潞安集团郭庄煤矿主井提升设备的选型设计.doc

1、摘 要本设计主要对矿井生产所用的提升设备的选型进行了一次合理选择。矿井提升需要用一些专用的提升设备，主要有提升容器，提升钢丝绳，提升机，井架，装卸载设备以及一些辅助设备。矿井提升设备是矿山较复杂而庞大的机电设备，它不仅承担物料的提升与下放任务，同时还上下人员。本设计是对箕斗、提升钢丝绳、提升机、提升电动机的选型和提升相对井筒的位置计算、确定变位质量以及对选型设计的运动学参数、动力学参数的计算，电动机容量的校核，提升电耗和效率，整套设计充分符合提升设计的安全性、可靠性、经济性。关键词：提升机、提升容器、提升钢丝绳、井架。 目 录摘 要ii1 绪论12矿井提升设备的选型设计32.1选型设计依据及提

2、升方式的确定32.1.1选型设计依据32.1.2 提升方式的确定32.2 提升容器的选择设计42.2.1 选择原则42.2.2 选择计算42.3 提升钢丝绳的选择设计62.3.1 提升钢丝绳的结构62.3.2 提升钢丝绳的类型及特点72.3.3 提升钢丝绳的选择计算82.4 提升机的选择设计102.4.1 提升机的类型102.4.2 单绳缠绕式提升机的分类和结构112.4.3 提升机的选择计算122.5 天轮的选择132.6预选电动机143 提升机与井筒相对位置153.1井架高度153.2提升机滚筒中心至井筒中钢丝绳间水平距离163.3 钢丝绳弦长163.4 钢丝绳的偏角173.5 提升机滚筒

3、的下出绳角184 提升系统运动学、动力学参数计算194.1 提升系统的动力方程式194.1.1 提升系统的静阻力194.1.2 提升系统的变位质量194.1.3主加减速度、的选择和计算204.2提升系统速度图和力图的计算214.2.1提升速度图参数计算214.2.2提升系统力图参数计算235 矿井提升机的拖动和控制265.1 提升电动机容量的计算265.2 电动机容量的验算275.2.1按发热条件验算275.2.2 按过负荷能力验算285.2.3电动机特殊过负荷能力验算285.3 交流拖动提升设备的电耗及效率计算285.3.1 一次提升电耗285.3.2 吨煤电耗295.3.3 一次提升有益电

4、耗295.3.4 提升设备的效率296 年产量验算306.1 实际提升量306.2 提升能力的富裕系数307矿井提升机的技术维修317.1 矿井提升机的维护与维修31 7.1.1设备维护与维修的要点31 7.1.2关注矿体工作317.1.3矿井提升机创新原因317.1.4 矿井提升机的技术改造327.2 故障诊断技术及应用327.2.1 主观诊断技术327.2.2仪器诊断技术327.2.3 数学模型诊断技术327.2.4智能诊断技术33结论34参考资料35致谢36前 言本次设计是一次综合性的练兵设计，是对我们三年来所学知识的一次检验，在设计中既巩固了所学的知识，又为走向工作岗位奠定了良好的基础

5、。因此，我们必须认真、谨慎、踏实、一步一步、绝不马虎地完成设计。从而给这阳泉职业技术学院的三年大学生活画上一个圆满的句号！毕业设计是一个重要的教学环节，通过毕业实习使我们了解到一些实际与理论之间的差异。在各位老师及有关技术人员的指导下锻炼自己独立思考、分析、解决的能力，把我们所学的课本知识与实践结合起来，起到温故而知新的作用。本次设计综合三年所学的专业课程，以设计任务书的指导思想为中心，参照有关资料，有计划、有头绪、有逻辑地把这次设计搞好！该设计力求内容精练，重点突出。在整个设计过程中，辅导员老师给予我许多指导与帮助，在此，我们表示深深的感激。由于时间仓促，再加上所学知识有限，设计中，难免出现

6、错误或不当之处，恳请各位教师给予一定的批评建议，我们非常感激，并诚恳地接受，以便将来在不断的商讨和探索中，有更好的改进！以便在今后的人生道路上，不断完善，不断成熟！371 绪论矿井提升设备的任务是沿井筒提升煤炭、矿石、矸石、下放材料，升降人员和设备，所以矿井提升设备是联系井下与地面的重要的生产设备，它在整个综合机械化生产中占有了重要位置。近几十年来，为提高劳动生产率和各项经济技术指标，在全世界范围内进行着对矿井的根本性技术改造，这一种改造的趋向是向着更集中，更大型发展。随着矿井技术改造的进程，提升设备在高效、大型、自动化方面都有飞速进步。现代化提升设备已发展成为大型机械电气机组或机组群。箕斗有

7、效载荷在国外已经超过50吨；提升速度接近20m/s；拖动功率达到10000kw以上；在拖动控制方面已经广泛采用了集中控制及自动控制设备。我国提升设备的设计制造，是在解放之后才开始的。建国初期在党的领导下，改建和新建了许多矿山机械制造厂。1953年抚顺重型机器厂制造出我国第一台缠绕式双筒提升机。1958年洛阳矿山机器厂设计制造成了我国第一台24多生摩擦式提升机，并且在1961年开始运转，这种类型的提升机与缠绕式提升机比较，具有重量轻、体积小、安全可靠、适合较深的矿井的特点，它是现代化提升机的发展方向。1971年该厂又新设计制造出JK型新系列单绳缠绕式提升机，新系列提升机采用一些新结构，与老型比较

8、，提升能力平均提高了25%，而且机器重量也有所减少，现在已经作为国家定型产品成批生产。多绳提升设备在我国改建和新建的矿井中已经广泛采用。在矿井的技术改造中，将缠绕式提升机改为单、双绳落地式摩擦提升机的试验在进行中，新落地多绳提升设备的设计和试制的工作已开始，几种可控硅控制系统以及自动化提升设备已经在矿山生产实践中适用。其它提升设备，比如说矿用提升钢丝绳，提升容器近几年也有了很大发展。使用寿命并且结构稳定的线接触、面接触、多层股钢丝绳已经在一些钢丝绳厂成批生产。而且适合我国矿山生产特点的单绳及多绳提升容器系列也正在制定，今后将不断向自重轻、结构合理以及大型化发展。根据提升设备的特点可将提升设备分

9、类为：按用途来分：主井提升设备；副井提升设备。按提升机类型来分：缠绕式提升设备；摩擦式提升设备。按拖动类型来分：交流拖动提升设备；直流拖动提升设备。提升设备主要组成部分是：提升容器、提升钢丝绳、提升机、矿井井架、天轮及装卸载附属设备等。图1表示竖井箕斗提升系统图。图11 竖井单绳缠绕式箕斗提升系统图 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井底煤仓；10给煤机；11装载设备煤炭被运至井底车场的翻笼峒室，经过翻笼卸到煤仓9内，再经过装载闸门送入给煤机，并且通过定量装载设备装入位于井底的箕斗。此时，另一箕斗位于地面的卸载位置，安装在井架上的卸载曲轨5让箕斗的底部

10、闸门打开，然后煤炭卸到井口煤仓6内。上下两个箕斗分别与两跟钢丝绳7连接，而且每跟钢丝绳的另一端绕过井架上的天轮2引入提升机房，并且以相反方向缠绕和固定在提升机滚筒上，然后开动提升机，使滚筒旋转，一根钢丝绳向滚筒上缠绕，另一根则从滚筒上送放，相应的箕斗在井筒内上下运动，从而完成提升重箕斗，下放空箕斗的任务。2矿井提升设备的选型设计2.1选型设计依据及提升方式的确定2.1.1选型设计依据矿井年产量：=120万吨/年； 矿井工作制度: 年工作日天；每日提升工作小时数t=14小时； 水平井深: =380 m；装载水平与井下运输水平的高差： =20 m；卸载水平与井口的高差：=18 m；2.1.2 提升

11、方式的确定提升设备选型设计必须在提升方式确定后进行。当矿井年产量、水平井深及开采水平确定之后，就需要决定合理的提升方式。提升方式与井筒开拓、井上下运输等环节都有密切关系。所以在做新井初步设计时，对提升方式要全面综合地考虑。在决定合理提升方式时，要考虑如下的几个因素：（1）对于年产量大于60万吨的大中型矿井，因为提升煤炭及辅助提升工作量均较大，所以一般均设主副井两套提升设备。主井用箕斗提升煤炭，副井则用罐笼完成辅助提升任务：如升降人员、提升矸石和下放材料设备等。对于年产量小于30万吨小型矿井，如只用一套罐笼提升设备就能完成全部主副井任务时，用一套提升设备是经济的。而对于年产量大于180万吨的大型

12、矿井，主井一般需要两套箕斗提升设备，副井除了配备一套罐笼设备以外，多数还需要设置一套单容器平衡锤系统来专门提升矸石。（2）一般情况下，主井都用箕斗提升方式。是因为箕斗提升方式能力大、运转费用也比较低。另外，在控制上易于自动化。但是在特殊的条件下，比如矿井生产的煤质品种多，而且需要分别运送，或者是保证煤炭有足够的块度，这时只能采用罐笼做主井提升设备。（3）为提高生产率，中等以上矿井，原则上都是需要用双钩提升。若矿井同时开采水平数过多，则用平衡锤单容器提升方式是比骄傲方便的。（4）从我国目前实际实际情况来看，对于小型矿井，采用单绳缠绕式提升系统较好。对于年产量90万吨以上的大型矿井，采用多绳摩擦提

13、升系统较好。对于中型矿井，如果井较浅，可以采用单绳缠绕系统，井较深时则可采用多绳摩擦系统，或者是主井采用单绳箕斗，副井则采用罐笼。由于郭庄煤矿矿井的深度中等，年产量较大，全面综合考虑后，决定主井采用单绳缠绕式箕斗提升。2.2 提升容器的选择设计2.2.1 选择原则提升容器规格是提升设备选型计算的主要技术参数，它直接影响了提升设备的初期投资和运转费用。在矿井提升高度和提升任务确定之后，选择提升容器的规格有两种情况：一是选择大规格的容器。因为提升容器较大，需要的提升钢丝绳直径和提升机滚筒直径也较大，所以初期投资也较大，不过提升次数较少，运转费用较少；二是选择小规格的容器。由于初期投资较少，故运转费

14、用较多。所以选择提升容器规格原则就是：一次合理提升量应该使初期投资费和运转费的加权平均总和最少。然后根据确定的一次合理提升量，选择出标准的提升容器。2.2.2 选择计算2.2.2.1提升高度 式（2.1）式中 水平井深，m; 井下运输水平与箕斗装载水平高差，m; 卸载水平与井口水平高差，m； 提升高度，m。2.2.2.2经济提升速度考虑到经济的因素。若用较大的提升速度，一次提升量Q、钢丝绳和和提升机都可小些，总的投资费用少一些。不过这时运转费用比提升速度小，一次提升量Q较大的方案多些。究竟选用多大的提升速度比较合理，要经过技术经济的方案比较。我国煤矿设计部门在选择提升容器时，目前常用经济速度法来计算。公式是： 式（2.2）式中 经济提升速度，m/s。2.2.2.3一次循环提升时间当最大速度已经确定，但尚未进行运转参数计算时，可暂用下式估算每次提升实际循环时间。 式（2.3）式中 提升加速度，m/ ，箕斗提升时，a0.8 m/ ，取a=0.8 m/ ； 箕斗在卸载曲轨内减速与爬行的估算附加时间，暂取=10s； 箕斗装卸载时间，s ，估计箕斗规格为8t ，取=10 s ； 一次提升循环时间，s。2.2.2.4一小时提升量