礦井提升設(shè)備選型計算

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1、設(shè) 計 依 據(jù) 主 井 提 升 礦 井 年 產(chǎn) 量 An， t/年 ； 工 作 制 度 ： 年 工 作 日 br， 日 工 作 小 時 t。 煤 礦 工 業(yè) 設(shè) 計 規(guī)范 規(guī) 定 ， br=300天 ， t=14h； 礦 井 開 采 水 平 數(shù) 、 各 水 平 井 深 Hs及 各 水 平 的 服 務(wù) 年 限 ； 提 升 方 式 ： 箕 斗 或 罐 籠 ； 卸 載 水 平 與 井 口 的 高 差 （ 卸 載 高 度 ） H x， m； 裝 載 水 平 與 井 下 運(yùn) 輸 水 平 的 高 差 （ 裝 載 高 度 ） Hz， m； 煤 的 松 散 密 度 ， t/m3； 礦 井 電 壓 等 級 。

2、設(shè) 計 依 據(jù) 副 井 提 升 井 筒 各 水 平 深 度 Hs， m； 矸 石 提 升 量 ， 若 無 特 別 規(guī) 定 ， 一 般 按 煤 炭 產(chǎn) 量 的 15% 25%計 算 ； 最 大 班 下 井 人 數(shù) ， 一 般 按 每 天 下 井 人 數(shù) 的 40%計 算 ； 礦 車 型 號 、 規(guī) 格 ； 每 班 運(yùn) 送 材 料 、 設(shè) 備 、 炸 藥 等 的 數(shù) 量 ； 送 往 井 下 最 大 設(shè) 備 的 尺 寸 和 最 重 部 件 質(zhì) 量 。 設(shè) 計 內(nèi) 容 提 升 容 器 計 算 和 選 擇 提 升 鋼 絲 繩 計 算 和 選 擇 提 升 機(jī) 滾 筒 直 徑 的 計 算 和 選 擇 天 輪

3、 直 徑 的 計 算 和 選 擇 電 動 機(jī) 功 率 初 選 提 升 機(jī) 與 井 筒 相 對 位 置 計 算 運(yùn) 動 學(xué) 及 動 力 學(xué) 計 算 初 選 電 動 機(jī) 功 率 的 驗(yàn) 算 主 井 提 升 噸 煤 電 耗 及 效 率 計 算 副 井 提 升 最 大 班 作 業(yè) 時 間 平 衡 表 制 定 提 升 容 器 的 選 擇 計 算1. 小 時 提 升 量 Ah式 中 c提 升 不 均 衡 系 數(shù) 。 煤 礦 工 業(yè) 設(shè) 計 規(guī) 范 規(guī) 定 ，有 井 底 煤 倉 時 為 1.10 1.15， 無 井 底 煤 倉 時 為 1.20； af提 升 能 力 富 裕 系 數(shù) 。 主 井 提 升 設(shè)

4、備 對 第 一 水 平 留 有20%的 富 裕 能 力 。2. 合 理 的 經(jīng) 濟(jì) 提 升 速 度 m/s 式 中 H提 升 高 度 ， H=Hs+Hx+Hz， m。提 升 高 度 愈 大 ， 其 系 數(shù) 取 值 愈 大 。 一 般 情 況 下 ， 當(dāng)H600m時 取 0.5為 宜 。t/hn fh rA caA b t Hv j )5.03.0( 此 外 ， 煤 礦 安 全 規(guī) 程 對 提 升 速 度 作 了 規(guī) 定 立 井 罐 籠 升 降 人 員 的 最 大 速 度 不 得 超 過 0.5 ， 并 且 最 大 速度 的 數(shù) 值 不 得 超 過 12m/s； 專 為 升 降 物 料 的 立

5、井 提 升 ， 最 大 速 度 不 得 超 過 0.6 。 對 于 斜 井 升 降 人 員 或 使 用 礦 車 運(yùn) 輸 物 料 的 最 大 速 度 不 得 超 過5m/s； 用 箕 斗 提 煤 （ 或 矸 石 ） 的 最 大 速 度 不 得 超 過 7m/s； 當(dāng) 鋪設(shè) 固 定 道 床 ， 采 用 重 型 鋼 軌 時 ， 箕 斗 提 煤 的 最 大 速 度 不 得 超 過9m/s。 HH煤 礦 安 全 規(guī) 程 提 升 鋼 絲 繩 的 選 擇 計 算 1 提 升 鋼 絲 繩 的 安 全 系 數(shù) 根 據(jù) 煤 礦 安 全 規(guī) 程 的 規(guī) 定 ， 按 最 大 靜 載 荷 并考 慮 一 定 安 全 系

6、數(shù) 的 方 法 進(jìn) 行 計 算 。 安 全 系 數(shù) 是 指 鋼 絲 繩 各 鋼 絲 拉 斷 力 的 總 和 與 鋼 絲繩 最 大 靜 拉 力 之 比 。 煤 礦 安 全 規(guī) 程 對 提 升 鋼 絲 繩 的 安 全 系 數(shù) ma作了 明 確 規(guī) 定 。 安 全 規(guī) 程 規(guī) 定 鋼 絲 繩 安 全 系 數(shù) 第 399條 提 升 鋼 絲 繩 的 檢 驗(yàn) 應(yīng) 使 用 符 合 條 件 的 設(shè) 備和 方 法 進(jìn) 行 ， 檢 驗(yàn) 周 期 應(yīng) 符 合 下 列 要 求 ： （ 一 ） 升 降 人 員 或 升 降 人 員 和 物 料 用 的 鋼 絲 繩 ， 自 懸掛 時 起 每 隔 6個 月 檢 驗(yàn) 1次 ； 懸

7、 掛 吊 盤 的 鋼 絲 繩 ， 每 隔12個 月 檢 驗(yàn) 1次 。 （ 二 ） 升 降 物 料 用 的 鋼 絲 繩 ， 自 懸 掛 時 起 12個 月 時 進(jìn)行 第 1次 檢 驗(yàn) ， 以 后 每 隔 6個 月 檢 驗(yàn) 1次 。 摩 擦 輪 式 絞 車 用 的 鋼 絲 繩 、 平 衡 鋼 絲 繩 以 及 直 徑 為18mm及 其 以 下 的 專 為 升 降 物 料 用 的 鋼 絲 繩 （ 立 井 提升 用 繩 除 外 ） ， 不 受 此 限 。 安 全 規(guī) 程 規(guī) 定 鋼 絲 繩 安 全 系 數(shù) 提 升 鋼 絲 繩 規(guī) 格 選 擇 計 算 立 井 單 繩 纏 繞 提 升 鋼 絲 繩 的 選 擇

8、計 算鋼 絲 繩 最 大 靜 載 荷 Qmax為 ： Qmax = m g + mz g + mp g Hc m 一 次 提 升 貨 載 質(zhì) 量 ,kg； mz 提 升 容 器 質(zhì) 量 ,kg； m p 提 升 鋼 絲 繩 每 米 質(zhì) 量 ， kg/m。 H c H jH sH z A 提 升 鋼 絲 繩 規(guī) 格 選 擇 計 算 立 井 單 繩 纏 繞 提 升 鋼 絲 繩 的 選 擇 計 算鋼 絲 繩 最 大 靜 載 荷 Qmax為 ： Qmax = m g + mz g + mp g Hc 設(shè) ： b為 鋼 絲 繩 鋼 絲 抗 拉 強(qiáng) 度 （ N/m2） As為 鋼 絲 繩 各 鋼 絲 斷

9、面 積 之 和（ m2） 0為 鋼 絲 繩 線 密 度 （ kg/m） ， 則需 要 滿 足 H c H jH s H z Ab s b smax z p c( ) aA A mQ m m m H g 提 升 機(jī) 的 選 擇 計 算 1、 提 升 機(jī) 卷 筒 （ 或 摩 擦 輪 ） 直 徑 的 確 定 選 擇 卷 筒 （ 或 摩 擦 輪 ） 直 徑 D的 主 要 原 則 是 使 鋼 絲 繩 在 卷 筒（ 或 摩 擦 輪 ） 上 纏 繞 時 不 致 產(chǎn) 生 過 大 的 彎 曲 應(yīng) 力 ， 以 保 證 鋼絲 繩 的 一 定 承 載 能 力 和 使 用 壽 命 。 理 論 和 實(shí) 踐 都 證 明 ，

10、 繞 經(jīng) 卷 筒 和 天 輪 的 鋼 絲 繩 彎 曲 應(yīng) 力 大 小及 其 使 用 壽 命 ， 取 決 于 卷 筒 與 鋼 絲 繩 直 徑 的 比 值 。 煤 礦 安 全規(guī) 程 規(guī) 定 ： 根 據(jù) 上 式 計 算 D值 后 ， 從 提 升 機(jī) 規(guī) 格 表 中 選 擇 標(biāo) 準(zhǔn) 提 升 機(jī) 。 90060120080D dDD dD井下安裝地面安裝纏繞式提升機(jī) 70808090D dDD dD井下井上無導(dǎo)向輪井下井上有導(dǎo)向輪摩擦式提升機(jī)鋼 絲 繩 直 徑 ， mm鋼 絲 直 徑 ， mm 4繩 摩 擦 提 升 機(jī) 天 輪 天 輪 的 選 擇 計 算 2、 天 輪 的 選 擇根 據(jù) 煤 礦 安 全

11、規(guī) 程 規(guī) 定 ， 天 輪 直 徑 Dt按 以 下 條 件 確 定 ： 天 輪 可 分 為 固 定 天 輪 和 游 動 天 輪 。 井 上 固 定 天 輪 按 結(jié) 構(gòu) 形 式 有 三 種 類 型 ： 當(dāng) 直 徑 3 000 mm時 采 用 整 體 鑄 鋼 結(jié) 構(gòu) ， 直 徑 為 3 500 mm時 采 用 模 壓焊 接 結(jié) 構(gòu) ， 直 徑 為 4 000 mm時 采 用 模 壓 鉚 接 結(jié) 構(gòu) 。 游 動 天 輪 輪 體 制 成 整 體 鑄 鋼 結(jié) 構(gòu) 型 式 ， 采 用 光 軸 ， 其 兩 端裝 有 滾 動 軸 承 使 其 輪 體 既 能 在 軸 上 滑 動 ， 又 能 隨 軸 一 起 轉(zhuǎn)動

12、 。 to tto t 6090 12008090 1200D dDD dD 圍包角不大于時井上圍包角大于時to t to t6090 9004090 900D dD D dD 圍包角大于時井下圍包角不大于時 卷 筒 寬 度 的 驗(yàn) 算 3、 卷 筒 寬 度 的 驗(yàn) 算卷 筒 上 所 需 纏 繞 的 鋼 絲 繩 總 長 度 包 括 以 下 部 分 ： 提 升 高 度 H， m； H = Hs + Hx + Hz 鋼 絲 繩 試 驗(yàn) 長 度 Ls， 每 6個 月 剁 繩 頭 5m 。 為 減 少 鋼 絲 繩 在 卷 筒 固 定 處 的 拉 力 ， 按 規(guī) 定 應(yīng) 保 留 3圈不 動 （ 稱 摩

13、擦 圈 ） ； 多 層 纏 繞 時 ， 為 了 避 免 上 下 層 鋼 絲 繩 總 是 在 一 個 地 方 過 渡 ， 需 要 在 每 季 度 將 鋼 絲 繩 錯 動 1/4圈 ， 一 般 錯 繩 圈 數(shù) n 2 4圈 。 卷 筒 寬 度 的 驗(yàn) 算 卷 筒 寬 度 的 驗(yàn) 算卷 筒 的 寬 度 B： 單 層 纏 繞 時 多 層 纏 繞 時 s( 3)( )H LB dD s p(3 ) 3( )H L n DB dk D 相 鄰 兩 繩 圈 間 的 間 隙 ，一 般 為 2 3mm多 層 纏 繞 時 鋼 絲 繩 平 均 纏繞 直 徑纏 繞 層 數(shù) 22p 1 42kD D d d 提 升 機(jī)

14、 強(qiáng) 度 校 核 4、 提 升 機(jī) 強(qiáng) 度 校 核從 提 升 機(jī) 規(guī) 格 表 中 ， 可 查 得 提 升 機(jī) 允 許 的 最 大 靜 張力 Fjm和 最 大 靜 張 力 差 Fjc， 按 下 式 驗(yàn) 算 提 升 機(jī) 強(qiáng) 度 是否 滿 足 要 求 。（ 1） 對 于 纏 繞 式 提 升 機(jī) jm z p c( )F m m m H g jc p( )F m m H g 提 升 機(jī) 強(qiáng) 度 校 核 4、 提 升 機(jī) 強(qiáng) 度 校 核從 提 升 機(jī) 規(guī) 格 表 中 ， 可 查 得 提 升 機(jī) 允 許 的 最 大 靜 張 力 Fjm和 最大 靜 張 力 差 Fjc， 按 下 式 驗(yàn) 算 提 升 機(jī) 強(qiáng)

15、度 是 否 滿 足 要 求 。 （ 2） 對 于 摩 擦 式 提 升 機(jī) 等 重 尾 繩 重 尾 繩 輕 尾 繩 jm z 1 p c( )F m m n m H g jcF mgjm z 1 p 0 2 q 0( )F m m n m h n m H g jcF mg H jm z 1 p 0 2 q h ( ) F m m n m h H n m H g jcF Q H 提 升 機(jī) 與 井 筒 相 對 位 置 的 計 算 提 升 機(jī) 安 裝 地 點(diǎn) 選 定 后 ， 要 確 定 影 響 提 升 機(jī) 相 對 位 置 的 五個 因 素 ， 即 井 架 高 度 Hj、 提 升 機(jī) 卷 筒 軸 線

16、與 提 升 中 心 線 的水 平 距 離 、 鋼 絲 繩 弦 長 、 偏 角 和 出 繩 角 。 它 們 彼 此 相 互 制約 ， 互 相 影 響 。 提 升 機(jī) 與 井 筒 相 對 位 置 的 計 算 1、 允 許 最 大 內(nèi) 外 偏 角 2max、 1max的 確 定鋼 絲 繩 的 偏 角 是 指 鋼 絲 繩 弦 與 通 過 天 輪 平 面所 形 成 的 角 度 ， 有 內(nèi) 偏 角 和 外 偏 角 之 分 。 偏 角 過 大 將 會 導(dǎo) 致 加 劇 鋼 絲 繩 與 天 輪 間的 磨 損 ， 降 低 鋼 絲 繩 的 使 用 壽 命 ， 磨 損 嚴(yán) 重時 還 會 引 起 斷 繩 事 故 。 因

17、 此 ， 煤 礦 安 全 規(guī)程 規(guī) 定 ， 內(nèi) 外 偏 角 不 得 超 過 1 30。 如 果 內(nèi) 偏 角 過 大 ， 當(dāng) 鋼 絲 繩 纏 繞 卷 筒 時 ，繩 弦 與 已 纏 繞 到 卷 筒 上 的 繩 圈 會 相 互 接 觸 ，并 產(chǎn) 生 磨 損 ， 這 一 現(xiàn) 象 稱 為 “ 咬 繩 ” ， 因 此 ，最 大 內(nèi) 偏 角 2max， 不 僅 受 煤 礦 安 全 規(guī) 程 的 上 述 限 制 ， 同 時 還 受 不 “ 咬 繩 ” 的 限 制 。 下 出 繩 角 6 下 出 繩 角 出 繩 角 的 大 小 ， 影 響 提 升 機(jī) 主 軸 的 受 力 情 況 ， JK型 提 升 機(jī) 主 軸 設(shè)

18、 計 時 是 以 下 出 繩 角 為 15 考 慮 的 。若 15 。 j 0 ts t xarctan arcsin 2H C D DL R L 塔 式 多 繩 摩 擦 式 提 升 機(jī) 相 對 位 置 的 計 算 井 塔 高 度 的 確 定井 塔 高 度 Ht為 Ht = Hx + Hr + Hg + Hmd+ 0.75R 為 了 防 止 過 卷 或 緊 急 制 動 時 容器 沖 上 機(jī) 房 ， 一 般 在 過 卷 高 度內(nèi) 設(shè) 置 楔 形 罐 道 和 防 撞 梁 ， 用以 強(qiáng) 制 容 器 停 止 運(yùn) 行 和 保 護(hù) 提升 機(jī) ， 防 撞 梁 設(shè) 在 楔 形 罐 道 的終 點(diǎn) 。 摩 擦 輪

19、 與導(dǎo) 向 輪 的高 差過 卷 高 度 容 器 全 高卸 載 高 度 塔 式 多 繩 摩 擦 式 提 升 機(jī) 相 對 位 置 的 計 算 井 塔 高 度 的 確 定井 塔 高 度 Ht為 Ht = Hx + Hr + Hg + Hmd+ 0.75R Hg過 卷 高 度 。 當(dāng) 提 升 速 度 小 于 10m/s時 ， 應(yīng) 不 小 于 提 升 速 度 值 ，但 最 小 不 得 小 于 6m/s。 當(dāng) 提 升 速 度 大 于 10m/s時 ， 不 得 小 于 10m。 現(xiàn)在 傾 向 于 統(tǒng) 一 為 10m計 算 。 Hmd摩 擦 輪 與 導(dǎo) 向 輪 間 的 高 差 。 R摩 擦 輪 半 徑 鋼 絲

20、 繩 對 摩 擦 輪 圍 包 角 的 計 算 塔 式 安 裝 多 繩 摩 擦 式 提 升 機(jī) ， 在 有 導(dǎo)向 輪 時 ， 鋼 絲 繩 在 摩 擦 輪 上 的 圍 包 角一 般 在 195 以 內(nèi) ， 并 按 下 式 計 算 。R0導(dǎo) 向 輪 半 徑 ,mb摩 擦 輪 與 導(dǎo) 向 輪 中 心 距 ， mL0摩 擦 輪 與 導(dǎo) 向 輪 中 心 間 的 水 平 距離 ， m Hmd摩 擦 輪 與 導(dǎo) 向 輪 間 的 高 差 。R2.25m時 取 4.5m； R=2.8m時 取 5m； R=3.25m時 取 6m； R=3.5m時 取 6.5md 0md(arcsin arctan )180 R R

21、 Lb H 提 升 電 動 機(jī) 的 初 選 初 選 電 動 機(jī) 的 依 據(jù) 是 電 動 機(jī) 的 功 率 、 轉(zhuǎn) 速 和 電 壓 等 級三 方 面 的 要 求 。 電 動 機(jī) 的 估 算 功 率 kW 電 動 機(jī) 的 估 算 轉(zhuǎn) 速 r/min 初 選 電 動 機(jī) 按 上 述 計 算 出 來 的 N與 n， 在 電 動 機(jī) 技 術(shù) 數(shù) 據(jù) 表 中選 擇 合 適 的 電 動 機(jī) ， 所 選 提 升 電 動 機(jī) 的 轉(zhuǎn) 速 應(yīng) 與 計 算數(shù) 值 相 一 致 。 此 外 ， 應(yīng) 選 用 過 載 能 力 較 大 者 ， 以 滿 足對 電 動 機(jī) 的 過 載 能 力 要 求 。 m1000 jkmgvN D ivn m60礦 井 阻 力 系 數(shù) 標(biāo) 準(zhǔn) 提 升 速 度加 、 減 速 的 影 響 系 數(shù)減 速 器 的 傳 動 效 率 休息一會兒