强度大；4.弹性伸长量小。1.内部钢丝不易检查；2.直径大时断面易变形；3.挠性小；4.制造复杂，价格高。1.提升钢丝绳；2.罐道绳。扁绳1.不旋转；2.易于检查；3.某一方向上有很大的挠性。1.易磨损；2.手工生产效率低，价格高。1.尾绳；2.凿井提升绳。4.2 提升钢丝绳的维护和试验 钢丝绳既然是提升设备中一个重要的组成部分，除了合理选择之外，还应正确的使用，精心的维护和定期的实验，以便了解钢丝绳的工作状态，延长使用寿命。4.2.1煤炭安全规程对提升钢丝绳运转维护的要求1）必须符合规定的绳轮直径和绳径比；2）绳槽直径要符合要求；3）缠绕式提升机用钢丝绳必须定期涂抹润滑油，润滑油要符合钢丝绳制造商提出的要求；摩擦提升用钢丝绳只能涂用专用的钢丝绳油；4）严禁用布条之类的东西捆在绳上做提升深度指标标记，以防止该处的钢丝绳得不到良好的润滑而发生腐蚀断丝；5）钢丝绳的运送，存放和悬挂都应该严格要求去做；6）提升钢丝绳必须每天以0.3m/s的速度进行认真的检查，并记录断丝情况，有关的断丝和钢丝绳断面缩小的极限要求可见煤炭安全规程有关规定；7）钢丝绳遭受卡罐或突然停车等猛烈的拉伸时，必须立即停车检查，遭受冲击拉伸的一段如果长度增加0.5%以上或有明显的损伤，要更换新绳；8）多层缠绕时，由下层转到上层的一段绳，由于磨损严重，必须加强检查，并且每季度要错绳1/4圈。4.2.2钢丝绳的定期试验除了日常维护检查之外，煤矿安全规程还规定钢丝绳必须定期切一段进行试验，以验证使用中的钢丝绳性能是否符合要求。1）新绳在使用之前都须要进行试验；2）除摩擦式提升用钢丝绳和尾绳以及倾角30以下的斜井专为升降物料的钢丝绳外，提升钢丝绳在使用中，必须定期切下一段做试验。升降人员或升降物料的钢丝绳，自悬挂之日起每6个月试验一次；专为升降物料的钢丝绳，自悬挂之日起一年后进行第一次试验，以后没6个月试验一次。5矿山提升设备合理运转参数的分析和计算5.1提升速度图 5.1.1经济速度在年产量及提升高度H一定时，可以采用不同的提升速度图。可以选用大容器，提高一次提升量Q，以较低速度v运行；也可采用较小容器，降低Q值，以较高速度运行。后一种方案的极限情况，如图（5-1）中三角形速度图所示，这时已经没有等速阶段了。由于v不同，可以画出多个梯形速度图，所有速度图的面积都代表提升速度H，因而都相等。为了分析问题方便，图5-1按加，减速度相等的原则绘制。对于图中的梯形速度图，一次提升时间T与最大速度v有如下关系：T= + （5-1）式中 T梯形速度图的一次提升时间； V梯形速度图的最大速度； a加速度； H提升高度。 对于图3-1中的三角形速度图，提升高度H为： H= （5-2）式中 三角形速度图的一次提升时间；三角形速度图的最大速度。式（5-1）中的加速度a可以用三角形速度图的参数表示：A= （5-3）式（5-2），（5-3）代入式（5-1），并写成如下形式 = （5-4）5.1.2 标准速度提升机的卷筒是由电动机经由减速器拖动的。卷筒圆周最大速度与电动机额定转数之间的关系为： =，m/s （5-5）式中 D卷筒直径，m； I减速器减速比； 电动机额定转数，r/min 一台提升机，选择不同的转数的电动机和速比不同的减速器，可得到有限的几个最大速度。称为这些最大速度为标准速度。不同形式提升机的标准速度可参照有关资料认真的选择在进行其他的工作。根据式（5-5）确定的标准速度，还必须符合煤矿安全规程的规定。对提升最大速度的有关规定是：1）立井中用罐笼升降人员的最大速度不得超过下列公式的数值，但最大不得超过16m/s； 0.5，m/s （5-6）2）立井中升降物料时，提升容器最大速度不得超过下列公式求出的数值： 0.6，m/s （5-7）5.1.3加速度和减速度在确定经济速度时，已经对加减速度做了原则的考虑。在标准速度确定后，必须确定合理的加减速度，以便计算拖动力。确定合理的加速度的实质是确定合理的减速方式。煤矿安全规程规定，竖井运送人员的罐笼提升设备，加，减速度应小于0.75m/；竖井运送货载的提升设备，虽没有限制，但考虑到动载不宜过大，加减速度以不超过1.2 m/为好。5.2提升设备运动参数的确定5.2.1箕斗采用的六阶段速度图及各参数的计算对于箕斗提升设备，提升开始后，应首先防位于卸载位置的空箕斗。箕斗在卸载曲轨内运行速度v不好过大，一般限制在1.5m/s以下，加速度a也应限制在0.3 m/以内。箕斗离开卸载曲轨后，就不再受上述限制。接近提升终了前，为了准确的停车，箕斗应以较低的稳定速度运行一段距离。稳定低速度运行的距离称为爬行距离，稳定速度称为爬行速度。由于箕斗的爬行速度距离大于箕斗在卸载曲轨内运行时箕斗所经过的垂直距离，所以重箕斗在卸载曲轨内运行的速度即是爬行速度。一般取爬行速度为0.5 m/。这样，重斗在卸载曲轨内运行，是安全可靠的。最后，接近提升终了位置时，迅速停车。箕斗采用六阶段速度图时，运动参数计算步骤如下：1）H及Q是已经知道的 ；2）根据经济速度已经确定了好标准速度及合理的加、减速度；3）选择合适的v及h。卸载距离与箕斗形式有关，可从箕斗规格表中查取，若表中无此数据，可近似取h=2035m；4）选择合适的爬行速度和爬行距离。常取爬行距离=2.5m。手动控制取较大值。5）抱闸停车时间1s。6）其他参数可查阅相关资料并计算可得到。6单绳缠绕式提升机卷筒的设计与计算6.1卷筒的结构和失效形式6.1.1卷筒结构根据制造的工艺不同，可把提升机的卷筒结构分为铸造、焊接混合型的和焊接型的。6.1.2卷筒的失效形式卷筒的失效形式主要有：1） 裂纹出现于筒壳、支轮及支环上。筒壳上的裂纹多出现于圆周方向和螺钉孔处。支轮的裂纹多出现于焊接缝隙处，或者支环断裂。2）局部变形过大多数是筒壳中部塌陷。3）连接螺栓被间接或弯曲变形过大造成这些失效的原因是复杂的，需要具体分析，一般来说可能有：1）理论计算有误例如某矿使用的241.7仿苏型提升机，根据正确计算用34个支环，而实际只有两个，故造成卷筒强度不足；2）结构设计不良 造成卷筒各部分刚度相差过大。例如所加支轮和支环的结构不合理，形成局部刚性过高从而导致局部应力过高，不符合弹性均匀化设计原则。3）加工安装不当例如卷筒不圆，或支环与筒壳帖和不好等；4）使用维修不当例如过载，以及加速度过大等。5）原材料有缺陷例如内部裂纹等；6）焊接工艺不当例如焊条或焊接参数选用不当，焊接出清洗不干净，以及焊接后不进行热处理不当造成焊接残余应力过高等；7）原设计许用应力选取过大例如苏制提升机。标准中可以采用8t底卸式箕斗，钢丝绳直径可达180200MPA因此就很容易出现裂缝。6.1.3筒壳许用应力的确定筒壳和支环的材料通常是A3和16Mn，铸造支轮多用ZG35。A3的厚度在2040mm时230MPA，=400MPA。16Mn的厚度在2040mm时290330MPA，=500MPA。安全系数的确定是一个比较复杂的问题。它主要取决于下列几种因素：1）原材料的稳定情况，包括材料的性质，原材料的尺寸变化，制造工艺的稳定性等；2）计算的精确度，包括外载荷，以及应力等的计算的精确度；3）零件的重要程度。卷筒的焊接缝隙和连接螺栓的许用应力至今尚无统一认识，设计可以参照卷筒的母材料许用应力或参照结构设计规范选取，见表6-1表6-1 焊缝和连接螺栓的许用应力（单位为MPA）工 况 A3（2040mm） 16MPA（2040）对接：拉压 剪 155 95 230 140 角焊精制螺栓板材：压精制螺栓板材：拉精制螺栓板材：压精制螺栓板材：拉精制螺栓板材：剪 110 230 130 185 135 90 160 410 275 6.2支轮计算支轮的强度较核包括两部分：轮缘与轮辐。铸造支轮在满足工艺尺寸时强调一般足够，可不必较核。对于强支撑的焊接支轮，轮缘的强度也可不必较核。圆板式支轮的计算可直接引用薄板的计算公式而与圆环支轮有所不同。提升机支轮工作时候承受的