斜井提升绞车设计选型

1、第4章斜井提升4.1 斜井串车提升本章主要介绍平车场双钩用车提升运动学分析与循环周期的计算。4.1.1 平车场双钩串车提升运动学分析平车场双钩用车提升如图1-1,开始时，在井口平车场空车线上的空用车，由井口推车器以ao加速至vo=1.0m/s的低速，向下推进。同时，井底重用车上提，全部重用车进入井筒后，绞车以a1加速到最大提升速度vm。并等速运行，行至井口。空用车运行到井底时，绞车以a3进行减速运行，使之由vm减至v0,空用车进入井底车场时，减速、停车。与此同时，井口平车场内的重用车在重车，借助惯性继续前进。行至摘挂钩位置时，摘下重用车挂上空用车，挂钩完毕。打开井口空车线上的阻车器，再进行下一

2、个循环。井口三匚（式O*出m产0.30503於1.4463T重通、场空车上车重车在井筒中上提，通过井口车场，空车下放串过下重通一场空车上车挂时摘钩间图4-1斜井平车场及其速度图4.1.2 斜井串车运动学计算根据煤矿安全规程规定：用矿车升降物料时，最大允许速度vm<fcZs,倾斜井巷内升降人员时，其加速度ai和减速度a3<0.5Zs2o本例初选最大速度Vm=4.7mZs,初加速度ao=O.3m/s2,主加速度ai=0.5m/s2和主减速度a3=0.5mZs2,车场内速度Vo=1.Om/s,各阶段运行速度计算图如图1-2所示图4-2各阶段运行速度计算图4.1.3 一次提升循环时间T(1

3、)速度图中各阶段运行时间及路程计算如下:重车在井底车场运行阶段初加速时间,V01.0QQQo1.1.1 一3.33sa。0.3初加速行程22L01=1.67m2a020.3等速度行程L02=LdL01=301.67=28.33m等速度时间,L0228.3310228.33sVo1.0tD=t0i+t02=3.33+28.33=31.66s(2)用车离开井底车场后的主加速度阶段:主加速时间ti=Vm-V0ai3.8-1.00.5=5.6s主加速行程ti(Vm)=5.6'(3.8+1.0)=1344m22.(3)等速度运行阶段:等速度行程(式中L3=L1)L2=L(LD+L3+L1)=86

4、0(30+2X3.44)=803.12m式中L提升斜长，L=Ld+Lt+Lk=30+800+30m=860mLt井筒斜长，800m。等速度时间L2t2=vm803.724.7=170.9s(4)接下来的减速，匀速、再减速的阶段与重车启动到匀速的情况一致，即t3=t1=5.6stk=tD=31.66sL3=L1L4=L02L5=L01(5)摘勾时间为摘9=25s(6)一次提升循环时间：T=td+t1+t2+t3+tk+v=31.66+5.6+170.9+5.6+31.66+25=270.42s式中Ld一井底平车场道长，即井底至井底尾车停车点间距离，按一次所拉用车数而定，一般可取2535m,本例中

5、选LD=30m；Lk一井口平车场道长，即从道岔至重用车尾车停车点间距离，一般可取2530m本例中取Lk=30m；u一摘挂钩时间，一般取2025s本例取u=25So4.5 斜井提升设备选型计算的原始资料4 斜井提升设备选型计算的原始资料如下:a）主斜井垂高H=235.5m,倾角a=17°,井上下车场内倾角度3,斜长Lt=800m；b）矿井设计年生产能力An=10万t/a；c）散煤容重：1.4t/m3,散肝石容重：1.7t/m3。d）什石量为原煤产量的30%计算；e）年工作日A=330天，每天3班，每日净提升时间t=10h;f）提升方式为平车场双钩用车提升。g）矿车形式：式选MGC1.1

6、-6型固定车箱式矿车，单个矿车自身质量：592kg;单个矿车载货量：11.8t;单个矿车的长度：2000mm。矿车容积1.1m34.6 选择计算一次提升量和车组中矿车数的确定1）根据矿井年产量要求计算矿车数（1）小时提升量cafAnmsh）brt_1.251.210000033010=45.5t/h式中An一矿井年广量（t/a）;c-提升工作不均匀系数，有井底煤仓时0=1.1-1.15,无井底煤仓时c=1.2;矿井有两套提升设备时c=1.15,只有一套提升设备时c=1.25;af一提升设备富裕系数，主提升设备对第一水平为1.2;br一年工作日数;(2)t-日提升小时数;一次提升量Tmsh360

7、045.5270.423600=3.42t(3)一次提升矿车数式中m%=m1中一一装载系数，当倾=3.42=3.42t取n1=4个1角为20°以下时，呼=1;当倾角为21°25°时,:=0.950.9;当倾角为2530°时，=0.850.8;P'煤的松散密度,V矿车的有效容积,综上矿车的总数取n=4辆2）根据矿车连接器强度验算矿车数n2-60103g(m1mz1)(sin:f1cos:)60103101000592sin170.015cos17=12.3圆整为n2=12,因为n1<n2,说明能保证连接器的强度，所以确定矿车数为n=m=4。4

8、.4斜井提升钢丝绳的选择计算4.10.1 钢丝绳的端部荷重mdn=n(mmz)(sinn4f1cos=)=4(1000592)(sin170.015cos17)=1953.2kg式中：a井筒的倾角；f1提升容器在斜坡运输道上运动的阻力系数，可按具体情况选取，矿车用车提升：矿车为滚动轴承时取0.01,矿车为滑动轴承时取0.0150.02:箕斗提升通常取0.01;m单个矿车载货量，kg；mz矿车组重量，kg；4.10.2 斜井井架高度的确定1、井架高度Hj根据斜井双钩平车场的井架高度要求能保证：(1)摘钩后的矿车通过下放用车的钢丝绳的底部时，绳距地面的高度不得小于2.5mo这点距摘挂钩点的距离为L

9、n,一般取4m(如图4-3),按比例关系HjRt2.5(LbLtLa)2.5(91260)LbLtL91248.1m(1-1)式中Lb一井口至阻车器的距离，取79m;Lt一阻车器至摘挂钩点距离，为1.5nLc,即Lt=1.54浸=12m,Lc为一辆矿车的长度；La一摘挂钩点到井架中心的水平距离La一般取(2.54)Ls,式选Ls=40m图4-3双钩斜井平车场（2）为了防止矿车在井口出轨掉道，井口处的钢丝绳牵引角b要小于9。,即二HjRtb=tgjLbbLa二k9+360=57则b=5.7°<9°,合符要求。2.井口到井架钢丝绳的弦长L计算LrJ(LbLtLa)2(Hj

10、Rt)2=8128.12=81.4m4.4.3钢丝绳的单位质量斜井提升钢丝绳的选择计算与立井基本相同，不同之处只是因斜井井筒倾角小于90°,作用于钢丝纯A点的（如图1-4）分力由用车及货车的重力分力为ng+mz1）gsinP,用车及货车的摩擦力为fn（mi+mz）gcosP,钢丝绳的重力分力为mpgL0sinP和钢丝绳的摩擦力为f2mpgL0cosP组成。图4-4斜井钢丝绳计算图每米钢丝绳的质量:n（m1mz1）（sin上二f1cos：）mp=_6、1110-L0（sin二f2cos二）ma41000:592sin1700.015cos17°1110上155010-911.

11、4sin1700.4cos1707.5=1.178kg/m式中L。一钢丝绳由大轮架到用车尾车在井下停车点之间的斜长（m）,L0=Ld+Lt+L=30+800+81.4=911.4mf2一矿车运行摩擦阻力系数，此数值与矿井中托辗支承情况有关，钢丝纯局部支承在托辗上取f2=0.250.4;f1矿车运行摩擦阻力系数，矿车为滚动轴承取f=0.015,滑动轴承取f1=0.02为一钢丝纯公称抗拉强度；7.5;ma安全系数，与立井要求相同，即混合提升时升降物料不得小于选用纯6TX7+FC面接触钢丝绳，其直径d=20mm,其每100m钢丝纯质量为156kg，公称抗拉强度为1550MPa,钢丝绳破断拉力总和Qp

12、=236kn；验算钢丝绳安全系数：Qpmp=：n(mmz1)g(sin:f1cos:)mpgL0(sin:f2cos:)2360004100059210sin1700.015cos17°1.5610911.4sin17°0.4cos17°=8.16.5根据上式计算的数值，以上所选钢丝绳可以使用。4.11 提升机的最大静张力和最大静张力差的计算提升机是按提升机系列规定的许用最大静张力Fjmax和许用最大静张力差Fcmax设计出的。选用时，应使实际负荷所造成的最大静张力和最大静张力差小于或等于许用Fjmax和Fcmax,以保证提升机能正常工作，对于斜井提升有：最大静张

13、力Fjmax=n(m1+mz1)g(sinP+fcosP)+mpgL(sinP+f2cos)二4100059210sin1700.015cos1701.5610860sin1700.4cos170=28586N双钩提升最大大静张力差Fcmax=nmlmz1gsin-f1cos-mpgLsinf2COS-ngmz1sin-f1cos:=4100059210sin1700.015cos1701.5610860sin1700.4cos170-410592sin1700.015cos170=21322.9N4.12 提升机的选择井架提升机的滚筒直径为：D=80d=80X20=1600mm,按安全规程规

14、定,滚筒直径可选为2.0m;选用GKT2m2m1.2520提升机，其主要技术数据：滚筒数量：2个；滚筒直径D:2m;滚筒宽度B:1.25m;钢丝绳最大静张力Fjmax:60000N(满足要求)；钢丝绳最大静张力差Fcmax:40000N(满足要求)；钢丝绳最大速度Vm:5m/s；变位质量mj:8400kg；电动机最大近似功率：215kw;减速器传动比：20。两滚筒中心距B+a：1310mm。提升机滚筒宽度的验算：c''L+30+(4+3)兀DB=(一(d+)KKDp)860+30+(4+3)兀m2)c2c、c(20+2)=1072mm<3乂n父2.033r式中L=Ld+L

15、t+Lk=30+800+30m=860m；K一滚筒缠绕的层数，3(层)；Dp一平均缠绕钢丝绳直径，2.033m;K-1-223-12_2Dp=D+v4d2-(d+s)2=2000+202-(20+2)2=2033.4mmd一钢丝绳直径，mm；6一缠绕在滚筒圆周表面上相邻两绳之间的间隙，通常滚筒直径为3m及以上时，取名=3mm,其余取=2mm0对于缠绕层数，煤矿安全规程规定：竖井中升降人员或升降人员和物料的，只准缠绕1层；专为升降物料的，准许缠绕2层；倾斜井巷中升降人员或升降人员和物料的，准许缠绕2层；升降物料的，准许缠绕3层；在建井期间，无论在竖井或倾斜井巷中，升降人员和物料的，准许缠绕2层。

16、煤矿安全规程还规定，滚筒上缠绕2层或2层以上钢丝绳时，滚筒的边缘应高出最外一层钢丝绳的高度，至少应为钢丝绳直径的2.5倍。对于2层以上缠绕的滚筒，必须设有带纯槽的衬垫。按照提升机滚筒实际缠绕钢丝纯计算出的滚筒宽度B应等于或稍小于提升机滚筒宽度Bo若B稍大于B,可适当减小注值，或设法将长出的几米钢丝纯（试验纯长）储存在滚筒内；若B小于B,可适当增大名值，使钢丝绳在滚筒上均匀分布，而不致集中于一侧，恶化滚筒工作状态。4.7提升机与井筒的相对位置天轮的选择计算固定大轮工作可靠维护量小,但由于钢丝纯偏角的要求,使提升机至天轮的距离较远。煤矿安全规程规定：地面天轮心90°时Dtm0d=80&g

17、t;20=1600mm,选择天轮为：TSG1600/10ffl,名义直径Dt=1600mm,变位质量mt=222kg。.井架高度Hj根据斜井双钩平车场的井架高度要求能保证：（1）摘钩后的矿车通过下放用车的钢丝绳的底部时，绳距地面的高度不得小于2.5m。这点距摘挂钩点的距离为Ln,一般取4m（如图9-5）,由式（1-1）可得：Hj=8.1-Rt=8.1-0.8=7.3m.钢丝纯弦长Lx：根据煤矿安全规程规定天轮到滚筒的钢丝纯，最大内外偏角不得超过1°30'”由于偏角的限制，可以计算出最小弦长Lxmin。(1)固定大轮双钩提升最小弦长按外偏角2Ba-sLxmin-2tan：-12

18、B,a-s=19.1(2Ba-s)2tan130=19.1X(2>1.25+0.06-1)=29.8m按内偏角sasaLxmin=19.1(s-a)=19.1X(1-0.06)=18m2tan：12tan130式中s一两大轮之间的距离，即井筒中轨道中心距：s>C?+0.2(m),其中为矿车最突出部分宽度矿车技术参数表可得bc=0.8m；a一两滚筒内侧间隙，m;B一滚筒宽度；(2)提升机滚筒中心至天轮中心水平距离Ls：Ls=Lxmin-(Hj-C0)2:V29.82-(7.3-0.75)2:29.1m式中C。一提升机滚筒中心至井口水平高度，其数值的组成是C0=e+h+h0=0.65+

19、0.3-0.2=0.75m。e为提升机卷筒中心线高出室内地面的高度，m,数值可以从提升机技术规格表中查到。h为提升机房室内外的标高差，m；当提升机房为单层建筑时，h可取0.20.3m；当提升机为半地下式或两层建筑时，h可分别取2.0和3.7m。h0为提升机房室外地坪与井口的标高差，数值可以结合地形条件与工业场地布置的有关专业人员商定，这里取h0=-0.2m。将Ls取为接近计算值较大的整数29m,得出实际弦长：Lx=,Ls(Hj-C0)=.292(7.3-0.75)2=29.8m4.7.2计算钢丝绳实际的外偏角0c1和内偏角22二arctan2Ba-s二arctan2如“6一1=1.52Lx22

20、9.82Lx1"arctansa:arctan1_0。6=0.9229.84.7.3求钢丝绳的下出绳角本矿设计中滚筒直径与天轮直径不相同下出纯角Hj-co.DDtX=arctanarcsin-Ls2Lx_，7.3-0.75.21.6=arctanarcsin29229.8=16.2>15°根据上述计算，画出提升机与井口相对位置图，如图4-3所示。4.8提升电动机的初选计算电动机的估算功率N_KFcmaxvmaxl1000二1.121322.93.710000.85=102kw式中Ns所需电动机功率，kw;Vmax提升机选定的标准速度，3.7m/s；K备用系数，单钩提升

21、时取1.11.4,双钩提升时取1.051.1;“一一减速器的传动小路，煤炭工业矿井设计规范规定，提升机与电动机连接装置传动效率的选择在无厂家给定值是，直联可取0.98,行星轮减速器可取0.92,平行轴减速器可取0.850.90,本设计中选择的提升机的减速器属于平行轴减速器，取=0.85Fcmax钢丝绳作用在卷筒上的最大静张力差电动机的估算转数60Vmaxin=冗D_603.7202=706r/min式中n电动机的估算转数，r/min;i减速器的传动比，查提升机技术参数表可得i=20;D提升机滚筒直径，m。初选电动机按上面计算出来的Ns与n在电动机技术数据表中选用合适的电动机，所选提升电动机的转

22、数应与上式中计算出来的数值相当，但不一定与算出值完全相同，这是因为同步转数相同的交流电动机的额定转数并不完全相同。此外，应选用过负荷系数较大者，以满足对电动机的过负荷能力要求。依据以上要求，最后选JRQ-1478型电动机:额定功率Pe=200kW;额定电压：6000V;转数：735r/min；过负荷系数l:2.3;飞轮转矩（GD2）p=1250Nm2;电机效率：89.5%;同步转速：750r/mino确定提升机的实际最大提升速度-Dnevmax一60i_冗父2M735-6020=3.85m/s式中Vmax提升机实际最大提升速度，m/S；ne已选出电动机的额定转数，r/min。煤矿安全规程规定：

23、用矿车升降物料时，最大允许速度Vrn</s,而Vmax=3.85m/s<5m/s,符合要求。4.9提升系统的变位质量计算货载质量m=nm1=4X1000=4000kg；用车自身质量mz=nmz1=4><592=2368kg；钢丝纯质量mpLp=mp(L+Lx+2兀D+30+i'兀D)=1.56)(860+29.8+2X兀X2+30+3X兀X2)=1483kg；式中mp提升钢丝纯每米质量，kg/m;L提升钢丝绳斜长，m；Lx钢丝绳弦长，m；n:D多层缠绕的错绳长，m；n'=24圈天轮变位质量mt=222kg；提升机变位质量mj=7800kg；电动机变位质量

24、md=也,上；gD1250.<20;一102=12500kg式中GD2飞轮转矩，可由所选电动机技术参数表中查得；i减速器的传动比，查提升机技术参数表可得i=20;对单纯缠绕式提升系统（无尾纯提升系统），器总变位质量£m为:m=m2mz2mpLp2mtmjmd=4000+2x2368+2M483+2>222+7800+12500=32446kg4.10斜井提升动力学计算双钩串车提升上井口为平车场时的运动力计算重车在井底车场，空车在井口栈桥上运动阶段：设井底车场倾角和井口栈桥倾角为一=3°,井筒倾角：=17°初加速开始时F0;Kn(m1mZ)g(sin：f

25、1cos)mpgL(sin二:f2cos二)-nmZ1g(sin:-f1cos：)，.二ma0=1in300.015cos301.5610860fein170+0.4cos170)-4,592乂10Wsin30-0.015co30)+32446.3=22036.5N初加速运行终了时FF0=Kn(m1mZ)g(sin:f1cos)mpg(L-L01)(sin二二f2cos二)一nmZ1g(sin：f1cos：)-mpgL01(sin二一f2cos：)-ma0=1in3°0.015cos3°1.5610860-1.66sin1

26、7°0.4cos170-1.56101.66sin170-0.4cos170-459210(sir30-0.015os0升32446.3=22025.1N低速等速开始时F=F。ma。=22025.1-324460.3=12291.3N重车沿井筒提升，空车沿井筒下放阶段:低速等速运行终了时F1=Kn(mmZ)g(sin二:f1cos：二)mpg(L-L01-L02)(sin.：,；f2cos;)一nmZ1g(sin二3f1cos二)-mpg(L01L02)(sin：-f2cos:)一二ma0=1in17O0.015cos17O1.5610860-1.66-28

27、.33sin1700.4cos170-1.56101.6628.33sin17O-0.4cos17°-4x592x10x(sin170-0.015cos170)+32440.3=21791.8N加速开始时FF2=F1ma1=21791.8+324460.5=38014.8N加速运行终了时rF2=Kn(m1mZ)g(sin工二f1cos：)mpg(L-L01-L02TLi)(sin，二f2cos：)-nmZ1g(sin，?f1cos：)一mpg(L01L02L1)(sin-f2cos：)二ma1=1in17°0.015cos17°1.561

28、0860-1.66-28.33-13.44sin1700.4cos170-1.56101.6628.3313.44sin170-0.4cos170-459210sin170-0.015cos170324460.5=28004.9N等速开始时F3=F2-"ma1=28004.9-324460.5=11781.9N等速运行终了时FF3=Kn(m1mZ)g(sin:Icos：)mpg(L-L01-L02-L1一Lz)(sin二f2cos二)一nmZ1g(sin：f1cos二)一mpg(L01L02L1L2)(sin二一f2cos;)=1in1700.015cos1

29、701.5610860-1.66-28.33-13.4-803.1sin1700.4cos170-1.56101.6628.3313.4803.1sin170-0.4cos170-459210sin170-0.015cos170=5695.3N减速开始时F4=F3-%ma3=5695.3-324460.5=-10527.7N减速运行终了时FF4=Kn(m1mZg(sinf1Gosmp)gL-L(0-1L-012-L1-L23)(fsin：2-cos)nmZig(sinficos-m)pgL0(L02-LL?3：)(-fin：2tcnsa)3=1in17°0.

30、015cos17°1.5610860-1.66-28.33-13.4-803.1-13.4sin1700.4cos170-1.56101.6628.3313.4803.113.4sin170-0.4cos170-4x592x10x(sin1700.015cos170)-32440.5=-10997.4N低速等速开始时F5=F4%mW3=-10997.4324460.5=5225.6N重车沿上井口栈桥提升，空车下行进入井底车场段：低速等速运行终了时F5=Kn(m1mz)g(sin：fcos：)mpg(L-L01-L02一L1一L2-L3-L4)(sin二:f2cos：)一nmz1g(s

31、in：fcos：)mpg(L01L02L1L2L3L4)(sin:一f2cos：)一二ma。=1in300.015cos301.5610(860-1.66-28.33-13.4-803.1-13.4-28.33)sin1700.4cos170-1.56101.6628.3313.4803.113.428.33sin170-0.4cos170-459210sin30-0.015cos30324460.3=15486.8N制动开始时F6=F5-'ma5=15486.8-324460.3=5753.1N制动减速运行终了时F6二Kn(m1mz)g(sin:fcos：)

32、-mpgL(sin二一f2cos二)一nmZ1g(sin"f1cos：)"ma5=1in300.015cos30-1.5610860sin170-0.4cos170-459210sin30-0.015co3032440.3=-4509.1N大小如表(4-1)表4-1各阶段的受力运行阶段初加速低等速主加速匀速主减速低等速低减速初始终了初始终了初始终了初始终了初始终了初始终了初始终了合力N/220362202512291217913801428004117815695-10527-109975225154865753-4509受力图如图4-5tiTF3

33、F0FF4Ot(s)F1FiFFit(s)F54-5各阶段受力图4.11提升电动机容量的计算提升电动机等效力计算根据电动机的发热条件计算的等效力小2t,Td_3.381010一,15.4=14562N式中Fd等效力，N;Td等效时间，s,对于自然通风冷却的电动机，可按式（21）进行计算£F2t各个运行阶段力的平方与该段时间乘积的总和，可分为以下两种情况：当该段的始点与终点的力相差不大时，则按；（Fi2+E2）ti计算；当该阶段的始点与终点的力相差较大时，则应按工（已2+己宁+己2吊计算，通常在最大速3度的等速阶段出现这种情况。计算得一210ZFt=3.38X0Td=c1(t1t2)t2c21113.3328.335.6170.95.628.333.3328.332523=158s式中C1考虑电动机以低速运