提升与运输课程设计竖井提升设计.docx

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提升与运输课程设计竖井提升设计

《提升与运输》

课程设计

题目：

竖井提升设计

学校：

XXXX

院系：

资源与安全工程学院

专业：

XXXXXXXXXXXX

姓名：

XXXXXXXXXXXX

学号:

XXXXXXXXX

指导老师：

XXXXX

时间：

2015年6月

提升运输选型与计算

1.矿井原始资料

该矿年产量140万吨；矿石密度为2.75t/m3；矿井深度400m，卸载高度Hx=20m，装载高度Hz=20m；年工作日300d，日工作小时为14h，矿井电压等级为6kV。

2.矿井提升设备

矿井提升设备是矿井运输系统中的咽喉设备，是井下与地面联系的主要工具。

其用途是把井下的矿石和废石经井筒提升到地面；下放材料；在地面与井底之间升降人员、设备等。

矿井提升设备的主要组成部分是：

提升容器、提升钢丝绳、提升机、天轮和井架以及装卸附属装置等。

常用的提升容器是罐笼和箕斗。

与罐笼相比，箕斗的优点是：

自重小；井筒断面积小；无需增加井筒断面就能在井下使用大型矿车；装卸载时间少，生产能力大。

经过多方面的比较，本矿采用的是多绳摩擦提升机，箕斗提升（日产量4667t>1000t）。

3.提升容器规格的选择

进行提升设备选型设计时，矿井年产量An和矿井深度Hs为已知条件。

当提升容器的类型确定后，还要选择容器规格。

选择原则是一次合理提升量应该使得初期投资费和运转费的加权平均总和最小。

3.1提升高度

=++=400+20+20=440m

式中——矿井深度，m；

——卸载高度，m；

——装载高度，m；

3.2合理提升速度

=（0.3～0.5）=0.4=8.4m/s

式中:

——最大提升高度，m；

0.3～0.5—系数，当H<200m时取下限，当H>600m时取上限；

——提升速度，m/s。

3.3估算一次提升循环时间

式中：

a为提升加速度，一般a=0.8m/s2；μ为箕斗低速爬行时间，一般取μ=12s；θ为箕斗装卸载休止时间，一般取θ=8s。

3.4估算小时提升量

式中：

C为提升不均衡系数；对箕斗C=1.15，罐笼C=1.2，兼作C=1.25；An为矿井设计年产量；=1为提升富裕系数；为提升设备每天工作小时数，一般为14h；为提升设备每年工作日数，一般为300天。

3.5计算小时提升次数

3.6估算一次合理提升量

根据一次合理提升量，选择DJS（D）1/2-4（8.5）多绳提升底卸式箕斗，主要数据规格如下表所示:

冶金矿山多绳底卸式箕斗系列

型号

斗箱容积/

载重量/t

质量/t

首绳

尾绳

直径/mm

根数

间距/mm

直径/mm

根数

间距/mm

DJS1/2-4

4

8.5

7.5

26

4

250

30

2

400

箕斗主要技术规格

斗箱内空尺寸/mm

最大外形尺寸mm

卸载方式

长X宽

长x宽

高

1200x1050

1623x1590

8450

底卸

3.7计算一次实际提升量

实际装载量:

>7.5t

已经能满足生产需求，故之后的计算中取Q=8.5t，进行定量计算。

3.8计算一次提升循环时间

3.9计算提升机实际提升速度

10m/s

此速度小于矿山规定的竖井箕斗提升的最大允许速度=12.6m/s.满足要求。

3.10平衡锤质量

t

平衡锤技术规格

名称

外形尺寸mm

平衡块

平衡锤质量kg

12吨平衡锤

长

宽

全高

长x宽mm

数量

12110

1950

770

8605

320300

34

4.提升钢丝绳选定

4.1钢丝绳的最大悬垂长度

预估计井塔高度=45（m），由于=8.4m/s,取=10（m）。

尾绳环高度：

==10.5（m）

取=11（m）。

式中：

——尾绳环高度，m；

——过卷高度，m；

钢丝绳的最大悬垂长度见式（2.9）

==440+8.45+10+2+5+11=478.45m

式中：

——箕斗全高

——过卷高度

——导向轮中心距楼层底板面的高度，取=2（m）

——导向轮与摩擦轮的中心距,取5m.

4.2估算钢丝绳每米重力

1）绳端荷重：

=8.5+7.5=16t=16000kg

2）取钢丝绳抗拉强度=1665N/

安全系数=7

多绳提升具有如下特点：

（1）根提升钢丝绳，每根承受的终端荷载为；

（2）根尾绳，设每根尾绳每米重力为q，。

根据主绳和尾绳每米重力，有等重尾绳，轻尾绳，和重尾绳三种情况。

一般多采用等重尾绳，重尾绳也有应用，应避免使用轻尾绳。

对等重尾绳，钢丝绳选择计算公式为

==15.4（N/m）

式中：

Q——一次提升量，kg

——容器质量，kg

据此选择绳619股圆股钢丝绳，左右捻各二根，其每米重量p=23.95N/m，即首绳单位长度重量=2.395kg/m。

直径d=26.0mm，绳中最粗钢丝直径=1.5mm，全部钢丝破断拉力总和为=430170N。

尾绳数=2根。

尾绳每米重力q:

==47.9（N/m）

据此选择绳（11820）847扁钢丝绳，其单位每米重为56.0N/m，即尾绳单位长度重量为=5.6kg/m。

4.3钢丝绳安全系数校核

钢丝绳安全系数校核

===8.5>7

所以所选钢丝绳合格可用。

5.多绳提升机的选择

多绳提升机的选择主要是根据钢丝绳直径d和计算主导轮的直径D，然后根据计算的主导轮直径选择标准的多绳提升机。

当钢丝绳与主导轮的围包角为180°时，D≥80d；当围包角大于180°时D≥100d。

在选择多绳提升机时，还必须满足最大静拉力和最大静拉力差的条件。

1）考虑塔式井塔，设导向轮，滚筒直径D见式

D100d=10026=2600（mm）

D1200=12001.7=2040（mm）

d----钢丝绳直径

----钢丝绳中最粗钢丝的直径

由此选择JKM-2.8/4（）型多绳摩擦式提升机，其技术参数见下表：

JKM-2.8/4（）型多绳摩擦式提升机技术参数

摩擦轮直径

=2.8m

主导轮变位重量

t

设计最大钢丝绳静张力

294kN

设计最大钢丝绳静张力差

88kN

减速器减速比

I=10.5

传动效率

=0.85

导向轮直径

导向轮变位质量

t

2）验算提升机强度

最大静张力：

=16000×9.8+4×23.95×478.45=202.6<294（kN）

20677（kg）

=20677-16000=4677（kg）

此处容器的最小自重。

最大静张力差：

=Q=85009.8=83.3（kN）<88（kN）

的实际值均小于设计值，强度校验合格。

3）摩擦衬垫比压的校验

摩擦式提升机主导轮上的衬垫作用是：

当提升钢丝绳端部荷载拉紧钢丝绳，并以一定的正压力，紧压在衬垫之间便产生很大的摩擦力，此摩擦力必须保证提升机在各种工作情况下，都不会出现提升钢丝绳在主导轮上的衬垫上有滑动现象。

用作摩擦衬垫的材料，应具有以下的性能：

（1）要有较高的摩擦系数，而且水或油类对摩擦系数的影响要小；

（2）具有较高的耐磨性能，磨损时产生的粉尘，必须是对人体和机器是无害的；

（3）应具有较高的压强；

（4）材料的来源要广，价格应低廉，加工和拆装应比较方便。

上述性能中的最主要的是摩擦系数，在压强和磨损相同的条件下，摩擦系数的提高，将会获得显著的经济效果。

上升侧静张力：

=Q++p（+）+q==246（kN）

下降侧静张力：

=++=-Q=246-8.59.8

=162.7（kN）

衬垫比压：

===130N/）

允许比压值[]一般为150～200N/。

由于<[]，所以强度校验合格。

由以上校验说明，所选JKM-2.8/4（）型多绳摩擦式提升机合格可用。

6提升系统的确定

1）井塔高度的选择:

=20+0.3+8.45+10+0.12+2+5=45.87（m）

取=50（m），井塔选TZD-3.25/4-45A型。

式中：

——卸载高度

——箕斗底部距卸载高度的距离

——箕斗全高

——过卷高度

——导向轮楼层地板（包括有关的梁）的厚度

——导向轮中心距楼层底板面的高度，取=2（m）

——导向轮与摩擦轮的中心距

由以上确定=50（m）可取。

2）尾绳环高度（m）

3）悬垂长度478.45（m）

4）主导轮与导向轮之水平中心距：

=2.1+1.5-1.625=1.975（m）

5）围包角的确定

=

==194.0

取，则查表得=0.969。

7提升系统总变位质量

7.1变位重量

变位重量见式：

=20677+4677+2500+11500+28125=67469kg

式中：

——电动机的变位重量：

==28125（kg）

式中：

i——减速器的速比；

（）——从电动机产品样本上查到的回转力矩，。

7.2变位质量

变位质量:

=6884.6（kg/m）

8提升设备的运动学

提升速度图的确定：

多绳摩擦轮提升机的速度图和单绳缠绕式提升机相同。

即箕斗提升采用六阶段速度图；罐笼提升采用五阶段速度图。

由于多绳提升机多用于较深的矿井，更多的是在大型矿井使用，因此，电动机功率大都比较大，使用直流电动机拖动的可能性较单绳提升机为大。

当采用直流拖动时，速度图的加速段可能有二种：

一是等加速度：

另一种是变加速度，又称为抛物线加速度。

抛物线加速度有以下特点：

（1）加速阶段与等速阶段的功率式连续变化的，加速段的尖峰功率较小，因此，要求电动机及变流设备的过载能力较小，加速段启动功率也小。

（2）加速阶段的时间较长，大约为等加速度所需时间的二倍，因此，在同样的条件下，提升能力较小。

由于箕斗提升一般要求有最小的一次提升时间，因而限制了抛物线加速度的速度图的使用，只有在副井提升，对一次提升时间要求不严格的情况下，才考虑选用抛物线加速度的速度图，以降低电动机，电源设备的过载和电网的高峰负荷。

由于本文中属于主井箕斗提升，因而使用等加速度的速度图。

采用六阶段速度图，如下图所示:

箕斗提升一般采用六阶段速度图，箕斗六阶段速度图如下。

8.1确定提升速度

=（0.3～0.5）=0.4=8.4m/s

最大速度取提升机标准速度，m/s。

8.2运动学计算

安全规程规定对于物料提升的加、减速度没有限制，一般不宜大于1.2m/s2，通常采用0.5～1m/s2。

采矿手册：

=1.5m/s，0≤0.3m/s2，=0.4～0.8m/s,≤0.3m/s2。

已知m，=8.5m/s，取=5.6m，=1.5m/，=0.9m/s2，

8.2.1初加速阶段

8.2.2主加速阶段

8.2.3爬行阶段

8.2.4减速阶段

8.2.5等速阶段

8.2.6抱闸停车阶段

8.2.7一次提升时间T1及全时间T

8.2.8小时提升次数

8.2.9年生产能力

说明提升设备能完成任务。

9.动力学计算

公式中K是矿井阻力系数，对于箕斗提升取K=1.15，是空箕斗在卸载曲轨上的自重减轻系数（自重不平衡系数），对于翻转式箕斗，取0.35～0.4，是重箕斗在卸载曲轨上载重的减轻系数，对于翻斗式箕斗=0.8～1.0。

9.1在t0阶段

开始：

0；0.3；0.4

=248708N

终了：

=5.6m，0.3，0

=217993N

9.2在t1阶段

开始：

=5.6m；