矿井提升机毕业设计论文说明书(3)

中原工学院毕业设计（论文）说明书 3 单绳缠绕式提升机的设计计算

3.1 设计依据

【1】

矿井提升设备的设计制造是否合理，直接影响矿井的基建投资、生产能力和吨煤生产成本等多项技术经济指标。在设计开始前，主要应考虑以下因素。

（1）生产能力 对于年产量小于 30 万吨的小型矿井，首先采用一套提升设备完成提升煤以及其它辅助作业，若提升能力不足，再考虑加大提升设备的数量和其他提升方式。

（2）同时提升的水平数

（3）最终开采深度 它直接关系提升设备的设计，重要是对电动机的选择有很大的影响。

（4）提升机形式 一般中小矿井多采用单绳缠绕式提升机，而大型矿井则采用多绳摩擦式提升机。

在确定了提升方式之后，除考虑以上因素外，还应按国家的技术经济政策，考虑技术发展趋势，按经济合理性及技术先进性两方面进行综合分析和比较，从而最终确定设计的具体内容。

本次毕业设计针对矿井年矿生产量为 120 万吨，进行提升设备的设计，以达到 正常工作为目标，已知数据如下：

（1）矿井年生产量 120 万吨；

（2）提升机工作制度为年工作日 300 天，每天工作 14 小时； （3）单水平提升，井筒深度 H1=320m； （4）箕斗卸载高度为 Hx=20m； （5）箕斗装载深度为 Hz=20m； （6）松散煤的密度为 0.9t/m3； （7）采用双筒单绳缠绕式提升； （8）两套箕斗提升设备；

3.2 设计过程

3.2.1 箕斗的选定

【1】

箕斗是单一用途的提升容器，仅用于提升煤炭或矿石。其结构和工作示意图如图 3-1所示。我国煤矿广泛采用固定斗箱底部卸载式箕斗，其优点是闸门结构简单、严密，闸门向上关闭冲击小，当煤仓已满，煤为卸载完毕时，箕斗产生断绳的可能

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中原工学院毕业设计（论文）说明书 性很小。箕斗闸门开启主要借助煤的压力，因而卸载时传递到卸载曲轨上的力较小，改善了井架受力状态该闸门的缺点是：如果闭锁装置一旦失灵，闸门可能由于震动、冲击而在井筒中自行开启 ，不但会把煤卸载在井筒里，还会撞坏井筒设备，因此必须认真检查闭锁。

箕斗设计和选用主要应考虑其结构坚固，有足够的刚度，装卸载快，闸门工可靠。

图3-1 单绳缠绕式提升机箕斗提升系统

1-提升机；2-天轮；3-井架；4-箕斗；5-卸载曲轨；6-煤仓；7-钢丝绳；8-翻笼

9-煤仓；10-给煤机；11-装载设备

根据以上选择原则，进行箕斗基本参数的计算： （1）提升高度H：

H=Hz+Hs+Hx=20+320+20=360m (3.1)

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中原工学院毕业设计（论文）说明书 （2）经济提升速度Vm:

Vm=0.6H =0.6360 =11.38m/s (3.2)

式中: H——为提升高度（m）；

Hs——为矿井深度；

Hx——卸载高度，箕斗提升可取15-25m；罐笼提升可取为20m； HZ——装载高度，箕斗提升可取18-25m；罐笼提升可取为20m； （3) 一次提升循环估算时间 Tx:

初估加速度 a?0.8/s2;将式(3.1)代入式(3.3)求得 Tx： (3.3)

TX?VmH'??t??a1Vm11.38360???10?100.811.38?65.86s式中: a1——提升加、减速度(开始可假定加、减速度相等)，对罐笼可暂取为 0.7～

0.75m/s2；对箕斗可暂取为 0.8m/s2；

t’——容器爬行阶段附加时间，对罐笼可暂取为 5s；对箕斗可暂取为 10s； θ ——容器装卸载休止时间，可暂取为 10s

（4）按式(3.4)估算一次提升质量 （3.4）

m'?cafAnTX3600btr1.15?1.2?120?10000?65.863600?300?14?7.21t式中: An ——矿井年产量（吨/年 ）；

af——提升能力富裕系数，对第一水平要求 ≥1.2；

c ——提升工作不均衡系数；提升不均匀系数，有井底煤仓时，c=1.1～1.15，无井底煤仓时，c=1.2，当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；

t——日工作小时数，取 14 小时； br——年工作日，取 300 天；

根据计算所得 ，从表 3-1 立井单绳箕斗规格表中选取一次提升质量与之相近的标准箕斗；写出所选箕斗的型号，容器质量（kg）, 有效容积(m3)及两箕斗在井筒中的中心矩S（m）等参数。考虑到将来可能加大矿井生产能力，故选用箕斗名义装载量为 8 t的箕斗，其主要技术规格如下：

自重：Qz=5.5 t；

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中原工学院毕业设计（论文）说明书 全高：9250mm； 有效容积：8.8m3; 最大终端载荷 14.5t； 实际载重量 Q：

Q= ρ×v =0.9×8.8=7.92 t （3.5）

式中: V——箕斗的有效容积，m3；

ρ——货载散集密度，对于煤ρ=0.8t/m3～1.0t/m3；

表 3—1 立井单绳箕斗规格表 型号 名义装载质量（t） 有效容积（m3） 提升钢丝绳 直径（mm） 钢丝绳罐直径（mm） 道 数量 数量 箕斗质量（t） 最大终端载 荷质量（t） 最大提升高度（m） 箕斗总高（m） 箕斗中心距（m） 适用机型选择 500 7780 1830 650 8650 1830 4.5 2JK-3 3.2.2 提升钢丝绳的选择

提升钢丝绳是提升系统的重要组成部分。它直接关系到矿井的正常生产和人员的安全，还影响提升机的设计，又是提升系统中经常更换的易耗品。因此无论从安全生产还是经济运行上考虑都要给予足够的重视。

700 9450 1870 4.5 2JK-3 2JK-3.5 500 9250 2100 5 2JK-3.5 刚性罐道 规格 32之50 根据安全系数决定 4 380N/m钢轨 2 3.8 8 4.4 9.5 5 12 5.5 14.5 JL-3 3 3.3 31 JL-4 4 4.4 37 JL-6 6 6.6 43 JL-8 8 8.8 43 适用精通直径（mm） 4.5 2JK-2.5 2JK-2.5 12

中原工学院毕业设计（论文）说明书 在矿井提升系统中，应该根据不同的用途，选用合适的钢丝绳，扬长避短，充分发挥他们的效能，为此必须对其结构、性能及选择计算做详细的了解

在选用钢丝绳时还应考虑以下因素：单绳缠绕式提升机为防止缠绕时绳松捻，钢丝绳的捻向应与绳在卷筒上缠绕时的螺旋线方向一致，目前单绳缠绕多为右旋，所以多选用右同向捻绳。为加强工作性能，增强可靠性最好选用金属绳芯钢丝绳。

钢丝绳在工作时候受到多种应力作用，如静应力、动应力、弯曲应力、接触应力、挤压应力等。这些原因导致钢丝绳疲劳破坏，而磨损与锈蚀也会降低钢丝绳性能，缩短钢丝绳使用寿命。综合考虑这些影响并精确的选择、计算钢丝绳是个复杂的问题。尽管国内外对矿井提升钢丝绳进行了大量的研究，但钢丝绳强度计算理论尚未达到工程应用的程度。所以对矿井钢丝绳的选择计算仍按静载荷进行近似计算，同时考虑一定的安全系数。且规定单绳缠绕式提升机装置的安全系数为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；专用升降物料的不得小于 6.5。

依据以上选择原则，对提升机的钢丝绳进行计算和选用： （1）钢丝绳最大悬垂长度 Hc，按式(3.6)计算：

预估井架高度 Hj=30m：

Hc=Hj+Hs+Hz=30+320+20=370m （3.6）

Hc——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=15～25m；箕斗提升 Hj =30～35m；

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 =0m；箕斗提升 Hz =18～25m；

（2）估算钢丝绳每米重量 P，由式(3.5) 、(3.6)并按式(3.7)计算： 取钢丝绳抗拉强度 ζ B =17000 kg／cm2，安全系数 ma=6.5; (3.7)

P?Q?QZ8000?5500??5.38Kg/m17000?1.11.1?b/ma?HC?37006.5式中: Q——一次提升货载的重量，千克；

Qz——容器的自身重量，千克；

ma——安全系数《煤矿安全规程》规定，主井箕斗提升，ma 大于等于 6.5，取 ma=6.5；

P——钢丝绳每米重量，千克/米；

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