煤矿主提升绞车选型设计

副斜井提升系统设计报告TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"一、XXX煤矿概况 2\o"CurrentDocument"二、绞车选型设计 2〔一〕、提升系统概况 2〔二〕、设计计算的依据 2〔三〕、一次提升量和车组中矿车数确实定 3〔四〕、提升钢丝绳的选择 3〔五〕、绞车的选型计算 6〔六〕、绞车电机功率计算 8\o"CurrentDocument"三、结论及存在的问题 9〔一〕、结论 9〔二〕、设计存在的问题 9\o"CurrentDocument"四、过卷距离计算依据 10一、XXX煤矿概况矿井设计生产能力15万吨，井田面积2,剩余可采储量162.6万吨，服务年限7.7年；开采二1煤层，煤层平均厚度，煤层平均倾角7o；煤尘无爆炸危险性，煤层自燃发火等级ni级，为不易自燃煤层；瓦斯相对涌出量/t，绝对涌出量为4.94m3/min,属瓦斯矿井；矿井水文地质条件简单，矿井设计正常涌水量30〜50m3/h,最大涌水量为150m3/h。采用主、副斜井提升。其中副斜井斜长220m、坡度22度、断面12m2,提升物料及提矸任务，主斜井皮带运输。二、绞车选型设计（一）、提升系统概况XXX提升系统示意图（二）、设计计算的依据1、年生产量AN=15t/a,矸石率25%。2、斜井倾角：6=22°3、副井斜长220m,根据绞车房的位置，实际提升斜长为Lt=250m。4、工作制度：年工作日br=300天，二班作业，每天净提升时间t=12小时。5、提升不均衡系数：C=1.25（有井底煤仓时C=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）。6、煤矿提煤与矸时，选用m3U型侧翻式矿车。矿车自身质量：Qk=600kg；矿车载煤量：Qm=1000kg；矿车载矸石量：Q=1500kg。〔三〕、一次提升量和车组中矿车数确实定初步确定最大提升速度v，根据《煤矿安全规程》规定：倾斜井巷内升降max人员或用矿车升降货物时，vmax忘5山八，目前单绳缠绕式提升初步确定最大提升速度。本设计初步确定最大提升速度vmax=2.5m/s。1、每次提升的持续时间计算正常加速时段取10s,正常减速时段取10s,爬行及抱闸停车时间取5s,停车换车时间取100s,T'=(0.263L+125)x2=434.1 (s)2、一次提升量确实定CaA(1+25%)T'(t)Q=—fN g=3.77(t)btx3600式中af——提升富裕能力,取1.2。3、计算一次提升矿车数n=Q-=3.77 〔辆〕Qzm则取矿车数为4辆。〔四〕、提升钢丝绳的选择1、选择计算方法钢丝绳是矿井设备的重要组成部分,它关系到提升设备的安全可靠地运行；也是矿山钢材消耗量较大的项目之一。正确地选择钢丝绳,不仅有助于矿井的安全生产,而且将可以节约大量的优质钢材。生产矿井几十年来的实践以及国外的经验证明,必须根据不同的工作条件,相应选用不同结构的钢丝绳,才能去得较好的经济效果。斜井提升钢丝绳的磨损是影响钢丝绳寿命的主要因素,因此钢丝

绳直径相同时，组成的钢丝直径较粗，将具有较高的使用寿命。钢丝绳在工作时受多种动、静应力的作用，如弯曲应力、扭转应力，接触应力及挤压应力等，这些应力的反复作用将导致疲劳破断，这是钢丝绳损坏的主要原因；另外磨损及锈蚀将加速损坏。因此综合反映上述应力的疲劳计算是一个较复杂的问题，虽然国内外在这方面作了大量的研究工作，取得了一些成就，但是由于钢丝绳的结构复杂，影响因素较多，强度计算理论尚未完善，一些计算公式还不能确切地反映真正的应力情况。因此，目前我国矿用钢丝绳的强度计算仍按最大静载荷并考虑一定安全系数的方法进行计算。2、计算选择钢丝绳由于斜井筒倾角小于90°，作用在钢丝绳上的最大静张力是由重车组、钢丝绳的重力和摩擦阻力组成。以下图为斜井单绳提升钢丝绳计算示意图。由图可知，钢丝绳最大静载荷是在A点。作用在A点的井筒方向的分力包括:重串车的重力分力n重串车的重力分力n(Q+Q)gsinpzk重串车的摩擦阻力n重串车的摩擦阻力n(Q+Q)g•f1cosp钢丝绳的分力mgLsinp钢丝绳的分力mgLsinp钢丝绳的摩擦阻力fmgLcosp按钢丝绳承受的最大静负荷并考虑一定的安全系数，可得出下式n(Q+Q)(sinp+fcosp)g+mL(sinp+fcosp)g<每米钢丝绳质量为

m> n(Q<+QJ(sinB+f1cosB)m0p 9.5x10-6乙-L(sinP+fcosB)m04x(600+1500)(sin25。+0.015cos25。)9.5x10-61600x106—350(sin25。+0.2cos25。)6.54x2100x0.402338.46—350x0.57=1.57〔kg/m〕式中L0——钢丝绳由A点至串车尾车在井下停车点之间的斜长，m；钢丝绳悬垂长度250米；f1——矿车运行摩擦阻力系数，矿车为滚动轴承时取f1=0.015,为滑动轴承时取f1=0.02；f2——钢丝绳沿托辊和底板移动阻力系数，钢丝绳全部支承在托辊上时取f=0.15〜0.20,局部支承在托辊上时取f=0.25〜0.40；g 重力加速度，10m/s2；ma——钢丝绳安全系数。单绳缠绕式提升设备所用新钢丝绳安全系数：1〕专为升降人员ma49；2〕升降人员和物料,升降人员或混合提升时ma49；3〕升降物料时ma47.5；4〕专为升降物料,ma46.5；S——为钢丝绳所有钢丝断面积之和（单位m2）；为解式m，需找出m和S的关系:mS二-pP00-钢丝绳公称抗拉强度，MPa。一般以选用1550〜1700为宜，本计算式中P0-钢丝绳公称抗拉强度，MPa。一般以选用1550〜1700为宜，本计算取1600。根据上式计算的数据，查钢丝绳规格表选择标准钢丝绳。斜井提升一般选6股7丝标准钢丝绳，因为这种钢丝绳的钢丝较粗、耐磨。假设有面接触钢丝绳供给时，也应尽量先选用。此设计选用6x19+FC-①24.5-1670的钢丝绳。全部钢丝绳破断力总和Q=29100kg,d=，m'=/m。3、钢丝绳安全系数验算选择后，按下式验算钢丝绳安全系数。〔1〕、提升煤、矸及物料时安全系数验算绳端最大载荷〔以矸石计算〕Q =n(Q+Q)(sinP+fcosP)+mL(sinP+fcosP)二4(1500+600)(sin25°Xcos25°X350(sin25°Xcos25°)=3699.2(kg)安全系数m=-Q-=29100=7.87>6.5。aQ3699.2gmax式中Q——所选择准钢丝绳的钢丝破断拉力总和，kg。4、结论计算和验算说明，选用6x19+FC-①24.5-1670钢丝绳，符合安全生产需要，是正确的。〔五〕、绞车的选型计算1、绞车滚筒直径确实定提升机滚筒直径。」是计算选择提升机的主要技术数据。选择滚筒直径的原则是钢丝绳在滚筒上缠绕时不产生过大的弯曲应力以保证其承载能力和寿命。根据《煤矿安全规程》有关规定，结合xxx煤矿实际情况，主绞车滚筒直径必须满足下式：D三60d式中D——滚筒直径，mm；d 钢丝绳直径，mm。则本设计中滚筒直径为：D三60d=60X21.5=1290mmX1.5型单筒提升机：滚筒直径Dg=；滚筒宽度B=1.5m；钢丝绳作用在滚筒上的最大静张力Fmax=42KN〔载人31KN〕；vmax=m/s。2、绞车滚筒缠绳宽度确定滚筒宽度应容纳以下几部分长度的钢丝绳。〔1〕提升斜长L；t〔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，自悬挂起每隔六个一月试验一次；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，以后每隔六个月试验一次，试验时每次剁掉5米。根据煤矿的实际情况，每根钢丝绳的使用时间一般为五个月，为确保安全，期间试验一次，则试验绳长为5米。〔3〕滚筒外表应保留三圈绳不动〔称摩擦圈〕，以减轻绳与滚筒固定处的拉力。〔4〕多层缠绕时，上层到下层段钢丝绳每季需错动四分之一圈，根据绳子的使用年限，一般取错动圈2〜4圈。〔5〕缠绕在滚筒圆周外表上相邻两绳圈间隙宽度£,£=2〜3mm。滚筒应有的宽度由下面公式求出：单滚筒或双滚筒提升机，每个滚筒的缠绳宽度为：单层缠绕时 B'=(公30+3)(d+£)兀Dg多层缠绕时,L+30+(4+3)兀D多层缠绕时k兀Dp式中k——缠绕层数，计算公式如下：L+5+(4+3)兀D]d+£)

k二一t g 兀DBpB——滚筒宽度，mm；Dp——多层缠绕时平均缠绕直径，计算公式如下：— —k—1———-~~—D=D+、.4d2—(d+£)2pg2对于缠绕层数《煤矿安全规程》规定：立井中升降人员或升降人员、物料的，只准缠绕一层；专为升降物料的准许缠绕两层；倾斜井巷中升降人员的，准许缠绕两层；升降物料，准许缠绕三层；煤矿副井为斜井，提升物料，绞车为单滚筒，k取2,因此滚筒的缠绳宽度为：+3)(d+£)+3)(21.5+3),350+5+7兀*+3)(21.5+3)二( 2兀*1.618

=1300.83mmk11 注：①.这里D-D+ 、；4d2-(d+£)2=1618mm。pg2②.这里£取3。通过计算，绞车滚筒宽度取1500mm。3、验算最大静张力〔1〕提升矸石时钢丝绳作用在滚筒上的最大静张力F -gn(Q+Q)(sinP+fcosP)+gmL(sinP+fcosP)-10x4x2100(sin25。+0.015cos25。)+10x1.7x350(sin25。+0.2cos25。)-84000x0.4+5950x0.57二36991.5N<42KN式中m'——所选择的钢丝绳单位长度的重量，kg/m。p〔2〕运送人员时钢丝绳作用在滚筒上的最大静张力F -g(Q+Q)(sinP+fcosP)+gmL(sinP+fcosP)二25239.5N<31KN3、结论通过计算各验算，xxxX1.5型单滚筒提升绞车为主绞车是合适的。〔六〕、绞车电机功率计算1、电动机的容量应满足下述条件：1〕、等于或大于根据电动机温升散热条件计算的等效容量2〕、启动时的力矩，应不超过电动机最大力矩的85%；特殊情况下，允许到达90%。3〕、提升过程中，任何特殊力都不应超过电动机最大力矩的90%。2、斜井单滚筒提升机电动机功率计算向上提升重车时：N-KBWd向上提升重车时：N-KBWdv1000n1.2x36991.5x3.81000x0.85=1KW下放重车时：KF1.05vnzdl 10001.2x32159x1.05x3.8x0.851000=100.9KW[F=n(Qzd zg+Q)(sinP-fcosP)g+mL(sinP-f[F=n(Qzd zg式中N——所需电动机功率，KW;KB——电动机功率备用系数，一般为1.15〜1.20。v——绞车的最大速度，m/s；n—-绞车的机械效率，一级传动为0.9，二级传动为0.85；W——上提重车时，钢丝绳所受最大张力，N；zdFzd——下放重车时，钢丝绳所受最大张力，N，此时电动机按发电机方式运行；——按发电机方式运行时，考虑电机转速比正常转速大的系数。根据计算结果，取最大值1KW。选择型号为YR315M1-6的电动机，N=160Kw,nd=730rpm,n=0.93。三、结论及存在的问题〔一〕、结论根据《煤矿安全规程》及有关设计标准，结合xxx煤矿实际情况，关于xxx煤矿主提升绞车的设计选型结论如下：1、绞车钢丝绳型号为：6x19+FC-①24.5-1670〔宁夏新日恒力钢绳股份〕；义1.5型单滚筒矿用提升绞车〔滚筒直径Dg=；滚筒宽度B=1.5m；钢丝绳作用在滚筒上的最大静张力Fjmax=42KN〔载人31KN〕；vmax=/s〕。3、电机型号：YR315M1-6〔N=160Kw,nd=730rpm,n=0.93〕。〔二〕、设计存在的问题由于设计者水平有限，设计不够细致，本设计难免存在一些问题，具体如下：1、根据刘砦煤矿实际情况，实际提升斜长为Lt=220m,其中井筒220m倾角为22°,地面50m倾角为6°,在设计计算时，统一按照22°计算。由此计算出的结果，使最大静张力偏高，计算出来的安全系数偏小，电机功率偏大，但不影响安全生产。2、设计中的矿车载重重量，考虑到取最大值，全部按矸石计算，也使得计算出来最大静张力偏高，安全系数偏小，电机功率偏大。如果按煤车计算，计算出来的电机功率为120.5KW,在实际选型时，可参考此结果，同时考虑提升矸石时，