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,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,矿井提升设备选型计算, 1,基本原则、设计依据和内容, 2,提升容器的选择, 3,提升钢丝绳选择计算, 4,矿井提升机和天轮的选择计算, 5,矿井提升机与井筒相对位置的计算, 6,提升电动机的初选计算,2024/9/22,1,第一节 基本原则、设计依据和内容,一、选型设计的基本原则与设计依据,选型设计的基本原则,一般情况下，年产量在,30,万吨及其以上,的大中型矿井，由于提升任务重，可设,两套提升设备,，主井采用箕斗提升，副井采用罐笼提升。,对于年产量,超过,180,万吨的特大型矿井,，主井可采用,两套箕斗提升设备,，副井除配备一套罐笼提升设备外，有时尚需设置一套带平衡锤的单容器提升设备作辅助提升。,对于年产量,小于,30,万吨,的矿井，可采用,两套罐笼,提升设备，或采用一套罐笼提升设备进行,混合提升,。,*,2,2,对于大中型矿井，除考虑年产量外，,还应考虑,：,如果煤的品种较多，且要求不同品种分别外运时，宜采用,罐笼提升,为宜。如果对,煤块度,要求较高时，宜采用,罐笼提升,。地面生产系统靠近井口，采用箕斗提升可简化煤的生产流程；若远离井口，且需窄轨运输，则宜采用,罐笼提升,。单水平开采时，一般采用双容器提升。当多水平提升时，一般采用,单容器加平衡锤的提升系统,。,选型设计的基本原则与设计依据,2024/9/22,3,在立井提升中，一般当年产量超过,60,万吨、井深在,300,350m,以上时，采用,多绳摩擦式提升,为好；如果井深更大，即使年产量较小，也以,多绳摩擦式提升,为宜。对于斜井或较浅的立井应采用,单绳缠绕式提升,设备。,对于,斜井提升方式,主要有串车、箕斗和胶带输送机,三种,。,串车提升,一般用于井筒,倾角小于,25,的矿井。对于年产量在,20,万吨及其以下,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,一般用于年产量在,45,万吨以上,，,井筒倾角大于,25,的矿井。,胶带输送机,一般用于年产量较大，距离较长的斜井中。,选型设计的基本原则与设计依据,2024/9/22,4,主井提升,矿井年产量,A,n,t/,年；工作制度：年工作日,b,r,，日工作小时,t,。,煤矿工业设计规范,规定，,b,r,=300,天，,t,=14h,； 矿井开采水平数、各水平井深,H,s,及各水平的服务年限；提升方式：箕斗或罐笼；卸载水平与井口的高差（卸载高度）,H,x,，,m,；装载水平与井下运输水平的高差（装载高度）,H,z,，,m,；煤的松散密度，,t/m,3,；矿井电压等级。,设计依据,2024/9/22,5,副井提升,井筒各水平深度,H,s,，,m,；矸石提升量，若无特别规定，一般按煤炭产量的,15%,25%,计算；最大班下井人数，一般按每天下井人数的,40%,计算；矿车型号、规格；每班运送材料、设备、炸药等的数量；送往井下最大设备的尺寸和最重部件质量。,设计依据,2024/9/22,6,提升容器计算和选择,提升钢丝绳计算和选择,提升机滚筒直径的计算和选择,天轮直径的计算和选择,电动机功率初选,提升机与井筒相对位置计算,运动学及动力学计算,初选电动机功率的验算,主井提升吨煤电耗及效率计算,副井提升最大班作业时间平衡表制定,设计内容,2024/9/22,7,第二节 提升容器的选择计算,1.,小时提升量,A,h,式中,c,提升,不均衡系数,。,煤矿工业设计规范,规定，有 井底煤仓时为,1.10,1.15,，无井底煤仓时为,1.20,；,a,f,提升能力,富裕系数,。主井提升设备对第一水平留有,20%,的富裕能力，,a,f,=1.2,。,b,r,提升设备年工作日数，一般,300d,。,t,提升设备工作小时数，一般,14h,。,A,n,矿井年产量。,2024/9/22,8,A,2.,合理的经济提升速度,式中,H,提升高度，,H,=,H,s+,Hx,+,H,z,，,m,。,卸载高度，,m,。,矿井深度，,m,。,装载高度，,m,。,提升高度愈大，其系数取值愈大。一般情况下，当,H,600m,时取,0.5,为宜,第二节 提升容器的选择计算,H,x,H,s,H,z,2024/9/22,9,此外，,煤矿安全规程,对,提升速度,作了规定,立井罐笼,升降人员,的最大速度不得超过,0.5,，并且最大速度的数值不得超过,12m/s,；专为,升降物料,的立井提升，最大速度不得超过,0.6,。对于,斜井,升降人员或使用矿车运输物料的最大速度不得超过,5m/s,；用,箕斗提煤,（或矸石）的最大速度不得超过,7m/s,；当铺设固定道床，采用重型钢轨时，箕斗提煤的最大速度不得超过,9m/s,。,煤矿安全规程,2024/9/22,10,3.,估算一次提升循环时间,a,提升加速度：升降人员，,a0.75m/s,2,；,升降物料,，,a0.8m/s,2,u,容器爬行阶段附加时间，箕斗取,10s,，罐笼取,5s,休止时间，箕斗的休止时间见下表,一次提升循环时间,箕 斗 休 止 时 间,箕 斗 规 格,6,吨以下,8,9,吨,12,吨,16,吨,20,吨,休止时间（,s,）,8,10,12,16,20,2024/9/22,11,3.,估算一次提升循环时间,休止时间，罐笼的休止时间见下表,一次提升循环时间,普通罐笼进出矿车休止时间（,s,）,罐笼型式,单层装车罐笼,双层装车罐笼,进出车方式,两侧进出车,同侧进出车,一个水平进出车,两层同时进出车,每层矿车数,1,2,1,1,2,1,2,矿,车,规格,1,1.5,3,休,止,时,间,（,s,）,12,13,15,15,17,-,35,-,-,30,32,36,36,40,-,17,18,20,20,22,-,2024/9/22,12,3.,估算一次提升循环时间,4.,一次经济合理提升量,一次提升循环时间,2024/9/22,13,1,）根据计算出的,一次合理提升量值,，从箕斗规格表中选取接近的标准箕斗；,2,）在不增大提升机规格及井筒直径的前提下，选择,较大的提升容器,，采用,较低的提升速度,，节省电耗，比较经济合理。,6.,箕斗选定后，计算一次提升循环时间,T,x,和所需提升速度,v,m,s m/s,箕斗选择原则,2024/9/22,14,立井箕斗规格表,2024/9/22,15,副井罐笼提升应考虑以下规定：, 最大班工人下井时间不超过,40min,；, 罐笼提升最大班净作业时间，一般不超过,5h,。,在计算,最大班,下井人员、矸石及材料提升时间时应遵守下列规定,：升降工人时间，按下井工人提升时间的,1.5,倍计算；升降其他人员时间，按升降工人时间的,20%,计算；提升矸石按日出矸量的,50%,考虑，运送坑木按日需要量的,50%,考虑。,对于混合提升设备的提升能力，应同时符合下述要求：最大班工人下井时间不超过,40min,；每班提煤和提矸时间均计入,1.25,倍不均匀系数，并且总计不超过,5.5h,。,罐笼选择原则,2024/9/22,16,能够运送井下设备的最大和最重部件,；, 普通罐笼进出车（材料车和平板车）的休止时间为,40,60s,；,(6),升降人员的休止时间采用：,单层罐笼,每次升降,5,人及以下时为,20s,；超过,5,人，每增加,1,人增加,1s,；对于,双层罐笼,，如两层中的人员同时进出罐笼，休止时间比单层罐笼增加信号联系时间,2s,；当两层中的人员都由一个平台进出时，休止时间比单层罐笼增加一倍并另加置换罐笼时间,6s,。,罐笼选择原则,2024/9/22,17,第三节 提升钢丝绳的选择计算,1,提升钢丝绳的安全系数,根据,煤矿安全规程,的规定，按最大静载荷并考虑一定安全系数的方法进行计算。,安全系数,是指钢丝绳各,钢丝拉断力,的总和与钢丝绳,最大静拉力,之比。,煤矿安全规程,对提升钢丝绳的安全系数,m,a,作了明确规定。,2024/9/22,18,提升钢丝绳在工作中将受到各种载荷的作用：,静应力,、,弯曲应力,、,编捻应力,、,接触应力,动应力,等。 上述应力的反复作用将引起,钢丝疲劳,，再加,磨损,和,侵蚀,作用，钢丝绳经过使用必然要损坏。,直到目前，尚无既完善又简便的汁算上述应力的方法。,提升钢丝绳的计算仍是根据安全规程的规定，按照钢丝绳最大静负荷，并采用一较大的,安全系数,进行计算的。,2024/9/22,19,安全规程,规定钢丝绳安全系数,2024/9/22,20,多绳摩擦钢丝绳安全系数讨论,根据我国的具体情况,参照各国的规定,煤炭主管部门多次组织专家反复研究论证,1992,年颁布的,煤矿安全规程,第,376,条中规定的摩擦轮式提升装置的钢丝绳安全系数为,:,专为升降人员时,9.2-0.000 5H,升降人员和物料时：,当升降人员时：,9.2-0.000 5H,当混合提升时：,9.2-0.000 5H,当升降物料时：,8.2-0.000 5H,专为升降物料时：,7.2-0.000 5H,H,为钢丝绳的悬挂长度,2024/9/22,21,2,提升钢丝绳的类型选择,在选择钢丝绳时，应考虑以下,因素,：在,井筒淋水,大、水的酸碱度高以及出风井中，应选用,镀锌绳,。在,磨损严重,条件下使用的钢丝绳，如,斜井提升,等，应选用外层钢丝尽可能粗的钢丝绳，或线接触、面接触钢丝绳。,弯曲疲劳,为主要破坏原因时，应选用,线接触式,或三角股绳。一般立井或斜井箕斗提升用,同向捻较好,，多绳摩擦提升用左右捻各半，,斜井串车提升,采用,交互捻,，,单绳缠绕,提升多选,右捻,。罐道绳多用,密封或三角股绳,，其表面光滑，耐磨损。用于,温度高,或有明火的地方，应选用石棉绳芯或,金属绳芯,钢丝绳。,提升钢丝绳的选择,2024/9/22,22,立井单绳缠绕提升钢丝绳的选择计算,钢丝绳最大静载荷,Q,max,为：,Q,max,=,m g,+,m,z,g,+,m,p,g H,c,m,一次提升货载质量,kg,；,m,z,提升容器质量,kg,；,m,p,提升钢丝绳每米质量，,kg/m,。,(P274),H,c,H,j,H,s,H,z,A,提升钢丝绳规格选择计算,返回,2024/9/22,23,立井单绳缠绕提升钢丝绳的选择计算,钢丝绳最大静载荷,Q,max,为：,Q,max,=,m g,+,m,z,g,+,m,p,g H,c,设：,b,为,钢丝绳钢丝,抗拉强度（,N/m,2,）,A,s,为钢丝绳各,钢丝断面积,之和（,m,2,）,0,为,钢丝绳线密度,（,kg/m,），则需要满足,H,c,H,j,H,s,H,z,A,提升钢丝绳规格选择计算,2024/9/22,24,A,s,与,m,p,有如下关系,求得：,kg/m,计算出钢丝绳每米质量,m,p,后，可以从钢丝绳规格表中选取稍大于,m,p,的钢丝绳，并查出该绳所有钢丝的破断力之和,Q,q,，验算所选钢丝绳,满足上式即说明所选钢丝绳合适。否则应选取大一些的钢丝绳，并重新进行验算。,2024/9/22,25,2024/9/22,26,立井多绳摩擦提升钢丝绳的选择,对于,等重尾绳,提升系统，提升钢丝绳在,A,点受最大静张力,，且重载容器在任何位置时，其值不变，可得：,验算公式为,H,s,H,c,H,x,H,z,H,h,H,0,H,j,h,0,H,A,S,提升钢丝绳根数,每根提升钢丝绳每米质量,提升钢丝绳规格选择计算,A,2024/9/22,27,对于,重尾绳,，,=,n,2,m,q,n,1,m,p, 0,。当,重容器在井口卸载位置时,，主绳在,A,点受最大静拉力，其值为,同样可得,验算公式为,对于,轻尾绳系统,=,n,2,m,q,n,1,m,p,0,，当,重容器在井底装载位置,时，提升钢丝绳在,A,点受最大静拉力。 平衡尾绳是为了平衡提升钢丝绳的重量而获得等力矩设置的，目前新建矿井大多数都使用,圆股钢丝绳作平衡尾绳,，一般采用两条,。,尾绳根数,每根尾绳每米质量,0,，等重尾绳，常采用,0,，重尾绳，有时采用,0,，轻尾绳，很少采用,2024/9/22,28,第四节 提升机的选择计算,1,、提升机卷筒（或摩擦轮）直径的确定,选择卷筒（或摩擦轮）,直径,D,的主要原则是使钢丝绳在卷筒（或摩擦轮）上缠绕时,不致产生过大的弯曲应力,，以保证钢丝绳的一定,承载能力和使用寿命,。,理论和实践都证明，绕经卷筒和天轮的钢丝绳弯曲应力大小及其使用寿命，,取决于卷筒与钢丝绳直径的比值,。,煤矿安全规程,规定：,根据上式计算,D,值后，从提升机规格表中选择标准提升机。,钢丝绳直径，,mm,钢丝直径，,mm,*,29,29,根据计算值,D,，选择标准卷筒直径： 。,选定了标准卷筒直径后，卷筒的标准宽度,B,则为巳知，然后根据实际需要在卷筒上缠绕的钢丝绳长度来计算卷筒的实际宽度,B,。,卷筒宽度的验算,30,3,、卷筒宽度的验算,卷筒上所需缠绕的钢丝绳总长度包括以下部分：,提升高度,H,，,m,；,H,=,H,s,+,H,x,+,H,z,钢丝绳试验长度,L,s,：,规定每半年剁绳头一次，每次剁掉,5m,，按提升钢丝绳的使用寿命为三年计，则试验长度为,30m,每,6,个月剁绳头,5m,。 为减少钢丝绳在卷筒固定处的拉力，按规定应,保留,3,圈,不动（称,摩擦圈,）； 多层缠绕时，为了避免上下层钢丝绳总是在一个地方过渡，需要在每季度将钢丝绳错动,1/4,圈，一般错绳圈数,n,2,4,圈,。,卷筒宽度的验算,*,31,31,卷筒宽度的验算卷筒的宽度,B,：,单层缠绕时,多层缠绕时,相邻两绳圈间的间隙，一般为,2,3mm,多层缠绕时钢丝绳平均缠绕直径,缠绕层数,卷筒宽度的验算,*,32,32,单绳缠绕提升机卷筒,2024/9/22,33,4,绳摩擦提升机滚筒,2024/9/22,34,2,、天轮的选择,根据,煤矿安全规程,规定，天轮直径,D,t,按以下条件确定：,天轮可分为,固定天轮,和,游动天轮,。,井上,固定天轮,按结构形式有三种类型：当,直径 ,3 000 mm,时采用,整体铸钢,结构，直径为 ,3 500 mm,时采用,模压焊接,结构，直径为,4 000 mm,时采用,模压铆接,结构。,游动天轮,轮体制成整体铸钢结构型式，采用光轴，其两端装有滚动轴承使其轮体既能在轴上滑动，又能随轴一起转动。,天轮的选择计算,*,35,35,2024/9/22,36,2024/9/22,37,固定天轮型号 天轮直径,m,钢丝绳直径,mm,两轴承中心距离,mm TZG600,0.6,14,355 TZG800,0.8,16,355 TZG1000,1.0,18,470 TZG1200 1.2 20 470 TZG1600 1.6 24 500,游动天轮基本尺寸,型号 天轮直径（,m,）钢丝绳直径（,mm,）最大游动距离（,mm,）两轴承中心距（,mm,）,TZD-600/300,0.6,16,300,670 TZD-800/700,0.8,20,700,1100 TZD-1000/800 1.0,20 800 1250 TZD-1400/740 1.4 24.5 740 1300 TZD-1400/1350 1.4 24.5 1350 1900,游动天轮的轮体除作,旋转运动,外，还可以,轴向移动,，,主要适用于串车提升,。,说明：,2024/9/22,38,4,、提升机强度校核,从提升机规格表中，可查得提升机允许的,最大静张力,F,jm,和,最大静张力差,F,jc,，按下式验算提升机强度是否满足要求。,（,1,）对于缠绕式提升机,系统最大静张力为提升机处于井底装载位置、且满载时，,A,点静张力,提升机强度校核,P23,2024/9/22,39,4,、提升机强度校核,（,1,）对于缠绕式提升机,系统最大静张力差为提升机处于井底装载位置、且满载时,A,点的最大静张力，与提升机位于井口卸载位置、空载时的最小静张力之差,提升机强度校核,*,40,Fjc= mg + mp g,（,HC - Hj,）,或,Fjc= mg + mp g,（,HS + HZ,）,P23,40,4,、提升机强度校核,从提升机规格表中，可查得提升机允许的,最大静张力,F,jm,和,最大静张力差,F,jc,，按下式验算提升机强度是否满足要求。,（,2,）对于摩擦式提升机,等重尾绳,重尾绳,轻尾绳,提升机强度校核,2024/9/22,41,多绳摩擦提升机为保证摩擦衬垫的性能，延长使用寿命，规定了衬垫的允许比压,p,b,实际比压,p,b,为,p,b,p,b,如果以上验算通过，则所选提升机可用，否则必须改选用摩擦轮直径较大的提升机，或直径不变而将原来选用的四绳提升机改用六绳提升机。,F,js,上升侧钢丝绳总的静张力，,N;,F,js,=,mg,+,m,z,g,+,n,1,m,p,g,(,H,c,+,h,0,) +,n,2,m,q,g,H,h,F,jx,下放侧钢丝绳总的静张力，,N;,F,jx,=,m,z,g,+,n,1,m,p,g,h,0,+,n,2,m,q,g,(,H,+,H,h,),应达到,2MPa,摩擦系数不小于,0.2,，宜采用,0.25,以上。,摩擦衬垫比压,2024/9/22,42,德国,GDM326,进口材料高性能摩擦衬垫,1.,在各种工况下,GDM326,进口材料高性能摩擦衬垫的摩擦系数均大于,0.28,，完全满足多绳摩擦式提升机的使用要求。,2.,机械强度高，不含损伤钢丝绳的物质，易于现场加工绳槽,。,2024/9/22,43,第五节 提升机与井筒相对位置的计算,提升机安装地点选定后，要确定影响提升机相对位置的五个因素，即,井架高度,H,j,、,滚筒中心线与井筒中提升钢丝绳间的水平距离,L,s,、钢丝绳弦长,L,x,、,偏角,和下出绳角,。它们彼此相互制约，互相影响。,2024/9/22,44,井架高度是指从井口水平到天轮中心轴线间的垂直距离。,H,j,=,H,x,+,H,r,+,H,g,+ 0.75,R,t,式中：,H,x,卸载距离。由井口水平到卸载位置容器底部。罐笼为,0,。箕斗,18-25m,并与煤仓的参数和箕斗卸载方式有关,H,r,容器全高。有底部到连接装置最上面一个绳卡的距离。,井架高度,H,j,2024/9/22,45,井架高度是指从井口水平到天轮中心轴线间的垂直距离。,H,j,=,H,x,+,H,r,+,H,g,+ 0.75,R,t,式中：,H,g,过卷高度。最上面绳卡到天轮轮缘的高度。,规程,：,罐笼,最大提升速度小于,3m/s,时，,H,g,4m,；最大提升速度大于或等于,3m/s,时，,H,g,6m,；,箕斗,：,H,g,4m,0.75,R,t,天轮与绳卡或绳头相碰处至天轮轴线尚有一段距离，约为,0.75,R,t,井架高度,H,j,H,j,的计算值应圆整为整数值,2024/9/22,46,1,、允许最大内外偏角,2max,、,1max,的确定,钢丝绳的偏角,是指钢丝绳弦与通过天轮平面所形成的角度，有,内偏角和外偏角,之分。,偏角过大将会导致加剧钢丝绳与天轮间的磨损，降低钢丝绳的使用寿命，磨损严重时还会引起断绳事故。因此，,煤矿安全规程,规定，,内外偏角不得超过,130,。如果内偏角过大，当钢丝绳缠绕卷筒时，绳弦与已缠绕到卷筒上的绳圈会相互接触，并产生磨损，这一现象称为,“咬绳”,，因此，最大,内偏角,2max,，不仅受,煤矿安全规程,的上述限制，同时还受,不“咬绳”的限制,。,提升机与井筒相对位置的计算,*,47,47,3.,满足允许,内外偏角,的最小允许绳弦弦长,L,xmin,的确定,钢丝绳弦长,是钢丝绳,离开卷筒处与天轮切点的一段绳长,。绳弦越长内外偏角越小。,由外偏角,1max,有,式中：,s,两个天轮中心距，,m,a,两个卷筒之间的间隙，,m,钢丝绳弦长,2024/9/22,48,3.,满足允许,内外偏角,的最小允许绳弦弦长,L,xmin,的确定,由内偏角,2max,有,单层缠绕时,多层缠绕时,根据计算结果，取其中大者为弦长最小值,L,xmin,。一般情况下，,弦长不应超过,60m,。,钢丝绳弦长,2024/9/22,49,根据最小允许弦长计算,L,smin,对于需要在井筒与提升机房之间安装井架斜撑的矿井，,L,smin,还要满足下式,L,smin, 0.6,H,j,+,D,+ 3.5,m,一般来说，第一个公式确定的,L,smin,值能满足第二个公式的要求。根据上式计算值，确定合适的,L,s,值。,C,0,为卷筒中心至井口水平的高差，一般为,1.5-2m,卷筒中心与井筒提升中心间距离,L,s,的确定,2024/9/22,50,当井架高度,H,j,确定后，根据上述确定的,L,s,值，反算实际弦长,L,x,及内外偏角,2,、,1,。,单层缠绕时,多层缠绕时,复算实际弦长,L,x,及内外偏角,2,2024/9/22,51,6,下出绳角,出绳角,的大小，影响提升机主轴的受力情况，,JK,型提升机主轴设计时是以下出绳角,为,15,考虑的。若,15,。,下出绳角,2024/9/22,52,第六节 提升电动机的初选,初选电动机的依据是电动机的功率、转速和电压等级三方面的要求,。电动机的估算功率,kW (P282),电动机的估算转速,r/min,初选电动机按上述计算出来的,N,与,n,，在电动机技术数据表中选择合适的电动机，所选提升电动机的转速应与计算数值相一致。此外，应选用过载能力较大者，以满足对电动机的过载能力要求。,矿井阻力系数,标准提升速度,加、减速的影响系数,减速器的传动效率,2024/9/22,53,休息一会儿,2024/9/22,54,
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