立井多绳摩擦提升系统设计及运行维护设计.doc

1、摘 要本文主要介绍的是煤矿立井提升设备（多绳摩擦式提升机）的选型设计，以及各配套部件的选型和校核验算等内容。通过对给定的年产量和矿井深度的计算，选择合适的箕斗、钢丝绳、提升机和电动机，并对选定的钢丝绳、提升机和电动机进行校核，以及电动机等效功率计算，并且对选定的提升设备进行了运动学和动力学分析以及电耗计算，还有对提升机的防滑验算等。本文通过对立井提升设备的选型计算以及对其进行校验，选择最适合于煤矿生产的安全、合理、经济的提升设备。关键词 主井提升设备；多绳摩擦式提升机；箕斗AbstractThis paper describes the mine shaft lifting equipment

2、 (multi-rope friction hoist) the selection and design as well as the supporting member of the selection and calibration of content. Through the annual calculation given and mine depth, select the appropriate skip, rope, hoist and electric motor, and the selected wire rope hoist and check motor, and

3、the motor of equivalent power computing, and the selected lifting equipment for the kinematics and dynamics analysis and calculation of power consumption. Through selection calculation opposition shaft hoisting equipment and its calibration, select the most suitable coal mine safety, reasonable and

4、economical lifting equipment.Keywords Main shaft hoisting equipment; multi-rope friction hoist; skipI目 录摘 要IAbstractII1 多绳摩擦提升系统概述11.1 多绳摩擦提升发展概述以及设备类型11.2多绳摩擦式提升的特点22主井提升机的选型设计42.1 计算原始数据42.2 提升容器的选型42.2.1提升容器的选择原则42.2.2箕斗的选型42.3 提升钢丝绳的选择92.3.1钢丝绳的最大悬垂长度102.3.2 估算钢丝绳每米重力102.3.3 钢丝绳安全系数校核122.3.4 提升钢

5、丝绳的维护和试验122.4 选择提升机142.5 提升机的维护与检修182.5.1 提升机设备的日常维护182.5.2 提升机设备的定期检查182.5.3 提升机设备的计划维修202.5.4 提升机的润滑202.5.5 主提升机操作工自检自修的具体内容212.6 提升系统的确定222.7 提升容器的最小自重232.8 预选电动机252.8.1 电动机转数252.8.2 预选电动机功率252.8.3提升机的实际最大提升速度252.9 提升系统总变位质量262.9.1 变位重量262.9.2 变位质量273 提升设备的运动学和动力学283.1 提升速度图283.1.1 六阶段速度图283.1.2

6、加速度的确定293.2 提升能力校核34 3.3 电动机等效功率计算343.3.1 运动力计算343.3.2 等效力计算363.3.3 等效功率373.3.4 校核电动机过负载系数373.4电耗计算384 提升机的防滑验算394.1 提升机的防滑验算394.1.1 静防滑安全系数404.1.2动防滑安全系数404.1.3 制动力矩的验算415 最终的确定方案43结论45致谢46参考文献46附录A47附录B531 多绳摩擦提升系统概述1.1 多绳摩擦提升发展概述以及设备类型矿山提升系统是矿山大型固定机械系统之一，其组成的矿山提升设备在矿山安全生产的过程中占有重要的地位。它是矿山井下生产系统和地面

7、工业广场相连接的枢纽，被喻为矿山运输的咽喉。立井摩擦提升分为两种：单绳摩擦提升和多绳摩擦提升。1877年，世界第一台摩擦提升机诞生，其原理非常简单，只有一根钢丝绳搭放在主导轮上，所以其宽度与缠绕式提升机滚筒宽度相比就比较明显变窄。单绳摩擦提升机虽然解决了滚筒宽度的问题，但对于深井提升来说，主导轮直径依然过大，因其全部的终端载荷由一根钢丝绳承担，钢丝绳直径相对来说仍然很大。比如我国某矿单绳摩擦提升机使用的提升钢丝绳直径为70mm，主导轮直径为7m。这样的钢丝绳主导轮尺寸较大，无论在制造、运输和悬挂安装上都相当困难。生产的需要要求提升机必须做出改进，从而促使了多绳摩擦提升机的出现。目前广泛使用的多

8、绳摩擦提升机，它是利用数根直径较细的钢丝绳（一般是4或6根）来代替一根较粗钢丝绳工作的。对于深井以及大提升量的提升设备，这不仅解决了钢丝绳过粗的问题，同时也解决了主导轮直径过大的问题。多绳摩擦式提升设备，根据布置方式不同分为两种类型：井塔式和落地式。落地式多绳摩擦提升机是把提升机安装在地面上，优点是井架建造费用小，减少了矿井的初期资金投入，且可以提高抵抗地震灾害的能力。井塔式多绳摩擦提升机是把整套提升机安置在井塔的顶层，其优点是基本不受矿井地形的限制，节省工业工厂用地面积，布置紧凑，改善了钢丝绳的工作条件，使天轮、钢丝绳不必暴露在雨雪中，缺点是井塔的建造费用相对较高，初期投资相对比较大。井塔式

9、多绳摩擦提升系机分为两种：无导向轮和有导向轮。有导向轮的优点：（1）可加大钢丝绳在主导轮上的围包角。（2）两提升容器的中心距不受摩擦轮直径的限制，可减少井筒断面。多绳摩擦提升机原理示意图如下图（1-1）（a）无导向轮的系统；（b）有导向轮的系统；1摩擦轮；2提升钢丝绳；3提升容器或平衡锤；4尾绳；5导向轮图1-1 多绳摩擦提升原理示意图Figure 1-1 Schematic multirope friction多绳摩擦提升机布置图如下图（1-2）图1-2 多绳摩擦提升机布置图Figure 1-2 multi-rope friction hoist Layout目前我国可以实现成批生产各种现代

10、化大型矿井提升机以及各种配套设备，无论从设计、制造、自动控制等各方面，我国生产的矿井提升设备都正在跨入世界先进的行列。一个现代化的矿井在提升设备的选型上非常重要。提升设备的选型是否合理，直接关系到矿井的生产安全和经济性，因此在确定合理的提升系统时，必须经过多方面的技术经济比较，结合矿井的具体条件选择合适的提升设备。1.2多绳摩擦式提升的特点 （一）多绳摩擦式提升机的优点（1）多绳摩擦式提升利用多根钢丝绳同时承受载荷，数根钢丝绳同时被拉断的可能性很小，其安全性较高，因此可不再使用防坠器，且在钢丝绳的安全系数、材料强度以及总截面积相同的情况下，其钢丝绳直径比较细。（2）由于钢丝绳直径较细，其主导轮

11、直径较小。（3）因其主导轮直径较小，使提升机尺寸减小，质量减轻，易于搬运和布置；且在相同的提升速度下，可使用转速较高的电动机和质量较轻的减速器。（4）钢丝绳捻向按左右各半配置，消除了提升容器在提升过程中的转动，减少了容器的罐耳对罐道的摩擦阻力，延长了罐耳和罐道的使用寿命。（二）多绳摩擦式提升机的缺点（1）对钢丝绳的悬挂、调整和检查比较困难。如调整不好，会产生张力不平衡现象。（2）使用中的钢丝绳不能做定期试验。（3）双钩提升时，不能用于多水平提升。本设计充分贯彻以下设计原则：根据国家现有的设备生产状况，结合某些使用中的具体情况，以及经济角度出发尽量选用国产设备并力求在条件基本相当的情况下进行技术

12、的方案比较，选择即经济又合理的设备。下面是我针对给定的矿井参数，针对数据进行综合计算分析后，本着安全、经济等原则对提升系统进行设备的选型设计。由于本人水平有限，设计中难免出现错误和不足之处，敬请各位老师指正。2主井提升机的选型设计2.1 计算原始数据1）矿井年产量：=150（万吨）；2）矿井深度：=400（m）；3）提升设备工作制度：年工作天数为300天，三班，每天净提升时间按日工作14小时计算；4）卸载水平与井口高度差,25m;5）装载水平与井下运输水平的高度差，13m;6）原煤的密度=900（)。2.2 提升容器的选型2.2.1提升容器的选择原则提升容器的容量是按照提升任务的大小来确定的。

13、提升容器容量选择越大，设备提升随着增大，初期投入越大，为了降低初期投资量，选择提升容器容量越小越好。相反提升容器选择越小，若要增加产量，只能增加提升次数，从而加快提升速度，导致电动机容量和电能消耗过大，运转费用相应的增加，而为了节省运转费用，又要增大提升容量。若同时有几种容器都可以满足要求，则要进行经济比较。为了解决上述矛盾，其选项原则是：在不加大提升机及井筒直径的前提下，选用较大容积的提升容器，宜采用较低的提升速度，节省电耗，比较经济合理。2.2.2箕斗的选型箕斗是一种直接装载有用矿物、废石或矸石的容器。分为斜井用和立井用两种。主井箕斗按提升机型式不同又分单绳箕斗和多绳箕斗；按卸载方法不同分

14、用于立井的底卸式和翻转式。煤矿立井用底卸式，斜井用后卸式；金属矿缠绕式提升用翻转式，多绳摩擦式提升用底卸式。用于平衡提升的箕斗有尾绳悬挂装置；用于多绳提升的有钢丝绳张力平衡装置。中国单绳箕斗容量一般为316t，多绳箕斗容量430t。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，这样可以改善井架的受力状态。该闸门的缺点是：如果闭锁装置一旦失灵，闸门可能由于受到震动、冲击而在井筒中自行开启，不但会把煤卸在井筒里，还会损坏井筒装备(如罐道，罐道梁等)，因此必须经常认真检查闭锁装置。立井多绳箕斗结构基本与单绳箕斗相同，不同点在于连接装置有所不同，多绳箕斗下部还有尾绳装置以及安装配重

15、的地方。为了客服上述箕斗闸门的缺点，国内外还研制了插板式闸门和圆板式闸门箕斗。箕斗的导向装置可采用刚性罐道或钢丝绳罐道。在采用钢丝绳罐道时，除应考虑箕斗本身平衡外还要求装煤后仍能保持平衡，所以在斗箱内上部应安装可调节的溜煤板。国外普遍使用大容量箕斗，一般有效载荷在30t以上，使用寿命一般在1020年。闸门型式多为底卸式扇形闸门，外动力开启式。斗箱结构大体有两种型式，一是由外层面板和内层衬板组成；另一种是整个斗箱采用耐磨合金钢或不锈钢，无衬板，质量可减少10%15%。箕斗的结构一般由斗箱、悬挂装置和卸载装置三部分组成。箕斗设计主要应考虑其机构轻而坚固，有足够的刚度，装卸载快，闸门工作可靠。1）提升高度,见式(2-1) (2-1) =400+25+13 =438（m）式中 矿井深度，m；装载高度：由井下煤仓及装载设备尺寸确定，可估取=1825（m），取(m)；