矿井提升设备选型设计

第三章矿井提升设备选型设计第一节提升方式的确定及提升设备选型依据矿并提升设备的作用矿井提升设备是矿井重要的大型机电设备之一，它是联系矿井井下与地面时主要生产设备。矿井提升设备的任务是提升有益矿物(煤炭、矿石等)和矸石，升降人员和设备，下放材料等。矿井提升设备的工作特点是在一定的距离内，以变速和匀速作往复直线运动，而且起动和停止频繁，因此它须具有良好的控制系统和完善的保护装置，以保证安全可靠地运转。矿井提升设备的合理选型和正确的维护、管理和使用，对确保矿井提升设备的经济与安全运转具有重大的意义。矿井提升设备的组成部分矿井提升设备一般包活捉升机、电动机、提升钢丝绳、提升容器、天轮、井架、装卸载设备，以及电控设备与安全保护装置等。矿井提升机主要由缠绕机构(或主导轮)、减速器、联铀器、离合器、制动系统、深度指示器、液压站及操纵台等部分组成。矿井提升系统根据提升方式的不同，矿井提升系统可分为以下几种：竖并普通罐笼提升系统竖井箕斗提升系统斜井箕斗提升系统（4）斜井串车提升系统四、矿井提升设备的分类（一）按用途分类主井提升设备，专供提升煤炭用的提升设备。在特大、大和中型矿井，提升容器多采用箕斗，小型矿井多采用罐笼或矿车；副井提升设备，专供提升歼石、升降人员、运送材料和设备的提升设备。提升容器多为普通罐笼或翻转罐笼。（二）按缠绳机构的型式分类单绳缠绕式提升机，即等直径圆柱形卷筒提升机，多用于井深在350m以下的大、中、小型矿井提升，此外还有变直径圆柱圆锥形卷筒提升机；多绳摩擦式提升机，适用于井筒较深、产量较大的矿井提升。（三）按井筒倾角分类竖并提升设备；斜井提升设备。（四）按提升容器分类罐笼提升设备；箕斗提升设备；串车提升设备；斜井串车提升（5）吊桶提升设备。（五）按拖动装置分类交流感应电动机施动的提升设备；直流电动机施动的提升设备；液压传动的提升设备。五、提升方式的确定在进行选择提升设备选型前，首先应确定合理的提升方式，它对提升设备的选型、对矿山的基建投资、生产能力、生产效率及吨煤成本和安全都会产生重要的影响。一般提升方式可参考以下原则确定：年产量大于300Kt的大中型矿井，由于提升煤炭及辅助提升的任务较大，一般均设主、副井两套提升设备。主井采用箕斗提升煤炭，副井采用罐笼完成辅助提升任务。年产量小于300Kt的大中型矿井，根据提升情况可爱用两套罐笼提升设备，或用一套罐笼提升设备进行混合提升。对于特大型矿井（年产量大于1800Kt），一般主井需用两套箕斗提升设备，副井除配备一套罐笼提升设备外，有时还需要设置一套带平衡锤的单容器提升设备作辅助提升。在确定提升方式时，除考虑年产量这一主要因素外，还要考虑以下几个因素：在矿井同时开采煤的品种多于两种，要求不同品种的煤分别外运时，应考虑采用罐笼作为主井提升设备。对为的块度要求较高时，就考试采用罐笼作为主井提升设备。地面生产系统靠近井口时，采用箕斗提升可以简化后续的生产流程，若远离井口，需要轨道运输，应采用罐笼提升。单水平开采，多采用容器提升；多水现时平开采的矿井，应采用单容器加平衡锤的提升系统。对于斜井，目前应采用单绳缠绕式提升机；竖井年产量超过600Kt，井深超过350m的矿井，应考虑采用多绳摩擦式提升机。矿井若分前、后期两个水平开采，提升机和井架应按最终水平选择，提升容器、钢丝绳和提升电动机可按第一水平选择，在井筒自觉至第二水平时，根据具体情况再更换。以上所述，仅是确定提升方式的一般性原则，在具体设计工作中，要根据矿井的具体情况，提出多种可行性方案，再通过技术经济分析并考虑我国提升设备的生产和供应情况，才能合理地确定提升方案。六、选型设计的主要内容（一）设计依据1．主井提升矿井年产量A（万吨）；n工作制度：年工作日b(天)，每日工作t(小时)；矿井开采水平数，各水平井筒深度H(m)及服务年限；s卸载高度H，m；x装载高度H，m；z提升方式：箕斗或罐笼；煤的散集密度，t/m3；井筒断面尺寸，井筒中布置提升设备的套数；矿井电压等级副井提升：2．副井提升矿井年产量An（万吨）；工作制度：年工作日b(天)，每日工作t(小时)：矿井开采水平数，各水平井筒深度Hs(米)及服务年限；矸石年产量：如无特别指出，一般可按煤产量的15～20％估算；最大班下井人数、材料消耗量、需运送设备数量、炸药等下井次数。矿车规格；井筒断面尺寸，井筒中布置提升设备套数；井上、井下车场布置形式；矿井电压等级。（二）提升设备选型设计的主要内容包括：计算并选择提升容器计算并选择提升钢丝绳计算滚筒直径并选择提升机计算天轮直径并选择天轮提升机与井筒相对位置的计算运动学及动力学计算电动机功率的验算计算吨煤电耗及效率（对于主井提升）制定最大班作业时间平衡表（对于副井提升）第二节立井单绳缠绕式主井提升设备的选型设计一、提升容器的选择立井提升容器主要是箕斗和罐笼。在同等条件下，箕斗与罐笼相比，质量小，所需井筒断面小，装卸载快，提升能力大，电动机功率小，提升效率高，便于实现自动化。缺点是用途单一，需设置煤仓及装卸载设备，需另设辅助提升设备，井架较高，井筒较深。可根据矿井生产能力的大小确定提升容器的类型。提升容器的类型确定后，就要计算提升容器的容量，并从容器规格表中选择标准容器，也可根据现场要求自行设计非标准容器。在矿井年产量、工作制度一定的情况下，可以选择大容量容器低速提升；也可以选择小容量容器高速提升。这两种提升方式，前者因容器大，所需提升钢丝绳直径粗，提升机直径大，电动机功率大，设备初期投资高，但运行电费低，后者则反之。在实际工作中确定提升方案时，要先对两种方案进行选型计算，从初期投资，运行电费等各方面进行技术经济比较，考虑现场特殊需要，确定经济合理的提升方案。在做方案设计时，可采用经济提升速度的方法。一般认为经济的提升速度为：U(0.3~0.5)H（m/s）（3—1）j式中H—提升高度（m）；一般情况下取中间值进行计算，即U0.4H；j对于箕斗提升HHHH（m）；（3—2） S X Z式中H—矿井深度；SH—卸载高度，箕斗提升H可取15~25m；罐笼提升H可取为0； X X XH—装载高度，箕斗提升H可取18~25m；罐笼提升H可取为0；Z Z Z根据经济提升速度，可估算经济提升时间： TU H ju（3—3）jaUj式中a—提升加、减速度(开始可假定加、减速度相等)，对罐笼可暂取为0.7～0.75m/s2；对箕斗可暂取为0.8m/s2；u—容器爬行阶段附加时间，对罐笼可暂取为5s；对箕斗可暂取为10s；—容器装卸载休止时间，可暂取为10s；一次经济提升质量为：CaATQfnj(吨)（3—4）j3600bt式中A—矿井年产量（吨/年）；na—提升富裕系数，对第一水平要求a≥1.2；f fC—提升不均匀系数，有井底煤仓C=1.15；无井底煤仓C=1.2；t—日工作小时数，取14小时；b—年工作日，取300天；根据计算所得Q，从表3—1立井单绳箕斗规格表中选取一次提升质量与之相近的标j准箕斗；写出所选箕斗的型号，容器质量（kg）,有效容积(m3)及两箕斗在井筒中的中心矩S（m）等参数。实际一次提升质量Q（吨）为：Q=V（3—5）式中V—箕斗的有效容积，m3；—货载的散集密度；t/m3。箕斗选定后因实际提升质量与经济提升质量一般情况下不相等，所以要按实际提升质量Q，重新计算一下完成生产任务所需要的最大一次提升循环时间T：X3600btTQ（3—6）XCaAfn表3—1立井单绳箕斗规格表型号型号JL—3JL—4JL—6JL—8名义装载质量（名义装载质量（t）有效容积（m3）提升钢丝绳直径（mm)33.33144.43766.64388.843钢丝绳罐道直径（mm)32～50根据安全系数确定数量4刚性罐道规格380N/m钢轨数量2箕斗质量（t）最大终端负荷质量（t）最大提升高度（m）箕斗总高（mm）箕斗中心距（mm）适用井筒直径（m）3.88500778018304.54.49.5650865018304.55.012700945018704.5或55.514.5500925021005适应提升机型号JK2—2.52JK—2.52JK—32JK—3.52JK—32JK—3.5由此可估算出完成生产任务所需提升速度的最小值V：aTua2Tu24aH VX x （m/s）（3—7）2V可作为选择提升速度的依据，实际提升速度V应根据实际所选提升机直径、减速m器减速比、提升电动机的额定转速计算。关于V选择见提升机及提升电动机的选择部分。m二、提升钢丝绳的选择立井单绳缠绕式提升一般选用6×19的钢丝绳，如条件许可也可选用线接触钢丝绳或异型股钢丝绳。钢丝绳品种选定后，就要具体确定钢丝绳的直径和型号参数。提升钢丝绳的选择按《煤矿安全规程》的规定，应采用最大静载荷来进行计算并考虑一定的安全系数。各种提升设备用的钢丝绳，悬挂时的安全系数，必须符合下列规定：专用于升降人员的，不低于９；升降人员和物料用的，升降人员时不低于９，升降物料时不低于7.5；专用于升降物料的，不低于6.5；多绳摩擦提升钢丝绳，专用于升降人员的，不低于9.2-0.0005H；升降人员C或升降人员和物料用的,升降人员时不低于9.2-0.0005H,升降物料时不低于C8.2-0.0005H；专用于升降物料的7.2-0.0005H； C C以上各式中H—钢丝绳悬垂长度；C对于立井单绳缠绕式提升钢丝绳悬垂长度： HHHH （3—8） C j S Z 式中H—井架高度，m；在井架高度尚未精确确定前，可近似选取为：罐笼提升，15～j25m;箕斗提升30～35m；可按式（3—9）计算单绳缠绕式提升钢丝绳每米重力p：(QQ)g p Z (N/m)（3—9）11BHm Ca式中Q—容器质量kg；ZQ—次提升质量kg；—钢丝绳中钢丝的抗拉强度（Mpa=Ｎ／mm2）；提升钢丝绳可取为1550Mpa（新国B B标1570）或1700Mpa(新国标1670)。计算出钢丝绳每米重力p后，可从表3—2钢丝绳规格表中选每米重力稍大于p的钢丝绳，并查出该绳全部钢丝破断力之和Q（N）及其它参数。q可按式（3—10）验算选定钢丝绳的实际安全系数Qmq（3—10）a(QQ)gpH Z C若m不小于规程规定，则此绳可用，写出钢丝绳标号：a例如:6×19，直径为34mm,B为1700Mpa,钢丝的韧性Ⅰ号，光面，右同向捻的钢丝绳，钢丝绳标号为：钢丝绳6×19—34—1700—Ⅰ—光—右同GB1102-74还要查出钢丝绳的每米重力p，钢丝直径；若m不满足规程规定，则需重选钢丝绳。可增大钢丝绳直径或加大B，重新验算maa直到满足要求为止。需注意根据新国标GB8919—2006重要用途钢丝绳标准，目前新出厂钢丝绳力学性能参数表中给出的是钢丝绳最小破断拉力（KN），而钢丝绳最小破断拉力与钢丝绳全部钢丝破断力之和不同，二者之间可按GB8919—2006给出的系数换算。钢丝绳最小全部钢丝破断力之和=钢丝绳最小破断拉力×换算系数部分类型钢丝绳的换算系数如下表所示：钢丝绳类别 6×7 6×19 6×37 18×7 6V×19换算系数 1.1341.214 1.226 1.283 1.177表3-2（1）绳6×7股（1+6）绳纤维芯表3-2（2）钢丝绳6×19股（1+6+12）绳纤维芯表3-2（3）绳18×7股（1+6）绳纤维芯6表3-2（4）绳6w(19)股（1+6+）绳纤维芯6表3-2（5）绳6X（19）股（1+9+9）绳纤维芯表3-2（6）绳6XW(36)股（1+7+7+14）绳纤维芯7绳6（30）股（6+12+12）绳纤维芯绳6（30）股（0+12+12）绳和股纤维芯表3-2（7）（三）绳6（21）股（0+9+12）绳和股纤维芯三、矿井提升机和天轮的选择选择矿井提升机是煤矿大型固定设备之一，它在矿井生产中占有极其重要的地位，正确合理地选择提升机．具有重大的经济意义。（一）提升机滚筒直径的确定提升机滚筒直径D，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使用寿命。我国《煤矿安全规程》规定，提升机滚筒直径的确定与钢丝绳直径、钢丝直径的关系如下：对于地面使用的提升机D80d （3—11）D1200对于井下使用的提升机D60dD900（3—12）式中D——滚筒直径，mm；d——钢丝绳直径，mm，——钢丝绳中最粗的钢丝直径，mm；其值可在钢丝绳规格表中查取。根据计算值选取标准的滚筒直径。（二）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[F ]和许用最大静张力差[F ]设 jmax cmax计出的,在选用时，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 [F ]和[F ]，以保证提升机能正常工作。 jmax cmaxF(QQ)gpH[F]（3—13）jmaxZjmaxFQgpH[F]（3—14）cmax cmax根据上面计算的D、F、F 值在表3—3提升机规格表中选出合适的提升机来，jmax cmax再进行宽度验算。（三）提升机滚筒宽度的验算初选提升机后，滚筒的标准宽度则为已知，然后根据工作时缠绕钢丝绳所需的实际宽度进行验算。工作时所需的滚筒宽度应容纳以下几部分长度的钢丝绳：提升高度H。钢丝绳试验长度，根据我国《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，自悬挂时起每隔6个月试验1次；专门升降物料用的钢丝绳，自悬挂时起经过1年进行1次试验，以后每隔6个月试验1次。试验时每次剁掉5m，如果绳的寿命以三年考虑，则试验绳长为30m。滚筒表面应保留三圈绳不动(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1／4圈，根据绳子的使用年限，一般取错动圈n′＝2~4圈。（5）缠绕在滚筒圆周表面上相邻两绳圈间隙宽度＝2—3mm。计算时，通常当滚筒直径为3mm以上时，取＝3mm计算，其余取＝2mm计算。滚筒的实际容绳宽度由可以下公式求出：单滚筒或双滚筒提升机，单层缠绕时，每个滚筒的实际容绳宽度为BH303d D （3—15）滚筒的实际宽度为B，若B′≤B则绳在滚筒上可缠绕单层；若B≤B′≤2B则绳在滚筒上需缠绕两层。单滚筒或双滚筒提升机，多层缠绕时，滚筒的实际容绳宽度为BH30(43)D3d（3—16） kDp 单滚筒提升机作双钩提升时，滚筒的实际容绳宽度为 H230 d（3—17）B23n D 式中B—提升机所需的滚筒缠绳宽度，mm； n—单滚筒提升机作双钩提升时，缠绕和下放钢丝绳间应留圈数，n≥2圈； D—多层经文纬武时平均缠绕直径，即pk1 DD 4d2(d)2（3—18） k缠对于钢丝绳缠绕层数，我国《煤矿安全规程》规定：立井中升降人员或升降入员、物料的，只准缠绕一层；专为升降物料的准许缠两层；倾斜井巷中升降人员的，准许缠两层；升降物料，准许缠三层；在建井期间，无论在立井或倾斜井巷中，升降人员和物料的，都准许缠绕两层。若缠绕层数超过《煤矿安全规程》规定，则需改选直径较大的提升机。并重新验算滚筒宽度，直到缠绕层数满足要求为止。提升机标准速度、提升机减速器减速比及提升机型号的确定同一滚筒直径和宽度的提升机可选配几种不同减速比的减速器，同不同额定转速的电动机配套可获得多种提升速度，因此需综合考虑各种因素的影响。可按式（3—19）列表DnVe（3—19）m 60i计算出所选提升机在配不同转速的电机和不同减速比时的提升速度填入下表，其中减速比i取值应与提升机规格表中i相对应，电动机额定转速为近似值与实际值相差不大。vmnei98074059049011.5203010.5从表中查出稍大于完成生产任务所需提升速度的最小值V的速度Vm，取Vm为提升速度，查出与其对应的减速比i及电动机额定转速n。注意选出Vm不能大于规程要求。减速器减速比确定后，提升机的型号就确定。写出提升机的型号及基本技术参数。

表3-3（1）JK2-5m矿井提升机技术性能表表3-3（2）JK2-5m矿井提升机技术性能表接表3-3（1）2323（双机拖动）11.52000480电动机的预选为了对提升设备进行动力学计算，应预选提升电动机。在进行提升设备的方案比较时也需要初步选择电动机。矿井提升电动机有交流和直流两类。目前，我国矿山广泛采用交流绕线式感应电动机。其优点是设备简单、投资少；缺点是加速和低速运行阶段电能消耗较大，调速受一定限制。当电动机容量超过1000kw时，因我国目前制造厂生产供应的高压换向器的容量不够，故不宜采用单电动机交流拖动，应考虑采用交流绕线式感应电动机双电机拖动或直流电动机拖动。交流绕线式感应电动机双电机拖动，当两电动机容量超过2000kw时；应采用直流电动机拖动。直流拖动有电动发电机组供电和晶闸管供电两种类型。直流拖动的优点是调速性能好，电耗小，易于自动化。但如采用电动发电机组供电，则设备费较高。随着电子技术的飞跃发展，硅整流器已能够很好地克服电动发电机组设备费用较高的缺点。因此，采用晶闸管供电的直流电动机施动在国内外的大型及特大型矿井也已得到了推广应用。本节主要介绍在我国矿井提升中广泛采用的三相交流绕线式感应电动机的初选计算。用于矿井提升的三相交流绕线式感应电动机，低压有JR系列，高压有JR、JRQ和YR(JRZ)三种系列，其技术规格见表3—4（1）、表3—4（2）及表3—4（3）所列。JR系列三相绕线式感应电动机为防护式中小型电动机。JRQ系列三相绕线式感应电动机为加强绝缘型中型电动机。YR(JRZ)系列三相绕线式感应电动机，属于大型电动机，额定电压为3000V和6000V。电动机功率大于200kw时应选用高压电动机，200kW以下时可选用380V的低压电动机。必须说明：当提升电动机的功率大于200kw选用高压电动机时，我国新建矿井一律采用6000V的额定电压等级，只有改建的老矿井仍有采用3000V额定电压等级的。初选提升电动机的依据是：电动机的功率、转数及电压等级三个方面的要求。按式（3—20）估算电动机功率KQgVPm（3—20）1000j式中P′——提升电动机的估算功率，kw；k——矿井阻力系数，箕斗提升k＝1.15，罐笼提升k＝1.2；Q——一次提升货载质量，kg；η——减速器传动效率，单级传动η＝0.92，双级传动η＝0.85；——考虑到提升系统运转时，有、减速度及钢丝绳力等因素影响的系数，箕斗提升φ=1.2～1.4，罐笼提升φ=1.4。电动机转速按前面确定的额定转速n选取。e初选电动机按上面计算出来的P′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数应与n接近。但其转数一定与算出值n完全相同，这是因为同步转数相同的交流e e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的要求。（六）确定提升机的实际最大提升速度电动机选出后，转数确定，提升机实际最大提升速度V就可以按式（3—16）确定。m式（3—16）中n为已选出电动机的额定转数，r／min。e由式（3—16）计算出来的V将作为运动学、动力学计算的原始参数。必须说明，最大提升速度要《煤矿安全规程》的限制。《煤矿安全规程》规定：立井中用罐笼升降人员的最大速度不得超过下式求得的数值，但最大不得超过l2m／s；V0.5Hm(3—21)立井升降物料时，最大提升速度不得超过下式求得的数值。V0.6Hm(3—22)式中H—矿井提升高度，m。

表3-4（1）JR系列三相交流绕线型异步电动机 满载时 转子 电机质量额定额定 冷却飞轮定子 最大转矩 D DZ型号功率电压转数 功率 电压电流空气量转矩 2 2电流效率% 额定转矩 结构结构 kW V r/min 因数 V A m3/s Nm2 A kg kgJR114-4115 1462212.590.20.9 2.22195376 0.5 1601070JR115-4135 1466 24892.00.9 2.35228376 0.55 1801180JR116-4155 1471 28492.50.8962.62273346 0.6 2001250JR117-4180380 1469 32792.70.912.35296382 0.65 2201330 JR126-4225 1470 40593.10.91 2.2 291488 0.9 3701660JR127-4260 1472 46193.00.92 2.2 334493 1.0 4001760JR128-4300 1475 53093.90.91 2.4 392482 1.1 4401890JR136-4220 147526.190.90.89 2.5 352406 1.3 5902110JR137-42606000147730.591.50.89 2.5 391424 1.4 6302210 JR138-4300 147534.891.90.90 2.3 424448 1.5 7102320JR115-6 75 380 970 14190.00.89 1.9 141347 0.45 2101100JR116-6 95 971 17791.50.89 1.9 168364 0.5 2401200JR117-6115 976 21391.506892.25211346 0.55 2601260JR125-6130 976 24491.40.88 1.9 187445 0.67 4001450JR126-6155 977 29491.60.87 1.8 219455 0.75 4401530 380JR127-6185 979 34292.40.89 1.9 254468 0.8 4901680JR128-6215 979 40292.20.88 1.8 282485 0.9 5401770JR136-6240 977 43692.70.91 1.9 407376 1.1 7601970JR137-6280 981 50793.10.91 2.2 490360 1.2 8402030JR115-8 60 723 12089.10.85 2.3 188208 0.38 2501060 JR116-8 70 380 723 13889.80.86 2.2 211214 0.41 2801140 JR117-8 80 723 15790.30.85 2.3 242214 0.45 3101220 JR125-8 95 725 18390.60.87 1.9 213292 0.6 4501380 JR126-8110 725 21690.80.87 1.8 243294 0.65 5101550 JR127-8130380 723 24791.50.87 1.9 284296 0.7 57016201960JR128-8155 730 29691.90.86 2.1 340292 0.76 64017502100JR136-8180 735 34592.30.86 2.0 354323 0.88 77018502300JR137-8210 737 40092.80.86 1.8 394341 0.95 85019402400JR138-8245 735 46292.70.87 1.8 443353 1.0 94021102550JR138-8320 735 33894.230.8832.36517384 1.1 9402160 JR115-1045 580 96 88.10.80 2.0 130226 0.3 2501040 JR116-1055 580 11888.40.80 2.1 157230 0.33 2801130 JR117-1065 380 580 13788.80.81 1.9 175245 0.36 3101200345JR125-1080 574 16490.20.82 2.0 168309 0.5 4601350 JR126-1095 573 19390.40.83 1.8 188326 0.5 5201440 JR127-10115 575 23390.90.82 1.9 225328 0.55 5801590 JR128-10130 575 26191.10.83 1.8 251333 0.6 65017202060380JR137-10155 583 30791.50.85 2.0 354280 0.75 93019202400JR138-10180 582 35191.60.86 1.8 387300 0.81105029002550续表注：型号含义示例：J（异步电动机）R（绕线式转子）15（机座号）12（铁芯长度序号）－10（极数）表3-4（2）JRQ系列三项绕线型异步电动机型号型号额定功率kW额定电压V额定负载时转子数据最大转矩额定转矩飞轮转矩Nm2总质量kg电流A转数r/min效率%功率因数电压V电流A 同步转数1000r/min6 级 JRQ-148-6 310 6000 37 98591.60.874734152.1 14503200 JRQ-1410-6 380 6000 45 98592.10.885504402.0 18003500 JRQ-157-6 460 600054.599093.30.876294712.3 23003900 JRQ-158-6 550 6000 64 98593.70.886705152.1 26004350 JRQ-1510-6 650 6000 76 98593.80.88824495263 33004800 JRQ-1512-6 780 6000 91 98594.00.8710324492.7 40005150同步转数750r/min8级 JRQ-147-8 200 6000 26 73589.50.794033182.3 12502900 JRQ-148-8 240 6000 31 73591.50.824423462.1 14503100 JRQ-1410-8 280 600036.574091.60.814953572.1 18003500 JRQ-157-8 320 6000 41 73592.50.814764272.1 23003900 JRQ-158-8 380 6000 47 73593.50.835454352.2 26004100 JRQ-1510-8 475 6000 58 73593.20.846404701.9 33004800 JRQ-1512-8 570 6000 68 74093.70.857704712.0 40005100同步转数600r/min10级 JRQ-1410-10200 6000 27 59090.50.79511248267 21003300 JRQ-157-10 260 600033.559091.20.814154032.1 30003900 JRQ-158-10 310 6000 40 58591.70.814744192.0 34004100 JRQ1510-10 400 6000 51 59092.00.825054222.2 42004800 JRQ-1512-10480 600061.559092.90.817384092.3 51005150同步转数500r/min12级 JRQ-1510-12280 6000 38 49091.40.775033552.2 42004700 JRQ-1512-12330 6000 44 49091.70.785863592.1 51005050注：型号含义示例：J（交流异步电动机）R（绕线型转子）Q（加强绝缘）-148（机座号、铁芯长度序号）-6（极数）表3-4（3）YR系列三相绕线型异步电动机型号型号额定功率kW额定负载时转子数据最大转矩额定转矩飞轮转矩Nm2电流A转数r/min效率%功率因数电压V电流A同步转数1000r/min6级 YR1000-6/1180 1000 115 989 92.5 0.84 620 5792.27 4680 YR1250-6/1180 1250 142 990 93.0 0.84 725 6182.16 5500 YR1600-6/1430 1600 184 991 93.5 0.85 708 7992.01 9010 YR2000-6/1430 2000 229 992 93.5 0.85 867 8252.15 10230 YR2500-6/1430 2500 284990① 94.0 0.86 10858182.3 12480同步转数750r/min8级 YR630-8/1180 630 77 741② 92.0 0.81 448 5072.18 4780 YR800-8/1180 800 97 740② 92.0 0.82 562 5102.3 5760 YR1000-8/1180 1000 119741② 92.0 0.83 642 5582.15 6540 YR1250-8/1430 1250 144 742 92.5 0.84 614 7361.91 17520 YR1600-8/1430 1600 182 742 93.0 0.85 792 7232.08 21860 YR2000-8/1730 2000 227 742 93.0 0.85 10327002.01 36310 YR2500-8/1730 2500 279743① 93.5 0.86 13826432.43 47040同步转数600r/min10级 YR630-10/1180 630 78 592② 92.0 0.80 518 443 1.94 5780 YR800-10/1180 800 98 591 92.0 0.81 668 431 2.06 7150 YR1000-10/1430 1000 120 592 92.0 0.82 673 539 1.99 17050 YR1250-10/1430 1250 148 593 92.0 0.83 786 576 1.96 19220 YR1600-10/1730 1600 187 594 92.5 0.84 922 623 2.06 39920 YR2000-10/1730 2000 233 591 92.5 0.84 1038 692 1.95 43460 YR2500-10/2150 2500 289594② 93.0 0.85 1392 636 2.74 93980同步转数500r/min12级 YR400-12/1180 400 52 491 90.5 0.75 411 349 2.69 5570 YR500-12/1180 500 63 492 91.0 0.76 495 361 2.7 6620 YR630-12/1430 630 80 491 91.5 0.78 448 503 2.58 12530 YR800-12/1430 800 100 492 91.5 0.80 549 517 2.67 14660 YR1000-12/1430 1000 124 492 91.5 0.80 709 497 2.95 18610 YR1250-12/1730 1250 150 492 92.0 0.82 748 605 2.06 36960 YR1600-12/1730 1600 190 494 92.0 0.83 1000 573 2.29 47600 YR2000-12/1730 2000 235 495①②92.0 0.83 1124 640 2.06 52560 YR2500-12/2150 2500 290 495①②92.0 0.84 722 12402.38 94860YR3200-12/2150 3200 367 — 92.5 0.85 867 13172.33 114930续表型号型号额定功率kW额定负载时转子数据最大转矩额定转矩飞轮转矩Nm2电流A转数r/min效率%功率因数电压V电流A同步转数375r/min16级 500 66 36690.50.72421430 2.46 15790YR500-16/1430 630 83 36690.50.72528428 2.64 19140YR630-16/1430 80010837091.00.74626463 2.16 40510YR800-16/1730 100013337191.00.74732484 2.1 45470YR1000-16/1730 125016637091.50.75877514 2.09 52560YR1250-16/1730 160019937091.50.781111516 2.32 92770YR1600-16/2150 200024537192.00.801272565 2.15 106410YR2000-16/2150 250030437192.00.811484604 2.11 118330同步转数300r/min20级 YR500-20/1730 500 71 29390.00.71469 3892.32 29320 YR630-20/1730 630 86 29390.50.72527 4372.09 32650 YR800-20/1730 80010829490.50.73708 4092.29 42660 YR1000-20/1730 100013529590.50.73849 4242.37 47330 YR1250-20/2150 125016129591.00.74855 5272.22 100220 YR1600-20/2150 160020429691.50.7710725352.28 121250 YR2000-20/2150 200025529692.00.7812235852.23 129340同步转数250r/min24级 YR500-24/1730 500 75 24489.50.68542 3402.05 33990 YR630-24/1730 630 93 24590.00.68701 328 2.2 42660 YR800-24/2150 80011424590.00.70613 4801.91 72720YR1000-24/2150100013824690.50.728284382.1196990YR1250-24/2150125017124691.00.739934572.05113160注：代号示例：Y（异步电动机）R（绕线型转子）630（额定功率）-8（极数）/1180（定子铁芯外径mm）（七）天轮的选择根据《煤矿安全规程》规定，选择天轮直径时，应符合以下要求。对于地面设备，若钢丝绳与天轮的围包角大于90°时D≥80d同时要求D≥1200t t若钢丝绳与天轮的围包角小于90°时D≥60d同时要求D≥1200t t对于井下设备若钢丝绳与天轮的围包角大于90°时D≥60d同时要求D≥900t t若围包角小于90°时D≥40d同时要求D≥900t t式中D——天轮直径；其它符号同前。根3—5、表3—6中选出与之接近的标准天轮直径和天轮型号，并查出天轮参数。

表3-5井上固定天轮的基本参数表300020型号标记说明TSH；T—天轮；S—井上；H—滑动轴承；3000—名义直径（mm）；20—绳槽半径（mm）。表3-6游动天轮基本参数表型型号天轮直径mm游动距离mm直径mm拉力总和kN直径mm辐条数量条地脚螺栓变位质量kg自身总质量kgTD8-12.580025012.5103804M1690210TD12-201200600202721206M18202560TD16-251600800254121408M20358944型号标记说明：T（天轮）D（游动）12（天轮直径，mm）-20（钢丝绳直径，mm）四、矿井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、地面运输系统的简化以及设备运行的安全而定。所有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，提升机房位于重车运行方向的对侧；用箕斗提升时，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，装在同一水平轴线上，或同一垂直面上。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、偏角和倾角。图3—1为提升机与井筒相对位置图。（一）井架高度Ｈ井架高度为从井至最上面的天轮轴心线间的垂直距离。单绳缠绕式提升多采用钢结构井架。为了节省钢材，不能任意加大井架高度；但井架高度不符合要求时，会造成重大事故。因此必须正确计算井架高度。井架高度Ｈ由以下几部分组成jＨ=H+H+H+0.75R（3—23）jxrgt图3—1提升机与井筒相对位置图式中H——卸载高度，即由井口水平到卸载位置容器底部的高度，m．对于罐笼提升：一般来说在井口水平装、卸载，这时H＝0；对于箕斗提升；地面要装设煤仓，煤仓的高度与H＝18—25m；H——容器全高，由容器底至连接装置最上面一个绳卡的距离，，此值可由容器的规H——过卷高度(容器从卸载时正常位置，自由的提升到容器连接装置上绳卡同天轮轮g缘3—7；R——天轮半径，m。表3—立井提升过卷高度取值表提升速度，提升速度，m／s≤3468≥10过卷高度和过放距离，m4.04.756.58.2510.0注：提升速度为表中所列速度的中间值时，用插值法计算。式（3—23）中最后一项0.75R是一段附加距离。这是因为过卷高度只计算到过卷时容器连接装置上绳头与天轮轮缘相触点的距离。从这一接触点至天轮中心的距离大约为0.75R。所以在计算井架全部高度Ｈ时，要将此段距离计入。架高度Ｈ的计算值圆整为整值。滚筒心线至井筒中提升钢丝绳间水平距离L一般来说，在井筒与提升机房之间很难再设置其，因此为节省占地面积，滚筒中心线至井筒中钢丝绳间水平距离L愈小愈紧凑。但根据井架天轮受力情况又可看出，为了提高井架的稳定性，使其具有较好受力状态，在井筒与提升机房之间．设有井架斜撑。斜撑的基础与井筒中心的水平距离约为0.6Ｈ左右，另外，还应使机房的基础与斜撑的基础j 保证不接触，考虑上述原因，L的最小值L 可按下面经验公式计算L0.6Ｈ+3.5（3—24）smin j式中Ｈ——井架高度，m；D—提升机滚筒直径，m。钢丝绳弦长L钢丝绳弦长是钢丝绳开滚筒处至钢丝绳与天轮接触点的一段绳长。参阅图3—1可看出，上下两条弦长不完全相等。但近似地以滚筒中心至天轮中心的距离来计算弦长，误差不大，我国煤矿工程设计中都是如此处理。当井架高度Ｈ和滚筒中心线至井筒中钢丝绳间水平距离L均已确定时，弦长L即为定j s x值。L——按下式求出xLHC2LR2（3—25） x j 0 s t式中R——天轮直径，m：tC——滚筒中心线与井口水平的高差，m。它由三部分组成：筒中心线高出提升机房地面的高度，可查提升机规格表；提升机房地面与室外地面的高差；提升机房室外地面与井口水平的高差，决定于地形。设计时一般取C＝2~2.5m为了防止在运行钢丝绳振动而跳出天轮绳槽，钢丝绳弦长一般限制在60m以内。井筒中仅布置一套提升设备时，弦长多数是满足上述要求的。只有在井筒中布置两套提升设备，而且两台提升机采用同侧布置方案时，后台提升机的弦长就有可能超过60m。这时可在适当的地方，加设支撑导轮．以减小弦长跨度。钢丝绳的外偏角和内偏角钢丝绳的偏角是指钢丝绳弦与通过天轮平面所成的角度，偏角有外偏角和内偏角之分。在提升过程中，随着滚筒转动，钢丝绳在滚筒上缠绕或放松，偏角是变化的。《煤矿安全规程》规定：最大外偏角和最大内偏角均不得超过1°30′，作单层缠绕时，最 1 2大内偏角还应保证不咬绳。2双滚筒提升机做单层缠绕时最大外偏角(sa)dB3 arctan 2 （3—26） 1 LX式中B——滚筒宽度，m；S——两天轮间距离、m。此值决定于容器规格及容器在并筒中的布置方式，与采用的罐道形式也有关系，可查容器规格表中两容器的中心距决定；a a ——两滚筒内支轮之间的间隙，m，不同型式的提升机 不尽相同，可通过提升机规格表中的有关参数计算得出；d——钢丝绳直径，m；——钢丝绳缠在滚筒上的绳圈间隙，m；L——钢丝绳弦长，m。最大内角sa[B(H303)d] arctan2 D （3—27） 2 LX式中H——提升高度，m；D——提升机滚筒直径，m。（2）双滚筒提升机做多层缠绕时最大外偏角(按缠满滚筒考虑)(sa)B arctan 2（3—28）LX最大内偏角saarctan2（3—29）LX内偏角允许角度曲线（一）（五）提升机滚筒的下出绳角滚筒出绳角的大小，影响提升机主轴的受力情况。设计JK型提升机主轴时，是以上出绳角为零度，下出绳角β为15°考虑的。滚筒的实际出绳角度增大时，对提升机主轴的工作有利。限制下出绳角β的最小值为15°，是考虑到β过小时，钢丝绳有可能与提升机基础接触，增大了钢丝绳的磨损。为此，对于JK型提升机，只需检验下出绳角β，令其大于15°就可以了。β值按下式计算 HC DD arctanj 0arcsint （3—30） LR 2L s t x利用式（3—23）、式（3—24）算出H、L后，也有可能偏角不能满足要求。为此一般是适当增大L值，这会使L增α的要求。总之，应根据实际条件，具体分析 s x 12妥善解决。最后画提升机与井筒相对位置图。内偏角允许角度曲线（二）五、提升设备的运动学及动力学计算（一）提升系统变位质量的计算为计算总变位质量，我们可首先分别计算出各运动部件的变位质量，然后相加即可。各运动部件的质量变位原则，必须保证该部件在变位前后的动能相等。提升系统中有三部分作直线运动，即提升载荷、提升容器(对于罐笼提升，则包括罐笼自重和矿车自重)和提升钢丝绳，它们直接作用于滚筒圆周上，其速度和加速度就是滚筒圆周上的速度和加速度，所以不用变位，它们本身的质量就是变位质量。提升系统中还有三部分作旋转运动，即提升机(包括减速器)、天轮和电动机转子。在提升过程中这些部件各运动质点都围绕自己的轴，以不同的回转半径和回转速度旋转，需要把它们变位到滚筒圆周上，则各部件变位后的质量值就不等于它原来的数值。提升机(包括减速器)的变位质量m和天轮的变位质量m可以在它们的技术规格表中j t查出，不必计算。只有电动机转子的变位质量需要计算。电动机转子的变位质量m由下式求得d(CD2)i2md（3—31）dgD2式中(GD2)——电动机转子的飞轮力矩、N·m2，可由电动机规格表中查到；D——升机滚筒直径，m。则提升系统的总变位质量Σm为 Σm=Q+2Q+2pL/g+2m+m+m （3—32）Z p t j d式中L——一根提升钢丝绳总长度，m；pLHL3DnDp c xH——钢丝绳的悬垂长度，m；cL——钢丝绳的弦长，m；3D——3圈摩擦圈绳长度，m；nD——多层缠绳的错绳用绳长，m，n′＝2～4圈；若挂有尾绳，式（3—32）中还应加上尾绳的质量，尾绳的质量按尾绳的长度与每米长度尾绳的质量的乘积计算。其余字母的含义与前面相同。（二）提升加速度的确定1箕斗提升初加速度a的确定0为了保证提升开始时，空箕斗对卸载曲轨及井架的冲击不致过大，箕斗离开卸载曲轨时的速度被限制在V＜1．5m／s，如果箕斗在卸载曲轨内的行程为h。，则箕斗的初始加速0度V2a0（3—33）02h0目前大量通用的箕斗卸载曲轨行程为h。＝2．13m，)新标准系列箕斗的卸载曲轨行程为2．35m，所以初加速度a为0a1.520.48m/s2022.35a1.520.528m/s2022.13故箕斗提升初加速度a一般采用0．5m／s202主加速度a的确定1主加速度a是按安全经济的原则来确定的，主加速度的大小受《煤矿安全规程》、减1速器强度、电动机过负荷能力三个方面的限制。《煤矿安全规程》对提升加、减速度的限制：“立井中用罐笼升降人员的加、减速度不得超过0．75m／s2；斜井中升降人员的加、减速度不得超过0．5m／s2。”对升降物料的加、减速度规程没有规定，一般在立井，加、减速度最大不超过1．2m／sz。按电动机的过负荷能力来确定。电动机的最大平均出力应大于或等于加速阶段实际所需的最大出力，即0.75FkQgpH1 m a e （3—34）式中F——电动机的额定出力，N；e1000PF ee V jmP——电动机的额定功率，KW；——减速器的传动效率；λ—电动机过负荷系数；∑m——提升系统得总变位质量，㎏；按减速器允许的输出传动转矩来确定电动机通过减速器作用到滚筒主轴上的拖动力矩，必须小于减速器所允许的最大输出转矩，即2MmaxKQgpH aD （3—35） 1 mmd式中M——减速器输出轴最大允许输出转矩，N·m；可由提升机规格表3—3查得，maxD——滚筒直径，m。综合考虑上述三个条件，按其中最小者确定主加速度a的大小。1（三）提升减速度a的确定3提升减速度除了要满足上述《煤矿安全规程》的规定外，还与提升设备所采用的减速方式方式有关，目前常见的减速方式有三种。1自由滑行减速方式在减速开始时，将电动机从电网切除，容器靠系统的惯性向卸载位置运行，速度逐渐降低。既不用电力拖动，又不用制动器制动，故称为自由滑行减速方式。采用自由滑行减速方式时，电动机已从电网断开，此时拖动力为0，根据基本动力方程FKQgp(H2x)ma0 3 3h因减速阶段开始时x=H-h3所以减速度KQgp(H2h) a 3（3—36） 3h m式中a——采用自由滑行减速方式时的减速度，m／s2；3hh——减速阶段的行程，一般为30～40m。3电动机减速方式这是用电动机缓慢减速，即将电动机的转子附加电阻再逐级的接人转子回路，使电动机在较软的人工特性上运行，为了能较好地控制电动机，这时出力应不小于35％的额定值，即FKQg)p(H2x)ma0.35F3d e所以当采用电动机减速方式时，其减速度为KQgp(H2h)0.35F a 3 e（3—37） 3d m3制动状态减速方式当提升系统的惯性力很大时，在整个减速运行阶段减速度很小。因此，为了使提升系统得到合理的减速度，必须对系统施加足够的制动力，故称为制动状态减速。当所需制动力很大时，可采用动力制动或低频发电制动等电气制动方式，此时减速度可按需要确定。当所需制动力不大时，可采用机械制动减速。当采用机械制动减速时，为了避免闸瓦过度发热和磨损，制动力应不大于0.3Qg，即FKQgp(H2x)ma0.3Qg 3 3z所以采用机械制动减速方式时的减速度a为3zKQgp(H2h)0.3Qg a 3 （3—38） 3Z m电气制动减速方式时的减速度a为3zKQgp(H2h)F a 3 Z（3—39） 3Z m式中F——电气制动给出的制动力。定减速式时，应首先考虑采用自由滑行减速方式，因这种方式，既达到了减速的目的，又充分利用了提升系统的动能，操作简单、节省电能。若此减速度a值太小，可采用制动3h减速方式，此时制动力不大于0.3Qg，可考虑采用机械制动减速，若大于0.3Qg，则需采用电气制动方式。对于副井，为了安全可靠，都应采用电气制动方式。对于多绳摩擦提升、斜井提升设备，则经常用电动机减速方式。需要说明的是,最终只能在三种制动方式中选择一种合适的制动方式,并计算出相应得减速度做为提升系统的减速度。（四）速度图参数的计算速度图是验算设备的提升能力、选择提升机控制设备及动力学计算的基础。各类速度图的计算方法大致相同。在计算速度图参数之前，必须已知提升高度H，最大实际提升速度V，及速度图各主m要参数a、a、a、v、h及V等。 0 1 3 4 4 0下面以箕斗提升六阶段速度图为例介绍速度图参数的计算步骤和方法。1．卸载曲轨中初加速时间Vt0（3—40）0a02．箕斗在卸载曲轨内的行程为h。3．主加速时间VV tm 0（3—41） 1 a14．主加速阶段的行程VV hm 0t（3—42） 1 2 15．主减速阶段时间VV tm 4（3—43） 3 a36．主减速阶段行程VV hm 4t（3—44） 3 2 37．爬行时间ht4（3—45）4V4爬行距离h及爬行速度v按下表选择 4 4容器容器爬行阶段自动控制手动控制箕斗爬行距离h4,m2.5~3.35.0爬行速度v4,m/s0.5（定量装载），0.4（旧式装载设备）罐笼爬行距离h4,m2.0~2.55.0爬行速度v4,m/s0.48．抱闸停车的时间t，可定为1s，或忽略不计；行程很小，可考虑包括在爬行距离内5不另行计算；减速度a一般取为1m／s2。59．等速阶段的行程hHhhhh（3—46） 2 0 1 3 410．等速阶段的时间ht2（3—47）2Vm11．一次提升循环时间Ttttttt（3—48） x 0 1 2 3 4 5式中θ——休止时间，箕斗休止时间见表3—8。提升设备的年实际提升量为表3-8箕斗休止时间箕斗规格，箕斗规格，t<68～9121620休止时间，s810121620表3-9普通罐笼进出矿车休止时间罐笼型式罐笼型式单层装车罐笼双层装车罐笼进出车方式两侧进出车同侧进出车一个水平进出车两层同时进出车每层矿车数1311212矿车规格t1121535303617201.51317—32401822315——36—20—3600btAQ（3—49）n CTx式中Q——一次提升货载的质量，t。提升能力的富裕系数为Aan（3—50）fAn提升设备小时提升能力为式中A——矿井设计年产量，t／年；nb——年工作日数，日／年；t——每日提升小时数，h／d；C——提升不均衡系数，主井提升时，一般有井下煤仓时取1.10～1.15；无井下煤仓时C=1.2。对第一水平a应有不小于1.2的富裕系数。f最后绘制出提升速度图。普通罐笼提升为五阶段速度图，其计算方法与上述相同，只是没有初加速阶段。副井提升速度图，要考虑人员升降时《煤矿安全规程》对速度和加、减速度的限制。运送炸药的速度要受《煤矿安全规程》的限制，罐笼的休止时间见表3—9。（五）提升设备的动力学计算提升动力学是研究和确定在提升过程中，滚筒圆周上拖动力的变化规律，为验算电动机功率及选择电气控制设备提供依据。各类速度图所对应的动力学计算方法大致相同。基本方法是将计算出的各提升阶段的各个量代入提升动力学基本方程式，计算出提升过程中各阶段的拖动力。若把提升各阶段的始、终点的速度和拖动力代入功率计算公式，即可求出滚筒轴上的功率。现以单绳缠绕式无尾绳箕斗提升系统六阶段速度图为例，介绍动力学计算的基本方法。单绳缠绕式无尾绳提升设备的基本动力方程式为FKQgp(H2x)ma提升开始时，x＝0，a＝a，故拖动力F。为0FKQgpHma（3—51） 0 0出曲轨，x＝h，a＝a，故拖动力F为 0 0 0FKQgp(H2h)maF2ph（3—52） 0 0 0 0 0主加速阶段开始xh，aa，拖动力F为 0 1 1FKQgp(H2h)maFm(aa)（3—53） 1 0 1 0 1 0主加速阶段终了xhh，aa，拖动力F为1 1 1FKQgp(H2h2h)maF2ph（3—54）0 1 1 1 1等速阶段开始xhh，a0，拖动力F为 0 1 2FKQgp(H2h2h)Fma（3—55） 2 0 1 1 1等速阶段终了xhhh，a0，拖动力F为 0 1 2 2FKQgp(H2h2h2h)F2ph（3—56） 2 0 1 2 2 2减速阶段开始xhhh，aa，拖动力F为 0 1 2 3 3FKQgp(H2h2h2h)maFma（3—57）0 1 2 3 2 3减速阶段终了xhhhh，aa，拖动力F为 0 1 2 3 3 3FKQgp(H2h2h2h2h)maF2ph（3—58）3 0 1 2 3 3 3