单绳矿井提升机钢丝绳设计

1、淮南职业技术学院机电一体化专业毕业设计淮 南 职 业 技 术 学 院毕业论文题目：矿井单绳缠绕式提升机钢丝绳选型计算 专 业 班 级 学生姓名 指导老师 完成日期 摘要单绳缠绕式提升机是较早出现的一种提升机，工作原理比较简单，就是将钢丝绳的一端固定在提升机的卷筒上，另一端绕过井架上的天轮与提升容器相连接，利用两个卷筒上钢丝绳的缠绕方向的不同，当提升机转动时，使两个容器一个上升一个下降，以完成提升任务。提升钢丝绳是提升设备中非常关键部件，钢丝绳的选型计算与安全系数，提升效率息息相关。关键字：提升机；钢丝绳目录 1矿井提机的概述······

2、;··································41.1矿井提升机的介绍··············

3、;······························41.2缠绕式的工作原理··················

4、;··························51.2.1单绳缠绕式提升机工作原理·····················

5、;·············52矿井提升机钢丝绳的设计选型计算························72.1钢丝绳的分类········&#

6、183;······································72.2钢丝绳的标示·········

7、3;·····································82.3钢丝绳结构选择···········

8、;···································82.4单绳缠绕立井钢丝绳选择计算············

9、······················93总结与展望···························

10、;···············133.1总结·································

11、3;····················133.2参考文献····························&

12、#183;······················141 矿井提升机的概述1.1矿井提升机的介绍矿山生产的全过程离不开矿山运输和提升工作。因此，运输和提升工作的好坏直接关系到矿山生产能否正常高效进行。如果说运输线路是矿山生产的动脉，那提升设备则是其咽喉，可见其重要性和必要性。提升机是联系井下和地面的主要运输工具，矿井提升工作是整个采矿工程中的重要环节。从地下采出的煤炭、矿石

13、必须提升至地面才有实际应用价值。废石的提升、工作人员、材料及设备的升降等都要靠提升工作来完成。矿井提升机是矿井提升设备中的动力部分，由电动机、减速器、主轴装置、制动装置、深度指示器、电控系统和操纵台等组成。根据提升机工作原理和结构的不同，矿井提升机分类如图1-1。16 图1-1矿井提升机分类我国目前广泛使用的有单绳缠绕式双圆柱卷筒提升机和多绳摩擦式提升机两种。根据井筒条件（竖井或斜井）及选用的提升容器和提升机的类型不同，可组成各种不同的矿井提升系统。较常见的有17：竖井单绳缠绕式箕斗提升系统；竖井单绳缠绕式罐笼提升系统；竖井多绳摩擦式箕斗提升系统；竖井多绳摩擦式罐笼提升系统；斜井箕斗提升系统；

14、斜井串车提升系统 图1-2矿井提升机提升原理示意图1.2 缠绕式的工作原理我国目前广泛使用的有单绳缠绕式和多绳摩擦轮式两种，以下就重点介绍单绳缠绕式提升机的工作原理。1.2.1单绳缠绕式提升机的工作原理缠绕式提升机的主要部件有主轴、卷筒主轴承调绳离合器、减速器、深度指示器和制动器。示意图如图2-1所示。13 图1-3缠绕式矿井提升机单绳缠绕式提升机是较早出现的一种类型，工作原理比较简单，就是将钢丝绳的一端固定在提升机的卷筒上，另一端绕过井架上的天轮与提升容器相连接，利用两个卷筒上钢丝绳的缠绕方向的不同，当提升机转动时，使两个容器一个上升一个下降，以完成提升任务，这种提升机在我国矿山中广泛使用。

15、按卷筒数目的不同，有单筒及双筒提升机两种。双筒提升机在主轴上装有两个卷筒，其中之一与主轴固接（键装或热装），称为固定卷筒；另一卷筒则滑装在主轴上，通过离合器与主轴连接，称为游动卷筒。将两种卷筒做成这样的目的，是为了在需要调绳及更换提升水平时，两个卷筒可以有相对运动。单卷筒提升机只有一个卷筒，一般用于单钩提升，但是如果在单卷筒上固定两根钢丝绳，且其缠绕方向相反，也可作双钩提升，这时，由于一根钢丝绳自卷筒上松放，另一根则向卷筒上缠绕，卷筒表面得到了充分利用，所以单卷筒提升机相对于双卷筒提升机来说，质量和体积都小很多。不过单卷筒提升机做双钩提升时，绳长的调节颇为不便，为此，可以把单卷筒制成可分离式的

16、两部分，一部分与主轴固接，另一部分通过离合器与主轴相连，这种型式的称为可分离式单卷筒提升机。图1-5落地式多绳摩擦提升系统示意图 擦提升系统示意图图1-4 井塔式多绳摩 装置，为了在使用圆尾绳时尾绳可以松捻而避免打结，在罐笼底部下方设有尾绳悬挂装置。摩擦提升依靠衬垫与钢丝绳之间的摩擦力来传递动力，因此其工作可靠性就在于提升钢丝绳与安在主导轮上的摩擦衬垫之间是否产生滑动，即是否有足够的摩擦力。， 2矿井提升机钢丝绳设计选型计算2.1钢丝绳的分类按结构分类：分为点接触钢丝绳、线接触钢丝绳、面接触钢丝绳、多层股不旋转钢丝绳、异型股钢丝绳（三角股、扇形股、椭圆形股和扁平形）、满充式钢丝绳、涂塑钢丝绳等

17、。按绳芯分类：天然纤维芯钢丝绳、合成纤维芯钢丝绳、 金属绳芯钢丝绳、金属股芯钢丝绳。 按用途分类：可分为一般用途钢丝绳、重要用途钢丝绳。2.2钢丝绳的标示表面：光面钢丝绳用NAT表示，镀锌钢丝绳用 ZBB、ZAB、ZAA表示。绳芯：纤维芯用FC表示（其中天然纤维芯用NF表示，合成纤维芯用SF表示，如：聚丙烯用PP表示，聚乙烯用PE表示）。金属绳芯用IWR表示，金属股芯用IWS表示。捻法：右交互捻用ZS，左交互捻SZ，右同向捻用ZZ，左同向捻用SS。绳股：圆股不用代号标记。 “V”表示三角股；“”表示椭圆股；“T”表示面接触钢丝绳；“S”表示西鲁式钢丝绳；“W”表示瓦林吞式钢丝绳；“SW”表示西

18、鲁瓦林吞式钢丝绳；“FI”填充式钢丝绳；钢丝绳强度：1570、1670、1770、1960等等钢丝绳完整表示方法18 NAT 6×19S+FC 1770 ZS GB/T20118-2006产品执行标准（一般用途）钢丝绳捻向（右交互捻）公称钢丝抗拉强度（MPa）钢丝绳结构（西鲁式、麻芯）钢丝绳表面状态（光面）钢丝绳公称直径2.3钢丝绳结构选择1、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。2、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

19、可能粗的钢丝绳；斜井窜车提升时，宜采用交互捻钢丝绳。3、对于多绳摩擦提升，一般应选用镀锌、同向捻（左右各半）的钢丝绳，断面形状最好是三角股。4、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。2.4单绳缠绕式立井提升钢丝绳选择计算 提升钢丝绳的选择计算是提升设备造型设计中的关键环节之一。钢丝绳在运转中受有许多应力的作用和各种因素的影响，如静应力、动应力、弯曲应力、扭转应力和挤压应力等，磨损和锈蚀也将损害钢丝绳的性能。综合考虑以上应力因素的精确计算是很困难的，目前国内外都是按静载荷近似计算的。我国是按煤矿安全规程的规定来设计的，其原则是：钢丝绳应按最大静载荷并考虑一定的安全系数来进行计算

20、。图2-1 钢丝绳计算示意图安全系数是指钢丝绳钢丝拉断力的总和与钢丝绳的计算静拉力之比。但是应当注意，安全系数并不代表钢丝绳真正具有的强度储备，只不过表示经过实践证明在此条件下钢丝绳可以安全运行。图2-1所示为一立井单绳提升钢丝绳计算示意图。 钢丝绳的最大静拉力作用于A点处，其值为： (式3-7)式中：为钢丝绳承受的最大计算静载荷；为一次提升的有益载荷,Q=3N为容器重量；=3.8N为钢丝绳每米重力；为钢丝绳悬垂长度，=34+283+20=337m；为井架高度；矿井深度；为容器装载高根据煤矿安全规程对安全系数的规定5，必须满足下式 ： （3-8）式中：ma为新钢丝绳的安全系数，其值必须严格按照

21、煤矿安全规程规定选取。S0为钢丝绳所有钢丝断面面积之和，m2B为钢丝绳抗拉强度，Pa一般钢丝绳的平均比重近似取0.09 Ncm3 ，于是有下式： （3-9）式中：0为钢丝绳的比重，0=9.0×104 N/m3将式(3-9)代入式(3-8)得： BP P(B- （3-10） 代人0=9.0×104 N/m3的值后，得出选择每米钢丝绳重的公式为： （3-11）查表2-2，钢丝绳的抗拉强度B数值有 表2-2 钢丝绳的抗拉强度B钢丝绳公称抗拉强度/MPa14701570167017701870钢丝绳抗拉强度/MPa14701570167017701870表3-3-1取B=1770M

22、Pa表2-3 钢丝绳安全系数ma最低值5用途分类安全系数最低值单绳缠绕式提升装置转为升降人员9升降人员和物料升降人员时9混合升降时9升降物料事7.5专为升降物料6.5本次设计的为专为升降物料提升装置，因此ma=6.5所以=23.4 N/m=234 kg/100m根据计算结果查图2-4选取钢丝绳型号1图2-4钢丝绳型号选取直径为30mm，天然纤维芯钢丝绳，抗拉强度为1770MPa，其型号表示为：30 NAT 6×19S+FC 1770 Z GB/T20118-2006由于实际所选钢丝绳的0不一定是0.09 Ncm3，因此所选绳是否满足安全系数的要求必须按实际所选每米绳重按下式进行验算，即所选绳的实际安全系数为： （3-12）式中Qq为所选钢丝绳全部钢