正村煤矿副井井井架计算及工具选用

1、正村煤矿主井井架计算及工具选用一、斜架提升计算：1、斜架计算重量 G 计斜 ：斜架自重： Q 斜 =101T+101H+102T+102H+103+104T+104H +105T+105H+ 106T+106H+107T+107其H+它=138163 kg；斜架各构件材料总重Q斜=1.02Q 斜1.02138163140926kg； 1.02焊条重量起重吊索计重：q=6000kg；提升稳车选用JZ-16/1000提, 升速度3米/秒；取动力系数K1=1.1则斜架计算重量：G 计斜 = K1（Q+q）=1.1（140926+600）0=161619kg2、主斜架重心计算：（1）、将 101TH记

2、作 G1x,G1x=1.021725217597kg； L1=5229；（2）、将 102TH记作 G2x,G2x=1.021861318985kg； L2=15820；（3）、将 103 记作 G3x,G3x=1.0266266759kg；L3=16306；（4）、将 104TH记作 G4x,G4x=1.021798218342kg； L4=26487；（5）、将 105TH记作 G5x,G5x=1.023214132784kg； L5=35302；（6）、将 106TH记作 G6x,G6x=1.022444424933kg； L6=42586；（7）、将 107TH记作 G7x,G7x=1

3、.021028710493kg； L7=48457；（8）、将其它 记作 G8x,G8x=1.021081811034kg； L8=45197； 各段重量与计算重心见下表及图代号G1xG2xG3xG4xG5xG6xG7xG8xGix1 / 11重量175971898567591834232784249331049311034140927重心52291582016306264873530242586484574519729907重心位置： Lo 斜=GixLiGix175975229+1898515820+675916306+1834226487+327843530217597+18985+67

4、59+18342+32784+2493342586+1049348457+1103445197 = 29907mm+24933+10493+1103430008200173、主斜架提升时动滑轮最大受力计算：（参见斜架提升最大受 力位置图 1-1、铰链放大图 1-2 及受力分析图 1-3）039087图1-1斜架提升最大受力位置图179251002605701200条件： A 、叁个动滑轮分别 固定在主斜架两侧距底脚 40.06 米处；B、采用双桅杆起吊 ,桅杆布 置在距斜架基础中心连线靠近 井 筒 侧 3 米处； 斜 架 重心取 29.907米.C、桅杆高 40 米,定滑轮固定在距地面 39.

5、10 米处；D、最大提升力按斜架除底脚外全部提起且刚离地面时计算； 动定滑轮连线与主斜架夹角为：39.12.61 = tg-1= 43.914o40.062.16主斜架吊点处受力分析见图 1-7,则由力系平衡原理得滑轮组受力： Tsin（40.06-0.26） Tcos 2.12 = G 计斜（L 斜0.26） G 计斜 （L 斜 0.26）T=2 / 11sin39.8cos 2.12 161619（ 29.907 0.26）= Sin43.914 39.8cos43.9142.12 = 164478 主斜架铰链受力：F 主铰 = （G 计斜 Tsin43.914）2（ Tcos43.914

6、）2/ 2 = 63834 提升力 S 计算及工具选用：1200570630+0.3 m+0.000 m桅 杆 中 心 线G 1790325100图1-3斜架提升最大受力分析图45斜架提升采用 5 个滑轮 ,组 成 1617滑轮组 ,有效工作绳数 为 32 支,斜架每侧吊耳上各挂一 个 H1408D 滑轮 ,每根桅杆头 部主吊耳上挂 H1408D 滑轮 1 个,两根桅杆头部共同挂 H20 1D滑轮一个 .钢丝绳穿绕方法见 图1-2斜架提升最大受力位置铰链放大图 图 1-4,双头提升 , 分别通过桅杆 顶部及底部滑轮水平引至两台 16 吨稳车上 .= 7057kgT/2164478/2跑绳受力：

7、 S= = n160.72833 / 11稳车出绳受力： S= E S= 1.047057= 7339kg式中：n 每组滑轮组有效工作绳数等于16； 滑轮组效率 ,(En-1)=nEn (E-1)E 滑轮综合磨擦系数 ,取 1.04； 提升绳选用 637+1-30-170 钢丝绳两根 , 每根长度 1000米,破断拉力 RS= 58050 kg.安全系数： k = RSC/S= 58050 0.82/7339 = 6.49 6 式中： C 钢丝绳换算系数 ,取 0.82 平衡轮受力：20吨20吨桅杆50吨50吨 20吨 50吨50吨50吨主斜架20吨20吨1-4斜架提升钢丝绳穿绕示意图T 平

8、= 2T/n = 2 164478/32 = 10280 kg(S+ T 平/2)(7057+10280/2)每个动滑轮受力： T 动 =16 =16 = 97576kg 2 24、每组定滑轮受力计算：定滑轮受力分析见图 1-5,由图知定滑轮组受 力 P 为：P=(T/2)2+S2+2T/2Scos1/2= ( 82239) 2+70572+2 82239 7057 cos46.086o)1/20.50.5= 87282kg 30T2SP桅杆底脚导向轮受力： P导轮= 2S cos45o = 2 7339 0.707 = 10377 kg1-5 定滑轮受力分析图 定滑轮固定绑绳与桅杆夹角为：T

9、sin82239sin46.086o = tg-1 = tg-1 = 42.7468oT/2cos +s82239/2cos46.086o+20574 / 11式中：动滑轮受力方向与垂线地夹角 = 90o- = 46.086o5、每组主牵绳受力计算及材料选用：每组定滑轮受力 P=87282 kg,与桅杆夹角 =42.747o,固定在桅杆 39.1 米处 ,桅杆顶部偏心 0.5米.主牵绳与地面夹角为 30o,桅杆受力分析见图 1-5, 则：Psin39.1+Pcos 0.5= F主牵cos3o0L+F主牵sin30o0.5桅杆1-6 主牵钢丝绳穿绕示意图每组主牵绳受力为：Psin 39 .1 +

10、 Pcos0.5F 主牵 = = 67311 kg cos3o040 + sin3o0 0.5每组桅杆与主地锚间主牵绳采用 3 个滑轮 ,组 成 66 滑轮组 ,有效工作绳支数为 12 支,桅杆顶部 各设 H100 6D 滑轮一个 ,地锚处设 H503D 滑轮 两个,见图 1-6滑轮组 ,则每支绳受力：S = F /n = 67311/12 = 5609 kg主牵绳选用 637+1-26-170交右钢丝绳两根 ,每根长度 400 米,破断 拉力 RS = 42650kg.G1-7侧牵绳受力分析图安全系数：K = CRS/S = 426500.82/5609 = 6.2 3.5 式中： C 钢丝

11、绳换算系数 ,取 0.826、侧牵绳受力及选用： 选用原则：侧牵绳应能承受各牵绳地预张力与桅杆 自重引起地侧倒力 ,考虑到操作失误不致造成事故和桅杆 起立过程中有可能作辅助牵引用 ,所以将桅杆放置到与地 面垂线呈 25o 状态时计算受力 .受力分析见图 1-11,由力系平衡原理得：Tcos(3O0+25O) L + Tsin (30O+25O) (0.5+0.5)5 / 11= Psin25OL - Pcos2O50.5 + Gsin2O5L/2 - Gcos2O5 0.5Psin25OL+ Pcos2O50.5+Gsin2O5L/2+ Gcos2O50.5T= cos(3O0+25O) L+

12、 sin (30O+25O) (0.5+0.5)640sin25O- 60.5cos25O+1420sin25O- 140.5cos2O540 cos5O5+ sin 55O= 8.867 吨式中： P钢丝绳、索具地垂直压力 ,P =12sin30O = 6吨；L桅杆高度 40 米G桅杆自重 14 吨侧牵绳选用 619+1-21.5-170钢丝绳,共 4根,破断拉力为 RS=29800kg,双绳牵引 ,安全系数 K = 2CRS/T = 20.8529800/8867 = 5.713.5二、立架提升计算：1、立架计算重量 G 计立 ：立架自重： Q立 = 72457kg； 立架各构件材料总重：

13、Q立= 1.02Q 立1.027245773906kg；1.02焊条重量起重吊索计重：q=4000kg；提升稳车选用JZ-10/800提, 升速度3 米/秒；取动力系数K1=1.1;则斜架计算重量：G 计立 = K1(Q+q)=1.1( 73906+400)0=85697 kg2、立架提升动滑轮最大受力计算(参见立架提升最大受力位置及受 力分析图 2-1)条件： A、斜架提升到安装位置；B、利用斜架提升立架；C、定滑轮固定在距斜架底角 49.9 米处 ,垂线与井筒中心线重合；6 / 11D、最大提升力按立架全部提起且刚离地面时计算；由图 21 知：动滑轮最 大受力： T= G 计立.提升力 S

14、 计算及工具选 用：立架提升采用 8 个滑轮 , 组成两组 6-6 滑轮组 ,有效工 作绳数为 12 支 ,斜架每侧钢 性吊耳上各挂两个 H323D图21立架提升最大受力位置及受力分析图3001700008TG 计斜.871.F12009087滑轮.立架顶部每侧各挂两个 H323D 滑轮.钢丝绳穿绕方法见图 2-2,分别 通过斜架顶部引至两台 10吨稳车上 .T/242052跑绳受力： S = = = 4481kgn120.782式中： n 每组滑轮组有效工作绳数等于 12； 滑轮组效率 = 0.782(En-1)=nnEn (E-1)E 滑轮综合磨擦系数 ,取 1.0432吨32吨2-2立架

15、滑轮穿绕图提升绳选用 637+1- 24-170 钢丝绳两根 ,每根长 度 400 米 ,破断拉力 RS=35800 kg.安全系数： k=RS C/S=358000.82/4481=6.6 6式中： C 钢丝绳换算系数 ,取 0.823、立架完全提升时斜架受力计算 (参见立架提升最大受力位置图 2-1) 斜架共受四个力作用：T立架对斜架拉力；F桅杆对斜架拉力；7 / 11G 计斜 斜架计算重量；R铰链对斜架地作用力 .2tan-1(90.06cos70.7103.0)/(39.10.640.06sin70.71)86.14801 270.7186.14870.7115.4380 由力系平衡原

16、理得：F cos15.43840.06T14.945G 计斜 29.907 cos70.710F(T14.945G 计斜29.907cos70.710)/( cos15.43840.06) (8569714.94516161929.907cos70.701)/ ( cos15.43840.06) 74519 kg因在提升立架时 ,其最大受力情况下 ,F 力远远小于提升斜架时动滑轮受力 T,所以提升斜架时选用地机具仍能满足提升立架用 .三、铰链受力计算和校验：1、铰链最大受力位置是在将立架全部提起时：RxF sin274519sin86.148 74351 kgRyTG 计斜Fcos86.148

17、0 8569716161974519cos86.1480252322 kgR(Rx2 Ry2)1/2263048 kg每个铰链最大受力： R R/2 131524kg2、铰链选择计算：铰链选用见图 HNMA-2004-11-02 ；HNMA-2004-11-03 ；铰链计算：略四、桅杆受力计算及校验：1、底部正压力 =吊装载荷正压力 +主侧牵绳正压力 +自重 +跑绳压力Nd = Pcos + Fsin30O+ 15sin30O+ G桅杆 + S= 87282cos42.747O + 67311sin30O + 7500 + 14000 + 70578 / 11= 126309kg2、中部压力：

18、 Nz= Nd- G 桅杆/2 = 12630-97 000 = 119309kg3、中部弯矩：则：Mz=P(39.1- L/2) sin+0.5cos+S0.5-F主牵(L/2) cos30O+0.5sin30O= 87282(39.1.1- 40/2) sin42.747O +0.5cos42.747O + 70570.5- 67311(40/2)cos30O + 0.5sin30O=1556076kgcm4、桅杆校验：桅杆结构见图 4-1 桅杆端面图：立柱角钢为 16016016；斜撑角钢为 75758；桅杆中间截面 为 1200 1200,中间不变截面长度 30 米；两端截面为 800 800,采用 12mm 厚钢板补强 .查有关资料知：立柱截面积 F = 49.067 cm2；惯性矩 Jo= 1175.08 cm4； 形心距 Zo= 4.55cm.斜撑截面积 F斜 = 11.503 cm2则：1) 、惯性力矩：Jmax= mJo + F(amax/2-Zo)2= 41175.08 + 49.067(120/2 4.55) 2 = 608166y.5.54600600006 0y4-1 桅杆断面图Jmin：因为有钢板补强,惯性力矩很大,计算略.桅杆计算长度L o=40米.9 / 112）、抗弯截面系