毕业设计（论文）主井矿井提升选型设计

1、河北工程大学毕业设计 河北工程大学| 摘 要1 摘摘 要要 矿井提升需要用一些专用的提升设备，主要有提升容器，提升钢丝绳，提 升机，井架，装卸载设备以及一些辅助设备。矿井提升设备是矿山较复杂而庞 大的机电设备，它不仅承担物料的提升与下放任务，同时还上下人员。矿井运 输是煤炭生产过程的一部分，煤炭的井工生产中，运输线路长，巷道条件多种 多样，运输若不畅通，采掘工作就无法继续进行，井工生产的煤矿运输作业， 包括从工作面到矿井地面的煤炭运输和辅助运输，辅助运输包括矸石、材料、 设备和人员运输。 本书分三章就以上几种设备的选型计算方法进行系统论述。 第一章主要针对矿山提升设备进行一定的介绍和说明，各个

2、提升机所涉及 方面的简易概述。第二章主要根据第一章所介绍的设备进行详细的选型计算。 其中包括提升容器的选择与确定 、钢丝绳方面的选择与计算、提升机的选择 计算、提升系统的确定、钢丝绳与提升机的校验以及电动机 、电耗方面的计 算。第三章粗略的说明了下矿井拖动装备的种类及性能。 关键字：箕斗关键字：箕斗 提升机提升机 矿山设备矿山设备 河北工程大学毕业设计 河北工程大学| abstract2 abstract with some special mine ascension requires ascension of equipment, basically have ascending vess

3、el, rope, hoist, mast, loading and unloading equipment few auxiliary equipment. mine elevator equipment is mine is more complex and huge electrical and mechanical equipment, it not only bears material of ascension and task, also placed and personnel. mine transport is part of the process of coal pro

4、duction wells, coal production, transportation line work long and tunnel conditions varied, transportation if not unblocked, mining work cannot continue production of coal mine, well work from transportation operations, including mining of coal mine ground to transport and auxiliary transport, auxil

5、iary transportation including coal, materials, equipment and personnel transportation. book points three chapters will the above several equipment selection calculation method are discussed systematically. the first chapter mainly for mining lifting equipment that perform some of the introduction an

6、d involved, each hoist of simple overview. the second chapter basically according to the first chapter introduces in detail the calculation of the selection of the equipment. including the ascending vessel selection and determine, wire rope options and calculation, hoist choice calculation, improve

7、the system determination, the hoist rope and the calibration and motor, power consumption aspects of computation. the third chapter rough illustrates the mine drag equipment under kinds and performance. keywords: mining equipment skip hoist 河北工程大学毕业设计 河北工程大学| 目 录3 目目 录录 摘 要.1 abstract .2 目 录.3 第 1 章

8、 绪论 .- 3 - 1.1 矿井提升机.- 3 - 1.1.1 矿井提升机的说明： .- 3 - 1.1.2 矿井提升机的组成：.- 3 - 1.2 多绳摩擦提升机.- 3 - 1.2.1 多绳摩擦提升机的分类.- 3 - 1.2.2 多绳摩擦提升机的结构：.- 3 - 1.2.3 井塔式提升机.- 3 - 1.3 提升机的选择与计算.- 3 - 1.4 提升容器.- 3 - 1.4.1 提升容器的分类.- 3 - 1.4.2 箕斗.- 3 - 1.5 钢丝绳.- 3 - 1.5.1 钢丝绳的结构.- 3 - 1.5.2 钢丝绳的分类.- 3 - 1.5.3 钢丝绳结构选择.- 3 - 1.

9、5.4 滚筒中心至井筒钢丝绳之间的水平距离 ls.- 3 - 1.5.5 钢丝绳弦长 lx .- 3 - 1.5.5 钢丝绳的偏角 .- 3 - 1.5.6 滚筒下绳的出绳角（或称下绳仰角）.- 3 - 第 2 章 设备选型计算 .- 3 - 2.1 计算数据.- 3 - 2.2 提升容器的选择与确定计算.- 3 - 2.2.1 确定经济提升速度：.- 3 - 2.2.2 计算一次提升循环时间:：.- 3 - 2.2.3 根据矿井年产量和一次提升循环时间即可求出一次提升量：.- 3 - 2.3 钢丝绳的选择与计算.- 3 - 2.3.1 绳端荷重：.- 3 - 2.3.2 钢丝绳垂长度：.-

10、3 - 2.3.3 首绳单位长度重量计算：.- 3 - 2.3.4 尾绳单位长度重量计算：.- 3 - 2.4 提升机的选择.- 3 - 河北工程大学毕业设计 河北工程大学| 目 录4 2.4.1 主导轮直径：.- 3 - 2.4.2 最大静拉力和拉力差计算：.- 3 - 2.5 提升系统的确定.- 3 - 2.5.1 井塔高度：.- 3 - 2.5.2 提升机摩擦轮中心线距井筒中心线距离：.- 3 - 2.5.3 钢丝绳弦长：.- 3 - 2.5.4 钢丝绳的出绳角：.- 3 - 2.5.5 包围角的确定：.- 3 - 2.6 钢丝绳与提升机的校验.- 3 - 2.6.1 首绳安全系数：.-

11、 3 - 2.6.2 最大净拉力和最大净张力差 ：.- 3 - 2.7 预选电动机.- 3 - 2.7.1 提升机转数：.- 3 - 2.7.2 提升机最大速度：.- 3 - 2.7.3 预算电动机功率：.- 3 - 2.8 电动机等效计算：.- 3 - 2.8.1 运动力计算.- 3 - 2.8.2 等效时间：.- 3 - 2.8.3 等效力：.- 3 - 2.9 电耗计算.- 3 - 2.9.1 提升一次电耗：.- 3 - 2.9.2 每次提升实际电耗：.- 3 - 2.9.3 每吨煤耗电量：.- 3 - 2.9.4 提升机效率：.- 3 - 2.10 提升机的防滑验算.- 3 - 2.1

12、0.1 静防滑安全系数：.- 3 - 2.10.2 动滑安全系数：.- 3 - 2.10.3 制动力矩的验算：.- 3 - 第 3 章 拖动装置的种类及性能 .- 3 - 第 4 章 结论 .- 3 - 致谢 .- 3 - 参考文献 .- 3 - 河北工程大学毕业设计 河北工程大学 | 第 1 章 绪论- 5 - 第第 1 章章 绪论绪论 矿山提升机是矿山大型固定机械之一，矿山提升机从最初的蒸汽机拖动的 单绳缠绕式提升机发展到今天的交交变频直接拖动的多绳摩擦式提升机和 双绳缠绕式提升机。矿井提升需要用一些专用的提升设备，主要有提升容器， 提升钢丝绳，提升机，井架，装卸载设备以及一些辅助设备。提

13、升机 已经历 了 170 多年的发展历史，它是矿山井下生产系统和地面工业广场相连接的枢纽， 因此矿山提升设备在矿山生产的全过程占有重要的地位。 提升机械设备是沿井筒（包括斜井及盲井）升降人员，提升煤炭，矿石，器材 的机械设备。是矿山的大型固定设备之一，是联系井下与地面的主要运输工具。 矿井提升工作是整个采矿过程中的重要环节。矿井提升设备的主要组成部分是： 提升容器，提升钢丝绳，提升机（包括机械及拖动控制系统） ，井架（或井塔） 及安装，卸载设备等。 对于煤层储存较浅，表土层不厚以及水文地质情况简单的倾斜以及倾斜煤 层一般采用斜井开采。有时，在开洞或竖井开拓的井中，深部水平延伸也采用 斜井开拓。

14、 斜井平车场串车提升，具有投资少，出煤快的优点，斜井串车一般适用于 中小型矿井，井筒倾角不大于 25 度。 中型矿井用双钩提升，双钩提出升量大。电耗小，但不能用水平提升。 矿井提升设备选型是否合理，直接影响到矿井的安全生产、基建投资、生 产能力和吨煤成本。 对于斜井提升方式主要有串车、箕斗和带式输送机三种。串车提升一般用 于井筒倾角小于25 。 的矿井，对于年产量在 21 万吨及其以下的矿井，一般采用 单钩串车提升；当年产量达 30 万吨，而提升距离较短时，一般采用双钩串车提 升。箕斗提升一般用于年产量 45 万吨以上，井筒倾角大于25 。 的矿井，箕斗一 般采用后卸式箕斗。 河北工程大学毕业

15、设计 河北工程大学 | 第 1 章 绪论- 6 - 1.11.1 矿井提升机矿井提升机 1.1.1 矿井提升机的矿井提升机的说说明明： 矿井井下和地面的工作机械。是一种大型绞车。用钢丝绳带动容器（罐 笼或箕斗）在井筒中升降，完成输送物料和人员的任务。矿井提升机是由原 始的提水工具逐步发展演变而来。现代的矿井提升机提升量大，速度高，已 发展成为电子计算机控制的全自动重型矿山机械。 1.1.2 矿井提升机的组成：矿井提升机的组成： 矿井提升机主要由电动机、减速器、卷筒（或摩擦轮）、制动系统、深度 指示系统、测速限速系统和操纵系统等组成，采用交流或直流电机驱动。按提 升钢丝绳的工作原理分缠绕式矿井提

16、升机和摩擦式矿井提升机。缠绕式矿井提 升机有单卷筒和双卷筒两种，钢丝绳在卷筒上的缠绕方式与一般绞车类似。单 筒大多只有一根钢丝绳，连接一个容器。双筒的每个卷筒各配一根钢丝绳，连 接两个容器，运转时一个容器上升，另一个容器下降。缠绕式矿井提升机大多 用于年产量在 120 万吨以下、井深小于 400 米的矿井中。摩擦式矿井提升机的 提升绳搭挂在摩擦轮上，利用与摩擦轮衬垫的摩擦力使容器上升。提升绳的两 端各连接一个容器，或一端连接容器，另一端连接平衡重。摩擦式矿井提升机 根据布置方式分为塔式摩擦式矿井提升机（机房设在井筒顶部塔架上）和落地 摩擦式矿井提升机（机房直接设在地面上）两种。按提升绳的数量又

17、分为单绳 摩擦式矿井提升机和多绳摩擦式矿井提升机。后者的优点是：可采用较细的钢 丝绳和直径较小的摩擦轮，从而机组尺寸小，便于制造；速度高、提升能力大、 安全性好。年产 120 万吨以上、井深小于 2100 米的竖井大多采用这种提升机。 立井提升容器主要是箕斗和罐笼。在同等条件下，箕斗于实现与罐笼相比，质 量小，占井筒断面小，装卸载快，提升能力大，电动机功率小，提升效率高， 便自动化。缺点是用途单一，需设置煤仓及装卸载设备，需另设辅助提升设备， 井架较高，井筒较深。可根据矿井生产能力的大小确定提升容器的类型。提升 容器的类型确定后，就要计算提升容器的容量，并从容器规格表中选择标准容 器，也可根据

18、现场要求自行设计非标准容器。 河北工程大学毕业设计 河北工程大学 | 第 1 章 绪论- 7 - 1.21.2 多绳摩擦提升机多绳摩擦提升机 由于矿井深度和产量的不断增加，缠绕式提升机的卷筒直径和宽度页随之 加大，使得提升机卷筒体积庞大而笨重，给绘图、运输、安装等带来很大的不 便。为了解决这个问题，1877 年法国人戈培提出将钢丝绳搭在摩擦轮上，利用 摩擦衬垫与钢丝绳之间的摩擦力来带动钢丝绳，以实现提升容器的升降，这种 提升方式称之为摩擦提升。与单绳缠绕式提升机相比，摩擦轮的宽度明显减小， 而且不会因井深的增加而增大。同时，由于主轴跨度的减小而使得主轴的直径 和长度均有所降低，整机的质量大为下

19、降，而且由于提升机回转力矩的减小， 使得提升电动机容量降低，能耗减少。 1.2.1 多绳摩擦提升机的分类多绳摩擦提升机的分类 多绳摩擦提升机可分为井塔式和落地式两种。 1.2.2 多绳摩擦提升机的结构：多绳摩擦提升机的结构： 1.2.2.1 主轴装置主轴装置 主轴法兰盘（或轮毂）与摩擦轮辐采用高强度螺栓连接，借助螺栓压紧轮 辐与夹板间的摩擦力传递扭矩。这种结构便于拆装及运输，但制造要求较高， 轴向两法兰盘的尺寸与摩擦轮轮辐尺寸应吻合，以便于连接。 摩擦衬垫用倒梯形截面的压块吧衬垫固定在筒壳上。衬垫绳槽初车槽深为 13绳径，槽距约为绳径的 10 倍。目前国内衬垫主要采用 pvc 和聚氨脂。 1.

20、2.2.2 车槽装置。车槽装置。 为了使个钢丝绳槽直径不超过规定值，以保持各钢丝绳张力均衡，多绳摩 擦提升机均设有车槽装置。 河北工程大学毕业设计 河北工程大学 | 第 1 章 绪论- 8 - 1.2.2.3 深度指示器。深度指示器。 多绳摩擦提升机是为了补偿钢丝绳蠕动和滑动对深度指示器装置的影响， 设置了深度指示器自动调零装置。 1.2.2.4 减速器。减速器。 为了消耗及其传给井塔的振动，有些井塔式摩擦提升机采用弹簧基础减速 器。 1.2.2.5 尾绳悬挂装置。尾绳悬挂装置。 多绳摩擦提升设备一般均有尾绳，为了在使用圆尾绳时避免打结，在罐笼 底部下方设有尾绳悬挂装置。 1.2.3 井塔式提

21、升机井塔式提升机 井塔式的优点：布置紧凑省面积，不需设置天轮；全部载荷垂直向下，井 塔稳定性很好，钢丝绳不裸露在雨雪之中，对摩擦因数和钢丝绳使用寿命不产 生影响。 缺点：井塔造价较高，施工周期较长，抗地震能力不如落地式；井塔式系 统为了保证两提升容器的中心距离和增大钢丝绳在摩擦轮上的围抱角，可设置 导向轮。但与此同时却增加了提升钢丝绳的反向弯曲力，缩短了提升钢丝绳的 使用寿命 。 1.3 提升机的选择与计算提升机的选择与计算 矿井提升设备的选择计算是否经济合理，对矿山的基本建设投资、生产能 力、生产效率及吨煤成本都有直接的影响。因此，在进行提升设备选择计算时， 首先要确定提升方式，在确定提升方

22、式时要考虑下列各点： 一一 、 对于年产量大于 60 万吨的大中型矿井，由于提升煤炭和辅助提升 河北工程大学毕业设计 河北工程大学 | 第 1 章 绪论- 9 - 任务较大，一般均设主井、副井两套提升设备。因为箕斗提升能力大、运转费 用较低、又易于实现自动化控制，一般情况主井均采用箕斗提升煤炭，副井采 用罐笼提升矸石、升降人员和下放材料设备等辅助提升。 对于年产量 30 万吨以下的小型矿井，可采用一套罐笼提升设备，使其完成 全部主、副井提升任务是最经济的，也有采用两套罐笼设备的。 对于 180 万吨的大型矿井，有时主井需要采用两套箕斗同时工作才能完成 生产任务。副井除了要配备一套罐笼设备外，多

23、数尚需设置一套单容器平衡锤 提升方式，提升矸石。 二二 、 对于同时开采煤的品种在两种及以上并要求不同品种的煤分别外运 的大、中型矿井，则应考虑采用罐笼提升方式作为主井提升。 对煤的块度要求较高的大、中型矿井，由于箕斗提升对煤的破碎较大，也 要考虑采用罐笼作为主井提升。 当地面生产系统距离井口较远，尚需一段窄轨铁路运输时，采用罐笼提升 地面生产系统较为简单。 三三 、 中等以上矿井，主井一般都采用双容器提升，对于多水平面同时开 采的矿井（特别是采用摩擦提升机）可采用平衡锤单容器提升方式。 对于中、小型矿井，一般采用单绳缠绕式提升系统为宜。对于年产量大于 90 万吨的大型矿井，可采用摩擦提升系统

24、，中型矿井的井筒较深时也可采用摩 擦提升系统，或主井采用单绳箕斗，副井采用多绳罐笼 四四 、 矿井若有两个水平，且分前后期开采时，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 以按照第一水平选择，待井筒延深至第二水平时，再更换。 五五 、 对于新矿井如没有什么特殊要求，可参照定型成套设备的规定 确定提升方式，并尽量选用定型设备。但因各个矿井具体情况不同，副井提升 量也不一致，因此，可结合具体条件计算、选择，或验算选用的定型成套设备。 定型成套设备中未规定的如钢丝绳、提升机与井筒相对位置、生产能力与 耗电量等也要计算。 河北工程大学毕业设计 河北工

25、程大学 | 第 1 章 绪论- 10 - 1.4 提升容器提升容器 1.4.1 提升容器的分类提升容器的分类 按用途和结构可分为：箕斗、罐笼、矿车、吊桶等。 箕斗：分为立井箕斗和斜井箕斗，专用于主提； 罐笼：既可用于主提，也可用于副提； 矿车：斜井提升； 吊桶：立井井筒开凿时的提升。 1.4.2 箕斗箕斗 1.4.2.1 立井箕斗型号意义：立井箕斗型号意义： 立井单绳箕斗（如：jl3） 立井多绳箕斗 jds12/1104、jdsy12/1104、jdg12/1104 1.4.2.2 箕斗结构箕斗结构 立井提煤多采用底卸式，底卸式箕斗分为平板闸门箕斗和扇形闸门箕斗。 河北工程大学毕业设计 河北工

26、程大学 | 第 1 章 绪论- 11 - 以单绳立井平板闸门箕斗为例：主要由斗箱、框架、连接装置及闸门等组成。 1.4.2.3 卸载原理卸载原理 当箕斗提升至地面煤仓时，卸载滚轮进入安装在井架上的卸载曲轨内，随 着箕斗提升，固定在箕斗框架上的小曲轨同时向上运动，则滚轮在卸载曲轨作 用下，沿着箕斗框架上的小曲轨向下运动，并转动连杆，使其通过连杆锁角为 零的位置后，闸门就借助煤的压力打开，开始卸载。在箕斗下放时，以相反的 顺序关闭闸门。 平板闸门底卸式箕斗比扇形闸门卸载时井架受力小，卸载曲轨短，装载时 撒煤少，且动作可靠。 1.5 钢丝绳钢丝绳 1.5.1 钢丝绳的结构钢丝绳的结构 组成：钢丝股+

27、绳芯（纤维绳芯（常用） 、金属绳芯） 。 1.5.1.1 钢丝钢丝 为优质炭素结构钢，一般直径为 0.44。矿井提升抗拉强度一般采用 1700mpa 以下的。 1.5.1.2 钢丝绳表面钢丝绳表面 光面和镀锌（常用于摩擦提升）两种。钢丝的表面状态标记代号为：光面 钢丝，nat；a 级镀锌钢丝，zaa；ab 级镀锌钢丝，zab；b 级镀锌钢丝，zbb。 1.5.1.3 绳芯的分类及各类说明绳芯的分类及各类说明 一、 绳芯分金属芯纤维芯。 河北工程大学毕业设计 河北工程大学 | 第 1 章 绪论- 12 - 二、 纤维绳芯作用： （1）减少股间钢丝的接触应力； （2）缓和弯曲应力； （3）储存润滑

28、油，防止绳内钢丝锈蚀。 三、三、 金属绳芯的特点：与相同断面的纤维绳芯相比，金属断面大，抗破断 能力大，具有耐横向压力大，不易变形等优点。但其柔软性差，不耐腐蚀。 四、 绳芯的标记代号：纤维芯（天然或合成的） ，fc；天然纤维芯，nf； 合成纤维芯，sf；金属丝绳芯，iwr；金属丝股芯，iws。 1.5.2 钢丝绳的分类钢丝绳的分类 1.5.2.1 按捻法分按捻法分 可分为右交互捻（zs） 、左交互捻（sz） 、右同向捻（zz） 、左同向捻（ss） 四种。标记代号中，第一个字母表示钢丝绳的捻向；第二个字母表示股的捻向； “z”表示右捻向， “s”表示左捻向。 左捻：按左螺旋方向将股捻成绳。 右

29、捻：按右螺旋方向将股捻成绳。 交互捻：绳中的股的捻向与股中丝的捻向相反。 同向捻：绳中的股的捻向与股中丝的捻向相同。 特点：同向捻钢丝绳柔软，表面光滑，接触面积大，应力小，使用寿命长， 绳有断丝时，断丝头部会翘起便于发现，所以矿井提升多用同向捻钢丝绳。但 同向捻钢丝绳有较大的恢复力，稳定性较差，易打结。交互捻钢丝绳的结构稳 定 1.5.2.2 按钢丝在股中互相接触情况分按钢丝在股中互相接触情况分 一、点接触钢丝绳 股中各层钢丝捻距不等，钢丝间呈点接触状态。这种钢丝绳造价较低，但 钢丝间接触应力大，特别是钢丝绳在绕过滚筒和天轮时，钢丝有应力集中和二 次弯曲现象，所以寿命较短。 河北工程大学毕业设

30、计 河北工程大学 | 第 1 章 绪论- 13 - 二、线接触钢丝绳 股中各层钢丝以等捻距捻制，钢丝间呈线接触状态。这种钢丝绳工作时应 力降低，耐疲劳性能好，结构紧密，无二次弯曲现象，寿命较长。 三、面接触钢丝绳 它是将线接触钢丝绳股进行特殊碾压加工，使钢丝产生塑性变形而呈棉接 触状态，然后再捻制成绳的。面接触钢丝绳具有结构紧密，表面光滑，不易变 形，钢丝间接触面积大，刚性强和耐磨损等优点。 1.5.2.3 按绳股断面形状分按绳股断面形状分 一、 圆形股绳 绳股断面为圆形。这种绳易于制造，价格低，是矿井提升应用最多的一种 钢丝绳。 二、异形股绳 绳股断面形状有三角形和椭圆形两种。 三角股钢丝绳

31、：强度比同直径圆形股绳要高，承压面积大，外层钢丝磨损 小；外层钢丝粗，排列方式好，抗挤压性能好，尤其是在多层缠绕时，过渡比 较稳定；寿命比圆形股长。 椭圆股钢丝绳：支撑面积大、抗磨损性能好，但绳的稳定性差，不适于承 受较大的挤压力。这种绳股多用来与其它绳股捻制成多层不旋转钢丝绳。 1.5.3 钢丝绳结构选择钢丝绳结构选择 一、 对于单绳缠绕式提升，一般宜选用光面右同向捻、断面形状为圆形 股或三角股、接触形式为点或线接触的钢丝绳；对于矿井淋水大，水的酸碱度 高，以及在出风井中，由于腐蚀严重，应选用镀锌钢丝绳。 二、二、 在磨损严重的条件下使用的钢丝绳，如斜井提升等，应选用外层钢丝 尽可能粗的钢丝

32、绳；斜井串车提升时，宜采用交互捻钢丝绳。 三、三、 对于多绳摩擦提升，一般应选用镀锌、同向捻(左右捻各半)的钢丝绳， 断面形状最好是三角股。 四、 罐道绳最好用半密封钢丝绳或三角股绳，表面光滑，比较耐磨。 河北工程大学毕业设计 河北工程大学 | 第 1 章 绪论- 14 - 1.5.4 滚筒中心至井筒钢丝绳之间的水平距离滚筒中心至井筒钢丝绳之间的水平距离 ls 此距离考虑对于有斜撑的井架，其斜撑的基础与井筒中心的水平距离约 0.6hj，另外考虑提升机在运输中钢丝绳的稳定性，所以 ls 的最小距离按下面 经验公式计算： 1.5.5 钢丝绳弦长钢丝绳弦长 lx 钢丝绳弦长是指钢丝绳离开滚筒处至接触

33、天轮之间的绳长，由图 可见上下两条弦长不完全相等，但均以滚筒中心至天轮中心之间的距离来计算 弦长，即： 式中 c0提升机主轴中心线高出井口水平的距离，此值决定于滚筒直 径、地形和土壤等情况，一般 c0=12m； dt天轮直径。 钢丝绳的弦长不能过长，过长则钢丝绳振动增大，因此，钢丝绳有跳 出天轮轮缘的危险，一般不超过 60m。 1.5.5 钢丝绳的偏角钢丝绳的偏角 钢丝绳的弦长与天轮平面的夹角，从上图可见，偏角有两个，1称外偏角， 2称内偏角，根据规程规定，内、外偏角不得超过 130，否则绳与天 轮轮缘的磨损过甚，易发生钢丝绳跳出天轮的事故。 最大外偏角 最大内偏角 mdhl js , 5 .

34、 36 . 0 m d lchl t sjx ,) 2 ()( 22 0 x l d d h b as )(3 30 ( 2 tan 1 2 x l d as b)(3) 2 ( tan 1 1 河北工程大学毕业设计 河北工程大学 | 第 1 章 绪论- 15 - 式中 s两天轮间的距离（m） ，其值决定于容器的规格及提升容器在井 筒内的布置，可查提升机规格表中两滚筒中心距； a两滚筒之间的间隙（m） ，其值见提升机规格表。 1.5.6 滚筒下绳的出绳角（或称下绳仰角）滚筒下绳的出绳角（或称下绳仰角） 钢丝绳弦与水平之间的夹角称滚筒钢丝绳的出绳角，出绳角大小影响提升 机主轴的受力情况。大于零时

35、钢丝绳拉力有一向上的分力能抵消一部分主轴的 重力，减少它的重力弯矩，相对提高了主轴的强度。另外下出绳角过小，钢丝 绳有可能与提升机基础想接触，会增大钢丝绳的磨损。为此出绳角不应小于提 升机规格表中规定值。对于 jk 型提升机下出绳角不应小于 15。即下出绳角 值为： x t ts j l dd rl ch 2 sintan 101 河北工程大学毕业设计 河北工程大学 | 第 2 章 设备选型计算- 16 - 第第 2 章章 设备选型计算设备选型计算 2.1 计算数据计算数据 初期开采七初期开采七2煤时煤时 1、生产能力：0.30mt/a 2、工作制度：年工作日330d，每天净提升时间16h。

36、3、井深：h=277m 4、提升方式：双箕斗提升，采用定重装载。 后期开采二后期开采二1煤时煤时 1、生产能力：0.45mt/a 2、工作制度：年工作日330d，每天净提升时间16h。 3、井深：h=577m 4、提升方式：双箕斗提升，采用定重装载 2.2 提升容器的选择与确定计算提升容器的选择与确定计算 该矿井初期开采七2煤时井深 277m，后期开采二1煤时井深 577m， 根据煤炭工业矿井设计规范规定，为避免提升系统的重复改扩建,同时考虑 到矿井后期开采二1煤时井筒深度增加，所以初期开采七2煤和后期开采二1煤 时主、副井提升设备统一按开采最终水平选择计算。计算过程以后期开采二1 煤的提升设

37、备选型计算为准。 2.2.1 确定经济提升速度确定经济提升速度： v=(0.3-0.5)=7.2-12.01m/s 577 取：vm=8m/s，1=1.0m/s2 2-1 河北工程大学毕业设计 河北工程大学 | 第 2 章 设备选型计算- 17 - 2.2.2 计算一次提升循环时间计算一次提升循环时间:： tx =108=98.1s 8 1 577 8 2.2.3 根据矿井年产量和一次提升循环时间即可求出一次提升量：根据矿井年产量和一次提升循环时间即可求出一次提升量： qj=3.3t 450000 1.2 1.2 98.1 3600 330 16 据此提升容器选择 jds-4/554y 型标准

38、多绳箕斗（钢丝绳罐道） ，箕斗自 重 qz=6500kg（含连接装置）,载重量 q=4000kg，提升钢丝绳 4 根，平衡尾绳 2 根，钢丝绳间距 300mm。 2.3 钢丝绳的选择与计算钢丝绳的选择与计算 2.3.1 绳端荷重：绳端荷重： qd=qz+q=6500+4000=10500kg 2.3.2 钢丝绳垂长度：钢丝绳垂长度： hc=h-hz+hh+hx+hg+hr+0.75rt+e=577- 30+11.008+12+6.5+10.9+0.750.925+5=593.1m 河北工程大学毕业设计 河北工程大学 | 第 2 章 设备选型计算- 18 - 2.3.3 首绳单位长度重量计算：首

39、绳单位长度重量计算： pk = 110 () b c q nh m d = 10500 110 167 4 (593.1) 7 =1.29kg/m 式中：b钢丝绳计算抗拉强度，取 1670mpa m钢丝绳安全系数，取7 根据以上计算，首绳选用22zab-6v30+fc-1670-307型钢丝绳左右捻各 两根。其技术参数如下：钢丝绳直径dk=22mm，钢丝破断拉力总和 qq=307200n，钢丝绳单位长度质量为pk=1.96kg/m。 2.3.4 尾绳单位长度重量计算：尾绳单位长度重量计算： qk = pk=1.96=3.92kg/m n n 4 2 式中：n首绳钢丝绳根数 n=4 n尾绳钢丝绳

40、根数 n=2 根据以上计算，尾绳选用8815nat-p847-1360型扁钢丝绳2根，单 重q=3.82kg/m。 2.4 提升机的选择提升机的选择 2.4.1 主导轮直径：主导轮直径： d90d=9022=1980（mm） 河北工程大学毕业设计 河北工程大学 | 第 2 章 设备选型计算- 19 - 2.4.2 最大静拉力和拉力差计算：最大静拉力和拉力差计算： 最大静拉力： fj=q+qc+npkhc=6500+4000+41.96593.1=15150kg 最大静张力差： fc=q=4000kg 据此主井提升装置选用jkmd-2.254（i）e型落地式多绳摩擦式提升机， 其主要技术参数为：

41、摩擦轮直径d=2250mm，天轮直径dt=2250mm，最大静张 力215kn，最大静张力差65kn，钢丝绳根数4根，摩擦轮钢丝绳间距300mm，提 升速度v=6.5 m/s，减速比i=10.5,提升机旋转部分变位质量mj=6500kg，天轮变位 质量mt=2300kg，衬垫摩擦系数=0.23。 2.5 提升系统的确定提升系统的确定 2.5.1 井塔高度：井塔高度： hj=hx+hr+hg+0.75rt+e=12+10.9+6.5+0.751.125+5=35.2m 取 hj=36m 2.5.2 提升机摩擦轮中心线距井筒中心线距离提升机摩擦轮中心线距井筒中心线距离： ls0.6hj+3.5+d

42、=0.636+3.5+2.2527.35m 取 ls=28m 河北工程大学毕业设计 河北工程大学 | 第 2 章 设备选型计算- 20 - 2.5.3 钢丝绳弦长钢丝绳弦长： 下弦长 lx1= 22 10 ()() 22 t js ds hcl 22 2.0042.25 (31 0.8)(28) 22 =39.8m 上弦长 lx= 22 0 ()() 22 t js ds hcl 22 2.0042.25 (360.8)(28) 22 =44.9m 式中：hj1-井架下层天轮高度 c0-摩擦轮中心与地平距离 河北工程大学毕业设计 河北工程大学 | 第 2 章 设备选型计算- 21 - 2.5.

43、4 钢丝绳的出绳角：钢丝绳的出绳角： 图6-1-1 +0m 主井提升系统图 1、本图井口标高设为+0m。 2、首绳为22zab6v*30-1670型，4根。 3、尾绳为85*17nat-p8*4*7型，2根。 4、单位为mm。 5、绳间距为300mm。 44900 39800 2.25m 2.25m 28000 800 31000 36000 52 37 16 51 37 28 提升中心线 装载平面 30000 卸载平面 12000 +31m +12m +36m 577000 下出绳角： 下 下=arctan +arcsin 10 22 j t hc ds ls 1 2 t x dd l 河北

44、工程大学毕业设计 河北工程大学 | 第 2 章 设备选型计算- 22 - =arctan+arcsin=52399 31 0.8 2.0042.25 28 22 2.252.25 2 39.8 上出绳角： 上 上=arcsin =513728 0j x hc l 2.5.5 包围角包围角的确定：的确定： 经计算围包角=18114 2.6 钢丝绳与提升机的校验钢丝绳与提升机的校验 2.6.1 首绳安全系数：首绳安全系数： m=8.37.20.0005h q c nq (qq +) kc np hg 4 307200 (650040004 1.96 593.1) 9.8 =6.9 满足要求 2.6

45、.2 最大净拉力和最大净张力差最大净拉力和最大净张力差 ： 最大静拉力： fj=15150kg=148kn215kn 最大静张力差： fc=4000kg=39kn65kn 满足要求 河北工程大学毕业设计 河北工程大学 | 第 2 章 设备选型计算- 23 - 2.7 预选电动机预选电动机 2.7.1 提升机转数：提升机转数： n= =579.6r/min 60v i d 60 6.5 10.5 2.25 3.14 据此主井绞车电机选用 z450-3a 型直流电动机，660v，500kw，其额定转速 为 ne=611r/min，转动惯量 md=50.5kgm2。 2.7.2 提升机最大速度：提升

46、机最大速度： vm=6.9(m/s) 60 e dn i 3.14 2.25 611 60 10.5 2.7.3 预算电动机功率：预算电动机功率： p=1.2=382.2kw 1000 kqgv j 1.15 4000 9.8 6.5 1000 0.92 式中：k矿井阻力系数，取 k=1.15； q一次提升实际货载量； 提升系统运转时，加减速度及钢丝绳重力因素影响系数； j减速器传动效率，j=0.92； 河北工程大学毕业设计 河北工程大学 | 第 2 章 设备选型计算- 24 - 2.8 电动机等效计算：电动机等效计算： 2.8.1 运动力计算运动力计算 运动力计算（按平衡系统计算 0 t h

47、 ） 2.8.1.1 提升开始：提升开始： f0=kmg+ht+ma0=1.1540009.8+420010.48=65240n 2.8.1.2 初加速终了：初加速终了： 00 ff 2.8.1.3 加速度开始：加速度开始： 1010 ffm aa =65240+42001（0.50.48）=66081n 2.8.1.4 加速终了：加速终了： 21 ff 2.8.1.5 等速开始：等速开始： f2=f1ma1=66081420010.50=45080n 河北工程大学毕业设计 河北工程大学 | 第 2 章 设备选型计算- 25 - 2.8.1.6 等速终了：等速终了： f2=f2 2.8.1.7

48、 减速开始：减速开始： f3=f2ma3=45080420010.50=24080n 2.8.1.8 减速终了：减速终了： f3=f3 2.8.1.9 爬行开始：爬行开始： f4=f3+ma3=24080+420010.50=45080n 2.8.1.10 爬行终了：爬行终了： f4=f4= 2.8.2 等效时间：等效时间： td=（t0+t1+t3+t4+t5）+t2+ =（3.13+10.8+12.8+6+1）+68.4+12=89.3s 1 2 1 3 式中：式中：低速运转散热不良系数，低速运转散热不良系数，= 1/2 ； 停车间歇时间散热不良系数停车间歇时间散热不良系数,=1/3。 河

49、北工程大学毕业设计 河北工程大学 | 第 2 章 设备选型计算- 26 - 2.8.3 等效力：等效力： fd=49533n 2 d f dt t 11 2.19 10 89.3 2.9 电耗计算电耗计算 2.9.1 提升一次电耗：提升一次电耗： 1 102 3600 t qh e =12.622（kw h 次 ） 9000 515 102 3600 2.9.2 每次提升实际电耗：每次提升实际电耗： =144333.3+157949+10351(64.5+6)f +30939.25+76291.1 =956523(kws) e max 1.02 102 3600 dx ftv = 1.02 9

50、67985 6.894 102 3600 0.9 0.93 0.95 =23（kw h 次 ） 2.9.3 每吨煤耗电量：每吨煤耗电量： t e= e q = 23 9 =2.511(hkw t ) 河北工程大学毕业设计 河北工程大学 | 第 2 章 设备选型计算- 27 - 2.9.4 提升机效率：提升机效率： 1 t e e =0.562=56.200 12.696 23 2.10 提升机的防滑验算提升机的防滑验算 由于以上计算的提升容器自重时根据防滑条件确定的，古需要再惊醒防 滑验算，但考虑到规范的要求，结合本示例具体条件，对防滑验算的内容 和方法介绍于下： 2.10.1 静防滑安全系数

51、：静防滑安全系数： j = 2 12 (1)s e ss = 20338 0.93 2938820338 =2.1021.75 2.10.2 动滑安全系数：动滑安全系数： 2 12 1 18273.28 0.93 31807.37 18273.52 u g se ss =1.2561.25 11 111 2 sr ssa g = 293380.15 9000 293380.6 9.812 =31807.37 22 221 2 dd sgr ssa g = 2033832800.15 9000 203380.6 9.812 河北工程大学毕业设计 河北工程大学 | 第 3 章 拖动装置的种类及性能

52、- 28 - =18273.52 2.10.3 制动力矩的验算：制动力矩的验算： zh j m m = 312 () m j massr m = 9072.6 4.23890001.4 9000 1.4 =3.2723 第第 3 章章 拖动装置的种类及性能拖动装置的种类及性能 提升机的拖动装置共有两种：交流拖动装置和直流拖动装置。 目前我国广泛采用的是交流拖动装置。为了能够利用外接电阻调速，必须 使用交流绕线型感应电动机。调速时，将产生附加电能损失。由于交流电动机 外接电阻远转时，电动机的人工特性曲线过陡，低速运转时稳定性较差。目前 由于换向器容量的影响，交流单机拖动装置的容量限制在 1000

53、kw 以下。矿井提 升所需要功率超过 1000kw 时，若仍想采用交流拖动装置，可以使用双机拖动机。 交流拖动装置也有不少优点：系统比较简单、设备价格比较和使用经验比较成 熟等。 由于采用了安全可靠的电气动力制动、低频拖动制动以及微机拖动等措施， 交流拖动装置控制系统的安全性及自动换程度均有大幅的提高。 在直流拖动装置中，采用它激直流电动机拖动提升机。调速时，应改变它 激直流电动机的电枢电压。由于矿井都采用交流电源，所以要增设变流设备， 或者采用价格昂贵的变流机组，或者采用可控硅整流设备。若采用变流机组， 需要增设两个和电动机容量相仿的大型电机。采用可控硅整流的直流拖动提升 设备是有发展前途的

54、。 河北工程大学毕业设计 河北工程大学 | 第 4 章 结论- 29 - 直流拖动装置与直流拖动装置相比较的只要优点是：调速时无附加电能损 失，低速调速性能好，易于实现自动化。 若提升机所需拖动装置的容量超过 1000kw，应尽量采用直流拖动装置。 第第 4 章章 结论结论 通过近两个月的设计，我征集了大量资料，请教了许多业内人士，加上了 解了煤矿生产矿井的提升系统的基构造和原理，对提升设备的选型和设计有了 初步的了解，而且对井下大巷和采区的机械有了进一步的深入了解，对提升机， 皮带，以及绞车的设计和选择有了更深一步的认识。 毕业设计是对我们最后一次知识的全面检验，是对我们所学基本知识、基 本

55、理论和基本技能掌握与提高程度的一次总测试，这是毕业设计的第一个目的。 在学习期间，已经按照教学计划的规定，学完了公共课、基础课、专业课以及 选修课等，每门课程也都经过了考试或考查。学习期间的这种考核是单科进行， 主要是考查我们对本门课程所学知识的记忆程度和理解程度。但毕业设计不是 单一地对学生进行某一学科已学知识的考核，而是着重考查我们运用所学知识 对某一问题进行探讨和研究的能力。做好一次毕业设计，既要系统地掌握和运 用专业知识，还要有较宽的知识面并有一定的逻辑思维能力和写作功底。这就 要求学生既要具备良好的专业知识，又要有深厚的基础课和公共课知识。通过 毕业设计的制作，使我们发现自己的长处和短处，以便在今后的工作中有针对 性地克服缺点，也便于学校和毕业生录用单位全面地了解和考察每个学生的业 务水平和工作态度，便于发现人才。同时还可以使学校全面考察了解教学质量， 河北工程大学毕