煤矿主提升绞车选型设计0126050121.docx
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煤矿主提升绞车选型设计0126050121
煤矿主提升绞车选型设计
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副斜井提升系统设计报告
一、ＸＸX煤矿概况2...
二、绞车选型设计2?
（一）、提升系统概况?
２
（二）、设计计算的依据2..
（三）、一次提升量和车组中矿车数的确定..错误!
未定义书签。
（四）、提升钢丝绳的选择3..
（五）、绞车的选型计算错误!
未定义书签。
（六）、绞车电机功率计算8?
三、结论及存在的问题9?
（一）、结论9...
（二）、设计存在的问题9..
四、过卷距离计算依据1..0.
矿井设计生产能力15万吨,井田面积0.６488km2,剩余可采储量１62．6万吨，服务年限７．7年;开采二1煤层，煤层平均厚度６.４8m,煤层平均倾角7o;煤尘无爆炸危险性，煤层自燃发火等级Ⅲ级，为不易自燃煤层;瓦斯相对涌出量0.9７m３／t,绝对涌出量为４.94ｍ3/miｎ,属瓦斯矿井；矿井水文地质条件简单，矿井设计正常涌水量３0~50m3/h,最大涌水量为１50ｍ3/h。
采用主、副斜井提升。
其中副斜井斜长220m、坡度22度、断面12ｍ2,提升物料及提矸任务，主斜井皮带运输。
二、绞车选型设计
（一）、提升系统概况
二）、设计计算的依据
1、年生产量AN=１5ｔ/ａ,矸石率２5％。
2、斜井倾角:
β=22°
3、副井斜长220m,根据绞车房的位置,实际提升斜长为Lｔ=２50m。
n
Qzm
3．77
辆）
4、工作制度:
年工作日br=３00天，二班作业,每天净提升时间t＝１２小时。
5、提升不均衡系数:
C=1.２５（有井底煤仓时C=1.１~１.1５,无井底煤仓时C=１．2;矿井有两套提升设备时C=1．1５，只有一套提升设备时Ｃ＝１.２5）
6、煤矿提煤与矸时，选用１.0m3U型侧翻式矿车。
矿车自身质量：
Qk＝600kｇ;
矿车载煤量:
Qzm=10００kg；
矿车载矸石量：
Qzg＝150０kg。
（三）、一次提升量和车组中矿车数的确定
初步确定最大提升速度vmax,根据《煤矿安全规程》规定:
倾斜井巷内升降人员或用矿车升降货物时,vmax≤5m/s,目前单绳缠绕式提升初步确定最大提升速度。
本设计初步确定最大提升速度vmax=2.５m／s。
1、每次提升的持续时间计算
正常加速时段取10ｓ，正常减速时段取10s,爬行及抱闸停车时间取5s,停车换车时间取100ｓ，
Tg（0.263Lt125）243４．1（ｓ）
2、一次提升量的确定
QCafA（N125%）Tg3.77（t）
brt3600
式中af——提升富裕能力，取1.２。
3、计算一次提升矿车数
则取矿车数为4辆。
（四）、提升钢丝绳的选择
1、选择计算方法钢丝绳是矿井设备的重要组成部分，它关系到提升设备的安全可靠地运行；也是矿山钢材消耗量较大的项目之一。
正确地选择钢丝绳，不仅有助于矿井的安
全生产，而且将可以节约大量的优质钢材。
生产矿井几十年来的实践以及国外的经验证明,必须根据不同的工作条件，相应选用不同结构的钢丝绳,才能去得较好的经济效果。
斜井提升钢丝绳的磨损是影响钢丝绳寿命的主要因素,因此钢丝绳直径相同时，组成的钢丝直径较粗,将具有较高的使用寿命。
钢丝绳在工作时受多种动、静应力的作用,如弯曲应力、扭转应力，接触应力及挤压应力等，这些应力的反复作用将导致疲劳破断,这是钢丝绳损坏的主要原因;另外磨损及锈蚀将加速损坏。
因此综合反映上述应力的疲劳计算是一个较复杂的问题,虽然国内外在这方面作了大量的研究工作，取得了一些成就，但是由于钢丝绳的结构复杂,影响因素较多，强度计算理论尚未完善,一些计算公式还不能确切地反映真正的应力情况。
因此,目前我国矿用钢丝绳的强度计算仍按最大静载荷并考虑一定安全系数的方法进行计算。
2、计算选择钢丝绳
由于斜井筒倾角小于９０°,作用在钢丝绳上的最大静张力是由重车组、钢丝绳的重力和摩擦阻力组成。
下图为斜井单绳提升钢丝绳计算示意图。
由图可知,钢丝绳最大静载荷是在Ａ点。
作用在A点的井筒方向的分力包括:
按钢丝绳承受的最大静负荷并考虑一定的安全系数，可得出下式
n（QzQk）（sin
每米钢丝绳质量为
f1cos）gmpL0（sinf2cos）g
Bsma
mn（QzQk）（sinf1cos）
mp
9.5106BL0（sinf2cos）
ma
4（6001500）（sin250.015cos25）
61600106
9.51066.5350（sin250.2cos25）
421000.40
2338.463500.57
1.57（kg/m）
式中L0——钢丝绳由A点至串车尾车在井下停车点之间的斜长,m；钢丝绳
悬垂长度250米；
f1——矿车运行摩擦阻力系数,矿车为滚动轴承时取f1=０．015,为滑动
轴承时取f1=0.02；
f2——钢丝绳沿托辊和底板移动阻力系数，钢丝绳全部支承在托辊上时
取f2=0．15~0.２０,局部支承在托辊上时取f2=0．２5～0．４0;
ｇ——重力加速度，10m/s2;
ma——钢丝绳安全系数。
单绳缠绕式提升设备所用新钢丝绳安全系数：
1）专为升降人员ma≮9;
２）升降人员和物料升降人员或混合提升时mａ≮9；
３）升降物料时ma≮7.5；
4）专为升降物料ma≮6.5;
S——为钢丝绳所有钢丝断面积之和（单位m2）；
为解式mp，需找出mp和S的关系：
mp
0
B——钢丝绳公称抗拉强度,MPa。
一般以选用1550～１７00为宜,本计算取1600。
根据上式计算的数据，查钢丝绳规格表选择标准钢丝绳。
斜井提升一般选６股7丝标准钢丝绳，因为这种钢丝绳的钢丝较粗、耐磨。
若有面接触钢丝绳供应时,也应尽量先选用。
此设计选用619FC24.51670的钢丝绳。
全部钢丝绳破断力总和Qp=2９1０0kg，d=２1.5mｍ,mp＝１．7ｋg／m。
３、钢丝绳安全系数验算
选择后,按下式验算钢丝绳安全系数。
（１）、提升煤、矸及物料时安全系数验算绳端最大载荷（以矸石计算）
Qgmax=n（QzgQk）（sinf1cos）mpL0（sinf2cos）
＝4（150０+600）（ｓｉn2５°+0.0１5×cos25°）＋１．7×350（sin25°+０.2×coｓ25°）=36９9.2（ｋｇ）安全系数maQp=29100=7．87>6．５。
Qgmax3699.2
式中Qp——所选择准钢丝绳的钢丝破断拉力总和,kg。
4、结论
计算和验算表明,选用619FC24.51670钢丝绳,符合安全生产需要是正确的。
（五）、绞车的选型计算
1、绞车滚筒直径的确定
提升机滚筒直径Dg，是计算选择提升机的主要技术数据。
选择滚筒直径的原则是钢丝绳在滚筒上缠绕时不产生过大的弯曲应力以保证其承载能力和寿命。
根据《煤矿安全规程》有关规定，结合xxｘ煤矿实际情况,主绞车滚筒直径必须满足下式:
Dg≥60d
式中Dg——滚筒直径,mｍ；
d——钢丝绳直径，mm。
则本设计中滚筒直径为：
Dg≥6０d＝6０×２1.5＝1290mm
根据计算,选用JＴP-1．6×1.5型单筒提升机:
滚筒直径Dg＝1.６m；滚筒宽度B=1．５ｍ;钢丝绳作用在滚筒上的最大静张力Fjmax=4２KＮ（载人３1ＫN）;vmax＝2．5ｍ/s。
2、绞车滚筒缠绳宽度确定
滚筒宽度应容纳以下几部分长度的钢丝绳。
（1）提升斜长Lt;
（2）钢丝绳试验长度,《煤矿安全规程》规定,升降人员或升降人员和物料用的钢丝绳，自悬挂起每隔六个一月试验一次；专门升降物料用的钢丝绳，自悬挂起经过一年进行一次试验，以后每隔六个月试验一次,试验时每次剁掉5米。
根据煤矿的实际情况,每根钢丝绳的使用时间一般为五个月,为确保安全，期间试验一次，则试验绳长为5米。
（３）滚筒表面应保留三圈绳不动（称摩擦圈）,以减轻绳与滚筒固定处的拉力。
（４）多层缠绕时，上层到下层段钢丝绳每季需错动四分之一圈，根据绳子的使用年限，一般取错动圈2~4圈。
（5）缠绕在滚筒圆周表面上相邻两绳圈间隙宽度,=2~３mm。
滚筒应有的宽度由下面公式求出：
单滚筒或双滚筒提升机，每个滚筒的缠绳宽度为:
单层缠绕时B（Lt303）（d）
Dg
多层缠绕时B（Lt30（43）Dg3）（d）
kDp
式中k——缠绕层数，计算公式如下：
Lt5（43）Dg（d）
k
DpB
B——滚筒宽度，mm；
Dp——多层缠绕时平均缠绕直径,计算公式如下:
k122
DpDg24d2（d）2
对于缠绕层数《煤矿安全规程》规定：
立井中升降人员或升降人员、物料的,只准缠绕一层;专为升降物料的准许缠绕两层;倾斜井巷中升降人员的,准许缠绕两层；升降物料,准许缠绕三层；煤矿副井为斜井，提升物料，绞车为单滚筒，
5（43）DgkDp
3）（d
B
ｋ取2,因此滚筒的缠绳宽度为
（350571.63）（21.53）
21.618
=１30０.83ｍｍ
k1
注：
①．这里DpDg4d2（d）21618mm
②.这里取3。
通过计算，绞车滚筒宽度取1500mm。
3、验算最大静张力
（1）提升矸石时钢丝绳作用在滚筒上的最大静张力
Fjmaxgn（QzgQk）（sinf1cos）gmpLt（sinf2cos）
1042100（sin250.015cos25）101.7350（sin250.2cos25）
840000.459500.57
=３6９91.5N<42ＫN
式中mp——所选择的钢丝绳单位长度的重量，kg/m。
（2）运送人员时钢丝绳作用在滚筒上的最大静张力
Fjmaxg（QrQc）（sinf1cos）gmpLt（sinf2cos）
=２5２39.５N<31KN
3、结论
通过计算各验算,xｘx煤矿选择可见所选用ＪＴP-1.6×1．5型单滚筒提升绞车为主绞车是合适的。
（6）、绞车电机功率计算
1、电动机的容量应满足下述条件：
1）、等于或大于根据电动机温升散热条件计算的等效容量
2）、启动时的力矩,应不超过电动机最大力矩的８５%;特殊情况下，允许达到90％。
3）、提升过程中，任何特殊力都不应超过电动机最大力矩的９0％。
2、斜井单滚筒提升机电动机功率计算
120．５ＫＷ
下放重车时：
NKBFzd1.05v=1.2321591.053.80.8510001000
1.236991.53.8
向上提升重车时：
N
KBWzdv
100010000.85
=100.9KW
（Fzd＝n（QzgQk）（sin－f1cos）gmpL0（sin－f2cos）g=3２159）
式中N——所需电动机功率，KW;
ＫB——电动机功率备用系数，一般为1.1５~1．２0。
ｖ——绞车的最大速度,ｍ／ｓ；
——绞车的机械效率,一级传动为0.9,二级传动为0.8５；
Wｚd——上提重车时，钢丝绳所受最大张力，N；
Fzｄ——下放重车时,钢丝绳所受最大张力，Ｎ,此时电动机按发电机方式运行;
１.05——按发电机方式运行时，考虑电机转速比正常转速大的系数。
根据计算结果，取最大值１20.5ＫW。
选择型号为YR3１5M1-6的电动机,Ｎ=160Kw,nd=７3０rpm,=0.93。
三、结论及存在的问题
（一）、结论
根据《煤矿安全规程》及有关设计规范，结合xｘx煤矿实际情况，关于xxx煤矿主提升绞车的设计选型结论如下:
１、绞车钢丝绳型号为:
619FC24.51670（宁夏新日恒力钢绳股份有限公司）；
２、主绞车型号:
JＴP-1.6×1．5型单滚筒矿用提升绞车（滚筒直径Dg＝
1.6ｍ；滚筒宽度B=1．5m;钢丝绳作用在滚筒上的最大静张力Fjmax＝42KN（载人３１KN）；vmax=3.8m/s）。
３、电机型号:
ＹＲ315Ｍ1-6（Ｎ=1６0Ｋｗ,nd=73０rｐm,＝0.93）。
（二）、设计存在的问题
由于设计者水平有限,设计不够细致，本设计难免存在一些问题，具体如下：
１、根据刘砦煤矿实际情况,实际提升斜长为Ｌt=2２0m,其中井筒220m倾角为２2°，地面50m倾角为6°，在设计计算时,统一按照２2°计算。
由此计算出的结果，使最大静张力偏高,计算出来的安全系数偏小,电机功率偏大,但不影响安全生产。
2、设计中的矿车载重重量,考虑到取最大值，全部按矸石计算，也使得计算出来最大静张力偏高，安全系数偏小,电机功率偏大。
如果按煤车计算,计算出来的电机功率为120．5KW，在实际选型时，可参考此结果，同时考虑提升矸石时,将车数减少为３车。
四、过卷距离计算依据
第三百七十一条倾斜井巷使用绞车提升时必须遵守下列规定：
三）倾斜井巷上端有足够的过卷距离.过卷距离根据巷道倾角、设计载荷、最大提升速度和实际制动力等参量计算确定，并有1.5倍的备用系数.过卷距离St=１.5（Ｓｘ+Sj）其中Sx空动时间内的运行距离Sｘ=（Vmax-Vx）Tx/2式中Vmax--
－过卷前的矿车运行速度Vx－---－－--空动时间结束时的矿车运行速度Vx=Ｖmaｘ-AｘTxTx－－--－-－-保险闸的空动时间压缩空气驱动
闸瓦式制动闸不得超过0.5ｓ,储能液压驱动闸瓦式制动闸不得超过０.6ｓ，盘式制动闸不得超过0.３ｓ．Sj--－-－---－保险闸制动后矿车行程
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