矿井提升机选型设计

1、矿井提升设备选型设计 第一章矿井概述一、位置、交通及气象石炭井A矿位于石炭井矿区北部，南邻B矿。本矿距大武口大西洗煤厂为33K，距平罗车站44K，距包头为498K，距洒泉为999K。二、地形及地貌矿井地势北高南低，北部及东部且有高山环绕，井口内海拔标高在14801530之间。三、气象本区呈大陆性气候，常年干燥少雨，最高气温为7月，38，最低气温为12月至次年1月,-28雨季在69月，最大降雨量为76，风季为1月至次年3月，风力可达10级且多属西北风，冻士深为0.3-1.2米.四、水文地质井口水文条件简单，本区气候干燥少雨岩层主要靠大气层降雨补给，地面水的经济条件好，岩层一般比较致密，渗透性极弱

2、，煤层顶、底板岩层渗透系数一般为0.0001cm/s.井口内位于上游已修筑防洪堤,降雨后洪水可排出井田之外.五、地质构造本井田以单斜构造为主，地层走向，线以南为N15W倾斜25°左右，线以北渐转为N52°E，倾角60°左右，井田次级褶皱较发青，主要分布在石炭井断层上、下盘，对煤层影响不大。六、矿井瓦斯、煤尘及发火本矿瓦斯相对涌出量为5.87m3/T日;CO2涌出量为11.54m3/日吨,属低沼气高CO2矿井。煤尘爆炸指数2939.2%;煤层发火期为612个月。七、矿井可采煤层和储量本井田内具体有可采或局部可采煤层七层，二层煤为主要可采层厚度10米，煤层倾角16度，

3、在向斜西翼线达25-40度，可采储量为8520万吨。八、矿井开拓方式、开采水平及采煤方法本矿采用立井多水平上山式开拓，分两个水平开采，第一水平+1200，运输水平+1300，向风水平+1370；第二水平，运输水平为+1000。采煤方法：对溥及中厚煤层采用单一走向多壁，全部垮落采煤法；对厚煤层采倾斜分层，金属网假顶，全部垮落采煤法。第二章 设计依据本矿井设计年产量为60万吨，矿井深度Hc270米，装载高度Hz=18米，卸载高度Hx=18米，散煤容重0.92t/n3，年工作日300天，每天工作小时t=14小时，矿井电压等级6KV。本矿提升方式采用立井双箕斗提升，提升机选择2JK3.5/20单绳缠绕

4、式提升机，提升容器选择JL-6型立井单绳箕斗,钢丝绳选择40mm，6*19的钢丝绳。电动机选择YR800-8/1180型6KV高压三相交流异步电动机。第三章矿井提升机选型设计第一节提升容器的选择：容器容量在大小是确定钢丝绳、提升机和电动机的主要参数，而提升 速度是影响提升机工作时间及电能消耗的重要参数。另外，容器的容量与提升速度之间又存在着密切的联系。一般认为经济的提升速度为：Vj=(0.3-0.5)，一般取 Vj=0.4 其中：H:提升高度，双箕斗提升H=Hs+Hx+Hz =370+18+18 =406m 式中：Hs:矿井深度，Hs=370m Hz:装载水平与井下运输水平的高差。Hz=18m

5、 Hx:卸载水平与井口高差（卸载高度）箕斗提升Hx=18m 因而，经济提升速度为Vj=0.4=0.4=8.06m/s1. 估算经济提升时间： Tj=+u+ 式中： a:为提升加速度，对于箕斗， a取0.8m/s2 u:为容器爬行阶段附加时间， u取10s：每次提升终了后的提升时间，可暂取10s 因而：Tj=+u+= +10+10=10.07+50.37+10+10=80.44s2. 求一次经济提升量： 一次经济提升量：Qj= 式中：An：为矿井年产量， An=60万吨 af：提升富裕系数， af取1.3 C: 提升不均匀系数， C=1.15 t: 日工作小时数， t取14小时 b: 年工作日（

6、一般取300天） Qj=4.77吨3. 确定提升容器：根据上面所计算的一次提升量,选择JL-6型立井单绳箕斗JL-6的技术参数如下：名义载重量有效容积箕斗质量最大提升高度箕斗高度箕斗中心距6t6.6m35000kg700m9450m1870mm箕斗的实际装载量Q=6.6=6.6*0.92=6.07t :为散煤容重：取0.92t/M3则完成任务所需要的最大提升循环时间T1xT1x.Q=*6.07=96.9s 从而可以估算出完成生产任务所需提升速度的最小值 v = =5.835m/s 第二节 提升钢丝绳的选择钢丝绳的强度计算应按煤矿安全规程规定：钢丝绳应按最大静载荷并考虑一定的安全系数的方法进行计

7、算。一、按最大静载荷计算如图所示为钢丝绳计算示意图：由图可知，钢丝绳最在静载荷Qmax是在A点。其值为：Qmax=(Q+Qz)g+pHc，N 式中 ：Q:一次提升量：Q=6.07t=6070Kg Qz:容器质量： Qz=5000KgHc:为纲丝绳最大悬垂长度：Hc=Hj+Hs+Hz Hj:为估算井架高度，对箕斗估取30m Hs:为矿井深度，Hs=370m Hz:装载高度， Hz=18m Hc=30+370+18=418m 立井缠绕式提升机一般用6*19的钢丝绳，钢丝绳的抗拉强度B=170000N/m2箕斗的拉煤安全系数ma=6.5,则每米绳重为：=44.3N/M因而选直径=40mm,6*19右

8、捻度镀锌钢丝绳，钢丝绳钢丝拉断力之和为Qg=1025000N单位重力为：57.1N/m,则实际安全系数为： Ma=7.74>6.5 符合要求二、钢丝绳的安全系数煤矿安全规程规定单绳缠绕式提升设备采用的钢丝绳安全系数ma；专为升降物料用的钢丝绳不得小于6.5，所以所选钢丝绳符合要求，钢丝绳能够安全可靠的运行。第四节 提升机及提升电动机的选择.1. 提升机的选择确定滚筒直径：式中：-为纲丝绳中钢丝直径=2.6mmd-为纲丝绳中直径 对无尾绳系统最大静张力Fj=(Q+Qz)g+PH=(6070+5000)*9.8+57.1*406=131669N 最大静张力差Fjc=Q+PH=6070*9.8

9、+57.1*406=82669N 选2JK-3.5单绳缠绕式提升机，卷筒个数为2，卷筒直径D=3.5m,卷筒宽度B=1.7m,两卷筒中心距1840mm，最大静张力差Fjc=11.5t.计算滚筒上缠绕宽度B´： B´=(+3)(d+) 式中:钢丝绳圈间距离=3mm B´=(+3)(40+3)=1835mm BB´2B,主井提升设备不提人可缠绕两层。 提升机直径确定后，按Vm=列表（表中与提升机表中相对应）ndvmi98074059049037011.515.6111.89.47.85.9208.986.785.44.493.39从表中送取6.78m/s定位

10、提升速度Vm，Vm=6.78m/s提升机的最大允许速度12m/s,提升机型号选为：ZJK-3.5/202. 估算电动机功率提升电动机应满足功率、电压及转速三个方面的要求。提升电动机的功率与一次提升量和标准速度（钢丝绳最大速度）有关，一般双容器提升用下列公式计算：P´=式中K-为矿井阻力系数. 箕斗提升K=1.15 -动力系数：单绳缠绕式，箕斗无尾绳取1.3 j-减速器效率，取 0.85p´= =*1.3=709Kw选用YR800-8/1180型6KV高压三相交流绕线异步电动机额定功率Pe=800Kw, 转速ne=740r/min, 效率D=92%,功率因数COS=0.82,

11、最大力矩与额定力矩之比 =2.3，飞轮转距GD2=5760N.M2第五节 提升机与井筒的相对位置 当井筒位置确定后，应确定提升机的安装地点。当提升机安装地点一经确定后，就具体确定了提升机轴线与井筒中心线的距离，另外还要算出井架高度。所以井架高度、提升机轴线与井筒中心线的距离、钢丝绳弦长和出绳角是影响提升机与井筒相对位置的五个因素。1、选定天轮 天轮安装在井架上，作支撑、引导钢丝绳转向之用。 选用TSH 型天轮，天轮直径为3500mm，变为重力为11330N2、井架高度井架高度Hj为从井口到天轮轴线的垂直距离： Hj=Hx+Hr+Hg+0.75Rt+1=18+9.54+5+0.75*3.5/2+

12、1=34.76m 式中：H卸载距离，即井口水平到卸载位置的容器底座高度，米。Hx -卸载高度，取18mHr -容器全高，取9.45mHg-过卷高度，取5mR天轮半径，米。因而井架高度Hj取35m3、提升机滚筒中心到井筒中心线的水平距离Ls0.6Hj+D+3.5=0.6*3.5+3.5+3.5=28m考虑到减轻咬绳现象，这里取Ls=30m。4、计算弦长根据以确定的L值，复算钢丝绳的实际弦长及实际内外偏角值。=43.6m式中：C-滚筒中心线与井口水平的高差，取1.8m。5、求内外偏角二层缠绕时内偏角为n=arctg=arctg=arctg=1020´式中：s-两天轮中心距，取2.1m。a

13、-两卷筒之间的距离二层缠绕时只考虑n<1030´，不考虑咬绳。二层缠绕时外偏角为=arctg=arctg=0.730<1030-由钢丝绳直径、卷筒直径、内偏角关系曲线查得=3.95mm。故满足规程规定的钢丝绳内、外偏角不小于1030的要求。6、下出绳角卷筒出绳角有大小影响着提升机主轴的受力情况。限制下出绳角的最小值为15度。因此，只需检验下出绳角B，令其不小于15度就可以了。 =54.20150满足要求：附：提升机与井筒相对位置图：第六节 运动学和力学提升系统示意图：1. 提升系统变位质量提升绳全长 Lp=Ho+Hx+3D +30+n´D=423+18+3*3.

14、14*3.5+30+3*3.14*3.5=537M式中Ho-钢丝绳悬垂高度Ho=Hs+Hz+H´j=370+18+35=423m电动机变位重力Gd=GD(i/D)2=5.76*(20/3.5)2=188.08KN电动机的变位质量md=Gd/g=188.08*1000/9.8=19192kg总变位质量mm=(Qg+2QZ+2PLp+Gj+2Gt)/g+md=6070+2*5000+2*57.1*537/9.8+24600+11330/9.8+19192=67276kg式中:Gj/g为提升机包括减速箱的变位质量，Gj/g=24600kg Gt为天轮的变位质量 11330kg 2. 加速度

15、按减速器最大扭矩计算式中k-阻力系数，取1.15Mmax-减速器许可的最大扭矩，JK-3.5/20所用的ZHLR-170型减速器取30tm按电动机过负荷能力计算a12(0.75Fe-kQg-PH)/m=(0.75*2.3*100295-1.15*6070*9.8-57.1*406)/67276=1.21m/s2式中Fe-电动机额定力=100295NZ-电机台数，取1-过负荷系数，取2.3K-矿井阻力系数，取1.15根据煤矿安全规程对立井箕斗提升的加速度a11.2m/s2,取a1=1.0m/s2。3.减速度一般情况下按自由滑行速度减速=0.67 m/s2取a3=0.7 m/s24.速度图计算ho

16、=2.35m,V0=1.5m/s1）初加速度选取V0=1.5m/s=0.479 m/s2t0=v0/ao=1.5/0.479=3.13s2）主加速阶段t1=(Vm-Vo)/a1=(6.78-1.5)/1=5.28sh1=(Vm+Vo)t1/2=(6.78+1.5)*5.28/2=21.86m3）爬行阶段t4=h4/v4=3/0.5=6sh4取3m,V4取0.5m/s. 4）减速阶段t3=(Vm-V4)/a3=(6.78-0.5)/0.7=9sh3=(Vm+V4)t3/2=(6.78+0.5)*9/2=32.76m5）等速阶段h2=H-h0-h1-h3-h4=406-2.35-21.86-32.

17、76-3=346mt2=h2/Vm=346/6.78=51s6）抱闸及停车阶段T5取1S，a5=V4/t4=0.5/1=0.5m/s27）一次提升循环时间Tx=t0+t1+t2+t3+t4+=3.13+5.28+51+9+6+8=82.41s-停止时间，取8s。5.实际提升能力及富裕系数实际年提升量=96.8417万吨实际富裕系数 af=1.611.26.力图计算提升开始时拖动力F0=kQg+PH+ma0=1.15*6070*9.8+5.7*406+67276*0.479=123.8kN出轨时F´0=F0-2ph0=123817-2*57.1*2.35=123548.6N=123.5

18、kN主加速开始F1= F´0+m(a1-a0)=123548+67276(1-0.479)=158599N=158.6KN主加速终了F´1=F1-2ph1=158599-2*57.1*21.86=156102.6N=156.1KN等速开始F2= F´1+ma1=156102.6+67276*1=88827N=88.8KN等速终了F´2=F2-2ph2=88827-2*57.1*346=49314N=49.3KN减速开始F3= F´2-ma3=49314-67276*0.7=2221N=2.22KN减速终了F´3=F3-2ph3=222

19、1-2*57.1*32.76=-1520N=-1.5KN爬行开始F4= F´4+ma3=-1520+67276*0.7=45573N=45.57KN爬行终了F´4=F4-2ph4=45573-2*57.1*3=45230.4N=45.23KN校核F´4F´4=KQ-Ph=1.15*6070*9.8-57.1*406=45226N,符合要求。附箕斗六阶段速度图、力图第七节 电动机功率校核1、按等效容量验算：（1）计算=44.1*1010N2S（2）等效时间Td=(t0+t1+t3+t4)/2+t2+/3=(3.13+5.28+9+6)/2+51+8/3=6

20、5.37s（3）等效功率=655.7Kw符合Pe=800kw>1.1Pd=1.1*655.7=721.3kw（4）正常提升过负荷Fmax/Fe=158599/100295=1.58<0.75=0.75*2.3=1.725 故所选电机符合要求。第八节 电耗及功率的计算电耗和效率是提升设备的主要技术经济指标因为电耗等于功率乖时间，所以提升电耗可计算如下：一次提升电耗为： 式中：1.02-考虑附属设备的耗电量的附加系数; -减速器的传动效率； d-提升电动机的效率；-提升循环中变化力对提升时间的积分，即提升循环中力图下包围的面积，此积分可计算如下：=500199N.s所以： =13.3度

21、提升设备的吨煤耗Wt=W/Q=13.3/6.07=2.19度/吨一次提升有益电耗Wy=QH/(3.6*102)=6.07*406/（3.6*102）=6.7度提升设备的效率0= Wy/W=6.7/13.3=50.4%设备实际年提升能力=96.8417万吨实际富裕系数 af=1.611.2第四章 经济概算一、主要设备1、箕斗：JL-6型 11000元/台 查煤炭工业常用设备及主要器材价格汇编2、钢丝绳：选直径40mm,6×19的右捻度镀钢丝绳. 查价格汇编: 3.39元/m3、提升机：2JK-3.5/20单绳缠绕式提升机，卷筒个数为2，卷筒直径D3.5，卷筒宽度B1.7米，两卷筒中心距

22、1840。查价格汇编：9万元/台4、电动机：选择YR800-8/1180型6KV高压三相交流异步电动机。 查价格汇编：23060元/台5、天轮：TSH 型天轮，天轮直径为3500mm，变为重力为11330N 查价格汇编：2900元/台二、设备购置费：S1=设备出厂价1.06 =(110003.39539290000230605800)1.06131030.8元三、年电费Pe300*14*0.75*0.1 =380*300*14*0.75*0.1 =119700元。四、维修费 =（S1+S1*36.4%）*2.2% =(1-0.364)*2.2%*131030.8 =1833元五、安装费 =S1