1号副矿井提升选型设计----大学毕业设计论文.doc

1号副井提升选型设计
1原始资料:
年产量An=180万吨,井筒长度,LT＝1080米,提升水平+236，井口标高为+525，井筒倾角β＝18°, 矸石松散密度1.6t/m3 ，年工作日300天,日工作时间14小时,最大班下井人数240人，电压等级6000伏。
2提升容器及提升方式的选择
提干石选用1吨固定车厢式矿车，型号：MGC1.1-6，参数：容积V=1.1m3，矿车自重Mz1=610kg，最大载重1800kg，外形尺寸（mm）2000×800×1150。
运送人员选用XRC15-6/6型号的斜井人车，参数：轨距600mm，最大速度4m/s，使用倾角10°—40°最大牵引力50Kn，外形尺寸：长×宽×高即3600×1200×1604（mm），质量1300kg/车，共4节车厢，每节可乘15人，满载人数60人。
斜井串车提升方式有两种：单钩甩车场和双钩甩车场。
单钩甩车场的优点：地面车场及井口设备简单，布置紧凑，井架低摘挂安全方便，井口断面小，建井投资低适合多水平开采。缺点：提升循环时间长，提升能力小，每次提升电动机换向次数多，操作复杂。
平车场没有以上缺点，车场通货能力大，提升操作简单方便，但平车场需要设置阻车器等辅助设备，且井口断面大，建井投资高，只适合单水平开采。
红庙矿是多水平开采，且主井采用皮带运输，副井只提干石、下料、升降人员等，故选用单钩甩车场的提升方式。
提升示意图2—1及所选速度图2—2：

提升示意图2-1

所选速度图2-2
3确定一次提升量及矿车数的确定
3.1一次提升量的确定
（1）提升斜长度及一次提升循环时间的估算
上、下甩车道均取30米,则
L＝LT＋Lk＋LD
＝900＋30＋30
＝960 m
TX =2×++θp
=2×
= 656.43 s （2—1）
式中：L ——为提升斜长
Lpc ——为井口车场平均长度
Vpc ——为串车在车场内的平均速度 1m/s
θp——为车场内摘挂钩时间取 25 s
Vp ——为提升平均速度 Vp=0.9V´m（ m/s）
Vm ——规程规定升降人员或物料时，Vm≤5m/s，初选人车最大速度为4m/s，故初取速度为V´m =3.5m/s。
（2）一次提升量的确定
m＝An18%
＝
＝ 10.72吨/次 （2—2）
式中：C——为提升不均匀系数规定只有一套提升设备取1.25
af——提升富裕系数取1.2
Tx——一次提升循环时间656.43s
An——年产量 An18%为矸石年产量
br——年工作日数300天
t ——日工作小时14小时
3.2矿车数的确定
（1） 根据一次提升量计算串车
n1=
=
=6.1（个） （2—3）
圆整每次应提升7个矿车
式中：m1为一个矿车载重量，m1 =φρν=1×1.6×1.1=1.76吨
φ ——规定井筒倾角20°以下取1
ρ ——矸石的松散密度
v ——矿车的容积
（2）按连接器强度计算矿车数
n2≤
＝
＝7.8(个) （2—4）
式中：m1、mz1——单个矿车的载货量及其自身质量，kg；
f1——矿车运行阻力系数矿车为滚动轴承f1=0.015；
g——重力加速度，10m/s2。
每次应提7个矿车，最后确定每次提升7个矿车。
（3）验算下放人车时车钩的强度
根据生产情况和人车参数，井口可一次下放4辆人车，满座60人。人车载重量和人车自身重量的总合所受的下滑力不的超过连接器允许承受力60kN。
即 g（60mr+4mc）（sinβ+f1cosβ）
=10（60×70+4×1300）（sin18°+0.015cos18°）
=30.39kN （2—5）
30.39kN小于60kN，故人车满乘60人连接器强度足够。
式中：mr、 mc 分别是每个人的重量70kg和人车自身重量1300kg：
其他符号与上相同。
4钢丝绳选型计算
提升钢丝绳是矿井提升设备的一个重要组成，合理选择钢丝绳，不仅关系到提升设备的可靠性和经济性，也利于矿井的安全生产，由于斜井提升的环境条件，要选用面接触的钢丝绳。
4.1钢丝绳每米质量
（1）钢丝绳悬垂长度：L0= LT+Lch+ L′
=900+14+1.5×14+15+8.41+0.75×1
=960m （2—6）
式中：L′= LB+Lt+Lg+0.75Rt为井口到天轮的长度
LB——为井口到岔口的距离取10—15米，取15米
Lt——道岔到串车停止时钩头位置的距离LT=1.5 Lch
Lch——为串车总长度2×7=14米
Rt——天轮半径初取1米
Lg——为过卷长度取.8.41米（查矿山固定机械手册）
（2）钢丝绳每米质量：
mp≥
==3.92kg/m （2—7）
查 周廼荣，严万生 主编。《矿山固定机械手册》钢丝绳选用表，选面接触的钢丝绳
型号：6M（7）—1550 mp =4.221 kg/m
d=32mm σ=3.8mm Qp=664000 N
4.2安全系数验算:
（1）提升矸石时：
ma=
=
=11.9 远远大于《规程》规定的7.5 （2—8）
（2）升降人员时：
ma=
=
=16.72 （2—9）
大于《规程》规定的乘人ma不小于9的要求，符合要求。
根据以上两条所选钢丝绳满足要求。
5提升机选型
2.5.1滚筒直径计算:
D≥80d＝80×32＝2560mm
D≥1200σ=1200×3.8=4560 mm （2—10）
最大静张力为：
Fjmax=ng（m1+mz1）（sinβ+f1cosβ）+mpLg（sinβ+f2cosβ）
=7×10（1760+610）（sin18°+0.015cos18°）+
4.221×960×10（sin18°+0.25cos18°）
=75789.07 N （2—11）
查 周廼荣，严万生 主编。《矿山固定机械手册》选 BM3000/2030-2 型提升机
参数：D=3000mm B=2030mm
Vm〞=3.7m/s i=30 机器旋转部分的变位质量mj=11t
减速器输出的最大转矩 〔Mmas〕=180kNm
Fjmax =100000N
5.2滚筒宽度的验算：
Dp=D+
=
=3.03 m

=1.94 m 小于滚筒实际宽度2.03 m，合适。 （2—12）
式中：Dp ——多层缠绕时平均直径
Bˊ——提升机所需的缠绳宽度
ε ——因滚筒直径3米，所以ε取3mm
K ——取2层，根据《规程》规定提升人和物料的斜井提升，允许缠绕2层。
则 所选提升机合适。
6提升机与井架相对位置计算:
6.1天轮选择:
选固定天轮,根据《煤矿安全规程》规定围包角大于90°时，其直径为：
DT＝80d＝80×32＝2560㎜
查 毋虎城，裴文喜 主编。《矿山运输与提升设备》表5-6选 TSG3000/18型 。
参数 ： DT＝3000㎜ ； 变位质量mT＝7810N标准天轮。
6.2井架高度:
HJ＝L＇sinβ´
＝46.13×sin10°=8.1m （2—13）
即：HJ 取8.5 m
式中：L＇—井口至钢丝绳与天轮接触点之间的斜长。
即：
L＇=LB+Lt+Lg+0.75Rt =15+1.5×14+9+0.75×1.5=46.13 m
LB——为井口到岔口的距离取10—15米，取15米
Lt——道岔到串车停止时钩头位置的距离LT=1.5 Lch
Lch——为串车总长度2×7=14米
Rt——天轮半径为1.5米
Lg——为过卷长度取9米
β´ —栈桥角度一般取9°—12°，取10°。
6.3钢丝绳弦长的计算
（1）计算钢丝绳的最小弦长
（2—14）
式中：LXmin————最小弦长
B——滚筒宽度2米
α——《煤矿安全规程》规定：“天轮到滚筒的钢丝绳，最大内外偏角不得超过1°30′。
（2）滚筒中心线到井架中心线的水平距离
（2—15）
圆整取38米。
（3）计算实际弦长
（2—16）

没有超过60米，符合要求。
式中：Hj——井架高度
C0——滚筒中心线至井口水平的高差，一般取1m-2m。
（4）实际内偏角计算:
α＝arctan
＝arctan
=1.48°=1°28′＜1°30＇ （2—17）
符合规定要求，不发生咬绳，满足要求。
以上均符合要求。提升机与井筒的位置图如2—3所示：

提升机与井筒的位置图2—3
7预选电动机
7.1估算电动机功率：

式中：Fjmanx——最大静张力 （2—18）
Vm〞——提升机的标准速度
ηj ——减速器的传动效率
φ ——功率的备用系数
7.2估算电动机转数：
n= （2—19）
查 毋虎城，裴文喜 主编。《矿山运输与提升设备》7-9表选：YR630—8/1180 电动机。
参数：Pe=630kw ne=741 r/min ηd=92 GD2=4780 V=6kV
7.3计算提升机实际最大速度：
Vm= （2—20）
提升机实际最大速度Vm=3.88m/s＜5m/s，同时又小于所选人车最大速度4m/s，符合《煤矿安全规程》对最大速度的要求。
7.4电动机的变位质量：
（2—21）
8运动学计算
8.1提升速度图各参数：
（1）提升机最大速度为 Vm＝3.88m/s
（2）初加速度 a0≤0.3m/s2 取a0＝0.3m/s2
（3）车场内速度 V0≤1.5 m/s 取V0=1.5 m/s
（4）主加减速度 a1=a3≤0.5m/s2 取a1=a3=0.5m/s2
（5）摘挂钩时间 θ1=20s
（6）电动机转向时间 θ2=5s
8.2一次提升货物循环时间：
（1）速度图各阶段运行时间及距离的计算
a、重车在井底车场运行：
初加速度：T01= （2—22）
等 速：
s （2—23）
则车场运行时间：tD=t01+t02=5+17.5=22.5 s
b、串车提出车场后
加速度阶段：

m （2—24）
减速阶段：
s m （2—25）
等速阶段：
m
s （2—26）
式中：L——为提升斜长L=LD+LT+Lh=30+900+15=945 m
LD——井底车场长度为30米，
LT——井筒斜长为900米
Lh——井口至道岔口距离取15米。
井口甩车运行阶段：
th= s （2—27）
式中：LK为井口车场长度取30米
（2）一次提升循环时间：
TX=2（tD+t1+t2+t3+θ2+tk+θ1）
=2×（22.5+4.76+228.65+7.76+25+5+20）
=627.34s （2—28）
式中： θ1＋θ2＝20＋5＝25 s
8.3提升人员一次循环时间
TR= （2—29）
式中： L´T=870m升降人员时的提升距离，一般较井筒斜长少30—40米。 a=a1=a3=0.5m/s； Vmax=3.88m/s ； 人员上下车时间θ3=90s。
由计算实际的提升矸石时间627.34s和提升人的时间660s小于估算的循环时间667s，故能完成任务。
8.4验算实际提升能力及自然加、减速度
a、年实际提升能力
（2—30）
b、提升能力富裕系数
（2—31）
能满足设计要求。
自然加减速度无须验证，因为斜井倾角18°大于6°自然加速度以达到要求，故不需要验算。
c、最大班工人下井时间：
T60min=min （2—32）
符合《规程》规定最大班工人下井时间不超过60min，满足要求。
式中：n最大班工人下井次数=次
d、最大班提升矸石量：
（2—33）
e、最大班提升矸石次数：
（2—34）
式中：n —— 一次提升矿车数
m1 —— 一个矿车的矸石质量 t
f、最大班提升矸石的时间：
（2—35）

计5.45小时符合《规程》规定的不超过5.5小时的要求。
9动力学计算
9.1变位质量计算：
钢丝绳全长；
=960+38.73+3×3×3.14+4×3.14×3+30
=1094.67m （2—36）
式中：L0——钢丝绳的悬垂长度
LX——钢丝绳的弦长
——滚筒上的三圈不动圈
——四圈错动圈
提升系统变位质量
重车上升和空车下放的变位质量分别是：

=7（1760+610）+1094.67×4.221+11000+781+47800
=80971.6㎏ （2—37）

=7×610+1094.67×4.221+11000+47800+781
=68471.6㎏ （2—38）
9.2动力学计算:
a、上提重车组前半循环的基本动力方程为

提升开始时：

=7×10（1760+610）（sin18°+0.015cos18°）+4.221×
10×（960-0）（sin18°+0.25 cos18°）+80971.6×0.3
=100081 N （2—39）
加速终了：

=100081-4.221×10×3.75（sin18°+0.25 cos18°）
=99994 N （2—40）
低速等速开始：
=99994-80971.6×0.3=75703 N （2—41）
低速等速终了：

=75703-4.221×10×26.25（sin18°+0.25 cos18°）
=75067 N （2—42）
加速开始：

=75067+80971.6×0.5=115553 N （2—43）
加速终了：

=115553-42.21×12.8（sin18°+0.25 cos18°）
=115258 N （2—44）
等速开始：

=115258-80971.6×0.5=74772 N （2—45）
等速终了：

=74772-42.21×887（sin18°+0.25 cos18°）
=54300 N （2—46）
b、重车沿井口栈桥提升（β=10°）
减速开始（矿车以全部进入栈桥上计算）

=70×2370（sin10°+0.015cos10°）+42.21×15.05
（sin10°+0.25cos10°）-80971.6×0.5
=31258.92677+266.7141946=-8960 N （2—47）
减速终了：

=-8960-42.21×15.05（sin10°+0.25cos10°）
=-9227 N （2—48）
甩车场运行部分：

=-70×2370（sin18-0.015cos18）+80971.6×0.3
=-24608 N （2—49）

=-24608-42.21×3.75（sin18-0.25cos18）
=-24619 N （2—50）
F5=
=-24619+80971.6×0.3
=-328N （2—51）

=-396 N （2—52）
=-396-80971.6×0.3
=-24687 N （2—53）

=-24698 N （2—54）
速度力图2—4所示。
10电动机功率校验
10.1按温升条件
等效力： （2—55）

=

=5.0037516+9.9622978+6.3395827+9.6007897+1456179560
=117.46×1010N2s
等效时间：
=
=254.4 s
则有：

电动机的等效容量为：
Pe=630kw （2—56）
故按升温能满足要求。
10.2过负荷条件

（2—57）
故能满足过负荷要求
式中：Fmax——速度图中最大的力
Fe——初选电动机的额定力
λ——初选电动机的最大过负荷系数
11提升设备电耗:
+
=

=17195742.34 Ns （2—58）
一次提升电耗：
（2—59）
实际电耗：（串车在甩车道上或空车上提运行的电耗及提升附属装置的电耗按5%计算。
则有：
（2—60）
吨煤电耗:
（2—61）
年电耗：
（2—62）
一次提升有效电耗:
（2—63）
式中：H——为提升高度LTsin18°。
提升设备效率:
（2—64）