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文档简介

1、第六章主立井单绳缠绕式提升设备的选型计算、提升容器的选择1确定合理的经济速度 立井提升的合理经济速度为 V j =0.4 H 式中 V j 经济提升速度, ms; H 提升高度, m; H=H s +H x+HzHx- 卸载水平与井口高差,简称卸载高度,m,箕斗: Hx =18m 一 25m,罐笼 Hx=0;m,箕斗: Hz =18m25m,罐笼 Hz =0;Hz装载水平与井下运输水平高差,简称装载高度,Hs 井筒深度, m。2 估算一次提升循环时间 ( 按五阶段速度图估算 ) 式中 T j - 根据经济提升速度估算的一次提升循环时间,s;Tjvjavja 提升加速度,2 0.8m s2;ms

2、2,在以下范围内选取:罐笼提升时,u容器爬行阶段附加时间,箕斗提升可取10s ,罐笼提升可取0.75ms2,箕斗提升时,5s; 休止时间。3、计算一次合理的经济提升量AncafTjmj3600brt式中 rn j- 一次合理的经济提升量, t ;A n 矿井年产量, t a;C 提升不均衡系数,对于主井提升设备:有井底煤仓时,12;a f提升能力富裕系数, 主井提升设备对第一水平应留有11115,无井底煤仓时,12 的富裕系数;b r 提升设备年工作日数,一般取b r =300d ;t 提升设备日工作小时数,一般取t=14h 。根据计算出的一次合理的提升量mj 取之相近的标准容器, 并列表记录

3、其技术规格。4确定实际一次提升循环时间T x 及完成年产量 An 的最大提升速度 V m。1) 根据所选出的型号,计算一次提升循环所需要的时间为Tx3600br tmTxcAnaf2) 计算提升机所需的提升速度aTx (u ) a2Tx (u )2 4aH vm( 3)2二、提升钢丝绳的选择计算当选定标准容器之后,则可按下边的公式计算钢丝绳每米质量mpm mzHcgma 0m 一次提升货载质量, kgMz提升容器自身质量, kg ; m p提升钢丝绳每米质量, kg m; g 重力加速度, m s2;H c 钢丝绳最大悬垂长度, m,H s - 井筒深度, m;H z 装载高度, m,罐笼提升

4、, Hz =0 ,箕斗提升, Hz =18m一 25m;H j井架高度,井架高度在尚未精确确定时, 可按下面数值选取: 罐笼提升, 15m一25m; 箕斗提升, 30m 35m。 B 钢丝绳的抗拉强度, Pa,ma- 钢丝绳的安全系数。计算出 mp 后,从钢丝绳技术规格表中选取与之相近或稍大的钢丝绳,列表摘录有关钢丝绳的数 据,并按规定和国标,写出所选钢丝绳的完整标记。钢丝绳选出后,应按照实际所选钢丝绳的数据验算其安全系数。QpQ Qz pHma式中 Q p 所选钢丝绳所有钢丝破断力之和, N,在钢丝绳规格表中查取。三、矿井提升机和天轮的选择计算1、提升机滚筒直径的确定 煤矿安全规程规定,提升

5、机滚筒直径的确定与钢丝绳直径、钢丝直径的关系如下:对于地面使用的提升机D 80dD 1200d式中 D 滚筒直径, mm;d 钢丝绳直径, mm; 钢丝绳中最粗的钢丝直径, mm,其值在钢丝绳规格表中查取。根据计算值选取标准的滚筒直径。2 、提升机滚筒宽度的验算 单滚筒或双滚筒提升机,每个滚筒的实际容绳宽度为: 单和多层缠绕时分别为B (H 30 3)(d )DB (H 30 (4 3)(d )k dp式中 B 提升机所需的滚筒缠绳宽度, mm;D 多层缠绕时平均缠绕直径,即k 缠绕层数。3、提升机的最大静张力和最大静张力差的计算 为了保证提升机有足够的强度,还必须验算所选提升机的最大静张力及

6、最大静张力差, 使其满足下式,Fjmax Q Qz pH FjmaxFcmaxQ PH Fc max 4、确定提升机的标准速度根据公式 (7 6)计算出 B和根据 D、 F jmax、 Fcmax选出的提升机型号,在提升机规格表中选出提升机的标准速度5、天轮的选择Vm,同时,减速器的传动比也就随之确定。天轮也按确定滚筒直径的公式计算, 同样选定后要摘录其有关技术数据。四、矿井提升机与井筒相对位置的计算1、井架高度Hj Hx Hr Hg 0.75Rt式中: Rt 天轮半径, m;H g过卷高度, m;Hr 容器全高, m,此值可由容器规格表中查得将上式的计算值圆整为稍大的整数。2、滚筒中心线至井

7、筒中提升钢丝绳间水平距离Lsmin 0.6Hj 3.5 D式中 H j 井架高度, m;D 提升机滚筒直径, m。 计算结果一般取较大的圆整值。3、钢丝绳弦长Lx (Hj c0 )2 (Ls D2t)2式中 D 天轮直径, m;c o滚筒中心线至井口水平的高差,m,此数值决定于提升机滚筒直径、提升机房的结构和地形等情况,设计时一般取 co: 1m 2m。4、钢丝绳的外偏角和内偏角(1) 、双滚筒提升机单层缠绕时 最大外偏角和内偏角saB 3(d )a1 arctan 2Lxa2 arctansa2B (H 30DLx3)(d )式中 B 提升机滚筒宽度, m;S 提升机两天轮间距离, m,此值

8、决定于容器规格及容器在井筒中的布置方式,与采用的 罐道形式也有关;a两滚筒之间的间隙, m,不同形式的提升机。值不尽相同,可参阅提升机规格表的有关参 数得出;d钢丝绳直径, m; 钢丝绳缠绕在滚筒上的绳圈间隙,m;Lx 钢丝绳弦长, m。H提升高度, m;D 提升机滚筒直径, m。(2) 双滚筒提升机多层缠绕时saa1 arctanLxsa2a1 arctan 21 Lx5、提升机滚筒的下出绳角arctanH j c0Ls RtarcsinDt D2Lx五、提升电动机的初选计算 1、电动机的估算功率P kmgvmkQvmP 1000 j 1000 j式中 P 提升电动机估算功率, kW;v m

9、提升机的标准速度, ms;k 矿井阻力系数,箕斗提升K=115,罐笼提升 k=1 2;m 一次提升实际货载质量, kg ;Q 一次提升实际货载重量, N; 考虑提升系统运转时,有加、减速度及钢丝绳重力等因素影响的系数,箕斗提升: 1.2 1.4 ,罐笼提升 1.4 ; j - 减速器传动效率,单级传动功0.92 ,双级传动 0.85 。2、电动机的估算转数60vmi nD式中 i 减速器的传动比;D 提升机滚筒直径, m。3、初选电动机按上面计算出来的 P、v m在电动机技术数据表中选用合适的电动机,并摘取有关技术数据。Dnevm4、确定提升机的实际最大提升速度60i式中 V m 提升机实际最

10、大提升速度, m s;n 已选出电动机的额定转数, r min 。由上式计算出来的 vm之值还应符合煤矿安全规程对最大提升速度的要求。六、提升系统的变位质量m m 2mz 2mpLp 2mt mj md式中: Lp提升钢丝绳全长, Lp=Hc+Lx+3 丌 D+30+n丌 D,m; Hc钢丝绳的悬垂长度, m;Lx钢丝绳弦长, m;3D3 圈摩擦圈绳长度, m;30 试验绳长度, m;n D多层缠绕的错绳用绳长, m; n=2 4 圈; mp提升钢丝绳的每米质量, kg m; mt 天轮的变位质量, ks;mj提升机 (包括减速器 ) 的变位质量, kg。mdGD2七、提升设备的运动学计算1.

11、5m/s ,需要有初加速阶段,在停车 保护装载设备, 提高停车的准确性,1、提升速度的阶段的确定立井底卸式箕斗,为了保证箕斗脱离卸载曲轨时的速度不大于 前为了补偿减速行程的误差及限制重箕斗对井架和曲轨的冲击, 故需要设爬行阶段,帮采用六阶段速度图。2、提升加速度的确定( 1) 箕斗提升初加速度 ao 的确定 如上所述,为了保证提升开始时,空箕斗对卸载曲轨及井架的冲击不致过大,箕斗离开卸载 曲轨时的速度被限制在 vo 15m s。aov02h0主加速度 a1 是按安全经济的原则来确定的,主加速度的大小受煤矿安全规程、减速器强度、电动机过负荷能力三个方面的限制。(1) 煤矿安全规程 对提升加、 减

12、速度的规定: “立井中用罐笼升降人员时加速度和减速度,2都不得超过 075m s2;对升降物料的加、减速度规程没有规定,一般在竖井,加、减速度最大不 超过 1 2m s2。(2) 按电动机的过负荷能力来确定。0.75 Fe kmg mpgHma10.75 Fe kmg mpgHa1m式中 Fe 电动机的额定拖动力, N;Fe 1000Pe jPe- 电动机额定功率, kW; j 传动效率; 电动机过负荷系数。(3) 按减速器允许的输出传动转矩来确定。a12MDmax (kmg mpgH) m md式中 M max 减速器输出轴最大允许输出转矩, Nm,可由提升机规格表查得;D 滚筒直径, m。

13、 综合考虑上述三个条件,按其中最小者确定主加速度d1 的大小。3 、提升减速度的确定 提升减速度一般取与加速度相同值。它不仅需要满足上述煤矿安全规程的规定,同 时还与提升设备所采用的减速方式有关。目前提升机的减速方式有以下三种:1 自由滑行减速kmg mp gH2 电动机减速方式kmg mpgHma3 0.35Fekmg mpgH 0.35Fa3m3 制动减速方式kmg mpgHma3 0.3mgkmg mpgH 0.3mga3m4、提升速度图参数计算( 1) 卸载曲轨中初加速时间t0v0a02) 主加速阶段加速时间vmv0a1加速阶段的行程h1vm2v0 t113)主减速阶段减速阶段时间t3

14、vm v4减速阶段行程a3h3vm v4 t2t34)爬行阶段 爬行时间t3h4v481 查出。爬行速度阶段的爬行距离及爬行速度值由表( 5) 抱闸停车阶段t 5=1s ,( 6) 等速阶段等速阶段的行程h2=H-ho-h 1-h 3-h 4等速阶段的时间h2 vm7一次提升循环时间Tx=t0+t 1+t 2+t 3+t 4+t 5+速度图计算完后,需重新验算提升能力富裕系数af 。提升设备小时提升能力为3600AsmsTx提升设备的年实际提升量为提升能力的富裕系数为式中 A n矿井设计年产量, t 年;b r 年工作日数,日年;r 每日提升小时数, h日;c 提升不均衡系数,主井提升,一般有

15、井下煤仓时取1 101 15;无井下煤仓时取120最后绘制出提升速度图。八、提升设备的动力学计算 单绳缠绕式无尾绳提升设备的基本动力方程式为F kmg mp g(H 2x) ma(1) 初加速度阶段 提升开始时, x=0 , a=a0,故拖动力 F0 为F0 kmg mpgHma0出曲轨, x=h0,a=a0,拖动力为 F0为F0 kmg mpg(H 2h0)ma0(2) 主加速阶段 a=a1 , x=h0开始时,拖动力为 F1F1 kmg mpg(H 2h0 )ma1, a=a1, x=h0+ h 1 拖动力为 F1F1 kmg mpg(H 2h0 2h1)ma1(3) 等速阶段 x=h0+

16、 h 1,a=0 开始时,拖动力 F2 为F2=F 1- ma1终了时F 2=F2-2 m pg h 2(4) 减速阶段 开始时,拖动力 F3 为 F3= F 2- ma3终了时F 3=F3-2 m pg h 3(5) 爬行阶段 开始时,拖动力F4= F 3+ ma3终了时F 4=F4-2 m pg h 4根据本节计算结果画出力图,数值标人图中。在设计说明书中,速度图和力图是绘制在起 的。九、提升电动机容量的计算1、提升电动机等效容量的计算式中I 电动机定子绕组中通过的电流;dq r 电动机定子绕组产生的热量。式中 F d提升电动机作用在滚筒圆周上的等效力,N;T d等效时间, s,对于强制通

17、风电动机 Td=Tx。对于自带风扇装置的电动机,其等效时间为T d=a(t o+t 1+t 2+t 3+t 4+ )+t 2+ 式中 a 考虑电动机在低速运转时的散热不良系数; 考虑停车间歇时间的散热不良系数; 休止时间, s。TxF 2d0F02 F02 t F12 F12 t F222 t02 t1F2F F232t2 22F32 F32 t F42 F42 tt3t42利用上式计算时, 若采用减速方式不同,F3 、F 3的数值 也不同, 爬行阶段也类同。电动机的等效容量为PdFdvm1000 j式中 Vm- 提升容器的最大提升速度, m s; j 提升机减速器的效率,一级传动时 j =0

18、 92;二级传动时 j =0 85。2、电动机容量的验算根据上式计算出电动机的等效容量Pd后,需按如下三个条件来验算前面初选的电动机的容量是否合适。( 1) 按电动机允许发热条件应满足Pd Pe式中 Pd初选电动机的额定功率。( 2) 按正常运行时电动机过负荷能力应满足0.75式中 F max力图中最大拖动力, N;F e- 初选电动机的额定出力, N; 入初选电动机的最大过负荷系数。( 3) 在特殊情况下,电动机过负荷能力应满足Ft 0.9 FeFt 为特殊过负荷力,在下列情况下发生:(i) 普通罐笼提升时, 空罐笼位于井底支撑装置上, 而把井口重罐笼稍向上提起时产生 的特殊力为FtQ Qz pH式中 F t考虑到动力的附加系数,取 J二 105110;Q 一次提升货载重量;Q z容器自重。(ii) 在更换水平或调节绳长时,打开离合器而单独提升空容器时产生的特殊力为FtQz pH按上述三个条件验算时,其中有一个条件不满足,则必须重选电动机,并重新计算提升系 统变位质量, 计算运动学、 动力学、校验电动机容量, 直到合适为止。 如果仅条件 3中的(1) 不满足, 可考虑改用摇台代替罐座。10十、提升设备的电耗及效率的计算1、一次提升电耗Tx1.02vm 0 FdtW0jd式中 F 力图中各

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