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小型矿山机电设计讲座提纲
第一节 提升设备
一、基本概念
矿山提升设备是联系矿山地面和井下的运输工具，是矿山生产的重要环节。
1.矿山提升设备分类
(1)按提升用途分：主井提升设备；副井提升设备。包括立井、斜井、盲立井、盲斜井。一般主井主要承担矿石提升，副井主要承担人员、废石、材料、设备等辅助提升。当井型较小，要求运输内容相对不大也可采用混合提升方式。
(2)按提升方式分：箕斗提升(用于主井)，又分为立井箕斗提升，斜井箕斗提升；罐笼提升(用于副井)只用于立井提升；矿车串车提升（用于斜井主、副井）。
提升方式还可分为单钩提升、双钩提升、单钩带平衡锤提升。
非煤小型矿山一般采用箕斗提升方式较少。
(3)按提升机类型分：单绳缠绕式提升；多绳摩擦式提升。
非煤小型矿山一般不采用多绳摩擦式提升。
(4)按提升机拖动类型分：交流拖动，包括绕线电机串电阻调速、变频调速，变频调速还可分为交-交变频和交-直-交变频；直流拖动。
非煤小型矿山一般采用变频调速和直流拖动极少。
2.矿山提升设备
(1)提升设备名称
按照矿山机械术语（GB/T7679.3-2005）卷筒直径2m及2m以上称矿井提升机，卷筒直径2m（不包括2m）以下称矿用绞车。
对于非煤矿山，我国生产矿井提升设备有JK型提升机，卷筒直径最小2m，最大5m，如果需要卷筒直径还可加大。而矿用绞车是以JT、JTP或JTK型为代表，符号代表意义为J-表示绞车，T-表示提升，P-表示液压盘式制动器，K表示块闸。
以上两种提升设备还衍生出防爆型，主要供煤矿井下使用，非煤矿山不用。
(2)提升设备结构形式（机械部分）
提升设备结构主要由以下几部分组成：主轴装置（包括卷筒、主轴、轴承座）制动装置、深度指示器、润滑站、减速器、联轴器、电动机。
天轮、提升容器、钢丝绳、罐道、推车机、阻车器、摇台等属配套设施，不在提升设备范围内。
主轴装置—如果双卷筒，其中一个为死卷筒，一个为游动卷筒，死卷筒用键固定在主轴上，游动卷筒用调绳离合器固定在主轴上，可以开和调绳离合器使两个卷筒做相对运动，以调整钢丝绳长度或更换水平。单卷筒过去有两根绳分别固定在卷筒上，相反方向缠绕，用来做双钩提升，这种方式一般用在提升高度不大，利用旧有设备条件具备情况下采用，这种方式不宜调绳，过去国内许多矿采用，目前采用这种方式较少。
制动装置—主要有块闸和盘形闸。块闸是老产品，在提升机上已淘汰，JT绞车还在使用，特点制动简单，设备造价低，但可靠性差，因此，JT绞车在电机与减速器之间再加一套制动装置。
盘形闸制动系统由液压站和盘形制动器组成，现在提升机全部采用这种制动系统，绞车如JTP也是采用这种形式，它的特点是制动可靠性高，但造价较高。
液压站—向盘形制动器供液压油设备
减速器—绞车以及单绳提升机普遍采用带减速器传动方式，大型多绳提升机现已不用减速器，电机与滚筒直联。但现在已有较大型单绳提升机直联，一般较小多绳提升机还用带减速器传动。
减速器分平行轴和行星轮减速器两种，绞车采用平行轴减速器，提升机现多数采用行星轮减速器，但也有用平行轴减速器。减速器按齿面啮合分软齿面和硬齿面，绞车一般用软齿面，提升机现大多用硬齿面。
减速器重要参数是扭矩和减速比，由于减速器随提升设备成套，厂家按绞车载荷已配好，因此，可不考虑扭矩计算，但减速比要由设计单位按标准速比选取，订货时提出，这主要考虑提升速度问题。
联轴器—连接转动部件的设备，绞车一般采用柱销联轴器，提升机一般采用齿轮和弹簧联轴器。
深度指示器—用于指示提升长度，绞车一般采用牌坊式。
润滑站—提升机减速器润滑用，绞车没有。
电动机—按拖动方式，电阻调速必须采用绕线电机，即YR或JR型；变频调速用鼠笼电机，大型变频调速用同步机；直流拖动用直流电机。对于小型非煤矿山，主要采用串电阻调速，即采用YR电机。
3.提升系统
提升系统分竖井提升系统和斜井提升系统，
竖井提升系统分主井提升系统和副井提升系统见图1、图2。
斜井提升系统分平车场、甩车场提升系统图，见图3、图4。
(1)主井
井口高程—按井口位置锁口盘高程
卸载高度—地面矿仓上口高度，即矿仓高度+转运皮带或车辆要求的高度。
井底装载高程—相对于地面高程。
过卷高度—容器在正常停车位置容器上盘面至防撞梁底面的距离。安全规程6.3.3.21条按提升速度给出规定的过卷高度
注意：一个容器上提过卷另一个容器则过放，因此，井下要给出与井上对应的过放距离。单钩提升也按此设计。
提升高度Ht—装载高程+卸载高程+箕斗斗箱高度
井架高度Hg—井口锁口盘至天轮中心距离
计算井架高度，此时防撞梁底面高度已确定，井架高度按下式计算：
Hg=Hf+Hxg+0.75R+0.5
式中：Hf—防撞梁底面高度
Hxg—悬挂装置高度，在箕斗样本或设计手册查。
R—天轮半径。
钢丝绳悬垂高度Hx—单绳为天轮半径轮缘至装载高程；多绳上天轮或摩擦轮半径轮缘至尾绳环。
对单绳提升给出钢丝绳弦长、上、下绳仰角，由于计算较麻烦，建议在CAD图量出即可，然后标在图上。
计算钢丝绳内、外偏角α1α2，安全规程规定不大于1○30′。
(2)副井
副井与主井提升系统差别在副井没有卸载高度，提升高度不加容器高度，其它与主井相同。
提示：一般中大型矿井设计给出井上下机械工艺布置图，该图包括操车设备，过卷过放、井上下套架等内容，广义上讲也算提升系统一部分，考虑目前设计井型较小，对此不作要求。
(3)斜井
斜井提升系统一般只表示上部，注意甩车场栈桥角度一般给10～12○，平车场钢丝绳牵引角一般给9～10○，另外天轮至绞车卷筒弦长应大于摘钩点至天轮弦长2倍，主要防止摘钩后钢丝绳重力引起跑绳。
4.提升系统附属设备、设施
提升钢丝绳—对于竖井提升一般选用6×19、6×19S、6×19W、三角股绳；对于斜井提升可采用6×19、6×19S、6×19W、6V×19、6V×21、6V×30等绳。
钢丝绳应采用天然或合成纤维芯，不得采用钢芯；钢丝绳标准采用GB8198-2006重要用途钢丝绳（已提供钢丝绳产品手册或在书店购买）；钢丝绳标记代号暂采用GB8707-88标准，可以从网上下载；钢丝绳可采用简易标注，例如绳径24mm、光面、纤维芯、6V×19、右交互捻、抗拉强度1670MPa
表示为：24NAT6V×19+Fc1670ZS
注意：新标准没有最粗丝径，可在老标准查相近钢丝绳给出丝径，以后计算绞车用。
尾绳—也称平衡绳，用在竖井提升，多绳摩擦提升必须用，双钩单绳提升可用也可不用（平衡锤提升尽量不用），用的好处是可以节能，比不用约节电20%～30% 井越深越显著，但需要井筒延深一些，尾绳及附属设施使投资高一些。过去前苏联矿井用的多一些，我国用的较少。
尾绳有扁尾绳和圆尾绳，扁尾绳为手工编织，不以扭转；圆尾绳为机器捻制，有扭转力，容器下部必须有放劲用的尾绳环。
天轮—用于钢丝绳导向和调整容器位置的设备
防撞梁（过卷挡梁）—竖井提升用，提升过卷最后一道机械保护，主要防止过卷后容器不再上升，避免冲击天轮，扩大事故。
楔形罐道—竖井提升用，容器过卷后的机械保护装置，一般采用硬杂木制成（水曲柳、柞木等也有采用松木），当容器过卷后进入楔形段进行缓冲停车。
罐道—竖井提升用，容器导向装置，有木、钢轨、钢绳、型钢组合罐道。
制动绳—竖井提升用，用于断绳后防坠器抓捕绳
防坠器—竖井罐笼提升用，单绳罐笼提升用，一般随容器制造厂带。主井多绳、单绳不用。
罐笼—竖井提升用，运送物料、人的容器，可在相应的样本、手册中查。
箕斗—竖井提升用，运送矿石的容器，可在相应的样本、手册中查。
平衡锤—竖井提升用，用于平衡载荷，一般用固定重量的铁块和套架制成。平衡锤提升提升效率较低，由于能够平衡掉载荷部分重量，提升电机可以小一些，对节能有利。
平衡锤重量按下式确定：
G=Qr+Q
式中：Qr—容器自重
Q—容器内最重物体
定量装载斗—主井装载设备，当箕斗未到时该斗已装完，箕斗到后开启闸门将矿石装入箕斗。
称重装置—一般在定量装载斗下面，当矿石重量达到规定时，关闭给矿机。
推车机—竖井罐笼提升用，将矿车推入罐笼的机械设备。
阻车器—阻挡矿车的设备
摇台—竖井提升用，调整罐笼进出车与井口高差的设备
矿车—由设计确定，要给出矿车自重、矿车载重，有效容积，车长、轨距等，用于提升计算。
人车—给出人车组列数，列车总自重，总乘员。
地滚—斜井提升在轨道间敷设，用于拖起钢丝绳，一般10m一个，变坡点加密。
二.提升设备选型计算
提升设备选型计算包括竖井、斜井，注意新建矿井称选型计算，如果是老系统，利用原有设备则称验算或校核，判定是否可以利用，给出明确答复。
选型计算包括选择容器、选钢丝绳、选绞车、选电机、确定提升系统等内容。
按照设计阶段，可研阶段可以适当简化计算，主要以确定方案为主，由于大家面临小型矿山较多，还有很多是老矿井整合，利用原有提升系统，因此设计方案比选性不强，鉴于此，在可研阶段对不可能的方案以简要论述为主，对确定方案做必要计算。
在初步设计阶段，由于某些原因有时也做方案比选，但主要工作是详细计算，确定提升系统设备、位置关系及必要设施，画出必要图纸（插图或附图）对于小型矿井也可省略一些图。
在施工图阶段，按照厂家提供的图纸资料一般还要做一次详细计算，小型矿山是否做，可根据情况自行处理。
1.竖井提升设备选型计算
首先要知道提升计算顺序往往是一个交叉过程，对于箕斗井首先要确定箕斗载重，对于罐笼井，首先要确定罐笼形式。这个过程如果计算经验较丰富，试算几次就能定下来。其次要有计算书，说明书在计算书基础上整理出来。再次要注意选取数据不要违反安全规程和设计规范。
容器选出之后应画井筒平面布置图，将容器在井筒中的位置定下来，注意安全规程有井筒布置间隙规定，不要违规；矿机专业定好提升中心距、容器平面图后将资料提供给采矿专业，采矿专业据此画上井筒，确定井筒直径，将梯子间、各种梁、水管、风管、电缆表示出来，另外，最好能画出简要提升系统图，便于以后计算进行分析、修改。
井筒平面布置图画法见图5。
(1)容器确定
1）新建矿井，对于箕斗井可按以下办法确定
一次提升量： （1）
式中：C—不均衡系数，按规范规定；
AN—矿井年产量;
at—矿井年产量;
br—每年工作天数，一般330d;
t—每天提升小时数，按规范规定；
T—一次提升循环时间。
T目前只能是估算，估算按下式进行。
（2）
式中：Vm—最大提升速度，此时绞车、电机都没选出来，只能先估最大速度，估时可参考绞车样本，样本中有卷筒直径、速比、电机转速一定情况下的提升速度，产量大在大绞车范围找，产量小在小绞车范围找。注意不要超过规程规定速度计算值。
a—加速度或减速度，小型矿井一般取0.4～0.6
Ht—提升高度
u—爬行时间取5s
θ—休止时间，设计规范有，矿车一般取30s。
注意：安全规程6.3.5.8规定了速度、加减速度值设计不要超过。
将（2）代入（1）计算出的数值查箕斗标准，确定箕斗吨位。
2）对于罐笼井，罐笼按下述办法确定
当单一做辅助提升用，最大量就是废石， 一般中小矿山也就是单层单车或双层双车罐笼，按小时提升量计算，注意要考虑双容器或单容器提升。
有时提升方案要求罐笼井进行混合提升，就是矿石、废石、人员、材料、设备在一套提升系统完成全部提升任务，这样做的好处是节省一套主井提升设备，节省投资，管理简单，小型矿山采用这种方法较多，中型矿山采用不多，大型矿山没有采用。混合提升容器选择方法同单一辅助提升。
容器选型一般在可研阶段完成，除必要初设在计算书完成，然后容器在计算书中作为已知条件计算即可。
(2)设计依据
设计依据是在有关专业提供的资料和本专业定的技术原则作为提升计算条件，主要包括以下内容。
主井：设计年提升量
井口高程
井底装载高程
卸载高度
箕斗（斗箱容积、斗箱高度、箕斗自重、悬挂装置高度）
防撞梁底面高度（该项也可在下部计算中给出）
矿石散重
提升方式
平衡锤重量
提升中段高程
工作制度
副井：井口高程
井底高程
防撞梁底面高度（该项也可在下部计算中给出）
罐笼（几层几车或几号罐笼、自重、悬挂装置高度）
矿车（型号、轨距、容积、自重）
矿车装满系数
矿石散重
最大件设备重量（要考虑罐笼能否装下）
平衡锤重量
废石量
最大班下井人数
最大件设备重量
提升方式
提升中段高程
工作制度
注意：以上只是设计依据的基本内容，根据需要可以增减。
(3)提升系统
对于新建系统，目前计算资料还不全，先按已知条件计算，此时先计算提升高度Ht和钢丝绳悬垂高度Hx，悬垂高度是指钢丝绳在天轮轮缘至钢丝绳最下部长度。
主井提升高度：Hzt=Hz1+Hz2+Hz3
式中：Hz1—装载高程（标高）
Hz2—卸载高程（标高）
Hz3—箕斗斗箱高度
主井钢丝绳悬垂高度：Hzx=Hz1+Hzd+Hzt
式中：Hzd—地面高程（标高）
Hzt—地面至天轮中心高度
Hzt=H1+H2
式中：H1—防撞梁底面高度
H2—防撞梁底面至天轮中心高度
副井提升高度：Hft=Hf1+Hf2
式中：Hf1—井下进出车高程（标高）
Hz2—井口进出车高程（标高）
副井钢丝绳悬垂高度：Hfx=Hf1+Hf2+Hzt
式中：Hzt—地面至天轮中心高度
Hzt=H1+H2
式中：H1—防撞梁底面高度
H2—防撞梁底面至天轮中心高度
防撞梁底面高度H1确定
主井：H1=H1'+ H2'+ H3'
式中：H1'—卸载高度
H2'—箕斗全高
H3'—过卷距离，按安全规程
副井：H1=H1'+ H2'+ H3'
式中：Hf1'—罐笼全高
H2'—过卷距离，按安全规程
防撞梁底面至天轮中心高度H2确定
H2=H1″+0.75R
式中：H1″—悬挂装置高度，小容器没有资料按1.5-2m
R—天轮半径，此时先估用一个，绞车选型后确定。
提升高度Ht与钢丝绳悬垂高度Hx各设计手册可能有所不同，但原理是相同的。另外如果考虑吊罐底下长材，还要加上下长材高度，这个高度都算在过卷距离内。
(4)钢丝绳选型
1）终端荷重
主井：Q=容器自重Qz+载重Qg
副井：与主井相同，但提升内容较多，找出最大终端荷重
人员：Q=m(Qz+75×N)
物料：Q=Qz+n×V×γ×c)
设备：Q=Qz+Qs+Qp
式中：Qz—容器自重
m—罐笼层数
75—每人重量
N—人数
n—矿车数
V—矿车容积
γ—物料散重
c—装满系数
Qs—最大件重量
Qp—平板车重量
2）钢丝绳许用安全系数
按安全规程选取，专为提物料[6.5]，提人又提物时提人[9]；提物[7.5]
3）计算钢丝绳单重选择钢丝绳
按设计手册公式计算，并选出钢丝绳。
按规定标注写出钢丝绳型号，并写出绳径、最粗丝径、单重（kg/m）
破断拉力。
4）校核钢丝绳安全系数
按下式：

式中：Qp—破断拉力（kN）
Q—终端荷重(kg)
P—钢丝绳单重(kg/m)
Hx—钢丝绳悬垂长度。
[σ]—钢丝绳许用安全系数
注意：如果安全系数不满足要求，则重新换绳验算，并将前面修改过来。
(5)提升机选型（验算）
按钢丝绳直径选卷筒、天轮直径：
卷筒、天轮直径 dg=80×φ （地面80，井下60）
按钢丝直径选卷筒、天轮直径：
卷筒、天轮直径 dg=1200×φε （地面，井下900）
最大静张力：Fmax=9.8（终端荷重Q+钢丝绳单重P×钢丝绳悬垂长度Hx） kN 按不带尾绳
最大静张力差：Fc=重载侧重量-轻载侧重量=9.8（终端荷重Q+钢丝绳单重P×提升长度Ht-空罐笼Qz或平衡锤Qz）kN 按不带尾绳
注意：计算采用国际单位制用N或kN；
单钩提升最大静张力=最大静张力差。
根据以上计算选择绞车、天轮，主要查绞车样本和天轮样本，并给出主要技术参数。
主要参数技术如下：
卷筒直径： Dg= mm
卷筒宽度： B= mm
卷筒个数： 个
天轮直径： Dt= mm
天轮个数： 个
最大静张力： Fmax= kN
最大静张力差：Fc = kN
减速器速比： i=11.5
根据卷筒直径、宽度验算卷筒缠绳宽度：
单层缠绕缠绳宽度：
多层缠绕缠绳宽度：
式中：Ht—提升高度
Lm—试验长度。一般30m
d—钢丝绳直径
ε—绳圈间隙2-3mm
Dg—卷筒直径
n—缠绕层数
Dp—钢丝绳在卷筒上的平均直径=Dg+(n-1)d
(6)初选电动机
初选电动机主要目的确定提升速度和查找电机转动惯量GD2.
按照卷筒直径、减数比和电动机转速计算提升速度
提升速度按下式计算：

式中：n—电机转速，提升电机转速一般为6级980r/min、8级740r/min、10级593r/min、12级493r/min。根据绞车样本给出的速度，对应找出转速带入。
i—减速比
初选电动机按下式：
功率：
式中：1.3—动力系数
F—双钩提升为最大静张力差，单钩提升为最大静张力。
η—减速器传动效率，平行轴二级减速0.85，一级减速0.9；行星轮0.92。
根据计算查样本初选电动机，写出电动机型号，功率、电压、转速、GD2。
注意：200kW以上尽量选高压，200kW以下选低压。
(7)提升运动学
主井箕斗曲轨卸载一般采用六阶段速度图，罐笼提升一般采用五阶段速度图，根据条件也可选3阶段速度图。见图6、图7。
运动学计算比较简单，高中物理力学就应接触过，基本顺序如下：
主井提升曲轨卸载六阶段图（以下是某矿计算实例）
卸载曲轨内加速度： a1=0.3m/s2
箕斗脱离曲轨速度： V1=1.5m/s
曲轨内运行时间：
曲轨内运行距离： h1=0.5×a1×V1=0.5×1.5×5=3.75m
加速度阶段： a2=0.5m/s2
加速度阶段时间：
加速度阶段距离： h2=0.5×(Vmax+V1 )×t2=0.5×
（3.4+1.5）×3.8=9.31m
减速度阶段： a4=0.5m/s2
减速度阶段时间：
减速度阶段距离： h4=0.5×(Vmax+V5)×t4=
0.5×(3.4+0.5)×5.8=11.31m
爬行速度： V5=0.5m/s
爬行距离： h5=2.5m
爬行时间：
末减速度： a6=0.4m/s2
末减速度时间：
末减速度距离： h6=0.5×V5×t6=0.5×0.5×1.25=0.31m
等速度阶段距离： h3=227.5-3.75-9.31-11.31-2.5-0.31
=200.32m
等速度阶段时间：
休止时间： 8s
一次纯提升时间： T=5+3.8+58.9+5.8+5+1.25=79.75s≈80s
一次全提升时间： T=80+8=88s
罐笼井提升五阶段图（以下是某矿计算实例）
最大提升速度： Vmax=3.93m/s
加速度阶段： a1=0.5m/s2
加速度阶段时间：
加速度阶段距离： h1=0.5×Vmax×t1 =0.5×3.93×7.86
=15.4m
减速度阶段： a3=0.5m/s2
减速度阶段时间：
减速度阶段距离： h3=0.5×(Vmax+V4)×t3=0.5×
(3.93+0.5)×6.86=15.2m
爬行速度： V4=0.5m/s
爬行距离： h4=2.5m
爬行时间：
末减速度： a5=0.4m/s2
末减速度时间：
末减速度距离： h5=0.5×V4×t5=0.5×0.5×1.25=0.31m
等速度阶段距离： h2=219.5-15.4-15.2-2.5-0.31=186.1m
等速度阶段时间：
休止时间： 人员 20+7=27s
设备 40s
矸石 12s
一次纯提升时间：t=7.86+47.4+6.86+5+1.25=68.4s≈68s
一次全提升时间：人员 T=2(68+27) =190s
设备 T=2(68+40) =216s
矸石 T=2(68+12) =160s
火药或雷管 120s
(8)提升能力
主井提升能力按下式计算
年提升能力：

式中：1.1—不均衡系数
富裕能力：

副井提升能力以最大班提升时间平衡表表示，见下图，这是某矿副井提升时间平衡表。
表6-1-1 最大班提升时间平衡表
序号
项目
单位
每班提升量
每次提升量
每班提升次数
一次提升时间（s）
每班提升时间（h-min-s）
1
下井人员
人
120
12
10
190
0-31-40
2
升井人员
人
60
12
5
190
0-15-50
3
其他人员

3
190
0-9-30
4
材料
次

5
160
0-13-20
5
矸石
t
32
1.8
18
160
0-48-0
6
坑木
车
5

5
160
0-13-20
7
设备
次

2
216
0-7-12
8
火药或雷管
次

1
120
0-2-0
9
其他

5
160
0-13-20

合计

64

2-34-12
长材在检修班下放
(9)提升动力学
提升动力学主要计算提升系统变位质量和提升运动力计算，为下面计算电动机提供条件。
1）提升系统变位质量
提升系统变位质量就是提升系统运动部件折合到卷筒边缘的质量。
提升系统变位质量
主井：ΣG=G(箕)+G(石)+G(绳)+G(锤)+G(天)+G(机)+G(电)
副井：ΣG=G(罐)+G(车)+G(石)+G(绳)+G(锤)+G(天)+G(机)+G(电)
G(电)=
1）提升系统运动力
提升系统运动力不管何种提升方式，计算原理是一样的。
提升动力方程式：F=Fj±Ma
式中：Fj—提升系统静阻力N
m—提升系统变位质量kg
a—提升系统加速度或减速度m/s2
见图8提升系统示意图
上升侧钢丝绳静拉力Fs
Fs=Q+Qz+P(Ht-X)+ωs
下降侧钢丝绳静拉力Fx
Fx=Qz+PX-ωx
式中：ωs、ωx为上升、下降侧阻力
提升系统静静张力差阻力Fj是两根钢丝绳的：
Fj= Fs- Fx=Q+ P(Ht-2X)+ωs+ωx
ωs+ωx计算比较困难，在实际计算中ωs+ωx=0.2Q，引入井筒阻力系数K
K=
则静阻力Fj= KQ+P(Ht-2X)
带入动力学方程式则：F= [KQ+P(Ht-2X)]9.8±Ma
式中：K—箕斗提升时取1.15，罐笼提升时取1.2，
对于平衡锤提升系统，由于平衡锤重量G=
下降侧钢丝绳静拉力Fx
Fx=(Q+Qz)+PX-ωx
带入则Fj= Fs- Fx=Q + P(Ht-2X)+ωs+ωx=Q + P(Ht-2X)+0.2Q
=0.7Q+P(Ht-2X)
F= 0.7Q+P(Ht-2X)±Ma
箕斗、罐笼提升时取K=0.7，(煤炭新编规范拟取1)
井筒阻力如果规范有要求，按规范取，如果没有按本上述数值取。
对于实际提升系统按以下过程计算
双罐笼提升各阶段运动力计算（五阶段速度图）
初加速开始：F1=[1.2Q+PHt]9.8+ΣMa1
初加速终了：F2=[1.2Q+P(Ht-2h1)]9.8+ΣMa1
加速开始: F3=[1.2Q+P（Ht-2h1）]9.8+ΣMa2
加速终了：F4={1.2Q+P[Ht-2（h1+h2）]}9.8+ΣMa2
等速开始：F5={1.2Q+P[Ht-2（h1+h2）]}9.8
等速终了：F6={1.2Q+P[Ht-2（h1+h2+h3）]}9.8
减速开始：F7={1.2Q+P[Ht-2（h1+h2+h3）]}9.8- ΣMa3
减速终了：F8={1.2Q+P[Ht-2（h1+h2+h3+h4）]}9.8- ΣMa3
爬行开始：F9={1.2Q+P[Ht-2（h1+h2+h3+h4）]}9.8
爬行终了：F10={1.2Q+P[Ht-2（h1+h2+h3+h4+h5）]}9.8
停车阶段：F11～12={1.2Q+P[Ht-2（h1+h2+h3+h4+h5+h6）]}9.8- ΣMa4
双箕斗提升、平衡锤提升各阶段运动力计算同双罐笼提升。
单钩提升动力学方程式
当没有下降侧静张力时动力学方程式为：
Fj= Fs=Q+ PX+ωs
井筒阻力系数K=
由于单钩提升井筒没有下降侧阻力，因此，比双钩提升要小，实际计算中取1.1
单钩提升动力学方程式：
F= [KQ+PX]9.8±Ma
参照双罐笼提升，利用该动力学方程式，很容易计算各阶段运动力。
(10)电动机选型（校核）
电动机功率大小一般是按电机发热条件，电机散热条件好相应功率小，反之大，按散热条件计算电机功率是一种精确计算，计算步骤如下：
1）ΣF2iti计算
ΣF2iti=A+B+C+D+E+F
式中：A+B+C+D+E+F为各阶段的F2t
初加速阶段
加速阶段
等速阶段
减速阶段
爬行阶段
制动阶段 F=F211-12×t6=453758
2)等效时间
Td=α(t1+ t2+ t4+ t5+ t6)+ t3+βθ
式中：α—电机低速运行散热条件不良系数，不带强迫通风一般0.5，带强迫通风取0.75～1。
β—电机在停歇时间散热条件不良系数，不带强迫通风一般0.33，带强迫通风取0.75～1。
3)等效力
N
4)等效容量

式中：1.1—电机富裕系数
η—减速器传动效率，二级减速0.85，一级减速0.9
根据计算看初选电动机是否满足要求，如不满足重新选取，并写出电动机型号，功率、电压、转速、过载系数λ、GD2。
如果新选电机GD2与初选差别较大，建议反到提升系统变为重量计算开始重新计算。
5)校核电动机过载能力：
电动机额定出力
N
校核过载系数 λ/=≤（0.75～0.85）×λ
式中 ：Fmax—力图中最大力，一般在加速阶段中。
(11)提升系统计算
与(3)不同的是这部分计算主要是钢丝绳仰角、弦长、偏角计算。
采用公式计算太麻烦，也未必准确，现很少采用。
此时应按比例正确画出提升系统图，目前已知条件是天轮、绞车直径、井架高度、防撞梁低面高度、卸载高度，各停车高程、容器在井筒中的位置等。
1.天轮与绞车相对位置画在图上
2.绞车卷筒轴中心至绞车房地面中心高，取0.5～0.8m
3.落实井口高程与绞车房地面高差
4.初步确定提升中心与绞车中心水平距离
5.按已知、未知条件将提升系统画在图上
6.由于仰角、弦长计算较麻烦，可以用尺寸标注在图中实际量，
7.画提升系统平面图，用弦长、卷筒宽度计算内、外偏角。
注意：偏角在卷筒外侧称外偏角，偏角在卷筒内侧称内偏角，
对于偏角计算大家可参照有关设计手册公式进行，偏角按规程不能大于1○30′，一般最好控制在1○15′以内。如果偏角不满足要求，将提升中心与绞车中心水平距离加大，重新量出有关参数，再进行偏角计算。
(12)关于紧急制动加、减速度计算
安全规程规定紧急制动重载上提减速度≤5m/s2，重载下放≥1.5m/s2.
这两个条件一般都应进行计算，考虑小型矿山绞车较小，基本上都是手动控制，因此暂不作要求，对较大提升系统是应该计算的。
2.斜井提升设备选型计算
斜井提升计算原理基本同竖井提升计算原理，主要差别就是引入提升倾角，下面仿照竖井提升计算，按步骤加以说明。
(1)容器确定
斜井提升一般采用矿车，即所谓串车提升，除用一次提升量计算外，还应用钩头拉力计算一次可能提升矿车数，钩头拉力按60000N或60kN。
一次可能提升矿车数校核：

式中：Qz—矿车自重
Q—矿车载重
f1—提升容器阻力系数
（sinα+f1cosα）—斜井提升阻力系数
（sinα+f1cosα）设计手册有已计算好的表格，实际计算直接带入数值即可。
计算出的矿车数取整后，计算最大一次提升量与按年产量计算一次提升量比较，如果按矿车数计算大于按年产量计算，则可用单钩串车提升，如果小于，则考虑采用双钩提升。
如果井型较小，可不必按年产量计算一次提升量，直接选矿车数估算确定用车数。
一次提升循环时间按井口甩车场有：
单钩：
式中：θ—甩车时间20s
双钩：
式中：θ—甩车时间20s
平车场只是休止时间不同可取25s
(2)设计依据
按单钩混合井提升
设计依据是在有关专业提供的资料和本专业定的技术原则作为提升计算条件，主要包括以下内容。
设计年提升量
井口高程
井底高程
井筒倾角（如果有变坡角应分别列出）
井筒斜长（如果有变坡长度应分别列出）
矿石散重
提升方式
矿车（型号、轨距、容积、自重）
矿车装满系数（小于15º取1；15º～25º取0.9；大于25º取0.8）
废石量
最大班下井人数
最大件设备重量
平板车重量
斜井人车（几节组列、头车尾车数、列车总自重、乘员数
车场形式（平车场、甩车场）
工作制度
注意：以上只是设计依据的基本内容，根据需要可以增减。
(3)提升系统
斜井甩车场井口至天轮长度按下式确定：
L=L1+L2+Lg+R
式中：L1—井口至道岔尖距离，如果车场尺寸已定，则按实际尺寸，如果新设计可取12～15m。双钩提升距离相应增大一些。
L2—道岔尖至串车组钩头停车点距离，一般为1.2～1.6倍串车组长。
Lg—过卷距离可按表1选取
R—天轮半径。
甩车场天轮架高度计算
Ht=Lsinβ-R

表1 斜井甩车场提升装置过卷距离 单位 m
栈桥倾角α(〇)
6
7
8
9
10
11
12
13
最大
提升
速度
(m/s)

2.5
6.6
6.2
5.9
5.7
5.5
5.4
5.3
5.2
3.14
8.5
7.9
7.5
7.1
6.8
6.6
6.4
6.3
3.3
9
8.4
7.9
7.5
7.2
7
6.7
6.5
3.8
11
10
9.4
8.9
8.5
8.1
7.8
7.6
4.7
14.7
13.4
12.4
11.6
11
10.5
10
9.7
5
16.2
14.7
13.6
12.7
12
11.4
10.9
10.5
注；表中所列栈桥倾角、速度为中间值时，用插值法计算。
斜井平车场井口至天轮长度按下式确定：
L=L1+L2+L3
式中：L1—井口至摘钩点距离，一般按2倍串车组长度，在增加1-2m长度；
L2—摘钩点至托绳架距离，一般为6.5-8m；
L3—托绳架至天轮中心线距离，一般为8-12m。
注：如果不设托绳架，摘钩点至天轮中心距离按14m-18m考虑。
平车场天轮架高度计算
Ht=(L-l1)tgβ-R
斜井提升系统计算提升长度L；
L=Lg+Lz+Lh
式中：Lg—斜井井筒长度
Lz—井口至摘钩点长度
Lh—井底车场增加的距离，平车场3-5m，甩车场20-25m
注意：单钩提升一般井下用平车场，井口用甩车场或平车场。
双钩提升井口如果用甩车场，井下可用甩车场或平车场
双钩提升井口如果用平车场，井下用平车场
一般小型矿山极少用斜井双钩提升。
(4)钢丝绳选型
基本与竖井相同，只是计算过程要加入井筒阻力系数。
1）终端荷重
人员：Q=(Qc+75×N)（sinα+f1cosα）=
物料：Q= n(Qc+V×γ×c)（sinα+f1cosα）=
设备：Q=(Qc+Qs)（sinα+f1cosα）=
式中； Qc—人车总重或矿车重
75—每人重量
N—人数
n—矿车数
V—矿车容积
γ—物料散重
c—装满系数
Qs—最大件重量
Qp—平板车重量
2）计算钢丝绳单重选择钢丝绳
钢丝绳单重

式中；Q—最大终端荷重
σB—钢丝绳抗拉强度
（sinα+f2cosα）—钢丝绳引起矿井阻力系数
m—钢丝绳安全系数
（sinα+f2cosα）设计手册有已计算好的表格，实际计算直接带入数值即可。
选出钢丝绳，按规定标注写出钢丝绳型号，并写出绳径、最粗丝径、单重（kg/m）、破断拉力。
3）校核钢丝绳安全系数
按下式：

式中：Qp—破断拉力（kN）
Q—终端荷重(kg)
P—钢丝绳单重(kg/m)
L—钢丝绳长度。
[σ]—钢丝绳许用安全系数
注意：如果安全系数不满足要求，则重新换绳验算，并将前面修改过来。（sinα+f2cosα）查表直接计算。
(5)提升机选型（验算）
基本同竖井提升，不同处如下:
最大静张力：Fmax=Q(最大)+P×L（sinα+f2cosα）
最大静张力差：由大家自己推倒
(6)初选电动机
同竖井提升
(7)提升运动学
基本同竖井提升计算方法，不同之处在于井口车场形式。
单钩串车平车场提升速度图见图9；单钩串车甩车场提升速度图见图10；双钩串车甩车场提升速度图见图11；
(8)提升能力
同竖井提升计算方法。
(9)提升动力学
基本同竖井提升计算方法，只是计算时要代入井筒阻力系数，另外阻力系数取1.1。
(10)电动机选型（校核）
同竖井提升计算方法。
以上是提升设备选型的基本计算方法，在实际计算中有些数值选取可能有差异，可根据具体情况进行修正。
三.提升电控
1.提升电控现状
由于近些年电力电子技术的飞跃发展，提升机电控系统各种配置也得到迅速提升，下面简要介绍一下。
直流传动系统：
已经淘汰机组供电方式，目前采用可控硅静态整流，PLC控制，一般用在电机2500kW以下使用较多。
交流变频调速系统：
交流电机转速与频率的公式
n=60f/p
上式中
n——电机的转速（转/分）；
60——每分钟（秒）