煤矿两绞车选型计算.docx

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煤矿两绞车选型计算

伟隆煤业有限公司大塘煤矿

提升设备选型计算说明书

二○一二年元月

说明

大塘煤矿原副井提升绞车为JT-1.2×1.0/30型绞车，与安全专篇不相符。

安全专篇选用绞车型号为JTP-1.2×1.0P/30型，电机功率55KW。

根据矿井现状，考虑将来上综采设备，经选型计算，选用JK-2.0×1.5P、电机功率为160KW、钢丝绳型号6×7-28mm，天轮直径2.5m的提升设备作为矿井副井提升绞车使用。

附件：

1、JK-2.0×1.5P单绳缠绕式矿井提升机总

2、JK-2.0×1.5P单绳缠绕式矿井提升机基础图图

3、JK-2.0×1.5P单绳缠绕式矿井提升平面布置图

提升设备选型计算

一、确定提升装置

矿井采用斜井开拓方式，地面布置了2个井筒，即：

主斜井、回风斜井。

该矿采面采用刮板机运输，采面运输巷采用刮板转载机运输，一区段运输石门采用机轨合一运输，一区段轨道石门采用调度绞车运输。

主斜井设计采用胶带机运输煤炭；副斜井采用提升绞车单钩串车提升及运输，担负矿井设备、材料、矸石运输，人员升降采用架空乘人装置。

1、副斜井提升绞车绞车设计依据

提升设计有关参数如下：

（1）井筒倾角α=26о，斜长215m；

（2）车场形式：

上、下部均为平车场，中部甩车场；

（3）工作制度：

每年330天，每天“四•六”工作制，三班提升；

（4）提升量：

最大班下井人数60人，矸石22.8t/班（按年产量的15％计），设备3次/班、材料3次/班，炸药及雷管各1次/班，其它5次/班；

（5）提升容器及提升最大设备重量：

MF1.1－6A型矿车（容积1.1m3，自重600kg，最大载货重量m矸＝ψρV＝（0.96×1.6×1.1）＝1.700t）,配备45辆;MC1－6A型材料车，配备20辆;MPC3－6型平板车（自重530Kg，最大载重量6.5t）,配备5辆；

考虑到下一步上综采支架，经周边综采已成功上的矿井情况，综采支架预选重12吨重的掩护式支架；平板车加扣件选用总重1.5吨，计13.5吨重。

绞车的选型按13.5吨的最大提升重量进行计算。

（6）副斜井铺设18kg/m的轨道，600mm轨距，采用水泥轨枕。

2、一次提升量和串车矿车数的确定

（1）提升斜长

L=Ld+Ls+Lk=215+50=265（m）

式中:

Ld—井底车道长度,取25m（m）；

Ls—井筒斜长（m）,215m

Lk—从井口到栈桥尾车停车点的长度（m）,取25m

（2）速度图参数的确定

1）最大提升速度Vm，取2.4m/s；

2）初加速度a0≤0.3m/s²；

3）车场内速度:

甩车场v0≤1.5m/s，平车场v0≤1.0m/s；

4）主加、减速度：

升降人员时：

a1=a3=0.5m/s²；

升降物料时：

《煤矿安全规程》对a1、a3没有限制，取a1=a3=0.5m/s²。

5）摘挂钩时间:

甩车场θ1=20s，平车场θ1=25s。

（3）一次提升循环时间

由提升速度图（图1）查得一次提升循环时间：

Tx=2（53.34+4+25+105）=375（s）

运输炸药和雷管时速度不超过1m/s,

T雷＝T炸=53.34+25+215=293（s）

（4）最大班提升时间平衡表

表1　　　　　最大班提升时间平衡表

根据上表，最大班净提升时间为2.09小时，全天净提升时间为6.27小时，满足规范要求。

（5）一次提升量

一次提一台综采支架13.5吨。

（6）验算提矿车连接器强度

提矸时:

n

g=2

×9.8

=20390N≤60000N

连接器强度满足要求。

3、钢丝绳选择计算

（1）计算钢丝绳最大斜长

L=Ld+Ls+Lk=215+50=265（m）

式中:

Ld—井底车道长度,取25m（m）；

Ls—井筒斜长（m）,215m

Lk—从井口到栈桥尾车停车点的长度（m）,取25m

（2）计算每米钢丝绳质量

1）绳端载荷：

Qi=n（QK+QC）（sin260+0.015cos260）×9.8÷1000

Q矸＝1×（12000+1500）×0.4519×9.8÷1000＝59.78kN；

2）每米钢丝绳质量（按最大载荷）

PK＝Q人/〔11σB/ma－LC（sinβ＋f2cosβ）〕

＝59.78×1000/〔11×1400/6.5－265×（sin26°＋0.3cos26°）〕/9.81

＝2.79（kg/m）

式中：

σB——钢丝绳抗拉强度（Mpa），取1770；

ma——钢丝绳安全系数，取6.5；

f2——钢丝绳运动时的阻力系数，f2取0.3。

3）选钢丝绳

钢丝绳选用:

6×7+FC1550GB8918—2006，其技术特征见表9－1－2。

表2矿井提升机钢丝绳规格表

名　　　　　称

规　　　格

钢丝绳直径d（mm）

28

钢丝绳单位长度重量Pk（kg/m）

2.83

公称抗拉强度σ（Mpa）

1400

钢丝破断拉力总和QZ（N）

415000

（3）验算钢丝绳安全系数

1）最大静张力

F矸=Q端矸+PL0（sinβ+f2×cosβ）

=59.78＋2.83×265×（sin26°+0.3×cos26°）×9.81÷1000

=64.98（kN）

式中：

L0----钢丝绳长，265（m）；

P-----钢丝绳单位长度质量2.83（kg/m）；

β----井筒顷角，26°；

f2-----钢丝绳运动时的阻力系数0.3；

2）钢丝绳安全系数校验

M矸=459500÷64980＝7.07＞6.5；

符合《煤矿安全规程》的规定,所选钢丝绳满足要求。

4、提升机选择计算

（1）滚筒直径D：

地面绞车:

滚筒直径：

D≥60×d=60×28=1680（mm）

式中：

d—为钢丝绳直径，mm；

考虑到提人，选滚筒直径为2.0m的绞车

（2）滚筒宽度B（缠3层）：

平均缠绕直径：

Dp=D+（K-1）÷2×

=2000+（3-1）÷2×

=2000.04（mm）

式中：

D—滚筒直径；D=2000mm；

K—缠绕层数，缠绕3层；

d—钢丝绳直径，mm；

ε—两绳圈间隙宽度，ε=2～3mm.取2.0mm。

B=（L+30+（4+3）×π×D（d+ε）÷（K×π×Dp）

=（265+7×π×2）×（28+2）÷（3×π×2.0004）

＝491.9（mm）

确定选绞车滚筒宽度为1500mm。

（3）选择提升机:

根据上述计算选用1台JK-2.0×1.5P型单筒提升绞车，配行星齿轮减速器,配全数字低压交流变频调速电控设备,每次提升4个矿车。

主要技术参数：

最大静拉力----60KN

容绳量--------1012m

提升速度------2.4m/s

滚筒----------2000×1500

电机功率------160KW

电压----------660V

经校验所选提升机满足规程要求。

5、天轮选择计算

地面天轮，围包角大于90°:

DT≥80d=80×28=2280（mm）

天轮选用TLG2500/14，绳槽底圆直径D（mm）：

2500；绳槽半径R（mm）：

14；适用钢丝绳直径（mm）：

28；轴承座中心高（mm）：

200

6、提升绞车强度验算

最大静张力Fe=59.78（KN）,见上述计算

Fe＜Fmax=61KN，所以，所选绞车强度符合要求。

7、提升绞车电机功率验算

P=kFjmax×v÷η=1.15×59.78×2.4÷0.92＝155.94（kW）

选YPT型变频调速电机160KW、660V一台。

8、提升绞车实际最大提升速度

vm=

=

=2.38（m/s）

附：

运输系统图。

9、对所选提升机合理性及安全性分析

该矿设计生产能力15万吨/年，副斜井所选提升机为JK-2.0×1.5P盘型制动提升机，采用变频调速技术。

副斜井所选提升机为JK-2.0×1.5P盘型制动提升机，滚筒直径2.0m，宽度1.5m，具有过负荷、欠电压、限速、深度指示等保护功能。

二、运行参数

1、运行参数的确定

（1）最大提升速度：

《煤矿安全规程》规定斜井内升降人员或用矿车升降物料时，v≤5m/s。

据此，确定提升机的最大运行速度v=2.4m/s。

（2）初加速度a0≤0.3m/s2。

（3）车场内速度:

v0≤1.0m/s。

（4）主加、减速度

升降人员时：

a1≤0.5m/s2，a3≤0.5m/s2；

升降物料时：

《煤矿安全规程》对a1、a3没有限制，一般可取0.5m/s2，也可稍大些，但要考虑自然加减速度问题。

（5）摘挂钩时间:

θ1=25s。

2、提升系统运行校验

（1）速度图各段运行时间与行程计算

串车在井底车场运行阶段

；

；

串车在提出车场后的主加速度阶段

；

减速阶段：

；

等速阶段：

；

井口甩车场阶段：

式中：

Lk——上车场长度，取25mm。

3、提升速度图

根据以上计算，作图得提升速度图1（见下图）：

图1提升速度图

4、过卷距离计算

根据能量守恒定律计算过卷距离（忽略钢丝绳重量及其他因素）

式中：

V---提升容器运行时的最大速度，2.4m/s；

g---重力加速度，9.81m/S2；

f---提升容器摩擦系数，取f=0.015；

α---车场内倾角，取2°。

=19.4（m）

根据相关规定，过卷距离应有1.5倍的备用系数，则过卷距离为：

=19..1×1.5=29.2（m）,取30m。

5、过放距离

最小冲击长度按下式计算：

式中：

Q0---支架重量，13500kg；

A—钢丝绳钢丝断面之和，2.97cm2；

E---钢丝绳弹性模量，E＝1.2×106Kg/cm2；

S---松绳长度，m；

L—矿车到绞车滚筒钢丝绳长度，25m；

钢丝绳破断力混合提升按最大静张力的7.5倍计算

上式中的符号意义与前面相同。

（1）按矿车下放至下车场接近停车位置

井筒斜长L＝215m

=7.5×[13500+2.83×215×0.4384]

=103250（kg）

S＝0.163L把计算结果转换成斜井参数

=0.388×25＝9.7（m），取10m。

三、提升系统

1、井架高度

斜巷提升按下式计算：

Hj=（L1-L2）×tgβ－RT

=（25-10）×tg10°－1.25=1.39（m）

取Hj=1.5（m）

式中：

Hj---井架高度，m；

L1---变坡点至天轮中心线的距离，根据车场、提升矿车数提升人车的要求取L=25m；

L2---绞车房至串车组停车点处的距离，根据车场、提升矿车数取L2=10m；

β---钢丝绳在串车组停车点处的牵引角，为保证矿车前轮不被提起通常β≤9-10°取β=10°；

RT---天轮半径，RT=1.25m。

2、滚筒中心至天轮中心的水平距离：

Ls

滚筒中心至天轮中心的水平距离按下式计算：

按允许偏角（α≤1°30′）计算最小水平距离

=9.55（m）

取Ls=10m。

式中：

LS---滚筒中心至天轮中心的水平距离，m；

LX‘---滚筒中心至天轮中心之间的钢丝绳弦长，m；

B---滚筒宽度，B=1.5m；

α---钢丝绳偏角，取α=1°30′。

3、偏角计算：

=0°8′35.66″度'<1°30'

天轮选用游动天轮，轴长1.5m。

4、仰角计算

钢丝绳合适仰角：

由于绞车房地坪和上车场一样高，则钢丝绳合适仰角为

=9°55′34.48″

5、提升系统图（见图1-2）

图1-2提升系统平、剖面图

结论：

根据计算，所选提升设备JK-2.0×1.5P、电机功率为160KW、钢丝绳型号6×7-28mm，天轮直径2.5m，满足要求。