礦井提升設備的選型與設計

礦井提升設備的選型與設計,礦井,提升,晉升,設備,裝備,選型,設計 畢 業(yè) 設 計 （說 明 書） 題 目：礦井提升設備的選型與設計 姓 名： 田衛(wèi)東 編 號： 20112004834 平頂山工業(yè)職業(yè)技術學院 2014 年 5 月 8 日 平頂山工業(yè)職業(yè)技術學院 畢 業(yè) 設 計 任 務 書 姓名 田衛(wèi)東 專業(yè) 礦山機電 任 務 下 達 日 期 年 月 日 設計（論文）開始日期 年 月 日 設計（論文）完成日期 年 月 日 設計（論文）題目： 礦井提升設備的選型與設計 A． 編制設計 B． 設計專題（畢業(yè)論文） 指 導 教 師 李貞 系(部)主 任 郭宗躍 2014年 5 月 8 日 平頂山工業(yè)職業(yè)技術學院 畢業(yè)設計答辯委員會記錄 電力工程 系 礦山機電 專業(yè)，學生 田衛(wèi)東 于 年 月 日 進行了畢業(yè)設計答辯。 設計題目： 礦井提升設備的選型與設計 專題題目： 指導老師： 李貞 答辯委員會根據學生提交的畢業(yè)設計材料，根據學生答辯情況，經答辯委員會討論評定，給予學生 田衛(wèi)東 畢業(yè)設計成績?yōu)? 。 答辯委員會 人，出席 人 答辯委員會主任（簽字）： 答辯委員會副主任（簽字）： 答辯委員會委員： ， ， ， ， ， ， 平頂山工業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)設計評語 第 頁 共 頁 學生姓名： 田衛(wèi)東 專業(yè) 礦山機電 年級 11級5班 畢業(yè)設計題目： 礦井提升設備的選型與設計 評 閱 人： 指導教師： （簽字） 年 月 日 成 績： 系（科）主任： （簽字） 年 月 日 畢業(yè)設計及答辯評語： 平頂山工業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書 摘 要 礦井提升機是聯系礦井井下與地面的主要運輸設備，是煤礦的大型固定設備之一，它在煤礦生產中占有極其重要的地位。它的主要用途是沿井筒提升有用礦物（煤炭、礦石）和矸石，升降人員、設備，下放材料等。礦井提升機是煤礦生產過程中的重要設備，提升機的安全、可靠、有效高速運行，直接關系到企業(yè)的生產狀況和經濟效益，因此，礦井提升機的發(fā)展，都在采用最新的技術、最新的工藝、最新的材料，使提升設備向大型化、高效率、安全可靠、運行準確和高度集中化、自動化方向發(fā)展。 本設計主要對礦井生產所用的提升機械設備選型及設計進行的一次合理選擇，了解了煤礦生產礦井的提升系統(tǒng)的基本構造和原理，對提升設備的選型和設計有了初步的了解。 關鍵字：礦井提升機，提升設備，礦井提升，提升系統(tǒng) 目 錄 摘 要 I 目錄 II 第一章 礦井提升設備的類型及主要組成部分 1 1.1礦井提升設備的用途 1 1.2礦井提升設備的分類 1 1.3礦井提升設備的主要組成部分 2 1.3.1礦井提升機的類型 2 1.4礦井提升設備的特點 2 1.5煤礦提升機的工作過程 3 1.6對設計生產礦井提升機的建議 4 第二章 礦井提升設備的選擇 5 2.1提升方式的確定以及提升設備選型計算依據與內容 5 2.1.1提升方式的確定 5 2.1.2設計依據 5 2.1.3設計的主要內容 6 2.2提升容器的選擇 6 2.2.1選擇原則 6 2.2.2公式計算 6 2.3提升鋼絲繩的選型計算 8 2.3.1選擇原則 8 2.3.2鋼絲繩的最大靜載荷力 10 2.3.3效驗鋼絲繩的安全系數 11 2.4提升機滾筒的選型計算 12 2.4.1提升機滾筒的直徑確定 12 2.4.2提升機的最大靜張力和最大靜張力差的計算 12 2.5提升機天輪的選型計算 15 2.6礦井提升機與井筒相對位置計算 16 2.6.1井架高度的計算 16 2.6.2滾筒中心距至井筒中提升鋼絲繩間水平距離 17 2.6.3鋼絲繩弦長的計算 17 2.6.4雙滾筒提升機單層纏繞時最大外偏角 18 第三章 提升設備運行理論 19 3.1概述 19 3.2電動機轉子的變位量 19 3.3提升系統(tǒng)總變位質量 20 3.4提升設備動力學的計算 20 3.5提升電動機容量計算 23 3.5.1提升電動機等效容量計算 23 3.5.2電動機容量的驗算 24 3.6提升電動機的初選計算 24 3.6.1電動機的估算功率 24 3.6.2電動機的估算轉數 24 3.6.3初選電動機 25 第四章 礦井提升機的制動裝置及安全裝置 26 4.1礦井提升機的制動裝置 26 4.1.1制動裝置的組成及種類 26 4.1.2制動裝置的作用 26 4.1.3制動裝置的有關規(guī)定 27 4.2礦井提升機的安全保護裝置 28 4.3提升機機房的管理 29 致 謝 31 參考文獻 32 III 平頂山工業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書 第一章 礦井提升設備的類型及主要組成部分 1.1礦井提升設備的用途 礦井提升設備是聯系礦井井下與地面的“咽喉”設備，在煤炭生產中占有特別重要的地位。它的主要用途是沿井筒提升有用礦物（煤炭、礦石）和矸石，升降人員、設備，下放材料等。 礦井提升設備是礦山較復雜且龐大的機械—電氣機組，在工作中一旦發(fā)生故障，就會嚴重影響礦井的正常生產，甚至造成人身事故。為此掌握礦井提升設備的構造、工作原理、工作性能、設備選擇、運行理論等方面的知識，對合理地選擇和使用維護，確保高效率和安全可靠地運轉，有著極其重要的意義。 1.2礦井提升設備的分類 按用途分為主井提升設備和副井提升設備； 按井筒傾角分為豎井提升設備和斜井提升設備； 按提升機類型分為纏繞式提升機、摩擦式提升機、內裝式提升機； 按提升容器分為罐籠提升設備、箕斗提升設備、礦車提升設備、吊桶提升設備； 按拖動原動機的類型分為交流電動機拖動的提升設備、直流電動機拖動的提升設備、液壓傳動的提升設備； 按提升系統(tǒng)的平衡分為不平衡提升設備和平衡提升設備。 1.3礦井提升設備的主要組成部分 礦井提升設備的主要組成部分包括：提升機、提升鋼絲繩、提升容器、天輪、井架以及裝卸附屬設備。 1.3.1礦井提升機的類型 提升機是礦井提升設備的主要組成部分，目前我國生產及使用的礦井提升機，有三大類，即單繩纏繞式、多繩摩擦式及內裝式提升機。 單繩纏繞式提升機在我國礦井提升中占有很大的比重，目前在豎井、斜井、淺井、中小型礦井及鑿井均大量使用。其工作原理是把鋼絲繩的一端固定并纏繞在提升機的滾筒上，另一端繞過井架上的天輪懸掛提升容器，利用滾筒轉動方向的不同，將鋼絲繩纏上或放出，完成提升或下放重物的任務。 多繩摩擦式提升機的特點是靠鋼絲繩與摩擦輪之間的摩擦力傳動。這種提升機由于具有安全可靠、體積小、質量小、適用于深井提升等優(yōu)點，在我國礦井提升中也是已得到廣泛的應用。 內裝式提升機是世界上近年來研制的一種全新的新型提升機。內裝式提升機是提升機的機械一體化的完美結合，它體積小、重量輕、基礎設施簡單、設備造價低、運行費用低。內裝式提升機的研制在我國尚屬空白，應給予足夠的重視，以促進國內提升機的發(fā)展，趕超世界先進水平。 1.4礦井提升設備的特點 安全性：由于礦井提升設備在礦山生產中所占的地位十分重要，其運轉的安全性，不僅直接影響整個礦井的生產，而且還涉及人員的生命安全。因此各國都對礦井提升設備提出了極嚴格的要求。在我國這些規(guī)定包括在《煤礦安全規(guī)程》只中。 可靠性：所謂可靠性，是指能夠可靠地連續(xù)長期運轉而不需在短期內檢修。礦井提升設備所擔負的任務十分艱巨，不僅每年要把數十萬噸到數百萬噸的煤炭和礦石從井下提升到地面，而且還要完成其他輔助工作。一個年產150萬噸的礦井，停產一天就要損失大約20萬元。因此礦井提升機至少要服務二十年以上而不需大修。 經濟性：礦井提升設備是礦山大型設備之一，功率大，耗電多，大型礦井提升機的功率超過1000KW。因此礦井提升設備的造價以及運轉費用，也就成為影響礦井生產技術經濟指標的重要因素之一。 1.5煤礦提升機的工作過程 礦井提升設備的主要組成部分是：提升容器、提升鋼絲繩、提升機（包括機械及拖動控制系統(tǒng)）、井架（或井塔）及裝、卸載設備等。 圖1.1單繩纏繞式提升機箕斗提升系統(tǒng) 1-提升機；2-天輪；3-井架；4-箕斗；5-卸載曲軸；6-煤倉；7-鋼絲繩；8-翻籠；9-煤倉；10-給煤機；11-裝載設備 井下生產的煤炭通過井下運輸系統(tǒng)運到井底翻籠硐室，把煤卸入井口煤倉內，再由裝載設備裝入位于井底的箕斗，同時位于井口的另一個箕斗，把煤卸入開口煤倉，上下兩箕斗分別通過連接裝置與兩根鋼絲繩相連接，繞過井架天輪后，以相反方向纏于提升機卷筒上，當提升機運轉時，鋼絲繩往返提升重箕斗和下放空箕斗，完成提升煤炭任務。 1.6對設計生產礦井提升機的建議 要減少和消除故障、事故，除對已生產、使用的產品加強維修外，更重要的是今后設計生產的產品，如何保證在用戶的正常使用情況下，達到在設計的修理周期內免維修、在整個使用期內無事故的目的，這是大家一致的愿望，要做到這點需要做很多工作。 礦井提升機從總體上在向大負載、高速、大型化方向發(fā)展。在提高礦井提升機的可靠性上也都非常重視，為此除了十分重視礦井提升機的制造質量外，在部件生產上也要力求專業(yè)化生產還要投入設計研究新技術。為確保提升設備無事故運行，在提升設備有可能出故障的各個重要環(huán)節(jié)上，設雙回路系統(tǒng)，并在系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)上設有各種檢測、控制、自診斷以及記錄和保護裝置。在計算機應用上，計算機和數控已成為電控的普遍配置。 實用、經濟、高效、可的提升機產品是使用者和制造者共同的追求。  第二章 礦井提升設備的選擇 2.1提升方式的確定以及提升設備選型計算依據與內容 2.1.1提升方式的確定 年產量大于30萬噸的大中型礦井，一般均設主、副井兩套提升設備。主井采用箕斗提升煤炭，副井采用罐籠擔負輔助提升任務； 年產量小于30萬噸的小型礦井，可采用兩套罐籠提升設備； 對于特大型礦井（年產量大于180萬噸），一般主井需用兩套箕斗提升設備，副井除配備一套罐籠提升設備外，有時尚需設置一套帶平衡錘的單容器提升設備作輔助提升； 另外對于斜井，目前采用單繩纏繞式提升機；豎井年產量超過60萬噸，井深超過350m的礦井，應考慮采用多繩摩擦式提升機。 2.1.2設計依據 礦井年產量An，90萬t/a；工作制度：即年工作日br，日工作小時數t，《煤炭工業(yè)設計規(guī)范》規(guī)定：br＝300天，t＝14h；井筒深度Hs，374；m；卸載水平與井口的高差Hx，18m；裝載水平與井下運輸水平的高差Hz，23m；煤的松散密度：0.8t／m3；提升方式：箕斗，單繩摩擦式提升；礦井電壓等級：6kv。 2.1.3設計的主要內容 計算并選擇提升容器；計算并選擇提升鋼絲繩；計算滾筒直徑并選擇提升機；計算天輪直徑并選擇天輪；提升機與井筒相對位置的計算；運動學及動力學計算；電動機功率的驗算；計算噸煤電耗及效率。 2.2提升容器的選擇 2.2.1選擇原則 提升容器的規(guī)格是提升設備選型計算的主要級數參數，它直接影響提升設備的初期投資和運轉費用。在礦井提升任務和提升高度確定后，選擇提升容器的規(guī)格有兩種情況：一是選擇大規(guī)格的容器。由于提升同期較大，所需要的提升鋼絲繩直徑和提升機滾筒直徑也較大，運轉費用較少；二是選擇小規(guī)格的容器。因初期投資較少，所以運轉費用較多。一次合理提升量應該使得初期投資費和運轉費的加權平均數總和最少。根據確定的一次合理提升量，選擇標準的提升容器。 2.2.2公式計算 確定合理的經濟速度 vj=0.4 （2-1） 式中vj——經濟提升速度，m/s；H—提升高度，m； H=Hs+HX+Hz=374+18+23=415 （2-2） 式中HX—卸載高度，m，18m；Hz—裝載高度，m，23m；Hs—井筒高度，m，374m；對于井筒深度Hs，一般情況取中間值，即Vj=0.4*m=8.15m/s 估計一次循環(huán)時間： Tj=u+)==81s (2-3) 式中Tj—根據經濟提升速度估算的一次提升循環(huán)時間，s；a—提升加速度，m/s由于是箕斗提升，所以a0.8m/s；u—容器爬升階段附加時間，箕斗提升可取10s；—休止時間，根據P190頁/7-1表選取=10s；Vj—合理經濟提升速度，m/s,Vj=8.15m/s。 計算一次合理的經濟提升量 m= (2-4) 式中m——次合理的經濟提升量，t；A—礦井年產量，t/a，A=900000t/a；c—提升不均衡富裕系數，c=1.1；a—提升能力富裕系數，a=1.2；b—提升設備年工作日數，b=300d；t—提升設備日工作小時數，t=14h；T—估算的一次合理提升時間，T=81s；m==7.04t 表2.1 JL—6箕斗參數 名義載重/t 8 有效容積/ 8.8 提升鋼絲繩直徑/mm 43 箕斗自重/kg 5500 最大終端負荷/N 145000 最大提升高度/m 500 箕斗總高/mm 9250 箕斗中心距/mm 2100 適應井筒直徑/m 4.5~5.5 適應提升機型號 2JK—3.5 2JK—3.5 一次實際提升量 m=Vr (2-5) 式中m——所選標準箕斗的實際轉載量，t；V——標準箕斗的有效容積，m，V=8.8m；r——煤炭松散度，t/m,r=0.8t/m；m=Vr=8.80.8=7.04t 計算提升機的循環(huán)時間 T= (2-6) 式中T——一次提升循環(huán)時間，s；T==89.6s。 計算提升機所需的提升速度 v= (2-7) 式中v——提升所需速度；a——提升加速度，m/s由于是箕斗提升，所以a0.8m/s；T——一次提升循環(huán)時間，s；u——容器爬升階段附加時間，箕斗提升可取10s；——休止時間，選取=10s。 2.3提升鋼絲繩的選型計算 2.3.1選擇原則 鋼絲繩在工作時受到許多應力的作用，如靜應力、動應力、彎曲應力、扭轉應力、接觸應力、及擠壓應力等，這些應力的反復作用將導致疲勞破斷，這是鋼絲繩損壞的主要原因；另外磨損及銹蝕將影響鋼絲繩的性能并加速其破壞。我國礦用鋼絲繩是按《煤礦安全規(guī)程的規(guī)程》的規(guī)定來選擇的，其原則是：鋼絲繩應按最大靜載荷并考慮一定安全系數的方法進行計算。 提升鋼絲繩是提升系統(tǒng)的重要組成部分，它直接關系到礦井的正常生產和人員的安全，還是提升系統(tǒng)中經常更換的易耗品。在礦井提升中，根據用途，選用合適的鋼絲繩，揚長避短，充發(fā)揮它們的作用。 決定鋼絲繩的類型，首先應按以下原則確定：使用中不松股；符合使用場合及條件；特別注意作業(yè)的安全。在靜筒淋水大，水的酸堿度高，以及在出風井中，由于腐蝕嚴重，應選用鍍鋅鋼絲繩；在磨損嚴重條件下使用的鋼絲繩，如斜井提升等，應選用外層鋼絲盡可能粗的鋼絲繩；彎曲疲勞為主要損壞原因時，應選用接觸式或三角股繩； 實踐證明，提升鋼絲繩用同向捻繩較好，多繩摩擦提升用左右捻各半：單繩纏繞式提升鋼絲繩的選用原則是：為防止纏繞是松捻，鋼絲繩的捻向應與繩在卷筒上纏繞時的螺旋線方向一致，目前單繩纏繞多為右旋，所以多選右同向捻繩；罐道繩最好用半密封繩或三角股繩，表面光滑，耐磨損；用于溫度高或有明火的地方。如矸石山等，最好用金屬繩芯鋼絲繩。 預防斷繩的措施 預防斷繩的措施有：合理選擇鋼絲繩、正確使用、維護鋼絲繩、防卡箕斗松繩、防過卷、預防過大的慣性力和沖擊力、防過載?；诽嵘龑嵭卸垦b載，斜井提升杜絕超掛車現象、按《規(guī)程》要求健全各種保護裝置，并按規(guī)定定期試驗，確保各種保護裝置靈敏可靠、加強對司機和信號工的安全培訓，強化安全意識，增強責任心和提高分析處理實際情況的能力。信號工與司機協(xié)調配合，嚴格按照《規(guī)程》操作、對提升設備的調整和維修制定了切實可靠的措施，并嚴格落實、及時更換新繩。當提升鋼絲繩銹蝕、磨損、斷絲、安全系數等達到《煤礦安全規(guī)程》有關規(guī)定時，必須立即予以更換。 2.3.2鋼絲繩的最大靜載荷力 圖2.1為單繩提升鋼絲繩最大靜載荷力 Q=Q+Q+pH （2-8） 式中Q——鋼絲繩最大靜載荷，N；Q——一次提升貨載的重力，N，Q=mg Q=704010=70400 Q——容器自身重量，N，Q=mg；——提升容器自重，kg，m=5500kg；---提升鋼絲繩每米質量kg/m；P——鋼絲繩每米重力，N/m,P=g；每米重力為66.3N/m，抗拉強度1700MPa；g——重力加速度，m/s,g=10m/s；H—鋼絲繩的最大懸垂長度，m； H=H+H+H=374+18+30=422m （2-9） 式中H—井筒深度，m，H=374m；H—裝載高度，m，H=18m；H—井架高度，m，由于箕斗提升H=30m； Q=mg+mg+g==147344N 2.3.3效驗鋼絲繩的安全系數 表2.2 鋼絲繩規(guī)格表 單繩纏繞式提升裝置 專為升降人員 9 升降人員和物料 升降人員時 9 混合提升時 9 多層罐籠同一次升降人員和物料 升降物料時 7.5 專為提升物料 6.5 摩擦輪式提升裝置 專為升降人員 9.2～0.0005 —鋼絲繩懸垂長度 升降人員和物料 升降人員時 9.2～0.0005 混合提升時 9.2～0.0005 多層罐籠同一次升降人員和物料 升降物料時 9.2～0.0005 專為提升物料 7.2～0.0005 懸掛吊盤、水泵、安全梯抓巖機用鋼絲繩 6 懸掛安全梯用的鋼絲繩的安全系數最低值為9 罐道繩、防撞繩、起重用的鋼絲繩 6 懸掛風筒、風管、水管注漿管、混凝土輸送管、電纜用的鋼絲繩 5 從鋼絲繩規(guī)格表中選取每米鋼絲繩重等于或稍大于計算值的標準鋼絲繩。由于實際所選鋼絲繩的密度不一定是平均密度值，因此所選鋼絲繩是否滿足安全系數的要求必須按實際所選鋼絲繩的數據驗算其安全系數。 =76.5 (2-10) 式中Q——所選鋼絲繩的破斷力之和，N；Q——一次提升貨載的重力，N，Q=mg；Q=704010=70400；Q——容器自身重量，N，Q=mg；P——鋼絲繩每米重力，N/m,得每米重力為57.17N/m。 2.4提升機滾筒的選型計算 2.4.1提升機滾筒的直徑確定 選擇滾筒直徑的原則是鋼絲繩在滾筒上纏繞時不產生過大的彎曲應力，以保證其具有一定的承載能力和使用壽命。 我國《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定，提升機滾筒直徑的確定于鋼絲繩直徑的關系如下： 由于所用提升機為地面設備，所以提升機滾筒的直徑 D80d （2-11） D1200 （2-12） 式中D——滾筒直徑，mm；d——鋼絲繩直徑，mm，d=43mm；---鋼絲繩中最粗的鋼絲直徑，mm其值在鋼絲繩規(guī)格表中查取。D=8040=3200mm；D=12002.6=3120mm。 2.4.2提升機的最大靜張力和最大靜張力差的計算 提升機最大靜張力的計算 F=Q+Q+pH （2-13） 式中Q——一次提升貨載的重力，N，Q=mg Q=704010=70400；Q——容器自身重量，N，Q=mg；m——提升容器自重，kg，根據書p139表5-4中得m=5500kg；p——鋼絲繩每米重力，N/m, F=mg+mg+p(+H+H)=704010+550010+52415=146980N170000N 提升機最帶靜張力差的計算 Fcmax=Q+PH=70400+52415=91980N115000N 表2.3 提升機技術參數 滾筒數量/mm 2 滾筒直徑/mm 3500 滾筒寬度/mm 1700 鋼絲繩最大靜力/N 170000 鋼絲繩最大靜張力差/N 115000 鋼絲繩最大直徑/mm 43 鋼絲繩內鋼絲破斷力總和/KN 1185 鋼絲繩最大速度/m 8.5 6.85 5.67 減速器 ZHLR—170III 傳動比 20 電動機最大近似功率/KW 1125 910 755 電動機轉速/r. 720 580 480 機器總質量（不包括電器設備）/kg 74000 機器旋轉部分的變位質量/t 23.6 兩滾筒中心距/mm 1840 滾筒中心高/mm 700 最大件質量/kg 16611 減速器輸出轉矩額定/最大/ 200/300 根據以上數據初選2JK-3.5/15.5，故滾筒直徑為3500mm。 滾筒寬度應容納以下幾部分鋼絲繩： 提升高度H，m；鋼絲繩試驗長度，《煤礦安全規(guī)程規(guī)定》，升降人員或升降人員和物料用的鋼絲繩，自懸掛時起每隔6個月試驗一次；專門升降物料用的鋼絲繩，自懸掛時起12個月時進行第1次試驗，以后每隔6各月實驗1次。試驗時每次剁掉5m，如果繩的壽命以三年考慮，則試驗繩長為30m；滾筒表面應保留3圈繩不動（稱為摩擦圈），以減輕繩與滾筒固定處的拉力；多層纏繞時，上層到下層段鋼絲繩每季需錯動圈，根據繩的使用年限，一般取錯動圈=2~4圈； 一般取纏繞在滾筒表面上相鄰兩繩圈間隙寬度為。通常滾筒直徑為3m及以上時，取，其余取。 單繩纏繞時 B=（d+）=1040mm （2-14） 式中B——提升機所需滾筒的纏繩寬度，mm；D——滾筒直徑，mm;d——鋼絲繩直徑，mm，40mm；——兩繩圈間隙，mm，3mm； 2.5提升機天輪的選型計算 根據《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定，選擇天輪直徑。對于地面天輪若鋼絲繩與天輪的圍包角大于90時 D80d； （2-15） D1200 （2-16） 式中D——天輪直徑，mm；d——鋼絲繩直徑，mm，40mm；D=8040=3200mm；D=12002.6=3120mm 表2.4 TSH3500/23.5天輪技術參數 名義直徑D/mm 3500 繩槽半徑R/mm 23.5 適用鋼絲繩徑范圍/mm 37~43 允許的鋼絲繩全部鋼絲破斷力的總和/N 1420000 兩軸承中心距L/mm 1000 軸承中心高H/mm 255 變位重量/N 11330 總重/N 36400 2.6礦井提升機與井筒相對位置計算 2.6.1井架高度的計算 H＝H＋H＋H＋0.75 （2-17） 式中H——為井架高度，m；H——卸載高度，m；----天輪半徑，m；H——容器全高，m，選出容器全高為9.25m；H——過卷高度，m。 表2.5 提升速度/過卷高度 提升速度 4 5 6 8 過卷高度/m 4.0 4.75 6 6.5 8.25 10.0 圖2.2兩天輪在同一水平軸線上時，提升機與井筒的相對位置 R——天輪的半徑，m，R==1.6m。 2.6.2滾筒中心距至井筒中提升鋼絲繩間水平距離 L=0.6H+3.5+D （2-18） 式中H——井架高度，m；D——提升機滾筒直徑，m。 2.6.3鋼絲繩弦長的計算 L= （2-19） 式中L——鋼絲繩弦長，m；H——井架高度，m，40.6m；c——滾筒中心線至井口水平的高差，m，一般取1.5m；L——滾筒中心線至鋼絲繩的水平距離，m，36m；D——天輪的直徑，m。 2.6.4雙滾筒提升機單層纏繞時最大外偏角 《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定：最大外偏角和最大內偏角均不得超過，作單層纏繞時，最大內偏角還應保證不咬繩。 arctan （2-20） arctan=<符合要求。 式中B——提升機滾筒直徑，m；S——提升機兩天輪間距離，m，此值決定于容器規(guī)格及容器在井筒中的布置方式，與采用的罐道形式有關； a——兩滾筒間的間隙，m，不同形式的提升機a值不盡相同，可參閱提升機規(guī)格表的有關參數得出；d——鋼絲繩直徑，m；——鋼絲繩纏繞在滾筒上的線圈間隙，m；——鋼絲繩弦長，m =arctan （2-21） =<符合要求。 式中H——提升高度，m；D——提升機滾筒直徑，m。  第三章 提升設備運行理論 3.1概述 在提升系統(tǒng)動力學方程中，有提升系統(tǒng)各運動部分慣性力之和一項，而系統(tǒng)中的部件既有作直線運動的，也有作旋轉運動的，使得計算總慣性力時很不方便。為了簡化計算，可以用一個假象的集中在滾筒圓周表面的當量質量來代替提升系統(tǒng)所有運動部分的質量，稱為總變位質量，以表示。原則是變位前后動能不發(fā)生改變。 實際上，在提升系統(tǒng)中，容器質量、有效載重和鋼絲繩三部分與滾筒圓周具有相同的速度，故不需變位。只有提升機（包括減速器）、天輪和電動機轉子三部分作旋轉運動，其質量需要變位。 3.2電動機轉子的變位量 設為電動機轉子的轉動慣量，為變位到滾筒圓周上的轉動慣量，為電動機的角速度，為滾筒的角速度。根據變位前后動能相等的原則，應當有如下關系： = （3-1） 式中——減速器的傳動比。 所以電動機轉子變位到滾筒圓周上的質量即為： =4 （3-2） 式中R——滾筒纏繞半徑。為了計算，必須知道電動機轉子的轉動慣量，但是一般電動機規(guī)格表中沒有值，而有回轉力矩計算電動機轉子變位質量的公式；這樣得到的回轉力矩計算電動機轉子變位質量的公式 = （3-3） 3.3提升系統(tǒng)總變位質量 對單繩纏繞式提升系統(tǒng)（無尾聲提升系統(tǒng)），其總變?yōu)橘|量為 （3-4） （3-5） 式中——提升鋼絲繩全長，m；——鋼絲繩的懸垂長度，m；——鋼絲繩弦長，m；3——3圈摩擦圈繩長度，m；30——試驗繩長度，m；——多層纏繞的錯繩用的繩長，m；=2~4圈；——提升鋼絲繩的每米質量，kg/m； ——天輪的變位質量，kg；——提升機（包括減速器）的變位質量，kg。 3.4提升設備動力學的計算 單繩纏繞式無尾繩提升設備的基本動力方程式為 （3-6） 初加速度階段提升開始時，，故拖動力為 （3-7） 出曲軌， （3-8） 主加速階段開始時， = （3-9） 終了時， = （3-10） 等速階段開始時， = （3-11） 終了時， = （3-12） 減速階段開始時， （3-13） 終了時， （3-14） 爬行階段開始時， （3-15） 終了時， (3-16) 圖3.1箕斗提升速度圖與力圖 分析如下：——出加速階段運行時間，由于這時井上空箕斗在卸載曲軌內運行，故加速度不可過高，以免對設備產生過大沖擊，《煤炭工業(yè)設計規(guī)范》規(guī)定，箕斗輪滑離開曲軌時的速度； ——主加速階段運行時間，此時加速度較大，速度一直從加速到最大提升速度； ——等速階段運行時間，即容器以最大速度等速運行的時間； ——主減速階段運行時間，即容器以最大速度減速到爬行速度階段的時間； ——爬行階段運行時間，此時箕斗上升到井口以上進入卸載曲軌運行，為減少對井架及曲軌的沖擊，爬行速度一般控制在； ——抱閘停車階段時間，即箕斗到達停車位置，提升機抱閘停車用的時間；——休止時間，即裝卸載時間。 3.5提升電動機容量計算 3.5.1提升電動機等效容量計算 (3-17) (3-18) 式中——提升電動機作用在滾筒圓周力上的等效力，N;——等效時間，s，對于強制通風電動機=。 對于自帶風扇裝置的電動機，其散熱條件則與電機轉數有關，轉數高時風扇散熱條件好，低時散熱條件差，休止時間散熱條件最差。故對于自帶風扇裝置的電動機的等效時間為 (3-19) 式中——考慮電動機在低速運轉時的散熱不良系數，一般交流電動機：=；直流電動機：=；——考慮停車間歇時間的散熱不良系數，一般交流電動機:=;直流電動機：=;——休止時間，s。 對于箕斗六階段力圖積分值的計算式經簡化后得 電機的等效容積量為： (3-20) 式中——提升容器的最大提升速度，m/s；——提升機減速器的效率，一級傳動時=0.92；二級傳動時=0.85。 3.5.2電動機容量的驗算 按電動機允許發(fā)熱條件滿足 （3-21） 式中——初選電動機的額定功率。 3.6提升電動機的初選計算 初選電動機的依據是：電動機的功率、轉數和電壓等級。 3.6.1電動機的估算功率 ==783kw (3-22) 式中P——提升機的電動機估算功率，kw；——提升機的標準速度，m/s，6.85m/s；k——礦井阻力系數，箕斗提升k=1.15；m——一次提升實際貨載質量，kg，7040kg；Q——一次提升實際貨載重量，N，704000N；——考慮提升系統(tǒng)運轉時，有加，減四度及鋼絲繩重力等因素影響的系數，箕斗提升=1.3；——減速器傳動效率，0.85。 3.6.2電動機的估算轉數 ==634r/min (3-23) 式中n——估算轉數，r/mini——減速器傳動比，15.5；D——提升機滾筒直徑，m。 3.6.3初選電動機 表3.1 JR1512—8的電動機急速參數 額定功率/KW 850 額定電壓/V 6000 滿載時轉速/ 989 滿載時定子電流/A 94.6 滿載時效率% 95 滿載時功率因數（cos） 0.91 2.26 轉子電壓/V 950 轉子電流/A 532 冷卻空氣量/ 2.0 飛輪轉矩/ 4000 電機質量/kg 5150 確定提升機的實際最大提升速度 ==10.68m/ (3-24) 式中v——最大提升速度，m/s；n——已選出電動機的額定轉數，r/min，989r/min。  第四章 礦井提升機的制動裝置及安全裝置 4.1礦井提升機的制動裝置 4.1.1制動裝置的組成及種類 提升機制動系統(tǒng)是提升機重要組成部分，它直接關系到提升機設備得安全運行，它由制動器（閘）和傳動裝置組成。制動器直接作用到制動力矩的機構、傳動裝置是控制并調節(jié)制動力矩的機構。制動器按其結構可分為塊閘(角移式和平移式)和盤問；傳動裝置按傳動能源可分為液壓、氣動及彈簧等。 4.1.2制動裝置的作用 提升機在礦井中擔負著提升煤炭、矸石、升降人員和設備、運送材料及工具等任務。它是溝通礦井地面與井下的運輸設備，是礦井的重要設備之一。而礦井提升機的制動和安全保護裝置是提升系統(tǒng)的重要組成部分，它直接影響提升機正常工作和安全運行，因此對提升機的制動器和安全保護裝置必須給予充分的重視。并加強機房管理，為操作人員創(chuàng)造一個更好的更安全的工作環(huán)境。 在提升終了或提升機不工作時，可靠的閘住提升機——停車制動；減速階段參與提升機的速度控制——工作制動；作為安全機構，發(fā)生緊急事故時，進行安全制動，對提升系統(tǒng)進行保護——緊急制動。 雙卷筒提升機動作調繩離合器時，應能閘住活卷筒，動作死卷筒。 《煤礦安全規(guī)程》對制動力矩的規(guī)定： ①對于立井或傾角大于30。的斜井最大制動力矩不得小于提升或下放最大靜負力矩的3倍； ②對于雙滾筒提升機．為了使離合器打開時能制動住游動滾筒、制動器在一個滾筒上的制動力矩，不得小于該滾筒懸掛提升容器和鋼絲繩重力所產生的力矩的1.2倍； ③在同一制動力矩作用下,安全制動時，上提及下放貨載。其減速度是不同的。在立井和傾斜巷道中使用的提升機，安全制動時，全部機械的減速度必須符合下表的規(guī)定； ④對于摩擦式提升機工作制動或安全制動的減速度、不得超過鋼絲繩的滑動極限。即不引起鋼繩打滑； ⑤安全制動必須能自動、迅速和可靠地實現，制動器的空動時間(由安全保護回路斷電時起到閘瓦接觸到閘輪上的時間)氣壓塊閘不得超過0.5秒．液壓塊閘不得超過0.6秒，盤式制動器不得超過0.3秒。 4.1.3制動裝置的有關規(guī)定 《煤礦安全規(guī)程》第428條規(guī)定：提升絞車必須裝設深度指示器、開始減速時能自動示警與不離開座位即能操縱的常用閘和保險閘，保險閘必須能自動發(fā)生制動作用。 常用閘和保險閘共用1套閘瓦制動時，操縱和控制機構必須分開。雙滾筒提升絞車的2套閘瓦的傳動裝置必須分開。 對具有2套閘瓦只有1套傳動裝置的雙滾筒絞車，應改為每個滾筒各自有其控制機構的彈簧閘。 提升絞車除設有機械制動閘外，還應設有電氣制動裝置。 嚴禁司機離開工作崗位、擅自調整制動閘。 《煤礦安全規(guī)程》第429條規(guī)定：保險閘必須采用配重式或彈簧式的制動裝置，除可由司機操縱外，還必須能自動抱閘，并同時自動切斷提升裝置電源。 常用閘必須采用可調節(jié)的機械制動裝置。保險閘或保險閘第一級由保護回路斷電時起至閘瓦接觸到閘輪上的空動時間：壓縮空氣驅動閘瓦式制動閘不得超過0.5s，儲能液壓驅動閘瓦式制動閘不得超過0.6s，盤式制動閘不得超過0.3s。 盤式制動閘的閘瓦與制動盤之間的間隙應不大于2mm。保險閘施閘時，杠桿和閘瓦不得發(fā)生顯著的彈性擺動。 提升絞車的常用閘和保險閘制動時，所產生的力矩與實際提升最大靜載荷旋轉力矩之比不得小于3。在調整雙卷筒提升絞車卷筒旋轉的相對位置時（此時游動卷筒與主軸脫離連接），制動裝置在各滾筒閘輪上所發(fā)生的力矩，不得小于該滾筒所懸重量（鋼絲繩重量與提升容量重量之和）形成的旋轉力矩的1.2倍。 在立井和傾角大于30°的傾斜井巷，提升裝置的保險閘發(fā)生作用時，減速度必須符合：下放重載時，不得小于1.5m/s。 4.2礦井提升機的安全保護裝置 《煤礦安全規(guī)程》第427條規(guī)定：提升機必須具有以下九種安全保護裝置： 防止過卷裝置、防止過速裝置、過負荷和欠電壓保護裝置、限速裝置、深度指示器失效保護裝置、閘間隙保護裝置、松繩保護裝置、滿倉保護裝置、減速功能保護裝置。 防止過卷裝置：當提升容器超過正常終端停止位置（或出車平臺）0.5m時，必須能自動斷電，并能使保險閘發(fā)生制動作用。 防止過速裝置：當提升速度超過最大速度15%時，必須能自動停電，并能使保險閘發(fā)生作用。 過負荷和欠電壓保護裝置：在提升機的配電開關上設有過電流和欠電壓保護裝置，在過負荷或欠電壓情況下使配電開關自動跳閘，切斷提升電動機電源，并使保險閘發(fā)生作用。 限速裝置：提升速度超過3m/s的提升絞車必須裝設限速裝置，以保證提升容器（或平衡錘）到達終端位置時的速度不超過2m/s。如果限速裝置為凸輪板，其在１個提升行程內的旋轉角度應不小于270°。 深度指示器失效保護裝置：當指示器失效時，能自動停電并能使保險閘發(fā)生作用。 閘間隙保護裝置：當閘間隙超過規(guī)定值時，能自動報警或自動斷電。 松繩保護裝置：纏繞式提升絞車必須設置松繩保護裝置并接入安全回路和報警回路，在鋼絲繩松弛時能自動斷電并報警?；诽嵘龝r，送繩保護裝置動作后，嚴禁受煤倉放煤。 滿倉保護裝置：箕斗提升的井口煤倉倉滿時能自動報警和自動斷電。 減速功能保護裝置：當提升容器（或平衡錘）達到設計減速位置時，能示警開始減速。 防止過卷裝置、防止過速裝置、限速裝置、減速功能保護裝置應設置為相互獨立的雙線型式。 4.3提升機機房的管理 提升機機房電控室消防及其滅火、提升機機房必備消防器材如消防砂箱、消防砂袋以及防火鍬、鎬、鉤、桶等；提升機機房必須配備必要的滅火器材。如二氧化碳滅火器、干粉滅火器等；25m長的消防軟管等。 提升機機房日常管理內容：要認真對滅火器定期檢查，防止失效；砂箱砂量不得少于0.2m3，防火用具不得挪作他用、使用后應及時補充；消防用水應有一定的水量和壓力。 撲滅提升機機房電控室的電火和油火時應注意的事項和方法是，應盡快切斷電源，防止火勢蔓延，并且防止觸電。切斷電源時應注意：起火后絕緣降低，操作人員應使用絕緣用具；應先斷開負荷開關，若無法斷開開關時，應設法剪斷線路?；馂陌l(fā)生后，應立即向礦調度室報告。滅火時，不可將身體或手持的用具觸及導線和電氣設備，防止觸電。使用不導電的滅火器材，若油著火時，不能用水直接滅火，只能用砂子以及二氧化碳滅火器、干粉滅火器等器材滅火。 提升機機房保持電氣設備的完好，發(fā)現故障及時處理。 提升機機房避免電氣設備的溫度過高。提升機機房保持電氣設備的清潔，電纜要吊掛整齊，及時清理電氣設備的油污、粉塵。提升機機房電氣設備近處不得存放易燃、易爆等物品。提升機機房配備足夠數量、不同種類的消防器材，并加強管理，定期檢查、試驗。用后應及時補齊。 提升機機房的保安措施 提高警踢，加強“三防”工作，保證設備的安全運轉；非機房操作人員不準人內；外來人員必須經有關領導批準后，持介紹信，方可登記人內；遵守勞動紀律，不準脫崗或做與工作無關的事情；積極做好安全檢查及事故預防工作；消防器材要完備可靠，發(fā)現隱患及時消除；發(fā)生電氣設備事故時，必須妥善保護現場，如實匯報情況，及時處理；房門外要按規(guī)定懸掛“機房重地，閑人免進”的警示牌；機房應配應急燈。  致 謝 通過這一段的畢業(yè)設計，我受益匪淺，此次設計不僅重溫了過去所學的知識，而且學到了很多新的內容。相信這次畢業(yè)設計對我今后的工作會有一定的幫助，所以我很用心的把它完成。 在整個設計過程中李貞老師給予了我許多輔導和幫助，讓我對礦井提升系統(tǒng)有了進一步的認識和理解，在此我衷心的感謝李貞老師以及校系領導的關懷和支持。 由于時間倉促，再加上所學知識有限，設計中難免出現錯誤或不當之處，懇請各位教師給予一定的批評建議，我非常感激并誠懇地接受，以便將來在不斷的商討和探索中有更好的改進，在今后的人生道路上不斷完善、不斷進步。  參考文獻 ［1］劉訓濤.《礦井提升運輸設備》.地圖出版社出版，2006 ［2］程居山.《礦山機械》.中國礦業(yè)大學出版社，1997 ［3］黃化柏.多繩提升斷尾繩原因及防止措施［J］.煤礦安全,1991,(02) ［4］楊旭華.一種多繩絞車平衡尾繩更換新工藝［J］.江西煤炭科技,2002,(03) ［5］熊良柳.一種簡易的防尾繩扭結裝置［J］.礦山機械,2000,(08) ［6］郁明山.《礦井提升機故障處理和技術改造》.機械工業(yè)出版社2007,10 ［7］王啟旺,武強.防止多繩摩擦提升機尾繩拉斷的保護裝置［J］.煤炭科技,2002,(03)［8］何達環(huán).斜坡箕斗提升與尾繩裝置［J］.煤礦安全,1990,(05) ［9］陳維健、齊秀麗、肖林京、張開如.《礦山運輸與提升設備》中國礦業(yè)大學出版社2007,4 ［10］汪魯勝.多繩摩擦提升系統(tǒng)尾繩斷裂原因及其防護［J］.礦業(yè)研究與開發(fā),1999,(S1) ［11］李儉.煤礦提升機高壓變頻電控系統(tǒng)的應用［J］.中國設備工程,2007,(08) ［12］于學謙.《礦山運輸機械》.中國礦業(yè)大學出版社 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