豎井主井多繩摩擦式提升設(shè)備選型設(shè)計(jì)

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

2、.................................................1 2.序論..................................................3 2.1 設(shè)計(jì)目的 .......................................3 設(shè)計(jì)題目.........................................3 課程設(shè)計(jì)內(nèi)容.....................................3 進(jìn)行方式......................................

3、...3 3.設(shè)計(jì)內(nèi)容...............................................4 3.1設(shè)計(jì)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(jī)........................................7 3.5提升系統(tǒng)相對(duì)位置計(jì)算...

4、...........................8 3.6預(yù)選電動(dòng)機(jī)........................................10 3.7運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)計(jì)算................................11 3.8防滑驗(yàn)算..........................................17 3.9電動(dòng)機(jī)等效容量驗(yàn)算................................18 3.10提升設(shè)備的電耗及效率的計(jì)算........................19 4.

5、設(shè)計(jì)體會(huì).................................................21 5.參考文獻(xiàn).................................................22 隨著煤炭開采的機(jī)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(jì)損失，因此提升系統(tǒng)確實(shí)定有著非常重要的意義。 礦井提升設(shè)備的選擇計(jì)算是否經(jīng)濟(jì)合理，對(duì)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(jìn)行提升設(shè)備選擇計(jì)算時(shí)，首先確定提升方式，在確定提升方式時(shí)要考慮以下各點(diǎn)： 1、對(duì)于180萬噸的大型礦井，有時(shí)主井需要采用兩套箕斗同時(shí)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(duì)于同時(shí)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(yùn)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(duì)煤的塊度要求較高的大、中型礦井，由于箕斗提升對(duì)煤的破碎較大，也要考慮采用罐籠作為主井提升。 當(dāng)?shù)孛嫔a(chǎn)系統(tǒng)距離井口較遠(yuǎn)，尚需一段窄軌鐵路運(yùn)輸時(shí)，采用罐籠提升地面生產(chǎn)系統(tǒng)較為簡(jiǎn)單。 3、對(duì)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(gè)水平，且分前后期開采時(shí)，提升機(jī)、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(dòng)機(jī)根據(jù)實(shí)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(shí)，再更換。 對(duì)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(gè)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(jì)算、選擇，或驗(yàn)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(jī)與井筒相對(duì)位置、生產(chǎn)能力與耗電量等也要計(jì)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(jī)滾筒和直徑更粗的鋼絲繩，不但會(huì)使設(shè)備的尺寸加大，投資增加，并帶來制造，使用和維護(hù)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(jī)。 多繩摩擦式提升機(jī)最大的優(yōu)點(diǎn)是適用于深井，完成單繩纏繞式提升機(jī)不能承當(dāng)?shù)奶嵘蝿?wù)。當(dāng)多繩摩擦輪提升機(jī)安裝在井塔上時(shí)，減少了工業(yè)廣場(chǎng)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(jī)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(yùn)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(jì)時(shí)，應(yīng)結(jié)合礦井的實(shí)際條件

9、做出最經(jīng)濟(jì)、合理的設(shè)計(jì)方案。 根據(jù)設(shè)計(jì)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(jī)，多繩摩擦提升機(jī)也是一種等直徑卷筒提升機(jī)，因此在計(jì)算方法上與單繩纏繞式提升機(jī)大體相同。容器、鋼絲繩及卷筒直徑等計(jì)算原理根本相同；動(dòng)力學(xué)計(jì)算理論也完全一致。此次我主要是設(shè)計(jì)的主井提升設(shè)備。 2.序論 1〕初步應(yīng)用?礦井運(yùn)輸提升課程設(shè)計(jì)?課程所學(xué)的知識(shí)，通過課程設(shè)計(jì)加深對(duì) ?礦井運(yùn)輸提升課程設(shè)計(jì)?課程的理解。 2〕培養(yǎng)機(jī)械工程及自動(dòng)化專業(yè)學(xué)生的動(dòng)手能力，對(duì)編寫采礦技術(shù)文件，包括編 寫設(shè)計(jì)說明

10、書及繪制設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行初步鍛煉。 3〕為畢業(yè)設(shè)計(jì)中編寫畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書及繪制畢業(yè)設(shè)計(jì)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(shí)ts=16h。。礦井電壓等級(jí) 6KV,采用多繩摩擦提升，試進(jìn)行主井提升設(shè)備的選型設(shè)計(jì)。 1〕對(duì)礦井主井提升的設(shè)計(jì)選型進(jìn)行主要的計(jì)算分析及驗(yàn)算。 2〕確定適宜的主井提升方案及細(xì)節(jié)過程。 3〕利用CAD軟件對(duì)提升設(shè)計(jì)圖的繪制。 學(xué)生按設(shè)計(jì)大綱要求，按老

11、師給定設(shè)計(jì)題目條件，綜合應(yīng)用?礦井運(yùn)輸提升? 所學(xué)知識(shí)，每個(gè)人獨(dú)立完成一份課程設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)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(jì)要求提升方案進(jìn)行技術(shù)分析與經(jīng)濟(jì)比擬。 3. 設(shè)計(jì)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(shí)數(shù)t,?煤炭工業(yè)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)? 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)選取； 對(duì)于底卸式箕斗：Hx =15~25 m， 　　　 對(duì)于普通罐籠：Hx =0~15 m； 給定Hx=20m； 6〕裝載水平與井下運(yùn)輸水平的高差Hz〔m〕，對(duì)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(jí)給定6KV； 確定合理的經(jīng)濟(jì)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(jì)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(shí)間Tj 式中：a——預(yù)選為 U——爬行時(shí)間估取10s ——休止時(shí)間估取12s 計(jì)算箕斗一次合理的

14、經(jīng)濟(jì)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(duì)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(shí)數(shù) 16h 根據(jù)

15、上述計(jì)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(hào)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(jì)算一次實(shí)際提升量 /m3 故一次實(shí)際提升量m為 m==t 式中：V——有效容積為10m 結(jié)論：經(jīng)檢驗(yàn)所選箕斗適宜。 計(jì)算一次提升循環(huán)所需時(shí)間 計(jì)算提升機(jī)所需要的提升速度 式中：θ——停車休止時(shí)間 S,查【1】P233頁表5-1

16、取θ=11s u——容器啟動(dòng)加速及爬行段延續(xù)時(shí)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(shí)，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(jì)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(qiáng)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(qiáng)度1700N/mm2，破斷拉力Qp=640000N，鋼絲繩每米重量p=37.28N/m。 檢驗(yàn)平安系數(shù)ma 所選鋼絲繩符合主井提升要求。鋼絲繩型號(hào)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(cè)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(cè)P360可選用JKM—×4(1)E型多繩摩擦提升機(jī)。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(jī)型號(hào)為：XP1120,速比i=11。 　　　上述提升機(jī)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(yàn)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(yàn)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(jì)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(cè)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(zhǎng)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(zhǎng)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(dòng)機(jī)功率 　　式中：K—— 　　　　 φ—— 　　　　　ηj——減速器傳動(dòng)效率，取ηj =0.85 ——提升機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)速度，m/s 估算電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 式中： i——減速器的傳動(dòng)比,查【2】上冊(cè)P360頁取i=11 Dn——提升機(jī)滾筒的直徑，m 初選電動(dòng)機(jī) 查【1】P275頁表8-3選電動(dòng)機(jī)型號(hào)為：YR1000-12/1430 電動(dòng)機(jī)參數(shù)： 電動(dòng)機(jī)功率 1000kW 電

24、動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 492r/min .4確定提升機(jī)的實(shí)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(jì)算 1〕電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的變位質(zhì)量 式中：〔GD)2——2 2〕提升機(jī)及減速器的變位質(zhì)量 查【2】上冊(cè)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(cè)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(zhǎng)m n2——尾繩數(shù)目 mq——尾繩每米質(zhì)量kg/m Lq——每根尾繩全長(zhǎng)m n——導(dǎo)向輪數(shù)目 mt——導(dǎo)向輪變位質(zhì)量kg mj——提升機(jī)變位質(zhì)量Kg

26、 md——電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子變位質(zhì)量Kg 提升設(shè)備的運(yùn)動(dòng)學(xué)計(jì)算 1〕初加速度確實(shí)定 2〕主加速度確實(shí)定 ①2 ② 按電動(dòng)機(jī)過負(fù)荷能力來確定 Fp——啟動(dòng)階段提升電動(dòng)機(jī)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(jì)算 式中：Mmax—— ④ 按防滑條件計(jì)算

27、 根據(jù)上述計(jì)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(jī)械制動(dòng)的減速度 ③ 按電動(dòng)機(jī)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(dòng)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(shí)間 減速階段行程 ④ 爬行階段 爬行時(shí)間 ⑤ 抱閘停車階段 ⑥ 等速階段 ⑦ 一次提升循環(huán)時(shí)間： 提升設(shè)備小時(shí)提升能

29、力： 提升設(shè)備的年實(shí)際提升量為： 提升能力的富裕系數(shù)為： 結(jié)論：滿足要求 運(yùn)動(dòng)學(xué)計(jì)算 根本動(dòng)力方程式： 1)初加速度階段 提升開始時(shí) 初加速終了時(shí) 2)主加速度階段 加速開始時(shí)

30、 加速終了時(shí) 3)等速階段 等速開始時(shí) 等速終了時(shí) 4)減速階段 減速開始時(shí) 減速終了時(shí) 5)爬行階段 爬行開始時(shí) 爬行終了時(shí) 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(yàn)算 動(dòng)防滑驗(yàn)算 1)加速度段動(dòng)防滑驗(yàn)算 結(jié)論：加速段防滑驗(yàn)算合格，滿足要求。 2)減速段動(dòng)防滑驗(yàn)算 結(jié)論：減速段防滑驗(yàn)算合格，滿足要求。 等效力的計(jì)算 式中：Fd——提升電動(dòng)機(jī)作用在滾筒圓周上的等效力N Td——等效時(shí)間s 電動(dòng)機(jī)等效容量 電動(dòng)機(jī)容量驗(yàn)算 1)按電動(dòng)機(jī)發(fā)熱量驗(yàn)算

32、 2)按正常運(yùn)行時(shí)，電動(dòng)機(jī)過負(fù)荷能力驗(yàn)算 結(jié)論：上述三項(xiàng)驗(yàn)算均滿足要求，電動(dòng)機(jī)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(yùn)輸提升?課程設(shè)計(jì)在薛老師的悉心指導(dǎo)下，經(jīng)過近兩個(gè)禮拜

33、的時(shí)間，我的設(shè)計(jì)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(jì)過程中給予幫助的老師和同學(xué)們。 進(jìn)行主井提升設(shè)備的選型設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)過程中，充分利用?礦井運(yùn)輸提升?上所學(xué)知識(shí)，結(jié)合實(shí)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(jì)上著手，設(shè)計(jì)出了一套在技術(shù)上可行，經(jīng)濟(jì)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(jì)過程中，我對(duì)多繩摩擦提升機(jī)的設(shè)計(jì)及構(gòu)造有了更進(jìn)一步的理解和認(rèn)識(shí)，學(xué)到了很多知識(shí)，利用電腦CAD繪制?礦井運(yùn)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(xì)節(jié)問題處到達(dá)了很多益處，同時(shí)增強(qiáng)了動(dòng)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(jì)說明書的過程中，對(duì)?礦井運(yùn)輸提升?上所學(xué)知識(shí)又梳理了一遍，對(duì)提升方面的許多專業(yè)知識(shí)比以前的認(rèn)識(shí)更深了，在說明書上所附的各計(jì)算示意圖均用工程繪圖軟件AutoCAD2004繪制，在這個(gè)過程中，我對(duì)礦井運(yùn)輸提升AutoCAD制圖有了新的認(rèn)識(shí)，重新溫習(xí)了許多繪圖命令，如何利用先進(jìn)技術(shù)繪制標(biāo)準(zhǔn)、標(biāo)準(zhǔn)、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(xí)和工作中，得到了質(zhì)的提高。 通過這次課程設(shè)計(jì)，讓我經(jīng)歷了一個(gè)礦井的主井從設(shè)計(jì)到運(yùn)行的全過程，這將是我以后學(xué)習(xí)和工作的財(cái)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(jì)的老師! 【1】·洪曉華等 . 礦井運(yùn)輸提升 . ******出版社，2005 【2】·于勵(lì)民、仵自連等 . 礦山固定設(shè)備選型使用手冊(cè) . ******出版社，2007