冶金行业斜井串车单钩和双钩提升比较煤校毕业设计.docx

1、冶金行业斜井串车单钩和双钩提升比较煤校毕业设计 （冶金行业）斜井串车单钩和双钩提升比较(煤校毕业设计)前言I第一章主斜井串车提升单钩甩车场11一次提升量和车组中矿车数的确定11.1根据矿井年产量要求计算矿车数11.2根据矿车连接器强度计算矿车数22斜井提升钢丝绳的选择计算32.1提升钢丝绳端经荷重32.2钢丝绳单位长度的重量计算33提升机选择计算43.1提升机直径选择43.2滚筒的宽度44提升系统的确定54.1固定天轮的选择64.2井架高度的确定64.3滚筒轴中心至天轮中心的确定64.4钢丝绳的内外偏角64.5钢丝绳的出绳角64.6提升电动机的预选75提升系统的变位质量75.1各变位质量75.

2、2提升系统的变位质量86提升系统的运动学86.1重车在井底车场运行86.2重车在井筒中运行96.3重矿车在进入栈桥后的运行阶段96.4一次提升循环时间107提升系统动力学107.2矿车在井筒中运行段107.3重车在栈桥上运行段117.4等效力计算117.5等效功率118实际提升能力的验算及自然加、减速度128.1每年实际提升能力128.2富裕系数128.3自然加减速度129耗电量及其效率计算139.1提升耗电量139.2提升设备效率14第二章主斜井串车提升双钩平车场151一次提升量和车组中矿车数的确定151.1计算提升斜长151.2根据矿车连接器强度计算矿车数162斜井提升钢丝绳的选择计算17

3、2.1提升钢丝绳端经荷重172.2钢丝绳单位长度的重量计算173提升机选择计算183.1滚筒直径确定183.2滚筒的宽度184提升系统的确定194.1固定天轮的选择204.2井架高度的确定204.3滚筒轴中心至天轮中心的水平距离确定204.4钢丝绳的内外偏角214.5钢丝绳的仰角214.6提升电动机的预选215提升系统的变位质量225.1各变位质量225.2提升系统的变位质量236提升系统的运动学236.1重车在井底车场运行236.2重车在井筒中运行236.3重矿车在进入栈桥后的运行阶段246.4一次提升循环时间247提升系统动力学247.1重矿车在井底车场阶段247.2矿车在井筒中运行段25

4、7.3重车在栈桥上运行段257.4等效力计算257.5等效功率268实际提升能力的验算及自然加、减速度268.1每年实际提升能力268.2富裕系数268.3自然加减速度279耗电量及其效率计算289.1提升耗电量289.2提升设备效率29设计选型30附录31致谢32参考资料33第一章主斜井串车提升单钩甩车场原始数据矿井年产量：井筒斜长：井筒斜角：工作制度：年工作日天，日工作实数小时煤的松散容重：矿井服务年限：采量MG1.1-6，一吨固定式车厢式矿车提升不均衡系数：井底车场甩车增加的运行距离：串车在井口栈桥上的运行距离：1、一次提升量和车组中矿车数的确定图1-1斜井甩车场单钩串车提升系统1一次提

5、升量和车组中矿车数的确定1.1根据矿井年产量要求计算矿车数提升斜长：一次提升持续时间的确定：初步选定的最大速度为4.8m/s，计算每次提升的持续时间小时提升量:一次提升量M：一次提升矿车数n:式中：装载系数当倾角在（）煤的松散密度，V矿车容积，MG1.16型矿车的容积为1.1通过计算算出n值位小数时，考虑到利用串车型号，取一次提升矿车数为13。1.2根据矿车连接器强度计算矿车数：矿车沿倾角为的轨道上提时，受到斜面产生的阻力，n辆矿车的总阻力由最前面的矿车连接器来承担，为保证连接器强度，所拉矿车数受到限制。矿车连接器强度一般容许承受拉力60000N，因此，矿车连接器强度容许的矿车数为式中矿车的载

6、货量自身质量矿车运行摩擦阻力系数，矿车系数取重力加速度，计算中，即矿车连接器强度不满足要求，矿车数应确定为。即矿车数为8辆。2斜井提升钢丝绳的选择计算图1-2斜井钢丝绳计算图2.1提升钢丝绳端经荷重钢丝绳悬垂长度：2.2钢丝绳单位长度的重量计算式中：钢丝绳在巷道内运行的阻力系数，取=0.20钢丝绳的公拉强度，取钢丝绳安全系数根据上式计算的数值，查钢丝绳规格表选择标准钢丝绳。斜井提升一般选用绳67股（1+6）绳纤维绳标准钢丝绳，因为这种钢丝绳的钢丝较粗耐磨。钢丝绳的破断力总和钢丝绳的直径d=26mm钢丝绳的单位长度重量钢丝绳的安全系数符合煤矿安全规程的规定3提升机选择计算3.1提升机直径选择煤矿

7、安全规程规定对于安装在地面的提升机，其直径与钢丝绳直径关系如下式中:Dg为提升机卷筒的直径mm；d为提升钢丝绳直径d=26mm可选择滚筒直径为的单滚筒提升机3.2滚筒的宽度式中：Lm-定期试验用的钢丝绳长度,一般取30m;3-为滚筒上缠绕的三圈摩擦绳;4-煤矿安全规程规定为每季度将钢丝绳移动1/4圈附加的钢丝绳圈数;-钢丝绳在滚筒上缠绕时钢丝绳间的间隙,滚筒直径Dp=2.5m,取=2.5mm;Kc-钢丝绳在滚筒上的缠绕圈数,主斜井倾角25度,提升长度550m,取Kc=2Dp-钢丝绳在滚筒上缠绕的平均直径,Dp=Dg+(Kc-1)d=2.5+(2-1)0.0272.527(m)根据以上计算，可选

8、择JK2.5/20型单滚筒提升机技术性能为表1-1表1-1JK2.5/20型单滚筒提升机技术性能型号卷筒最大静张力最大静张力差容绳量提升速度电机转速传动比变位质量JK-2.5/20个数直径m宽度mtt一层二层三层m/smin/r20t12.52994008101290575013.7最大静张力4提升系统的确定图1-3斜井单钩甩车场井口相对位置图4.1固定天轮的选择煤矿安全规程规定：地面天轮时时天轮直径查矿用固定天轮目录表3-3可选型固定天轮变为质量550kg4.2井架高度的确定=8.8-1.25=7.55（m）取8m式中井口与天轮中心之间提升钢丝绳的倾角,一般为610,此处取10;井口与天轮中

9、心之间预选的提升斜长,取50m;天轮的半径;：1.25m4.3滚筒轴中心至天轮中心的确定单钩固定天轮提升按内外偏角不超过得取作为提升机滚筒中心与天轮中心的水平距离求得钢丝绳的弦长：式中C为滚筒主轴中心与基座的中心高C=0.5m滚筒的半径4.4钢丝绳的内外偏角符合煤矿安全规程的规定4.5钢丝绳的出绳角单滚筒为上出绳=4.6提升电动机的预选电动机功率：=416.94（kw）式中根据选择的提升机，由提升机规格表查得的标准提升速度减速器传动效率，单级传动时电动机容量备用系数，取1.11.2.查绕线式电动机产品目录表，可选用JR1510-8型电动机。技术特征见表1-2：表1-2可选用JR1510-8型电

10、动机技术特征型号容量电压电流转速效率功率因数转子电压转子电流额定转矩转子转动惯量电机重量JR1510-8kwVAr/min%cosVA203300kg475600058735920.84644704800按电动机额定转数核算的提升钢丝绳最大运行速度5提升系统的变位质量5.1各变位质量电动机的变位重量天轮的变位重量提升机的变位重量提升钢丝绳的总长度变位重量总计5.2提升系统的变位质量6提升系统的运动学煤矿安全规程规定：倾斜井巷内升降人员或用矿车升降物料时，提升容器的最大速度。专用人车的运行速度不得超过设计最大允许速度。其他参数确定初始加速度。车场内速度。主加减速度。升降人员时：；升降物料时：煤矿

11、安全规程对升物料的主加速度和主减速度无限制，一般可用0.5m/s也可稍大些，但要考虑自然加、减速度问题。摘挂钩时间。电动机换向时间。6.1重车在井底车场运行初加速阶段时间距离在车场内的等速阶段距离时间6.2重车在井筒中运行在井筒内的加速度阶段时间距离进入栈桥前的减速阶段时间距离6.3重矿车在进入栈桥后的运行阶段未减速阶段时间距离在线桥上的低速等速运行阶段距离时间在井筒内的等速阶段距离时间6.4一次提升循环时间式中：为摘挂钩时间，电动机换向时间之和。7提升系统动力学单钩串车甩车场需分别计算重车组上提的前半循环与空车组下放的后半循环，重车组上提和空车组下放的变位质量也不一样。为了简化计算钢丝绳及空

12、重矿车运行中的倾角虽有变化，全部按井筒的倾角=25计算。7.1重矿车在井底车场阶段提升开始时初加速终了时低速等速开始时低速等速终了时7.2矿车在井筒中运行段主加速开始时主加速终了时等速开始时等速终了时减速开始时减速终了时7.3重车在栈桥上运行段末等速开始时末等速终了时末减速开始时末减速终了时7.4等效力计算7.5等效功率从以上计算可知，所选电动机容量是合适的电动机的过载系数校验（）由此可见，所选JR1508型电动机是合适8、实际提升能力的验算及自然加、减速度由于一次提升循环的实际时间为340.24（S）为保证完成产量的一次循环时间则为460（S），显然本设计提升能力有较大的容裕量，这有利于矿井

13、挖潜。8.1每年实际提升能力式中：8.2富裕系数8.3自然加减速度选取加、减速度后，若斜井倾角小于6，还需要根据自然加、减速度来校验；倾角在6以上时，自然加速度已达以上，故不需要校验。若选用的加速度大于容器自然加速度时，则此提升机松绳速度大于容器运行速度，使下放钢丝绳松弛。加速完毕等速运转时，容器仍在做加速运动，直至把钢丝绳拉紧，此时钢丝绳将受到一个很大的冲击载荷，有被拉断的危险，为了防止这种事故，要求。自然加速度为式中下放钢丝绳作用在滚筒圆周上的力，N；井筒倾角；矿车数；单个矿车自身质量kg；下放钢丝绳端的变位质量串车组运行阻力系数；天轮变位质量，kg，查天轮规格表可得。若上提重车时选用的减

14、速度大于由于重力、摩擦阻力产生的自然减速度，钢丝绳运行速度即小容器上升速度导致松绳，严重时能使容器越过钢丝绳发生压绳与掉道事故。提升机停止时，容器还会上升一段距离，然后下落把绳猛然拉紧，使钢绳受到很大的冲击。为避免造成此种事故要求。重串车的自然加速度为式中每辆矿车载货量kg上升钢丝绳张力N上升钢丝绳端变位质量kg9耗电量及其效率计算9.1提升耗电量爬行段采用主电机控制，一次提升耗电量W式中：附属设备耗电量的附加系数:1.02减速箱的传动效率，二级传动，电动机的效率取积分项按下式计算：1度电=吨煤电耗式中：有益电耗9.2提升设备效率第二章主斜井串车提升双钩平车场计算条件矿井年产量：=30万吨井筒

15、斜长：L=550米井筒斜角：工作制度：年工作日br=300天，日工作实数t=14小时煤的松散容重：=0.92t/矿井服务年限：40年采量，一吨固定式车厢式矿车提升不均衡系数：井底车场甩车增加的运行距离：串车在井口栈桥上的运行距离：图2-1斜井平车场双钩串车提升系统1一次提升量和车组中矿车数的确定1.1计算提升斜长一次提升持续时间的确定：初步选定的最大速度，计算每次提升的持续时间：小时提升量:一次提升量M：一次提升矿车数：式中：装载系数当倾角在煤的松散密度，V矿车容积，MG1.16型矿车的容积为通过计算算出n值位小数时，考虑到利用串车型号，取一次提升矿车数为6。1.2根据矿车连接器强度计算矿车数

16、矿车沿倾角为的轨道上提时，受到斜面产生的阻力，n辆矿车的总阻力由最前面的矿车连接器来承担，为保证连接器强度，所拉矿车数受到限制。矿车连接器强度一般容许承受拉力60000N，因此，矿车连接器强度容许的矿车数为式中矿车的载货量自身质量矿车运行摩擦阻力系数，矿车系数取重力加速度，计算中，即矿车连接器强度满足要求，矿车数应确定为。即矿车数为6辆。图2-2斜井钢丝绳计算图2斜井提升钢丝绳的选择计算2.1提升钢丝绳端经荷重钢丝绳悬垂长度2.2钢丝绳单位长度的重量计算式中：钢丝绳在巷道内运行的阻力系数，取=0.20钢丝绳的公拉强度，取15500N根据上式计算的数值，查钢丝绳规格表选择标准钢丝绳。斜井提升一般

17、选用绳67股（1+6）绳纤维绳芯为标准钢丝绳，因为这种钢丝绳的钢丝较粗耐磨。钢丝绳的破断力总和钢丝绳直径d=24.5mm单位长度重量钢丝绳的安全系数符合煤矿安全规程的规定3提升机选择计算3.1滚筒直径确定煤矿安全规程规定对于安装在地面的提升机，直径与钢丝绳直径关系：式中:Dg为提升机卷筒的直径mm；d为提升钢丝绳直径d=24.5mm可选择滚筒直径为的双滚筒提升机3.2滚筒的宽度式中：Lm-定期试验用的钢丝绳长度,一般取30m;3-为滚筒上缠绕的三圈摩擦绳;4-煤矿安全规程规定为每季度将钢丝绳移动1/4圈附加的钢丝绳圈数;=2.5mm钢丝绳在滚筒上缠绕时钢丝绳间的间隙,滚筒直径Dp=2.5m,K

18、c-钢丝绳在滚筒上的缠绕圈数,主斜井倾角25度,提升长度550m,取Kc=2Dp-钢丝绳在滚筒上缠绕的平均直径,Dp=Dg+(Kc-1)d=2.5+(2-1)0.0272.527(m)根据以上计算，可选择2JK2.5/20型双滚筒提升机技术性能为表2-1表2-12JK2.5/20型双滚筒提升机技术性能型号卷筒最大静张力最大静张力差容绳量提升速度电机转速传动比变位质量2JK-2.5/20个数直径m宽度mtt一层二层三层m/smin/r20t22.51.295.52205007908.57507.9双钩提升时最大静张力差为4提升系统的确定图2-3斜井双钩平车场井口相对位置图4.1固定天轮的选择煤矿

19、安全规程规定：地面天轮时时天轮直径查矿用固定天轮目录表3-3可选型固定天轮变为质量307kg4.2井架高度的确定=8.8-1.25=7.81（m）取8m式中-井口与天轮中心之间提升钢丝绳的倾角,一般为610,此处取10;井口与天轮中心之间预选的提升斜长,取50m;天轮的半径;4.3滚筒轴中心至天轮中心的水平距离确定双钩固定天轮提升按内外偏角不超过。由于偏角的限制，可计算出最小弦长。按外偏角按内偏角（m）式中滚筒宽度；B=1.2m两滚筒内侧间隙；a=1.35-1.2=0.15m两天轮间距，即井筒中轨道中心距，其中为矿车最突出部分宽度；S=880+200=1080mm以作为提升机筒中心之间的水平距

20、离，再求出钢丝绳弦长为式中天轮的半径滚筒的半径C为滚筒主轴中心与基座的中心C=0.5(m)4.4钢丝绳的内外偏角外偏角符合煤矿安全规程内偏角符合煤矿安全规程4.5钢丝绳的仰角下绳仰角符合煤矿安全规程上绳仰角4.6提升电动机的预选电动机功率：式中由提升机规格表查得的标准提升速度减速器传动效率，单级传动时电动机容量备用系数，取1.11.2.查绕线式电动机产品目录表可选用JR158-10型电动机。技术特征见表2-2：表2-2用JR158-10型电动机技术特征型号容量电压电流转速效率功率因数转子电压转子电流额定转矩转子转动惯量电机重量JR1510-10kwVAr/min%cosVA1.84200kg4

21、00600051590920.8260542248000按电动机额定转数核算的提升钢丝绳最大运行速度5：提升系统的变位质量5.1各变位质量电动机的变位重量=天轮的变位重量提升机的变位重量提升钢丝绳的总长度变位重量总计5.2提升系统的变位质量6提升系统的运动学煤矿安全规程规定：倾斜井巷内升降人员或用矿车升降物料时，提升容器的最大速度。专用人车的运行速度不得超过设计最大允许速度。见附录斜井平车场速度图及力图图A。其他参数确定初始加速度。车场内速度。主加减速度。升降人员时：升降物料时：煤矿安全规程对升物料的主加速度和主减速度无限制，一般可用0.5m/s也可稍大些，但要考虑自然加、减速度问题。摘挂钩时

22、间。电动机换向时间。6.1重车在井底车场运行初加速阶段时间距离在车场内的等速阶段距离时间6.2重车在井筒中运行在井筒内的加速度阶段时间距离进入栈桥前的减速阶段时间距离6.3重矿车在进入栈桥后的运行阶段未减速阶段时间距离在线桥上的低速等速运行阶段距离时间在井筒内的等速阶段距离=610（30+30+12.6+12.6）=524.8（m）时间6.4一次提升循环时间=（5+17.5+4.7+135.9585+4.7+17.5+5+25）=215.35（s）式中：为摘挂钩时间，电动机换向时间之和。7提升系统动力学单钩串车甩车场需分别计算重车组上提的前半循环与空车组下放的后半循环，重车组上提和空车组下放的

23、变位质量也不一样。为了简化计算钢丝绳及空重矿车运行中的倾角虽有变化，全部按井筒的倾角25计算。见附录斜井平车场速度图及力图图B。7.1重矿车在井底车场阶段提升开始时初加速终了时低速等速开始时低速等速终了时7.2矿车在井筒中运行段主加速开始时主加速终了时等速开始时等速终了时减速开始时减速终了时7.3重车在栈桥上运行段末等速开始时末等速终了时末减速开始时末减速终了时7.4等效力计算7.5等效功率从以上计算可知，所选电动机容量是合适的电动机的过载系数校验（）由此可见，所选JR15710型电动机是合适8实际提升能力的验算及自然加、减速度由于一次提升循环的实际时间为215.35（S）为保证完成产量的一次

24、循环时间则为230.43（S），显然本设计提升能力有较大的容裕量，这有利于矿井挖潜。8.1每年实际提升能力式中：8.2富裕系数说明上述选型设计合理可行8.3自然加减速度选取加、减速度后，若斜井倾角小于6，还需要根据自然加、减速度来校验；倾角在6以上时，自然加速度已达以上，故不需要校验。若选用的加速度大于容器自然加速度时，则此提升机松绳速度大于容器运行速度，使下放钢丝绳松弛。加速完毕等速运转时，容器仍在做加速运动，直至把钢丝绳拉紧，此时钢丝绳将受到一个很大的冲击载荷，有被拉断的危险，为了防止这种事故，要求。自然加速度为式中下放钢丝绳作用在滚筒圆周上的力，N；井筒倾角；矿车数；单个矿车自身质量，k

25、g；下放钢丝绳端的变位质量串车组运行阻力系数；天轮变位质量，kg，查天轮规格表可得。若上提重车时选用的减速度大于由于重力、摩擦阻力产生的自然减速度，钢丝绳运行速度即小容器上升速度导致松绳，严重时能使容器越过钢丝绳发生压绳与掉道事故。提升机停止时，容器还会上升一段距离，然后下落把绳猛然拉紧，使钢绳受到很大的冲击。为避免造成此种事故要求。重串车的自然加速度为式中每辆矿车载货量kg；上升钢丝绳张力N；上升钢丝绳端变位质量，kg。9耗电量及其效率计算9.1提升耗电量爬行段采用主电机控制，一次提升耗电量W式中：附属设备耗电量的附加系数。1.02减速箱的传动效率，二级传动，电动机的效率，取积分项按下式计算

26、：1度电=吨煤电耗式中：有益电耗9.2提升设备效率设计选型下表主要以两种方案的技术性进行比较单钩甩车场和双钩平车场比较表矿车数钢丝绳直径提升机型号电动机功率一次循环时间实际提升能力富裕系数吨煤电耗机械设备效率单钩8辆26mmJK-2.5/20475(kw)340.24(s)1.1562.4229双钩6辆24.5mm2JK-2.5/20400(kw)215.35(s)1.272.231.5从表中可以看出，双钩平车场和单钩甩车场比较其优点有一下几点：第一矿车数要少、钢丝绳的直径细、电动机的功率小。第二一次提升循环时间减少一半，实际的提升能力比较强；第三机械设备效率高；第四富裕系数较高。这几项技术上

27、的优势，第一可以减少一定数额的初期投入，可为矿井建成投产运行过程中获得较高的回报，减小煤矿企业运营管理成本。使煤矿企业获得较大的企业利润，也这有利于煤矿企业在后期生产中的挖掘潜能。综上所述，我们采用矿井的提升方式为平车场双钩串车提升。附录斜井平车场速度图及力图图A斜井平车场速度图图B斜井平车场力图致谢本设计的完成是在我们的赵贵军老师的细心指导下进行的。在每次设计遇到问题时老师不辞辛苦的讲解才使得我的设计顺利的进行。从设计的选题到资料的搜集直至最后设计的修改的整个过程中，花费了赵老师很多的宝贵时间和精力，在此向导师表示衷心地感谢！赵老师师严谨的治学态度，开拓进取的精神和高度的责任心都将使学生受益终生！还要感谢和我同一设计小组的几位同学，是你们在我平时设计中和我一起探讨问题，并指出我设计上的误区，使我能及时的发现问题把设计顺利的进行下去，没有你们的帮助我不可能这样顺利地完成本次设计，在此表示深深的谢意.参考资料1.矿山固定机械手册作者：严万生煤炭工业出版社。1986年5月2.煤矿固定机械及运输设备作者:牛树仁煤炭工业出版社，1998年10月3.煤矿固定机械及运输设备作者：毛君煤炭工业出版社，2006年9月4.煤矿固定机械及运输