矿井提升设备设计本科学位论文

阳泉职业技术学院毕业设计说明书PAGEi前言中国幅员辽阔，矿产丰富，煤炭生产量已跃居世界前列，其中近95%是以井下开采方式开采，需要通过一系列运输提升设备提到地面以实现其使用价值。作为生产的基本环节，提升、运输设备的合理结构和设计，安全经济运行和科学管理维护，直接关系到矿井生产能力及技术经济指标。矿井提升设备是沿井筒（包括斜坡和盲井）升降人员，提升煤炭、矿石、器材的机械设备。主要组成部分是：提升容器，提升钢丝绳，提升机，井架及装卸载设备等。矿井运输是煤炭生产过程的一部分，煤炭的井工生产中，运输线路长，巷道条件多种多样，运输若不畅通，采掘工作就无法继续进行，井工生产的煤矿运输作业，包括从工作面到矿井地面的煤炭运输和辅助运输，辅助运输包括矸石、材料、设备和人员运输。摘要本设计主要对矿井生产所用的提升设备以及固定机械设备的选型进行的一次合理选择。矿井提升需要用一些专用的提升设备，主要有提升机，矿井提升设备是矿山较复杂而庞大的机电设备，它不仅承担物料的提升与下放任务，同时还上下人员,以保证矿井的正常生产。本说明书分九章对选型计算方法进行系统论述。1）生产能力对于生产量150万吨的的矿井，采用箕斗提升设备完成提煤以及其它辅助提升作业，一般采用两套提升设备，这里采用两套箕斗提升设备提煤。2）同时提升的水平数一般单水平作业采用又容器提升,以提高设备效率,这里采用的是双箕斗提升,能同时作业.3）提升机型式这里采用的是多绳磨擦式提升机，箕斗提升。关键词：多绳摩擦、提升机、选型计算AbstractThedesignofthemainmineproductionbyupgradingtheequipmentandfixedmachineryandequipmentfortheSelectionofareasonablechoice.Mineneedtoupgradesomeequipmentfortheupgrade,themainelevator,upgradingequipmentmineisminemorecomplexandlargeelectricalandmechanicalequipment,whichnotonlyenhancethecommitmentofmaterialsanddecentralizationoftasks,andalsofromtoptobottom,toensurethenormalproductionofmine.

Thebrochureswillcontain9chaptersonSelectioncalculationofthesystemon.

1)Theproductioncapacityof1.5milliontonsofmine,skipupgradeequipmentusedtocompletetheupgradingofcoalandothersupportoperations,generallyusetwosetsofupgradingequipment,skipherebytwosetsofequipmenttoupgradecoal.

2)Atthesametimeraisethelevelofgeneral-leveloperationsandcontainersusedupgradingequipmenttoimproveefficiency,hereisadouble-skiptheupgrade,toworkatthesametime.

3)enhancethemodelusedhere-theropeismorefrictionelevator,skipupgrade.

Keywords:multi-ropefriction,hoist,calculatedSelection目录TOC\o"1-2"\h\z\u前言 i绪论 vi第一章箕斗的选择 11.确定合理的经济速度 12.估算一次提升循环时间 13.确定一次合理提升量 24.选择标准箕斗 2第二章选择提升钢丝绳 31.单绳端荷重 72.钢丝绳悬垂长度 73.钢丝绳单位长度质量 74.钢丝绳安全系数校核 85.钢丝绳的使用与维护 86.钢丝绳的检查和试验 8第三章选择提升机和天轮 101.提升机卷筒直径D 104.钢丝绳实际最大静张力的校验 105.钢丝绳实际最大静张力差的校验 106.天轮的选择 10第四章提升机与井筒相对位置的计算 121.确定井架高度 122.围包角的确定 12第五章预选提升电动机 131.确定电机额定转数 132.预选电动机功率 133.电动机额定拖动力 14第六章 提升系统总变位质量 151.电动机转子变位质量 152.提升机变位质量 153.天轮变位质量 154.钢丝绳变位质量 155.容器变位质量 166.载荷变位质量 16第七章运动学参数计算 171.主加速度的确定 172.减速度的确定 173.运动学参数计算 184.提升能力校验 19第八章动力学参数计算 20第九章电动机容量校验 221.等效时间的计算 222.等效力的计算 223.电动机等效功率的计算 224.工作过负荷校验 235.特殊过负荷校验 23参考文献 25结束语 26致谢 27绪论矿井提升机是矿山的大型固定设备之一，是联系井下与地面的主要运输工具。矿井提升工作是整个采矿过程中的重要环节。从地下采出的煤炭、矿石必须提升至地面才有实际应用价值。废石的提升，工作人员、材料及设备的升降等都要靠提升工作来完成。矿井提升设备在工作中一旦发生机械或电气事故，就会造成停产，甚至造成人身伤亡。根据矿井提升设备的功能特点，对矿井提升设备的要求是1.矿井提升设备的可靠性矿井提长设备的可靠性是指在规定条件下，在规定的运行期限内完成规定的提升任务而不发生故障各失效的能力。提升运输是矿井生产的非常重要的一个环节，提升设备发生小小的故障，的任何故障性失效，都会引起煤矿的出产量的下降，危及到矿工人员的安全，产生非常大的损失，在提升环节设计中加入可靠性分析，在结构设计，强度设计分析和寿命估算中应用可靠性理论，采取零部件早期故障诊断和检测技术等，会有效地提高设备的可靠度，即可靠性的概率高度。2．矿井提升设备的安全性对于煤矿，提升设备的正常工作，直接影响整个矿井生产，还涉及人身安全。随着工业科技的进步和对人的安全更为重视，矿井提升设备的安全可靠性已经成为提升设备设计思想的重要内容之一。再一个就是提升设备在运输过程中发生事故的机率在煤矿事故中占的比例也不容忽视的。可是大事故也可能发生，因此加强设备的安全性，加强检测控制设备以及后备保护等措施，是非常需要的。非曲直。3.矿井提升设备的经济性提升设备对于煤矿来说是一项很大的投资。耗电较多，体积非常大。提升设备的投资，正常运转的经费，工作效率等对矿井生产技术经济指标的影响是特别重要的。提升机，提升容器，提升钢丝绳，井架（或井塔）还有安装，卸载设备等等，是矿井提升设备的主要组成部分。第一章箕斗的选择已知下列基本参数：矿井年产量：矿井深度：矿井年工作日：天矿井日工作小时数：装载高度：卸载高度：散集容积质量：1.确定合理的经济速度==0.4式中:H——提升高度(m);——装载高度(m),=16m;——矿井深度(m),=350m;——卸载高度(m),=24m;则:==0.4=0.4=7.43m/s2.估算一次提升循环时间式中:——提升加速度,估取=0.8;——箕斗在卸载曲轨内爬行时间,取=10s;θ——箕斗装载时间(休止时间),取θ=10s;则:=++υ+θ=3.确定一次合理提升量式中:——提升不均衡系数,取=1.15;——提升能力富裕系数,对多水平提升时应留有为1.2的能力富裕系数;——年工作日=300天;——日工作小时数.——矿井年产量=；则:4.选择标准箕斗查箕斗规格表,选标准箕斗JDS－9/110×4。其技术特征为：载重：Q=9t；自重：=10.7t全高:=13350mm.第二章选择提升钢丝绳提升钢丝绳是煤矿提升运输系统的一个重要组成部分，因此，《煤矿安全规程》（以下简称《规程》）对矿井提升钢丝绳有专门规定。近年来，尽管各矿按照《规程》的要求加强了提升钢丝绳的检查和保养，但是，每年仍然有断绳事故发生。

1断绳的类型

（1）松绳断绳。由于煤仓满仓或其它原因造成容器在卸载位置被卡住而继续下放容器，引起松绳，待卡容器原因消失后，容器自由落体迅速下降而冲击钢丝绳导致断绳。（2）过卷断绳。提升容器在减速阶段不能按规定进行减速，而是以全速运行冲击、碰撞防梁，导致钢丝绳断裂。（3）钢丝绳强度降低引起断绳。矿井淋水的酸碱度大，锈蚀严重，加之磨损严重并有断丝现象，导致钢丝绳强度降低。紧急停车时，由于冲击力大于钢丝绳的强度而造成断绳。（4）平衡尾绳断裂。在多绳提升系统中，发生断平衡尾绳事故。

2断绳的原因

影响钢丝绳断裂的主要因素如下：

（1）锈蚀钢丝绳受淋水、潮湿和酸性气体、杂散电流等作用，会出现应力集中，产生疲劳，金属变脆，钢丝绳抗拉强度和抗冲击强度降低。

锈蚀是造成平衡尾绳断裂的主要原因，也是提升钢丝绳报废的重要原因。（2）磨损。缠绕式绞车在多层缠绕时，在变层跨圈处产生对钢丝绳的挤压，称为“跨圈现象”，这种现象使钢丝绳既有横向滑动，又有纵向滑动，造成钢丝绳滑动段的剧烈磨损。斜井提升由于地轮不转或转动不灵活，造成钢丝绳磨损过快。（3）疲劳。长时间的反复弯曲，使钢丝绳疲劳，强度降低。实践证明，反复弯曲对钢丝寿命影响较大。所以单纯缠绕式提升机，下绕绳比上绕绳使用寿命要短。主井每天提升次数远多于副井，因此，提升钢丝绳弯曲次数多，易疲劳，这也是主井提升钢丝绳寿命明显低于副井的重要原因。（4）冲击和振动。提升钢丝绳在使用中经常承受各种冲击和振动，主要有以下几种：①松绳引起的冲击。松绳后，提升容器又自动下落，钢丝绳往往要遭受过大的冲击力。松绳长度越长，绳端载荷越大，则钢丝绳所受的冲击力也就越大。②过卷造成的冲击。提升容器高速过卷时，常会撞坏防撞梁，同时提升钢丝绳也要承受很大的冲击力。③钢丝绳运动产生的振动。井筒不直、罐道弯曲、罐道接头不好、罐耳与罐道间隙过大、箕斗井下装载水平使用托罐梁、斜井提升轨道铺设平直度及道接头不合要求等都会对钢丝绳产生很大的冲击和振动。（5）超载。

（6）保护装置不全或不起作用。

（7）检修时措施不力或方法不当。重载调绳，重载棚罐（箕斗），棚罐（箕斗）梁强度不够、位置不当，离合器定位销没有打入定位孔，离合器未合好导致指示误差。

（8）司机操作不当。司机责任心不强，业务素质差，操作不当，对事故前的许多征兆没有引起注意，也未采取正确处理措施，或因缺乏经验反应过慢，采取措施时为时已晚。

（9）提升钢丝绳超期服役或带隐患运行。

3预防断绳的措施

为了防止断绳，龙固煤矿根据具体情况，分别采取了如下措施。

（1）合理选择钢丝绳。（2）正确使用、维护钢丝绳。（3）防卡箕斗松绳。（4）防过卷。（5）预防过大的惯性力和冲击力。（6）防过载。箕斗提升实行定量装载，斜井提升杜绝超挂车现象。

（7）按《规程》要求健全各种保护装置，并按规定定期试验，确保各种保护装置灵敏可靠。

（8）加强对司机和信号工的安全培训，强化安全意识，增强责任心和提高分析处理实际情况的能力。信号工与司机协调配合，严格按照《规程》操作。

（9）对提升设备的调整和维修制定了切实可靠的措施，并严格落实。

（10）及时更换新绳。当提升钢丝绳锈蚀、磨损、断丝、安全系数等达到《煤矿安全规程》有关规定时，必须立即予以更换。

按表2—2提升和悬挂用的新钢丝绳在悬挂时的安全系数表（节摘自《煤矿安全规程》第376条）用途分类安全系数最低值备注单绳缠绕式提升装置专为升降人员9升降人员和物料升降人员时9混合提升时9多层罐笼同一次升降人员和物料升降物料时7.5专为提升物料6.5摩擦轮式提升装置专为升降人员9.2～0.0005—钢丝绳悬垂长度升降人员和物料升降人员时9.2～0.0005混合提升时9.2～0.0005多层罐笼同一次升降人员和物料升降物料时9.2～0.0005专为提升物料7.2～0.0005悬挂吊盘、水泵、安全梯抓岩机用钢丝绳6悬挂安全梯用的钢丝绳的安全系数最低值为9罐道绳、防撞绳、起重用的钢丝绳6悬挂风筒、风管、水管注浆管、混凝土输送管、电缆用的钢丝绳5拉紧装置用的钢丝绳5防坠器的制动绳和缓冲绳3按动载荷计算提升钢丝绳是提升系统的重要组成部分，它直接关系到矿井的正常生产和人员的安全，还是提升系统中经常更换的易耗品．在矿井提升中，根据用途，选用合适的钢丝绳，扬长避短，充发挥它们的效能。选择钢丝绳的类型，首先应按以下原则确定：（1）使用中不松股；（2）符合使用场合及条件；（3）符合《煤矿安全规程》的规定。同时还应考虑以下因素：（1）在井筒淋水大，水的酸碱度高，以及在出风井中，由于腐蚀严重，应选用镀锌钢丝绳；（2）在磨损严重条件下使用的钢丝绳，如斜井提升等，应选用外层钢丝尽可能粗的钢丝绳；（3）弯曲疲劳为主要损坏原因时，应选用接触式或三角股绳；（4）实践证明，提升钢丝绳用同向捻绳较好，多绳摩擦提升用左右捻各半：单绳缠绕式提升钢丝绳的选用原则是：为防止缠绕时松捻，钢丝绳的捻向应与绳在卷筒上缠绕时的螺旋线方向一致，目前单绳缠绕多为右旋，所以多选右同向捻绳；（5）罐道绳最好用半密封绳或三角股绳，表面光滑，耐磨损；（6）用于温度高或有明火的地方．如矸石山等，最好用金属绳芯钢丝绳。1.单绳端荷重式中： —— 一次提升量，=9000kg；——容器质量，=10700kg；则：2.钢丝绳悬垂长度式中：——井架高度，近似取值=32ｍ；——矿井深度，=310ｍ；——装载高度，=20ｍ；则：3.钢丝绳单位长度质量式中：——钢丝绳单位长度质量（）；——钢丝绳的公称抗拉强度，取=170；ｍ——钢丝绳的静力安全系数，查表取ｍ=9.2；则：按《矿山固定机械》手册表１－5－5推荐，选用6×19―1700―40―特―镀锌―右交叉捻，其技术特征为：钢丝绳直径：d=40mm；绳中最粗钢丝直径：D=2.6mm；钢丝绳全部钢丝断裂力总和：;每米重:p=57.17N/m。4.钢丝绳安全系数校核＞9.2所选钢丝绳满足安全要求，合格可用。5.钢丝绳的使用与维护使用中的钢丝绳润滑是非常重要的，它关系到钢丝绳的使用寿命及安全运行。润滑的作用归纳有三：保护钢丝不锈蚀；起润滑作用，减少钢丝绳的磨损；防止湿气、水分浸入绳内，并补充绳芯油量。在使用中要正确地选用润滑油。对润滑油提出以下要求：粘稠性好，能使油脂紧密粘附在绳上，振动、淋水也甩冲不掉；要有较好的粘温特性，低温时不硬化（龟裂），高温时不流失；防锈和润滑性能要好，不含酸碱性，应有一定的透明度，以便发现磨损及断丝。6.钢丝绳的检查和试验提升钢丝绳每天必须以0.3m/s的速度进行详细检查并记录断丝情况。有关断丝和钢丝绳断面缩小的极限要求和换绳要求见《煤矿安全规程》有关规定。钢丝绳如遭受卡罐或突然停车等猛烈拉伸时必须立即停车检查，遭受冲击拉伸的一段如果长度增长0.5%以上或有明显损伤，应更换新绳。多绳缠绕时由下层转到上层的一段绳，由于磨损严重，必须加强检查并且每季度移绳四分之一圈。钢丝绳的检查方法目前大量采用眼睛观察和用手捋绳检查，这不仅劳动条件差而且不能检查绳内部断丝情况，为此国内外已研制出了多种钢丝绳探伤仪器。例如“GXT-1型钢丝绳在线无损探伤仪”，采用漏磁交联放大原理检查钢丝绳内外断丝、磨损、锈蚀；对钢丝绳接头焊点及断面等有一定的定性、定量精度。新绳在使用前均应进行试验。试验合格的备用钢丝绳必须妥善保管。使用中的钢丝绳必须定期试验，《煤矿安全规程》规定除摩擦式提升机用钢丝绳和平衡尾绳以及30度以下斜井专为升降物料用的钢丝绳外，提升钢丝绳在使用过程中要定期作剁绳头试验。升降人员或升降人员和物料的钢丝绳自悬挂之日起每隔6个月试验1次，升降物料用的钢丝绳，自悬挂时起经过1年以后进行第一次试验，以后每隔6个月试验1次。钢丝绳的试验应严格遵守《煤矿安全规程》。第三章选择提升机和天轮1.提升机卷筒直径D〈〈规程〉〉规定：井上提升滚筒围包角大于90度的天轮，最小直径与钢丝绳直径之比不得小于80；立井天轮与钢丝绳二者直径比不得小于1200。则：据此选用提升机，其技术特征为：导向轮直径D=3m；许用最大静张力；最大静张力差；钢丝绳间距a=300mm减速器传动比i=11.5传动效率η=0.854.钢丝绳实际最大静张力的校验＜441000N5.钢丝绳实际最大静张力差的校验＜127500N由以上钢丝绳实际最大静张力和最大静张力差的校验可知所选提升机强度满足要求。6.天轮的选择据此可选用井上型固定天轮。其技术特征为：天轮直径=3.5m；变位重量。第四章提升机与井筒相对位置的计算1.确定井架高度根据《煤矿安全规程》第373条规定，考虑实际提升速度低于8m/ｓ取过卷高度。确定2.围包角的确定有导向轮时钢丝绳对摩擦轮的围包角：由于有导向轮时，由于D=3.25m时摩擦轮与导向轮间的高度差Hmd取6m.则：6.0075ma=300mmR=3mRd=3m则钢丝绳对摩擦轮的围包角为：第五章预选提升电动机1.确定电机额定转数考虑到箕斗容积选用较大，故预定同步转数有可估定额定转速；2.预选电动机功率实际提升速度则电动机功率；式中：——矿井阻力系数，箕斗提升时=1.15；——减速器传动效率，=0.85；——动力系数，取=1.2；则：根据以上计算，选择绕线型异步电动机其技术特征如下：额定功率；额定转速；电动机效率；过载能力飞轮惯量3.电动机额定拖动力提升系统总变位质量摩擦式提升机主导轮上的衬垫作用是：当提升钢丝绳端部荷载拉紧钢丝绳，并以一定的正压力，紧压在称垫上时，提升钢丝绳与称垫之间便产生很大的摩擦力，此摩擦力必须保证提升机在各种工作情况下，都不会出现提升钢丝绳在主导轮的称垫上有滑动现象。用作摩擦衬垫的的材料，应具有以下的性能：要有较高的摩擦系数，而且水或油类对摩擦系数的影响要小；具要较高的耐磨性能，磨损是时产生的粉尘，必须是对人和机器是无害的；应具有较高的压强；材料的来源要广，价格应低廉，加工和拆装应比较方便。1.电动机转子变位质量2.提升机变位质量3.天轮变位质量4.钢丝绳变位质量5.容器变位质量6.载荷变位质量则：第七章运动学参数计算1.主加速度的确定按充分利用电动机过负荷能力按减速器允许最大输出动扭矩：按动防滑条件（提升开始）：按减速器允许最大输出动扭矩，为了减轻动荷载，提高机械部分和电动机运行的可靠性，取值应留有余地。故本设计取=0.8.2.减速度的确定按自由滑行方式确定的减速度3.运动学参数计算初加速度：式中：——箕斗脱离卸载曲轨时的速度（）；——卸载曲轨长度，=2.35m；初加速时间：主加速时间：主加速行程：减速时间：减速行程：爬行时间：式中：——爬行距离，取=3m；——爬行速度，=0.5；等速行程：等速时间：一次提升循环时间：式中:——休止时间，具体所装的材料不同，休止时间不同查表取=16s4.提升能力校验实际年提升能力：万吨/年第八章动力学参数计算初加速开始:初加速终了：主加速开始：主加速终了：等速开始：等速终了：减速阶段由于采用机械制动方式,电动机已断电，故不计入。爬行开始：爬行终了：第九章电动机容量校验1.等效时间的计算1）等效时的计算2.等效力的计算等效力的计算3.电动机等效功率的计算电动机等效功率的计算＜4.工作过负荷校验式中：——力图中最大拖动力，=331200N则：5.特殊过负荷校验正常提升加速时，为了防止上切换力矩过于靠近