毕业论文-矿井提升机的设计.doc

第 58页目 录第一章. 概述11.1 矿井提升机的发展概况11.2 矿井提升机生产过程简介11.3矿井提升的特点2第二章 几种常见的提升机和运输设备的简介42.1 缠绕式、摩擦式提升机的工作原理42.1.1单绳缠绕式提升机的工作原理42.1.2多绳摩擦式提升机的工作原理52.2 缠绕式、摩擦式提升机的特点、存在的问题以及解决的方法82.2.1. 缠绕式提升机的特点、缺点以及问题的解决82.2.2. 摩擦式提升机的特点、缺点以及问题的解决92.2.3多绳摩擦提升机的缺点：92.3缠绕式、摩擦式提升机共同存在并难以解决的一些问题102.4 目前斜井提升常用的方式112.4.1.斜井串车提升的工作原理112.4.2. 斜井串车提升的优点和不足132.4.3. 斜井胶带输送机提升的工作原理142.4.4皮带输送机的分类152.4.5 斜井胶带输送机提升的优点及缺点15第三章 旋斗式连续提升机的简介与设计173.1旋斗式连续提升机简介173.1.1 旋斗式连续提升机的结构173.1.2 旋斗式连续提升机的工作原理173.1.3旋斗式连续提升机的构成183.1.4旋斗式连续提升机的优点：193.1.5旋斗式提升机的不足203.2.旋斗式连续提升机的设计计算223.2.1 设计参数：223.2.2主轴装置的设计计算223.2.2.1链斗的初步设计223.2.2.2提升链的设计与确定233.2.2.3斗链材料的选择253.3主动链轮计算283.3.1 驱动功率计算与电机选择303.3.2减速器选型323.3.3联轴器的选型333.3.4驱动链轮轴轴承和轴承座353.3.5主轴的设计及计算校核363.3.6链轮处键连接计算及校核393.4斗轴的设计403.4.1链的平衡轴设计413.4.2导向链轮的设计计算433.4.2.1导向链轮1的设计443.4.2.2a轴计算443.4.2.3b.导向链轮轴承选择463.4.2.4c.导向链轮轴校核463.4.3 制动器的选择计算47第四章 旋斗式连续提升机的改向方案设计484.1 四种传动方案的选择484.2 改向链轮联合传动的设计514.3改向轮系的设计52第五章 罐道梁以及管路的设计545.1概述545.2方案比较及选择545.3施工工艺545.3.1构件加工及防腐545.4封口及井盖门安装555.5 罐道梁 梯子间的安装565.6 管路安装565.7井底套架安装565.8电缆敷设56第六章 回煤系统的设计57参考文献58外文翻译部分：59英文原文59中文译文67致谢75 第一章. 概述1.1 矿井提升机的发展概况矿山生产的全过程离不开矿山运输和提升工作。因此，运输和提升工作的好坏直接关系到矿山生产能否正常高效进行。如果说运输线路是矿山生产的动脉，那提升设备则是其咽喉，可见其重要性和必要性。提升机是联系井下和地面的主要运输工具，矿井提升工作是整个采矿工程中的重要环节。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。矿井提升机是矿井提升设备中的动力部分，由电动机、减速器、主轴装置、制动装置、深度指示器、电控系统和操纵台等组成。根据提升机工作原理和结构的不同，矿井提升机有以下一些类型： 我国目前广泛使用的有单绳缠绕式双圆柱卷筒提升机和多绳摩擦式提升机两种。但在长期的使用中，它们的缺点逐渐显现出来，为了适应高效安全的新生产要求，我们急需寻求一种新型的提升机来逐步代替这些原本陈旧的设备，本文我们所研究的旋斗式连续提升机就是在此环境下呼之欲出的新产品。目前它还处于研发阶段，尚未得到大力推广，但理论工作已很充分，初步的投产使用情况也非常好，它的优点在实践中得到了很好的发挥。我相信，随着研制工作的进一步完善，旋斗式连续提升机的进一步改进，在未来的矿山生产中将发挥巨大的作用。1.2 矿井提升机生产过程简介矿井提升机是沿井筒提运矿石和废石、升降人员、下放材料和工具的设备。提升容器有罐笼和箕斗。根据井筒倾角的不同,提升容器分为立井用和斜井用两种.立井用提升容器主要是箕斗和罐笼,箕斗分为底卸式、侧卸式和翻转式,罐笼分为普通罐笼和翻转罐笼。斜井箕斗分为翻转式和后壁卸载式两种。罐笼可用来提升矿石、人员、材料与设备等，但是箕斗不能用来提升人员。不同类型矿井提升机的工作方式和工作环境各有所相同，但其根本的工作原理是相似的，矿井提升机提升原理示意图如图1-1所示：通过滚筒或齿轮的旋转带动皮带或链条升降，从而实现箕斗或罐笼的升降，在井下和地面之间往复运动，进行对煤和人员、货物的运输。 图1-11.3矿井提升的特点1. 安全性所谓安全性，就是不能发生突然事故。由于矿井提升设备在矿山生产中所占的地位十分重要，其运转的安全性，不仅直接影响整个矿井的生产，而且还涉及人员的生命安全。因此各国都对矿井提升设备提出了极严格的要求。在我国这些规定包括在煤矿安全规程只中。2. 可靠性所谓可靠性，是指能够可靠地连续长期运转而不需在短期内检修。矿井提升设备所担负的任务十分艰巨，不仅每年要把数十万吨到数百万吨的煤炭和矿石从井下提升到地面，而且还要完成其他辅助工作。一个年产150万吨的矿井，停产一天就要损失大约20万元。因此矿井提升机至少要服务二十年以上而不需大修。3. 经济性矿井提升设备是矿山大型设备之一，功率大，耗电多，大型矿井提升机的功率超过1000KW。因此矿井提升设备的造价以及运转费用，也就成为影响矿井生产技术经济指标的重要因素之一。 第二章 几种常见的提升机和运输设备的简介2.1 缠绕式、摩擦式提升机的工作原理矿井提升机按照工作方式分类如下： 我国目前广泛使用的有单绳缠绕式和多绳摩擦轮式两种，以下就重点介绍此两种提升机的工作原理。2.1.1单绳缠绕式提升机的工作原理 缠绕式提升机的主要部件有主轴、卷筒主轴承调绳离合器、减速器、深度指示器和制动器。示意图如下： 单绳缠绕式提升机是较早出现的一种类型，工作原理比较简单，就是将钢丝绳的一端固定在提升机的卷筒上，另一端绕过井架上的天轮与提升容器相连接，利用两个卷筒上钢丝绳的缠绕方向的不同，当提升机转动时，使两个容器一个上升一个下降，以完成提升任务，这种提升机在我国矿山中广泛使用。缠绕式提升机提升系统示意图如下： 我国使用的单绳缠绕式提升机，主要是圆筒形卷筒提升机，按卷筒数目的不同，有单筒及双筒提升机两种。双筒提升机在主轴上装有两个卷筒，其中之一与主轴固接（键装或热装），称为固定卷筒；另一卷筒则滑装在主轴上，通过离合器与主轴连接，称为游动卷筒。将两种卷筒做成这样的目的，是为了在需要调绳及更换提升水平时，两个卷筒可以有相对运动。单卷筒提升机只有一个卷筒，一般用于单钩提升，但是如果在单卷筒上固定两根钢丝绳，且其缠绕方向相反，也可作双钩提升，这时，由于一根钢丝绳自卷筒上松放，另一根则向卷筒上缠绕，卷筒表面得到了充分利用，所以单卷筒提升机相对于双卷筒提升机来说，质量和体积都小很多。不过单卷筒提升机做双钩提升时，绳长的调节颇为不便，为此，可以把单卷筒制成可分离式的两部分，一部分与主轴固接，另一部分通过离合器与主轴相连，这种型式的称为可分离式单卷筒提升机。2.1.2多绳摩擦式提升机的工作原理多绳摩擦式提升机的主要部件有主轴、主导轮、主轴承、车槽装置、减速器、深度指示器、制动装置及导向轮。由于使用了数根钢丝绳代替一根钢丝绳，钢丝绳的直径变小，摩擦轮虽变为摩擦筒（亦称主导轮）而稍有加宽，但其直径亦变小。钢丝绳直径有如下关系： 式中：用n根钢丝绳时提升钢丝绳直径； d 单绳摩擦提升的钢丝绳直径由于多绳不易在同一时间内断裂，故较为安全，多绳摩擦式提升机的结构图示如下： 由于开采深度的增加，需要缠在卷筒上的提升钢丝绳变长，因而矿井提升机的卷筒宽度加大，这带来了一系列问题，如提升机主轴太长、绳弦偏角太大、机器加重而使转动惯量加大等。为了解决这个矛盾，德国人Koepe提出将钢丝绳搭在摩擦轮上，利用摩擦衬垫与钢丝绳之间的摩擦力来带动钢丝绳运动。与卷筒缠绕式相比，摩擦轮的宽度显著地变窄了，同时由于跨度变小，提升机主轴的直径与长度均有所降低，结果显著地减轻了机器的重力，而且由于回转力矩的减少，亦将降低提升电动机的容量。多绳摩擦提升设备的布置方式可分为塔式和落地式两类。其提升系统示意图如下： 。 多绳摩擦提升机的结构特点是与它的动力传递原理以及安装特点密切相关的。即由于它是靠摩擦力来传递动力的，它必须有较高摩擦系数的衬垫，为了保持几根绳的绳槽处的深浅相同，即各绳的摩擦半径相同，需设切槽装置，为了补偿钢丝绳蠕动或滑动对深度指示器指示位置的影响，设置了深度指示器自动调零装置，为了在使用圆尾绳时尾绳可以松捻而避免打结，在罐笼底部下方设有尾绳悬挂装置。摩擦提升依靠衬垫与钢丝绳之间的摩擦力来传递动力，因此其工作可靠性就在于提升钢丝绳与安在主导轮上的摩擦衬垫之间是否产生滑动，即是否有足够的摩擦力。 2.2 缠绕式、摩擦式提升机的特点、存在的问题以及解决的方法 2.2.1. 缠绕式提升机的特点、缺点以及问题的解决 缠绕式提升机最大的特点是其结构及工作原理十分简单，就是利用钢丝绳的缠绕方向的不同来实现物料的提升。但是，正是因为其结构、工作原理简单也导致其存在以下很多的问题和不足。 (1).缠绕式提升机只能应用于浅井或中等深度的矿井中。这是因为在深井及大终端载荷时钢丝绳和提升卷筒容绳面积要求太大，这导致了提升机体积庞大，质量激增，使提升机的提升高度受到滚筒容绳量的限制，不适用于深井提升; (2).单绳缠绕式提升机的载荷由单根钢丝绳承担，因此单绳缠绕式提升机的钢丝绳直径往往很大； (3).缠绕式提升机的钢丝绳缠绕在卷筒上，因此其卷筒直径比较大，这就使其回转力矩比较大，这就使缠绕式提升机的质量比较大，从而使电动机的容量和耗电量也增大，所以提升机的效率比较低； (4).卷筒的直径比较大，这就使提升机的提升速度受到了限制，因此电动机的转速也比较低，减速器比较大； (5).缠绕式提升机的钢丝绳是缠绕在卷筒上，因此钢丝绳的弯曲次数比较多，这就导致钢丝绳的工作条件比较差，钢丝绳的寿命降低； (6).单绳缠绕式提升机是用单根钢丝绳提升容器，因此容器在提升过程中会发生转动，这就使提升容器的罐耳和罐道发生摩擦，产生摩擦阻力； (7).单绳缠绕式提升机由单根钢丝绳提升容器，因此它的安全性比较低。 缠绕式提升机存在的一些问题是可以通过改变其结构而解决的。例如：单绳缠绕式提升机的钢丝绳直径过大；单绳缠绕式提升机的提升容器的转动；单绳缠绕式提升机的安全性比较低。这些都是由于提升是靠单根钢丝绳承载造成的，要解决这些问题可以增加提升钢丝绳的数量，即采用多绳缠绕式提升机。而另一些解决不了的问题就要靠改变提升机的工作原理，采用摩擦式提升机来解决了。2.2.2. 摩擦式提升机的特点、缺点以及问题的解决多绳摩擦式提升机与单绳缠绕式提升机比较其主要优点：(1). 提升高度不受滚筒容绳量的限制，适用于深井提升；(2). 载荷是由数根钢丝绳承担，故钢丝绳直径较相同载荷下单绳提升小；(3). 摩擦轮直径显著减小；(4). 由于摩擦轮直径小，回转力矩减小，在提升载荷相同的情况下，多绳摩擦提升机的质量比单绳缠绕式提升机小1/41/5提升电动机的容量和耗电量也相应降低，设备的效率提高；(5). 摩擦轮直径较小，在相同提升速度下，可以使用转速较高的电动机和较小的减速器；(6). 钢丝绳是搭放在摩擦轮上，减少钢丝绳的弯曲次数，改善了钢丝绳的工作条件；(7). 采用偶数跟提升钢丝绳，钢丝绳的捻向是左右捻各半，消除了提升容器在提升过程中的转动，减少了容器的罐耳和罐道的摩擦阻力；(8). 数根钢丝绳同时承受载荷，提升工作的安全性大为提高，数根钢丝绳被同时拉断的可能性极小，因此可以不再使用防坠器，从而减少了提升容器的质量。 虽然多绳摩擦提升机解决了单绳缠绕式提升机存在的一些问题，但是多绳摩擦提升机自身也存在一定的缺陷与不足。2.2.3多绳摩擦提升机的缺点：1).数根钢丝绳的悬挂、更换、调整、维护检修工作复杂，而且有一根钢丝绳损坏需要更换时，为保持各钢丝绳具有相同的工作条件，往往需要更换所有的钢丝绳；2).因不能调节绳长，故双钩提升工作不适用于多水平提升；3).当井深超过1700m时，钢丝绳与容器在连接处的应力波动的较大，钢丝绳的故障增多，故钢丝绳摩擦提升不宜用于超深井提升。 要解决多绳摩擦式提升机钢丝绳的悬挂、更换等检修复杂、不适用于多水平提升、不宜用于超深井提升这些问题，不是单靠改变提升机的结构能够解决的。多绳摩擦式提升机本身的原理是利用多根钢丝绳和摩擦衬垫的摩擦力来传动的，因此要解决多绳摩擦式提升机的这些问题就必须改变其工作原理，因此这些问题并不是摩擦式提升机自身可以解决的。2.3缠绕式、摩擦式提升机共同存在并难以解决的一些问题 虽然缠绕式提升机的一些缺点是摩擦式提升机可以解决的，但是这两种提升机都存在一些难以解决的问题，主要表现为以下几个方面：1).基础配套设施投资大 现有提升机根据年开采量大小不同，一般都需58 m直径的井筒，这样才能满足提升机配套要求，而目前井筒施工平均每立方米工程费约为10001500元。再加上井架、井塔、绞车房和配电室等配套建筑（不包括办公设施），这些设施费用一般占基础设施投资的50以上。对于新建的一些现代化矿井，此项投资费用比例更高，一般按设计年产量计算，吨煤投资约为60万元左右。2).设备投资多 现有提升机价格主要由机械和电器两部分组成，机械部分（包括容器钢丝绳等）大约在200400万元之间。电控设备则悬殊很大，按直流或交流、模拟或数字、国产或进口等区别，价格从几十万元到上千万元不等。此外，容器自重比很大，一般自重和载重相比均在1以上，最高达到1.51.7。3).可靠性差 现有提升机在使用中经常发生机械和电器故障，特别是国产设备，维护、维修往往需要占用大量人力物力。其中绝大部分是电器故障，约占7080，有的甚至更高，使用中因故障造成的停产事故时有发生，究其原因是现有提升机运行状态变化复杂，且控制参数、控制点和参控电器元件太多所造成的。4).运转安全性差 由于现有提升机往往是往返运行，上下止点要求非常严格，所以提升机需要频繁启动，加速、减速、停车这些程序式工作均是通过司机操控电器执行元件来实现的，如操作失误或执行元件失效都会造成安全上的重大事故，如过卷、过放、滑绳等等。5).维护、维修工作量大 由于现有提升机电控复杂、故障多，所以需要配备专门的电器和机械维修人员，每天都安排有一定的检修时间，据统计，每天的维修时间约占提升机工作时间的1/51/6左右，每台提升机的维修人员一般为58人之间，有的多达十几人。6).运行效率低 现有提升机由于采用往返工作方式，所以每一工作循环都有爬行、加速、匀速、减速、装卸载过程。其中，爬行、装卸载时间占有很大比例，有些提升机特别是浅井提升，往往比正式运行时间大的多，再加上维护维修时间，那么现有提升机实际运行往往只能有3050的时间。7).经济效益差 现有提升机由于是间歇工作，往返制运行，所以操作要求很严格，一般都要配置司机班组、维修班组，这就需要很多人员。另外现有提升机是间歇工作、频繁启动、短时高速运行，所以需要拖动电机功率很大，往往是当量匀速工作制的24倍，这就造成大量人力和物力的浪费。 除此之外，现有提升机还有对环境要求高，后备保护复杂等问题，有些问题可以通过科技进步和技术改造解决或改善，但绝大多数问题都是由于运动形式所决定的，是很难彻底解决的。这些问题的存在，严重影响现有提升机的发展和采矿业经济效益的提高。因此，现代采矿业正在寻求新的提升设备来代替现在这种往返间歇式提升机，常见的一种是带式运输机，现已在许多企业采用，虽然其运转效率、安全可靠性都有所提高，但和现有提升机相比，在基础投资、设备投资、经济效益等方面仍无明显改变；另一种就是连续提升机，许多人预测这种提升机在二十一世纪矿山机械中将会被普遍采用，现已有雏形，如斗式提升机和夹持式皮带机等，两者都具有垂直连续提升之功能，但因受力状态、技术条件、材料、性能等一些问题难以解决，所以难以满足大运量、高运距的要求。2.4 目前斜井提升常用的方式对于煤层较浅，表土层不厚，水文地质条件简单的缓倾斜、倾斜煤层，一般采用斜井开拓。生产矿井的斜井提升，根据矿井条件可采用斜井串车、斜井箕斗及斜井胶带输送机提升。2.4.1.斜井串车提升的工作原理斜井串车提升有单钩、双钩之分，按车场形式不同，又可分为甩车场和平车场两种。斜井串车提升工作原理示意图如下：(1).甩车场单钩串车提升 甩车场单钩串车提升式由提升重串车和下放空串车两道工序组成。提升开始时，重串车在井底车场重串车甩车道上。由于甩车道的平坡度时变化的，并且串车又在弯道上运行，矿车容易掉道，所以要求初始加速度不能太大，0.3，速度业不能太大，即以1.5合适。当全部串车提过井底甩车场进入井筒后，以加速度加速到最大提升速度，然后等速运行。接近井口时，串车开始以减速度减速。全部串车提过道岔后，绞车断电并抱闸，重串车在栈桥停车点前停车。搬过道岔后，绞车松闸，重串车反向低速滑下甩入井口车场重串车甩车道。摘钩后挂上空串车。绞车把空串车从井口车场空串车甩车道低速提过道岔，并在栈桥上停车。搬过道岔后，电机反向运转，空串车沿车筒运行至井底车场空车甩车道进行摘钩，再挂上重串车，这就完成了单钩串车提升的整个循环。(2).甩车场双钩串车提升甩车场双钩串车提升与甩车场单钩串车提升基本相同，其特点之一是井上、下摘挂钩工作不同时进行。当重串车提过道岔后，空串车甩入井底车场空车甩车道上，这时并不进行摘钩工作，而是将重串车甩入井口车场重车甩车道进行摘挂钩，此时，井下空串车又被提起。当井口空串车被提到道岔后，井下空串车再一次甩入井底车场空车甩车道上进行摘挂钩工作，然后开始下一循环。另外，井口甩车场可以是两侧甩车，也可以是单侧甩车。单侧甩车即是左右两钩串车都甩向同一侧，假如井口甩车场设在井筒左侧，当右侧钩头上提重串车，提至井口道岔后，就要向左甩入井口车场，这时须从左钩钢丝绳上方通过，为防止压绳，应设置压绳道岔。压绳道岔形式很多，有的结构非常复杂。比较简单的是在右钩通往井口车场的轨道与左钩钢丝绳的相交处，将轨道做出缺口，使左钩钢丝绳陷入切口中运行，这样就避免了矿车压绳。为了防止右钩钢丝绳磨损，只有将右天轮抬高。(3).平车场双钩串车提升提升开始时，在井口平车场空车线上的空串车，由井口推车器以加速至1的低速并向下推进，同时井底重串车上提(与空串车相适应)。当全部重串车进入井筒后，绞车以加速到最大提升速度，并以此速度等速运行，重串车运行至井口空串车到井底时，绞车以进行减速，使之由减至，空串车进入井底车场时以低速运行，最后减速、制动、停车。这时，井口平车场内的重串车，在重车线上借惯性继续前进，当钩头行至摘挂钩位置时，迅速将钩头摘下并挂上空串车，此时，井下也摘挂钩完毕，打开井口空车线上的阻车器，准备下一循环。平车场单钩串车提升与双钩串车类似，只是上下无需同时进行摘挂钩，一般平车场多用于双钩串车提升。甩车场与平车场相比，甩车场较简单，布置紧凑，摘挂钩也安全，但由于甩车时电机需停车反转，再加上甩车的时间，使提升循环时间加长，因而运输能力较小，平车场的提升循环时间较短，如果运用得当，生产能力较大，但平车场需设推车机及阻车器等辅助设备，较为复杂。否则推车笨重，需工人多。在重车前进中摘挂钩很不安全，现已多用自动摘钩器。为改善劳动条件及维护车场设备，还需建筑井口棚。2.4.2. 斜井串车提升的优点和不足 斜井串车提升所需井筒的断面较小，因此投资较少，设备的安装比较容易，但斜井串车提升也有很多问题：（1） 斜井串车提升的上下车场复杂，不便于多水平提升；（2） 当井筒倾斜角度过大时，用串车提升容易撒煤；（3） 由于串车在弯道上运行，矿车容易掉道；（4） 串车提升的速度比较小，而且和摩擦式提升机一样，采用的是往返式的间歇运动，提升过程需要经历加速、匀速、减速的过程，因此其工作效率比较低；（5） 在串车提升的过程中需要摘挂钩，因此需要较多的工人，而且安全性也得不到保障，而且由于这种工作方式很难做到自动化。因此这也是导致其工作效率低下的一个重要原因；（6） 串车提升方式其机械设备也比较复杂，还需要在井下和井口建造车场，在井口还需要建造井口棚，因此设备的投资比较大，这也影响到了矿井的经济效益；（7） 串车提升机在提升完毕后还要下放空串车，而且甩车也需要时间，因此串车提升方式的工作周期比较长，而且做不到连续提升，这样就影响了提升效率。 这一系列的问题都是由串车提升的工作方式和运动形式决定的，因此想要通过改造现有设备来解决这些问题是比较困难的，如果想要解决这些问题只有通过改变其运动形式来解决。 2.4.3. 斜井胶带输送机提升的工作原理 带式输送机是目前井下巷道、矿井地面、露天矿及选煤厂中广泛应用的一种连续动作式输送货载的设备。其组成部分及工作原理如图所示： 带式输送机主要由输送带、托辊及机架、驱动装置、制动装置、拉紧装置和清扫装置等。 输送带多为胶带。从上图可见，胶带1绕经主动滚筒2和尾部换向滚筒3后，用机械接头法（如铰接活页式、铆钉固定夹板式及勾状卡子接头式等）或硫化胶合法，将两头接在一起，使之成为封闭环形带。胶带由上、下托辊4支撑着。用拉紧装置5将胶带拉紧，以保证正常运转时所需要得张紧力。工作时，主动滚筒被电动机带动而旋转，是借助于主滚筒于胶带之间的摩擦力带着胶带连续运行。货物装在胶带上和胶带一起运动。胶带输送机一般是利用上段胶带运送货物的，并且在端部卸载，利用专门的卸载装置也可在中间卸载。托辊架由落地式的，也有绳架吊挂式的。而落地式的又有固定式的（机架固定在地基上）和可拆移式两种。输送机的上段胶带利用一组槽形托辊支承，形成槽形，以增加装载断面积，下段为平托辊所支承，托辊内两端装有轴承，转动灵活，运行阻力较小。2.4.4皮带输送机的分类（1）.通用固定式 简称普通式，它是煤矿最早使用的一种胶带输送机。它的特点式托辊安装在固定的机架上，机架固定在地基上。由于它不能适应采煤工作面经常移动，输送机经常拆装的要求，因此这种输送机目前只适用于矿井地面选煤厂及井下主要运输巷道。（2）.可拆式 有两种可拆式输送机：一种是无螺栓联接机架的落地式，一种是绳架吊挂式。由于后者的拆装和调节更为方便，故在采区得到更为广泛的应用，其主要特点是机身结构用两根纵向平行布置的钢丝绳为机架，机身吊挂在巷道支架上，机身高度可以调节。（3）.可伸缩式 由于综合机械化采煤的迅速发展，工作面的推移速度越来越快，因此出现了可伸缩式胶带输送机。它的机身可以很方便地伸缩，比普通胶带输送机多一个储带装置，可以储存一卷胶带。为适应更长的距离，大运输量的需要，目前胶带输送机又有两种新的发展趋势：一是降低胶带的张力，如采用多点驱动的胶带输送机；二是提高胶带的强度，采用高强度（如钢绳芯）胶带。2.4.5 斜井胶带输送机提升的优点及缺点采用斜井胶带输送机提升，有其自己的优点： （1）.能连续运输、安全可靠而且运输量也比较大； （2）.每台设备运输距离长、运输能力大。因钢丝绳承担了牵引力，而胶带只起承载物料的作用，因而一台设备运距可大大加长； （3）.运行平稳，巷道清洁，中途物料散落少； （4）.适合水平、倾斜运输，而且可以乘人； （5）.由于单机长度大，中途转运次数少，操作简单，因而便于实现自动化。 虽然采用胶带式输送机提升具有以上一些优点，但是采用胶带输送机提升也有很多缺点和问题：（1） 初期投资打，设备安装时间长，并需要安设装、卸载设备和煤仓；（2） 要求井筒倾角不大于17，井巷要平直等；（3） 为了升降人员、提升矸石、下放设备材料等，还需要铺设轨道，因此胶带式输送机的投资比较大；（4） 胶带式输送机的结构比较复杂，机械设备比较多，因此其制造、安装的成本比较大，而且安装过程也比较复杂；（5） 由于胶带式输送机式利用胶带承载并提升物料，因此胶带的用量比较大，由于胶带的价格比较高，其在输送机成本中占很大比例。而且胶带式输送机的结构比较复杂，从而导致其机械设备也比较繁多，这就使胶带输送机的成本较高；（6） 由于有棱角的货物对胶带的磨损比较严重，因此胶带输送机不宜运输有棱角的物料。由于以上这些提升方式问题的存在，严重影响现有提升机的发展和采矿业经济效益的提高。因此我们想到了改造现有提升设备，但是以上所介绍的这些提升形式的存在是由其设备的特点、工作原理以及运动形式所决定的。所以这些提升设备存在的很多问题，单单靠对现有的设备做一些更新、改动是无法彻底解决的，最多也只是能减少这些问题对提升机工作的影响，那么这么多问题我们就没有办法解决了吗？我们能否就现有提升设备存在的问题设计研制新型的，能连续工作的连续提升机呢？而本次设计所研究的旋斗提升机就是一种新型的、连续工作的提升机，这种提升机采用数量众多的可旋转的小箕斗作为提升容器，它的工作是连续的，因此可以实现连续提升。旋斗提升机既可以实现纵向运动，也可以实现横向运动，它既适用于垂直提升，也可用于斜井提升。下面我们对旋斗提升机做一下介绍。 第三章 旋斗式连续提升机的简介与设计 3.1旋斗式连续提升机简介3.1.1 旋斗式连续提升机的结构 旋斗提升机主要由旋转式小箕斗、提升承力连接件、主动换向卸载筒组成，和现有主井提升机相比差别在于容器尺寸减少，数量增多，运行方式由正反向交替式改成连续式，速度降低，卸载点既可远离井口，也可靠近井口，既可垂直提升，也可水平、倾斜运输；和现有的普通斗式提升机相比差异在于斗容可任意增大，连续方式由固定改成转动，承力中心线和旋斗重心重合，倾翻卸载位置任意；与夹持式、协持式胶带输送机相比，差异在于承力件单位化和单一化。目前广泛应用于垂直提升的缠绕式提升机和摩擦式提升机，用于斜井提升的串车提升方式，它们的运动形式都是要经过加速、匀速、减速的过程，而且它们的运动方式都是往返运动的间歇式提升方式，它们将满载容器提升至地面后都要下放空载容器到井下，因此无法实现连续提升，从而大大影响了提升设备的工作效率。而旋斗式提升机的提升满载容器和下放空载容器是同时进行的，因此实现了连续提升，这样就大大提高了提升机的工作效率。旋斗式提升机的结构如图3-1，它是一个完整的主提升系统。包括井上、井下和电控三大部分。3.1.2 旋斗式连续提升机的工作原理 旋斗式提升机的工作原理如图3-1所示，提升承力连接件（牵引构件）4绕过驱动卷筒1和换向卷筒5，牵引构件上每隔一定距离安装一个旋转式小箕斗3，由驱动卷筒驱动，形成一个具有上升的有载分支和下放的无载分支的无端闭合回路，这种结构就实现了旋斗提升机的连续提升。旋斗能围绕斗轴6作360度任意角度旋转，其作用在于旋斗纵向提升或横向运动时，不管旋斗时空载还是满载，只要不进入卡位装置，旋斗的重心斗能保证和提升牵引力重心线重合，重心和旋转轴形成的平面始终垂直于水平面，物料从井下装入旋转式小箕斗，再由旋转式小箕斗提升至上部卸料口卸出，主动轮和导向轮中有一个作为卸载，卸载完毕后，当旋斗离开该轮时又能自动恢复垂直状态，从提升机的无载分支下放空载的小箕斗到井下，进行装载，从而完成提升机的一个工作循环。纵向导向轮8，横向导向轮9在型钢罐道10中运动，从而使牵引构件和旋转式小箕斗不能前后左右晃动，以此来保证提升机工作的平稳。旋斗式提升机的牵引构件采用的是高强度矿用圆环链，驱动和换向装置采用的都是链轮。 图3-13.1.3旋斗式连续提升机的构成 （1）除杂系统 刚从采煤面采掘的煤块大小各异，而且夹杂着大量的石块，由于我们采用的是旋斗提速，这些装载煤块的小箕斗体积较小，很大大块煤不能顺利装入，因此要设置除杂系统进行煤块的破碎和除杂。 （2）装载系统 煤块被破碎和除杂后被皮带输送机输送道煤仓，被破解成散装的物料通过煤仓的底部散落到皮带输送机，再由皮带输送机输送到装载设备，然后由装载设备不断的注入上升的空载小箕斗。 （3）卸载系统 物料经提升机提升至地面后，要经过一段距离的横向运动，当旋转式小箕斗横向运动到主动轮时，主动轮和导向轮中有一卸载轮，当旋斗运动到卸载轮时通过卸载轮上配置的卡位装置，经过卡位装置的准确卡位，使旋斗垂直卡入卡座，并随该轮同步旋转而翻转进行卸载，当物料从旋转式小箕斗倒出后，经过卸载轮下的皮带输送机被源源不断的输送到地面煤场。这时经过卸载的空载箕斗就形成了提升机的无载分支，沿着井筒被提升机输送到井下再进行装载，开始一个新的工作循环。3.1.4旋斗式连续提升机的优点：（1）基础配套设施投资少旋斗式提升机由于采用多斗容器，横向尺寸大为减少，所需空间尺寸仅为一般主井提升机的6070，这样井筒施工量一般可减少5070，和胶带输送机相比施工量可减少60以上，且不需要大型井架或井塔。（2）设备投资少旋斗式提升机由于采用连续运行方式，且机械设备简单，电控设备很少，因此，其设备投入和普通交流缠绕式提升机相比，可减少40，和直流模拟提升相比可减少5060，和用数字控制或是进口电控设备的提升系统相比，可减少70以上。（3）可靠性高控系统简单，机械系统的容器部分由于重量轻，对其结构要求和连接强度等都比较低，电器故障基本不会发生，机械故障也将大大减少，所以旋斗式提升机运转可靠性要大于现有提升机。（4）运转安全性好旋斗式连续提升机采用连续提升方式，且卡位卸载、连续装载，因此无过卷过放之忧。由于是低速连续运转，检修方便，也可避免断绳掉斗事故。（5）操作、维护维修工作量低由于电器控制系统和机械设备较现有提升机大为简化，可减少许多维护维修工作量。由于是连续提升，不需要配置专门司机，可由维修检验工人兼顾，这样可省去1/2的机电维修人员，且不必配备司机班组。（6）运转效率高旋斗式连续提升机因连续装、卸、运、提，可大大提高运行效率，其机械效率可由普通提升机的40以下提高到80以上，因此，在提升重量相同的条件下，旋斗式连续提升机可减少装机容量1/2以上，从而可节约大量的能源。（7）经济效益好由于旋斗式连续提升机设备投资费用和基础设施投入费用减少，安全性能提高等，可大大提高其经济效益，根据测算，如使用旋斗式连续提升机，提升经济效益可提高12倍。（8）自动化程度高由于旋斗机电控制很少，连续运行，无不可预见事故，所以旋斗提升机可实现完全自动化（除检修外）。3.1.5旋斗式提升机的不足正如任何事物都具有两面性一样，旋斗式提升机也不可避免的存在一些需要解决和必须注意的问题，下面列出该类提升机可能存在的问题，并给出对应的解决办法：（1）.大块物料提运阻力和冲击问题由于单个旋斗设计容积小，对于大块物料提升肯定会出现卡阻或便宜问题，且在连续装载过程中，转载装载距离是变化的，大块物料特别是质量坚硬物料势必会对旋斗外轴产生冲击、碰撞造成破坏。解决方法是装载前进行除杂、破碎。（2）.装载点的散落及扬尘问题由于采用连续提升机流放装载且旋斗是在运动中，一定会有些物料因偏流或反弹落入斗外，干燥的细粉料可能会形成扬尘。解决方法是进行连续回收和抽出式降尘。（3）.湿料的粘斗问题由于旋斗容积小，装载湿料时有可能会粘在斗底，翻斗时不能散落，连续运行时影响装载量。解决方法时设计扇面中深斗形，用不粘材料和清斗装置。（4）.承力件寿命问题旋斗连续提升机提升承力件既承担力的传递，又是旋斗固定基础，所以其寿命是该提升机的关键，其它斗式提升机之所以不能实现大运量、高运距，其承力件寿命也是其影响因素之一，我们拟采用多圆环链作承力件，主要依据是： 1）.现在圆环链材料和工艺的进步，使其强度大为提高，据资料介绍，国际上圆环链寿命已有连续运转5年的记录。 2）.煤矿刮板输送机用圆环链作为牵引件，其设备已经有23百米运距，如用在提升机上，其受力条件、工作条件、磨损条件要比刮板输送机好得多，因此采用多链作为承力件，其安全性、可靠性、维护维修及工艺性都有许多优点。（5）.检查检修对于旋斗提升机这是一个新型机械，无固定检修程序和经验，但如分解开来，则和其它通用机械一样，检修也很简单（因机械简单）。再之，我们在设计中可能出现故障的地方，我们都做了深入研究，包括易损件、检修工艺、检修工具，都做了详尽地考虑，尽可能也做到安装、检修、维护方便，本着安全可靠性第一、经济高效性第二地原则做好每一个原件的设计。 200米提升高度 年定150万吨煤项目普通提升机皮带旋斗基础设施井巷56提升机12、8斜巷2.2立孔施工方式人工开凿反井钻机费用(万元)35040033080机械装备(包括井筒设备)(万元)250350250电器装机功率1200KW1800KW3600KW400KW电控电器电机调速系统保护系统防爆软启动防爆开关防爆费用(万元)100-30016055总计(万元)700-1000840385吨煤运量成本(元)2.62.81.8注：成本包括电费、工资、折旧、大修等。3.2.旋斗式连续提升机的设计计算3.2.1 设计参数： 年产量90万吨原煤 井深300米 工作制度： 18h/天 ，300天/年3.2.2主轴装置的设计计算3.2.2.1链斗的初步设计小时提升量：181.5 (t) 式中： 提升不均匀参数，取1.1