大学设计设计矿井提升设备选型设计i2.docx

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大学设计设计矿井提升设备选型设计i2

毕业设计（论文）

（说明书）

题目：

姓名：

学号：

平顶山工业职业技术学院

2014年5月8日

平顶山工业职业技术学院

毕业设计（论文）任务书

姓名

专业班级

任务下达日期2014年2月18日

设计（论文）开始日期2014年2月25日

设计（论文）完成日期2014年4月30日

设计（论文）题目：

指导教师

院（部）主任郭宗跃

2014年5月8日

平顶山工业职业技术学院

毕业设计（论文）答辩委员会记录

电力工程学院专业，学生于

2014年6月10日进行了毕业设计（论文）答辩。

设计题目：

专题（论文）题目：

指导老师：

答辩委员会根据学生提交的毕业设计（论文）材料，根据学生答辩情况，经答辩委员会讨论评定，给予学生毕业设计（论文）成绩为。

答辩委员会人，出席人

答辩委员会主任（签字）：

答辩委员会副主任（签字）：

答辩委员会委员：

，，，

，，,。

平顶山工业职业技术学院

毕业设计（论文）评语

第页

共页

学生姓名：

专业班级年级

毕业设计（论文）题目：

评阅人：

指导教师：

（签字）2014年6月12日

成绩：

系（科）主任：

（签字）2014年6月12日

毕业设计（论文）及答辩评语：

矿井提升设备的选型设计

摘要

近几十年来，为了提高劳动生产率和各项经济技术指标，在世界范围内进行着对矿井的根本性技术改造，这种改造的趋向是向着更集中，更大型发展。

矿井提升设备的任务是沿井筒提升煤炭、矸石、下放材料，升降人员和设备，所以矿井提升设备是联系井下与地面的重要生产设备，是矿山运输的咽喉，因此，它在整个综合机械化生产中占有重要地位。

随着科学技术的发展及生产的机械化和集中化，随着矿井技术改造的进程，提升设备在高效、大型、自动化方面都有着飞速的进步。

近代化提升设备已发展成为大型机械--电气组或机组群。

箕斗有效载重在国外已超过50吨，提升速度接近20M每秒；拖带功率达10000千瓦以上；在拖动控制方面已广泛采用了集中控制及自动控制设备。

本文的主要内容是对单绳缠绕式矿井提升机的选型设计。

分为六个部分：

第一部分是提升容器；第二部分是提升钢丝绳；第三部分是矿井提升机；第四部分是提升机与井筒的相对位置；第五部分是矿井提升运动学及动力学；第六部分是矿井提升机的拖动与控制。

关键词提升机；提升容器；钢丝绳；选型设计；拖动控制

摘要I

第1章绪论1

1.1矿井提升机2

1.1.1矿井提升机的说明2

1.1.2矿井提升机的组成2

1.2多绳摩擦提升机3

1.2.1多绳摩擦提升机的分类3

1.2.2多绳摩擦提升机的结构3

1.2.2.1主轴装置3

1.2.2.2车槽装置3

1.2.2.3深度指示器3

1.2.2.4减速器4

1.2.2.5尾绳悬挂装置4

1.2.3井塔式提升机4

1.3提升机的选择与计算4

1.4提升容器5

1.4.1提升容器的分类5

1.4.2箕斗6

1.4.2.1立井箕斗型号意义6

1.4.2.2箕斗结构6

1.5钢丝绳7

1.5.1钢丝绳的结构7

1.5.2钢丝绳的分类8

1.5.3钢丝绳结构选择9

1.5.4滚筒中心至井筒钢丝绳之间的水平距离Ls9

1.5.5钢丝绳弦长Lx10

1.5.5钢丝绳的偏角α10

1.5.6滚筒下绳的出绳角（或称下绳仰角）β11

第2章设备选型计算12

2.1计算数据12

2.2提升容器的选择与确定计算12

2.2.1确定经济提升速度12

2.2.2计算一次提升循环时间13

2.2.3根据矿井年产量和一次提升循环时间即可求出一次提升量13

2.3钢丝绳的选择与计算13

2.3.1绳端荷重13

2.3.2钢丝绳垂长度13

2.3.3首绳单位长度重量计算13

2.3.4尾绳单位长度重量计算14

2.4提升机的选择14

2.4.1主导轮直径14

2.4.2最大静拉力和拉力差计算14

2.5提升系统的确定15

2.5.1井塔高度15

2.5.2提升机摩擦轮中心线距井筒中心线距离15

2.5.3钢丝绳弦长15

2.5.4钢丝绳的出绳角16

2.5.5包围角的确定17

2.6钢丝绳与提升机的校验17

2.6.1首绳安全系数17

2.6.2最大净拉力和最大净张力差17

2.7预选电动机18

2.7.1提升机转数18

2.7.2提升机最大速度18

2.7.3预算电动机功率18

2.8电动机等效计算18

2.8.1运动力计算18

2.8.1.1提升开始18

2.8.2等效时间20

2.8.3等效力20

2.9电耗计算20

2.9.1提升一次电耗20

2.9.2每次提升实际电耗21

2.9.3每吨煤耗电量21

2.9.4提升机效率21

2.10提升机的防滑验算21

2.10.1静防滑安全系数21

2.10.2动滑安全系数22

2.10.3制动力矩的验算22

第3章矿井提升机的拖动与控制23

3.1拖动装置的种类及性能23

3.2提升电动机容量的计算和电动机的选择23

3.2.1提升电动机的选择24

3.2.2提升电动机容量的计算25

3.3交流拖动提升设备的电耗及效率的计算26

结论28

致谢30

参考文献31

第1章绪论

矿山提升机是矿山大型固定机械之一，矿山提升机从最初的蒸汽机拖动的单绳缠绕式提升机发展到今天的交——交变频直接拖动的多绳摩擦式提升机和双绳缠绕式提升机。

矿井提升需要用一些专用的提升设备，主要有提升容器，提升钢丝绳，提升机，井架，装卸载设备以及一些辅助设备。

提升机已经历了170多年的发展历史，它是矿山井下生产系统和地面工业广场相连接的枢纽，因此矿山提升设备在矿山生产的全过程占有重要的地位。

提升机械设备是沿井筒（包括斜井及盲井）升降人员，提升煤炭，矿石，器材的机械设备。

是矿山的大型固定设备之一，是联系井下与地面的主要运输工具。

矿井提升工作是整个采矿过程中的重要环节。

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（包括机械及拖动控制系统），井架（或井塔）及安装，卸载设备等。

对于煤层储存较浅，表土层不厚以及水文地质情况简单的倾斜以及倾斜煤层一般采用斜井开采。

有时，在开洞或竖井开拓的井中，深部水平延伸也采用斜井开拓。

　　斜井平车场串车提升，具有投资少，出煤快的优点，斜井串车一般适用于中小型矿井，井筒倾角不大于25度。

　　中型矿井用双钩提升，双钩提出升量大。

电耗小，但不能用水平提升。

　　矿井提升设备选型是否合理，直接影响到矿井的安全生产、基建投资、生产能力和吨煤成本。

　　对于斜井提升方式主要有串车、箕斗和带式输送机三种。

串车提升一般用于井筒倾角小于的矿井，对于年产量在21万吨及其以下的矿井，一般采用单钩串车提升；当年产量达30万吨，而提升距离较短时，一般采用双钩串车提升。

箕斗提升一般用于年产量45万吨以上，井筒倾角大于的矿井，箕斗一般采用后卸式箕斗。

1.1矿井提升机

1.1.1矿井提升机的说明

矿井井下和地面的工作机械。

是一种大型绞车。

用钢丝绳带动容器（罐笼或箕斗）在井筒中升降，完成输送物料和人员的任务。

矿井提升机是由原始的提水工具逐步发展演变而来。

现代的矿井提升机提升量大，速度高，已发展成为电子计算机控制的全自动重型矿山机械。

1.1.2矿井提升机的组成

矿井提升机主要由电动机、减速器、卷筒（或摩擦轮）、制动系统、深度指示系统、测速限速系统和操纵系统等组成，采用交流或直流电机驱动。

按提升钢丝绳的工作原理分缠绕式矿井提升机和摩擦式矿井提升机。

缠绕式矿井提升机有单卷筒和双卷筒两种，钢丝绳在卷筒上的缠绕方式与一般绞车类似。

单筒大多只有一根钢丝绳，连接一个容器。

双筒的每个卷筒各配一根钢丝绳，连接两个容器，运转时一个容器上升，另一个容器下降。

缠绕式矿井提升机大多用于年产量在120万吨以下、井深小于400M的矿井中。

摩擦式矿井提升机的提升绳搭挂在摩擦轮上，利用与摩擦轮衬垫的摩擦力使容器上升。

提升绳的两端各连接一个容器，或一端连接容器，另一端连接平衡重。

摩擦式矿井提升机根据布置方式分为塔式摩擦式矿井提升机（机房设在井筒顶部塔架上）和落地摩擦式矿井提升机（机房直接设在地面上）两种。

按提升绳的数量又分为单绳摩擦式矿井提升机和多绳摩擦式矿井提升机。

后者的优点是：

可采用较细的钢丝绳和直径较小的摩擦轮，从而机组尺寸小，便于制造；速度高、提升能力大、安全性好。

年产120万吨以上、井深小于2100M的竖井大多采用这种提升机。

立井提升容器主要是箕斗和罐笼。

在同等条件下，箕斗于实现与罐笼相比，质量小，占井筒断面小，装卸载快，提升能力大，电动机功率小，提升效率高，便自动化。

缺点是用途单一，需设置煤仓及装卸载设备，需另设辅助提升设备，井架较高，井筒较深。

可根据矿井生产能力的大小确定提升容器的类型。

提升容器的类型确定后，就要计算提升容器的容量，并从容器规格表中选择标准容器，也可根据现场要求自行设计非标准容器。

1.2多绳摩擦提升机

由于矿井深度和产量的不断增加，缠绕式提升机的卷筒直径和宽度页随之加大，使得提升机卷筒体积庞大而笨重，给绘图、运输、安装等带来很大的不便。

为了解决这个问题，1877年法国人戈培提出将钢丝绳搭在摩擦轮上，利用摩擦衬垫与钢丝绳之间的摩擦力来带动钢丝绳，以实现提升容器的升降，这种提升方式称之为摩擦提升。

与单绳缠绕式提升机相比，摩擦轮的宽度明显减小，而且不会因井深的增加而增大。

同时，由于主轴跨度的减小而使得主轴的直径和长度均有所降低，整机的质量大为下降，而且由于提升机回转力矩的减小，使得提升电动机容量降低，能耗减少。

1.2.1多绳摩擦提升机的分类

多绳摩擦提升机可分为井塔式和落地式两种。

1.2.2多绳摩擦提升机的结构

1.2.2.1主轴装置

主轴法兰盘（或轮毂）与摩擦轮辐采用高强度螺栓连接，借助螺栓压紧轮辐与夹板间的摩擦力传递扭矩。

这种结构便于拆装及运输，但制造要求较高，轴向两法兰盘的尺寸与摩擦轮轮辐尺寸应吻合，以便于连接。

摩擦衬垫用倒梯形截面的压块吧衬垫固定在筒壳上。

衬垫绳槽初车槽深为绳径，槽距约为绳径的10倍。

目前国内衬垫主要采用PVC和聚氨脂。

1.2.2.2车槽装置

为了使个钢丝绳槽直径不超过规定值，以保持各钢丝绳张力均衡，多绳摩擦提升机均设有车槽装置。

1.2.2.3深度指示器

多绳摩擦提升机是为了补偿钢丝绳蠕动和滑动对深度指示器装置的影响，设置了深度指示器自动调零装置。

1.2.2.4减速器

为了消耗及其传给井塔的振动，有些井塔式摩擦提升机采用弹簧基础减速器。

1.2.2.5尾绳悬挂装置

多绳摩擦提升设备一般均有尾绳，为了在使用圆尾绳时避免打结，在罐笼底部下方设有尾绳悬挂装置。

1.2.3井塔式提升机

井塔式的优点：

布置紧凑省面积，不需设置天轮；全部载荷垂直向下，井塔稳定性很好，钢丝绳不裸露在雨雪之中，对摩擦因数和钢丝绳使用寿命不产生影响。

缺点：

井塔造价较高，施工周期较长，抗地震能力不如落地式；井塔式系统为了保证两提升容器的中心距离和增大钢丝绳在摩擦轮上的围抱角，可设置导向轮。

但与此同时却增加了提升钢丝绳的反向弯曲力，缩短了提升钢丝绳的使用寿命。

1.3提升机的选择与计算

矿井提升设备的选择计算是否经济合理，对矿山的基本建设投资、生产能力、生产效率及吨煤成本都有直接的影响。

因此，在进行提升设备选择计算时，首先要确定提升方式，在确定提升方式时要考虑下列各点：

一、对于年产量大于60万吨的大中型矿井，由于提升煤炭和辅助提升任务较大，一般均设主井、副井两套提升设备。

因为箕斗提升能力大、运转费用较低、又易于实现自动化控制，一般情况主井均采用箕斗提升煤炭，副