主井箕斗校核按新箕斗.docx
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主井箕斗校核按新箕斗
关于主井绞车新箕斗称重后的验算
箕斗自重（Kg）
提升原煤（Kg）
钢丝绳所承受最大静张力（KN）
最大静张力标准值（KN）
最大静张力差（KN）
最大静张力标准值（KN）
钢丝绳安全系数
钢丝绳安全系数标准值
等效力（KN）
等效容量（KW）
等效容量标准值（KW）
电动机过载系数
电动机过载系数标准值
按理论计算数据
按检测报告数据
5197.5
9200
158.74
＜170
106.8
＜115
6.90
7.29
＞6.5
111.48
998.8
≤1000
0.696
＜0.8
9500
161.68
109.7
6.78
7.16
114.66
1027
0.71
9800
164.62
112.66
6.66
7.03
117.84
1056
0.725
10000
166.58
114.62
6.58
6.95
120
1075
0.73
附件：
1、主井新箕斗称重计算统计
2、不同载荷下（9200Kg、9500Kg、9800Kg、10000Kg）的主井绞车提升能力校验
通过计算可知：
要使等效容量满足要求，提升原煤量应为9.2吨，降低箕斗重量对等效容量计算结果影响不大。
附件1：
主井新箕斗称重计算统计
1、2013年11月8日在主井上井口使用箕斗厂家所带0CS型电子吊称，对主井绞车北箕斗进行称重测量；称重测量数据：
5235kg、5230kg（2次测量）。
称重箕斗所包括部件：
箕斗本体、12个罐轮、楔形连接装置、雨篷、5m主提升钢丝绳（单重7.01Kg/m）。
计算可得：
箕斗实际重量=（5235+5230）/2-7.01×5=5197.45kg.
2、厂家提供理论重量：
箕斗重量4589.7kg（包括楔形装置、12个罐轮）、增加衬板重量330.9kg，总重为4920.6kg。
计算可得：
厂家称新箕斗重量与厂家提供理论重量相差（5197.45kg-4920.6kg）=276.85kg。
箕斗技术协议要求:
箕斗自重不超过4.5吨，其中包含制造方提供的箕斗本体、罐耳、罐轮、雨篷、连接装置等。
计算可得：
厂家称新箕斗重量与技术协议要求重量相差（5197.45kg-4500kg）=697.45kg。
附件2：
高煤公司主井提升能力校验
（提升量9.2吨）
一、提升设备技术参数：
1、电动机技术参数
型号：
Z710-400
额定功率：
1000KW
额定电压：
750V
额定电流：
1420A
额定转速：
500r/min
励磁方式：
他励220/110V
冷却方式：
IC37管道强迫通风
过载倍数λ：
不低于2
2、提升设备技术参数
名 称
参 数
提升机型号
2JK-3.5/12.5E
主导轮直径DN
3500mm
天轮直径Dt
3500mm
最大静张力Fj
170KN
最大静张力差Fe
115KN
减速器名义速比i
12.5
提升机变位重量Gj
26726Kg
二组天轮的变位重量2GT
2×1526Kg
二、提升能力计算
按照旧的轻型铝合金箕斗实际自重Qz=5.1975T=5197.5Kg（包括配重、罐耳、雨篷、连接装置），提升载荷Q=9.2吨=9200Kg。
1、提升主钢丝绳
型号：
40ZBB6V×37S+FC1570
绳径：
40mm
抗拉强度：
1570N/mm2
钢丝破断拉力总和：
931×1.177KN=1095.79KN,
单重：
7.01Kg/m（查GB/T8918-2006标准，表21）
钢丝绳检测报告中钢丝破断拉力总和：
1158KN，单重：
7.01Kg/m。
2、钢丝绳安全系数校验
钢丝绳所承受最大静张力为：
Fjmax=（Q+Qz+PHc）g=（9200+5197.5+7.01×256.77）×9.8
=158735.1N=158.74KN
安全系数为：
m1=1095.79/Fjmax=1095.79/158.74=6.90>6.5（按钢丝绳标准理论计算）
m2=1158/Fjmax=1158/158.74=7.29>6.5（按钢丝绳检验报告）
由以上计算可知,提升9.2吨,箕斗自重5.1975吨情况下,φ40钢丝绳满足《煤矿安全规程》钢丝绳安全系数的要求。
3、提升机最大静张力及最大静张力差校验
最大静张力：
Fjmax=158.74KN<170KN
最大静张力差：
Fe=（Q+PHt）g=（9200+7.01×241.87）×9.8
=106776N=106.8KN＜115KN
4、运动学计算
最大运行速度：
Vm=nπDg/（60i）=500π×3.5/（60×12.5）=7.33m/s
正常加速度：
a1=0.7m/s2
正常减速度：
a3=0.7m/s2
爬行速度：
V4=0.5m/s
爬行距离：
h4=1.5m
制动减速度：
a5=0.5m/s2
休止时间：
θ=6s
1）、正常加速时间t1=Vm/a1=7.33/0.7=10.47s
2）、正常加速距离h1=Vm/2×t1=7.33/2×10.47=38.34m
3）、正常减速时间t3=（Vm-V4）/a3=（7.33-0.5）/0.7=9.76s
4）、正常减速距离h3=（Vm+V4）/2×t3=（7.33+0.5）/2×9.76=38.21m
5）、爬行时间t4=h4/V4=1.5/0.5=3s
6）、爬行距离h4=1.5m
7）、制动时间t5=V4/a5=0.5/0.5=1s
8）、制动距离h5=V4/2×t5=0.5/2×1=0.25m
9）、等速距离h2=ht-h1-h3-h4-h5=241.87-38.34-38.21-1.5-0.25
=163.57m
10）、等速时间t2=h2/Vm=163.57/7.33=22.32s
11）、一次纯运行时间T0=t1+t2+t3+t4+t5=46.55s
12）、一次提升时间Tg=T0+Q=46.58+6=46.54+6=52.55s
5、动力学计算
5.1提升系统动力方程式
提升系统工作时，作用在主轴上的拖动力矩M与提升系统的静力矩Mj，及惯性力矩Mg处于平衡，即M-Mj-Mg=0,在等直径提升系统中，上式可写成：
F-Fj-Fg=0
式中：
F----电动机作用在滚筒上的拖动力，N；
Fj----提升系统静阻力，N；
Fg----提升系统惯性力，N
（1）提升系统静阻力
提升系统静阻力是由载荷、容器、钢丝绳的重力以及运行时形成的阻力组成，当空重容器都已运行了Xm时的静阻力
上升绳静张力Fs为：
Fs=[Q+QZ+P（H-X）]g
下降绳的静张力Fx为：
Fx=（QZ+PX）g
式中Q----提升载荷重量，Kg
QZ----提升容器重量，Kg
P----提升绳每米重量，Kg/m
静张力差Fj1为：
Fj1=Fs-Fx=[Q+P（H-2X）]g
提升运行时的阻力Fj2，包括容器在运行中空气阻力，罐耳与罐道摩擦阻力，钢丝绳的弯曲阻力及天轮、滚筒轴承的阻力。
由于这些阻力在设备运行中都是变化的，精确计算较困难，因此，一般在计算中可近似为阻力不变，并且用提升量百分数来表示，其阻力Fj2为：
Fj2=ξQg
式中ξ----一般对箕斗提升系统取0.15,对罐笼取0.2
提升系统静阻力Fj为:
Fj=Fj1+Fj2=[Q+P（H-2X）+ξQ]g=[KQ+P（H-2X）]g
式中K----提升系统阻力系数,K=1+ξ;
箕斗提升系统K=1.15;罐笼提升系统K=1.2
（2）提升系统惯性力Fg
提升系统运动速度变化时,反抗其变化的力为惯性力Fg,
即Fg=∑Ma
式中:
∑M----提升系统所有运动都换算到滚筒圆周上的变位质量总和
a----提升容器运动时的线加速度
（3）提升系统动力方程式
F=Fj+Fg=[KQ+P（H-2X）]g+∑Ma
5.2提升系统动力学
提升系统各部变位质量：
提升机：
Gj=26726Kg
天轮：
2Gt=2×1526Kg=3052Kg
电动机：
Gd=GD2i2/Dg2=4Ji2/3.52=4×337×12.52/3.52=17194Kg
箕斗：
2GZ=2×（5197.5）=10395Kg
钢丝绳：
GP=5469.4Kg
有效载荷：
Q=9200Kg
提升系统变位质量总和：
∑M=Gj+2Gt+Gd+GP+Q+2GZ=72036.28Kg
将提升速度中各阶段行程、相应的加速度和减速度代入式
F=[KQ+P（H-2X）]g+∑Ma中，就可以计算出提升过程中各阶段拖动力。
（1）加速阶段
a、提升开始：
X=0，a=a1=0.7m/s2
FO=[KQ+P（H-2X）]g+∑Ma
=[1.15×9200+7.01×（241.87-2×0）]×9.8+72036.28×0.7
=170725N=170.7KN
b、加速末点：
X=h1=38.38m，a=a1=0.7m/s2
FO＇=[1.15×9200+7.01×（241.87-2×38.38）]×9.8+72036.28×0.7
=165457N=165.46KN
（2）等速阶段
a、等速开始：
X=h1=38.38m，a=0
F1=[KQ+P（H-2X）]g+∑Ma
=[1.15×9200+7.01×（241.87-2×38.38）]×9.8+0
=115032N=115KN
b、等速末点：
X=h1+h2=38.38+163.51=201.89m，a=0
F1＇=[KQ+P（H-2X）]g+∑Ma
=[1.15×9200+7.01×（241.87-2×201.89）]×9.8+0
=92558N=92.56KN
（3）减速阶段
a、减速开始：
X=h1+h2=38.38+163.51=201.89m，a=a3=-0.7m/s2
F2=[KQ+P（H-2X）]g+∑Ma
=[1.15×9200+7.01×（241.87-2×201.33）]×9.8+72036.28×（-0.7）
=42133N=42.13KN
b、减速末点：
X=h1+h2+h3=38.38+163.51+38.26=240.15m，
a=a3=-0.7m/s2
F2＇=[KQ+P（H-2X）]g+∑Ma
=[1.15×9200+7.01×（241.87-2×240.15）]×9.8+72036.28×（-0.7）
=36883N=36.88KN
（4）爬行阶段
a、爬行开始：
X=h1+h2+h3=38.38+163.51+38.26=240.15m，a=0
F3=[KQ+P（H-2X）]g+∑Ma
=[1.15×9200+7.01×（241.87-2×240.15）]×9.8+0
=87308N=87.3KN
b、爬行末点：
X=h=ht-h5=241.87-0.25=241.62m，a=0
F3＇=[KQ+P（H-2X）]g+∑Ma
=[1.15×9200+7.01×（241.87-2×241.62）]×9.8+0
=87102N=87.1KN
（5）制动阶段
a、制动开始：
X=ht-h5=241.87-0.25=241.62m，a=a3=-0.5m/s2
F4=[KQ+P（H-2X）]g+∑Ma
=[1.15×9200+7.01×（241.87-2×241.62）]×9.8-0.5×72036.28=51084N=51.08KN
b、制动末点：
X=ht=241.87m，a=a3=-0.5m/s2
F4＇=[KQ+P（H-2X）]g+∑Ma
=[1.15×9200+7.01×（241.87-2×241.87）]×9.8-0.5×72036.28=51050N=51.05KN
6、电动机容量校验
（1）等效力计算
=
（F02+F0＇2）t1+
（F22+F2＇2）t3+
（F12+F1×F1＇+F1＇2）t2+
（F32+F3＇2）t4+
（F42+F4＇2）t5
=（1707252+1654572）/2×10.47+（421332+368832）/2×9.76+（1150322+925582+115032×92558）/3×22.3+（873082+871022）/2×3+（510842+510502）/2×1=577807079359
Td=C1（t1+t3+t4+t5）+t2+C2θ
=0.75（t1+t3+t4+t5）+t2+1×Q=0.75×24.23+22.32+1×6=46.49
式中C1-----电动机有强迫通风的独立通风系统，可取C1=0.75~1，取0.75
C2-----电动机在停歇时间的散热不良系数，强迫通风C2取1。
根据电动机的发热条件计算的等效力
公式为：
（2）等效容量计算
Pd=K（Fd×Vm）/（η×1000）=1.1×（111484×7.33）/（0.9×1000）=998.8KW＜1000KW故满足要求
其中，K为电动机容量的备用系数，《规范》规定：
备用系数取1.1
（3）电动机过载能力校验（按力图）
Fe=102Neηg/Vmax=102×1000×0.9×9.8/7.33=122734N
故满足要求
式中，Fmax----在力图上的最大运动力
λ----电动机的过载能力
附件2：
高煤公司主井提升能力校验
（提升量9.5吨）
一、提升设备技术参数：
1、电动机技术参数
型号：
Z710-400
额定功率：
1000KW
额定电压：
750V
额定电流：
1420A
额定转速：
500r/min
励磁方式：
他励220/110V
冷却方式：
IC37管道强迫通风
过载倍数λ：
不低于2
2、提升设备技术参数
名 称
参 数
提升机型号
2JK-3.5/12.5E
主导轮直径DN
3500mm
天轮直径Dt
3500mm
最大静张力Fj
170KN
最大静张力差Fe
115KN
减速器名义速比i
12.5
提升机变位重量Gj
26726Kg
二组天轮的变位重量2GT
2×1526Kg
二、提升能力计算
按照旧的轻型铝合金箕斗实际自重Qz=5.1975T=5197.5Kg（包括配重、罐耳、雨篷、连接装置），提升载荷Q=9.5吨=9500Kg。
1、提升主钢丝绳
型号：
40ZBB6V×37S+FC1570
绳径：
40mm
抗拉强度：
1570N/mm2
钢丝破断拉力总和：
931×1.177KN=1095.79KN,
单重：
7.01Kg/m（查GB/T8918-2006标准，表21）
钢丝绳检测报告中钢丝破断拉力总和：
1158KN，单重：
7.01Kg/m。
2、钢丝绳安全系数校验
钢丝绳所承受最大静张力为：
Fjmax=（Q+Qz+PHc）g=（9500+5197.5+7.01×256.77）×9.8
=161674.6N=161.68KN
安全系数为：
m1=1095.79/Fjmax=1095.79/161.68=6.78>6.5（按钢丝绳标准理论计算）
m2=1158/Fjmax=1158/161.68=7.16>6.5（按钢丝绳检验报告）
由以上计算可知,提升9.5吨,箕斗自重5.1975吨情况下,φ40钢丝绳满足《煤矿安全规程》钢丝绳安全系数的要求。
3、提升机最大静张力及最大静张力差校验
最大静张力：
Fjmax=161.68KN<170KN
最大静张力差：
Fe=（Q+PHt）g=（9500+7.01×241.87）×9.8
=109716N=109.7KN＜115KN
4、运动学计算
最大运行速度：
Vm=nπDg/（60i）=500π×3.5/（60×12.5）=7.33m/s
正常加速度：
a1=0.7m/s2
正常减速度：
a3=0.7m/s2
爬行速度：
V4=0.5m/s
爬行距离：
h4=1.5m
制动减速度：
a5=0.5m/s2
休止时间：
θ=6s
1）、正常加速时间t1=Vm/a1=7.33/0.7=10.47s
2）、正常加速距离h1=Vm/2×t1=7.33/2×10.47=38.34m
3）、正常减速时间t3=（Vm-V4）/a3=（7.33-0.5）/0.7=9.76s
4）、正常减速距离h3=（Vm+V4）/2×t3=（7.33+0.5）/2×9.76=38.21m
5）、爬行时间t4=h4/V4=1.5/0.5=3s
6）、爬行距离h4=1.5m
7）、制动时间t5=V4/a5=0.5/0.5=1s
8）、制动距离h5=V4/2×t5=0.5/2×1=0.25m
9）、等速距离h2=ht-h1-h3-h4-h5=241.87-38.34-38.21-1.5-0.25
=163.57m
10）、等速时间t2=h2/Vm=163.57/7.33=22.32s
11）、一次纯运行时间T0=t1+t2+t3+t4+t5=46.55s
12）、一次提升时间Tg=T0+Q=46.58+6=46.54+6=52.55s
5、动力学计算
5.1提升系统动力方程式
提升系统工作时，作用在主轴上的拖动力矩M与提升系统的静力矩Mj，及惯性力矩Mg处于平衡，即M-Mj-Mg=0,在等直径提升系统中，上式可写成：
F-Fj-Fg=0
式中：
F----电动机作用在滚筒上的拖动力，N；
Fj----提升系统静阻力，N；
Fg----提升系统惯性力，N
（1）提升系统静阻力
提升系统静阻力是由载荷、容器、钢丝绳的重力以及运行时形成的阻力组成，当空重容器都已运行了Xm时的静阻力
上升绳静张力Fs为：
Fs=[Q+QZ+P（H-X）]g
下降绳的静张力Fx为：
Fx=（QZ+PX）g
式中Q----提升载荷重量，Kg
QZ----提升容器重量，Kg
P----提升绳每米重量，Kg/m
静张力差Fj1为：
Fj1=Fs-Fx=[Q+P（H-2X）]g
提升运行时的阻力Fj2，包括容器在运行中空气阻力，罐耳与罐道摩擦阻力，钢丝绳的弯曲阻力及天轮、滚筒轴承的阻力。
由于这些阻力在设备运行中都是变化的，精确计算较困难，因此，一般在计算中可近似为阻力不变，并且用提升量百分数来表示，其阻力Fj2为：
Fj2=ξQg
式中ξ----一般对箕斗提升系统取0.15,对罐笼取0.2
提升系统静阻力Fj为:
Fj=Fj1+Fj2=[Q+P（H-2X）+ξQ]g=[KQ+P（H-2X）]g
式中K----提升系统阻力系数,K=1+ξ;
箕斗提升系统K=1.15;罐笼提升系统K=1.2
（2）提升系统惯性力Fg
提升系统运动速度变化时,反抗其变化的力为惯性力Fg,
即Fg=∑Ma
式中:
∑M----提升系统所有运动都换算到滚筒圆周上的变位质量总和
a----提升容器运动时的线加速度
（3）提升系统动力方程式
F=Fj+Fg=[KQ+P（H-2X）]g+∑Ma
5.2提升系统动力学
提升系统各部变位质量：
提升机：
Gj=26726Kg
天轮：
2Gt=2×1526Kg=3052Kg
电动机：
Gd=GD2i2/Dg2=4Ji2/3.52=4×337×12.52/3.52=17194Kg
箕斗：
2GZ=2×（5197.5）=10395Kg
钢丝绳：
GP=5469.4Kg
有效载荷：
Q=9500Kg
提升系统变位质量总和：
∑M=Gj+2Gt+Gd+GP+Q+2GZ=72336.28Kg
将提升速度中各阶段行程、相应的加速度和减速度代入式
F=[KQ+P（H-2X）]g+∑Ma中，就可以计算出提升过程中各阶段拖动力。
（1）加速阶段
a、提升开始：
X=0，a=a1=0.7m/s2
FO=[KQ+P（H-2X）]g+∑Ma
=[1.15×9500+7.01×（241.87-2×0）]×9.8+72336.28×0.7
=174316N=174.3KN
b、加速末点：
X=h1=38.38m，a=a1=0.7m/s2
FO＇=[1.15×9500+7.01×（241.87-2×38.38）]×9.8+72336.28×0.7
=169048N=169.05KN
（2）等速阶段
a、等速开始：
X=h1=38.38m，a=0
F1=[KQ+P（H-2X）]g+∑Ma
=[1.15×9500+7.01×（241.87-2×38.38）]×9.8+0
=118413N=118.4KN
b、等速末点：
X=h1+h2=38.38+163.51=201.89m，a=0
F1＇=[KQ+P（H-2X）]g+∑Ma
=[1.15×9500+7.01×（241.87-2×201.89）]×9.8+0
=95939N=95.94KN
（3）减速阶段
a、减速开始：
X=h1+h2=38.38+163.51=201.89m，a=a3=-0.7m/s2
F2=[KQ+P（H-2X）]g+∑Ma
=[1.15×9500+7.01×（241.87-2×201.33）]×9.8+72336.28×（-0.7）
=45304N=45.3KN
b、减速末点：
X=h1+h2+h3=38.38+163.51+38.26=240.15m，
a=a3=-0.7m/s2
F2＇=[KQ+P（H-2X）]g+∑Ma
=[1.15×9500+7.01×（241.87-2×240.15）]×9.8+72336.28×（-0.7）
=40054N=40.05KN
（4）爬行阶段
a、爬行开始：
X=h1+h2+h3=38.38+163.51+38.26=240.15m，a=0
F3=[KQ+P（H-2X）]g+∑Ma
=[1.15×9500+7.01×（241.87-2×240.15）]×9.8+0
=90689N=90.7KN
b、爬行末点：
X=h=ht-h5=241.87-0.25=241.62m，a=0
F3＇=[KQ+P（H-2X）]g+∑Ma
=[1.15×9500+7.01×（241.87-2×241.62）]×9.8+0
=90483N=90.5KN
（5）制动阶段
a、制动开始：
X=ht-h5=241.87-0.25=241.62m，a=a3=-0.5m/s2
F4=[KQ+P（H-2X）]g+∑Ma
=[1.15×9500+7.01×（241.87-2×241.62）]×9.8-0.5×72336.28=54315N=54.32KN
b、制动末点：
X=ht=241.87m，a=a3=-0.5m/s2
F4＇=[KQ+P（H-2X）]g+∑Ma
=[1.15×9500+7.01×（241.87-2×241.87）]×9.8-0.5×72336.28=54281N=54.28KN
6、电动机容量校验
（1）等效力计算
=
（F02+F0＇2）t1+
（F22+F2＇2）t3+
（F12+F1×F1＇+F1＇2）t2+
（F32+F3＇2）t4+
（F42+F4＇2）t5
=（1743162+1690482）/2×10.47+（453042+400542）/2×9.76+（1184132+959392+118413×95939）/3×22.3+（906892+904832）/2×3+（5431
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