提升机构单绳缠绕式提升设备选型设计说明书

1、 毕业设计说明书系 别 机 械 工 程 系 专 业 班 级 机 设 02 - 10 班 学 生 姓 名 王 凯 成 指 导 教 师 侯 波 2006 年 6 月 2 日毕 业 设 计 任 务 书专业、班级 机设02-10班 姓名 王凯成 日期 2006.3.20 1、 设计题目 矿 井 提 升 设 备 选 型 设 计 （专题） 单绳缠绕式提升设备选型设计 2、 设计原始资料：皖北煤电集团刘桥一矿设计参数3、 设计文件说 明 书 1 份图 纸 4 张4、 设计任务下达日期 2006.3.20 5、 设 计 完 成 日 期 2006.6.10 6、 设计各章节答疑人 侯 波 7、 设计指导人 侯

2、波 8、 教研室负责人 9、 系 负 责 人 毕业设计评语学生姓名 王凯成 专业、班级 机设02-10班 题 目 矿 井 提 升 设 备 选 型 设 计 教 研 室 机械设计 指导教师 侯 波 职称 副教授 评 语： 机械工程系 2006届毕业答辩委员会2006年6月14日 目 录摘要（中文）-1摘要（英文）-2引言-31 矿井提升设备选型设计概述-41.1选型设计的基本原则-41.2 主井提升设计依据-52. 矿井提升设备的选型-72.1 箕斗规格的选择-72.2 提升钢丝绳的选择计算-102.3 提升机与天轮的选择计算-132.4 提升机与井筒相对位置的计算-162.5 提升电动机的预选-

3、20 3. 提升机运动学计算-21 3.1 运动参数的确定-213.2 提升速度图计算-243.3 箕斗提升力图计算-274. 提升电动机容量的校核-294.1提升电动机等效功率的计算-294.2电动机的校核-325. 交流拖动提升设备的电耗及效率计算-33结论-35主要参考文献-36附录-37致谢-39 摘 要本设计是矿井提升设备选型设计，打算分五章来论述。第1章为矿井提升设备选型设计概述。包括选型设计的基本原则与设计依据。包括运动参数的确定、提升速度图及力图的计算。为交流拖动提升设备的电耗及效率计算。 This design is to upgrade equipment models d

4、esigned to deal with the intention of sub-V. Chapter 1 outlines the design of models for pit upgrade equipment. Including models of the basic design principles and design basis. Chapter 2 introduced the pit upgrade equipment models. Including skip and upgrade wire rope, and upgrade machines, electri

5、c motors and upgraded models of aircraft and pit shaft relative position calculations. Chapter 3 to improve the kinematic calculations. Movement parameters including the identification, and to enhance the speed of calculation. Chapter 4 To enhance the capacity of electric motors degree. Including el

6、ectric motors equivalent to the capacity of electric motors and power calculation accuracy. Chapter 5 upgrade equipment for the exchange of fees for electricity consumption and efficiency. 引 言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。在工作中一旦发生故障，直接影响到矿井的正常运转。另外，提升设备是矿山重要的耗电设备，约占整个矿山耗电量的3040，因此矿井提升

7、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。所以在选型设计之前，必须进行认真的技术方案比较，使设计方案真正达到技术与经济上的合理。我国煤炭资源丰富，有悠久的煤炭开采历史，在提升设备的选型上积累了丰富的经验。总结出一套可行的选型方法，然而随着科技的发展有的经验不能适应当前需要。当我在皖北煤电集团刘桥一矿实习时发现提升设备有许多不合理的地方，现根据该矿实际情况，重新进行选型设计，以便进行改造。本设计是矿井提升设备选型设计，打算分五章来论述。第1章为矿井提升设备选型设计概述。包括选型设计的基本原则与设计依据。包括运动参数的确定、提升速度图及力图的计算。为交流拖动提升设备

8、的电耗及效率计算。 在设计过程中，得到指导老师侯老师 的耐心指导，在此深表感谢！1 矿井提升设备选型设计概述1.1选型设计的基本原则 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。在工作中一旦发生故障，直接影响到矿井的正常运转。另外，提升设备是矿山重要的耗电设备，约占整个矿山耗电量的30 40，因此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。所以在选型设计之前，必须进行认真的技术方案比较，使设计方案真正达到技术与经济上的合理。矿井提升设备的合理设计，主要取决于确定合理的提升系统，即设计矿井采用几套提升设备，提升设

9、备的类型（单绳缠绕式还是多绳摩擦式）及提升方式（采用箕斗还是罐笼）。一般情况下，年产量在30万吨及其以上的大中型矿井，由于提升任务重，可设两套提升设备，主井采用箕斗提升，副井采用罐笼提升。对于年产量超过180万吨的特大型矿井，主井可采用两套箕斗提升设备，副井除配备一套罐笼提升设备以外，有时尚需设置一套带平衡锤的单容器提升设备作辅助提升，对于年产量小于30万吨的矿井可采用两套普通罐笼提升设备，若一套提升设备能够完成提升任务，也可采用一套普通罐笼提升。对于大中型矿井，决定其提升方式时，还应考虑如下几个因素： （1）如果煤的品种较多，且要求不同品种分别运出时，应采用罐笼提升为宜。 （2）如果对煤有块

10、度要求且要求较高时，宜采用罐笼提升。 （3）地面生产系统靠近井口，采用箕斗可简化煤流过程，若远离井口，并需窄轨运输，则宜采用罐笼提升。 （4）对于采用单容器提升还是双容器提升，主要取决于同时开采的水平数，对于煤矿多数以单水平开采，故一般采用双容器提升。当多水平提升时，一般采用单容器加平衡锤的提升系统。 （5）多绳摩擦式提升机具有诸多优点。在主井提升中，一般当年产量在60万吨，井深又在300350米以上时，采用多绳摩擦提升为好，如果井深更大，即使年产量较小，也以多绳摩擦提升为宜。当井深超过14001500米时，其主绳的使用寿命急剧下降，尾绳事故率增加。多绳缠绕式提升机不用尾绳，克服了深井提升时尾

11、绳带来的问题，适合于深井及大载荷的条件。对于斜井或较浅的立井均应采用单绳缠绕式提升设备。当单绳提升不能满足需要时可采用多绳缠绕式提升机。 （6）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度的矿车，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，一般采用双勾串车提升。箕斗提升一般用于年产量在45万吨以上，井筒倾角大于25度的矿井，箕斗一般采用后卸式箕斗。带式输送机一般用于产量较大，距离较长的斜井中。 上述仅是一般设计原则，在具体设计时，必须根据矿井的具体条件，提出若干可能方案，对基本投资、运转费、技术的先进性

12、等诸方面进行技术经济比较后确定。同时还要考虑到我国提升设备的生产和供应情况，才能确定合理的方案。 1.2 主井提升设计依据主井提升设计依据有：（1） 矿井年产量：An=60万吨/年（2） 工作制度：年工作日br=300天，日工作小时数t=14小时（3） 矿井井深：HS=300米（4） 矿井提升方式：箕斗提升（5） 卸载水平与井口的高差：（卸载高度）Hx=18米（6） 井下运输水平与装载水平的高差（装载高度）Hz=22米（7） 煤的松散密度：=1.1吨/米3根据给出的立井提升设计依据，对于这种井深300米的浅井，应采用单绳缠绕式提升系统，且对煤没有块度要求，故选择单绳缠绕式箕斗提升系统。如图1-

13、1所示。 1.提升机 2.天轮 3.井架 4.箕斗 5.卸载曲轨 6.煤仓 7.钢丝绳 8.给煤机 9.装载设备 图1-1 单绳缠绕式提升机箕斗提升系统图 单绳缠绕式提升机只要一根钢丝绳与提升容器相连。钢丝绳的一端固定在提升机卷筒上，另一端绕过天轮与提升机相连，当卷筒由电动机拖动以不同方向转动时，钢丝绳在卷筒上缠绕或放出，实现容器的提升或下放。 单绳缠绕式提升机按其卷筒个数，可分为单卷筒提升机和双卷筒提升机。单卷筒提升机一般用于产量较小的斜井或开凿井筒时作单勾提升，但不便于调节绳长。双卷筒提升机在我国矿山应用最多，一般用于双勾提升。卷筒之一与主轴固接，称为固定卷筒（死卷筒）；另一卷筒滑装在主轴

14、上，通过调绳离合器与主轴联接，称为游动卷筒（活卷筒）。打开调绳离合器时，两卷筒可以相对转动，以便调节绳长或改变提升水平。国产单绳缠绕式提升机有两个系列：JT系列，卷筒直径为0.81.6米，主要用于井下，一般 称为矿用绞车，有防爆和不防爆两种；JK系列，卷筒直径为25米，属大型矿井提升机，主要用于立井提升。本提升系统采用的是JK系列双卷筒提升机。2 矿井提升设备的选型2.1 箕斗规格的选择箕斗是提升矿石的单一容器，仅用于提升煤炭、矿石或部分提升矸石。根据卸载方式可分为翻转式、侧卸式及底卸式。根据提升钢丝绳数目有单绳和多绳箕斗。与罐笼比较，箕斗的优点是：自重小；井筒断面小；无需增加井筒断面就能在井

15、下使用大型矿车；装卸载时间少，生产能力大。其缺点是：必须设井下和井口矿仓及装卸载设备；井架高度较大；不能运送人员及材料，必须另设辅助提升设备。箕斗一般由三部分组成：斗箱、悬挂装置和卸载闸门。斗箱框架由两根直立的槽钢和横向角钢组成，四侧用钢板焊接，其外面用角钢或钢筋加固，框架上面有钢板制成的平台，防止淋帮水落入斗箱和便于检查井筒。悬挂装置是钢丝绳与箕斗连接的装置，它与罐耳均固定于框架上。其卸载闸门以扇形、下开折页平板闸门及插板闸门最多见。JL型箕斗采用曲轨连杆下开折业平板闸门。这种箕斗的优点是闸门结构简单、严密，闸门向上关闭冲击小，煤仓已满、煤未卸完时，卡箕斗产生断绳的可能性小。箕斗闸门开启，主

16、要借助煤的压力，因而卸载时传递到卸载曲轨上的力小，改善了井架的受力状态。该闸门的缺点是：闸门在井筒中有开启的可能性。箕斗设计主要应考虑其结构轻而坚固，有足够刚度，装卸速度快，闸门工作可靠。选择箕斗应已知下列基本参数：（1）矿井年产量：An=60万吨/年（2）工作制度：年工作日br=300天，日工作小时数t=14小时（3）矿井井深：HS=300米（4）矿井提升方式：箕斗提升（5）卸载水平与井口的高差：（卸载高度）Hx=18米（6）井下运输水平与装载水平的高差（装载高度）Hz=22米（7）煤的松散密度：=1.1吨/米3提升容器须根据提升任务的大小来确定。对某一矿井的具体情况，加大提升容器，可降低提

17、升速度，提升机、井筒都要加大，增加初期投资，但可节约用电；反之，加大提升速度，可选用较小提升容器和提升机，投资少，但电耗增加。为解决上述矛盾应通过技术经济比较，考虑矿井将来的发展选择出合理的方案。一般认为在不加大提升机及井筒直径的前提下，选择较大的提升容器，以采用较低的提升速度，节省电耗。选择箕斗即确定箕斗一次提升量是整个选型设计的基础，可用不同的方法选择箕斗，但“一次合理提升量法”最常用。其步骤为：（1） 确定合理的经济速度Vm 要完成矿井的年提升任务，同时又要使提升系统在最经济合理的方式下运行，关键是确定提升速度和一次提升量。大提升量、低速度，小提升量、高速度都可以完成生产任务，但大提升量

18、、低速度导致运行费用低，设备投资大；小提升量高速度导致设备投资小，运行费用高。经济合理的提升速度应使初期投资和运转费用的加权总和最小。各个国家经济速度不同，我国合理的经济提升速度是： Vm=(0.30.5) 式中H提升高度，m H = HZ + Hs + Hx ,m 提升高度愈大，其系数取值愈大。一般情况下，当H200m时取0.3为宜,当H600m时取0.5为宜。同时也必须指出，在设计时还需根据具体情况进行选取。 此外，煤矿安全规程对提升速度有如下规定： a.立井罐笼升降人员的最大速度不得超过0.5,mb.专为升降物料的立井提升，最大速度不得超过0.6,m c.对于斜井升降人员或使用矿车运输物

19、料的最大速度不得超过5m/s；用箕斗提煤（或矸石）的最大速度不得超过7m/s；当铺设道床，采用重型钢轨时，箕斗提煤的最大速度不得超过9m/s. 一般取 Vm=0.4 H = HZ + Hs + Hx =22+300+18 =340m Vm=0.4 =7.38m/s (2)估算一次提升循环时间Tx´ 按三阶段速度图，并认为主加速度等于主减速度，则容易得出Tx´=式中a-提升速度，估取a=0.8m/s2µ-箕斗在卸载曲轨内爬行时间暂取µ=10s-箕斗卸载时间（休止时间）暂取=10s Tx´=75.2s (3)确定一次合理提升量Q´Q

20、80;= Tx´ 其中C-提升不均衡系数，箕斗提升C=1.15Cf-提升能力富裕系数，对多水平提升时第一水平应留有1.2的能力富裕系数Q´= ×75.2 =4.12吨 (4)选择标准箕斗 查矿山机械与设备表2-3-3立井单绳箕斗规格表，选用JL-4型箕斗，如图2-1所示。其参数为名义装载质量40KN ，箕斗有效容积4.4m3，箕斗自重4.4t,箕斗总高8560mm,箕斗中心距1830mm. 1.连接装置 2.罐耳 3.活动溜煤板 4.煤堆线 5.斗箱 6.框架 7.闸门 8.连杆 9.滚轮 10.曲槽 11.平台 12.滚轮 13.机械闭锁装置 图 2-1 JL-

21、4型箕斗 （5）核算箕斗一次实际提升量 根据箕斗容积和散集容积质量计算箕斗的实际装载量QQ=V其中-煤的散集容积质量为1.1t/m3V-所选JL-4型箕斗容积4.4m3则 Q=1.1×4.4=4.8t(6)确定一次提升循环的实际时间TxTx= = =87.7s （7）计算实际提升速度VV=5.6m/s2.2 提升钢丝绳的选择计算 提升钢丝绳的用途是悬挂提升容器并传递动力。当提升机运转时通过钢丝绳带动容器沿井筒运动，所以钢丝绳是矿山提升设备的一个重要组成部分，它对矿井提升的安全和经济运转起着重要的作用。 提升钢丝绳受力极其复杂，如静应力、动应力、弯曲应力、挤压应力、捻扭应力等。这些应力

22、的综合作用导致提升钢丝绳的损坏。尽管国内外对此做了大量的研究工作，取得了一些成果，但还未找到一种综合反映上述应力破坏的计算方法。所谓安全系数是指钢丝绳各钢丝拉断力的总合与钢丝绳最大静拉力之比。煤碳安全规程对提升钢丝绳的安全系数ma都作了明确的规定。在选择钢丝绳时，应考虑如下因素：(1) 在井筒淋水大，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，如斜井提升时，应尽可能用顺捻或三角股绳。(3) 当弯曲疲劳为主要损坏原因时，应选用线接触顺捻或三角股绳。（4）我国实践证明，提升钢丝绳用同向捻绳比较好，多绳摩擦提升用左右捻各半；单绳缠绕式提升机我

23、国选用的原则是，钢丝绳的捻向与绳在卷筒上缠绕时的螺旋方向一致，目的是防止缠绕时钢丝绳松捻。目前单绳缠绕式提升机多为右螺旋，所以选右同向捻。但国外有些国家规定，绳的捻向与螺旋线方向相反，究竟哪种规定更合理，还有待研究。（5）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。（6）用于温度高或有明火的地方，如矸石山等，最好用金属绳芯钢丝绳。钢丝绳最大静载荷Qmax为Qmax = mg + mzg + mpgHc式中m-次提升货载质量,Kg mz提升容器的自身质量,Kg mp提升钢丝绳每米质量,Kg/m g重力加速度,m/s2 Hc 钢丝绳最大悬垂长度,m HC = Hj + Hs + Hz

24、Hj 井架高度，箕斗提升Hj=3035m取35m Hs 井深300m Hz装载高度箕斗提升Hz=1825m取22m设b为钢丝绳抗拉强度(N/m2)，AS为钢丝绳所有钢丝断面积之和(m2)，0为钢丝绳密度(Kg/m3)。ma为提升钢丝绳安全系数查矿山机械表10-3提升钢丝绳安全系数ma=6.5则满足需要ma即ma（1）As与mp有如下关系 As = (2)将（2）式代入（1）式得mp kg/m取钢丝绳密度0=9400kg/m3,g=10m/s2则上式变为mp m=4800kgmz=4400kgb=1700N/mm2ma=6.5HC = Hj + Hs + Hz =35+300+22 =357mm

25、p =3.65kg/m 查矿山机械表9-8钢丝绳规格表选用的钢丝绳型号为：钢丝绳6×（19）-34-1700-右同。其参数为：绳直径d=34mm,钢丝绳中最大钢丝直径 =2.2mm,钢丝总断面积433.13mm2,每米质量mp=4.093kg/m,当公称抗拉强度b=1700N/mm2时钢丝破断拉力总和Qq不小于736000N.根据所有钢丝的破断拉力总和Qq验算所选的钢丝绳=6.9>6.5满足需要。 2. 3提升机与天轮的选择计算单绳缠绕式提升机只要一根钢丝绳与提升容器相连。钢丝绳的一端固定在提升机卷筒上，另一端绕过天轮与提升机相连，当卷筒由电动机拖动以不同方向转动时，钢丝绳在卷

26、筒上缠绕或放出，实现容器的提升或下放。 单绳缠绕式提升机按其卷筒个数，可分为单卷筒提升机和双卷筒提升机。单卷筒提升机一般用于产量较小的斜井或开凿井筒时作单勾提升，但不便于调节绳长。双卷筒提升机在我国矿山应用最多，一般用于双勾提升。卷筒之一与主轴固接，称为固定卷筒（死卷筒）；另一卷筒滑装在主轴上，通过调绳离合器与主轴联接，称为游动卷筒（活卷筒）。打开调绳离合器时，两卷筒可以相对转动，以便调节绳长或改变提升水平。 国产单绳缠绕式提升机有两个系列：JT系列，卷筒直径为0.81.6米，主要用于井下，一般 称为矿用绞车，有防爆和不防爆两种；JK系列，卷筒直径为25米，属大型矿井提升机，主要用于立井提升。

27、单绳缠绕式提升机主要参数有：滚筒直径D、滚筒宽度B、最大静张力Fjm、最大静张力差Fjc。在选择计算时，首先确定滚筒直径D，然后验算其他参数。2.3.1提升机滚筒直径的确定选择滚筒、天轮直径的原则是使钢丝绳不致产生过大的弯曲应力以保证钢丝绳的使用寿命。根据煤矿安全规程的规定：缠绕式提升机当在地面安装时D80d 且 D1200其中d为钢丝绳直径为34mm,为钢丝绳中最大钢丝直径为2.2mm.D80×34=2720mm 且 D1200×2.2=2624mm取D=3000mm查矿山机械与设备表2-2-1JK系列提升机规格参数表，选择2JK-3/11.5型提升机。卷筒个数2,卷筒直

28、径3米,宽度1.5米,两卷筒中心距1640mm,钢丝绳最大静张力130KN,钢丝绳最大静张力差80KN,最大钢丝绳直径37mm,提升高度一层290m二层650米、三层1000m,减速器型号：ZHLR-150、扭矩动/静120/180KN.m,电动机转速不大于750r/min,提升速度不大于10米,卷筒中心高650mm，机器旋转部分总变位质量（不大于）（不包括电动机）18100kg，机器部分总质量（不大于）（不包括电动机电控）53t.2.3.2天轮的选择天轮安装在井架上，作为提升钢丝绳的支撑、导向之用。根据煤矿安全规程规定，天轮的直径Dt需按下面的条件确定。井上使用，当围包角大于90度时： Dt

29、80d 且 Dt1200其中d为钢丝绳直径为34mm,为钢丝绳中最大钢丝直径为2.2mm.Dt80×34=2720mm 且 Dt1200×2.2=2624mm取Dt=3000mm由矿山机械表10-4，井上固定天轮规格参数，选用的天轮型号为TSG名义直径Dt=3000mm，绳槽半径Rt=19mm，适于钢丝绳直径范围>3335mm，允许钢丝绳全部钢丝破断力总和1010000N，两轴承中心距L=950mm，轴承中心高240mm，变位质量781kg，总重24660kg.2.3.3滚筒宽度的验算滚筒的直径确定后，提升机即已确定，滚筒宽度便为确定值，但能否满足容绳量的要求，尚需进

30、行验算。滚筒上需缠绕的钢丝绳的长度包括：（1）提升高度H（2） 钢丝绳试验长度。煤矿安全规程规定，升降人员或升降人员和物料用的钢丝绳自悬挂起，每6个月试验一次，专门升降物料用的钢丝绳，自悬挂起经过一年进行一次试验，以后每隔6个月试验一次，每次剁绳头6米，钢丝绳寿命按3年考虑，则钢丝绳试验长度为30米。（3） 为减少钢丝绳与滚筒固定处的拉力，按规定应留有3圈摩擦圈。（4） 对多层缠绕时，钢丝绳由下层转到上层的临界段（相当于绳圈的1/4长的部分）必须经常加以检查，并应在每季度将钢丝绳移动1/4绳圈的位置。根据钢丝绳的使用年限，一般取错绳圈数n=24圈。取n=3圈。 多层缠绕时应满足： B -钢丝绳

31、圈间的间隙，一般为23取3k-缠绕层数2DP-多层缠绕时钢丝绳平均缠绕半径DP= =3.028mB=0.83mB=1.5>0.83m 满足要求。2.3.4提升机强度校核 从所选提升机的规格表中，可查得提升机允许的最大静张力Fjm和最大静张力差Fjc。提升机强度是否满足要求需按下式验算。缠绕式提升机： =48000+44000+40.93×357 =106612N由>106612 满足要求。 = =62612N由=80000>62612 满足要求。2.4 提升机与井筒相对位置的计算提升机对于井筒的相对位置，系根据卸载作业方便，地面运输的简化以及设备运行的安全而定。所有

32、这些都应在矿井工业广场的总体布置中解决。一般采用普通罐笼提升时，提升机房位于卸载方向的对侧。井架上的天轮，根据提升机的类型和用途，容器在井筒中的布置以及提升机房地点等，装在同一水平轴线上，或同一垂直面上。如图2-1所示。 图2-1 提升机与井筒相对位置图提升机安装地点选好之后，要确定影响提升机相对位置的五个因素，这就是井架高度、提升机滚筒轴线与提升中心线的水平距离、钢丝绳弦长、偏角和出绳角。它们彼此相互制约，互相影响。2.4.1钢丝绳允许最大内外偏角2max、1max的确定所谓钢丝绳的偏角是指钢丝绳弦与通过天轮平面所形成的角度，有内偏角和外偏角之分。在提升过程中，随着滚筒的转动，钢丝绳在滚筒上

33、缠绕或放松，偏角是变化的。（1） 偏角过大将会导致加剧钢丝绳与天轮之间的磨损，降低钢丝绳的使用寿命，磨损严重时还可能引起断绳事故。因此煤矿安全规程规定，内外偏角不得超过1°30´。（2） 如果内偏角过大，当钢丝绳缠绕滚筒时，绳弦与已缠到滚筒上的绳圈之间会相互接触，并产生磨损，这一现象称之为咬绳。因此，最大内偏角2max不仅受煤矿安全规程的上述限制，同时还受不产生“咬绳”的限制。不产生“咬绳”的内偏角，可从矿山机械图10-5曲线中查出。不产生“咬绳”现象内偏角与卷筒直径、钢丝绳缠绕间隙、钢丝绳直径等参数有关。随着卷筒和钢丝绳直径增加、钢丝绳间隙减少，咬绳现象趋于严重。当提升机

34、卷筒直径为3米，钢丝绳直径为d=34mm,缠绕间隙取3mm时，不产生咬绳现象的内偏角2max<1°15´。2.4.2井架高度Hj井架高度Hj是指从井口水平至天轮中心轴线间的垂直距离.Hj = Hx + Hr + Hg + 0.75Rt其中Hx卸载距离，由井口水平到卸载位置的容器底座间的距离。对于箕斗提升，一般Hx=1825米，并与煤仓的参数和箕斗卸载方式有关，取Hx=18米。Hr容器全高，由容器底至连接装置最上面一个绳卡的距离，其数值可由容器规格表查出。查矿山机械与设备表2-3-3立井单绳箕斗规格表知Hr=8.560米。Hg-过卷高度，指容器从正常卸载位置起，到容器的

35、任何部分与井架的任何部分相碰为止，容器所能继续上升的高度，通常是容器连接装置的最上面一个钢丝绳卡或绳头最先与天轮相碰，故以此为准。我国煤矿安全规程规定，对于罐笼提升，最大速度小于3m/s时，Hg4m,最大速度大于或等于3m/s时, Hg6m.对于箕斗提升Hg4m，取Hg=7.3m.Rt天轮半径,为Rt=1.5m.0.75 Rt-因为天轮与绳卡或绳头相碰处至天轮轴心线尚有一段距离，约为0.75 RtHj = Hx + Hr + Hg + 0.75Rt =18+8.56+7.3+0.75×1.5 =35米2.4.3为满足允许内外偏角的最小允许绳弦弦长Lxmin的确定钢丝绳弦长是钢丝绳离开

36、滚筒处与天轮切点的一段绳长。绳弦越长内外偏角越小。根据理论研究，钢丝绳弦横向振动的自振频率与绳弦长度及提升高度有关。主要决定于绳弦长度，当超过60米时，其自振频率与提升机卷筒转动产生的任何规则冲击都可能激发绳弦激烈的横向振动，故通常限制弦长在60米以内。 根据1maxL´xmin=根据2max 多绳缠绕时 L" xmin=其中B-卷筒宽度1.5m，S-两天轮中心距1.83m，a-两卷筒内支轮间距0.14m，d-钢丝绳直径340mm,-绳圈间隙3mm.L´xmin= =23mL"xmin= =38.4m取Lx=45m 2.4.4滚筒中心与井筒提升中心距离L

37、s的确定根据所选定的弦长计算Ls=式中C0-滚筒中心到井口水平的高差，一般C0=1.52米取C0=1.5米。 Ls=31.5米对于需要在井筒与提升机房之间安装井架斜撑的矿井，Ls还要满足下式Ls0.6 Hj+D+3.5=27.5米Ls=31.527.5 满足要求。2.4.5复算实际弦长Lx及内外偏角2，1 Lx= = =45米1= = =0.77º多层缠绕时2= = =1º12´2.4.6计算上下出绳角 钢丝绳弦对水平线所构成的仰角应按提升机技术要求的规定值检验。JK系列提升机曾限定下出绳角不得小于15度，这是考虑下出绳角过小时，钢丝绳有可能与提升机基础相接触，造

38、成钢丝绳磨损。下出绳角1= 上出绳角2= 上述提升机与井筒相对位置的五个因素是相互制约和关联的。当Hj ,Hs确定后，其它参数如不能满足要求，可适当调整Ls，以使各参数均满足要求。在特殊情况下，应根据实际条件具体分析解决。1= =57.75º>15º满足要求。2= =53.5º2.5 提升电动机的预选 在进行提升设备方案比较时，需要初步确定提升电动机，而在进行提升设备动力学计算之前也要进行电动机的预选。一般情况下，先预选电动机，动力学计算完后再进行电动机的验算。2.5.1电动机功率的估算P´=式中k-矿井阻力系数，箕斗提升k=1.15 m-一次提升

39、货载质量 vm-所选提升机的标准速度 -考虑到提升系统运转时，加、减速度及钢丝绳重力等因素影响系数，箕斗提升=1.21.4，取1.3 j-减速器传动效率，双级传动=0.85 g-重力加速度 P´= =623kw2.5.2估算电动机转数n´= 式中i-减速器传动比i=11.5 D-滚筒直径D=3mn´= =540r/min 查煤矿电工手册表7-6-10YR高压大型三相异步电动机技术数据，采用YR630-12/1430型电动机。额定功率Pe=630kw,转速ne=490r/min,=0.937,最大转矩/额定转矩=1.98,转子回转力矩GD2=11800N.m2,重新

40、计算提升速度: vm= = =6.7m/s 3.提升机运动学计算 3.1运动参数的确定3.1.1最大提升速度的确定综合考虑设备费及运转费等经济因素，通过理论分析，我国采用的最佳经济速度为： Vm=(0.30.5) 一般取 Vm=0.4 H = HZ + Hs + Hx =22+300+18 =340m Vm=0.4 =7.38m/s 在确定最大提升速度时，应使之接近经济速度，同时满足煤矿安全规程的规定，即专为升降物料的立井提升，最大速度不得超过0.6,m。结合预选电动机的转速，确定最大提升速度为6.7m/s.3.1.2加速度的确定确定提升主加速度应考虑以下因素：（1）煤矿安全规程的规定：立井升

41、降人员的加（减）速度不得大于0.75 m/s2，斜井不得大于0.5 m/s2 ,设计规范建议，箕斗提升加速度不宜大于1.2m/s2.（2）按电动机过负荷能力确定，一般按电动机最大拖动力的0.75倍考虑，带入动力学方程得 电动机能力允许的最大加速度为 式中Fe-电动机额定拖动力Fe = Pe-电动机额定功率630kw j-电动机效率0.937 vm -提升速度 m/s Fe = =88105Nm提升系统总变位质量m=式中m-提升货载质量4800kg mz-容器自身质量4400kg mp-钢丝绳每米质量4.093kg/m Lp-提升钢丝绳全长 Lp=488.5米式中n´为错绳圈数n

42、80; =24取n´=3mt天轮变位质量781kgmj提升机（包括减速器）变位质量18100md电动机变位质量md =(11800/10)×(11.5/3)2 =17340kgm=54601kg-电动机最大力矩/额定力矩=1.98 k-矿井阻力系数1.15 =1.13m/s2(3) 按减速器输出轴允许的最大扭矩计算 电动机通过减速器作用到滚筒主轴上的拖带力矩必须小于减速器允许的最大输出力矩Mjm即 主加速度满足由矿山机械与设备表2-2-1JK系列提升机规格参数查得所选的减速器型号为ZHLR-150，Mjm=300000N.m即 =3.5m/s2综上所述取a1=0.8m/s2

43、3.1.3减速度的确定提升减速度一般取与加速度相同值。它不仅需要满足上述煤矿安全规程的规定，同时还与提升设备所采用的减速方式有关。目前提升机的减速方式有以下三种：（1） 自由滑行减速当容器到达减速点时，将电动机电源断开，拖动力为零，整个提升系统靠惯性滑行直至停车，这种方式充分利用了系统的动能，节约电耗，操作简单，其动力方程为：减速时，近似有，得自由滑行时的减速度a3为 = =0.19m/s2(2)电动机减速方式 电动机减速方式为正力减速，当采用自由滑行减速方式其减速度太大时，必须采用正力减速。此时，将电动机在较软的人工特性曲线上运行。为能较好地控制电动机，这时电动机输出力不应小于电动机额定力的

44、0.35倍。（3）制动减速方式 此减速方式为负力减速。当采用滑行减速度太小时，必须对系统施加制动力。制动方式有机械制动和电气制动两种。机械制动即机械闸制动，电气制动有动力制动和低频制动两种。在确定提升系统减速度时，首先必须计算自由滑行减速度。若自由滑行减速度太大，则必须采用电动机减速方式（正力减速）；若自由滑行减速度太小，则必须选择制动减速（负力减速）方式。对于负力减速，当需要制动力较小可采用机械闸减速，当需要制动力较大时，须采用电气制动。 由以上计算可知，自由滑行减速度为0.19m/s2，太小，应采用制动减速。试采用机械闸制动减速，为避免闸瓦发热和磨损，所需制动力不应大于0.3mg。即 =

45、=1.02m/s2 一般，减速度常和加速度常取相同值，即a3=0.8m/s2，小于1.02m/s2。因此，采用机械制动可以满足要求。 综上所述，本提升系统采用机械制动减速方式。3.2提升速度图计算 在计算速度图前，已知系统初加速度主加速度减速度最大提升速度。确定各阶段的提升时间和运行距离。箕斗提升六阶段速度图，如图3-1。 图3-1 箕斗提升速度图 箕斗提升六阶段速度图计算 （1）箕斗在曲轨内运行 运行距离 h0 =2.53.5米，取h0=3米 离开曲轨时的速度 v0 =1.5m/s初加速度a0= v02/2h0=1.52/2×3=0.375m/s2运行时间t0=v0/a0 =1.5

46、/0.375 =0.56s（2） 主加速阶段主加速度a1=0.8m/s2运行时间t1=(vm-v0)/a1 =(6.7-1.5)/0.8 =6.5s运行距离h1=(vm+v0)t/2 =(6.7+1.5)×6.5/2 =26.7m（3） 爬行阶段爬行距离h4=2.53.3m 取h4=3m爬行速度v4=0.40.5m 取v4=0.5m/s爬行时间t4=h4/v4 =3/0.5=6s（4） 减速阶段减速度a3=0.8m/s2运行时间t3=(vm-v4)/a3=(6.7-0.5)/0.8=7.75s运行距离h3=(vm+v4)t3/2=(6.7+0.5)×7.75/2=28m（5

47、） 等速运行阶段最大提升速度vm=6.7m/s运行距离h2=H-h0-h1-h3-h4 =340-3-26.7-28-3 =279.3m运行时间t2=h2/vm =279.3/6.7 =41.68s（6） 停车休止时间由矿山机械标10-1箕斗休止时间查得=8秒 一次提升循环时间： Tx= =0.56+6.5+41.68+7.75+6+8 =70.5s 每小时提升次数 n=3600/Tx=3600/70.5=51次提升能力富裕系数af af= = =1.49>1.2满足大于1.2的要求。3.3箕斗提升力图计算 提升力图，如图3-2。 图3-2 提升力图 单绳缠绕式立井无尾绳提升系统基本动力

48、学方程为：F=（1） 初加速阶段开始时x=0，a=a0则F0´= =1.15×4800×10+4.093×10×340+54601×0.375 =89591N结束时x=h=3m a=a0=0.375 m/s2F0"= =1.15×4800×10+4.093×10×(340-2×3)+54601×0.375 =89346N (2)主加速阶段 开始时x=h0=3m，a=a1=0.8 m/s2则F1´= =1.15×4800×10+4.093×10×(340-2×3)+54601×0.8 =