立井多绳罐笼毕业设计说明书.docx

中国矿业大学2009届本科生毕业设计 第77页
1 绪论
1.1概述
矿山提升运输是矿山运输的咽喉，占有重要地位，是井下与地面联系的主要工具。它的主要用途是沿井筒提升有益矿物和矸石，升降人员、设备、下放材料等。
矿山运输分为矿物运输和辅助运输。矿物运输的同时，还需要运输矸石，材料，设备和人员，这就是辅助运输，它在矿山生产中占有重要地位，因为矿井每年都有很大的矸石运量，此外材料设备种类规格多，运输地点分散，上下班时要求在短时间内把人员运送到指定地点，这一切都离不开辅助运输。
由于运输线路长且由多个环节和各种运输设备配套而成，如果线路的某个环节中断，就会使工作面和其他工作地点的作业陷入停顿，甚至导致全矿停产，因此，运输系统工作的好坏直接关系到矿山生产能否正常进行。所以，有人把矿山运输形象的比作矿山生产的动脉。
在矿井生产事故中，运输事故占很大的比例，据统计，有1/4以上的安全事故发生在运输接，因此，安全生产离不开运输的安全。
从经济角度看，运输费用在生产成本中占很大比重，因为地面级井下运输设备很多，运输工人和装载工人数几乎占全矿工人的一半。因此，正确配置运输设备及合理组织运输工作，对提高煤的产量、降低生产成本和提高工人劳动生产率有重要作用。
矿井运输任务很多，概括起来大致有下列工作：
（1）把工作面采下的无聊经由井下巷道及井筒运输提至地面指定地点，如煤矿选煤厂和铁路装车煤仓。
（2）把掘进工作面掘下的矸石经由井下巷道及井筒提升至地面矸石山。
（3）往返运送人员和矿井生产用的设备、材料等。
矿井运输的特点主要有：
（1）井下运输设备在巷道中工作，由于受到井下巷道空间的限制，因而运输设备结构应紧凑，尺寸应尽量小。
（2）井下运输环节多，运输线路长短不一而且经常变化，水平和倾斜线路交叉相连，同时还有装载、卸载等辅助设备，为了适应各种不用工作条件的需要，矿井运输要求有多种类型。
（3）井下运输的流动性强。随着工作面的推进，运输线路需要伸长和缩短，运输设备的工作地点也要随之改变，因此，某些运输设备要便于移动。此外，运输设备在井下工作时，工作条件比较恶劣，在周围环境中往往存在沼气和粉尘，因此，要求井下运输设备要耐腐蚀，耐粉尘，并且具有防爆性。
了解矿井运输的特点对于相关的工程技术人员来说是非常重要的，这样才能有的放矢，合理地设计或选择现场适用的运输设备，确保各种设备的合理配套使用和安全使用。
辅助运输大部分是通过罐笼来实现，主要应用于矿井提升的副井提升。罐笼分为普通罐笼和翻转罐笼两种，其中普通罐笼应用广泛，而普通罐笼又种类繁多，分为单绳和多绳，单层和多层，矿井应根据需要选择合适的罐笼，从而提高生产效率，降低生产成本，最大程度发挥罐笼的功用。
矿山提升设备是矿山较复杂且庞大的机械-点起机组，在工作中一旦发生故障，就会严重影响矿井的正常生产，甚至造成人身伤亡事故。为此，要掌握矿井提升设备的构造、工作原理、性能、设备选择、运转理论等方面的知识，以便于可以合理的选择和维护使用，使其确保高效率和安全可靠的运转。
矿井提升设备按照用途可以分为主井提升设备和副井提升设备。主井提升设备主要用于提升有益矿物（如提升煤炭或者矿物）；副井提升设备用于辅助提升（如矸石，升降人员、设备，下放材料等）。按提升容器可以分为箕斗提升设备和罐笼提升设备。按提升机类型可以分为缠绕式提升设备和摩擦式提升设备。按井筒倾角可以分为立井提升设备和斜井提升设备
1.2矿井提升设备
矿井提升设备主要由提升容器、提升钢丝绳、提升机、天轮、井架、装卸载设备及电气设备等组成。
提升容器按用途和结构课分为箕斗、罐笼、矿车、吊桶等。
箕斗分为立井箕斗和斜井箕斗，专用于主井提升。
图1-1为单绳缠绕式提升机箕斗提升系统
立井箕斗多采用底卸式，底卸式箕斗分为平板闸门箕斗和扇形闸门箕斗。以单绳立井平板闸门箕斗为例：其结构如图1-1所示，主要由斗箱、框架、连接装置及闸门等组成。

图1-1单绳缠绕式提升机箕斗提升系统
1——提升机；2——天轮；3——井架；4箕斗；5——卸载曲轨；6——煤仓；7——钢丝绳；8——罐笼；9——煤仓；10给煤机；11——装在设备
立井卸载原理：当箕斗提升至地面煤仓时，卸载滚轮进入安装在井架上的卸载曲轨内，随着箕斗提升，固定在箕斗框架上的小曲轨同时向上运动，则滚轮在卸载曲轨作用下，沿着箕斗框架上的小曲轨向下运动，并转动连杆，使其通过连杆锁角为零的位置后，闸门就借助煤的压力打开，开始卸载。在箕斗下放时，以相反的顺序关闭闸门。平板闸门底卸式箕斗较扇形闸门卸载时井架受力小，卸载曲轨短，装载时撒煤少，且动作可靠。

图1-2平板闸门底卸式箕斗
1— —连接装置；2罐耳；3——活动溜槽板；4堆煤线；5——斗箱； 6框架；7——闸门；8——连杆；9——滚轮；10——曲轴； 11——平台；12滚轮；13——机械闭锁装置
图1-3为竖井普通罐笼提升系统示意图。
其中一个罐笼位于井底进行装车，另一个罐笼位于井口出车平台，进行卸车，两条钢丝绳的两端，一端与罐笼相连，另一端绕过井架上的天轮，缠绕并固定在提升机的滚筒上。滚筒旋转即可带动井下的罐笼上升，地面的罐笼下降，使罐笼在井筒中坐上下往复运动，进行提升工作。

图1-3竖井普通罐笼提升系统
1——提升机；2——钢丝绳；3——天轮；4——井架；5——普通罐笼；6——矿
1.3罐笼简介
1.3.1罐笼的基本结构
罐笼是一个类似于罐的用钢板做成的多用途的提升容器。它既可以提升煤炭和矸石，也可以升降人员、运送物料和设备。罐笼主要用于副井提升，也可以用于小型煤矿的主井提升。在煤矿的提升运输中有非常重要的作用。
罐笼按钢丝绳的数目可以分为单绳罐笼和多绳罐笼。按层数可以分为单层罐笼、双层罐笼和多层罐笼。按其所装矿车的名义载重量可以分为1t、1.5t和3t罐笼。

图1-2单绳1t普通标准罐笼结构简图
1——提升钢丝绳；2——双面夹紧楔形绳环；3——主拉杆；4——防坠器；5——罐耳；6——淋水棚；7——横梁；8——立柱；9——钢板；10罐门；11拐到；12——阻车器；13——稳罐罐耳；14——罐盖；15——套管罐耳
图1-2单绳1t普通标准罐笼，提升钢丝绳绕过双面夹紧楔形绳环与罐笼的主拉杆连接。罐笼是由横梁、垂直立柱通过铆接和焊接结合成的金属框架结构，周围用不同厚度的钢板包围，罐笼四角为切角形式，这样既有利于井筒布置又制作方便。罐笼顶部有半圆弧形淋水棚和可以打开的罐盖，以供运送长材料用，罐两端设有帘式罐门，为了将矿车推进罐笼，罐笼底部敷设轨道，为了防止提升过程中发生跑车事故装有阻车器。
在罐笼上设有罐耳并使其紧靠在罐道上保证罐笼平稳的沿着罐道运行。罐道可分为刚性及柔性两种，刚性罐道有钢轨罐道、木罐道及组合罐道三种；柔性罐道即钢丝绳罐道。罐笼上部还设有防坠器（又称为断绳保险器）。
罐体是承载的金属结构，是罐笼的重要组成部分，由骨架（横梁7和立柱8组成）、侧板、罐顶、罐底及轨道组成。罐笼顶部设有半圆弧形的淋水棚6和可以打开的罐盖14，以便运送长材料时用。罐笼两端设有帘式罐门10，以保证提升人员时的安全。
连接装置是连接提升钢丝绳和提升容器的装置，包括主拉杆、夹板、楔形环等。多绳罐笼与单绳罐笼稍有不同。
罐耳与罐道配合使用，使提升容器在井筒中运行稳定，防止发生扭转或者摆动。
阻车器防止提升过程中矿车抛出罐笼。
防坠器当提升钢丝绳或者连接装置断裂时，防坠器可以使罐笼平稳的支撑在井筒中罐道或者特设的制动绳上，以免罐笼坠入井底。
多绳罐笼结构与单绳罐笼稍有不同，它不设防坠器，使用的专用悬挂装置可与数根提升钢丝绳连接并可实现钢丝绳张力的调整。罐笼底部设有尾绳悬挂装置。
1.3.2罐笼的优缺点
罐笼的设计应使其结构坚固，重量轻，并能运送井下大型设备，一般采用普通钢材只做。为减轻重量，也可以采用铝合金和高强度钢材只做罐笼。
提升容器主要是箕斗和罐笼。箕斗的优点是：质量轻，所需的井筒断面积小，装卸载可自动化，且时间短，提升能力大。缺点是：井底及井口需要设置煤仓和装卸载设备，只能提升煤炭，不能升降人员、设备和材料，井架较高，需要另设一套辅助提升设备。
罐笼的优点是：井底及井口不需要设置煤仓，可以提升煤炭、矸石，下放材料，升降人员和设备，井架较矮，有利于煤炭分类运输。罐笼的缺点是：质量大，所需井筒断面积大，装卸载不能自动化，而且时间较长，生产效率较低。
选择箕斗还是罐笼，需要根据多方面的技术、经济指标来确定。一般可以根据矿井的年产量来确定：年产量45万t以上可选用箕斗做为主提升设备，罐笼作为辅助提升设备；年产量小于45万t时，则选用罐笼作为主提升设备，而且同时完成辅助提升任务。
1.4钢丝绳
钢丝绳是提升系统不可缺少的重要部分。钢丝绳钢丝为优质碳素结构钢，一般直径为0.4~4mm。矿井提升抗拉强度一般采用1700Mpa以下的。钢丝绳表面有光面和镀锌（常用于摩擦提升）两种。绳芯分为金属芯和纤维芯。
纤维绳芯的作用：（1）减少股间钢丝的接触应力；
（2）缓和弯曲应力；
（3）储存润滑油，防止绳内钢丝锈蚀。
金属绳芯的特点：与相同断面的纤维绳芯相比，金属断面大，抗破断能力大，具有耐横向压力大，不易变形等特点。但其柔软性差，不耐腐蚀。
1.4.1钢丝绳的分类、特点及应用
按钢丝绳的捻法分
可分为右交互捻（ZS）、左交互捻（SZ）、右同向捻（ZZ）、左同向捻（SS）四种。标记代号中，第一个字母表示钢丝绳的捻向；第二个字母表示股的捻向；“Z”表示右捻向，“S”表示左捻向。
左捻：按左螺旋方向将股捻成绳。
右捻：按右螺旋方向将股捻成绳。
交互捻：绳中的股的捻向与股中丝的捻向相反。
同向捻：绳中的股的捻向与股中丝的捻向相同。
特点：同向捻钢丝绳柔软，表面光滑，接触面积大，应力小，使用寿命长，绳有断丝时，断丝头部会翘起便于发现，所以矿井提升多用同向捻钢丝绳。但同向捻钢丝绳有较大的恢复力，稳定性较差，易打结。交互捻钢丝绳的结构稳定
按钢丝在股中互相接触情况分
（1）点接触钢丝绳 股中各层钢丝捻距不等，钢丝间呈点接触状态。这种钢丝绳造价较低，但钢丝间接触应力大，特别是钢丝绳在绕过滚筒和天轮时，钢丝有应力集中和二次弯曲现象，所以寿命较短。
（2）线接触钢丝绳 股中各层钢丝以等捻距捻制，钢丝间呈线接触状态。这种钢丝绳工作时应力降低，耐疲劳性能好，结构紧密，无二次弯曲现象，寿命较长。
（3）面接触钢丝绳 它是将线接触钢丝绳股进行特殊碾压加工，使钢丝产生塑性变形而呈棉接触状态，然后再捻制成绳的。面接触钢丝绳具有结构紧密，表面光滑，不易变形，钢丝间接触面积大，刚性强和耐磨损等优点。
按绳股断面形状分
（1）圆形股绳 绳股断面为圆形。这种绳易于制造，价格低，是矿井提升应用最多的一种钢丝绳。
（2）异形股绳 绳股断面形状有三角形和椭圆形两种。
三角股钢丝绳：强度比同直径圆形股绳要高，承压面积大，外层钢丝磨损小；外层钢丝粗，排列方式好，抗挤压性能好，尤其是在多层缠绕时，过渡比较稳定；寿命比圆形股长。
椭圆股钢丝绳：支撑面积大、抗磨损性能好，但绳的稳定性差，不适于承受较大的挤压力。这种绳股多用来与其它绳股捻制成多层不旋转钢丝绳
1.4.2钢丝绳结构选择
（1）对于单绳缠绕式提升，一般宜选用光面右同向捻、断面形状为圆形股或三角股、接触形式为点或线接触的钢丝绳；对于矿井淋水大，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）在磨损严重的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；斜井串车提升时，宜采用交互捻钢丝绳。
（3）对于多绳摩擦提升，一般应选用镀锌、同向捻(左右捻各半)的钢丝绳，断面形状最好是三角股。
（4）罐道绳最好用半密封钢丝绳或三角股绳，表面光滑，比较耐磨。

2 设计方案的确定
2.1重要部件设计方案的选择
2.1.1 首绳悬挂装置
悬挂装置是罐笼与钢丝绳的连接机构，属于安全设备。目前国内大部分矿井都采用液压螺旋式悬挂装置、液压垫块式悬挂装置和多绳提升钢丝绳张力自动平衡悬挂装置。
螺旋液压式调绳器，在调绳时用手压泵向各个油缸同时注入液压油，由于油缸是相互连通的，而且缸径又相同，当载荷全部由油压支承时，每根钢丝绳的张力基本上是平衡的。此时可将此位置用钢丝绳固定，以避免正常工作中泄露。若将所有油缸内的活塞用液压油顶到中间位置，并将圆螺母退到螺杆末端，在油路系统充满油后，将右路阀门关闭，即能够实现提升过程中各钢丝绳的自动平衡。这种装置的优点是安全可靠，调绳方便，可迅速实现钢丝绳张力平衡。
垫块式液压调绳装置的调绳程序为：当发现提升钢丝绳张力不平衡后，停车安装液压系统调绳，在液压调绳后，用垫块固定位置，拆除液压系统。此种调绳装置不能实现钢丝绳张力自动平衡。
图2-1多绳张力自平衡悬挂
多绳提升钢丝绳张力自动平衡悬挂装置，是针对目前国内外普遍使用的液压螺旋式悬挂装置和液压垫块式悬挂装置调绳器存在的不能自动调整钢丝绳张力而研制的。装置采用密闭连通辅以抽拉式扣环结构的自动平衡系统，具有安全可靠、紧凑美观的特点，能高精度实现钢丝绳张力在动、静状态的自动平衡，提高提升机运行安全可靠性和运行效率，减少了衬块的不均衡磨损和车削绳槽次数，延长了钢丝绳、衬块的使用寿命，大大减轻了维护工作量。
经过比较决定选择多绳提升钢丝绳张力自动平衡悬挂装置。
2.1.2导向装置
滚轮罐耳是安装在罐笼上，沿刚性组合罐道上下运行的导向装置。其作用是既可以作为罐笼沿罐道运行的导向轮，又可连接罐笼与罐道，传递罐笼
与罐道之间的作用力。它既是罐笼安全平稳运行的重要装置，又是影响井筒装备工作稳定性的关键件。
图2-2滚轮罐耳
滚轮罐耳是罐笼与井筒设备相互作用的媒介，其工作性能的好坏对井筒刚性装备的工作质量有着十分重要的作用。罐笼上必须配有适合该罐笼与井筒罐道条件的滚轮罐耳。
对滚轮罐耳的基本要求为：滚轮支撑装置应能平缓的将动负荷作用到罐道上，能阻尼罐笼横向振动；罐笼横向振动的振幅不应超过刚性罐耳与罐道之间工作表面的实际间隙；横向振动的阻力应随着罐笼横向运动速度的增加而成正比地增长；滚轮应永远保持正常的压向罐道，而不随滚轮外胎的磨损和振动振幅等的变化而有所改变。只要满足上述要求即可保证罐的安全。

2.1.3本体
本体是由上中下盘、阻车器和立柱组成。
悬挂与本体的连接采用直接连接方式，取消主副吊杆和四角板，将悬挂装置直接连在主梁上，这样既降低了井塔高度与罐笼高度，又大大减轻了本体的重量，结构简单、安装方便。
上盘体式罐笼的主要受力件，它承担着罐笼的全部载荷重、设备自重和尾绳重量及运行过程中滚轮与罐道的摩擦阻力等。因此，材料选取及工艺要求都非常严格。主梁是罐笼的主要受力件，从计算选材到加工制造都应引起高度重视。制造时必须要注意钢板的压制方向必须要受力方向一致，周边预留10~20rain的加工余量，切严格按照有关标准进行探伤检查，合格后才能组装成型。
阻车器采用滑动阻车器。
2.1.4尾绳悬挂装置
在多绳提升系统中，为了减少提升侧与下放侧的张力差，采用平衡尾绳是十分必要的。平衡尾绳一种为扁钢丝绳，另一种为圆钢丝绳，而这都能满足使用要求。但扁钢丝绳目前仍是由人工编织的，成本高，产量少，接个贵且质量不能保证，圆钢丝绳与之相反，做一选择圆钢丝绳。
现有的圆尾绳主要存在以下问题：
1） 由于选用不同直径的钢丝绳，其悬挂装置互不通用，悬挂装置规格多；
2） 悬挂装置的防水、防尘、防腐、防锈性能比较差；
3） 备件多，尤其是套筒；
4） 更换尾绳的准备工作量大且很复杂，要截好尾绳的准确长度，在尾绳的两端绳头适当长度与悬挂装置的套筒连接在一起，并浇注巴氏合金；
5） 做尾绳绳头工艺复杂，很难保证质量，尤其是用盐酸清洗钢丝时，钢丝绳的绳芯或多或少渗入盐酸，钢丝绳受腐蚀而影响尾绳使用寿命，一般比正常寿命缩短二年左右；
6） 更换尾绳时所需工作时间长，一般需用一周时间；
7） 尾绳长短没有可调性；
8） 尾绳备用多；
9） 国产尾绳大都采用手工编织而成，柔性差，本身质量不过关，悬吊起来自身不能形成一条垂线，且局部有扭转现象；
10） 尾绳悬挂的绳头固定方式是采用浇注巴氏合金的方法，其工艺师将连接头清洗加温镀锡，穿进绳头，将绳头清洗干净，再把每一股每一根丝分开、弯折、镀锡，装进连接套内，冷却后将连接套与旋转器连接，此工艺复杂，时间长，在使用过程中连接头根部有时出现断股情况，危及提升系统安全。

图2-3圆尾绳悬挂装置
新设计的圆尾绳悬挂装置为转环式结构。它是由一个单列推力球轴承、两个单列向心球轴承以及连杆、吊杆、锥形套等件组成，它的上部连杆是用轴销与框架的尾绳梁连接，下部通过锥形套筒通过合金浇注方法将尾绳头连接起来。尾绳的重量通过连接螺栓直接作用在推力轴承上，因此圆尾绳在提升过程中由于长度和重量的变化引起的扭转力通过推理轴承的旋转得到自动消除。
2.2设计方案确定
通过比较和计算设计，确定最终方案如下：
1） 首绳悬挂装置采用多绳摩擦提升钢丝绳张力自平衡悬挂装置；
2） 导向装置；
3） 采用上盘制动，扁钢立柱，悬挂装置与本体直接相连，取消主副拉杆与四角板，以便降低罐笼和井塔高度以及罐笼质量；
4） 阻车器采用轨道抓式阻车器；
5） 圆尾绳悬挂装置为转环式结构，由一个单列推力球轴承、两个单列向心球轴承以及连杆、吊杆、锥形套等件组成；
6） 罐笼门为外动力开闭。

3 设备选型及相关计算
3.1矿井提升条件
某矿年产量An=200万吨，井深Hs=800m，矸石容量rg=1350kg/m3，辅助运输采用名义载重为1t的固定矿车，电机车牵引，最大下井工人为400人。

3.2矿车的选择
矿车按照结构用途可以分为：固定车厢式矿车、翻转车厢式矿车、底卸式矿车、人车、材料车和运送炸药等特殊矿车。它可以提升煤炭、矸石，下放材料，升降人员和设备等。设计中选取1吨固定车厢式矿车的参数如下表3-1

表3-1 1吨固定矿车的参数
参数型号
容积（M3）
轨距（mm）
牵引高（mm）
质量（kg）
外型尺寸（长×宽×高）（mm）
MGC1.1-6
1.1
600
320
600
2000×800×1150

3.3罐笼的选取
副井提升多为罐笼提升，普通罐笼为多用途发热提升容器，它既可以提升煤炭、矸石，也可以升降人员、运送物料和设备。《煤矿安全规程》对专门用于升降人员与物料的罐笼做出如下规定：
1. 乘人层顶部应设置能打开的铁盖或者铁门，两侧装设扶手。当生事故时，抢救人员可以沿梯子上到灌顶，方便进入罐笼，对人员进行抢救或者对设备进行维修，同时也便于更换罐道和下放超长物料。
2.为保证人员的安全，并避免乘罐人员随身携带的工具活物料调入井筒，罐底必须铺满钢板，如果需要设孔时，必须设置牢固可靠的门两侧钢板挡严，并不得有孔。
3.进出口必须设置罐门或者罐帘，高度不得小于1.2m，罐门或者罐帘底部边缘至罐底的距离不得超过250mm，罐帘横杆的间距不得大于200mm，罐门不得向外开，门轴必须防脱。
4.提升罐笼的车厢内必须装有阻车器，以保证可靠的挡住矿车，防止提升过程中矿车溜出造成恶性事故。
5.单绳罐笼和多绳罐笼的最上层净高不得小于1.9m，其它各层净高不得小于1.8m。带弹簧的主拉杆必须设保护套筒。
6.罐笼内没人占的面积不得小于0.18m2。
罐笼的选取应参照矿车的名义载重量来确定罐笼的吨位，再参照生产条件选取罐笼如下表3-2
表3-2罐笼技术参数
名称
型号
装载矿车
乘人数
罐笼质量（t）
型号
车数
1t多绳双层四车罐笼（宽）
GDG1/6/2/4K
MGC1.1-6
4
76
9.28
罐笼总载量（t）
最大终端载荷（KN）
提升钢丝绳
尾绳数
主要尺寸
数量
直径mm
罐笼高
罐笼长
罐笼宽
8.74
276/378/547
4
28/32/39.5
2
8614
4750
1840

4 矿井提升钢丝绳的选择及计算
在正常提升中，提升矸石的作业载荷最重，以此条件来选择钢丝绳
4.1钢丝绳的选择计算
一次提矸量Q
Q=4rgV （4-1）
=4×1350×1.1
=5940kg
V————矿车的容积
rg————矸石容量
两罐笼中心距S的确定：
罐道有挠性和刚性两种，挠性罐道采用钢丝绳，刚性罐道一般用钢轨，各种型钢和放牧，刚性罐道固定在金属型钢或者特质的钢筋混凝土罐道梁上。木罐道容易腐蚀、变形大、磨损快、提升不稳定，同时也不能满足打载荷、高速度的要求，木罐道已逐渐被钢罐道和钢丝绳罐道所取代。刚罐道有钢轨罐道和用型钢组合而成的矩形罐道，钢轨罐道的侧向刚性小，易造成容器的横向摆动，因此钢轨罐道一般用于提升速度和终端载荷都不大的提升设备，组合刚性罐道的截面是空心矩形，组合刚性罐道刚性强，提升容器运行平稳，罐道与罐耳磨损小，适用于提升速度和终端载荷大的场合。当采用钢丝绳罐道时，容器与容器之间的间隙要求较大，增大了井筒的净断面积，井塔或井架的荷重增大。罐道可以分为正面、两侧和单侧面三种布置，单侧罐道布置主要用于钢轨罐道。正面布置比两侧布置的管道运行平稳。
《煤矿安全规程》规定，立井提升容器间及提升容器与井壁、罐道梁、井梁之间的最小间隙必须符合表4-1的规定。

表4-1
罐道和井架布置
容器与容器之间
容器与井壁之间
容器与罐道梁之间
罐道与井梁之间
备注
罐道布置在容器一侧
200
150
40
150
罐耳与罐道卡子之间为20
罐道布置在容器两侧
木罐道

200
50
200
有卸载滑轮的容器，滑轮与罐道梁间隙增加25
钢罐道

150
40
150
罐道布置在容器正面
木罐道
200
200
50
200

钢罐道
300
150
40
150

钢丝绳罐道
500
350

350
设防坠绳时，容器之间最小间隙为200
说明：表中多有尺寸单位为mm
设计时容器间隙的取值按照管道布置在容器正面且为刚性罐道。

图4-1罐笼间隙S的确定
S=B+300 （4-2）
B为罐笼的宽
公式中的300即为两提升容器之间的间隙取值
S=1840+300
=2140mm

图4-2多绳摩擦提升钢丝绳计算示意图
Hz————容器卸载高度
Hj————井架高度
Hc————钢丝绳悬垂长度
H0————尾绳最大悬垂长度
Hs————矿井深度
Hg————过卷高度
Hh————尾绳环高度
S————两罐笼中心距

Hc=Hj+Hs+Hz+Hh （4-3）
（1） 井深Hs
Hs=800m

（2） 尾绳环高度Hh
Hh=Hg+2S+0.5 （4-4）
式中0.5是考虑《煤矿安全规程》要求的在正常卸载位置以上0.5m处必须安装过卷行程开关。
《煤矿安全规程》规定立井提升装置必须备有符合下述规定的过卷高度和过放距离，罐笼和箕斗提升不得小于表4-2中的规定值。
表4-2 过卷高度的选取
提升速度（m/s）
≤3
4
6
8
≥10
过卷高度和过放距离（m）
4.0
4.75
6.5
8.25
10.0
立井中使用罐笼升降人员的加速度和减速度不得超过0.75m/s2，其最大速度不得超过用下式计算所得的数值，但一般不得超过12m/s
v=0.5Hs （4-5）
立井中升降物料时，提升容器的最大速度不得超过用下式所求得的数值
v=0.6Hs （4-6）
由公式（4-5）、（4-6）计算提升人和物料时的最大提升速度
根据公式（4-5）可知提升人员时
vmax=0.5×800=14.14m/s
根据公式（4-6）可知提升物料时
vmax=0.6×800=17m/s
考虑到煤矿提升的生产效率及提升人员和物料时的安全问题，对照表4-2可以知道Hg=10.0m
所以由式（4-4）可以求得
Hh=Hg+2S+0.5
=10+4.28+0.5
=14.78m
取为15m

（3） 装载高度Hz
对于罐笼提升，卸载高度
Hz=0
（4） 井架高度Hj
在井架高度未确定时，可以按照罐笼提升 Hj=15~25m来选取，在这里选择 Hj=25m
由以上选取值可以得到钢丝绳的悬垂长度
Hc=Hj+Hs+Hz+Hh
=25+800+0+15
=840m

（5）提升钢丝绳安全系数ma的确定
提升钢丝绳的安全系数是指钢丝绳拉断力的总和与钢丝绳的计算静拉力之比。提升钢丝绳的选择计算式提升设备选型计算中的关键环节之一，钢丝绳在运转中受有静应力、动应力，弯曲应力、扭转应力和挤压应力等，磨损和锈蚀也将损害钢丝绳的性能，在选择钢丝绳时都是按静载荷计算的。对钢丝绳的选取《煤矿安全规程》中规定其选取原则是：钢丝绳应该按照最大静载荷并考虑一定的安全系数来进行计算。对于多绳摩擦提升来说钢丝绳的损坏主要是弯曲疲劳损坏，所以在选取钢丝绳时优先选用线接触式或三角股钢丝绳，并且为了克服绳的需安装给罐笼导向装置造成的磨损，一般选用左右惗各半。
《煤矿安全规程》对提升钢丝绳的安全系数规定如表4-3

表4-3提升钢丝绳安全系数
用途分类
安全系数的最低值
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
9
混合提升
9
升降物料
7.5
专为升降物料
6.5
摩擦轮式提升装置
专为升降人员
9.2－0.0005Hc
升降人员和物料
升降人员
9.2－0.0005Hc
混合提升
9.2－0.0005Hc
升降物料
8.2－0.0005Hc
专为升降物料
7.2－0.0005Hc

表中的Hc即为钢丝绳悬垂长度由表4-3知混合提升的钢丝绳安全系数ma应按照下式进行计算
ma≥9.2－0.0005Hc （4-7）
由前面已经算出的Hc=840m可以求得
ma≥9.2－0.0005Hc
=9.2－0.0005×840
=8.78
（5） 提升钢丝绳主绳单位重力p（N/m）

p≥1nQ+Qz+4qcg0.11σB ma-Hc （4-8）
公式说明：
Q———— 一次提矸量
Qz————罐笼质量（包括与钢丝绳的连接装置）
qc————矿车自重
n————提升钢丝绳根数
σB————钢丝绳公称抗拉强度
ma————钢丝绳安全系数
Hc————钢丝绳悬垂长度
g————重力加速度
由前面计算可以知道：
Q=5940kg ； qc=600kg ； Qz=11920kg ； n=4
取钢丝绳公称抗拉强度σB=170kgf/mm2
ma=8.78 ； Hc=840 ； g=10m/s2
所以由公式（4-8）
p≥5940+11920+4×600×10/4×0.11×170×100028.78-840=39.27N/m

根据计算出的p值选取6△（30）股钢丝绳，规格如表4-4
表4-4提升钢丝绳技术参数
直径
钢丝总断面积
参考重力
钢丝绳公称抗拉强度（N.mm-2）
钢丝绳
钢丝
1400
1550
1700
1850
1×6股芯（铁丝）
第一层
第二层
钢丝破断拉力总和（不小于）
mm
mm2
N/m
KN
35.0
1.6
1.5
2.5
480.42
47.56
672.5
744.5
816.5
885

根据主绳情况，等重提升，计算圆尾绳的单位重力：
p1=2p=2×39.27=78.54N/m
选用6×37圆股钢丝绳为尾绳，参数如表4-5

表4-5平衡圆尾绳技术参数
直径
钢丝总断面积
参考重力
钢丝绳公称抗拉强度
钢丝绳
钢丝
140
155
170
185
钢丝绳破断拉力总和
mm
mm2
N/m
KN
47.5
2.2
843.47
79.29
1180
1305
1430
1560

4.2钢丝绳校验
实际计算提升钢丝绳安全系数
ma=Qq1n（Q+Qz+4qc）g+pHc （4-9）
公式说明
Qq————钢丝绳破断力总和
Q———— 一次提矸量
Qz————罐笼质量（包括与钢丝绳的连接装置）
qc————矿车自重
P————所选绳的每米重力
Hc————钢丝绳悬垂长度
由公式（4-9）得：
ma=816500/5940+11920+4×600×10÷4+40.57×840
=9.64≥8.78
所选钢丝绳满足设计要求。

5 本体
本体是罐笼的重要组成部分，它的重量大约占罐笼总重量的55%~60%，因此正确的选取本体的计算方法和甲酸情况对于保证本体具有足够的迁都和稳定性的基础上减轻本体自重、增加有效载重有重要意义。
5.1正常提升状态时的受力计算
5.1.1已知条件
罐笼总重量：11920kg
计算重量：9280kg
尾绳悬挂装置重量：128.35×3=385.05kg
载荷MGC1.1-6固定式1吨矿车重量：600×4=2400kg
矿车物料（矸石）总重量：1350×1.1×4=5940
每根尾绳重量：7.93×650=5154.5kg
三根尾绳总重：5154.5×3=15463.5kg
罐笼杆件的简化示意图如图5-1所示

图5-1罐笼简化杆件示意图
1——主梁；2——主横梁；3——上弦梁；4——中弦梁；5——内立柱；6——外立柱；7——下弦梁；8——道轨；9——尾绳梁

图5-2罐笼受载示意图
表5-1罐体承载杆件的截面性质

5.1.2载重时主梁的强度计算
（1）与多绳张力自平衡装置连接的主梁的计算
此梁的尺寸为1086×50×246mm
杆件受力简化如图5-3

图5-3主梁受力图
图中N与F间距为a=93，F与F间距为b=300
在罐笼正常装载时总重
Q=（9280+385+2400+5940+5154.5×3）×10=334685N
因为近似有Q=2N=4F
所以可知 N=167342.5N
F=83671.25N

图5-4剪力与弯矩图
Mmax=F×a=83671.25×93=7781.42625N.m
此梁的抗弯截面系数
W=bh312h2=bh26=50×246×246÷6=504300mm3
σ=MmaxW =7781426.25504300=15.43N/mm2
安全系数：n=σbσ=60015.43= 38.885
安全系数完全满足要求。
多绳张力自平衡装置与主梁连接销的选择：
每根销所要承受的力为
Q1=Q/4=F=83671.25N
取其直径为70，则τ=FA
A=πd2/4=3.14×70×70/4=3846.5mm2
所以τ=FA =83671.25/3846.5=21.75N/mm2<τ
满足设计要求。
（2）主横梁的计算
此梁的近似受力如下图5-5所示

图5-5主横梁受力示意图
图中F与N之间距离为a=700，F与F之间距离为b=250
因为共有两根横梁所以每根横梁所受力为Q/2
又2N=2F=Q/2，所以又N=F=Q/4=83671.25N
剪力与弯矩图如图5-6

图5-6主横梁剪力弯矩图
图中Mmax=F×a=83671.25×700=58569.875N.m
此梁的抗弯截面系数
W大约取为2000000mm3
则σ=WmaxW=58569875/2000000=29.285N/mm2
安全系数：n=σbσ=60029.285= 20.5
满足设计要求。
连接螺母的选择
每螺母所要承受的力为
Q1=F/2=41835.625N
取其直径为20，则τ=FA
A=πd2/4=3.14×20×20/4=314mm2
所以τ=FA =41835.625/314=133N/mm2<τ
满足设计要求。
5.1.3罐体杆件的内力计算
采用力法计算罐笼罐体，可将自重与载荷均按集中力考虑，这事可以认为载荷均匀通过16个矿车轮作用于轨道上，而轨道又通过它下面的横梁传到侧盘体上，在杆件间相互铰接的情况下，通过传导在侧盘体杆件中所引起的内力，与载荷直接作用在侧盘体的相应位置所引起的内力相同。于是侧盘体计算示意图就简化成图5-7的形式。

图5-7侧盘体计算示意图
图中上层靠中间的两个矿车轮，近似作用的6、7两个节点上；下层两个矿车轮则近似的作用在10、11两个节点上。为了计算方便，假定他们分别就做用在这几个节点上。
三根尾绳通过尾绳梁河尾绳横梁将全部重量作用到罐体的四个节点上，侧盘10、11节点分别承受全部重量的四分之一。
则图中p=（2400+5940+9280）/16=1101.25kg
w=5154.5×3÷4=3865.875kg
侧盘体计算示意图为超静定平面杆件系统，而杆件又以侧盘体垂直中心线为对称所以超静定次数：
S=3K-H=3×6-16=2
式中 S——超静定次数
K——封闭环数
H——侧盘体中折合单铰链数。
通过计算侧盘体的超静定次数为2。要计算超静定系统，必须补充两个超静定方程。为此，我们将侧盘体的上、下内立柱切开，代之以未知力N1、N2，于是侧盘体示意图就变成图5-8的形式：

图5-8侧盘体计算示意图
根据变形条件，简历力法方程：
N1δ11+N1δ12+∆1P=0
N2δ21+N2δ22+∆2P=0
为解上述力法方程，必须先求出各位移值δ，位移值可用图形相乘法求出。侧盘体的外载荷弯矩图5-9及单位力弯矩图如图5-10、5-11

图5-9侧盘体外载荷弯矩图

图5-10单位力弯矩图

图5-11单位力弯矩图
根据图形相乘法各位移值如下：
δ11=1EJs2l122×23l1+l12×l2+1EJz2l122×23l1+l12×l2+2h1EFN+h1EFw=1E1870401464667+2957500+19857.61464667+2957500+139.42（4×220） =1E521.7
δ22=1EJz2 l13