煤矿主井提升设备选型设计.doc

1、前 言矿山提升机是矿山大型固定机械之一，矿山提升机从最初的蒸汽机拖动的单绳缠绕式提升机发展到今天的交交变频直接拖动的多绳摩擦式提升机和双绳缠绕式提升机已经历了170多年的发展历史，它是矿山井下生产系统和地面工业广场相连接的枢纽，被喻为矿山运输的咽喉。因此矿山提升设备在矿山生产的全过程占有重要的地位。一个现代化的矿井在提升设备的选型上尤为重要。因为提升设备选型的合理与否，直接关系到矿井的安全和经济性，因此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设备。根据矿井提升机工作原理和结构的不同，可分为缠绕式提升机和摩擦式提升机。单绳缠绕式提升机是较早出现的一种，它工

2、作可靠，结构简单，但是仅适用于浅井及中等深度的矿井，而对于井深超过300米的矿井，宜选用多绳摩擦式绞车。在国内外，多绳摩擦式绞车飞跃发展，其发展速度远远超过单绳缠绕式提升机，这是因为它有着许多单绳缠绕式提升机无法比拟的优点，如提升钢丝绳直径较小，主导轮直径及整个机器的尺寸都相应缩小了，设备重量也减轻了，不需要设置防坠器等。下面是我针对不同的矿井的地质、煤层等情况，进行综合计算分析后，本着安全、经济等原则对这两种提升设备系统进行的选型设计。目前我国煤炭95%是以井下方式开采，需要通过提升设备提升到地面以实现其使用价值和经济、社会效益。提升作为重要的一个环节，在一定程度上制约着煤炭生产能力。提升设

3、备的合理结构及设计，安全经济运行和科学管理维护，直接关系到矿井生产能力及技术经济指标。现代采矿业的发展对提升设备在机械结构、工艺、设计理论和方法及安全检测等方面都有明确的要求。矿井提升设备的功能特点及生产的基本环节，提升设备的合理结构及设计、安全经济运行和科学管理维护直接关系到矿井生产能力及经济技术指标。国家将在“十一五”期间对有发展潜力的小煤矿进行改造提升以满足我国目前能源供应紧张的局面，更好的为全面建设社会主义小康社会提供“动力”支持。目前我国中小型煤矿作为我国煤炭生产的重要部分其提升设备同大型煤矿及世界先进水平相比，仍有很大差距，主要表现在：（1）提升设备的自动化水平较低，提升设备自动控

4、制化控制较国内与国外大型和先进煤矿提升系统落后；（2）提升设备的配套产品（钢丝绳、大型电机、减速器等）的质量安全性能尚不能满足要求，在一定程度上制约了提升设备的总体水平；（3）矿井提升的监、检手段落后、制动系统的可靠性明显不足，有待进一步提高。近几年煤炭开采与提升技术的发展速度很快，对提升机的要求必然随着先进技术的进步而不断发展,其发展趋势是:（1）向适用型发展。（2）向高耐久性,高可靠性方向发展。（3）向智能化自动化方向发展。提升系统采用PLC控制监测系统等，并可根据要求调节，信号用声、光、影像来传送。（4）向标准化、规范化方向发展。提升机零部件普遍标准化,规范化,保证设计、加工质量和水平。

5、（5）向高适应性发展。适应不同工作环境。因此，研究制造自己的高效提升机是为经济发展和社会进步的长远考虑。本文首先综合比较了各种类型提升机的特点，根据经济效益和最大程度利用原则的实际情况选用了单绳缠绕式提升机的设计。然后，对多绳摩擦式提升机进行了总体结构设计并对其可靠性和可行性进行了分析。对提升机的主轴装置、联轴器、减速器、制动器等主要部件进行了技术分析和结构设计，完成了多绳摩擦式提升机的整体设计。此次设计的提升机主轴装置、减速器与制动系统是配套专用产品，电动机的选择可以灵活运用。这样可以使提升机的应用、维护、保养、检测等方面系统进行，有效提高提升机的工作效率。多绳摩擦提升机具有体积小、质量轻、

6、安全可靠、提升能力强等优点，适用于较深的矿井提升。 由于水平有限，难免出现错误，请指导老师和专家给予批评和指正。目 录前 言I摘 要V第一章 矿井提升设备概述1第一节 提升机的定义1第二节 提升机的分类1一、按用途分1二、按拖动方式分1三、按提升容器类型分1四、按井筒的倾角分1五、按提升机类型分2第三节 提升机的制动装置的功用、类型8一、 制动装置的功用8二、 制动装置的类型9第二章 多绳摩擦式提升机的整体设计计算10第一节 设计依据10第二节 设计过程：10一、 箕斗的选定10二、提升刚丝绳的选型13三、提升机卷筒的选择15四、提升机的选择17五、天轮的选择19六、计算提升机与井筒的相对位置

7、19七、预选提升电动机21八、计算传动装置的总传动比配传动比23九、主轴输入功率及轴径的确定23十、根据轴径确定主轴部分的安装轴承24十一、减速器的设计25十二、联轴器的设计31十三、提升机各部分键的选择33第三节 制动器的设计34一、提升机制动器主要类型36二、盘式制动器的结构及工作原理382、盘式制动器的结构39第四节 液压站工作原理40一、提升机液压站系统40二、液压站系统原理41三、 液压站控制电路41第三章 提升设备的运动学及动力学计算44第一节 提升系统变位质量的计算44第二节 提升加速度的确定45第三节 提升减速提升减速度的确定47第四节 防滑计算48一、静防滑48二、动防滑49

8、三、等速和减速阶段49四、提升重载发生紧急制动时49第五节 六阶段速度图参数的计算50第六节 提升设备的动力学计算53第七节 提升电动机容量的计算56结 论60致 谢61参考文献62摘 要矿山提升机是矿山大型固定机械之一，矿山提升机从最初的蒸汽机拖动的单绳缠绕式提升机发展到今天的交交变频直接拖动的多绳摩擦式提升机和双绳缠绕式提升机已经历了170多年的发展历史，它是矿山井下生产系统和地面工业广场相连接的枢纽，被喻为矿山运输的咽喉。因此矿山提升设备在矿山生产的全过程占有重要的地位。根据矿井提升机工作原理和结构的不同，可分为缠绕式提升机和摩擦式提升机。在国内外，多绳摩擦式绞车飞跃发展，其发展速度远远

9、超过单绳缠绕式提升机，这是因为它有着许多单绳缠绕式提升机无法比拟的优点，如提升钢丝绳直径较小，主导轮直径及整个机器的尺寸都相应缩小了，设备重量也减轻了，不需要设置防坠器等。下面是我针对不同的矿井的地质、煤层等情况，进行综合计算分析后，本着安全、经济等原则对这两种提升设备系统进行的选型设计。一个现代化的矿井在提升设备的选型上尤为重要。因为提升设备选型的合理与否，直接关系到矿井的安全和经济性，因此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设备。关键词：提升机；多绳摩擦；制动器；选型设计v第一章 矿井提升设备概述第一节 提升机的定义矿井提升机是矿井大型固定设备之

10、一，它的主要任务就是沿井筒提升煤炭、矿石和矸石；升降人员和设备；下放材料和工具等。矿井提升设备是联系井下与地面的纽带，是主要的提升运输工具，因此它整个矿井生产中占有重要的地位。 第二节 提升机的分类一、按用途分 a. 主井提升设备主井提升设备的任务是专门提升井下生产的煤炭。年产30万吨以上的矿井，主井提升容器多采用箕斗；年产30万吨以下的矿井，一般采用罐笼(立井)或串车(斜井)。 b.副井提升设备副井提升设备的任务是提升矸石、废料，下放材料，升降人员和设备等。副井提升容器采用普通罐笼(立井)和串车(斜井)。二、按拖动方式分按提升机电力拖动方式分为交流拖动提升设备和直流拖动提升设备。三、按提升容

11、器类型分 分为箕斗、罐笼、串车等提升设备。四、按井筒的倾角分提升设备按井筒倾角可分为立井提升设备和斜井提升设备。立井提升时，提升容器采用箕斗或罐笼等.斜井提升时，提升容器一般采用矿车(串车)或斜井箕斗。串车提升适用于井筒倾角不大于；斜井箕斗提升适用于井筒倾角在范围内。近年来大型斜井提升多采用胶带输送机。五、按提升机类型分 a.单绳缠绕式提升设备单绳缠绕式提升设备目前大部分为直径圆柱型滚筒，在个别的老矿井，还有使用变直径滚筒(如双圆柱圆锥型滚筒)提升设备。1) KJ型(23m)和BM及JKA型单绳缠绕式提升机KJ(23m)型单绳缠绕式提升机是我国在19581966年生产的仿苏BM-2A型提升机，

12、按滚筒个数来分，有单滚筒和双滚筒的提升机；按布置方式来分，有带地下室和不带地下室的提升机，可根据设计而选用，但二者技术性能完全相同。(A) KJ型(23m)提升机代号意义以KJ22.51.2D-20型为例说明如下：K-矿井；J-卷扬机(提升机)；2-双滚筒(单滚筒时为1)；2.5-滚筒名义直径，m；1.2-每个滚筒的两侧党绳板的距离，m；D-带地下室(无D字表示不带地下室)；20-减速器名义传动比。(B) KJ型(23m)和BM型提升机的机构特点主要有：(a) 制动装置采用角移式块型制动器,重锤制动传动，油压操纵装置；(b) 双滚筒提升机采用手动涡轮涡杆式调绳离合器；(c) 减速器采用渐开线人

13、字形齿轮传动；(d) 使用机械牌坊式深度指示器；(e) 设有机械限速器。(C) JKA型单绳缠绕式提升机是在KJ型提升机的基础上改进后制造的。JKA型双滚筒提升机在结构上具有下列特点：(a) 调绳装置即离合器为电动涡轮涡杆式离合器，因而调绳工作简便省力；(b) 采用综合式制动器,改善了闸瓦的磨损情况；(c) 液压站采用手动控制的低压电液调节阀和电磁铁控制的安全三通阀，分别对工作制动和安全制动进行控制；(d) 减速器采用圆弧形人字齿轮传动，提高了减速器的承载能力，并减轻了重量。2) KJ型(46m)和HKM3型单绳缠绕式提升机苏联新克拉马托尔机械制造厂生产的HKM3型提升机的结构特点： (a)

14、滚筒采用焊接结构； (b) 采用气动齿轮式调绳离合器； (c) 制动器为新平移式块闸； (d) 采用压气制动传动装置； (e) 使用机械牌坊式深度指示器； (f) 减速器采用渐开线人字齿轮，有一级传动和二级传动两种； (g) 有电气限速器,还有机械限速器。我国现有煤矿矿井多数是按照五十年代的标准设计的，为了快出煤、多出煤，当时主要是建设中、小型矿井，并且首先开采浅部煤层。五十年代，我国的矿井提升设备主要是从苏联进口的BM型产品和国产仿苏KJ型产品，设备的可选性小，主要是满足开采浅部煤层的需要。进入80年代以后，我国许多煤矿矿井已逐渐转向中深部开采，国家统煤矿矿井的平均深度已由200米延伸到400米，现在已达600米、1000米。根据国内外的实践经验，落地式摩擦提升设备，是在矿井延伸后使现有提升设备满足加大提升高度要求的行之有效的办法。(A) 主提升钢丝绳的选择(a) 钢丝绳的结构形式应优先选用三角股钢丝绳及线接触圆股钢丝绳，当由于供应原因，亦可以选用普通圆股点接触平行捻钢丝绳。钢丝绳公称抗拉强度宜选用1550帕。 (b) 钢丝绳的安全系数根据煤矿安全规程规定，钢丝绳的安全系数应符合下式：升降人员和物料 升降物料 式中 提升钢丝绳的悬垂长度，m。(c) 钢丝绳数目选择落地摩擦式提升机的钢丝绳树木以24绳为宜。(B) 尾绳的选择目