毕业论文矿井主井提升系统分析解析

1、目录第 1 章 概 述 2.第 2 章 主井提升设备选型与设计 3.2.1 设计依据 32.2 提升容器选择 3.2.3 提升钢丝绳选择 5.2.4 提升机选择计算 9.2.5 提升机与井筒相对位置计算 9.2.6 按防滑条件确定加配重 mzp 1.0.2.7 校验钢丝绳强度 112.8 校验提升机强度 1.2.2.9 衬垫比压验算 1.3.2.10 提升系统变位质量Sm 1.3.2.11 运动学计算 1.4.2.12 防滑验算 2.0.2.13 动力学计算 2.3.2.14 验算电动机容量 2.4.2.15 提升设备吨煤电耗及效率 2.5.2.16 校验提升能力A126小 结 2.9.参 考

2、 文 献 3.0.12第 1 章 概 述该矿是一座年产原煤 320万吨的大型现代化矿井， 新井采用主、 副井混合多绳摩擦轮提 升。矿山南有京唐港，西有塘沽港，公路、铁路、海运极为便利。矿业分公司煤种以肥煤为 主，并有少量气肥煤和焦肥煤， 拥有国内较为先进的大型综采设备， 采煤机械化程度为 100%； 建有一座原西德引进设备、 年入洗能力达 400 万吨的大型现代化洗煤厂。 洗煤采用分计入洗、 块煤重介、末煤跳汰、煤泥浮选的联合工艺流程， 主要产品有精煤、 洗混块、洗末、煤泥等。 现年产 9级和 10级精煤 90万吨，广泛应用于冶金、铸造、化工等行业。随着煤炭开采的机 械化程度的提高， 矿井提升

3、工作是重要环节， 从井下采出的煤炭及矸石的提升， 材料的下放， 人员和设备的升降，都是由提升设备来完成的。随着矿井开发深度的增加和一次提升量的增大， 多绳摩擦式提升机在矿井生产中应用逐 渐增加。多绳摩擦式提升机最大的优点是适用于深井， 完成单绳缠绕式提升机不能承担的提 升任务。当多绳摩擦轮提升机安装在井塔上时，减少了工业广场的占地面积，并为地面生产 系统的布置创造了有利条件。多绳摩擦式提升机是今后提升设备发展的方向之一。本设计依据某矿新井现场条件，设计年产量为 219 万吨，做主井井塔式 多绳摩擦提升设备选型，设计内容主要包括：矿井概况；提升容器、提升钢丝绳、提升机等 提升设备选择；提升设备运

4、动学与动力学计算；防滑计算与校验；绘制提升机房大厅设备布 置图一张，绘制新井井筒设备平面图一张。第2章 主井提升设备选型与设计2.1设计依据1、井筒直径：7.8m；42、设计年产量：219 10 t/a ;3、年工作日：300d;4、日工作小时：14h；5、井口标高：30.5m；6、二水平标咼：一490m7、装载高度：44.73m；&卸载高度：14.049m；丄/39、散煤密度：1.05 t/m；10、电压等级：6000V.根据以上资料，现设计如下:22提升容器选择、提升高度H计算H = Hs +Hx + Hz(m)=520.5+14.049+44.73 = 579.279(m)式中Hs井筒深

5、度520.5m； 卸载高度14.049m；Hz 装载高度44.73m.二、合理的经济速度VjVj = 0.4 H (m/s)= 0.4 579.279 = 9.63( m/s)式中H 提升高度579.279 m.三、估算一次提升循环时间TjTj = Vl+ H + m+ qai Vj(s)9.63+0.75579.2799.63+ 10+ 16=98.99(s)式中印一初定主加速度值，箕斗可取a1 0.75m/s ；箕斗在卸载曲轨内减速或爬行所需附加时间，箕斗提升取10s；二装卸载休止时间取16s ;四、估算一次合理的经济提升量 mC代创f C? Tj3600br t219 仓山04 1 仓山

6、.15 98.993600 创300 14=16.49(t/ 次)式中A矿井设计年产量219 104 t/a ;af 提升能力富裕系数；仅考虑：水平提升取af = 1;C 不均匀系数；考虑井底设置煤仓取C=1.15 ;br年工作日300d;t日工作小时数14h。根据一次合理的经济提升量 mC查表【8】选箕斗选择JDG-16/150 X6型多绳箕斗（注 意：箕斗钢丝绳根数应与主提升钢丝绳根数一致），箕斗主要技术参数：箕斗名义载荷一一16t ;3箕斗有效容积 17.6 m ；箕斗最大终端载荷60t ；提升主绳根数一一6根；箕斗自身质量15t ；箕斗全高15.6m.五、计算实际一次提升量（一）、定量

7、装载实际一次提升量口实=m（二）、实际装载m实=r?V 1.05? 1.7618.48（t /次）式中：山实标准箕斗有效容积，t ;r 煤的松散密度，t/m3，r=1.05，考虑到m6t/次，已能满足生产要求，故后 面计算中取m =160kg/次采用定量装载。（三）、计算一次提升循环时间T = 3600br 鬃 mX = C 氯 n af=3600 创300 14?161.15 创 219 104? 1 = 96.05(s)（四）、计算提升机所需的提升速度a臌U (m+ q) - Ja- (m+ q)2- 4aH20.75 16.05-(10 +16)-.,0.752 臌605-(10+16-

8、4创0.75579.279= 2=10.31 (m/s)提升机的最大提升速度应符合煤矿安全规程的规定：对立井箕斗 Vm 6- H = 06 579.279 = 14.44(m/s)VmC= 10.31 ms ma = 6.8810式中：Qp钢丝绳破断拉力总和N, Qp= 816500N血丿钢丝绳安全系数（查2010版煤矿安全规程P215页）m6.88.二、平衡尾绳选择平衡尾绳品种选择：采用重尾绳时提升有利。考虑到圆股绳6X 37平重柔性较好，货源易解决，故采用6X 37点接触钢丝绳。计算平衡尾绳每米长度质量叫：mq二也？mp6? 4.756 9.512(kg/m)3尾绳只承受本身质量，抗拉强度

9、可选用6=1400MPa根据计算抗拉强度 6 , mq查钢丝绳技术规格表选尾绳。主要技术参数：选两根：钢丝绳抗拉强度6 =14MPa钢丝绳每米长度质量叫11.074 kg/m钢丝绳直径 d = 56mm再选一根：川=14MPamqi= 6.553kg/md i= 43mm尾绳与主绳每米长度质量差：51D =询讥 - npmp=(n qmqi+mq? -n pmp=(2? 11.074 6.553)- 6? 4.756=0.165(kg/m)2.4提升机选择计算一、提升机摩擦轮直径的计算煤矿安全规程规定：落地式及有导向轮的塔式摩擦轮提升机，提升机摩擦轮直径D需按下列条件确定，井上用：D 启90d

10、D K12006:绳中最粗钢丝直径：=2.5mm。D _90 35 =3150(mm)D 一1200 2.5=3000 mm 取 3500mm二、提升机选型根据计算出的D值取大值，查表选择提升机：JK 3.5/6 (E)型多绳摩擦式提升机， 主要技术参数：主导轮直径D= 3.5m ；导向轮直径Dd = 3m ;最大静张力Fj = 800kN ;最大静张力差Fcmax = 230kN ;提升机变位质量Mj = 11400kg ;导向轮质量讥=2520kg。2.5提升机与井筒相对位置计算、井塔高度HjHt = Hx +Hr +Hg + 0.75 Rx+HmdHt井塔高度Hj =50.95m前面已计

11、算，如图1所示，结合现场实际，井塔各部分尺寸如下:井塔高度50.95m；-卸载高度14.049m；Hr容器（箕斗）全高15.6m,箕斗箱高度11.3m；Hg过卷高度查规程，取10mH箕斗箱顶部至防撞梁底之间的距离11.651 m，结合现场实际确定;H防撞梁的底部到导向轮的中心线的距离6.65m；Rd导向轮半径1.5m；7.3m。L0Hmd 摩擦轮与导向轮之间的垂直高差二、确定主导轮与导向轮之间的水平距离L0 = S+Rd-Rm=2.2+1.5-1.75=1.95m式中 S 两容器中心距离2.2m ；Rd导向轮半径1.5m；Rm 主导轮（摩擦轮）半径1.75m。三、确定围包角?主导轮与导向轮中心

12、距离bb= , Lo2+Hmd (m) = .1.952 + 7.32=7.56(m)a = 180+ q= 180+ 10.5 = 190.53 ha= 6.88满足要求式中：np,nq分别为主绳和尾绳根数,np= 6,nq= 2+1 m容器配重加配重后钢丝绳终端载荷 36258kg；mp ,mq 分别为主绳和尾绳每米长度质量mp = 4.756kg / m ；mq0= 11.074kg/mmqii二 6.553kg/mH 提升高度579.279m；提升容器在卸载位置至主导轮中心高差35.96m；HjC提升容器卸载位到天轮中心线的距离36.9m；Hh尾绳环高度，17.35m；讥值杳规程：血=

13、7.20.0005出=6.8828 Fmz + mzp + np鬃p Hj + 氏鬃q (H + Hh)gi m、钢丝0绳最大静张力58Fj6创J4.756 36.9+ (2? 11.074 6.553(579.279 17.3() ? 9.8=53346(N)式中mzp容器配重质量5258kg；mz 容器自身质量15000kg ；其余符合同前。二、钢丝绳最大静张力差Fc Fc =m+D?Hg (16000 + 0.165 创579.279) 9.8= 157737(N)式中 m 次有益提升量，16000kg；H 提升高度，579.279m；D 尾绳与主绳每米长度质量之差 0.165 kg/m

14、 , D = nq ?mq np ?mp.Fj 533461NV 轾=800000NFc 157737N Fc= 230000N满足要求2.9衬垫比压验算一、初选衬垫m二0.2FB= 2MPanp 鬃D di000 + 2? 150002? 52586创4.756 (579.279 + 2? 36.9)(2? 11.0746.553)(579.279 + 2? 17.35)m+ 2mz + 2mZp+ np?mip(H 2Hj )+nq?riq(H 2Hh)o Fb = ?g轾6 创3.5 0.035=9.8 犏犏=1236987.648Pa = 1.2MFaFB = 1.2MPa nj(N)

15、 =1000创2050 0.9811=182636(N)k 矿井阻力系数，箕斗取1.15 ;次有益提升量16000kg；A 主、尾绳每米长度质量之差 0.165kg/m ;m提升系统变位质量112692kg（三）、按防滑条件计算允许的加速度（按提升开始考虑）1、计算提升侧钢丝绳静张力Fsj卩司=m+ mz+mzp+ rp?mp(H HjF+riq鬃q Hh?g W； =奔000+ 15000+ 5258 + 6创4.756 (579.279+ 36.9) + (2? 11.074 6.553)仓山 7.紗 9.8+ 15680=548191(N)式中 Ws上升侧矿井阻力，=0.1m g =0.

16、1 16000 9.8 =15680(N) m 一次有益提升量16000kg；其余符合同前。鬃Hh）g-W；=36098(N)=轾500+525计6创4.算6 36.9+（2? 1域74 6侧53（57新791翌5? 9.绳 0.1创静000 9张力Fx式中Wx下放侧矿井阻力W0.1m g 3、计算上升侧变位质量msms =548191- 0.1 创16000 9.89=54338(kg)4、计算下放侧变位质量叫mx =Fxj + 叫 +mxg=g360981 + 0.1 创16000 9.8+ 2520? 9.89.8=40954(kg)式中mx导向轮变位质量2520kg；5、按防滑条件确定

17、加速度a1空j竺32亦)(eg- 1)mx+ 1.25(ms+ mx)_ 0.94? 3609811.25(548191- 360981)0.94? 409541.25(54338 + 40954)=0.668(m /s2)根据以上计算结果取最小值，取a1 = 0.67m/s三、主减速度a3确定（一）、规程规定同加速度a1。（二）、采用自由滑行减速时a3?驾壘gm1.15 16000+ 0.165?579.279?9.8!.6(m/s2)112692式中k 矿井阻力系数，箕斗取1.15 ;次有益提升量16000kg；主尾绳每米质量差值,二 0.165kg / m .7m 提升系统变位质量 m=

18、112692kg;(三) 、按防滑条件计算允许的减速度a3 (按提升终了考虑)1计算上升侧钢丝绳的静张力FsjFsj = m+ mz + mizp+ % 鬃H j nq?miq(HHh)g + W$=16000+ 15000 + 5258+ 6创4.756 36.9+ (2? 11.074 6.553)? (579.279 17.35)夕 9.8+ 0.075 创16000 9.8=545221(N)式中Ws_上升侧矿井阻力，Ws =0.075m g ；其余符合意义同前。2、计算下降侧钢丝绳的静张力FxjFxj = mz+ mzp+ np?mp(H HjF+n鬃m Hhg-W=轾5000+ 5

19、258+ 6创4.756 (579.279+ 36.9)+ (2? 11.074 6.553)?17.35 ?9.8 0.075创16000 9.8=363965(N)式中WX 二WS 二 0.075m g3、计算上升侧变位质量mSFsj-W4+g(kg) =545221- 0.075创16000 9.8+ 2520? 9.89.8=56955(kg)式中m导向轮变为质量2520kg4、计算下降侧变位质量 叫mix =Fxj + Wx -(kg)=363965+ 0.075创16000 9.89.8=38339(kg)5、按防滑条件计算允许的减速度a3a3厂呱+1.25(爲-切2)(e- 1)

20、ms+ 1.25(ms+ mx)_ 0.94? 5452211.25(545221- 363965)0.94? 569551.25(56955 + 38339)=4.28(m /s2),取a3= 0.75 m s2四、速度图各参数计算(一)、初加速度段2 2a0 = V-0 = 15=0.48(m. s2)初加速度2hx 22.35式中hx v。箕斗离开卸载曲轨的速度，一般v-1.5m/s ；卸载曲轨行程，查书2.35 m ;t 二也(s)=初加速时间a01.50.48=3.1(s)。(二) 、主加速段主加速度t1 =主加速度时间Vm- V(s) =11- 1.50.67=14(s)h = V

21、m+ Vo?t1(m)11+ 1.5? 14 87.5(m)主加速度行程2 2 、，。（三）减速度2a3 = 0.75 m/st3 =减速度时间Vm- V4(s)=11-75.5=14(s)a30.75式中V4 爬行速度 查表取值v4= 0.5m/s减速行程h3 =Vm +V4住彳S?14280.5(m)0（四）爬行段爬行速度v4=0.5m/s 爬行距离H4 = 2.5m（查表）；（查表）；薯=5（s）爬行时间V40.5（五）等速段等速段行程h2= H - hx- h1- h- hjm)二 579.279- 14.049- 87.5- 80.5- 2.5= 395(m)等速段时间t h2t2=

22、VT395石=35.9(s)（六）一次提升循环时间TxTx = t0 + t| + t2+ t3 + t4 + t5 + 0 = 3.1 + 14 + 35.9 + 14 + 5 + 1 + 16 = 89(s)式中：t5制动轮抱闸停车时间可取1s；二休止时间，查表16S02.12防滑验算为了防止钢丝绳滑动，保证摩擦提升安全可靠运行，必须进行防滑验算一、静防滑验证.9444心63965= 1.9 1.75 合格Fsj-Fxj式中Fsj提升终了时上升侧钢丝绳静张力,Fsj =545221N参见前述计算防滑允许的减速度中相应的提升终了时下降侧钢丝绳静张力,Fxj 二 363965N参见前述计算防滑

23、允许的减速度中相应的Fxj。545221- 363965、动防滑验算（一）、加速终了时，上升侧钢丝绳静涨力Fsj二m+叫+%p+n鬃(H+Hj0) +n mq(Hh+hi)g+W(9.8 11760|6000 15000 5258+ 6创L756 (579.279 36.9- 87目1(2? 11.074 6.553(17.35+87.5)=5444262（二）、加速终了时下降侧钢丝绳静涨力Fxj = mz+ mzp+ np鬃(匕 +h) +叫 mq( H+血-hjg-W9.8 11760|fe000+ 5258+ 6? 4.756(36.9 87.5) |(2? 11.074 6.553)(

24、579.279+ 17.35- 87.5)=36476( N)（三）、计算上升侧变位质量msjkg)=544426 - 117609.8=54354(kg)（四）、计算下降侧变位质量msmx =Fxj + Wx+mxgg(kg)=364760+ 11760+ 2520? 9.898=40940 (kg)（五）、验算动防滑安全系数 6Sd =(ea 1)Fxj-讥斜)=0.9444(364760 4094? 0.67(Fj- Fxj)+ (讥 + m)冃=(544426 364760+ (4094(+ 5435歹？0.67= 1.34 1.2合格动防滑安全系数Sd应满足二d 一1*25三、提升载

25、荷安全制动防滑验算规程规定：第一：安全制动时，最大制动力矩必须大于三倍最大位移力矩；2第二：安全制动时，全部机械的制动减速度在提升重载时不得大于5m/s第三：安全制动时，全部机械的减速度不得超过钢丝绳的防滑极限减速度。（一）、根据规程规定，计算安全制动所需制动力矩 Mz，为了安全制动的安全平稳, 又不致使提升机械减速度过大，防止钢丝绳打滑，采用二级制动。制动时，先施加第一级制2动力矩，使制动减速度大于5m/s，当速度降至零后，再施加第二级制动力矩，第二级制动 力矩应大于三倍静力矩，保证安全可靠地闸住提升机。第一级制动Mz1M z1 =臌5? m+ (k?m A?H )g D530696( Nm

26、)3 55? 112692 (0.85? 16000 0.165创579.279) 9.8 ? -k= 1- 2w= 1- 0.075? 20.85第二级制动力矩MzMz= 3(m+ 鬃H ) g 2= 3? (16000828118(Nm)3 50.165仓临79.279) 9.8? ：（二）、验算提升机载荷实际的安全制动减速度az 对0重尾绳，提升开始时进行安全制动对防滑最不利azs =M z1 + (k ?m ?H )g -D(m /s2)取 K=1.15530696 + (1.15 ? 160000.165 创579.279 )9.8?更=4.28 (m s2)112692（三）、计算

27、提升载荷的滑动极限减速度 唸as二Fe“a-1)+( %- Fgms； e ga-1)+( ms + mx)544426? 0.9444(544426 - 364760)54354? 0.9444(54354 + 40940)=4.73(m；s2) 4.27 (ms2)合格式中FsjFxj重尾绳系统，提升开始时上升和下放侧钢丝绳静张力n,参见允许的加速度计算中的Fsj,Fxj值，Fsj= 544426N, Fxj=364760NW单个容器的矿井阻力W =0.075m g =0.075 16000 9.8 =11760(N)；7m一次有益提升量16000kg；ms，mx 分别为上升侧和下放侧变位

28、质量,mix =ms =Fxj+W364760+ 11760(kg) = 38420(kg)g9.8Fsj- W+ mixg544426 - 11760+ 2520? 9.8 “、-(kg) =56874(kg)9.89.82.13动力学计算一、初加速段拖动力初加速开始：F0 = (k?m A?H )g ? m?a0=(1.15? 160000.165创579.279) 9.8+ 112692? 0.48=233475( N)式中D主尾绳每米长度质量之差值D = nqmq- npmp(kg / m)；72 a初加速度值0.48m/s ；初加速终了：F。 F+2D 弟 g= 233475+ 2仓

29、 J0.165 2.35? 9.8233483(N)二、主加速段拖动力主加速开始F1= F0 4 ? m(a1- a0) = 233483+ 112692? (0.67 0.48)= 254894(N)主加速终了 F10= F1+ 2鬃1 g = 254894+ 2仓J0.165 87.5? 9.8255177(N)三、等速段拖动力等速段开始 F2= F/? m?a1255177- 112692? 0.67 179673(N)等速段终了 F2 E F2 + 2D 鬃g = 179673 + 2仓创).165 395? 9.8 180951(N)四、减速段拖动力减速段开始 F3= F2 ? mN

30、 180951- 1126927 0.75 96432(N)减速段终了 F3 E F3+ 2D 鬃s g = 96432+ 2创0.165 80.5? 9.896692(N)五、爬行段拖动力爬行段开始 F4= F30+ ? m?a3 96692 + 112692? 0.75 181211(N)爬行段终了 F4E F4 + 2D 鬃4 g= 181211+ 2创0.165 2.5? 9.8 181219(N)2.14验算电动机容量一、计算等效力FdE厂2F02+Ft +F12+F, +F22+F2?F2F2*+F32+F32t+F42+F42tF dt=to +t1+t2+t3 +t4Q2213

31、22324233475+ 233483254894 + 255177?3.1?142 2179673+ 179673180951 18095仁“门396432+ 9669218121彳+ 181219+?14?52 2=254152670733.6=2.54?1012(N2s)等效力Fd2.54X1012V 89=168935(N)对强制通风散热电动机Td=Tx =89 STx为一次提升循环时间参见前述计算二、电动机等效功率PdFd %1000 n168935 111000 0.98=1896 (KW)式中Vm最大提升速度，11m/s ；对直流直联 j=0.98 ；电动机等效功率Pd ： Pe

32、 =205OkW满足要求。三、验算电动机过负荷电力maxFerA O二=1.4 ： 0.75 一 0.75 2.5 =1.875合格182636式中：Fmax 电动机最大拖动力参见图Fmax= 256616 N ；入一一电动机过负荷系数2.5 ；Fe电动机额定拖动力，1oooFe n=182636(N)式中：Pe电动机额定功率2050kw ；n 减速器效率0.98 ;Vm 最大提升速度11 m/s。Fe =Vme j(N)1000创2050 0.98112.15提升设备吨煤电耗及效率、一次提升电耗WT船* = 1000X0鶉=41.42(度/次)式中：1.02考虑提升机附属设备（如润滑油泵制动油泵、制动油泵、磁力站、动力 制动电源装置）耗电量的附加系数；Vm 最大提升速度11m/s ;j 减速器效率，取0.98 ;q电动机效率，取1；积分式TQ Fdt 二0+1 +2 2233475 + 233483门 o ,? 3.1F2+F2t2 +归 t3+*t4 222254894+ 255177 c 一? 35.92=13025426 （ N ）96432+ 96692?14181211+181219?541 42百=259（度/吨）、吨煤电耗WtW（=（度/吨） m式中：m 次提升量16t.、一次提升量有益