浅析提升设备选型计算

HYPERLINK水城县玉舍中寨煤矿提升设备选型计算说明书二○一二年元月说明水城县玉舍中寨煤矿原副井提升绞车为JT-1.2×1.0/30型绞车，与安全专篇不相符。安全专篇选用绞车型号为JTP-1.2×1.0P/30型，电机功率55KW。根据矿井现状，考虑将来上综采设备，经选型计算，选用JK-2.0×1.5P、电机功率为160KW、钢丝绳型号6×7-28mm，天轮直径2.5m的提升设备作为矿井副井提升绞车使用。附件：1、JK-2.0×1.5P单绳缠绕式矿井提升机总2、JK-2.0×1.5P单绳缠绕式矿井提升机基础图图3、JK-2.0×1.5P单绳缠绕式矿井提升平面布置图提升设备选型计算一、确定提升装置矿井采用斜井开拓方式，地面布置了三个井筒，即：主斜井、副斜井和回风斜井。该矿采面采用刮板机运输，采面运输巷采用刮板转载机和胶带机运输，一区段运输石门采用机轨合一运输，一区段轨道石门采用调度绞车运输。主斜井设计采用胶带机运输煤炭；副斜井采用提升绞车单钩串车提升及运输，担负矿井设备、材料、矸石运输，人员升降采用架空乘人装置。1、副斜井提升绞车绞车设计依据提升设计有关参数如下：（1）井筒倾角α=26о，斜长215m；（2）车场形式：上、下部均为平车场，中部甩车场；（3）工作制度：每年330天，每天“四•六”工作制，三班提升；（4）提升量：最大班下井人数60人，矸石22.8t/班（按年产量的15％计），设备3次/班、材料3次/班，炸药及雷管各1次/班，其它5次/班；（5）提升容器及提升最大设备重量：MF1.1－6A型矿车（容积1.1m3，自重600kg，最大载货重量m矸＝ψρV＝(0.96×1.6×1.1)＝1.700t）,配备45辆;MC1－6A型材料车，配备20辆;MPC3－6型平板车（自重530Kg，最大载重量6.5t),配备5辆；考虑到下一步上综采支架，经周边综采已成功上的矿井情况，综采支架预选重12吨重的掩护式支架；平板车加扣件选用总重1.5吨，计13.5吨重。绞车的选型按13.5吨的最大提升重量进行计算。（6）副斜井铺设18kg/m的轨道，600mm轨距，采用水泥轨枕。2、一次提升量和串车矿车数的确定（1）提升斜长L=Ld+Ls+Lk=215+50=265(m)式中:Ld—井底车道长度,取25m(m)；Ls—井筒斜长(m),215mLk—从井口到栈桥尾车停车点的长度(m),取25m（2）速度图参数的确定1）最大提升速度Vm，取2.4m/s；2）初加速度a0≤0.3m/s²；3）车场内速度:甩车场v0≤1.5m/s，平车场v0≤1.0m/s；4）主加、减速度：升降人员时：a1=a3=0.5m/s²；升降物料时：《煤矿安全规程》对a1、a3没有限制，取a1=a3=0.5m/s²。5）摘挂钩时间:甩车场θ1=20s，平车场θ1=25s。（3）一次提升循环时间由提升速度图(图1)查得一次提升循环时间：Tx=2(53.34+4+25+105)=375(s)运输炸药和雷管时速度不超过1m/s,T雷＝T炸=53.34+25+215=293(s)（4）最大班提升时间平衡表表1最大班提升时间平衡表根据上表，最大班净提升时间为2.09小时，全天净提升时间为6.27小时，满足规范要求。（5）一次提升量一次提一台综采支架13.5吨。（6）验算提矿车连接器强度提矸时:ng=2×9.8=20390N≤60000N连接器强度满足要求。3、钢丝绳选择计算（1）计算钢丝绳最大斜长L=Ld+Ls+Lk=215+50=265(m)式中:Ld—井底车道长度,取25m(m)；Ls—井筒斜长(m),215mLk—从井口到栈桥尾车停车点的长度(m),取25m（2）计算每米钢丝绳质量1）绳端载荷：Qi=n(QK+QC)(sin260+0.015cos260)×9.8÷1000Q矸＝1×（12000+1500）×0.4519×9.8÷1000＝59.78kN；2）每米钢丝绳质量(按最大载荷)PK＝Q人/〔11σB/ma－LC（sinβ＋f2cosβ）〕＝59.78×1000/〔11×1400/6.5－265×（sin26°＋0.3cos26°）〕/9.81＝2.79(kg/m)式中：σB——钢丝绳抗拉强度（Mpa），取1770；ma——钢丝绳安全系数，取6.5；f2——钢丝绳运动时的阻力系数，f2取0.3。3）选钢丝绳钢丝绳选用:6×7+FC1550GB8918—2006，其技术特征见表9－1－2。表2矿井提升机钢丝绳规格表名称规格钢丝绳直径d（mm）28钢丝绳单位长度重量Pk(kg/m)2.83公称抗拉强度σ(Mpa)1400钢丝破断拉力总和QZ(N)415000（3）验算钢丝绳安全系数1）最大静张力F矸=Q端矸+PL0(sinβ+f2×cosβ)=59.78＋2.83×265×（sin26°+0.3×cos26°）×9.81÷1000=64.98(kN)式中：L0----钢丝绳长，265(m)；P-----钢丝绳单位长度质量2.83(kg/m)；β----井筒顷角，26°；f2-----钢丝绳运动时的阻力系数0.3；2）钢丝绳安全系数校验M矸=459500÷64980＝7.07＞6.5；符合《煤矿安全规程》的规定,所选钢丝绳满足要求。4、提升机选择计算（1）滚筒直径D：地面绞车:滚筒直径：D≥60×d=60×28=1680(mm)式中：d—为钢丝绳直径，mm；考虑到提人，选滚筒直径为2.0m的绞车（2）滚筒宽度B(缠3层)：平均缠绕直径：Dp=D+(K-1)÷2×=2000+（3-1）÷2×=2000.04（mm）式中：D—滚筒直径；D=2000mm；K—缠绕层数，缠绕3层；d—钢丝绳直径，mm；ε—两绳圈间隙宽度，ε=2～3mm.取2.0mm。B=（L+30+（4+3）×π×D（d+ε）÷(K×π×Dp）=(265+7×π×2)×(28+2)÷（3×π×2.0004）＝491.9(mm)确定选绞车滚筒宽度为1500mm。（3）选择提升机:根据上述计算选用1台JK-2.0×1.5P型单筒提升绞车，配行星齿轮减速器,配全数字低压交流变频调速电控设备,每次提升4个矿车。主要技术参数：最大静拉力----60KN容绳量--------1012m提升速度------2.4m/s滚筒----------2000×1500电机功率------160KW电压----------660V经校验所选提升机满足规程要求。5、天轮选择计算地面天轮，围包角大于90°:DT≥80d=80×28=2280(mm)天轮选用TLG2500/14，绳槽底圆直径D(mm)：2500；绳槽半径R(mm)：14；适用钢丝绳直径(mm)：28；轴承座中心高(mm)：2006、提升绞车强度验算最大静张力Fe=59.78(KN),见上述计算Fe＜Fmax=61KN，所以，所选绞车强度符合要求。7、提升绞车电机功率验算P=kFjmax×v÷η=1.15×59.78×2.4÷0.92＝155.94(kW)选YPT型变频调速电机160KW、660V一台。8、提升绞车实际最大提升速度vm===2.38(m/s)附：运输系统图。9、对所选提升机合理性及安全性分析该矿设计生产能力15万吨/年，副斜井所选提升机为JK-2.0×1.5P盘型制动提升机，采用变频调速技术。副斜井所选提升机为JK-2.0×1.5P盘型制动提升机，滚筒直径2.0m，宽度1.5m，具有过负荷、欠电压、限速、深度指示等保护功能。二、运行参数1、运行参数的确定（1）最大提升速度：《煤矿安全规程》规定斜井内升降人员或用矿车升降物料时，v≤5m/s。据此，确定提升机的最大运行速度v=2.4m/s。（2）初加速度a0≤0.3m/s2。（3）车场内速度:v0≤1.0m/s。（4）主加、减速度升降人员时：a1≤0.5m/s2，a3≤0.5m/s2；升降物料时：《煤矿安全规程》对a1、a3没有限制，一般可取0.5m/s2，也可稍大些，但要考虑自然加减速度问题。（5）摘挂钩时间:θ1=25s。2、提升系统运行校验（1）速度图各段运行时间与行程计算串车在井底车场运行阶段；；串车在提出车场后的主加速度阶段；减速阶段：；等速阶段：；井口甩车场阶段：式中：Lk——上车场长度，取25mm。3、提升速度图根据以上计算，作图得提升速度图1（见下图）：图1提升速度图4、过卷距离计算根据能量守恒定律计算过卷距离（忽略钢丝绳重量及其他因素）式中：V---提升容器运行时的最大速度，2.4m/s；g---重力加速度，9.81m/S2；f---提升容器摩擦系数，取f=0.015；α---车场内倾角，取2°。=19.4（m）根据相关规定，过卷距离应有1.5倍的备用系数，则过卷距离为：=19..1×1.5=29.2（m）,取30m。5、过放距离最小冲击长度按下式计算：式中：Q0---支架重量，13500kg；A—钢丝绳钢丝断面之和，2.97cm2；E---钢丝绳弹性模量，E＝1.2×106Kg/cm2；S---松绳长度，m；L—矿车到绞车滚筒钢丝绳长度，25m；钢丝绳破断力混合提升按最大静张力的7.5倍计算上式中的符号意义与前面相同。（1）按矿车下放至下车场接近停车位置井筒斜长L＝215m=7.5×[13500+2.83×215×0.4384]=103250（kg）S＝0.163L把计算结果转换成斜井参数=0.388×25＝9.7（m），取10m。三、提升系统1、井架高度斜巷提升按下式计算：Hj=（L1-L2）×tgβ－RT=（25-10）×tg10°－1.25=1.39(m)取Hj=1.5(m)式中：Hj---井架高度，m；L1---变坡点至天轮中心线的距离，根据车场、提升矿车数提升人车的要求取L=25m；L2---绞车房至串车组停车点处的距离，根据车场、提升矿车数取L2=10m；β---钢丝绳在串车组停车点处的牵引角，为保证矿车前轮不被提起通常β≤9-10°取β=10°；RT---天轮半径，RT=1.25m。2、滚筒中心至天轮中心的水平距离：Ls滚筒中心至天轮中心的水平距离按下式计算：按允许偏角（α≤1°30′）计算最小水平距离=9.55（m）取Ls=10m。式中：LS---滚筒中心至天轮中心的水平距离，m；LX‘---滚筒中心至天轮中心之间的钢丝绳弦长，m；B---滚筒宽度，B=1.5m；α---钢丝绳偏角，取α=1°30′。3、偏角计算：=0°8′35.66″度'<1°30'天轮选用游动天轮，轴长1.5m。4、仰角计算钢丝绳合适仰角：由于绞车房地坪和上车场一样高，则钢丝绳合适仰角为=9°55′34.48″5、提升系统图(见图1-2)图1-2提升系统平、剖面图结论：根据计算，所选提升设备JK-2.0×1.5P、电机功率为160KW、钢丝绳型号6×7-28mm，天轮直径2.5m，满足要求。

附录资料：不需要的可以自行删除下料通用工艺范围本通用工艺规定了下料的工艺规则，适用于本公司的产品材料的下料。2下料前的准备2.1看清下料单上的材质、规格、尺寸及数量等。2.2核对材质、规格与下料单要求是否相符。材料代用必须严格履行代用手续。2.3查看材料外观质量（疤痕、夹层、变形、锈蚀等）是否符合有关质量规定。2.4将不同工件所用相同材质、规格的料单集中，考虑能否套料。2.5号料2.5.1端面不规则的型钢、钢板、管材等材料号料时必须将不规则部分让出。钢材表面上如有不平、弯曲、扭曲、波浪等缺陷，在下料切割和成形加工之前，必须对有缺陷的钢材进行矫正。2.5.2号料时，应考虑下料方法，留出切口余量。2.5.3有下料定尺挡板的设备，下料前要按尺寸要求调准定尺挡板，并保证工作可靠，下料时材料靠实挡板。3下料3.1剪板下料3.1.1钢板、角钢、扁钢下料时，应优先使用剪切下料。钢板、扁钢用龙门剪床剪切下料，角钢用冲剪机剪切下料。3.1.2用剪床下料时，剪刃必须锋利，并应根据下料板厚调整好剪刃间隙，其值见下表钢板厚度mm45678910剪刃间隙mm0.150.20.250.30.350.40.45钢板厚度mm11121314151620剪刃间隙mm0.50.550.60.650.70.750.8剪切最后剩下的料头必须保证剪床的压料板能压牢。3.1.4下料时应先将不规则的端头切掉。3.1.5切口断面不得有撕裂、裂纹、棱边。3.1.6龙门剪床上的剪切工艺3.1.6.1首先清理工件并划出剪切线，将钢板放至剪床的工作台面上，使钢板的一端放在剪床台面上以提高它的稳定性，然后调整钢板，使剪切线的两端对准下刀口，控制操作机构将剪床的压紧机构先将钢板压牢，接着进行剪切。剪切狭料时，在压料架不能压住板料的情况下可加垫板和压板，选择厚度相同的板料作为垫板。3.1.6.2剪切尺寸相同而数量又较多的钢板、型材时，利用挡板（前挡、后挡板和角挡板）定位，免去划线工序。3.1.6.3利用挡板进行剪切时，必须先进行试剪，并检验被剪尺寸是否正确，然后才能成批剪切。3.2气割下料3.2.13.2.2切割前，将工件分段垫平（不能用砖和石块），将工件与地面留出一定的间隙利于氧化铁渣吹出。3.2.3将氧气调节到所需的压力。对于射吸式割炬是否有射吸能力，如果割炬不正常时，应检查修理，否则禁止使用。3.2.4预热火焰的长度应根据板材的厚度不同加以调整，火焰性质均应采用中性火焰，即打开切割氧时火焰不出现碳化焰。3.2.5气割不同厚度的钢板时，要调节切割氧的压力，而同一把割炬的几个不同号码嘴头应尽量不经常调换。气割选择见表板材厚度（mm）割炬气体压力（kg/cm2）型号割嘴号码氧气乙炔（煤气）3.0以下G01-301～23～40.01～1.23.0～12G01-301～24～512～30G01-30～1002～45～730～50G01-1003～55～70.01～1.250～1005～66～8100～150G01-30078～12150～200810～14200～250910～143.2.6切割速度应适当。速度适当时，熔渣和火花垂直向而去；速度太快时，产生较大的后拖量，不易切透，火花向后面，造成铁渣往上面，容易产生回火现象。3.2.7割嘴与工件的距离3.2.7.1钢板的气割，割嘴与工件的距离大致等于焰芯长度加上2-4毫米左右。气割4-25毫米厚的钢板时，割嘴向后倾斜20°-30°角，即向切割前进的反方向。3.2.7.2气割4毫米以下的钢板时，割嘴向后倾斜25°-45°角，即向切割前进的反方向。割嘴与工件表面的距离为10～15毫米，切割速度应尽可能快。3.2.8气割顺序3.2.8.1气割一般是从右向左方向进行，在正常工作停止时，应先关切割氧，再关乙炔（煤气）和预热氧阀门。3.2.8.2切割临近终点，嘴头应向切割前进反方向倾斜一些，以利于钢板的下部提前割透，使收尾的割缝整齐。3.2.9坡口的气割先按坡口的角度尺寸划线，然后将割嘴按坡口角度找好，往后拖或向前操作切割，同时坡口的气割与分离切割相比，割嘴稍慢，预热火焰能率应适当减少，而切割氧的压力应稍大。3.2.9.2切割坡口时，可采用角度靠具和角度可调的滚轮架上调节使用。3.2.10法兰及圆盘气割3.2.10.1用顶规将圆十字中心样冲眼定顶。钢板进行预热，割嘴垂直于钢板至钢板达到切割温度时（暗红），将割嘴倾斜一些便于氧化铁渣吹出，此时打开切割氧。开始切割时切割氧不要开太大，随着往后拖割炬和逐渐相反的方向飞出，这时将嘴头与钢板垂直。割法兰一般先割外圆，后割内圆。3.2.11气割表面质量3.2.11.1对重要件的气割表面应修正、打磨。3.2.11.2气割面垂直度偏差不大于零件厚度的5%且不得大于2mm；仿形及半自动切割的切割面粗糙度Ra不大于（割纹深度）110-188um；手工切割面粗糙度Ra不大于400-500um。3.2.11.3气割下料允许的尺寸偏差见表3。工作厚度mm尺寸范围（mm）35-315＞315-1000＞1000-2000＞2000-4000＞4000-6000仿形切割半自动切割3＜δ≤12±1.0±1.5±2.0±3.012＜δ≤50±0.5±1.0±1.5±2.050＜δ≤100±1.0±2.0±2.5±3.0手工切割3＜δ≤12±2.0±3.5±4.0±4.5±512＜δ≤50±1.5±2.5±3.0±3.5±3.550＜δ100±2.5±3±3.5±4