豎井主井多繩摩擦式提升設(shè)備選型設(shè)計

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1、 課程設(shè)計〔論文〕 題目： ?豎井主井多繩摩擦式提升設(shè)備選型設(shè)計? 副標題： 院〔系、部〕： 專 業(yè)： 年 級： 姓 名： 目 錄 目錄..................................................... 1.前言.

2、.................................................1 2.序論..................................................3 2.1 設(shè)計目的 .......................................3 設(shè)計題目.........................................3 課程設(shè)計內(nèi)容.....................................3 進行方式......................................

3、...3 3.設(shè)計內(nèi)容...............................................4 3.1設(shè)計依據(jù) .........................................4 3.2提升容器的選擇....................................4 3.3鋼絲繩的選擇......................................6 3.4選擇提升機........................................7 3.5提升系統(tǒng)相對位置計算...

4、...........................8 3.6預(yù)選電動機........................................10 3.7運動學(xué)和動力學(xué)計算................................11 3.8防滑驗算..........................................17 3.9電動機等效容量驗算................................18 3.10提升設(shè)備的電耗及效率的計算........................19 4.

5、設(shè)計體會.................................................21 5.參考文獻.................................................22 隨著煤炭開采的機械化程度的提高，礦井提升工作是重要環(huán)節(jié)，從井下采出的煤炭及矸石的提升，材料的下放，人員和設(shè)備的升降，都是由提升設(shè)備來完成的，所以提升有著咽喉部位的重要性。如果提升部位發(fā)生了故障，輕者造成工作停止和設(shè)備損壞，重者造成人身平安和重大經(jīng)濟損失，因此提升系統(tǒng)確實定有著非常重要的意義。 礦井提升設(shè)備的選擇計算是否經(jīng)濟合理，對礦山的根本建設(shè)投資、生產(chǎn)能

6、力、生產(chǎn)效率及噸煤本錢都有直接的影響。因此，在進行提升設(shè)備選擇計算時，首先確定提升方式，在確定提升方式時要考慮以下各點： 1、對于180萬噸的大型礦井，有時主井需要采用兩套箕斗同時工作才能完成生產(chǎn)任務(wù)。副井除配備一套罐籠設(shè)備外，多數(shù)尚需設(shè)置一套單容器平衡錘提升方式，提升矸石。 2、對于同時開采煤的品種在兩種及以上并要求不同品種的煤分別外運的大、中型礦井，那么應(yīng)考慮采用罐籠提升方式作為主井提升。 對煤的塊度要求較高的大、中型礦井，由于箕斗提升對煤的破碎較大，也要考慮采用罐籠作為主井提升。 當?shù)孛嫔a(chǎn)系統(tǒng)距離井口較遠，尚需一段窄軌鐵路運輸時，采用罐籠提升地面生產(chǎn)系統(tǒng)較為簡單。 3、對于年

7、產(chǎn)量大于90萬噸的大型礦井，主井容器一般可采用箕斗提升，主井提升系統(tǒng)一般采用多繩摩擦提升系統(tǒng)， 4、礦井假設(shè)有兩個水平，且分前后期開采時，提升機、井架等大型固定設(shè)備要按照最終水平選擇。提升容器、鋼絲繩和提升電動機根據(jù)實際情況也可以按照第一水平選擇，待井筒延深至第二水平時，再更換。 對于新礦井如沒有什么特殊要求，可參照?定型成套設(shè)備?的規(guī)定確定提升方式，并盡量選用定型設(shè)備。但因各個礦井具體情況不同，副井提升量也不一致，因此，可結(jié)合具體條件計算、選擇，或驗算選用的定型成套設(shè)備。?定型成套設(shè)備?中未規(guī)定的如鋼絲繩、提升機與井筒相對位置、生產(chǎn)能力與耗電量等也要計算。 隨著礦井開發(fā)深度的

8、增加和一次提升量的增大，如仍采用單繩纏繞式提升，就必須制造和選用更大的提升機滾筒和直徑更粗的鋼絲繩，不但會使設(shè)備的尺寸加大，投資增加，并帶來制造，使用和維護上的一系列的問題．正是在這種條件下，制成了單繩與多繩摩擦式提升機。 多繩摩擦式提升機最大的優(yōu)點是適用于深井，完成單繩纏繞式提升機不能承當?shù)奶嵘蝿?wù)。當多繩摩擦輪提升機安裝在井塔上時，減少了工業(yè)廣場的占地面積，并為地面生產(chǎn)系統(tǒng)的布置創(chuàng)造了有利條件。所以說多繩摩擦式提升機是今后提升設(shè)備開展的方向之一。 隨著提升在礦井生產(chǎn)過程中地位的逐漸提高，要求提升設(shè)備平安可靠地運轉(zhuǎn)。此外，由于提升設(shè)備投資大，電耗大，因此在選型設(shè)計時，應(yīng)結(jié)合礦井的實際條件

9、做出最經(jīng)濟、合理的設(shè)計方案。 根據(jù)設(shè)計內(nèi)容的原始資料，經(jīng)過多方面的比擬，選用多繩摩擦提機，多繩摩擦提升機也是一種等直徑卷筒提升機，因此在計算方法上與單繩纏繞式提升機大體相同。容器、鋼絲繩及卷筒直徑等計算原理根本相同；動力學(xué)計算理論也完全一致。此次我主要是設(shè)計的主井提升設(shè)備。 2.序論 1〕初步應(yīng)用?礦井運輸提升課程設(shè)計?課程所學(xué)的知識，通過課程設(shè)計加深對 ?礦井運輸提升課程設(shè)計?課程的理解。 2〕培養(yǎng)機械工程及自動化專業(yè)學(xué)生的動手能力，對編寫采礦技術(shù)文件，包括編 寫設(shè)計說明

10、書及繪制設(shè)計圖紙進行初步鍛煉。 3〕為畢業(yè)設(shè)計中編寫畢業(yè)設(shè)計說明書及繪制畢業(yè)設(shè)計圖紙打根底。 某礦年產(chǎn)量An＝78萬t，礦井深度Hs=820m，主井裝載高度Hz=20m，煤的 松散密度ρˊ=/m3卸載高度Hx=20m。年工作日br＝330天，日工作小時ts=16h。。礦井電壓等級 6KV,采用多繩摩擦提升，試進行主井提升設(shè)備的選型設(shè)計。 1〕對礦井主井提升的設(shè)計選型進行主要的計算分析及驗算。 2〕確定適宜的主井提升方案及細節(jié)過程。 3〕利用CAD軟件對提升設(shè)計圖的繪制。 學(xué)生按設(shè)計大綱要求，按老

11、師給定設(shè)計題目條件，綜合應(yīng)用?礦井運輸提升? 所學(xué)知識，每個人獨立完成一份課程設(shè)計。設(shè)計者之間可以討論、借鑒，但不得 相互抄襲，疑難問題可與指導(dǎo)教師共同研究解決。 本課程設(shè)計要求提升方案進行技術(shù)分析與經(jīng)濟比擬。 3. 設(shè)計內(nèi)容 1〕礦井年的產(chǎn)量給定An＝78萬t 2〕工作制度即年工作日數(shù)br，日工作小時數(shù)t,?煤炭工業(yè)設(shè)計標準? 規(guī)定：br =330d,t=16h； 3〕礦井開采水平數(shù)及各水平效勞年限；水平數(shù)1，效勞年限20年； 4〕礦井深度Hs，m,即井口至各開采水平的深度；給定Hs=820

12、m； 5〕卸載水平與井口的高差Hx (m),可按以下數(shù)據(jù)選?。? 對于底卸式箕斗：Hx =15~25 m， 　　　 對于普通罐籠：Hx =0~15 m； 給定Hx=20m； 6〕裝載水平與井下運輸水平的高差Hz〔m〕，對于底卸式箕斗：Hz=18~25 m； 　　　 給定Hz=20m； 7〕煤的散集密度〔t/ m3〕；ρˊ=0.85t/m3； 8〕提升方式：箕斗； 9〕礦井電壓等級給定6KV； 確定合理的經(jīng)濟速度 1〕提升高度H

13、 式中： Hz——主井裝載高度m Hx——卸載高度m Hs——井深高度m 2〕經(jīng)濟速度Vj Vj=0.5=0.5=m/s 式中：H——提升高度 m 估算一次提升循環(huán)時間Tj 式中：a——預(yù)選為 U——爬行時間估取10s ——休止時間估取12s 計算箕斗一次合理的

14、經(jīng)濟提升量Mj 其中：c——不均衡系數(shù) ，取 af——提升能力富裕系數(shù)，主提升設(shè)備對第一水平留有1.2的富裕 系數(shù)； br——年工作日 330d Tj—— An——年產(chǎn)量 78萬t ts——日工作時數(shù) 16h 根據(jù)

15、上述計算結(jié)果查【1】P177頁可知，另依據(jù)礦井的生產(chǎn)能力的要求，考慮到煤炭的提升能力 ，決定選用JDG9/1104型號的立井多繩剛性罐道的箕斗提升容器，有效容積10m3,箕斗自重11.6t,容器全高Hr=13.5m,兩容器中心距S=1.8m。 計算一次實際提升量 /m3 故一次實際提升量m為 m==t 式中：V——有效容積為10m 結(jié)論：經(jīng)檢驗所選箕斗適宜。 計算一次提升循環(huán)所需時間 計算提升機所需要的提升速度 式中：θ——停車休止時間 S,查【1】P233頁表5-1

16、取θ=11s u——容器啟動加速及爬行段延續(xù)時間S,箕斗提升取 u=10s ?煤礦平安規(guī)程?規(guī)定：立井升降物料時，最大速度不得超過下式求得的數(shù)值 結(jié)論：速度Vmh合理。 經(jīng)常性作業(yè)中，以提升煤炭作業(yè)載荷最重，另由于采用的是多繩摩擦式提升，為了克服繩的旋轉(zhuǎn)性給容器導(dǎo)向裝置造成磨損，一般選用左、右捻各一半的鋼絲繩，由于現(xiàn)代大型礦井大多采用等重尾繩的情況，故以此條件選擇鋼絲繩。 計算單位繩重力p Hh=Hg× Hg——過卷高度取7.5m〔查課件用插值法求得〕 Hj——井架高取40m

17、——鋼絲繩抗拉強度取1700N/mm 根據(jù)上述p值，查【1】 P198頁表2-2〔8〕選用三角股鋼絲繩，其中有關(guān)數(shù)據(jù)為：鋼絲繩直徑Φ2, 公稱抗拉強度1700N/mm2，破斷拉力Qp=640000N，鋼絲繩每米重量p=37.28N/m。 檢驗平安系數(shù)ma 所選鋼絲繩符合主井提升要求。鋼絲繩型號為：6△〔30〕-31-1700-特-光-右同 GB1102-74和6△〔30〕-31-1700-特-光-左同 GB1102-74〔各2根〕。根據(jù)主繩情況，查【2】下冊P1308頁選用圓股鋼絲繩6×37鋼絲繩作尾繩，主要參數(shù)值dw=44mm，q=73.8N/m。 　　　

18、　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　查【2】上冊P360可選用JKM—×4(1)E型多繩摩擦提升機。配用導(dǎo)向輪直徑Dt=3m。導(dǎo)向輪的變位重力Gt=2.72t。與之配套的減速機型號為：XP1120,速比i=11。 　　　上述提升機的有關(guān)數(shù)據(jù)是：D=3.25m，F(xiàn)jmax=450kN，F(xiàn)jc=140kN，Gj=13.36t。

19、選用聚氯乙烯襯墊允許比壓Pb=200N/cm2，摩擦系數(shù)μ=0.25。 襯墊比壓驗算： 式中：Fjs——上升箕斗靜張力N Fjx——下放側(cè)靜張力N Pb——襯墊比壓N/cm2 Dn——主導(dǎo)輪直徑cm dn——主繩直徑cm 結(jié)論：產(chǎn)生的比壓小于襯墊比壓允許值，滿足要求。 最大靜張力及最大靜張力差驗算：

20、 式中：Fjmax——最大靜張力KN Fcmax——最大靜張力差KN 結(jié)論：最大靜張力和最大靜張力差都小于許用值，滿足要求。 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 圍包角的計算 主井采用塔式布置，設(shè)有主導(dǎo)輪和導(dǎo)向輪。 根據(jù)【2】上冊p

21、630頁主導(dǎo)輪與導(dǎo)向輪中心垂直高差〔即兩輪垂直中心距〕公式： <1950符合規(guī)定要求。 塔式布置井架高度Hj 根據(jù)【1】P231頁公式〔4-10〕 式中：Hx——卸載高度m Hr——容器全高m Hg——過卷高度m r——導(dǎo)向輪半徑m Ht——主導(dǎo)輪與導(dǎo)向輪中心垂直高差m 考慮到平安設(shè)施和設(shè)備安置的需要，確定Hj=50m。 尾繩環(huán)高度 Hh=Hg×1.8=10.2m 取11m 等重尾繩懸垂長度 根據(jù)【1】P201頁公式

22、 Hc=Hs+Hj+Hz+Hh=820+50+20+11=901m 主導(dǎo)輪與導(dǎo)向輪水平中心距 主導(dǎo)輪與導(dǎo)向輪垂直中心距 卸載位置至天輪中心線距離 尾繩最大懸垂長度 豎井主井多繩摩擦提升系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及尺寸見圖1-1 HS=820m Hx=20m Hz=20m Hj=50m h0=30m H0=871m H=860m Hh=11m Hc=901m Ht=6m L0 圖1-1 豎井主井多繩摩擦提升

23、系統(tǒng)圖 估算電動機功率 　　式中：K—— 　　　　 φ—— 　　　　　ηj——減速器傳動效率，取ηj =0.85 ——提升機的標準速度，m/s 估算電動機轉(zhuǎn)速 式中： i——減速器的傳動比,查【2】上冊P360頁取i=11 Dn——提升機滾筒的直徑，m 初選電動機 查【1】P275頁表8-3選電動機型號為：YR1000-12/1430 電動機參數(shù)： 電動機功率 1000kW 電

24、動機轉(zhuǎn)速 492r/min .4確定提升機的實際最大提升速度 結(jié)論：速度合理，滿足要求。 變位質(zhì)量的計算 1〕電動機轉(zhuǎn)子的變位質(zhì)量 式中：〔GD)2——2 2〕提升機及減速器的變位質(zhì)量 查【2】上冊P300頁表3-2-5×4(Ⅰ)E的變位質(zhì)量： 3〕導(dǎo)向輪的變位質(zhì)量 查【2】上冊P300頁表3-2-5×4(Ⅰ)E導(dǎo)向輪的變

25、位質(zhì)量： 4〕提升系統(tǒng)總的變位質(zhì)量 式中： m——貨載質(zhì)量kg mz——箕斗質(zhì)量kg n1——提升主繩數(shù) mp——主繩每米質(zhì)量Kg/m Lp——每根提升主繩全長m n2——尾繩數(shù)目 mq——尾繩每米質(zhì)量kg/m Lq——每根尾繩全長m n——導(dǎo)向輪數(shù)目 mt——導(dǎo)向輪變位質(zhì)量kg mj——提升機變位質(zhì)量Kg

26、 md——電動機轉(zhuǎn)子變位質(zhì)量Kg 提升設(shè)備的運動學(xué)計算 1〕初加速度確實定 2〕主加速度確實定 ①2 ② 按電動機過負荷能力來確定 Fp——啟動階段提升電動機產(chǎn)生的平均速度m/s △——提升鋼絲繩與平衡尾繩的總單位質(zhì)量之差 ③ 按減速器允許的最大力矩計算 式中：Mmax—— ④ 按防滑條件計算

27、 根據(jù)上述計算結(jié)果，綜合考慮取最大主加速度a1=1m/s2 3)提升減速度確定 ① 自由滑行減速 ② 按機械制動的減速度 ③ 按電動機減速方式 ④ 按防滑條件確定加速度 結(jié)論：結(jié)合平安規(guī)程規(guī)定，一般在豎井，加、減速度最大不超過1.2m/s2，制動方式選為自由滑行減速，取a3=1m/s2 4)其它參數(shù)確定 ① 初加速度階段 ② 主加速度階段

28、 加速階段行程 ③ 主減速階段 減速階段時間 減速階段行程 ④ 爬行階段 爬行時間 ⑤ 抱閘停車階段 ⑥ 等速階段 ⑦ 一次提升循環(huán)時間： 提升設(shè)備小時提升能

29、力： 提升設(shè)備的年實際提升量為： 提升能力的富裕系數(shù)為： 結(jié)論：滿足要求 運動學(xué)計算 根本動力方程式： 1)初加速度階段 提升開始時 初加速終了時 2)主加速度階段 加速開始時

30、 加速終了時 3)等速階段 等速開始時 等速終了時 4)減速階段 減速開始時 減速終了時 5)爬行階段 爬行開始時 爬行終了時 箕斗提升六階段速度圖及受力圖見圖1-2 圖1-2箕斗提升六階段速度圖及力圖

31、 靜防滑驗算 動防滑驗算 1)加速度段動防滑驗算 結(jié)論：加速段防滑驗算合格，滿足要求。 2)減速段動防滑驗算 結(jié)論：減速段防滑驗算合格，滿足要求。 等效力的計算 式中：Fd——提升電動機作用在滾筒圓周上的等效力N Td——等效時間s 電動機等效容量 電動機容量驗算 1)按電動機發(fā)熱量驗算

32、 2)按正常運行時，電動機過負荷能力驗算 結(jié)論：上述三項驗算均滿足要求，電動機容量適宜。 3.10.1一次提升電耗W為： 噸煤電耗w1及提升設(shè)備的年電耗Wn 一次提升有益電耗Wy 提升設(shè)備效率η 結(jié)論：上述選型合理可行。 這次?礦井運輸提升?課程設(shè)計在薛老師的悉心指導(dǎo)下，經(jīng)過近兩個禮拜

33、的時間，我的設(shè)計內(nèi)容全部完成，心情很是愉悅。我首先要感謝薛華老師一絲不茍的悉心指導(dǎo)和諄諄教誨，另外，也要感謝我在設(shè)計過程中給予幫助的老師和同學(xué)們。 進行主井提升設(shè)備的選型設(shè)計，在設(shè)計過程中，充分利用?礦井運輸提升?上所學(xué)知識，結(jié)合實際情況，以平安第一和生產(chǎn)為原那么，從技術(shù)上和經(jīng)濟上著手，設(shè)計出了一套在技術(shù)上可行，經(jīng)濟上優(yōu)越的現(xiàn)代化大型礦井煤主井的提升方案。在這次設(shè)計過程中，我對多繩摩擦提升機的設(shè)計及構(gòu)造有了更進一步的理解和認識，學(xué)到了很多知識，利用電腦CAD繪制?礦井運輸系統(tǒng)布置圖?和?多繩摩擦式箕斗提升系統(tǒng)示意圖?的過程中，從許多細節(jié)問題處到達了很多益處，同時增強了動手能力，使自己

34、得到了又一次前所未有的鍛煉。在編制課程設(shè)計說明書的過程中，對?礦井運輸提升?上所學(xué)知識又梳理了一遍，對提升方面的許多專業(yè)知識比以前的認識更深了，在說明書上所附的各計算示意圖均用工程繪圖軟件AutoCAD2004繪制，在這個過程中，我對礦井運輸提升AutoCAD制圖有了新的認識，重新溫習了許多繪圖命令，如何利用先進技術(shù)繪制標準、標準、合格的采礦工程圖是我們采礦人必須關(guān)注并解決的問題，在為今后的學(xué)習和工作中，得到了質(zhì)的提高。 通過這次課程設(shè)計，讓我經(jīng)歷了一個礦井的主井從設(shè)計到運行的全過程，這將是我以后學(xué)習和工作的財富。最后再次感謝指導(dǎo)我和幫助過我完成此次課程設(shè)計的老師! 【1】·洪曉華等 . 礦井運輸提升 . ******出版社，2005 【2】·于勵民、仵自連等 . 礦山固定設(shè)備選型使用手冊 . ******出版社，2007