斜井串车单钩和双钩提升比较煤校毕业设计

前言随着我国经济的不断改革开放，煤炭工业必将高速连续地向前发展，矿井提高是煤炭生产过程中必不可少的重要生产环节。矿山提高工作的任务是将采场采下的矿石，经井下港道运到井底车场，然后沿井筒提高到地面，再从地面运往选矿厂，或直接运往向外部运送的装车站；将掘进出来的废石运提到地面，再从地面运往废石场；此外，还担负着运送材料器械设备到使用地点和运送人员上、下班的任务。在矿山公司中，运送提高作业的劳动量很大，运送提高的费用在矿石生产成本中也占很大比重，矿井提高设备的耗电量一般占矿井总耗电量的30%～40%。因此，对的的选择矿山运送提高设备，合理地布置和科学地组织运送提高工作，对提高矿井产量、减少矿石生产成本和提高劳动生产率，将会有很大作用。斜井提高在我国中、小型矿井中应用极其广泛。采用斜井开拓具有初期投资少、建井快、地面布置简朴等优点。但一般斜井提高能力小，钢丝绳磨损较快，井筒维护费用高。它涉及斜井串车、斜井箕斗及斜井带式输送机三种提高方式。斜井串车提高：可分为单钩与双钩串车两种，其中，单钩串车提高井筒断面小，投资小，生产能力小，耗电量大，但可以用于多水平提高。双钩串车提高能力较大，但只能用于单水平提高。一般年产量在210Kt一下的小型矿井多采用单钩，年产量在300Kt左右的矿井采用双钩，两者皆合用与倾角在以下的情况本文综合运用学过的有关专业知识。本设计涉及单钩甩车场和双钩平车场两部分。通过已知的提高条件，分析各部分的经济性、安全性、节能性、技术可行性等诸方面，来做出最佳的提高方案。关键词钢丝绳；提高机；电动机；效率目录TOC\o"1-3"\h\u28314前言 I3913第一章主斜井串车提高单钩甩车场 166131一次提高量和车组中矿车数的拟定 121671.1根据矿井年产量规定计算矿车数 1173901.2根据矿车连接器强度计算矿车数 294462斜井提高钢丝绳的选择计算 329662.1提高钢丝绳端经荷重 3122052.2钢丝绳单位长度的重量计算 372043提高机选择计算 4268733.1提高机直径选择 4139473.2滚筒的宽度 4127734提高系统的拟定 5215054.1固定天轮的选择 6123064.2井架高度的拟定 657304.3滚筒轴中心至天轮中心的拟定 6283784.4钢丝绳的内外偏角 647094.5钢丝绳的出绳角 6295344.6提高电动机的预选 7139105提高系统的变位质量 786355.1各变位质量 7206905.2提高系统的变位质量 813206提高系统的运动学 889626.1重车在井底车场运营 8229936.2重车在井筒中运营 93826.3重矿车在进入栈桥后的运营阶段 9283206.4一次提高循环时间 10249407提高系统动力学 10262097.2矿车在井筒中运营段 10234627.3重车在栈桥上运营段 11232597.4等效力计算 11158407.5等效功率 11148048实际提高能力的验算及自然加、减速度 12169328.1每年实际提高能力 12130848.2富裕系数 1218338.3自然加减速度 1220699耗电量及其效率计算 13307889.1提高耗电量 13205629.2提高设备效率 142568第二章主斜井串车提高双钩平车场 1592751一次提高量和车组中矿车数的拟定 1563561.1计算提高斜长 15260811.2根据矿车连接器强度计算矿车数 16247982斜井提高钢丝绳的选择计算 17249362.1提高钢丝绳端经荷重 178902.2钢丝绳单位长度的重量计算 1724693提高机选择计算 18275643.1滚筒直径拟定 18314723.2滚筒的宽度 18133874提高系统的拟定 19320524.1固定天轮的选择 2010854.2井架高度的拟定 20183664.3滚筒轴中心至天轮中心的水平距离拟定 20147444.4钢丝绳的内外偏角 2172684.5钢丝绳的仰角 21170584.6提高电动机的预选 21156045提高系统的变位质量 22153715.1各变位质量 2253905.2提高系统的变位质量 23260796提高系统的运动学 239786.1重车在井底车场运营 23196996.2重车在井筒中运营 23194736.3重矿车在进入栈桥后的运营阶段 24135406.4一次提高循环时间 2499457提高系统动力学 24283817.1重矿车在井底车场阶段 2450177.2矿车在井筒中运营段 25275837.3重车在栈桥上运营段 2567047.4等效力计算 2531727.5等效功率 2657938实际提高能力的验算及自然加、减速度 2623198.1每年实际提高能力 2690308.2富裕系数 26208108.3自然加减速度 2776069耗电量及其效率计算 2840289.1提高耗电量 28255299.2提高设备效率 296599设计选型 304350附录 314325致谢 322935参考资料 33第一章主斜井串车提高单钩甩车场原始数据矿井年产量：井筒斜长：井筒斜角：工作制度：年工作日天，日工作实数小时煤的松散容重：矿井服务年限：采量MG1.1-6，一吨固定式车厢式矿车提高不均衡系数：井底车场甩车增长的运营距离：串车在井口栈桥上的运营距离：1、一次提高量和车组中矿车数的拟定图1-1斜井甩车场单钩串车提高系统1一次提高量和车组中矿车数的拟定1.1根据矿井年产量规定计算矿车数提高斜长：一次提高连续时间的拟定：初步选定的最大速度为4.8m/s，计算每次提高的连续时间小时提高量:一次提高量M：一次提高矿车数n:式中：装载系数当倾角在（）煤的松散密度，V矿车容积，MG1.1—6型矿车的容积为1.1通过计算算出n值位小数时，考虑到运用串车型号，取一次提高矿车数为13。1.2根据矿车连接器强度计算矿车数：矿车沿倾角为β的轨道上提时，受到斜面产生的阻力，n辆矿车的总阻力由最前面的矿车连接器来承担，为保证连接器强度，所拉矿车数受到限制。矿车连接器强度一般允许承受拉力60000N，因此，矿车连接器强度允许的矿车数为式中矿车的载货量自身质量矿车运营摩擦阻力系数，矿车系数取重力加速度，计算中，，即矿车连接器强度不满足规定，矿车数应拟定为。即矿车数为8辆。2斜井提高钢丝绳的选择计算图1-2斜井钢丝绳计算图2.1提高钢丝绳端经荷重钢丝绳悬垂长度：2.2钢丝绳单位长度的重量计算式中：钢丝绳在巷道内运营的阻力系数，取=0.20钢丝绳的公拉强度，取钢丝绳安全系数根据上式计算的数值，查钢丝绳规格表选择标准钢丝绳。斜井提高一般选用绳6×7股（1+6）绳纤维绳标准钢丝绳，由于这种钢丝绳的钢丝较粗耐磨。钢丝绳的破断力总和钢丝绳的直径d=26mm钢丝绳的单位长度重量钢丝绳的安全系数符合《煤矿安全规程》的规定3提高机选择计算3.1提高机直径选择《煤矿安全规程》规定对于安装在地面的提高机，其直径与钢丝绳直径关系如下式中:Dg为提高机卷筒的直径mm；d为提高钢丝绳直径d=26mm可选择滚筒直径为的单滚筒提高机3.2滚筒的宽度式中：Lm定期实验用的钢丝绳长度,一般取30m;3为滚筒上缠绕的三圈摩擦绳;4《煤矿安全规程》规定为每季度将钢丝绳移动1/4圈附加的钢丝绳圈数;ε钢丝绳在滚筒上缠绕时钢丝绳间的间隙,滚筒直径Dp=2.5m,取ε=2.5mm;Kc钢丝绳在滚筒上的缠绕圈数,主斜井倾角25度,提高长度550m,取Kc=2Dp钢丝绳在滚筒上缠绕的平均直径,Dp=Dg+(Kc-1)d=2.5+(2-1)0.027＝2.527(m)根据以上计算，可选择JK—2.5/20型单滚筒提高机技术性能为表1-1表1-1JK—2.5/20型单滚筒提高机技术性能型号卷筒最大静张力最大静张力差容绳量提高速度电机转速传动比变位质量JK-2.5/20个数直径m宽度mtt一层二层三层m/smin/r20t12.52994008101290575013.7最大静张力4提高系统的拟定图1-3斜井单钩甩车场井口相对位置图4.1固定天轮的选择《煤矿安全规程》规定：地面天轮时时天轮直径查矿用固定天轮目录表3-3可选型固定天轮变为质量550kg4.2井架高度的拟定=8.8-1.25=7.55（m）取8m式中井口与天轮中心之间提高钢丝绳的倾角,一般为6～10,此处取10;井口与天轮中心之间预选的提高斜长,取50m;天轮的半径;：1.25m4.3滚筒轴中心至天轮中心的拟定单钩固定天轮提高按内外偏角不超过得取作为提高机滚筒中心与天轮中心的水平距离求得钢丝绳的弦长：式中C为滚筒主轴中心与基座的中心高C=0.5m滚筒的半径4.4钢丝绳的内外偏角符合《煤矿安全规程》的规定4.5钢丝绳的出绳角单滚筒为上出绳===4.6提高电动机的预选电动机功率：==416.94（kw）式中根据选择的提高机，由提高机规格表查得的标准提高速度减速器传动效率，单级传动时电动机容量备用系数，取1.1—1.2.查绕线式电动机产品目录表，可选用JR1510-8型电动机。技术特性见表1-2：表1-2可选用JR1510-8型电动机技术特性型号容量电压电流转速效率功率因数转子电压转子电流额定转矩转子转动惯量电机重量JR1510-8kwVAr/min%cos∮VA203300kg475600058735920.84644704800按电动机额定转数核算的提高钢丝绳最大运营速度5提高系统的变位质量5.1各变位质量电动机的变位重量天轮的变位重量提高机的变位重量提高钢丝绳的总长度变位重量总计5.2提高系统的变位质量6提高系统的运动学《煤矿安全规程》规定：倾斜井巷内升降人员或用矿车升降物料时，提高容器的最大速度。专用人车的运营速度不得超过设计最大允许速度。其他参数拟定初始加速度。车场内速度。主加减速度。升降人员时：；升降物料时：《煤矿安全规程》对升物料的主加速度和主减速度无限制，一般可用0.5m/s也可稍大些，但要考虑自然加、减速度问题。摘挂钩时间。电动机换向时间。6.1重车在井底车场运营初加速阶段时间距离在车场内的等速阶段距离时间6.2重车在井筒中运营在井筒内的加速度阶段时间距离进入栈桥前的减速阶段时间距离6.3重矿车在进入栈桥后的运营阶段未减速阶段时间距离在线桥上的低速等速运营阶段距离时间在井筒内的等速阶段距离时间6.4一次提高循环时间式中：θ为摘挂钩时间，电动机换向时间之和。7提高系统动力学单钩串车甩车场需分别计算重车组上提的前半循环与空车组下放的后半循环，重车组上提和空车组下放的变位质量也不同样。为了简化计算钢丝绳及空重矿车运营中的倾角虽有变化，所有按井筒的倾角β=25°计算。7.1重矿车在井底车场阶段提高开始时初加速终了时低速等速开始时低速等速终了时7.2矿车在井筒中运营段主加速开始时主加速终了时等速开始时等速终了时减速开始时减速终了时7.3重车在栈桥上运营段末等速开始时末等速终了时末减速开始时末减速终了时7.4等效力计算7.5等效功率从以上计算可知，所选电动机容量是合适的电动机的过载系数校验（）由此可见，所选JR150—8型电动机是合适8、实际提高能力的验算及自然加、减速度由于一次提高循环的实际时间为340.24（S）为保证完毕产量的一次循环时间则为460（S），显然本设计提高能力有较大的容裕量，这有助于矿井挖潜。8.1每年实际提高能力式中：8.2富裕系数8.3自然加减速度选取加、减速度后，若斜井倾角小于6°，还需要根据自然加、减速度来校验；倾角在6°以上时，自然加速度已达以上，故不需要校验。若选用的加速度大于容器自然加速度时，则此提高机松绳速度大于容器运营速度，使下放钢丝绳松弛。加速完毕等速运转时，容器仍在做加速运动，直至把钢丝绳拉紧，此时钢丝绳将受到一个很大的冲击载荷，有被拉断的危险，为了防止这种事故，规定≤。自然加速度为式中下放钢丝绳作用在滚筒圆周上的力，N； β井筒倾角；矿车数；单个矿车自身质量kg；下放钢丝绳端的变位质量串车组运营阻力系数；天轮变位质量，kg，查天轮规格表可得。若上提重车时选用的减速度大于由于重力、摩擦阻力产生的自然减速度，钢丝绳运营速度即小容器上升速度导致松绳，严重时能使容器越过钢丝绳发生压绳与掉道事故。提高机停止时，容器还会上升一段距离，然后下落把绳猛然拉紧，使钢绳受到很大的冲击。为避免导致此种事故规定＜。重串车的自然加速度为 式中每辆矿车载货量kg上升钢丝绳张力N 上升钢丝绳端变位质量kg9耗电量及其效率计算9.1提高耗电量爬行段采用主电机控制，一次提高耗电量W式中：附属设备耗电量的附加系数:1.02减速箱的传动效率，二级传动，电动机的效率取积分项按下式计算：1度电=吨煤电耗式中：有益电耗9.2提高设备效率

第二章主斜井串车提高双钩平车场计算条件矿井年产量：=30万吨井筒斜长：L=550米井筒斜角：工作制度：年工作日br=300天，日工作实数t=14小时煤的松散容重：=0.92t/矿井服务年限：40年采量，一吨固定式车厢式矿车提高不均衡系数：井底车场甩车增长的运营距离：串车在井口栈桥上的运营距离：图2-1斜井平车场双钩串车提高系统1一次提高量和车组中矿车数的拟定1.1计算提高斜长一次提高连续时间的拟定：初步选定的最大速度，计算每次提高的连续时间：小时提高量:一次提高量M：一次提高矿车数：式中：—装载系数当倾角在—煤的松散密度，V—矿车容积，MG1.1—6型矿车的容积为通过计算算出n值位小数时，考虑到运用串车型号，取一次提高矿车数为6。1.2根据矿车连接器强度计算矿车数矿车沿倾角为β的轨道上提时，受到斜面产生的阻力，n辆矿车的总阻力由最前面的矿车连接器来承担，为保证连接器强度，所拉矿车数受到限制。矿车连接器强度一般允许承受拉力60000N，因此，矿车连接器强度允许的矿车数为式中矿车的载货量自身质量矿车运营摩擦阻力系数，矿车系数取重力加速度，计算中，，即矿车连接器强度满足规定，矿车数应拟定为。即矿车数为6辆。图2-2斜井钢丝绳计算图2斜井提高钢丝绳的选择计算2.1提高钢丝绳端经荷重钢丝绳悬垂长度2.2钢丝绳单位长度的重量计算式中：钢丝绳在巷道内运营的阻力系数，取=0.20钢丝绳的公拉强度，取15500N根据上式计算的数值，查钢丝绳规格表选择标准钢丝绳。斜井提高一般选用绳6×7股（1+6）绳纤维绳芯为标准钢丝绳，由于这种钢丝绳的钢丝较粗耐磨。钢丝绳的破断力总和钢丝绳直径d=24.5mm单位长度重量钢丝绳的安全系数符合《煤矿安全规程》的规定3提高机选择计算3.1滚筒直径拟定《煤矿安全规程》规定对于安装在地面的提高机，直径与钢丝绳直径关系：式中:Dg为提高机卷筒的直径mm；d为提高钢丝绳直径d=24.5mm可选择滚筒直径为的双滚筒提高机3.2滚筒的宽度式中：Lm定期实验用的钢丝绳长度,一般取30m;3为滚筒上缠绕的三圈摩擦绳;4《煤矿安全规程》规定为每季度将钢丝绳移动1/4圈附加的钢丝绳圈数;ε=2.5mm钢丝绳在滚筒上缠绕时钢丝绳间的间隙,滚筒直径Dp=2.5m,Kc钢丝绳在滚筒上的缠绕圈数,主斜井倾角25度,提高长度550m,取Kc=2Dp钢丝绳在滚筒上缠绕的平均直径,Dp=Dg+(Kc-1)d=2.5+(2-1)0.027＝2.527(m)根据以上计算，可选择2JK—2.5/20型双滚筒提高机技术性能为表2-1表2-12JK—2.5/20型双滚筒提高机技术性能型号卷筒最大静张力最大静张力差容绳量提高速度电机转速传动比变位质量2JK-2.5/20个数直径m宽度mtt一层二层三层m/smin/r20t22.51.295.52205007908.57507.9双钩提高时最大静张力差为4提高系统的拟定图2-3斜井双钩平车场井口相对位置图4.1固定天轮的选择《煤矿安全规程》规定：地面天轮时时天轮直径查矿用固定天轮目录表3-3可选型固定天轮变为质量307kg4.2井架高度的拟定=8.8-1.25=7.81（m）取8m式中-井口与天轮中心之间提高钢丝绳的倾角,一般为6º～10º,此处取10º;井口与天轮中心之间预选的提高斜长,取50m;天轮的半径;4.3滚筒轴中心至天轮中心的水平距离拟定双钩固定天轮提高按内外偏角不超过。由于偏角的限制，可计算出最小弦长。按外偏角按内偏角（m）式中滚筒宽度；B=1.2m两滚筒内侧间隙；a=1.35-1.2=0.15m两天轮间距，即井筒中轨道中心距，其中为矿车最突出部分宽度；S=880+200=1080mm以作为提高机筒中心之间的水平距离，再求出钢丝绳弦长为式中天轮的半径滚筒的半径C为滚筒主轴中心与基座的中心C=0.5(m)4.4钢丝绳的内外偏角外偏角符合《煤矿安全规程》内偏角符合《煤矿安全规程》4.5钢丝绳的仰角下绳仰角符合《煤矿安全规程》上绳仰角4.6提高电动机的预选电动机功率：式中由提高机规格表查得的标准提高速度减速器传动效率，单级传动时电动机容量备用系数，取1.1—1.2.查绕线式电动机产品目录表可选用JR158-10型电动机。技术特性见表2-2：表2-2用JR158-10型电动机技术特性型号容量电压电流转速效率功率因数转子电压转子电流额定转矩转子转动惯量电机重量JR1510-10kwVAr/min%cos∮VA1.84200kg400600051590920.8260542248000按电动机额定转数核算的提高钢丝绳最大运营速度5：提高系统的变位质量5.1各变位质量电动机的变位重量=天轮的变位重量提高机的变位重量提高钢丝绳的总长度变位重量总计5.2提高系统的变位质量6提高系统的运动学《煤矿安全规程》规定：倾斜井巷内升降人员或用矿车升降物料时，提高容器的最大速度。专用人车的运营速度不得超过设计最大允许速度。见附录斜井平车场速度图及力图图A。其他参数拟定初始加速度。车场内速度。主加减速度。升降人员时：升降物料时：《煤矿安全规程》对升物料的主加速度和主减速度无限制，一般可用0.5m/s也可稍大些，但要考虑自然加、减速度问题。摘挂钩时间。电动机换向时间。6.1重车在井底车场运营初加速阶段时间距离在车场内的等速阶段距离时间6.2重车在井筒中运营在井筒内的加速度阶段时间距离进入栈桥前的减速阶段时间距离6.3重矿车在进入栈桥后的运营阶段未减速阶段时间距离在线桥上的低速等速运营阶段距离时间在井筒内的等速阶段距离=610—（30+30+12.6+12.6）=524.8（m）时间6.4一次提高循环时间=（5+17.5+4.7+135.9585+4.7+17.5+5+25）=215.35（s）式中：θ为摘挂钩时间，电动机换向时间之和。7提高系统动力学单钩串车甩车场需分别计算重车组上提的前半循环与空车组下放的后半循环，重车组上提和空车组下放的变位质量也不同样。为了简化计算钢丝绳及空重矿车运营中的倾角虽有变化，所有按井筒的倾角25°计算。见附录斜井平车场速度图及力图图B。7.1重矿车在井底车场阶段提高开始时初加速终了时低速等速开始时低速等速终了时7.2矿车在井筒中运营段主加速开始时主加速终了时等速开始时等速终了时减速开始时减速终了时7.3重车在栈桥上运营段末等速开始时末等速终了时末减速开始时末减速终了时7.4等效力计算7.5等效功率从以上计算可知，所选电动机容量是合适的电动机的过载系数校验（）由此可见，所选JR157—10型电动机是合适8实际提高能力的验算及自然加、减速度由于一次提高循环的实际时间为215.35（S）为保证完毕产量的一次循环时间则为230.43（S），显然本设计提高能力有较大的容裕量，这有助于矿井挖潜。8.1每年实际提高能力式中：8.2富裕系数说明上述选型设计合理可行8.3自然加减速度选取加、减速度后，若斜井倾角小于6°，还需要根据自然加、减速度来校验；倾角在6°以上时，自然加速度已达以上，故不需要校验。若选用的加速度大于容器自然加速度时，则此提高机松绳速度大于容器运营速度，使下放钢丝绳松弛。加速完毕等速运转时，容器仍在做加速运动，直至把钢丝绳拉紧，此时钢丝绳将受到一个很大的冲击载荷，有被拉断的危险，为了防止这种事故，规定≤。自然加速度为