矿井提升设备选型设计

提升设备选型设计一、提升设备选型设计原始资料：已知某矿矿井年产量为An=60万吨，矿井深度Hs=300米，装载高度Hz=18米。散煤容重Y=0.9吨/m3或0.92吨/m3，单水平开采。选择该矿主井采用双箕斗提升。、提升容器的选型1、 最大提升速度的确定最大提升速度按下式确定：Vm=0.3〜0.5H1/2式中Vm 最大提升速度，m/s；3〜0.5——系数，一般取其平均值，即0.4；H 提升高度，m；H=Hs+Hx+Hz，式中Hs 矿井深度，m；Hx一一卸载高度，箕斗提升Hx=15〜25m；Hz——装载高度，m；带入数据得出Vm=0.4X(300+18+18)1/2=7.33m/s2、 一次循环提升时间的确定一次循环提升时间按下式确定：T/=Vm/a1+H/Vm+u+0式中 T/一一一次循环提升时间，s；a1——假定加速度，一般可取0.7〜0.8m/s2；u一一箕斗在曲轨减速或爬行需要的附加时间，可取10s；0一一装卸载或换车时间，取10s；带入数据得出T/=7.33/6.8+336/7.33+10+10=75s3、 一次提升量的计算一次提升量按下式计算：Q/=(af・C.A.T/)/(3600・br・t)式中 Q/一一一次提升量，t/次；af——提升能力富裕系数，可取1.2；C——提升不均匀系数，可取1.15；A——矿井年产量，万t；br 300a；t 14h；带入数据得出：Q/=(1.2X1.15X600000X75)/(3600X300X14)=4.11t/次4、选择箕斗及其规格根据计算出的数据，选择型号JL-4型箕斗，其主要技术参数如下：箕斗名义载重量4t,箕斗斗箱有效容积4.4m3,箕斗自重4400Kg，箕斗总高8560mm，箕斗中心距1830mm，提升钢丝绳直径037mm。最大提升高度为500m，适应井筒直径4.5m，适应提升机型号为2JK—2.5。5、根据所选箕斗，计算完成生产任务的一次提升量Q、，完成生产任务的最大提升时间T及完成生产任务所需的最小提升速度Vm，，完成生产任务的一次最大提升量Q、，完成生产任务的最大提升时间T及完成生产任务所需的最小提升速度Vm按下式计算：Q=Vz・y式中 Vz——箕斗斗箱有效容积，m3；Y——散煤容重，取0.9吨/m3；带入数据得出Q=4.4X0.9=4吨T=(Q-3600・br・t)/(af・C・A)则T=(4X3600X300X14)/(1.2X1.15X600000)=73.04s2Vm=a1(T-u-0)-([a1(T-u-0)]2-4a1H}1/2Vm=0.8X(73.04-10-10)-{[0.8X(92.8-10-10)]2-4X0.8X336}1/2=15.5/2=7.75m/s（二）、提升钢丝绳的选择1、提升钢丝绳的选择参数计算按《煤矿安全规程》的规定，提升钢丝绳应按最大静载荷，并考虑一定的安全系数的方法进行计算。1） 、钢丝绳终端荷重钢丝绳终端荷重按公式Q+Qz计算：式中Qz 容器自重，t；带入数据得出钢丝绳终端荷重=4.4+4=8.4t2） 、钢丝绳悬垂长度钢丝绳悬垂长度按下式计算：Hc=Hj+Hs+Hz式中 Hc——钢丝绳悬垂长度，m；Hj——井架高度，取30〜35m；带入数据得出Hc=30+18+300=348m3） 、钢丝绳单位长度重量钢丝绳单位长度重量按下式计算：P/NQ+Qz/[1.1（6B/ma）-Hc]式中P/ 钢丝绳单位长度重量，Kg/m；6B——钢丝绳公称抗拉强度，Kg/cm2；国家标准规定钢丝绳公称抗拉强度每15Kg/mm2为一级，共分5级，即140、155、170、185、200（Kg/mm2）。一般斜井选用140及155，立井选用155及170。ma——钢丝绳的安全系数，《煤矿安全规程》的规定，专门升降人员的钢丝绳maN9，专门升降物料的钢丝绳maN6.5。带入数据得出P/N8.4X1000/[1.1（170000/6.5）-348]=3.87Kg/m4）、根据计算的P/值查相应的结构形式的钢丝绳规格表，选择6X19股034(1+6+12)绳纤维芯钢丝绳，其主要技术参数如下：钢丝绳直径34mm，每米长度重量4.871Kg/m，全部钢丝绳破断力总和Qq不小于736000kg。2、验算钢丝绳安全系数钢丝绳安全系数按下式验算：ma=Qq/(Q+Qz+P-H)则ma=736000/(4000+4400+4.871X348)=7.52>6.5。计算所得的ma值大于《煤矿安全规程》的允许值，所选钢丝绳安全系数满足符合要求。、提升机及提升电动机的选择设计1、 提升机滚筒直径的选择按钢丝绳直径d选择：地面提升机D/N80dmm，带入数据计算的D/N80X34N2720mm。按钢丝绳中最粗的钢丝直径6选择：地面提升机D//N12006山山，带入数据计算的D//N1200X2.2N2520mm。2、 计算提升机最大静张力和最大张力差最大静张力按下式计算：Fj=Q+Qz+P-H式中 Fj——最大静张力，Kg；则Fj=40000+44000+4.093X336000=97752Kg最大张力差按下式计算：Fc=Q+P-H式中 Fc——最大张力差，Kg；带入数据计算得Fc=40000+4.093X336000=537.52Kg根据以上计算，查表选择2JK-3/11.5型提升机，其主要技术参数如下：卷筒数量2个，卷筒直径D=3500mm，卷筒宽度B=1500mm，钢丝绳最大静张力Fj=130000Kg，最大张力差Fc=115000Kg，提升速度不大于10m/s，电动机转速不大于750r/min，机器旋转部分的变位质量为16300kg,两滚筒中心距为1628mm，减速器为ZHLR-170，减速器输出最大转矩180Kg・m，减速器传动比为11.5，滚筒中心高为650mm。3、 滚筒宽度验算滚筒上缠绕钢丝绳的宽度按下式计算：B/N[(H+30)/n・D+n](d+e)式中 B/——滚筒上缠绕钢丝绳的宽度，mm；n 摩擦圈数，n=3；e——相邻两圈绳的间隙宽度，一般取2〜3mm；B/N[(336000+30)/3.14X3000+3](34+3)=1440mmV1500mm。因主提升机设备不提人钢丝绳可缠两层，故满足要求。4、 计算提升速度V/m=n・D・ne/60•i式中V/m 提升机实际速度，m/s；ne 提升机额定转速，r/min；i——提升机额定传动比；计算数据见下表'、、Ivmn098074059049011.513.310.18.056.69207.695.84.633.876303.763.873.035通过计算选Vm=8.05m/s,ne=590r/min,i=11.55、 估算电动机功率电动机功率按下式计算：N/=(kQV/m/102・n)・P式中 N/——电动机功率，Kw；k——矿井阻力系数，箕斗取1.15；n——减速器传动效率，双机传动取0.85；P——动力系数，箕斗取1.2〜1.4；带入数据，则：N/=[(1.15X4000X8.05)/(1000X0.85)]X1.3=566Kw6、 估算电动机转速电动机转速按下式计算：n/e=60XV/m・i/n・D式中n/e 电动机转速，r/min；带入数据，则n/e=(60X8.05X11.5)/(3.14X3)=590r/min7、 选择提升机电动机根据估算出的电动机功率和电动机转速，查电动机规格表，选择YR630-80/1180三相交流绕线型异步电动机，其技术参数如下：额定功率630Kw，额定电压6kv，额定转速740r/min，效率92%，飞轮转矩(GD2)d为5180Kgm2。8、 选定天轮天轮直径的计算与提升机滚筒直径的计算相同所以D/T=80X34=2720mm，查天轮规格表选用固定天轮，型号为TSG3000/18型，天轮直径Dt=3m，变为质量G/t=781Kg。、提升机与井筒的相对位置的确定1、井架高度对于不密封井架：Hj=Hx+Hr+Hg+0.75Rt+1式中 Hj——井架高度，m；Hx——卸载高度，m；取18米Hr——提升容器全高，8.56m；Hg——过卷高度，Hg=8.25mRt 天轮半径，m；带入数据计算得Hj=18+8.56+8.25+0.75X1.5+=36.9m2、 滚筒中心线与井筒提升中心线的水平距离对于有斜撑的井架，为了使斜撑不影响提升机基础滚筒中心线与井筒提升中心线的水平距离，需要按下式验算：LsN0.6Hj+3.5+D式中Ls——滚筒中心线与井筒提升中心线的水平距离，m带入数据计算得LsN0.6X36.9+3+3.5=28.64m，选Ls=30m。3、 计算钢丝绳弦长和内外偏角值根据一定的Ls值，计算钢丝绳的实际弦长Lx和内外偏角值a1、a2,按下式计算：Lx=[(Ls-Dt/2)2+(Hj-C)2]1/2a1=arctg([B-(S-a)/2-3(d+e)]/Lx}a2=arctg([(S-a)/2-(B-B/)]/Lx}式中 C——滚筒中心与井口水平之高差，为1〜2m；B 已选定的提升机标准宽度，为1.5m；B/——钢丝绳的实际缠绕宽度，B/=Bm；S——两天轮间的距离，为1.83m；e——相邻两圈绳的间隙宽度，一般取2〜3mm；a——两滚筒之间的间隙，a=1628-1500=0.128m；带入数据，则Lx=[(36.9-1)2+(30-1.5)2]1/2=45.84mV60m,符合要求。双层缠绕时，内偏:a1二arctg{[1.5-(1.83-0.128)/2-3(0.035+0.003)]/45.84)=1.068°W1°30'，符合要求，外偏角:a2=arctg([(1.83-0.128)/2]/45.84)=0.67°W1°30'，符合要求。4、计算钢丝绳倾角值钢丝绳下绳仰角B1按下式计算:B1=arctg[(Hj-C)/(Ls-D/i/2)]+arcsin[(D/i+D)/2Lx]则B1=arctg[(18-1)/(30-1.5)]+arcsin[(3+3.5)/(2X45.84)]=42°06‘>15°,符合要求。5、提升机与井筒相对位置见图二图3-1 提升机与井筒的相对位置、运动学动力学1、 提升系统的变位质量提升系统总变位重量为：G=Q+2Qz+LpP+2G/t+Gt+Gd式中 G——提升系统总变位重量，Kg；Lp——提升主绳全长，Lp=Hz+Hs+Hj+Lx+Ly+(n/+n)・n・D，式中Ly——实验绳长，按规定为30m,n/——多层缠绕为避免长期咬绳而加的备用圈数，一般为4圈；带入数据得出Lp=348+45.8+30+3X3.14X3=422mGd——电动机变位重量，Gd=(GD2)d-(i/D)2，式中(GD2)d——电机转子的回转力矩(Kgm2)，则Gd=5180X(11.5/3)2=76117N；则G=4000+21X4400+2X40.93X422+163000+76117+2X78X10=417282N提升系统变位质量：m=G/g=417282/10=41728Kg重力加速度，为10s2/m。2、 速度图参数箕斗提升初加速度a0：a0Wv02/2h0式中 v0——立井箕斗滑轮进、出曲轨时速度，为1.5m/s；h0——标准箕斗卸载长度，为2.35m；则a0W1.52/2X2.35=0.48m/s2主加速度a1：速器允许的传动力矩计算a11=[2Mmax/D-(KQ+PH)]/(Em-Gd/10)=[2X18000/3-(1.15X40000X40.93X336)]/(41728—76117/10)=1.77m/s2式中 My——减速器的允许传递最大力矩，180000Kg・m、利用电动机过负荷能力计算a12=(Fd-[KQ+P(H-2h0)]}/m式中 Fd——电动机启动时可能产生的拖动力，Fd=0.75〜0.85入Fe,式中 Fe——电动机的额定力，Fe=(1000e/vm)・n=(1000X630/8.05)X0.92=72000N入——电动机过负荷系数，查得为2.3。则Fd=0.8X2.3X72000=132480Kg则a12=(32480-1.15X40000-40.93X336)/41728=1.08m/s2《煤矿安全规程》规定，立井升降物料时a3W1.2m/s2,故选取a1=0.8m/s2、提升减速度a3：a3=(KQ-PH)/E=(1.15X40000-40.93X336)/108806=0.77/s2按提升减速度符合a3W1.2m/s2的要求，选取a3=0.8/s2、速度图各参数计算曲轨中加速度时间为：t0=v0/a0=1.5/0.48=3.125s箕斗的卸载距离为：h0=1/2Xt0v0=1/2X3.125X1.5=2.35m主加速度时间为：t1=(vm-v0)/a1=(8.05—1.5)/0.8=8.188s主加速度阶段的行程为：h1=[(vm+v0)/2]Xt1=[(8.05+1.5)/2]X8.188=39.1m减速阶段时间为：t3=(vm-v4)/a3=(8.05-0.5)/0.8=9.44s减速阶段的行程为：h3=[(vm+v4)/2]Xt3=[(8.05+0.5)/2]X9.44=40.36爬行行程为：h4=3m爬行速度为：v4=0.5m/s爬行时间为：t4=h4/v4=3/0.5=6s等速阶段行程为h2二H-h0-h1-h3-h4=336-2.35-39.1-40.36-3=251.2m等速阶段的时间为：t2=h2/vm=251.2/8.05=31.2s一次纯提升时间T/=t0+t1+t2+t3+t4=3.125+8.188+31.2+9.44+6=57.95s一次提升循环总时间为：T2=T/+0=57.95+8=65.95s9---休止时间取8S、实际提升能力与富裕系数实际年提升量为：A/n=[(300X14X3600)/(CTx)]Q=(15120000X4)/(1.15X65.95)=79.74万吨实际富裕系数为：aj=A/n/An=79.74/60=1.32，满足要求。5、力图计算提升开始的拖动力：F0=KQ+PH+ma0=1.15X40000+40.93X336+41728X0.48=79782N出曲轨时：F/0=F0-2Ph0=79782-2X40.93X2.35=79590N主加速开始：F1=F/0+m(al-a0)=79590+108806X(0.8-0.48)=92943N主加速终了：F/1=F1-2Ph1=92943-2X40.93X39.1=89742N等速开始：F2=F/1-ma1=89742-41728X0.8=56360N等速终了：F/2=F2-2Ph2=56360-2X40.93X251.2=35800N减速开始：F3=F/2-ma3=35800-41728X0.8=2418N减速终了：F/3=F3-2Ph3=2418-2X40.93X40.36=-886N爬行开始：F4=F/3+ma3=886+41728X0.8=32496N爬行终了：F/4=F4-2Ph4=32496-2X40.93X3=32250N速度图及力图见图①、提升系统的变位质量：06、电动机功率的验算按电动机温升条件验算、提升电动机等效时间Td的确定Td=1/2(t0+t1+t3+t4)+t2+1/30带入数据Td=1/2X(3.125+8.188+9.44+6)+31.2+1/3X8=47.24S、提升电动机等效力Fd的确定Fd=[(jT0F2dt)/Td]1/2式中jT0F2dt=[(F02+F/02)Xt0]/2+[(F12+F/12)Xt1]/2+[(F22+F2F/2+F/22)Xt2]/2+[(F32+F/32)Xt3]/2+[(F42+F/42)Xt4]/2,带入数据得出 JT0F2dt=[(797822+795902)X3.125]/2+[(929432+897422)X8.188]/2+[(563602+56360X35800+358002)X31.2]/2+[(24182+389.22)X(-886)X9.44]/2+[(324962+322502)X6]/2=15.96X1010Kg带入数据得出Fd=(15.96X1010/47.241/2)=58130N、提升电动机等效功率Nd的确定Nd=(Fd・vm)/(1000・n)二(58130X8.05/(1000X0.85)=550Kw满足电动机的温升条件NeNNd，符合规定。按过负荷条件验算4）、正常过负荷验算为了保证提升电动机正