1、2011.11.01,矿井运输与提升 制作人：马树焕,7.1选型设计的基本原则、设计依据及内容,第七章 矿井提升设备的选型设计,7.2提升容器的选择,7.3提升钢丝绳的选择计算,7.4矿井提升机和天轮的选择计算,7.5矿井提升机与井筒位置的计算,7.6提升电动机的初选计算,2011.11.01,矿井运输与提升 制作人：马树焕,第七章 矿井提升设备的选型设计,7.1 提升设备选型设计的基本原则、设计依据及内容,一、选型设计的基本原则,1、提升方式的选择,依据：年产量 年产量180万吨 大型矿井 主井 两套箕斗提升设备 副井 一套罐笼提升设备+带平衡锤的单容器提升设备（辅助提升） 年产量30万吨
2、大中型矿井 主井 一套箕斗提升设备 副井 一套罐笼提升设备 年产量30万吨，井深350米时，采用多绳摩擦式提升机。,7.1 选型设计的基本原则、设计依据及内容,2011.11.01,矿井运输与提升 制作人：马树焕,二、矿井提升设备选型设计的依据与内容,（一）计算依据1、主井提升提升方式：箕斗或罐笼井筒断面尺寸、井筒中布置的设备套数。矿井开采水平数、各水平的深度、服务年限。矿井年产量，t/a。工作制度：年工作日、日工作小时数（14小时）。卸载水平与井口的高差；装载水平与井下运输的高差。煤的散集密度。矿井电压等级。,7.1 选型设计的基本原则、设计依据及内容,2011.11.01,矿井运输与提升
3、制作人：马树焕,2、副井提升矸石年产量，煤炭的15-20。矸石的散集密度。最大班下井人员数目。各水平的井深、服务年限。每班下井材料、设备及炸药数量。井筒断面尺寸、井筒中布置的提升设备套数。矿车型号。运送最重设备的质量。井上、井下车场的布置形式。,7.1 选型设计的基本原则、设计依据及内容,2011.11.01,矿井运输与提升 制作人：马树焕,（二）设计的主要内容,提升容器的计算和选择。提升钢丝绳的计算和选择。提升机滚筒直径的计算和选择。天轮直径的计算和选择。 电动机功率的初选。提升机与井筒相对位置的计算。运动学及动力学计算。电动机功率的验算。主井提升吨煤电耗及效率的计算。副井提升最大班作业时间
4、平衡表的制定。,7.1 选型设计的基本原则、设计依据及内容,2011.11.01,矿井运输与提升 制作人：马树焕,7.2 提升容器的选择,一、提升容器的选择原则,一次合理提升量应该使得初期投资费和运转费的加权平均总和最小。,二、选择计算,方法：经济速度法步骤：1、确定合理的经济提升速度 ：合理的提升量，使得初期投资与运转费用之和最低时的速度。,其中： 经济提升速度， m/s。 H 矿井深度+矿井提升上下与井筒的高差（40-60m）,2011.11.01,矿井运输与提升 制作人：马树焕,2、估算一次提升循环时间,指以经济提升速度完成n的前提下，提升一次有益载荷所需的时间。,式中：Tj根据经济提升
5、速度估算的一次提升循环时间，sa提升加速度，升降人员：a0.75m/s2；升降物料：a0.8m/s2u容器爬行阶段附加时间，箕斗：10s；罐笼：5s休止时间，见P220表7-1、7-2,3、计算一次经济合理提升量,矿井提升机一次所提的有益载荷。在经济提升速度和经济提升时间下，完成年产量An时的一次提升量。,7.2 提升容器的选择,2011.11.01,矿井运输与提升 制作人：马树焕,式中：mj 一次经济合理提升量，吨/次 An矿井年产量，t/a c 提升不均衡系数，主井有井底煤仓时，1.11.15；无井 底煤仓，1.2 af提升能力富裕系数，主井提升设备对第一水平有1.2系数 br提升设备年工
6、作日数，300d t 提升设备日工作小时数，14t,注：可从箕斗规格表中选取标准箕斗， 且选用箕斗的载货量 = mj,7.2 提升容器的选择,2011.11.01,矿井运输与提升 制作人：马树焕,4、根据所选箕斗型号，计算一次提升循环需要的时间,式中：m标准箕斗的一次提升实际货载量=箕斗容积X货载密度，t,5、求得所需提升机的提升速度,注：根据 vm在矿井提升机规格表中选用与之相近的提升机标准速度v。,7.2 提升容器的选择,2011.11.01,矿井运输与提升 制作人：马树焕,对于罐笼提升：若罐笼用来专门提升煤炭，可根据上述计算的一次经济提升量，再按矿车的装载量，计算出罐笼的装车数选择罐笼类
7、型。若有升降人员任务的罐笼，升降人员的休止时间可选： 单层罐笼每次升降人员5人及以下，取休止时间=20s；多于5人，每增加1人，增加1s的休止时间。 双层罐笼升降人员，若两层同时进出，比单层多2s；若只能一层进出，则休止时间比单层增加1倍，并另加倒换罐笼的时间6s. 进出材料和平板车，取40-60s.,7.2 提升容器的选择,2011.11.01,矿井运输与提升 制作人：马树焕,罐笼规格的选择：根据井下运输使用的矿车名义载重量（主井为箕斗提升时按辅助运输矿车名义载重量）确定罐笼的吨位；根据运送最大班下井工人的时间不超过40min或每班总作业时间是否超过5h确定罐笼的层数。一般应先考虑单层罐笼，
8、不满足要求时再选择双层罐笼。升降工人的时间，按运送最大班下井工人时间的1.5倍计算。,副井罐笼提升,7.2 提升容器的选择,2011.11.01,矿井运输与提升 制作人：马树焕,升降其他人员的时间，按升降工人时间的20%计算。提升矸石量按日出矸石量50%的计算；运送坑木、支架按日需量的50%计算。最大班净作业时间为上述各项提升时间与休止时间之和，一般不得超过5h。能够运送井下设备的最大和最重部件；对于混合提升设备，每班提煤和提矸时间均应计入1.25不均衡系数，其提升能力不宜超过5.5h。,7.2 提升容器的选择,2011.11.01,矿井运输与提升 制作人：马树焕,7.3 提升钢丝绳的选择,一
9、、提升钢丝绳选择的计算方法,原则：钢丝绳应按最大静载荷并考虑一定的安全系数来进行计算。单绳缠绕式提升装置的安全系数：专为升降人员的不得小于9；升降人员和物料用的升降人员时不得小于9，提升物料时不得小于7.5；专为升降物料用的不得小于6.5。受力状态：许多复杂的应力，如静应力、动应力、弯曲应力，扭转应力、挤压应力及接触应力等，这些应力的反复作用，必将引起钢丝的疲劳、损坏；磨损及腐蚀这也导致钢丝绳的损坏。,2011.11.01,矿井运输与提升 制作人：马树焕,二、选择计算,以立井单绳提升钢丝绳为例,1、A点承受静载荷最大，其最大静载荷Qmax为：,Qmax = Q + Qz + p H =mg +
10、 mzg + mpgH,式中： Q = mg 一次提升货载的重量，N； m 货载质量，kg； Qz=mzg 容器的自身重量，N； mz 容器质量，kg； p= mpg 钢丝绳每米重量，N/m；,mp 钢丝绳质量，kg/m；,7.3 提升钢丝绳的选择,2011.11.01,矿井运输与提升 制作人：马树焕,H=H j +Hs +Hz ，mH钢丝绳最大悬垂长度，m；Hj井架高度，m；此值在计算钢丝绳时尚不能精确确定，可采用下列数值：罐笼提升 Hj=1525m；箕斗提升 Hj =3035m；Hs矿井深度，m；Hz由井底车场水平到容器装载的距离（m），罐笼提升Hz =0；箕斗提升Hz =1825m,7.
11、3 提升钢丝绳的选择,2011.11.01,矿井运输与提升 制作人：马树焕,2、安全工作条件,式中：B所要选择的钢丝绳公称抗拉强度（N/） S 所有钢丝断面积之和（） ma煤矿安全规程规定钢丝绳的安全系数,7.3 提升钢丝绳的选择,解上式，找出 mp 与 S 的关系，设钢丝绳的密度则：,2011.11.01,矿井运输与提升 制作人：马树焕,各种钢丝绳的密度见P223表7-3若取钢丝绳的平均密度为9400kg/m，g=10m/s2，则变为：,7.3 提升钢丝绳的选择,代入上式：,2011.11.01,矿井运输与提升 制作人：马树焕,注：计算出mp按钢丝绳规格表选出标准的，选完后按所选钢丝绳的数据
12、验算安全系数。,式中：Qp 所选钢丝绳所有钢丝破断力之和。不满足上式要重选钢丝绳重新验算。,7.3 提升钢丝绳的选择,2011.11.01,矿井运输与提升 制作人：马树焕,7.4 矿井提升机和天轮的选择,正确合理地选择矿井提升机，确定主要的特征参数： 单绳缠绕式提升机：滚筒直径、滚筒宽度、 最大静张力、最大静张力差,一、提升机滚筒直径的确定,选择卷筒直径的主要原则：使钢丝绳在卷筒上缠绕时所产生的弯曲应力不要过大，以保证提升钢丝绳具有一定的承载能力和使用寿命。,理论与实践已证明，绕经卷筒和天轮的钢丝绳，其弯曲应力的大小及其疲劳寿命取决于卷筒与钢丝绳直径的比值。,多绳摩擦式提升机：摩擦轮直径、最大
13、静张力、 最大静张力差、摩擦衬垫比压,2011.11.01,矿井运输与提升 制作人：马树焕,煤矿安全规程规定：地面使用的提升机井下使用的提升机,7.4 矿井提升机和天轮的选择,其中：D 提升机滚筒直径，mm d 提升钢丝绳的直径，mm 提升钢丝绳中最粗钢丝的直径，mm,注：根据计算值选取标准的滚筒直径。,2011.11.01,矿井运输与提升 制作人：马树焕,二、提升机最大静张力和最大静张力差的计算,注：实际负荷造成的静张力及静张力差应小于等于许用值 根据上面的计算选出合适的提升机再进行宽度验算,7.4 矿井提升机和天轮的选择,2011.11.01,矿井运输与提升 制作人：马树焕,三、提升机滚筒
14、宽度的验算,在提升机卷筒上应容纳以下几部分钢丝绳：提升高度，H提升钢丝绳试验长度，规定每半年剁绳头一次，每次剁掉5m，按提升钢丝绳的使用寿命为三年计，则试验长度为30m。为了减少钢丝绳在卷筒上固定处的拉力，钢丝绳在卷筒上松绳时，不能全部松放，应在卷筒表面保留三圈摩擦圈。多绳缠绕时，上层到下层钢丝绳每季度需要转动1/4圈，根据钢丝绳的使用年限，一般取错动圈2-4圈。缠绕在滚筒圆周表面上相邻两绳圈间隙宽度2-3mm。,7.4 矿井提升机和天轮的选择,2011.11.01,矿井运输与提升 制作人：马树焕,1、单滚筒或双滚筒提升机，每个滚筒的宽度：,单层缠绕：,双层缠绕：,7.4 矿井提升机和天轮的选
15、择,2011.11.01,矿井运输与提升 制作人：马树焕,式中： d钢丝绳直径，mm； 钢丝绳绳圈之间的间距，一般取23mmK 缠绕层数Dp 多层缠绕时平均缠绕直径,2、单滚筒提升机，作双钩提升时，滚筒的宽度：,n作双钩提升时，缠绕和下放钢丝绳间应留圈数，n 2,7.4 矿井提升机和天轮的选择,2011.11.01,矿井运输与提升 制作人：马树焕,注：缠绕层数根据煤矿安全规程规定：立井中升降人员或人员及物料的，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；升降物料是准许缠绕三层；建井时无论立井斜井升降人员和物料都准许缠绕两层。,四、确定提升机,根据计算选出提升机，
16、确定提升速度、减速比等相关参数。,7.4 矿井提升机和天轮的选择,2011.11.01,矿井运输与提升 制作人：马树焕,根据煤矿安全规程的规定，选择天轮直径1、对于地面设备当钢丝绳对天轮围抱角90,五、天轮的选择,当钢丝绳对天轮围抱角90,当钢丝绳对天轮围抱角90,注：根据计算值选择标准直径,7.4 矿井提升机和天轮的选择,2011.11.01,矿井运输与提升 制作人：马树焕,7.5 矿井提升机与井筒相对位置的计算,提升机的位置：用箕斗提升时 提升机房位于卸载方向的对侧用普通罐笼时 提升机房位于重车运行方向的对侧天轮的位置：根据提升机的类型、用途及提升容器在井筒中的布置、提升机房的地点在同一水
17、平轴线上或同一垂直面上井筒中布置一套提升设备,2011.11.01,矿井运输与提升 制作人：马树焕,井筒内布置两提升设备井筒与提升机的相对位置有四种,对侧式,二个机房，占地面积大，井架受力好。,同侧式,一个机房，占地面积小，井架受力大，后一绞车的绳悬长，受地形条件限制时用。,7.5 矿井提升机与井筒相对位置的计算,2011.11.01,矿井运输与提升 制作人：马树焕,斜角式,一个机房，占地少，比较紧凑，井架受力不对称,垂直式,二个机房，井架受力不对称。,7.5 矿井提升机与井筒相对位置的计算,2011.11.01,矿井运输与提升 制作人：马树焕,影响提升机相对位置的五个因素：偏角和出绳角、井架
18、高度、提升机滚筒轴线与提升中心线的水平距离、钢丝绳弦长,一、钢丝绳允许的外偏角和内偏角,偏角：指钢丝绳弦与通过天轮平面所成的角度。分类：内偏角和外偏角特性：偏角随钢丝绳在滚筒上的缠绕和放开而不断变化。煤矿安全规程规定：最大外偏角和最大内偏角不得超过130。,7.5 矿井提升机与井筒相对位置的计算,2011.11.01,矿井运输与提升 制作人：马树焕,限制偏角的原因：偏角过大将加剧钢丝绳与天轮轮缘的磨损，降低了钢丝绳的使用寿命，严重时，有可能发生断绳事故。某些情况下，当钢丝绳缠向卷筒时，会发生“咬绳”现象。若内偏角过大，绳弦的脱离段与邻圈钢丝绳不相离而相交，这就是“咬绳”。有时，虽然内偏角并不很
19、大，但由于卷筒上绳圈间隙较小、钢丝绳直径较大或卷筒直径较大，也会“咬绳”。“咬绳”加剧了钢丝绳的磨损。,钢丝绳在卷筒上缠绕时“，咬绳”示意图,7.5 矿井提升机与井筒相对位置的计算,2011.11.01,矿井运输与提升 制作人：马树焕,避免咬绳的方法：适当增大绳圈间隙。但间隙增大会减少容绳量，甚至需要增大滚筒直径，不经济。要综合考虑。,内偏角允许角度曲线,7.5 矿井提升机与井筒相对位置的计算,2011.11.01,矿井运输与提升 制作人：马树焕,内偏角允许角度曲线,7.5 矿井提升机与井筒相对位置的计算,2011.11.01,矿井运输与提升 制作人：马树焕,1、双滚筒提升机单层缠绕时,式中：
20、 s 两天轮间的距离（m），其值决定于容器的规格及提升容器在井筒内的布置，可查提升机规格表中两滚筒中心距； a 两滚筒之间的间隙（m），其值见提升机规格表。 B 滚筒的宽度，m d 钢丝绳直径，m Lx 钢丝绳弦长，m 钢丝绳缠绕在滚筒上的绳圈间隙，m,允许最大外偏角,7.5 矿井提升机与井筒相对位置的计算,2011.11.01,矿井运输与提升 制作人：马树焕,允许最大内偏角,式中：H 提升高度，m D 滚筒直径，m。 其余符号同前,7.5 矿井提升机与井筒相对位置的计算,2011.11.01,矿井运输与提升 制作人：马树焕,允许最大外偏角,2、双滚筒提升机双层缠绕时,允许最大内偏角,7.5
21、矿井提升机与井筒相对位置的计算,2011.11.01,矿井运输与提升 制作人：马树焕,3、单滚筒提升机作双钩提升时,当两天轮位于同一垂直面时，垂直平面通过滚筒中心线，应校验最大外偏角。,式中：Lxmin最短的一根钢丝绳的弦长，m,4、出绳角,角的大小影响主轴的受力。,钢丝绳弦与水平之间的夹角称滚筒钢丝绳的出绳角，,7.5 矿井提升机与井筒相对位置的计算,2011.11.01,矿井运输与提升 制作人：马树焕,下出绳角,200KW 选用高压电动机 功率200KW 可选用380v的低压电动机,7.6 提升电动机的初选计算,2011.11.01,矿井运输与提升 制作人：马树焕,初选的计算参数：电动机功
22、率、转数、电压等级,一、电动机的功率计算,式中：N提升电动机估算功率，KW k矿井阻力系数，箕斗提升1.15；罐笼提升1.2 m一次提升货载质量，kg Q一次提升货载重力，N，Q=mg Vm提升机的标准速度，m/s j减速器传动效率，单级0.92；双级0.85 加减速及钢丝绳重力等影响系数，箕斗提升1.1-1.4；罐笼提升1.4,7.6 提升电动机的初选计算,2011.11.01,矿井运输与提升 制作人：马树焕,二、电动机的转数计算,式中： i减速器传动比 D滚筒直径，m,三、初选电动机,根据计算在电动机技术数据表中选用合适的电动机。注：电动机转数应与表中功率数值相一致。 选用过负荷能力系数较大者，以满足对电动机过负荷能力的要求。,7.6 提升电动机的初选计算,2011.11.01,矿井运输与提升 制作人：马树焕,四、确定提升机的实际提升速度,电动机选出后，用重新计算提升机的实际提升速度。,式中：ne已选电动机的额定转数，r/min,注：实际提升速度要符合煤矿安全规程的相关规定。,7.6 提升电动机的初选计算,
