矿井提升机毕业设计

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河北能源职业技术学目录导言······························1一、大雁第一煤矿的地质概况····················21.矿井自然条件··························22矿井建设情况··························43煤矿生产现状··························4二、提升容器的选择·······················4导言提升方式一般可根据矿井年产量来确定：年产量小于30万吨的小型矿井，多采用一套罐笼提升设备完成全部的提升任务；年产量大于30万吨的大中型矿井，由于有提升煤炭及辅助提升的任务较大，一般均设主、副井两套提升设备。主井采用箕斗提升煤炭，副井采用罐笼完成辅助提升任务。对于年产量大于180万吨的大型矿井，一般主井需要两套箕斗提升设备，副井除配备一套罐笼提升设备外，有时尚需设置一套带平衡锤的单容积提升设备作辅助提升。第48页共48页 河北能源职业技术学竖井开采的矿井，一般采用单绳缠绕式提升设备，当年产量超过60万吨，井深超过350ｍ的矿井，应考虑采用多绳摩擦式提升设备；即使矿井年产量较少，但井更深时，也可采用多绳摩擦式提升设备。１．设计依据（1）矿井年产量An，90万t/a；（2）工作制度：即年工作日br，日工作小时数t，《煤炭工业设计规范》规定：br＝300天，t＝14h；（3）井筒深度Hs，374；m；（4）卸载水平与井口的高差Hx，18m；（5）装载水平与井下运输水平的高差Hz，23m；（6）煤的松散密度，0.8t／m3；（7）提升方式：箕斗，单绳摩擦式提升；（8）矿井电压等级，6kv。２.设计的主要内容（1）计算并选择提升容器；（2）计算并选择提升钢丝绳；（3）计算滚筒直径并选择提升机；（4）计算天轮直径并选择天轮；（5）提升机与井筒相对位置的计算；（6）运动学及动力学计算；（7）电动机功率的验算；（8）计算吨煤电耗及效率。一、矿井概况1、地理位置、企业性质、地形地貌、交通情况大雁第一煤矿行政区划属内蒙古自治区呼伦贝尔市鄂温克自治旗所辖,第48页共48页 河北能源职业技术学第一煤矿属国有企业。第一煤矿井田内地形比较简单，其地势为东南高而西北低，海拨标高在653.89-716.89米之间,一般在675.00米左右。地貌单元:第1-5勘探线间属沟谷类型,第5-17勘探线间属冲积平原型。矿区东距牙克石市18公里，西距呼伦贝尔市市政府所在地海拉尔区60公里，大雁第一煤矿交通便利，南部有国铁滨洲线，北部有301国道，均东西方向穿过矿区。2、井田位置，边界范围，拐点坐标，井田面积，相邻矿井边界关系大雁第一煤矿矿井位于大雁矿区东部，地理坐标为：东经120º30'56"——120º37'18"，北纬49º13'11"——49º15'。一矿井田边界范围：东起F2断层及煤层基底；西至井田边界第17勘探线；南起各煤层露头及F5断层为界；北至滨洲线铁路煤柱。井田走向近似东西，倾斜方向近似南北，井田走向长度7.20km,倾斜长度1.84km,井田面积为9.90km2,北临第二煤矿，西临第三煤矿。3、井田地质情况，地层，含煤地层，构造井田位于新华夏系第三隆起带,即大兴安岭隆起带的西坡,第三沉降带的东缘.在海拉尔盆地的五南屯凹陷中段.大雁煤田为一向斜构造,即大雁-扎泥河向斜,向斜轴的方向为N40º-80ºE,倾向北西,倾角15-30度之间。向斜的浅部比较陡,一般倾角在15-20º,中部略缓,深部平缓,呈一向北西倾斜而为断裂F1和F2所破坏的单斜构造。井田地层情况：本区附近出露的地层有中生界白垩系下统梅勒图组的酸性熔岩和碎屑岩，大磨拐河组的凝灰碎屑岩、泥岩、砾岩、煤层及伊敏组的泥岩、粉砂岩及煤层；新生界第四系的松散沉积物。井田含煤地层分为上部伊敏组和下部大磨拐河组。其中：伊敏组的13、14、15号煤层为不可采煤层；大磨拐河组的25、27、28、29、30号煤层为全区发育稳定的可采煤层；16、26、28′、31、32、33、36号煤层为全区基本发育稳定的大部分可采煤层；17、18、19、20、21、22、23、24、34、35号煤层为全区不可采煤层。构造:一矿位于大雁煤田的东部,根据一0九地质队精查及矿务局补勘成果,区内经钻探、物探实见证实：共有九条大、中型断层分别属于近走向北东东组（F1、F2、F4、F5、F6、F9）和斜交走向北西西组（F3、F7、F8），其力学性质均属张扭性正断层。其中F2、F5为井田边界断层；F1、F4、F6、F9为井田边界外断层；F3、F7、F8为井田内断层。3、主要可采煤层情况，煤层赋存条件，煤层层数、厚度，资源储量，煤质，煤种第48页共48页 河北能源职业技术学第一煤矿现主要开采27#、28#、30#煤层。27#煤层结构复杂，一般由2～4个分层组成，向深部分叉略呈马尾状。该煤层全区发育，尤以6-19线发育最好，12线厚度最大且结构简单，沿走向由东至西由分叉到合并，最小厚度0.50m,最大11.75m,平均5.82m。28#煤层全区发育，尤以9-19线发育最好且结构单一，6-9线发育也比较好，但结构较西部复杂，6线以东变薄，最小厚度0.77m,　最大6.19m,平均3.74m。30#煤层是本区发育最好的一层煤,其结构单一,一般仅有1层夹石,且煤层厚度较大,最小厚度1.67m,　最大12.64m,平均6.82m。第一煤矿截止2005年末，矿井保有储量为12804.90万吨，可采储量为6439.10万吨。煤质情况水份%灰份%挥发份%发热量MJ/kg硫%工业牌号9.5718.1745.3019.910.56褐煤4、水文地质情况，开采技术条件本区内含水层以煤系风化裂隙带含承压水为主,风化带以下为煤系风化裂隙含水层为辅。本区第四系地层基本无水，但却是大气降水及火山岩裂隙水渗入补给煤系地层的良好通道。根据矿井涌水量的观测，最大涌水量为439.50m3/h,最小涌水量为183.90m3/h,平均涌水量为270.60m3/h。矿区煤层顶、底板均为泥岩或粉砂岩，胶结性较差，遇水膨胀，有底鼓的倾向，易产生冒顶，矿山开采时要留设一定厚度的煤皮假顶及底煤，同时需加强支护，并留有足够的保安煤柱，切实做好顶、底板管理工作。本区煤层围岩为软岩，硬度在3-4之间。各煤层顶、底板依据勘探资料及井下生产实见做如下叙述：区内煤层顶、底板岩石约有87%以上为泥岩、砂质泥岩、泥质砂岩、粉砂岩及细砂岩组成，13%以下为粗砂岩及含砾砂岩组成，据肉眼鉴定，这几种岩性均由泥质或凝灰质胶结，松散破碎。由于煤层较软、抗压强度低，极不利于巷道及采面支护，容易使巷道变形和支护困难，矿区内工程地质条件复杂，矿床适合于地下开采；煤层有煤尘爆炸危险和自燃现象，为低沼气矿井。（1）、设计时间及单位第一煤矿是1972年由沈阳煤矿设计院设计的。（2）、立项、批准时间及单位，建设期及投产期设计生产能力，原批准的核定生产能力第一煤矿设计生产能力为90万吨。1974年11月开始建设，1983年12月建成投产。上次核定矿井生产能力为150万吨/年。第48页共48页 河北能源职业技术学（3）、技术改造、整合改造或改扩建矿井设计生产能力及有关立项、开竣工、投产验收情况第一煤矿2005年9月10日开始对西四主扇进行更换，此项工程建设单位为大雁重点项目办公室，施工单位为大雁矿建安装队，2005年11月11日更换完毕,验收合格并交付使用。第一煤矿对排水系统进行了安全技术改造，此项工程设计单位为内蒙古煤矿设计研究院，施工单位为大雁第一煤矿、机电总厂，经2005年6月30日验收合格并交付使用。5、煤矿生产安全主要生产系统、采掘工艺、开拓方式、开采方法、水平、采区划分：矿井主要生产系统为采掘工作面系统、提升系统、排水系统、供电系统、通风系统、井下运输系统、地面生产系统。回采工艺为综采，掘进工艺为综掘、炮掘。采用反斜井单水平开拓方式，开采水平为+500水平，采煤方法为走向长壁式开采，现生产采区为西六采区，接续采区为中央采区及东四采区。二、提升容器容器的选型计算1、选择原则提升容器的规格是提升设备选型计算的主要级数参数，它直接影响提升设备的初期投资和运转费用。在矿井提升任务和提升高度确定后，选择提升容器的规格有两种情况：一是选择大规格的容器。由于提升同期较大，所需要的提升钢丝绳直径和提升机滚筒直径也较大，运转费用较少；二是选择小规格的容器。因初期投资较少，所以运转费用较多。那么，如何选择提升容器的规格才合理呢？这就是：一次合理提升量应该使得初期投资費和运转费的加权平均数总和最少。根据确定的一次合理提升量，选择标准的提升容器。2、选择计算（1）、确定合理的经济速度立井提升的速度vj=0.4式中vj——经济提升速度，m/s；第48页共48页 河北能源职业技术学H——提升高度，m；H=Hs+Hx+Hz=374+18+23=415Hx——卸载高度，m，18m；Hz——装载高度，m，23m；Hs——井筒高度，m，374m；对于井筒深度Hs，一般情况取中间值，即Vj=0.4进行计算Vj=0.4m==8.15m/s。（2）、估计一次循环时间：循环时间Tj=u+==81s式中Tj——根据经济提升速度估算的一次提升循环时间，s；a——提升加速度，m/s由于是箕斗提升，所以a0.8m/s；u——容器爬升阶段附加时间，箕斗提升可取10s；——休止时间，根据P190页/7-1表选取=10s；Vj——合理经济提升速度，m/s,Vj=8.15m/s；(3)、计算一次合理的经济提升量合理经济提升量m=式中m——一次合理的经济提升量，t；A——矿井年产量，t/a，A=900000t/a；c——提升不均衡富裕系数，c=1.1；第48页共48页 河北能源职业技术学a——提升能力富裕系数，a=1.2；b——提升设备年工作日数，b=300d；t——提升设备日工作小时数，t=14h；T——估算的一次合理提升时间，T=81s；m==7.04t选用型号为JL—6的箕斗，其技术参数如下：名义载重/t8有效容积/8.8提升钢丝绳直径/mm43箕斗自重/kg5500最大终端负荷/N145000最大提升高度/m500箕斗总高/mm9250箕斗中心距/mm2100适应井筒直径/m4.5~5.5适应提升机型号2JK—3.52JK—3.5（4）、一次实际提升量m=Vr式中m——所选标准箕斗的实际转载量，t；V——标准箕斗的有效容积，m，V=8.8m；r——煤炭松散度，t/m,r=0.8t/m；m=8.80.8=7.04t（5）、计算提升机的循环时间第48页共48页 河北能源职业技术学T=式中T——一次提升循环时间，s；T==89.6s。（5）、计算提升机所需的提升速度v=式中v——提升所需速度；a——提升加速度，m/s由于是箕斗提升，所以a0.8m/s；T——一次提升循环时间，s；u——容器爬升阶段附加时间，箕斗提升可取10s；——休止时间，根据P190/7-1表选取=10s；v==6.75m/s=12m/s三、钢丝绳的选型计算1、选择原则钢丝绳在工作时受到许多应力的作用，如静应力、动应力、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；另外磨损及锈蚀将影响钢丝绳的性能并加速其破坏。我国矿用钢丝绳是按《煤矿安全规程的规程》的规定来选择的，其原则是：钢丝绳应按最大静载荷并考虑一定安全系数的方法进行计算。第48页共48页 河北能源职业技术学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，还是提升系统中经常更换的易耗品。在矿井提升中，根据用涂，选用合适的钢丝绳，扬长避短，充发挥它们的作用。决定钢丝绳的类型，首先应按以下原则确定：（1）使用中不松股；（2）符合使用场合及条件；（3）特别注意作业的安全。同时还应考虑以下因素：（1）在静筒淋水大，水的酸碱度高，以及在出风井中，由于腐蚀严重，应选用镀锌钢丝绳；（2）在磨损严重条件下使用的钢丝绳，如斜井提升等，应选用外层钢丝尽可能粗的钢丝绳；（3）弯曲疲劳为主要损坏原因时，应选用接触式或三角股绳；（4）实践证明，提升钢丝绳用同向捻绳较好，多绳摩擦提升用左右捻各半：单绳缠绕式提升钢丝绳的选用原则是：为防止缠绕是松捻，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，所以多选右同向捻绳；（5）罐道绳最好用半密封绳或三角股绳，表面光滑，耐磨损；（6）用于温度高或有明火的地方。如矸石山等，最好用金属绳芯钢丝绳。提升钢丝绳是煤矿提升运输系统的一个重要组成部分，因此，《煤矿安全规程》（以下简称《规程》）对矿井提升钢丝绳有专门规定。近年来，尽管各矿按照《规程》的要求加强了提升钢丝绳的检查和保养，但是，每年仍然有断绳事故发生。预防断绳的措施    为了防止断绳，龙固煤矿根据具体情况，分别采取了如下措施。（1）合理选择钢丝绳。（2）正确使用、维护钢丝绳。（3）防卡箕斗松绳。（4）防过卷。（5）预防过大的惯性力和冲击力。（6）防过载。箕斗提升实行定量装载，斜井提升杜绝超挂车现象。    （7）按《规程》要求健全各种保护装置，并按规定定期试验，确保各种保护装置灵敏可靠。    （8）加强对司机和信号工的安全培训，强化安全意识，增强责任心和提高分析处理实际情况的能力。信号工与司机协调配合，严格按照《规程》操作。    （9）对提升设备的调整和维修制定了切实可靠的措施，并严格落实。    （10）第48页共48页 河北能源职业技术学及时更换新绳。当提升钢丝绳锈蚀、磨损、断丝、安全系数等达到《煤矿安全规程》有关规定时，必须立即予以更换。2、钢丝绳的最大静载荷力图1为单绳提升钢丝绳可知最大静载荷力Q在A点Q=Q+Q+pH式中Q——钢丝绳最大静载荷，N；Q——一次提升货载的重力，N，Q=mgQ=704010=70400Q——容器自身重量，N，Q=mg；——提升容器自重，kg，根据书p139表5-4中得m=5500kg；---提升钢丝绳每米质量kg/m第48页共48页 河北能源职业技术学P——钢丝绳每米重力，N/m,P=g由书p149表5-8选得每米重力为66.3N/m，抗拉强度1700MPa。g——重力加速度，m/s,g=10m/s；——钢丝绳的最大悬垂长度，m；H=H+H+H=374+18+30=422mH——井筒深度，m，H=374m；H——装载高度，m，H=18m；H——井架高度，m，由于箕斗提升H=30m；Q=mg+mg+g==147344N3、效验钢丝绳的安全系数单绳缠绕式提升装置专为升降人员9升降人员和物料升降人员时9混合提升时9多层罐笼同一次升降人员和物料升降物料时7.5专为提升物料6.5专为升降人员9.2～0.0005—第48页共48页 河北能源职业技术学摩擦轮式提升装置钢丝绳悬垂长度升降人员和物料升降人员时9.2～0.0005混合提升时9.2～0.0005多层罐笼同一次升降人员和物料升降物料时9.2～0.0005专为提升物料7.2～0.0005悬挂吊盘、水泵、安全梯抓岩机用钢丝绳6悬挂安全梯用的钢丝绳的安全系数最低值为9罐道绳、防撞绳、起重用的钢丝绳6悬挂风筒、风管、水管注浆管、混凝土输送管、电缆用的钢丝绳5拉紧装置用的钢丝绳5防坠器的制动绳和缓冲绳3按动载荷计算从钢丝绳规格表中选取每米钢丝绳重等于或稍大于计算值的标准钢丝绳。由于实际所选钢丝绳的密度不一定是平均密度值，因此所选钢丝绳是否满足安全系数的要求必须按实际所选钢丝绳的数据验算其安全系数。=76.5第48页共48页 河北能源职业技术学式中Q——所选钢丝绳的破断力之和，N，由书p149钢丝绳规格表5-8选出，Q——一次提升货载的重力，N，Q=mgQ=704010=70400Q——容器自身重量，N，Q=mg；P——钢丝绳每米重力，N/m,由书p149表5-8选得每米重力为57.17N/m；煤矿安全规程规定单绳缠绕式提升设备采用的新钢丝绳安全系数为：1.专为升降物料用的钢丝绳不得小于6.5；经过效验满足要求。4、钢丝绳结构的选择选择钢丝绳时，还应根据不同的使用条件和钢丝绳的特点来考虑，这样可以延长钢丝绳的使用寿命，降低使用成本。在相同使用条件下，三角股钢丝绳比圆股钢丝绳的承压面积大、抗压性能好、抗磨损好、强度高、使用寿命长，根据一矿矿井淋水大。选择绳619的钢丝绳，其技术参数如下：直径/mm钢丝绳总断面积/mm参考重力N/100m钢丝绳公称抗拉强度/MPa钢丝绳钢丝170040.02.6605.05717.0钢丝绳破断拉力总和（不小于）/KN1025.0第48页共48页 河北能源职业技术学四、提升机滚筒的选型计算1、提升机滚筒的直径确定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，以保证其具有一定的承载能力和使用寿命。我国《煤矿安全规程》规定，提升机滚筒直径的确定于钢丝绳直径的关系如下：由于所用提升机为地面设备，所以提升机滚筒的直径D80dD1200式中D——滚筒直径，mm；d——钢丝绳直径，mm，d=43mm；---钢丝绳中最粗的钢丝直径，mm其值在钢丝绳规格表中查取。D=8040=3200mm。D=12002.6=3120mm2、提升机的最大静张力和最大静张力差的计算（1）、提升机最大静张力的计算F=Q+Q+pH式中Q——一次提升货载的重力，N，Q=mgQ=704010=70400Q——容器自身重量，N，Q=mg；m——提升容器自重，kg，根据书p139表5-4中得m=5500kg；p——钢丝绳每米重力，N/m,F=mg+mg+p(+H+H)第48页共48页 河北能源职业技术学=704010+550010+52415=146980N170000N（2）、提升机最带静张力差的计算Fcmax=Q+PH=70400+52415=91980N115000N选用型号为提升机，其技术参数如下：滚筒数量/mm2滚筒直径/mm3500滚筒宽度/mm1700钢丝绳最大静力/N170000钢丝绳最大静张力差/N115000钢丝绳最大直径/mm43钢丝绳内钢丝破断力总和/KN1185钢丝绳最大速度/m8.56.855.67减速器ZHLR—170III传动比20电动机最大近似功率/KW1125910755电动机转速/r.720580480机器总质量（不包括电器设备）/kg74000第48页共48页 河北能源职业技术学机器旋转部分的变位质量/t23.6两滚筒中心距/mm1840滚筒中心高/mm700最大件质量/kg16611减速器输出转矩额定/最大/200/300根据以上数据初选2JK-3.5/15.5，故滚筒直径为3500mm。（3）、滚筒宽度的验算滚筒宽度应容纳一下几部分钢丝绳：1）提升高度H，m；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，自悬挂时起每隔6个月试验一次；专门升降物料用的钢丝绳，自悬挂时起12个月时进行第1次试验，以后每隔6各月实验1次。试验时每次剁掉5m，如果绳的寿命以三年考虑，则试验绳长为30m；3）滚筒表面应保留3圈绳不动（称为摩擦圈），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圈，根据绳的使用年限，一般取错动圈=2~4圈；一般取缠绕在滚筒表面上相邻两绳圈间隙宽度为。通常滚筒直径为3m及以上时，取，其余取。单绳缠绕时B=（d+）=1040mm式中B——提升机所需滚筒的缠绳宽度，mm；D——滚筒直径，mm;d——钢丝绳直径，mm，40mm；——两绳圈间隙，mm，3mm；第48页共48页 河北能源职业技术学五、提升机天轮的选型计算根据《煤矿安全规程》规定，选择天轮直径。对于地面天轮若钢丝绳与天轮的围包角大于90时D80dD1200式中D——天轮直径，mm；d——钢丝绳直径，mm，40mm；D=8040=3200mmD=12002.6=3120mm选用型号TSH3500/23.5的天轮，其技术参数如下：名义直径D/mm3500绳槽半径R/mm23.5适用钢丝绳径范围/mm37~43允许的钢丝绳全部钢丝破断力的总和/N1420000两轴承中心距L/mm1000轴承中心高H/mm255变位重量/N11330总重/N36400第48页共48页 河北能源职业技术学六、矿井提升机与井筒相对位置计算1、井架高度的计算H＝　H　＋　H　＋　H　＋　０.７５=18+9.25+8.25+0.751.6=47.5m式中H——为井架高度，m；H——卸载高度，m；----天轮半径，m；H——容器全高，m，由书p139表5-4选出容器全高为9.25m；H——过卷高度，m，提升速度4568过卷高度/m4.04.7566.58.2510.0第48页共48页 河北能源职业技术学图2两天轮在同一水平轴线上时，提升机与井筒的相对位置R——天轮的半径，m，R==1.6m；1、滚筒中心距至井筒中提升钢丝绳间水平距离L=0.6H+3.5+D=0.647.5+3.5+3.2=35.2式中H——井架高度，m；D——提升机滚筒直径，m；第48页共48页 河北能源职业技术学1、钢丝绳弦长的计算L===54m式中L——钢丝绳弦长，m；H——井架高度，m，40.6m；c——滚筒中心线至井口水平的高差，m，一般取1.5m；L——滚筒中心线至钢丝绳的水平距离，m，36m；D——天轮的直径，m；2、双滚筒提升机单层缠绕时最大外偏角《煤矿安全规程》规定：最大外偏角和最大内偏角均不得超过，作单层缠绕时，最大内偏角还应保证不咬绳。arctan=arctan=<符合要求。第48页共48页 河北能源职业技术学式中B——提升机滚筒直径，m；S——提升机两天轮间距离，m，此值决定于容器规格及容器在井筒中的布置方式，与采用的罐道形式有关；a——两滚筒间的间隙，m，不同形式的提升机a值不尽相同，可参阅提升机规格表的有关参数得出；d——钢丝绳直径，m；——钢丝绳缠绕在滚筒上的线圈间隙，m；——钢丝绳弦长，m。=arctan=<符合要求。式中H——提升高度，m；D——提升机滚筒直径，m。（4）提升机滚筒的下出绳角滚筒处绳角的大小，影响提升机主轴的受力情况，令其大于即可=七、提升电动机的初选计算初选电动机的依据是：电动机的功率、转数和电压等级。1、电动机的估算功率第48页共48页 河北能源职业技术学==783kw式中P——提升机的电动机估算功率，kw；v——提升机的标准速度，m/s，6.85m/s；k——矿井阻力系数，箕斗提升k=1.15；m——一次提升实际货载质量，kg，7040kg；Q——一次提升实际货载重量，N，704000N；——考虑提升系统运转时，有加，减四度及钢丝绳重力等因素影响的系数，箕斗提升=1.3；——减速器传动效率，0.85；2、电动机的估算转数==634r/min式中n——估算转数，r/mini——减速器传动比，15.5；D——提升机滚筒直径，m3、初选电动机选用型号为JR1512—8的电动机，其急速参数如下：额定功率/KW850额定电压/V6000第48页共48页 河北能源职业技术学满载时转速/989满载时定子电流/A94.6满载时效率%95满载时功率因数（cos）0.912.26转子电压/V950转子电流/A532冷却空气量/2.0飞轮转矩/4000电机质量/kg51504、确定提升机的实际最大提升速度==10.68m/式中v——最大提升速度，m/s；n——已选出电动机的额定转数，r/min，989r/min；八、提升设备运行理论第48页共48页 河北能源职业技术学1、变为质量在提升系统动力学方程中，有提升系统各运动部分惯性力之和一项，而系统中的部件既有作直线运动的，也有作旋转运动的，使得计算总惯性力时很不方便。为了简化计算，可以用一个假象的集中在滚筒圆周表面的当量质量来代替提升系统所有运动部分的质量，称为总变位质量，以表示。原则是变位前后动能不发生改变。实际上，在提升系统中，容器质量、有效载重和钢丝绳三部分与滚筒圆周具有相同的速度，故不需变位。只有提升机（包括减速器）、天轮和电动机转子三部分作旋转运动，其质量需要变位。2、电动机转子的变位量设为电动机转子的转动惯量，为变位到滚筒圆周上的转动惯量，为电动机的角速度，为滚筒的角速度。根据变位前后动能相等的原则，应当有如下关系：所以=式中——减速器的传动比。所以电动机转子变位到滚筒圆周上的质量即为=4式中R——滚筒缠绕半径。为了计算，必须知道电动机转子的转动惯量，但是一般电动机规格表中没有第48页共48页 河北能源职业技术学值，而有回转力矩计算电动机转子变位质量的公式这样得到的回转力矩计算电动机转子变位质量的公式、==9385kg3、提升系统总变位质量对单绳缠绕式提升系统（无尾声提升系统），其总变为质量为=58886kg==538m式中——提升钢丝绳全长，m；——钢丝绳的悬垂长度，m；第48页共48页 河北能源职业技术学——钢丝绳弦长，m；3——3圈摩擦圈绳长度，m；30——试验绳长度，m；——多层缠绕的错绳用的绳长，m；=2~4圈；——提升钢丝绳的每米质量，kg/m；——天轮的变位质量，kg；——提升机（包括减速器）的变位质量，kg。九、提升设备运动学计算1、提升加速度的确定（1）、箕斗提升初加速度的a的确定如上所述，为了保证提升开始时，空箕斗对卸载曲轨及井架的冲击不至过大，箕斗离开卸载曲轨时的速度被限制在，如果箕斗在卸载曲轨内的行程为，则箕斗的初始加速度目前大量通用的箕斗卸载曲轨行程为，新标准系列箕斗的卸载曲轨行程为2.35m，所以初加速。第48页共48页 河北能源职业技术学（2）、主加速度是按安全经济的原则来确定的，主加速度的大小受《煤矿安全规程》、减速器强度、电动机过负荷能力三方面的限制。1）、对升降物料的加、减速度《煤矿安全规程》没有规定，一般在竖井、减速度最大不超过1.2m/。2）、按电动机的过负荷能力来确定。电动机的最大平均出力应大于或等于加速阶段实际所需的最大出力，即式中Fe——电动机的额定拖动力，N；==75609N——电动机额定功率，kw；——传动效率；——电动机过负荷系数。0.37m/第48页共48页 河北能源职业技术学(3)、按减速器允许的输出传动转矩来确定。电动机通过减速器作用到滚筒主轴的拖动力矩，必须小于减速器所允许的最大输出转矩，即式中[Mmax]——减速器输出轴最大允许输出传动转矩，，可由规格表查得；综合考虑上述三个条件，按其中最小者确定主加速度的大小。2、提升减速度的确定（1）、自由滑行减速减速一开始，电动机便从电网上断开，提升系统拖动力为零，靠惯性自由滑行。由动力方程可得减速时，近似有，由上式可得自由滑行时的减速度为=第48页共48页 河北能源职业技术学=0.56m/s3、提升速度图参数计算（1）、初加速阶段卸载曲轨中初加速时间==3s箕斗在卸载曲轨内的行程为。（2）、主加速阶段加速时间==24.8s加速阶段的行程==13.2m（3）、主减速阶段减速阶段时间第48页共48页 河北能源职业技术学==11s减速阶段行程==99m（4）、爬行阶段爬行时间==6s爬行速度阶段的爬行距离及爬行速度之值由下表查出。容器爬行阶段自动控制手动控制箕斗距离2.53.35.0速度0.5（定量装载），0.4（旧式装载设备）罐笼距离2.02.55.0速度0.4（5）、抱闸停车时间抱闸停车的时间第48页共48页 河北能源职业技术学，可定为1s；行程很小，可考虑包括在爬行距离内部另行计算；减速度一般取1。（6）、等速阶段等速阶段的行程=400-2.35-13.2-99-3=282.45m等速阶段时间==25s（7）、一次提升循环时间=3+60+25+11+6+1+10=116s速度图计算完后，需重新验算提升能力富裕系数。提升设备小时提升能力为==13109t提升设备的年实际提升量为第48页共48页 河北能源职业技术学==4588150t提升能力的富裕系数为==5.1式中——矿井设计年产量，t/年；——年工作日数，h/日；t——每日提升小时数，h/日；c——提升不均衡系数，主井提升，一般取c=1.2。十、提升设备动力学的计算单绳缠绕式无尾绳提升设备的基本动力方程式为=109261N1.初加速度阶段提升开始时，，故拖动力为第48页共48页 河北能源职业技术学==80960+26520+28300.7=135781N出曲轨，==135781-=135781-312=1354691.主加速阶段开始时，==135469+56601.4(0.17-0.5)=135469-18678.5=116790.5N终了时，===116790.5-1750.3=115040.2N第48页共48页 河北能源职业技术学3等速阶段开始时，===115040.2-9622.2=105418N终了时，===105418-37452.87=67965N4减速阶段开始时，终了时，第48页共48页 河北能源职业技术学5爬行阶段开始时，终了时，第48页共48页 河北能源职业技术学图3箕斗提升速度图与力图分析如下：——出加速阶段运行时间，由于这时井上空箕斗在卸载曲轨内运行，故加速度不可过高，以免对设备产生过大冲击，《煤炭工业设计规范》规定，箕斗轮滑离开曲轨时的速度；——主加速阶段运行时间，此时加速度较大，速度一直从加速到最大提升速度；——等速阶段运行时间，即容器以最大速度等速运行的时间；——主减速阶段运行时间，即容器以最大速度减速到爬行速度阶段的时间；——爬行阶段运行时间，此时箕斗上升到井口以上进入卸载曲轨运行，为减少对井架及曲轨的冲击，爬行速度一般控制在；——抱闸停车阶段时间，即箕斗到达停车位置，提升机抱闸停车用的时间；——休止时间，即装卸载时间。十一、提升电动机容量计算第48页共48页 河北能源职业技术学1、提升电动机等效容量计算式中——提升电动机作用在滚筒圆周力上的等效力，N;——等效时间，s，对于强制通风电动机=。对于自带风扇装置的电动机，其散热条件则与电机转数有关，转数高时风扇散热条件好，低时散热条件差，休止时间散热条件最差。故对于自带风扇装置的电动机的等效时间为式中——考虑电动机在低速运转时的散热不良系数，一般交流电动机：=；直流电动机：=；——考虑停车间歇时间的散热不良系数，一般交流电动机:=;直流电动机：=;——休止时间，s。对于箕斗六阶段力图积分值的计算式经简化后得第48页共48页 河北能源职业技术学==电机的等效容积量为===W式中——提升容器的最大提升速度，m/s；——提升机减速器的效率，一级传动时=0.92；二级传动时=0.85。2、电动机容量的验算第48页共48页 河北能源职业技术学（1）、按电动机允许发热条件满足式中——初选电动机的额定功率。十二、提升设备的电耗及效率的计算1、一次提升电耗一次提升电耗W为式中F——力图中各阶段变化力，N；——提升容器实际最大提升速度，m/s；1.02——考虑提升机的附属设备耗电量的附加系数；——减速器效率；——电动机效率。积分式==777073+327834.6=1104907.6第48页共48页 河北能源职业技术学=150869192、吨煤电耗及提升设备间电耗电==2143W=2143=1.93式中——矿井年产量，吨/年。3、一次提升有益电耗==2.824、提升设备的效率==78%十三、提升设备的检修与设备维护第48页共48页 河北能源职业技术学为保证矿井提升机设备做到持续、安全运转，必须搞好设备的预防性计划维护和检修，及时发现和消除事故隐患。预防性计划维修是针对提升设备的特点而制定的以预防为主的检查、维护和修理制度，包括各类检修的周期、内容、质量标准等。主提升机操作工在搞好设备的日常维护和保养以外，还应参与矿井提升机的计划性维护和检修工作。  1、提升机设备的日常维护  设备的日常维护保养，是指有计划地做好设备的润滑、日检及清洁工作。做好设备的日常维护，及时检查和有计划的修理工作，是减少机械零部件磨损、延长提升机使用寿命非常有效的方法，也可为提升机的维修打下良好基础，大大减少维修次数。  2、提升机设备的定期检查  提升机的检查工作分为日检、周检和月检，应针对各提升机的性能、结构特点、工作条件以及维修经验来制定检修的具体内容。检查结果和修理内容均应记入检修记录簿，并由检修负责人签字。  3、日检的基本内容  (1)用检查手锤检查各部分的连接零件（如螺栓、铆钉、销轴等）是否松动，由检查孔观察减速器齿轮的啮合情况。  （2）检查润滑系统的供油情况及制动系统的工作状况。  （3）检查深度指示器的丝杠螺母旷动情况，以及保护装置和仪表等动作是否正常。  （4）检查各转动部分的稳定性，如轴承是否振动，各部机座和基础螺栓(螺钉)是否松动。  （5）试验过卷保护装置。  （6）手试一次松绳信号装置，试验各种信号(包括满仓、开机、停机、紧急信号等)。  （7）检查各接触器(信号盘、转子控制盘、换相器等)触点磨损情况，对烧损者要进行修理(用砂布和小锉刀)或更换，以保持其接触良好。  （8）检查调绳离合器及天轮的转动情况，如衬垫、轴承等。  (9)检查提升容器及其附属机构(如阻车器、连接装置、罐耳等)的结构情况是否正常。  (10)检查防坠器系统的弹簧、抓捕器、联动杆等的连接和润滑情况。  (11)检查井口装载设备（如推车机、爬车机、翻车机、阻车器、摇台或罐座、安全门等）的工作情况。  (12)按照《煤矿安全规程》的规定，检查提升机钢丝绳的工作状况及钢丝绳在滚筒上的排列情况。  4、周检的基本内容第48页共48页 河北能源职业技术学  周检的内容除包括日检的内容外，还要进行下列各项工作：  (1)检查制动系统(盘式闸及块闸)，尤其是液压站和制动器的动作情况，调整闸瓦间隙，紧固连接机构。  (2)检查各种安全保护（如过卷、过速、限速等）装置的动作情况；检查滚筒的铆钉是否松动，焊缝是否开裂；检查钢丝绳在滚筒上的排列情况，以及绳头固定得是否牢靠。  （3）摩擦式提升机要检查主导轮的压块坚固情况及导向轮的螺栓和衬垫等。  （4）检查并清洗防坠器的抓捕器，必要时予以调整和注油；检查制动钢丝绳及其缓冲装置的连接情况。  （5）修理并调整井口装载设备的易损零件，必要时进行局部更换。  （6)按《煤矿安全规程》第404、410条的要求，检查平衡钢丝绳的工作状况。   5、月检的基本内容  月检的基本内容除包括周检的内容外，还需进行下列各项工作：  (1)打开减速器观察孔盖和检查门，详细检查齿轮的啮合情况，两半齿轮用检查锤检查对口螺栓的紧固情况，还应检查轮辐是否发生裂纹等。  (2)详细检查和调整保险制动系统及安全保护装置，必要时要清洗液压零件及管路。  (3)拆开联轴器，检查其工作状况，如间隙、端面倾斜、径向位移、连结螺栓、弹簧及内外齿等是否有断裂、松动及磨损等。  (4)检查部分轴瓦间隙。  (5)检查和更换各部分的润滑油，清洗部分润滑系统中的部件（如油泵、滤油器及管路等）。  (6)清理防坠器系统和注油，调整间隙。 (7)检查井简装备，如罐道、罐道梁和防坠器用制动钢丝绳、缓冲钢丝绳等。  (8)试验安全保护装置和制动系统的动作情况。   6、提升机设备的计划维修  矿井提升机的维修工作分为小修、中修和大修。按计划进行维修，是使设备保持完好状态，恢复原有性能，延长使用寿命，防止事故发生，保证设备、正常持续、安全运行的重要措施。     以下小修的内容：第48页共48页 河北能源职业技术学  (1)打开减速器上盖，检查齿轮的啮合及磨损情况，检查轮齿有无裂纹，必要时进行更换。  (2)打开主轴承上盖，检查轴颈与轴瓦间隙，必要时更换垫片。  (3)检查和清洗润滑系统各部件，处理污油，更换润滑油，必要时更换密封件。  (4)检查和调整制动系统各部件，必要时更换闸瓦和销轴等磨损零件。  (5)检查和处理滚筒焊接缝是否开裂，铆钉、螺栓、键等有无松动、变形，必要时加固或更换。  (6)检查深度指示器和传动部件是否灵活、准确，必要时进行调整处理。  (7)检查各部安全保护装置运转是否灵活、可靠，必要时进行重新调整。  (8)检查联轴器的销轴与胶圈磨损是否超限，内、外齿轮啮合的间隙或蛇形弹簧磨损是否超限，必要时更换磨损零件。 (9)检查各连接部件，基础螺栓有无松动和损坏，必要时进行更换。  (10)进行钢丝绳的调绳、调头和更换工作。 (11)检查和调整电气设备的继电器、接触器和控制线等，必要时进行更换。  (12)检查日常维修不能处理的项目，保证设备能正常运行到下次检修时。     以下中修的内容：  除包括小修全部检查内容外，还必须进行下列工作：  (1)更换减速器各部轴承，或对使用中的轴瓦进行刮研处理。  (2)调整齿轮啮合间隙，或更换齿轮对。  (3)更换制动系统的闸瓦和转动销轴。  (4)车削闸轮及闸盘，必要时进行更换。  (5)更换滚筒木衬和车削绳槽。  (6)处理和更换电控设备的零部件。  (7)检修不能保持到中修间隔期，而小修又不能处理的项目。     以下大修的内容：   除包括中修全部检修内容外，还必须进行下列工作：   (1)更换减速器的传动轴、齿轮和轴承，重新进行调整。   (2)加固或更换滚筒。   (3)更换主轴、轴瓦，并抬起主轴检查下瓦，调整主轴水平。  第48页共48页 河北能源职业技术学(4)检测、找正各轴间的水平度和平衡度。   (5)更换联轴器。   (6)进行机座和基础加固。   (7)更换主电动机和其他电控设备。   (8)检修不能保持到大修间隔期，而中修又不能处理的项目。  提升机检修周期及所需时间，可参见表7-1。表7-1提升机检修周期及所需时间提升机规格〖2〗检修周期（月）小修中修大修〖3〗所需时间（天）小修中修大修滚筒直径在3m以下41248124滚筒直径在3m以上62472147四、提升机的润滑  提升机机械传动中所有相对运动的零部件，其相互接触的表面都存在着摩擦现象，造成零部件磨损，导致设备寿命的降低甚至报废，同时也影响提升设备的安全运行。因此，在提升设备的使用和维护过程中，要控制摩擦阻力，降低零部件的磨损速度，提高设备的使用寿命，保证提升设备的安全运行，就必须对有相对运动的摩擦表面进行润滑。此外，润滑还起着散热、防尘、防锈和吸振的作用。     润滑剂的选择提升机采用的润滑剂多为矿物性的润滑油和润滑剂。选择润滑油时，要以黏度为主要指标。原则上是当速度高、负荷小、温度低时，选用黏度较低的润滑油；反之，则选用黏度较高的润滑油。选择润滑脂时，要以针入度为主要指标。原则上是载荷大、速度低时，应选用针入度较低的润滑脂；反之，则选用针入度高的润滑脂。     常用的润滑方式有以下七种：(1)手工注油：用油壶、油枪和脂枪注油。(2)飞溅注油：依靠旋转的机件或附加于轴上的甩油盘、甩油片等，将油池中的油甩起，使油溅落到润滑部位上。(3)油环和油链润滑：利用套在轴上的油环和油链将油带起，供润滑部位润滑。(4)油绳、油垫润滑：利用虹吸管原理和毛细管作用实现润滑，主要用于低速、轻载的机械润滑。(5)强制给油润滑：利用油泵将润滑油间歇地压向润滑点进行润滑。(6)油雾润滑：利用压缩空气将润滑油喷出并雾化后，送入润滑点。润滑油在饱和状态下析出，在摩擦面上黏附一层油膜，起到润滑作用。(7)压力循环润滑：利用油泵使润滑油获得一定压力，然后输送到各润滑点。用过的润滑油回到油箱，经冷却、过滤后再供循环使用。无论采用哪种润滑方式，都要保证润滑系统的正常工作。润滑系统完好标准的内容是：润滑系统油质合格、油量适当、油压正常、油路畅通、油圈转动灵活、润滑系统不漏油。 7、提升机操作工自检自修的具体内容第48页共48页 河北能源职业技术学(1)各部螺栓或销轴如松动或损坏时，应及时拧紧或更换。(2)各润滑部位、传动装置和轴承必须保持良好的润滑，禁止使用不合格的油(脂)。(3)制动闸瓦磨损达规定值时，应及时更换。制动闸瓦和闸轮或闸盘如有油污，应擦拭干净。(4)深度指示器如果指示位置不准时，应及时与把钩工联系，重新进行调整。(5)弹性联轴器的销子和胶圈磨损超限时，应及时进行更换。(6)过卷、松绳和闸瓦磨损等安全保护装置如果动作不准确或不起作用时，必须立即进行调整或处理。(7)灯光声响信号失灵或不起作用时，如果是灯泡损坏或位置不准确，应由操作工负责更换或调整；如果是电气故障，则应联系电工处理。（8）经常保持室内环境整洁。结束语通过这一段的毕业设计，我受益匪浅，不仅锻炼了良好的逻辑思维能力，而且还培养了锲而不舍的求学精神和严谨的作风。回顾此次的毕业设计，是大学三年良好的总结。此次设计不仅重温了过去所学的知识，而且学到了很多新的内容。相信这次毕业设计对我今后的工作会有一定的帮助。所以我很用心的把它完成。在设计中体验艰辛，在艰辛中体验快乐。第48页共48页 河北能源职业技术学最后，本设计工作是在我的老师卜桂玲精心指导和帮助下完成。他在我的学业和设计工作中无不倾注着老师的心血与汗水，老师严谨治学态度、渊博的知识，无私的奉献精神使我深深的被感动。从老师身上，我不仅学到了扎实的专业知识，也学会了做人的道理，在此要向我的老师致以最衷心的感谢和深深的敬意。同样我也要衷心的感谢教育过和指导过我的各位老师，感谢给予我帮助的朋友们，谨献上我最真挚的祝福。参考文献［1］刘训涛,《矿井提升运输设备》地图出版社出版，2006［2］臧文周,《矿井提升机械》，1993（11）［3］程居山《矿山机械》中国矿业大学出版社，1997［4］黄化柏.多绳提升断尾绳原因及防止措施［J］.煤矿安全,1991,(02)［5］杨旭华.一种多绳绞车平衡尾绳更换新工艺［J］.江西煤炭科技,2002,(03)［6］熊良柳.一种简易的防尾绳扭结装置［J］.矿山机械,2000,(08)［7］刘宝玉,杨春山.更换摩擦式提升机尾绳的工艺［J］.煤矿机械,2000,(10)［8］王启旺,武强.防止多绳摩擦提升机尾绳拉断的保护装置［J］.煤炭科技,2002,(03)［9］何达环.斜坡箕斗提升与尾绳装置［J］.煤矿安全,第48页共48页 河北能源职业技术学1990,(05)［10］岳文选,陈崇三.静平衡尾绳综合效应的探讨［J］.煤炭工程,1992,(11)［11］ 罗炳文.童亭煤矿主井提升系统断尾绳事故分析［J］.煤炭技术,2004,(08)［12］汪鲁胜.多绳摩擦提升系统尾绳断裂原因及其防护［J］.矿业研究与开发,1999,(S1)［13］傅玉阳.摩擦提升选型设计计算新法(续)［J］.煤炭工程,1988,(10)［14］杜俊明.矿井提升机的变频调速改造［J］.变频器世界,2006,(04).［15］王铎,郭培彬.提升机变频器在山西某煤矿中的应用［J］.变频器世界,2006,(05).［16］周加胜,郭宗伟.煤矿提升机的变频改造［J］.变频器世界,2007,(07).［17］几种变频调速控制技术［J］.变频器世界,2006,(02).［18］乔晓日,张冬春.对矿井提升机变频调速改造技术的探讨［J］.民营科技,2007,(07).［19］荆华.基于PLC的煤矿生产监控系统的研究［J］.宁夏机械,2007,(02).［20］李俭.煤矿提升机高压变频电控系统的应用［J］.中国设备工程,2007,(08).［21］张建设.交交变频系统及其在矿井提升机应用研究［J］.硅谷,2008,(02).［22］王家栋，矿井提升机技术性能测定与分析1993,(11)［23］于学谦《矿山运输机械》中国矿业大学出版社［24］孙玉荣《矿井提升设备》煤炭工业出版社致谢信大专三年的学习阶段伴随着论文的完成就要结束了，在这里我要向所有关心、帮助我的老师、同学和朋友致以衷心的感谢。毕业设计是对我大专三年的总结，因而投入了极大的热情和很高的积极性，更幸得指导老师卜桂玲的帮助，使得设计能顺利完成，圆满结束了三年的大学生活。再次感谢老师长期以来悉心的指导和在设计过程提供的大量资料、修改意见及多次的参观和试验的机会，让我对提升机及运输设备第48页共48页 河北能源职业技术学有了较全面了解，为日后的工作和更进一步的学习打下了坚实的基础，也积累了许多宝贵的设计经验。感谢同组同学的默契配合，我从他们身上也学到了很多东西。感谢这三年来，教育过我的所有老师，没有您们的教学指导，就没有我们现在。感谢学校领导的培养。最后，再次衷心地感谢所有关心、支持、帮助过我的老师、同学和亲人。我会在未来的生活道路中，不断努力，不辜负你们的，谢谢！第48页共48页