矿井提升机选型设计

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1、第一章 矿井概述一、位置、交通及气象石炭井A矿位于石炭井矿区北部，南邻B矿。本矿距大武口大西 洗煤厂为33Km,距平罗车站44Km,距包头为498Km,距洒泉为999K mo二、地形及地貌矿井地势北高南低,北部及东部且有高山环绕,井口内海拔标高 在 1480 1530 之间。三、气象本区呈大陆性气候，常年干燥少雨，最高气温为7月，38C，最 低气温为12月至次年1月，-28C雨季在69月，最大降雨量为76 mm,风季为1月至次年3月，风力可达10级且多属西北风，冻士 深为 0.3-1.2米.井口水文条件简单，本区气候干燥少雨岩层主要靠大气层降雨补 给，地面水的经济条件好，岩层一般比较致密，渗透

2、性极弱，煤层顶、 底板岩层渗透系数一般为0.0001cm/s井口内位于上游已修筑防洪堤, 降雨后洪水可排出井田之外.五、地质构造本井田以单斜构造为主，地层走向，111线以南为N15W倾斜25左 右，111线以北渐转为N52E，倾角60左右，井田次级褶皱较发青，主 要分布在石炭井断层上、下盘，对煤层影响不大。六、矿井瓦斯、煤尘及发火本矿瓦斯相对涌出量为5.87m3/T日；C0涌出量为11.54m3/日吨，2属低沼气高CO2矿井。煤尘爆炸指数2939.2%;煤层发火期为612个 月。七、矿井可采煤层和储量本井田内具体有可采或局部可采煤层七层，二层煤为主要可采层 厚度 10米，煤层倾角16 度，在向

3、斜西翼线达25-40度，可采储量为 8520 万吨。八、矿井开拓方式、开采水平及采煤方法 本矿采用立井多水平上山式开拓，分两个水平开采，第一水平 +1200，运输水平+1300，向风水平+1370；第二水平，运输水平为+1000。采煤方法：对溥及中厚煤层采用单一走向多壁，全部垮落采煤法； 对厚煤层采倾斜分层，金属网假顶，全部垮落采煤法。第二章 设计依据本矿井设计年产量为60万吨，矿井深度Hc = 270米，装载高度 Hz=18米，卸载高度Hx=18米，散煤容重0.92 t/n3，年工作日300天， 每天工作小时t=14小时，矿井电压等级6KV。本矿提升方式采用立井双箕斗提升，提升机选择2JK3

4、.5/2 0单 绳缠绕式提升机，提升容器选择JL-6型立井单绳箕斗，钢丝绳选择 巾40mm, 6*19的钢丝绳。电动机选择YR800-8/1180型6KV高压三相交 流异步电动机。第三章 矿井提升机选型设计第一节 提升容器的选择：容器容量在大小是确定钢丝绳、提升机和电动机的主要参数，而 提升 速度是影响提升机工作时间及电能消耗的重要参数。另外，容 器的容量与提升速度之间又存在着密切的联系。一般认为经济的提升速度为：Vj=（0.3-0.5r,H，一般取Vj=0H其中：H:提升高度，双箕斗提升H=Hs+Hx+Hz =370+18+18 =406m式中：Hs:矿井深度，Hs=370mHz:装载水平与

5、井下运输水平的高差。Hz=18mHx:卸载水平与井口高差（卸载高度）箕斗提升Hx=18m因而，经济提升速度为Vj=0.4佰=0.4漏T =8.06m/s1. 估算经济提升时间：Tj= Vj + H +u+0a V式中：a:为提升加速度，对于箕斗，a取0.8m/s2u:为容器爬行阶段附加时间，u取10s0 :每次提升终了后的提升时间，可暂取10s因而：Tj二 Yi+H +u+0 二 806 + 处+10+10a Vj0.88.06=10.07+50.37+10+10=80.44s2. 求一次经济提升量：次经济提升量：Qj= C3；00驚式中：An：为矿井年产量，An=60 万吨a ：提升富裕系数

6、， fa 取 1.3 fC: 提升不均匀系数C=1.15t: 日工作小时数，t取14小时b: 年工作日（一般取 300 天）.q = 1.15*1.3*60*10000*80.44j3600*300*14=4.77 吨3. 确定提升容器：根据上面所计算的一次提升量,选择 JL-6 型立井单绳箕斗JL-6 的技术参数如下：名义载有效箕斗质最大提升箕斗高箕斗中重量容积量咼度度心距6t6.6m35000kg700m9450m1870mm箕斗的实际装载量Q=6.6y=6.6*0.92=6.07TY：为散煤容重：Y取0.92t/M3则完成任务所需要的最大提升循环时间TixTixW 3600bt .QC

7、- a .Anf=3600*300*14*6.071.15*1.3*60*10000=96.9s从而可以估算出完成生产任务所需提升速度的最小值va(T1 - u - G) -a2 (T/ - u _ 0 )2 - 4aH艮2=0.8(96.9 -10 -10) - 0.82(96.9 -10 -10)2 - 4*0.8*4062=5.835m/s第二节 提升钢丝绳的选择钢丝绳的强度计算应按煤矿安全规程规定：钢丝绳应按最大 静载荷并考虑一定的安全系数的方法进行计算。一、按最大静载荷计算如图所示为钢丝绳计算示意图：由图可知，钢丝绳最在静载荷 Qmax 是在 A 点。其值为Qmax=(Q+Qz)g+

8、pHc，N式中:Q： 次提升量：Q=6.07t=6070KgQ :容器质量：Q 5000Kgz z=He :为纲丝绳最大悬垂长度：He二Hj+Hs+HzH:为估算井架高度，对箕斗估取30mjHs:为矿井深度，Hs=370mHz: 装载高度， Hz=18mHc=30+370+18=418m立井缠绕式提升机一般用 6*19 的钢丝绳，钢丝绳的抗拉强度=170000N/m2箕斗的拉煤安全系数ma=6.5,则每米绳重为：B一 Qg + Qzgp _ 01HMc a_ (6070 + 5500)*9.8=0.11*170000-4186.5=44.3N/M因而选直径0 =40mm,6*19右捻度镀锌钢丝

9、绳，钢丝绳钢丝拉断力之和为 Qg=1025000N 单位重力为： 57.1N/m, 则实际安全系数为：Ma= QqQg + Qzg + PHe二 1025000(6070 + 5000)* 9.8 + 57.1*418二 1025000108486+23868二1025000132354=7.746.5 符合要求二、钢丝绳的安全系数煤矿安全规程规定单绳缠绕式提升设备采用的钢丝绳安全系数ma；专为升降物料用的钢丝绳不得小于6.5,所以所选钢丝绳符合要 求，钢丝绳能够安全可靠的运行。第四节提升机及提升电动机的选择.1. 提升机的选择确定滚筒直径：卷筒直彳径 D = 80d = 80*40 = 32

10、00mm卷冋直径 d 二 120R 二 1200*2.6二 3120mm式中：6为纲丝绳中钢丝直径6 =2.6mmd为纲丝绳中直径对无尾绳系统最大静张力Fj=(Q+Q)g+PHz=(6070+5000)*9.8+57.1*406=131669N最大静张力差Fjc=Q+PH=6070*9.8+57.1*406=82669N选 2JK-3.5 单绳缠绕式提升机，卷筒个数为 2，卷筒直径 D=3.5m,卷筒宽度B=1.7m,两卷筒中心距1840mm，最大静张力差Fjc=11.51. 计算滚筒上缠绕宽度B：B = ( H + 30 +3)(d+ )n D式中 :钢丝绳圈间距离 =3mm B = ( 4

11、06 + 30 +3)(40+3)n *3.5=1835mmBVBV2B,主井提升设备不提人可缠绕两层。提升机直径确定后，按Vm二nD nD列表(表中i与提升机表中i相对60i应）98074059049037011.515.6111.89.47.85.9208.986.785.44.493.39从表中送取6.78m/s定位提升速度Vm, Vm=6.78m/sV提升机的最大允许速度12m/s,提升机型号选为：ZJK-3.5/202. 估算电动机功率 提升电动机应满足功率、电压及转速三个方面的要求。 提升电动机的功率与一次提升量和标准速度（钢丝绳最大速度 有关，一般双容器提升用下列公式计算：，二

12、KQVmlOOOqj式中K为矿井阻力系数.箕斗提升K=1.15动力系数：单绳缠绕式，箕斗无尾绳取1 . 3减速器效率，取 0.85lQQQn j二 1.15*6070*9.8*6.78 *1 3 1000*0.85=709Kw选用YR800-8/1180型6KV高压三相交流绕线异步电动机额定功率Pe=800Kw,转速ne=740r/min, 效率n =92%,功率因数 DCOS少=0.82,最大力矩与额定力矩之比入=2.3 ,飞轮转距GD2=5760N.M2第五节 提升机与井筒的相对位置 当井筒位置确定后，应确定提升机的安装地点。当提升机安 装地点一经确定后，就具体确定了提升机轴线与井筒中心线

13、的距 离，另外还要算出井架高度。所以井架高度、提升机轴线与井筒 中心线的距离、钢丝绳弦长和出绳角是影响提升机与井筒相对位 置的五个因素。1、选定天轮天轮安装在井架上，作支撑、引导钢丝绳转向之用。天轮直径 J DT =80 D=80*40=3200mm天轮直径dt =i200b =1200*2.6=3120mm选用TSH勿型天轮，天轮直径为3500mm，变为重力为11330N23.52、井架高度井架高度 Hj 为从井口到天轮轴线的垂直距离：Hj=Hx+Hr+Hg+0.75Rt+1=18+9.54+5+0.75*3.5/2+1=34.76m式中：Hj卸载距离，即井口水平到卸载位置的容器底座高度，米

14、。Hx 卸载高度，取 18mHr 容器全高，取 9.45mHg过卷高度，取 5mR t天轮半径，米。因而井架高度Hj取35m3、提升机滚筒中心到井筒中心线的水平距离Ls$0.6Hj+D+3.5=0.6*3.5+3.5+3.5=28m考虑到减轻咬绳现象，这里取 Ls=30m。4、计算弦长根据以确定的L s值，复算钢丝绳的实际弦长及实际内外偏角值。Lx =：., (Hj-c)2 + (Ls-Rt)2 = ,.(35-1.8)2 + (30-吗22=43.6m式中：C滚筒中心线与井口水平的高差，取1. 8m 。5、求内外偏角 二层缠绕时内偏角为a 二arctgs-an2lx=arc tg 2.1 -

15、 0.072*43.6=arc tg 2.03=1。2087.2式中：s两天轮中心距，取 2.1m。两卷筒之间的距离二层缠绕时只考虑a1。30，不考虑咬绳。n二层缠绕时外偏角为a 二arc tg b 一s -a -廻+e)w2Lx=arc tg 17- 2.1 -0.07 - 3(40 + 3.95)2 100043.6=0.7301030由钢丝绳直径、卷筒直径、内偏角关系曲线查得 =3.95mm。故满足规程规定的钢丝绳内、外偏角不小于1030的要求6、下出绳角 卷筒出绳角有大小影响着提升机主轴的受力情况。限制下出绳角 的最小值为15度。因此，只需检验下出绳角B,令其不小于15 度就可以了。0

16、x = arctgH- cLs - Rt+ arcsinD + Dt2Lx=arctg0-9提升系统示意图：第六节 运动学和力学提升系统示意图1. 提升系统变位质量提升绳全长Lp二Ho+Hx+3门 D +30+nF D=423+18+3*3.14*3.5+30+3*3.14*3.5=537M式中Ho钢丝绳悬垂高度Ho二Hs+Hz+Hj=370+18+35=423m电动机变位重力Gd=G(i/D)2D=5.76*(20/3.5)2=188.08KN电动机的变位质量m=Gd/g=188.08*1000/9.8d=19192kg总变位质量 mm=(Qg+2QZ+2PLp+Gj+2Gt)/g+md=6

17、070+2*5000+2*57.1*537/9.8+24600+11330/9.8+19192 =67276kg式中:Gj/g为提升机包括减速箱的变位质量，Gj/g=24600kgGt 为天轮的变位质量 11330kg2. 加速度 按减速器最大扭矩计算2 M maxanD (KQg + PH)Gdm -g2 *30 * 1000 * 9.8-(1.15 *6070 + 57.1 *406)=L 3.58-67276 - 19192=1.59 m / s式中阻力系数，取 1.15Mmax-减速器许可的最大扭矩，JK-3.5/20所用的ZHLR-170型 减速器取 30tm 按电动机过负荷能力计算

18、 a W(0.75入 Fe-kQg-PH)/m12=(0.75*2.3*100295-1.15*6070*9.8-57.1*406)/67276 =1.21m/s2式中Fe电动机额定力Fe 二 Z100叱二 11000*8000.85Vm i 6.78=100295NZ电机台数，取 1入过负荷系数，取2.3K矿井阻力系数，取1. 15根据煤矿安全规程对立井箕斗提升的加速度a Wl. 2m/s2，取1a=l.0m/s2。l3. 减速度一般情况下按自由滑行速度减速a TH3m_ 1.15*6070*9.8 - 57.1*406-67276=0.67 m/s2取 a =0.7 m/s234. 速度图

19、计算ho=2.35m,V=1.5m/s01) 初加速度选取 V=1.5m/s0V 21.52a _ o _0 2h 2*2.350=0.479 m/s2t=v/a=1.5/0.479=3.13s00o2) 主加速阶段t =(Vm-Vo)/a =(6. 78-1. 5)/111=5.28sh =(Vm+Vo)t /2=(6. 78+1. 5)*5. 28/2 11=21.86m3) 爬行阶段t =h /v =3/0. 5=6s444h 取 3m,V 取 0.5m/s.444) 减速阶段t =(V -V )/a =(6.78-0.5)/0.73 m 4 3=9sh =(V +V )t /2=(6.

20、78+0.5)*9/2 3 m 4 3=32.76m5) 等速阶段 h=H-h-h-h-h2 0 1 3 4=406-2.35-21.86-32.76-3=346mt =h /V =346/6.78=51s22m6) 抱闸及停车阶段T 取 1S， a =V /t =0.5/1=0.5m/s25 5 4 47) 一次提升循环时间Tx=t0+tl+t2+t3+t4+B =3.13+5.28+51+9+6+8=82.41s0停止时间，取8s。5.实际提升能力及富裕系数实际年提升量An =300*14*3600cTx300*14*3600*6.071.15*82.41=96.8417 万吨实际富裕系数

21、a二96.8417 =1.61 1.2f 606.力图计算提升开始时拖动力F =kQg+PH+ma00=1.15*6070*9.8+5.7*406+67276*0.479=123.8kN出轨时F二F 2ph0 0 0=123817-2*57.1*2.35=123548.6N=123.5kN主加速开始F = F +m(a -a )1 0 1 0=123548+67276(1-0.479)=158599N=158.6KN主加速终了F =F-2ph1 1 1=158599-2*57.1*21.86=156102.6N=156.1KN等速开始F= F +ma=156102.6+67276*12 1 1

22、=88827N=88.8KN等速终了F =F-2ph2 2 2=88827-2*57.1*346=49314N=49.3KN减速开始F = F -ma3 2 3=49314-67276*0.7=2221N=2.22KN减速终了F =F-2ph3 3 3=2221-2*57.1*32.76=-1520N=-1.5KN爬行开始F= F +ma4 4 3=-1520+67276*0.7=45573N=45.57KN爬行终了F =F-2ph4 4 4=45573-2*57.1*3=45230.4N=45.23KN校核 F4F二KQ-Ph=1.15*6070*9.8-57.1*406=45226N,符合

23、要求。4附箕斗六阶段速度图、力图)F0=123.8KN F0=123.55KN F1=158.6 KN F1=156.1 KN F2=28.8 KN F2=49.3 KN F3=2.22 KN F3=-1.5 KN F4=45.6 KN F4=45.2 KN第七节 电动机功率校核1、按等效容量验算：(1)计算 J FxF 2 dt0F 2 + F/2F 2 + F/2F 2 + F/2 + FFF 2 + F/2F 2 + F/2J tF 2dt=00 t +11 t + 22221+ 33 t+ 44 t02021322324123817125482158599156102888272493

24、1688827*4931622211520245576452262*3.13 +*5.28 +*51 +*9 +*622322=44.1*1010N2S2）等效时间T = (t+t +t +t )/2+t + e/3d 01342=(3.13+5.28+9+6)/2+51+8/3=65.37sJ T F 2 dtTd3）等效功率6.7844.1*lOio1000*0.8565.37=655.7Kw符合 Pe=800kw1.1Pd=1.1*655.7=721.3kw（4）正常提升过负荷Fmax/Fe=158599/100295=1.580.75 入=0.75*2.3=1.725故所选电机符合要求

25、。第八节 电耗及功率的计算电耗和效率是提升设备的主要技术经济指标因为电耗等于功率乖时间，所以提升电耗可计算如下一次提升电耗为：1.02* Vmw - iooo*36oonjJ 0Fdti式中：1.02-考虑附属设备的耗电量的附加系数;n -减速器的传动效率；n d-提升电动机的效率；J TFdt-提升循环中变化力对提升时间的积分，即提升循环 o中力图下包围的面积，此积分可计算如下：厂, F + F / F + F / F + F /F + F / F + F /T F dt = 0叶 t H1 L t H 22 t H3 L t H4 丁 to 2 o 2 1 2 2 2 3 2 412381

26、7 +12548 *3.13 + 158599 +15610222*5 28 + 888272 + 49316 *】十 2221+152022*9 +45576+452262*6=500199N.s所以：l.2*Vmj rFdt1000*3600n/qD 01.02*6.781000*3600*0.85*0.85*5001991=13.3度提升设备的吨煤耗Wt=W/Q=13.3/6.07=2.19 度/吨 一次提升有益电耗Wy=QH/(3.6*102)=6.07*406/(3.6*102)=6.7 度 提升设备的效率n = Wy/W=6.7/13.3=50.4%0设备实际年提升能力An =30

27、0*14*3600cTx300*14*3600*6.071.15*82.41=96.8417 万吨实际富裕系数af=駕17 =1.611.2mn第四章经济概算一、主要设备1、箕斗：JL-6型11000元/台查煤炭工业常用设备及主要器材价格汇编2、钢丝绳：选直径0 40mm,6X19的右捻度镀钢丝绳.查价格汇编：3.39元/m3、提升机： 2JK-3.5/20 单绳缠绕式提升机，卷筒个数为 2，卷筒直径D = 3.5m，卷筒宽度B=1.7米，两卷筒中心距1840mm。查价格汇编：9 万元/台4、电动机：选择YR800-8/1180型6KV高压三相交流异步电动机。查价格汇编：23060 元/台5、

28、天轮：TSH -0型天轮，天轮直径为3500mm,变为重力为11330N23.5查价格汇编：2900 元/台二、设备购置费：S二设备出厂价X 1.061=(110003.39X 539X 290000230605800)X 1.06= 131030.8 元三、年电费=PeX 300*14*0.75*0.1=380*300*14*0.75*0.1=119700 元。四、维修费=(S+S*36.4%)*2.2%11=(1-0.364)*2.2%*131030.8=1833 元五、安装费=S*4.2%1=131030.8*4.2%=5503 元其中安装人工费=安装费*35%=5503*35%=192

29、6 元六、主要机电设备及器材目录序号设备器材名称产品目录中的型号及规格单位数量1矿 井 提 升 机2JK- 3.5/20单绳缠绕式提升 机，卷筒直径D = 3.5米，卷筒 宽度B=1.7米，两卷筒中心距 1840米，最大静张力差Fjc =11.5 t，提升速度V m = 6.78m/s.台12电动机Yr800-8/1180型6KV高压三相 交流异步电动机，额定功率 Pe=800kw，转速 ne=740r/min， 效率92%，功率因数 COS巾=0.82,最大力距 与额定 力距之比入=2.3,飞轮转距 GD2=5760N.M2台13钢丝绳0 =40mm.6*19右捻镀锌钢丝 绳，钢丝绳抗拉强度

30、 Z S=170000N/m2箕斗的拉煤安 全系数ma=6.5,每米绳重用 4.3N/M,钢丝绳的拉断力之和 为Qg=1025000N,单位重力为 57.1N/m.米4箕斗JL-6型立井单绳箕斗,箕斗有 效容积极6m3,箕斗质量 5000Kg,最大提升高度700米， 箕斗高度9450米，实际装载量 6.071.台25固定天轮TSH -型天轮，天轮直径为23.53500mm，变为重力为11330N个2参考文献1. 煤矿安全规程（2004）煤炭工业出版社克2. 矿井提升机械1991 年中国矿业大学出版社，徐永圻主编3. 煤矿安全培训教材中国矿业大学出版社，1986 年佘克明主编4. 材料力学煤炭工业出版社5. 提升机设备选型煤炭工业出版社6. 煤矿固定机械及运输设备煤炭工业出版社7. 煤炭工业设备手册技术指标出版社 煤炭部规划设计改编。8. 矿山运输机械中国矿业出版社，孙玉蓉，周法孔主编9. 矿井运输与提升煤炭工业出版社，鸡西矿业学院张复业主编35 1.8. 3.5 + 3.5小 ” + arcsin30-352*43.62=54.20150 满足要求：附：提升机与井筒相对位置图