畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)-----煤礦主井提升設(shè)備選型設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1 緒論1</b></p><p>　　2礦井提升設(shè)備的選型設(shè)計(jì)3</p><p>　　2.1選型設(shè)計(jì)依據(jù)及提升方式的確定3</p><p>　　2.1.1選型設(shè)計(jì)依據(jù)3</p><p&

2、gt;　　2.1.2 提升方式的確定3</p><p>　　2.2 提升容器的選擇設(shè)計(jì)3</p><p>　　2.2.1 選擇原則4</p><p>　　2.2.2 選擇計(jì)算4</p><p>　　2.3 提升鋼絲繩的選擇設(shè)計(jì)6</p><p>　　2.3.1 提升鋼絲繩的結(jié)構(gòu)6</p>&l

3、t;p>　　2.3.2 提升鋼絲繩的類(lèi)型及特點(diǎn)6</p><p>　　2.3.3 提升鋼絲繩的選擇計(jì)算7</p><p>　　2.4 提升機(jī)的選擇設(shè)計(jì)10</p><p>　　2.4.1 提升機(jī)的類(lèi)型10</p><p>　　2.4.2 單繩纏繞式提升機(jī)的分類(lèi)和結(jié)構(gòu)10</p><p>　　2.4.3

4、提升機(jī)的選擇計(jì)算12</p><p>　　2.5 天輪的選擇13</p><p>　　2.6預(yù)選電動(dòng)機(jī)14</p><p>　　3 提升機(jī)與井筒相對(duì)位置15</p><p>　　3.1井架高度15</p><p>　　3.2提升機(jī)滾筒中心至井筒中鋼絲繩間水平距離16</p><p>

5、　　3.3 鋼絲繩弦長(zhǎng)16</p><p>　　3.4 鋼絲繩的偏角16</p><p>　　3.5 提升機(jī)滾筒的下出繩角18</p><p>　　4　提升系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)參數(shù)計(jì)算19</p><p>　　4.1 提升系統(tǒng)的動(dòng)力方程式19</p><p>　　4.1.1 提升系統(tǒng)的靜阻力19</p&

6、gt;<p>　　4.1.2 提升系統(tǒng)的變位質(zhì)量19</p><p>　　4.1.3主加減速度、的選擇和計(jì)算20</p><p>　　4.2提升系統(tǒng)速度圖和力圖的計(jì)算21</p><p>　　4.2.1提升速度圖參數(shù)計(jì)算21</p><p>　　4.2.2提升系統(tǒng)力圖參數(shù)計(jì)算23</p><p>

7、;　　5 礦井提升機(jī)的拖動(dòng)和控制26</p><p>　　5.1 提升電動(dòng)機(jī)容量的計(jì)算26</p><p>　　5.2 電動(dòng)機(jī)容量的驗(yàn)算27</p><p>　　5.2.1按發(fā)熱條件驗(yàn)算27</p><p>　　5.2.3電動(dòng)機(jī)特殊過(guò)負(fù)荷能力驗(yàn)算28</p><p>　　5.3 交流拖動(dòng)提升設(shè)備的電耗及效率計(jì)

8、算28</p><p>　　5.3.1 一次提升電耗28</p><p>　　5.3.2 噸煤電耗28</p><p>　　5.3.3 一次提升有益電耗29</p><p>　　5.3.4 提升設(shè)備的效率29</p><p>　　6 年產(chǎn)量驗(yàn)算30</p><p>　　6.1 實(shí)際提

9、升量30</p><p>　　6.2 提升能力的富裕系數(shù)30</p><p><b>　　結(jié)論31</b></p><p><b>　　致謝32</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)33</b></p><p><b>　　1

10、 緒論</b></p><p>　　礦井提升設(shè)備的任務(wù)是沿井筒提升煤炭、礦石、矸石、下放材料，升降人員和設(shè)備，所以礦井提升設(shè)備是聯(lián)系井下與地面的重要的生產(chǎn)設(shè)備，它在整個(gè)綜合機(jī)械化生產(chǎn)中占有了重要位置。</p><p>　　近幾十年來(lái)，為提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)，在全世界范圍內(nèi)進(jìn)行著對(duì)礦井的根本性技術(shù)改造，這一種改造的趨向是向著更集中，更大型發(fā)展。</p>

11、<p>　　隨著礦井技術(shù)改造的進(jìn)程，提升設(shè)備在高效、大型、自動(dòng)化方面都有飛速進(jìn)步。現(xiàn)代化提升設(shè)備已發(fā)展成為大型機(jī)械——電氣機(jī)組或機(jī)組群?；酚行лd荷在國(guó)外已經(jīng)超過(guò)50噸；提升速度接近20m/s；拖動(dòng)功率達(dá)到10000kw以上；在拖動(dòng)控制方面已經(jīng)廣泛采用了集中控制及自動(dòng)控制設(shè)備。</p><p>　　我國(guó)提升設(shè)備的設(shè)計(jì)制造，是在解放之后才開(kāi)始的。建國(guó)初期在黨的領(lǐng)導(dǎo)下，改建和新建了許多礦山機(jī)械制造廠。195

12、3年撫順重型機(jī)器廠制造出我國(guó)第一臺(tái)纏繞式雙筒提升機(jī)。1958年洛陽(yáng)礦山機(jī)器廠設(shè)計(jì)制造成了我國(guó)第一臺(tái)24多生摩擦式提升機(jī)，并且在1961年開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)，這種類(lèi)型的提升機(jī)與纏繞式提升機(jī)比較，具有重量輕、體積小、安全可靠、適合較深的礦井的特點(diǎn)，它是現(xiàn)代化提升機(jī)的發(fā)展方向。1971年該廠又新設(shè)計(jì)制造出JK型新系列單繩纏繞式提升機(jī)，新系列提升機(jī)采用一些新結(jié)構(gòu)，與老型比較，提升能力平均提高了25%，而且機(jī)器重量也有所減少，現(xiàn)在已經(jīng)作為國(guó)家定型產(chǎn)品成批生

13、產(chǎn)。</p><p>　　多繩提升設(shè)備在我國(guó)改建和新建的礦井中已經(jīng)廣泛采用。在礦井的技術(shù)改造中，將纏繞式提升機(jī)改為單、雙繩落地式摩擦提升機(jī)的試驗(yàn)在進(jìn)行中，新落地多繩提升設(shè)備的設(shè)計(jì)和試制的工作已開(kāi)始，幾種可控硅控制系統(tǒng)以及自動(dòng)化提升設(shè)備已經(jīng)在礦山生產(chǎn)實(shí)踐中適用。</p><p>　　其它提升設(shè)備，比如說(shuō)礦用提升鋼絲繩，提升容器近幾年也有了很大發(fā)展。使用壽命并且結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的線接觸、面接觸、多層股

14、鋼絲繩已經(jīng)在一些鋼絲繩廠成批生產(chǎn)。而且適合我國(guó)礦山生產(chǎn)特點(diǎn)的單繩及多繩提升容器系列也正在制定，今后將不斷向自重輕、結(jié)構(gòu)合理以及大型化發(fā)展。</p><p>　　根據(jù)提升設(shè)備的特點(diǎn)可將提升設(shè)備分類(lèi)為：</p><p>　　按用途來(lái)分：主井提升設(shè)備；副井提升設(shè)備。</p><p>　　按提升機(jī)類(lèi)型來(lái)分：纏繞式提升設(shè)備；摩擦式提升設(shè)備。</p><p&

15、gt;　　按拖動(dòng)類(lèi)型來(lái)分：交流拖動(dòng)提升設(shè)備；直流拖動(dòng)提升設(shè)備。</p><p>　　提升設(shè)備主要組成部分是：提升容器、提升鋼絲繩、提升機(jī)、礦井井架、天輪及裝卸載附屬設(shè)備等。</p><p>　　圖1表示豎井箕斗提升系統(tǒng)圖。</p><p>　　圖1—1 豎井單繩纏繞式箕斗提升系統(tǒng)圖</p><p>　　1——提升機(jī)；2——天輪；3——井架；4

16、——箕斗；5——卸載曲軌；6——煤倉(cāng)；</p><p>　　7——鋼絲繩；8——翻籠；9——井底煤倉(cāng)；10——給煤機(jī)；11——裝載設(shè)備</p><p>　　煤炭被運(yùn)至井底車(chē)場(chǎng)的翻籠峒室，經(jīng)過(guò)翻籠卸到煤倉(cāng)9內(nèi)，再經(jīng)過(guò)裝載閘門(mén)送入給煤機(jī)，并且通過(guò)定量裝載設(shè)備裝入位于井底的箕斗。此時(shí)，另一箕斗位于地面的卸載位置，安裝在井架上的卸載曲軌5讓箕斗的底部閘門(mén)打開(kāi)，然后煤炭卸到井口煤倉(cāng)6內(nèi)。</p

17、><p>　　上下兩個(gè)箕斗分別與兩跟鋼絲繩7連接，而且每跟鋼絲繩的另一端繞過(guò)井架上的天輪2引入提升機(jī)房，并且以相反方向纏繞和固定在提升機(jī)滾筒上，然后開(kāi)動(dòng)提升機(jī)，使?jié)L筒旋轉(zhuǎn)，一根鋼絲繩向滾筒上纏繞，另一根則從滾筒上送放，相應(yīng)的箕斗在井筒內(nèi)上下運(yùn)動(dòng)，從而完成提升重箕斗，下放空箕斗的任務(wù)。</p><p>　　2礦井提升設(shè)備的選型設(shè)計(jì)</p><p>　　2.1選型設(shè)計(jì)依據(jù)及

18、提升方式的確定</p><p>　　2.1.1選型設(shè)計(jì)依據(jù)</p><p>　　礦井年產(chǎn)量：=90萬(wàn)噸/年；</p><p>　　礦井工作制度: 年工作日天；每日提升工作小時(shí)數(shù)t=14小時(shí)；</p><p>　　水平井深: =380 m；</p><p>　　裝載水平與井下運(yùn)輸水平的高差： =20 m；</p&g

19、t;<p>　　卸載水平與井口的高差：=18 m；</p><p>　　2.1.2 提升方式的確定</p><p>　　提升設(shè)備選型設(shè)計(jì)必須在提升方式確定后進(jìn)行。</p><p>　　當(dāng)?shù)V井年產(chǎn)量、水平井深及開(kāi)采水平確定之后，就需要決定合理的提升方式。提升方式與井筒開(kāi)拓、井上下運(yùn)輸?shù)拳h(huán)節(jié)都有密切關(guān)系。所以在做新井初步設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)提升方式要全面綜合地考慮。

20、在決定合理提升方式時(shí)，要考慮如下的幾個(gè)因素：</p><p>　　（1）對(duì)于年產(chǎn)量大于60萬(wàn)噸的大中型礦井，因?yàn)樘嵘禾考拜o助提升工作量均較大，所以一般均設(shè)主副井兩套提升設(shè)備。主井用箕斗提升煤炭，副井則用罐籠完成輔助提升任務(wù)：如升降人員、提升矸石和下放材料設(shè)備等。對(duì)于年產(chǎn)量小于30萬(wàn)噸小型礦井，如只用一套罐籠提升設(shè)備就能完成全部主副井任務(wù)時(shí)，用一套提升設(shè)備是經(jīng)濟(jì)的。而對(duì)于年產(chǎn)量大于180萬(wàn)噸的大型礦井，主井一般需

21、要兩套箕斗提升設(shè)備，副井除了配備一套罐籠設(shè)備以外，多數(shù)還需要設(shè)置一套單容器平衡錘系統(tǒng)來(lái)專(zhuān)門(mén)提升矸石。</p><p>　　（2）一般情況下，主井都用箕斗提升方式。是因?yàn)榛诽嵘绞侥芰Υ?、運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用也比較低。另外，在控制上易于自動(dòng)化。但是在特殊的條件下，比如礦井生產(chǎn)的煤質(zhì)品種多，而且需要分別運(yùn)送，或者是保證煤炭有足夠的塊度，這時(shí)只能采用罐籠做主井提升設(shè)備。</p><p>　?。?）為提高生

22、產(chǎn)率，中等以上礦井，原則上都是需要用雙鉤提升。若礦井同時(shí)開(kāi)采水平數(shù)過(guò)多，則用平衡錘單容器提升方式是比驕傲方便的。</p><p>　　（4）從我國(guó)目前實(shí)際實(shí)際情況來(lái)看，對(duì)于小型礦井，采用單繩纏繞式提升系統(tǒng)較好。對(duì)于年產(chǎn)量90萬(wàn)噸以上的大型礦井，采用多繩摩擦提升系統(tǒng)較好。對(duì)于中型礦井，如果井較淺，可以采用單繩纏繞系統(tǒng)，井較深時(shí)則可采用多繩摩擦系統(tǒng)，或者是主井采用單繩箕斗，副井則采用罐籠。</p>&l

23、t;p>　　由于三家子煤礦礦井的深度中等，年產(chǎn)量較大，全面綜合考慮后，決定主井采用單繩纏繞式箕斗提升。</p><p>　　2.2 提升容器的選擇設(shè)計(jì)</p><p>　　2.2.1 選擇原則</p><p>　　提升容器規(guī)格是提升設(shè)備選型計(jì)算的主要技術(shù)參數(shù)，它直接影響了提升設(shè)備的初期投資和運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用。在礦井提升高度和提升任務(wù)確定之后，選擇提升容器的規(guī)格有兩種情

24、況：一是選擇大規(guī)格的容器。因?yàn)樘嵘萜鬏^大，需要的提升鋼絲繩直徑和提升機(jī)滾筒直徑也較大，所以初期投資也較大，不過(guò)提升次數(shù)較少，運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用較少；二是選擇小規(guī)格的容器。由于初期投資較少，故運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用較多。所以選擇提升容器規(guī)格原則就是：一次合理提升量應(yīng)該使初期投資費(fèi)和運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)的加權(quán)平均總和最少。然后根據(jù)確定的一次合理提升量，選擇出標(biāo)準(zhǔn)的提升容器。</p><p>　　2.2.2 選擇計(jì)算</p><p&g

25、t;　　2.2.2.1提升高度</p><p><b>　　式（2.1）</b></p><p>　　式中 ——水平井深，m;</p><p>　　——井下運(yùn)輸水平與箕斗裝載水平高差，m;</p><p>　　——卸載水平與井口水平高差，m；</p><p><b>　　——提升高度，m

26、。</b></p><p>　　2.2.2.2經(jīng)濟(jì)提升速度</p><p>　　考慮到經(jīng)濟(jì)的因素。若用較大的提升速度，一次提升量Q、鋼絲繩和和提升機(jī)都可小些，總的投資費(fèi)用少一些。不過(guò)這時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用比提升速度小，一次提升量Q較大的方案多些。究竟選用多大的提升速度比較合理，要經(jīng)過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)的方案比較。我國(guó)煤礦設(shè)計(jì)部門(mén)在選擇提升容器時(shí)，目前常用經(jīng)濟(jì)速度法來(lái)計(jì)算。公式是：</p>

27、;<p><b>　　式（2.2）</b></p><p>　　式中 ——經(jīng)濟(jì)提升速度，m/s。</p><p>　　2.2.2.3一次循環(huán)提升時(shí)間</p><p>　　當(dāng)最大速度已經(jīng)確定，但尚未進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)計(jì)算時(shí)，可暫用下式估算每次提升實(shí)際循環(huán)時(shí)間。</p><p><b>　　式（2.3）&l

28、t;/b></p><p>　　式中 ——提升加速度，m/ ，箕斗提升時(shí)，a0.8 m/ ，取a=0.8 m/ ；</p><p>　　——箕斗在卸載曲軌內(nèi)減速與爬行的估算附加時(shí)間，暫取=10s；</p><p>　　——箕斗裝卸載時(shí)間，s ，估計(jì)箕斗規(guī)格為8t ，取=10 s ；</p><p>　　——一次提升循環(huán)時(shí)間，s。&l

29、t;/p><p>　　2.2.2.4一小時(shí)提升量</p><p><b>　　式（2.4）</b></p><p>　　式中 —— 提升不均衡系數(shù)，對(duì)于主井提升設(shè)備，有井底煤倉(cāng)時(shí)，取c=1.15 ；</p><p>　　——提升能力富裕系數(shù)，主井提升設(shè)備對(duì)第一水平應(yīng)留有1.2的富裕系數(shù)；</p><p&g

30、t;　　——礦井年產(chǎn)量，t/年 ；</p><p>　　——提升設(shè)備年工作日數(shù)，一般取=300 d ；</p><p>　　—— 升設(shè)備日工作小時(shí)數(shù)，一般取t=14 h ；</p><p>　　——一小時(shí)提升量，t/h。</p><p>　　2.2.2.5一小時(shí)提升次數(shù)</p><p>　　次

31、 式(2.5)</p><p>　　2.2.2.6一次合理提升量</p><p>　　t/次 式（2.6）</p><p>　　故選取箕斗規(guī)格可以有兩個(gè)方案：名義載荷為6噸或8噸的單繩箕斗。</p><p>　　若選6噸箕斗，為了保證完成產(chǎn)量，必須加快提升速度，此時(shí)=6t/次，

32、經(jīng)計(jì)算提升速度為：</p><p>　　在《煤礦安全規(guī)程》中，豎井中提升物料時(shí)，提升容器最大速度不得超過(guò)用下列公式求出的數(shù)值:</p><p><b>　　式（2.7）</b></p><p>　　我國(guó)設(shè)計(jì)部門(mén)目前常用的估算經(jīng)濟(jì)速度的公式是：</p><p><b>　　式（2.8）</b><

33、/p><p>　　經(jīng)計(jì)算=10.22m/s，與10.46m/s非常接近，并且6噸箕斗的提升速度小于提升容器最大速度12.27m/s,所以6噸箕斗可用。</p><p>　　若選8噸箕斗，總的投資費(fèi)用比較大，所以從綜合角度考慮，應(yīng)該選6噸箕斗，其主要技術(shù)規(guī)格參數(shù)如下：</p><p>　　名義載重 =6t</p>

34、<p>　　有效容積 =6.6</p><p>　　箕斗自重 =5.0t</p><p>　　箕斗總高 =9450mm</p><p>　　箕斗中心距 =1870mm</p>

35、;<p>　　2.3 提升鋼絲繩的選擇設(shè)計(jì)</p><p>　　2.3.1 提升鋼絲繩的結(jié)構(gòu)</p><p>　　提升鋼絲繩是把一定數(shù)量的細(xì)鋼絲捻成股，再把若干個(gè)股圍繞繩芯捻成繩。提升鋼絲繩各部分名稱(chēng)如圖2—1所示。</p><p>　　圖2-1 提升鋼絲繩的結(jié)構(gòu)</p><p>　　1-股芯 2-內(nèi)層鋼絲 3-外層鋼絲 4-繩

36、 5-繩股 6-繩芯</p><p>　　礦用鋼絲繩的鋼絲是優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，直徑為0.44mm,更細(xì)的鋼絲容易磨損和腐蝕，在生產(chǎn)中直徑超過(guò)4毫米的鋼絲難以保證理想的抗拉強(qiáng)度和疲勞性能。鋼絲是用圓鋼條冷拔而成的，其抗拉強(qiáng)度為140200kg/。在受到相同終端載荷的情況下，抗拉強(qiáng)度大的鋼絲繩的繩徑可以選擇小的。然而，抗拉強(qiáng)度過(guò)高的鋼絲繩彎曲疲勞性能差。一般情況下，礦井提升鋼絲繩選用155170 kg/為宜。為了提高鋼

37、絲繩的抗腐蝕能力，鋼絲表面可通過(guò)鍍鋅加以保護(hù)。鋼絲韌性號(hào)可以分為特號(hào)、I號(hào)、II號(hào)。升降人員用繩一定要用特號(hào)鋼絲繩，提煤的主提升鋼絲繩可以用特號(hào)或者I號(hào)鋼絲繩。</p><p>　　在把鋼絲捻成股時(shí)有一個(gè)股芯，在把股捻成繩時(shí)有一個(gè)繩芯。股芯一般是鋼絲，繩芯一般有金屬繩芯和纖維繩芯兩種，前者是由鋼絲組成的，后者可以用劍麻、黃麻或有機(jī)纖維制成。繩芯的作用就是支持繩股，使繩富有彈性，并且可以貯存潤(rùn)滑油，從而防止內(nèi)部鋼絲

38、腐蝕生銹，減少鋼絲之間的摩擦。</p><p>　　2.3.2 提升鋼絲繩的類(lèi)型及特點(diǎn)</p><p>　　提升鋼絲繩的類(lèi)型有以下幾種：</p><p>　　點(diǎn)接觸、線接觸及面接觸鋼絲繩；</p><p>　　右捻、左捻、同向捻及交互捻鋼絲繩；</p><p>　　圓形股和異形股鋼絲繩；</p><

39、p><b>　　不旋轉(zhuǎn)鋼絲繩；</b></p><p><b>　　密封鋼絲繩；</b></p><p><b>　　扁鋼絲繩；</b></p><p><b>　　不松散鋼絲繩。</b></p><p>　　此外，選擇鋼絲繩時(shí)需考慮以下因素：<

40、;/p><p>　?。?）在礦井淋水大，酸堿度較高且作為出風(fēng)井中的提升鋼絲繩，由于腐蝕嚴(yán)重而影響了鋼絲繩的適用壽命，應(yīng)選用鍍鋅鋼絲繩；</p><p>　?。?）以磨損為主要損壞原因時(shí)，應(yīng)選用外層鋼絲繩直徑比內(nèi)層粗的鋼絲繩，如6×7，6×(19)或三角股等；</p><p>　　（3）以彎曲疲勞斷絲為主要損壞原因時(shí)，可選用內(nèi)外層鋼絲直徑差值小的線接觸

41、式或異形鋼絲繩，如6T(25)，6W(19)等；</p><p>　　（4）用于高溫和有明火的煤礦殲石山等處的提升鋼絲繩，可選用帶金屬繩芯的鋼絲繩。</p><p>　　（5）實(shí)踐認(rèn)為，煤礦提升用繩用同向捻鋼絲繩為好。</p><p>　　表2-1為各種鋼絲繩的主要特點(diǎn)。</p><p>　　表2—1 各種鋼絲繩的主要特點(diǎn)</p>

42、<p>　　2.3.3 提升鋼絲繩的選擇計(jì)算</p><p>　　2.3.3.1選擇原則</p><p>　　鋼絲繩在工作時(shí)受到種應(yīng)力作用，如靜應(yīng)力、動(dòng)應(yīng)力、扭轉(zhuǎn)應(yīng)力、彎曲應(yīng)力、接觸應(yīng)力、捻制應(yīng)力及擠壓應(yīng)力等，這些應(yīng)力反復(fù)作用將導(dǎo)致鋼絲的疲勞破斷，這就是鋼絲繩破損的主要原因；另外鋼絲繩破損及銹蝕將影響鋼絲繩的性能和破損。因此，全面綜合反映上述應(yīng)力的疲勞計(jì)算是一個(gè)較復(fù)雜的問(wèn)題，

43、雖然國(guó)內(nèi)外學(xué)者在這方面作了大量的研究工作，并取得了一些成就，但由于鋼絲繩的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，影響因素較多，鋼絲繩強(qiáng)度計(jì)算理論還沒(méi)有完善，一些計(jì)算公式還不能夠確切地反映真實(shí)的應(yīng)力情況。我國(guó)礦用鋼絲繩是按照《煤礦安全規(guī)程》的規(guī)定：鋼絲繩應(yīng)按照最大靜載荷并且考慮一定安全系數(shù)的方法進(jìn)行計(jì)算。</p><p>　　安全系數(shù)指鋼絲繩鋼絲拉斷力總和與鋼絲繩計(jì)算靜拉力之比。但應(yīng)當(dāng)注意，安全系數(shù)并不是代表鋼絲繩真正具有的強(qiáng)度儲(chǔ)備，只是表示

44、在此條件下經(jīng)過(guò)實(shí)踐證明鋼絲繩可以安全運(yùn)行。我國(guó)《煤礦安全規(guī)程》對(duì)提升鋼絲繩的安全系數(shù)規(guī)定如表2—2所示。</p><p>　　表2—2 提升鋼絲繩安全系數(shù)表</p><p>　　2.3.3.2 選擇計(jì)算</p><p>　?。?）計(jì)算鋼絲繩每米重量</p><p>　　圖2—2為單繩提升鋼絲繩計(jì)算示意圖。</p><p&g

45、t;　　圖2-2 單繩提升鋼絲繩計(jì)算示意圖</p><p>　　由圖可知，鋼絲繩最大靜載荷在A點(diǎn)，其值為：</p><p><b>　　式（2.9）</b></p><p>　　式中 ——鋼絲繩最大計(jì)算靜載荷，kg；</p><p>　　——容器一次提升量，kg;</p><p>　　——容器自重

46、，kg；</p><p>　　——鋼絲繩每米重量，kg/m;</p><p>　　——鋼絲繩最大懸垂長(zhǎng)度，m。</p><p><b>　　式（2.10）</b></p><p>　　式中 ——井架高度，m,箕斗提升：，取。</p><p>　　根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》，如果保證鋼絲繩安全工作，必須

47、滿足式（2.11）</p><p><b>　　式（2.11）</b></p><p>　　式中 ——鋼絲繩的抗拉強(qiáng)度，kg/,??；</p><p>　　——鋼絲繩中所有鋼絲斷面積之和，;</p><p>　　——鋼絲繩安全系數(shù)，《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定，主井箕斗提升，，取。</p><p>　　上式

48、中和是兩個(gè)未知數(shù)，為解上式需找出和的關(guān)系。</p><p><b>　　式（2.12）</b></p><p>　　式中 ——鋼絲繩的比重，，取=0.009。</p><p>　　將式（2.12）帶入式（2.11）并化簡(jiǎn)：</p><p><b>　　式（2.13）</b></p>&

49、lt;p>　　將的值代入是（2.13）中得：</p><p><b>　　式（2.14）</b></p><p>　　根據(jù)上述P值，選用6×19普通圓股鋼絲繩，其有關(guān)數(shù)據(jù)：</p><p>　　鋼絲繩直徑d=37mm,鋼絲直徑=2.4mm,鋼絲繩每米重量=4.871kg/m,鋼絲繩抗拉強(qiáng)度，全部鋼絲斷裂力之和=87600kg，&

50、lt;/p><p>　?。?）鋼絲繩選出后，要按照實(shí)際所選鋼絲繩的數(shù)據(jù)校核其安全系數(shù)，可通過(guò)式（2.15）求得：</p><p><b>　　式（2.15）</b></p><p><b>　　故所選鋼絲繩可用。</b></p><p>　　2.4 提升機(jī)的選擇設(shè)計(jì)</p><p&g

51、t;　　2.4.1 提升機(jī)的類(lèi)型</p><p>　　我國(guó)目前生產(chǎn)和使用的提升機(jī)可分為兩大類(lèi)：?jiǎn)卫K纏繞式提升機(jī)和多繩摩擦式提升機(jī)。單繩纏繞式提升機(jī)是較早出現(xiàn)的一種提升機(jī)，它的工作原理較簡(jiǎn)單，就是把鋼絲繩一段固定住并且纏繞在提升機(jī)滾筒上，另一端則繞過(guò)井架天輪懸掛提升容器。然后利用滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)方向的不同，將鋼絲繩纏上或放松，來(lái)完成提升或下放容器的工作。單繩纏繞式提升機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，但只適用于淺井及中等深度的礦井，而

52、且終端載荷不能太大。對(duì)深井且終端裁荷較大時(shí)，提升鋼絲繩和提升機(jī)卷筒直徑很大，造成體積龐大，重力猛增，使提升鋼絲繩和提升機(jī)在運(yùn)輸、制造和使用上都有諸多不便。所以在一定程度上限制了單繩纏繞式提升機(jī)在深井中的使用。多繩摩擦式提升機(jī)的工作原理是通過(guò)利用摩擦傳遞動(dòng)力，就和皮帶傳輸機(jī)的傳動(dòng)原理是一樣的，這類(lèi)提升機(jī)的特點(diǎn)是體積小、重量輕，且適用于中等深度和比較深的礦井。</p><p>　　2.4.2 單繩纏繞式提升機(jī)的分類(lèi)和

53、結(jié)構(gòu)</p><p>　　按滾筒數(shù)目的不同，單繩纏繞式提升機(jī)可以分為雙滾筒和單滾筒提升機(jī)兩種：雙滾筒提升機(jī)在主軸上裝有兩個(gè)滾筒，其中一個(gè)用鍵固定在主軸之上，稱(chēng)為固定滾筒死滾筒或固定滾筒；另一個(gè)滾筒滑裝在主軸上，用調(diào)繩離合器與主軸連接，稱(chēng)為活滾筒或游動(dòng)滾筒。將兩個(gè)滾筒做成這種結(jié)構(gòu)的目的，是為了在需要時(shí)兩個(gè)滾筒可以有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，這樣可以更方便地調(diào)節(jié)繩長(zhǎng)或更換水平。單滾筒提升機(jī)只有一個(gè)滾筒，一般情況下用于單鉤提升。<

54、;/p><p>　　礦井提升機(jī)是礦井提升設(shè)備中的動(dòng)力部分，主要由主軸裝置、調(diào)繩離合器、減速器、深度指示器、電動(dòng)機(jī)、制動(dòng)系統(tǒng)、電控系統(tǒng)和操縱臺(tái)等組成。</p><p>　　2.4.2.1 主軸裝置</p><p>　　提升機(jī)主軸裝置包括滾筒、主軸、主軸承，在雙筒提升機(jī)中還包含有調(diào)繩離合器。</p><p>　　滾筒的筒殼通過(guò)輪輻、輪轂用鍵固定在軸上

55、（固定滾筒），筒殼外邊通常都設(shè)有木襯，木襯上車(chē)有螺旋導(dǎo)槽，目的是使鋼絲繩在滾筒上作規(guī)則排列，并減少鋼絲繩的磨損。在多層纏繞情況下，《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定：滾筒必須要設(shè)有帶繩槽的襯墊。</p><p>　　2.4.2.2 調(diào)繩離合器</p><p>　　雙滾筒提升機(jī)一般都裝有調(diào)繩離合器，它的作用是使活滾筒與主軸連接或脫開(kāi)，從而方便在調(diào)節(jié)繩長(zhǎng)或更換提升水平時(shí)，使死滾筒與活滾筒有相對(duì)運(yùn)動(dòng)。調(diào)繩離合

56、器基本上可以分為三種類(lèi)型：齒輪離合器、摩擦離合器、蝸輪蝸桿離合器。一般應(yīng)用比較多的是齒輪離合器。</p><p>　　2.4.2.3 減速器</p><p>　　根據(jù)提升速度的要求．提升機(jī)主鈾轉(zhuǎn)速一般為40～60 r／min，然而拖動(dòng)提升機(jī)的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速一般為290～980 r／min，所以，除采用低速直流電機(jī)拖動(dòng)外，不能夠把電動(dòng)機(jī)與主鈾直聯(lián)，必須通過(guò)減速器。</p><

57、p>　　我國(guó)提升機(jī)減速器曾經(jīng)用過(guò)的速比有：30；20；15.5；12.5；11.5；10.5；9.5；7.35。JK型提升機(jī)的減速器是屬于二級(jí)圓弧齒輪減速器，其減速比是30；20；11.5；10.5。減速器低速軸采用齒輪聯(lián)軸器與主軸相連，而高速軸則采用彈性聯(lián)軸器與電機(jī)軸相連</p><p>　　2.4.2.4深度指示器</p><p>　　深度指示器的作用是：</p>

58、<p>　?。?）容器接近井口停車(chē)位置的時(shí)候發(fā)出減速信號(hào)；</p><p>　?。?）向司機(jī)指示提升容器在礦井中的位置；</p><p>　?。?）當(dāng)提升容器過(guò)卷時(shí)，終點(diǎn)開(kāi)關(guān)切斷安全保護(hù)回路，然后進(jìn)行安全制動(dòng)；</p><p>　?。?）減速階段用限速裝置進(jìn)行過(guò)速保護(hù)。</p><p>　　深度指示器類(lèi)型較多，按其動(dòng)作原理可以分為機(jī)

59、械式，機(jī)械電氣混合式和數(shù)字式等。</p><p>　　KJ系列提升機(jī)采用了機(jī)械牌坊式深度指示器，這種深度指示器在我國(guó)礦山應(yīng)用比較多，它的優(yōu)點(diǎn)是指示清楚，工作可靠；缺點(diǎn)就是體積較大，指示精度不高，不方便實(shí)現(xiàn)提升機(jī)的遠(yuǎn)程控制。所以，JK新系列提升機(jī)采用結(jié)構(gòu)緊湊的同步聯(lián)系式圓盤(pán)深度指示器。它由兩部分組成：深度指示器傳動(dòng)裝置（發(fā)送部分）以及深度指示盤(pán)（接受部分）。數(shù)字式深度指示器在我國(guó)使用不多，還處于研究階段。</

60、p><p>　　2.4.2.5 制動(dòng)系統(tǒng)</p><p>　　制動(dòng)系統(tǒng)的組成是制動(dòng)器(也稱(chēng)閘)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。制動(dòng)器是直接作用在制動(dòng)盤(pán)或制動(dòng)輪上產(chǎn)生制動(dòng)力矩的部分，它按照結(jié)構(gòu)形式分為盤(pán)式閘及塊式閘等。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)則是控制并調(diào)節(jié)制動(dòng)力矩的部分。它按傳動(dòng)能源可分為油壓、氣壓或彈簧。制動(dòng)器的作用有以下幾個(gè)：</p><p>　　（1）在提升機(jī)的正常操作中，對(duì)提升機(jī)進(jìn)行速度控制，在提升

61、結(jié)束時(shí)可靠地閘住提升機(jī)，即通常所說(shuō)的正常停車(chē)。；</p><p>　?。?）如果發(fā)生緊急事故，能迅速地并按要求減速，閘住提升機(jī)，即安全制動(dòng)。</p><p>　?。?）在減速階和下方重物的時(shí)候，對(duì)提升機(jī)進(jìn)行控制，即工作制動(dòng)。</p><p>　?。?）對(duì)于雙滾筒提升機(jī)，在調(diào)節(jié)繩長(zhǎng)、更換鋼絲繩及更換水平時(shí)，應(yīng)該能夠閘住提升機(jī)活滾筒，松開(kāi)死滾筒。</p>

62、<p>　　我國(guó)生產(chǎn)的礦井提升機(jī)主要采用盤(pán)閘制動(dòng)系統(tǒng)，它包括了盤(pán)閘制動(dòng)器和液壓站兩部分。盤(pán)閘制動(dòng)系統(tǒng)與塊閘制動(dòng)系統(tǒng)相比較，它的優(yōu)點(diǎn)是重量小，結(jié)構(gòu)緊湊，安全性好，動(dòng)作靈敏。</p><p>　　2.4.3 提升機(jī)的選擇計(jì)算</p><p>　　2.4.3.1 提升機(jī)滾筒直徑</p><p>　　提升機(jī)滾筒直徑是選擇計(jì)算提升機(jī)的基本參數(shù)之一。選擇滾筒直徑主要的

63、原則是鋼絲繩在滾筒上纏繞時(shí)不會(huì)產(chǎn)生過(guò)大彎曲應(yīng)力，以方便保持其具有一定的承載能力和使用壽命。理論與實(shí)踐都已證明，繞經(jīng)卷筒及天輪的鋼絲繩，它的彎曲應(yīng)力的大小和疲勞壽命，取決于滾筒與鋼絲繩直徑之比。在同一鋼絲繩直徑這一條件下，滾筒的直徑越大，彎曲應(yīng)力則越低；而鋼絲繩直徑不同，滾筒直徑相同的條件下，繩徑越小，即D/d越大，彎曲應(yīng)力越低。在承受相同試驗(yàn)荷載的情況下，D/d值越大，鋼絲繩可以承受的反復(fù)彎曲次數(shù)越高，壽命愈長(zhǎng)。根據(jù)以上的兩點(diǎn)，《煤礦安

64、全規(guī)程》規(guī)定：對(duì)于安裝在地面上的提升機(jī)：</p><p><b>　　式（2.16）</b></p><p><b>　　式（2.17）</b></p><p>　　式中 D——滾筒直徑，mm ；</p><p>　　d——鋼絲繩直徑，mm ；</p><p>　　——鋼絲繩

65、中最粗的鋼絲直徑，mm 。</p><p>　　2.4.3.2選擇標(biāo)準(zhǔn)提升機(jī)</p><p>　　根據(jù)計(jì)算結(jié)果，選用滾筒直徑為3.5米的提升機(jī)是適合的，對(duì)2JK-3.5/11.5型提升機(jī)需檢驗(yàn)滾筒寬度B及提升機(jī)強(qiáng)度。</p><p>　　雙滾筒提升機(jī)，每個(gè)滾筒實(shí)際容繩寬度為：</p><p><b>　　式（2.18）</b&

66、gt;</p><p>　　式中 ——提升機(jī)所需的滾筒纏繩寬度，mm；</p><p>　　——纏繞在滾筒圓周表面上相鄰兩繩圈間隙寬度，取=3mm ；</p><p>　　——多層纏繞時(shí)平均纏繞直徑，即</p><p><b>　　式（2.19）</b></p><p>　　k ——纏繞層數(shù)，《

67、煤礦安全規(guī)程》規(guī)定：專(zhuān)為升降物料的，準(zhǔn)許纏2層。故取k=2 。</p><p>　　所以滾筒寬度滿足要求。</p><p>　　2.4.3.3提升機(jī)強(qiáng)度驗(yàn)算</p><p><b>　　式（2.20）</b></p><p><b>　　式（2.21）</b></p><p>

68、;<b>　　計(jì)算得： </b></p><p>　　式中 ——鋼絲繩實(shí)際最大靜張力，kg；</p><p>　　——鋼絲繩實(shí)際最大靜張力差，kg。</p><p><b>　　強(qiáng)度校核合格。</b></p><p>　　通過(guò)上述計(jì)算，說(shuō)明選用2JK-3.5/11.5型提升機(jī)是合適的。</p&

69、gt;<p>　　其相關(guān)數(shù)據(jù)：D=3500mm,B=1700mm,i=11.5,[ ]=17000kg,[ ]=11500kg,=</p><p><b>　　12m/s。</b></p><p><b>　　2.5 天輪的選擇</b></p><p>　　天輪安裝在井架上，它的作用是引導(dǎo)、支撐鋼絲繩轉(zhuǎn)向，根

70、據(jù)煤炭工業(yè)部的標(biāo)準(zhǔn)，天輪分為以下三種：（1）井上的固定天輪；（2）鑿并及井下的固定天輪；（3）游動(dòng)天輪。</p><p>　　天輪的結(jié)構(gòu)形式也可分為三種類(lèi)型：直徑小于3000 mm時(shí)，采用整體鑄鋼結(jié)構(gòu)；直徑為3500mm時(shí)，采用模壓焊接結(jié)構(gòu)；直徑為4000mm時(shí)，采用模壓鉚接結(jié)構(gòu)。</p><p>　　根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定，對(duì)于安裝在井上的天輪且鋼絲繩與天輪的圍抱角小于時(shí)，用下式計(jì)算選

71、擇天輪直徑：</p><p><b>　　式（2.22）</b></p><p><b>　　式（2.23）</b></p><p>　　式中 ——天倫直徑，mm 。</p><p><b>　　故選用天輪。</b></p><p><b>　

72、　2.6預(yù)選電動(dòng)機(jī)</b></p><p>　　在計(jì)算新井提升設(shè)備需要選用新電動(dòng)機(jī)時(shí)，可以用下式估算功率：</p><p><b>　　式（2.24）</b></p><p>　　式中 P——電動(dòng)機(jī)估算功率，kw;</p><p>　　K——礦井阻力系數(shù)，箕斗提升K=1.15;</p><

73、p>　　——考慮提升系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，有加、減速度及鋼絲繩重力等因素影響的系數(shù)，取=1.3;</p><p>　　——減速器的效率，二級(jí)傳動(dòng)為0.85。</p><p>　　電動(dòng)機(jī)的估算轉(zhuǎn)數(shù)由最大提升速度來(lái)確定，用下式計(jì)算:</p><p>　　式中 ——電動(dòng)機(jī)的估算轉(zhuǎn)數(shù)，r/min;</p><p>　　i——減速器傳動(dòng)比；</p&g

74、t;<p>　　根據(jù)電動(dòng)機(jī)的估算功率和轉(zhuǎn)數(shù)先暫選YR1000-8/1108型三相交流線繞型異步電動(dòng)機(jī)，其主要參數(shù)如下：</p><p>　　額定功率 =1000 KW；</p><p>　　額定轉(zhuǎn)數(shù) =741 r/min；</p><p>　　過(guò)負(fù)荷系數(shù) =2.15；</p><p>　　轉(zhuǎn)子飛輪轉(zhuǎn)距

75、 =6540N.；</p><p>　　電動(dòng)機(jī)效率 =92%。</p><p>　　3 提升機(jī)與井筒相對(duì)位置</p><p>　　當(dāng)井筒位置已確定后，重要的是正確選擇提升機(jī)的安裝地點(diǎn)。在決定提升機(jī)安裝地點(diǎn)時(shí)，一般需要考慮一下的問(wèn)題：礦井地面工業(yè)廣場(chǎng)的布置、井下所留有的安全煤柱位置和尺寸、井筒四周的地形條件和地面運(yùn)輸生產(chǎn)系統(tǒng)等。用箕斗提升的時(shí)候，提升機(jī)房應(yīng)位于卸

76、載方向?qū)?cè)。對(duì)于井架上的天輪，根據(jù)提升機(jī)的類(lèi)型和用途、提升機(jī)房地點(diǎn)以及容器在井筒中的布置，裝在同一水平軸線上或者是同一垂直面上。</p><p>　　當(dāng)提升機(jī)安裝地點(diǎn)選好后，就要考慮以下五個(gè)因素：井架高度、鋼絲繩弦長(zhǎng)、提升機(jī)滾筒軸線與井筒中心線的距離、傾角和偏角，它們影響著提升機(jī)與井筒的相對(duì)位置，并且相互影響相互制約。圖3—1為提升機(jī)與井筒相對(duì)位置圖。</p><p>　　圖3-1 提升機(jī)

77、與井筒相對(duì)位置圖</p><p><b>　　3.1井架高度</b></p><p>　　參考圖3-1，井架高度應(yīng)該是由下列部分組成：</p><p><b>　　式（3.1）</b></p><p>　　式中 ——井架高度，m；</p><p>　　——容器全高，由容器底至

78、連接裝置最上面一個(gè)繩卡的距離，m，查得JL－6型箕斗的全高=9.45m；</p><p>　　——過(guò)卷高度，實(shí)現(xiàn)安全制動(dòng)時(shí)，,是提升機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)最大速度， 是安全制動(dòng)減速度（），取，S是安全制動(dòng)時(shí)容器所經(jīng)過(guò)的距離，經(jīng)計(jì)算S=10.94，S，取10.94；</p><p><b>　　——天輪半徑，m。</b></p><p><b>　　

79、將圓整成39m。</b></p><p>　　3.2提升機(jī)滾筒中心至井筒中鋼絲繩間水平距離</p><p>　　一般情況下，在提升機(jī)房與井筒之間很難再設(shè)置其他建筑物，所以為了節(jié)省占地面積，滾筒中心至井筒中鋼絲繩間水平距離盡量小一點(diǎn)好。但是根據(jù)井架天輪受力情況又能夠看出，為了提高井架穩(wěn)定性，在提升機(jī)房與井筒之間，設(shè)有井架斜撐。斜撐基礎(chǔ)與井筒中心的水平距離大概為0.6左右，若取的過(guò)

80、小，導(dǎo)致無(wú)法安裝斜撐是不合理的?？紤]上述原因，的最小值可按經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：</p><p><b>　　式（3.2）</b></p><p>　　考慮到減輕“咬繩”現(xiàn)象，取=31m。</p><p><b>　　3.3 鋼絲繩弦長(zhǎng)</b></p><p>　　鋼絲繩的弦長(zhǎng)指的是鋼絲繩離開(kāi)滾筒處到鋼絲繩

81、與天輪接觸點(diǎn)的一段繩長(zhǎng)。參考圖3-1可以看出，上下兩條弦長(zhǎng)不是完全相等的。但可以近似地以滾筒中心到天輪中心的距離計(jì)算弦長(zhǎng)。</p><p>　　當(dāng)井架高度和滾筒中心線到井筒中鋼絲繩間水平距離都已經(jīng)確定時(shí)，弦長(zhǎng)即為定值。按下式求出：</p><p><b>　　式（3.3）</b></p><p>　　式中——滾筒中心線與井口水平的高差，m ，從

82、2JK-3.5/11.5型提升機(jī)的數(shù)據(jù)中查得滾筒中心線高出提升機(jī)房地面700mm，考慮到提升機(jī)房與室外地坪高差，提升機(jī)室外地坪與井口水平差后，取取=1.5 m。</p><p>　　由于實(shí)際弦長(zhǎng)是47.71m，鋼絲繩弦長(zhǎng)在運(yùn)轉(zhuǎn)中振動(dòng)不大，不會(huì)跳離天輪輪緣。</p><p>　　3.4 鋼絲繩的偏角</p><p>　　鋼絲繩的偏角指的是鋼絲繩弦與通過(guò)的天輪平面所成的

83、角度，偏角分為外偏角和內(nèi)偏角。由圖3-2可見(jiàn)，在提升過(guò)程中，隨著滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)，偏角是有變化的。當(dāng)右鉤還沒(méi)有開(kāi)始提升時(shí)，右鉤鋼絲繩形成了最大外偏角，而且這個(gè)時(shí)候左鉤鋼絲繩形成最大內(nèi)偏角。同樣，當(dāng)右鉤提升結(jié)束的時(shí)候，左鉤鋼絲繩形成了最大外偏角，而這時(shí)右鉤形成了最大內(nèi)偏角。</p><p>　　鋼絲繩的偏角過(guò)大有兩個(gè)缺點(diǎn)：</p><p>　?。?）使鋼絲繩與天輪輪緣的磨損加劇，并使鋼絲繩使用壽命降

84、低。磨損嚴(yán)重時(shí)，還可能引起斷繩事故；</p><p>　　（2）在某些情況下，鋼絲繩纏向滾筒時(shí)會(huì)發(fā)生“咬繩”現(xiàn)象。從圖3—2中可看出，若鋼絲繩內(nèi)偏角過(guò)大，弦長(zhǎng)奔離段與鄰圈鋼絲繩不是相離而是相交，如圖中A點(diǎn)所示，這就是“咬繩”現(xiàn)象。即使在內(nèi)偏角不太大的情況下，因?yàn)闈L筒上繩圈間隙較小、滾筒直徑較大或鋼絲繩直徑較大，都會(huì)導(dǎo)致“咬繩”?！耙ЮK”加劇了鋼絲繩的磨損。</p><p>　　通過(guò)對(duì)偏角的

85、分析，可以得出以下的結(jié)論：最大外偏角和最大內(nèi)偏角都不得超過(guò)，作單層纏繞時(shí)，最大內(nèi)偏角還應(yīng)該要保證不咬繩。</p><p>　　圖3-2 鋼絲繩在滾筒上纏繞時(shí)“咬繩”示意圖</p><p><b>　　最大外偏角：</b></p><p><b>　　式（3.4）</b></p><p>　　式中 B

86、——提升機(jī)滾筒寬度，m ；</p><p>　　S——兩箕斗中心距，m，僅安裝一套提升設(shè)備，6噸箕斗采用罐道時(shí)，查得S=1.87m;</p><p>　　a——兩滾筒之間的間隙，m，查2JK-3.5/11.5型提升機(jī)兩滾筒中心距為1.84m,故a=1.84-1.7=0.14m；</p><p>　　——鋼絲繩纏在滾筒上的繩圈間隙，m,取。</p>&l

87、t;p>　　單層纏繞時(shí)最大內(nèi)偏角：</p><p><b>　　式（3.5）</b></p><p>　　多層纏繞時(shí)最大內(nèi)偏角：</p><p><b>　　式（3.6）</b></p><p>　　分析上述諸值，完全符合《煤炭安全規(guī)程》的要求，是安全的。</p><p&g

88、t;　　3.5 提升機(jī)滾筒的下出繩角</p><p>　　鋼絲繩弦與水平面之間的夾角稱(chēng)為滾筒鋼絲繩的出繩角，而出繩角大小影響提升機(jī)主軸的受力情況。當(dāng)大于零的時(shí)候鋼絲繩拉力有一向上分力可以抵消一部分主軸的重力，減少了重力彎矩，相對(duì)提高了主軸的強(qiáng)度。所以滾筒實(shí)際的出繩角度增大是對(duì)提升機(jī)主軸的工作有利，限制了下出繩角的最小值是15°，是因?yàn)橄鲁隼K角過(guò)小，鋼絲繩有可能與提升機(jī)基礎(chǔ)相接觸，會(huì)使鋼絲繩的磨損增大。對(duì)

89、于JK型提升機(jī)下出繩角不應(yīng)該小于15°。所以下出繩角β值為：</p><p><b>　　式（3.7）</b></p><p>　　由于實(shí)際下出繩角大于15，因此是符合要求的。</p><p>　　4　提升系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)參數(shù)計(jì)算</p><p>　　為了保證空、重箕斗在卸載曲軌內(nèi)運(yùn)行的穩(wěn)定性和停車(chē)的準(zhǔn)確性，

90、采用六階段速度圖。</p><p>　　4.1 提升系統(tǒng)的動(dòng)力方程式</p><p>　　4.1.1 提升系統(tǒng)的靜阻力</p><p>　　提升系統(tǒng)的靜阻力包括有益載荷、容器自重、鋼絲繩的重量和礦井阻力等形成。礦井阻力指的是井筒中氣流和罐道對(duì)容器的阻力，鋼絲繩在天輪和滾筒上的彎曲阻力及天輪軸承的阻力等。圖4-1是提升系統(tǒng)示意圖，研究空、重容器均已運(yùn)行了X米時(shí)的靜阻力

91、，這時(shí)靜阻力可用下式表示：</p><p><b>　　式（4.1）</b></p><p>　　圖4-1提升系統(tǒng)示意圖</p><p>　　4.1.2 提升系統(tǒng)的變位質(zhì)量</p><p>　　為了方便計(jì)算總的慣性力，可以把各運(yùn)動(dòng)部分的質(zhì)量都變位到滾筒表面纏繞的圓周上，這個(gè)地方的線加速度就是提升容器的加速度。條件是變位前

92、后的動(dòng)能相等，系統(tǒng)變位質(zhì)量的總和就是提升系統(tǒng)的總變位質(zhì)量。</p><p>　　提升系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)部分可以分成直線運(yùn)動(dòng)和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)兩個(gè)部分，作直線運(yùn)動(dòng)的部分是提升容器、有益載荷和提升鋼絲繩。它們的速度和加速度就等于提升機(jī)滾筒表面速度、加速度，所以它們的變位質(zhì)量與實(shí)際質(zhì)量相同；作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的部件為是：提升機(jī)的旋轉(zhuǎn)部件（包括減速器）、天輪以及電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子。提升機(jī)和天輪的變位質(zhì)量可以在其技術(shù)規(guī)格表中查出。所以只有電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子變位重量

93、需要計(jì)算。</p><p>　　電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的變位質(zhì)量為：</p><p><b>　　式（4.2）</b></p><p>　　每根鋼絲繩的重量是全繩長(zhǎng)乘上每米重量P，所以?xún)筛摻z繩的總重量為：</p><p><b>　　式（4.3）</b></p><p>　　式中

94、——提升鋼絲繩全長(zhǎng)，m ；</p><p>　　——為減少鋼絲繩固定點(diǎn)的拉力，在滾筒上纏三圈摩擦圈繩長(zhǎng)度，m ；</p><p>　　——實(shí)驗(yàn)用繩長(zhǎng)度，m;</p><p>　　——多層纏繞的錯(cuò)繩用繩長(zhǎng)，m ，取=2圈。</p><p>　　提升機(jī)旋轉(zhuǎn)部分的變位重量由滾筒、主軸、減速器和聯(lián)軸器等組成，可以從提升機(jī)規(guī)格表中查出，用表示。天輪的變

95、位重量則用表示，它也可以從天輪規(guī)格表中查出。提升系統(tǒng)的總變位質(zhì)量為：</p><p><b>　　式（4.4）</b></p><p>　　式中 ——提升系統(tǒng)的總變?yōu)橹亓?，KN；</p><p>　　——提升機(jī)的變位重量，KN；</p><p>　　——電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的變位重量，KN。</p><p>

96、;　　4.1.3主加減速度、的選擇和計(jì)算</p><p>　　提升系統(tǒng)動(dòng)力方程式的常用形式為：</p><p><b>　　式（4.5）</b></p><p>　　上式表示加速度a與托動(dòng)力的關(guān)系，已知加速度就可求出需要的拖動(dòng)力，反之，已知托動(dòng)力也可求出加速度。</p><p>　　在確定加（減）速度時(shí)，纏繞式提升設(shè)備受

97、到《煤礦安全規(guī)程》、減速器能力及電動(dòng)機(jī)能力的限制。</p><p>　　4.1.3.1主加速度的選擇和計(jì)算</p><p>　?。?）減速器能力對(duì)加速度的限制必須滿足下式：</p><p><b>　　式（4.6）</b></p><p>　　式中 ——減速器的最大扭矩，可從提升機(jī)的技術(shù)規(guī)格表中查出。</p>

98、<p>　?。?）電動(dòng)機(jī)能力對(duì)加速度的限制必須滿足下式：</p><p><b>　　式（4.7）</b></p><p>　　式中 ——電動(dòng)機(jī)的額定拖動(dòng)力，N ；</p><p><b>　　式（4.8）</b></p><p>　?。?）《煤礦安全規(guī)程》對(duì)升降物料的加、減速度規(guī)程的

99、限制是，一般在豎井，加、減速度最大不超過(guò)。</p><p>　　加速度受上述三個(gè)條件限制，取其中的最小值，所以取。</p><p>　　4.1.3.2主減速度的選擇和計(jì)算</p><p>　　綜合考慮后，按自由滑行方式確定減速度。在自由滑行整個(gè)減速階段，拖動(dòng)力為零。不帶尾繩的靜力不平衡提升系統(tǒng)的靜阻力不斷變化，使得減速階段的實(shí)際減速度是變量。此時(shí)，與之相應(yīng)的速度變化

100、、時(shí)間和形成等計(jì)算方法也需要改變。不過(guò)減速時(shí)間很短，靜力不平衡程度不是太大，可近似地認(rèn)為減速度階段減速度是常量。減速終了時(shí)的減速度為:</p><p><b>　　式（4.9）</b></p><p>　　減速終了時(shí)的減速度是減速整個(gè)過(guò)程中最小的，所以取。</p><p>　　4.2提升系統(tǒng)速度圖和力圖的計(jì)算</p><p&

101、gt;　　4.2.1提升速度圖參數(shù)計(jì)算</p><p>　　對(duì)于箕斗提升，其開(kāi)車(chē)與停車(chē)，無(wú)論是自動(dòng)、手動(dòng)，均要按規(guī)律準(zhǔn)確進(jìn)行。在提升過(guò)程中，電動(dòng)機(jī)以初加速度啟動(dòng)，使得井上箕斗脫離卸載曲軌時(shí)的速度，不超過(guò)=1.5m/s，箕斗脫離卸載曲軌后，電動(dòng)機(jī)以主加速度運(yùn)行，加速度為，經(jīng)過(guò)主加速時(shí)間s，行程m后，提升機(jī)的速度達(dá)到最大運(yùn)行速度m/s，接著電動(dòng)機(jī)就開(kāi)始在自然特性曲線上作等速運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)s，行程m后。此時(shí)采取恰當(dāng)?shù)臏p速方

102、式以減速度進(jìn)行減速，運(yùn)行s，行程m?；吩谕＼?chē)之前，設(shè)計(jì)有一等速爬行階段，到最后提升機(jī)加閘制動(dòng)停車(chē)。所以，箕斗提升采用了六階段速度圖，如圖4—2所示。</p><p>　　圖4-2 箕斗提升速度圖</p><p>　　4.2.1.1 初加速階段</p><p>　　新標(biāo)準(zhǔn)系列的箕斗卸載曲軌行程，卸載曲軌中初加速度為：</p><p><

103、b>　　式（4.10）</b></p><p>　　卸載曲軌中初加速時(shí)間：</p><p><b>　　式（4.11）</b></p><p>　　4.2.1.2 主加速階段</p><p><b>　　加速時(shí)間：</b></p><p><b>

104、　　式（4.12）</b></p><p>　　主加速階段的行程為：</p><p><b>　　式（4.13）</b></p><p>　　4.2.1.3 爬行階段</p><p><b>　　爬行時(shí)間為：</b></p><p><b>　　式（4.

105、14）</b></p><p>　　箕斗在爬行階段自動(dòng)控制時(shí)，爬行距離取，爬行速度 取。</p><p>　　4.2.1.4 主減速階段</p><p><b>　　主減速階段時(shí)間為：</b></p><p><b>　　式（4.15）</b></p><p>&

106、lt;b>　　主減速階段行程為：</b></p><p><b>　　式（4.16）</b></p><p>　　4.2.1.5 抱閘停車(chē)階段</p><p>　　抱閘停車(chē)的時(shí)間為，可以大約估計(jì)為1 s ；因?yàn)樾谐毯苄?，可以考慮包括在爬行距離內(nèi)不另行計(jì)算。其減速度一般取 。</p><p>　　4.2.

107、1.6 等速階段</p><p><b>　　等速階段行程為：</b></p><p><b>　　式（4.17）</b></p><p><b>　　等速階段時(shí)間為：</b></p><p><b>　　式（4.18）</b></p>&l

108、t;p>　　4.2.1.7 一次提升循環(huán)時(shí)間</p><p><b>　　式（4.19）</b></p><p>　　4.2.2提升系統(tǒng)力圖參數(shù)計(jì)算</p><p>　　將速度圖中每一個(gè)階段的行程還有相應(yīng)的加速度和減速度代到提升系統(tǒng)動(dòng)力方程式（4.5）中，就能夠計(jì)算出提升過(guò)程中的各個(gè)階段的托動(dòng)力。然后就可以畫(huà)出力圖。</p>

109、<p>　　4.2.2.1初加速度階段</p><p>　　提升開(kāi)始時(shí)， ，拖動(dòng)力為：</p><p><b>　　式（4.20）</b></p><p>　　出曲軌， ，拖動(dòng)力為：</p><p><b>　　式（4.21）</b></p><p>　　4.2.

110、2.2主加速階段</p><p>　　主加速階段開(kāi)始時(shí)，，所以拖動(dòng)力為：</p><p><b>　　式（4.22）</b></p><p>　　主加速終束時(shí)， ，所以拖動(dòng)力為：</p><p><b>　　式（4.23）</b></p><p>　　4.2.2.3 等速階段

111、</p><p>　　等速階段開(kāi)始時(shí)，，所以拖動(dòng)力為：</p><p><b>　　式（4.24）</b></p><p>　　等速終了時(shí)， ，所以拖動(dòng)力為：</p><p><b>　　式（4.25）</b></p><p>　　4.2.2.4 減速階段</p>

112、<p>　　減速階段開(kāi)始時(shí)，所以拖動(dòng)力為：</p><p><b>　　式（4.26）</b></p><p>　　減速終了時(shí)， ，所以拖動(dòng)力為：</p><p><b>　　式（4.27）</b></p><p>　　4.2.2.5 爬行階段 </p><p&g

113、t;　　爬行階段開(kāi)始時(shí)，所以拖動(dòng)力為：</p><p><b>　　式（4.28）</b></p><p>　　爬行終了時(shí)， ，所以拖動(dòng)力為：</p><p><b>　　式（4.29）</b></p><p>　　由以上求得的各個(gè)參數(shù)，以時(shí)間為坐標(biāo)圖x軸，作出提升系統(tǒng)的速度圖與力圖如圖4-3<

114、;/p><p>　　5 礦井提升機(jī)的拖動(dòng)和控制 </p><p>　　提升機(jī)的拖動(dòng)和控制需滿足以下要求：（1）調(diào)速性能好；（2）特性曲線要硬；（3）工作方式轉(zhuǎn)換容易；（4）有較高的過(guò)負(fù)荷能力；（5）易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化；（6）投資和運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用低。能符合這些要求的拖動(dòng)設(shè)備，主要是電力拖動(dòng)裝置。一種是交流拖動(dòng)裝置，另一種是直流拖動(dòng)裝置。直流拖動(dòng)裝置與交流拖動(dòng)裝置相比較優(yōu)點(diǎn)是：調(diào)速時(shí)沒(méi)有附加電能損失，低速調(diào)

115、速性能好，且易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。在直流拖動(dòng)裝置中調(diào)速時(shí)，需要改變它激直流電動(dòng)機(jī)的電樞電壓，且需要增設(shè)變用經(jīng)驗(yàn)比較成熟流設(shè)備，或者是采用價(jià)格昂貴的變流機(jī)組。交流拖動(dòng)裝置也有不少優(yōu)點(diǎn)：系統(tǒng)比較簡(jiǎn)單、使用經(jīng)驗(yàn)比較成熟和設(shè)備價(jià)格較低使等。目前我國(guó)廣泛采用的是交流拖動(dòng)裝置。因?yàn)闉榱四軌蚶猛饨与娮枵{(diào)速，必須要使用交流繞線型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)。由于當(dāng)交流電動(dòng)機(jī)外接電阻運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，電動(dòng)機(jī)人工特性曲線過(guò)陡，且低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)穩(wěn)定性較差。目前由于換向器容量的影響，所使用的交流

116、單機(jī)拖動(dòng)裝置的容量限制要在1000 kW以下。若礦井提升機(jī)所需功率超過(guò)l000 kw時(shí)，仍想采用交流拖動(dòng)裝置，則可以使用雙機(jī)拖動(dòng)。</p><p>　　5.1 提升電動(dòng)機(jī)容量的計(jì)算</p><p>　　從提升力圖和速度圖能夠看出，在一次提升循環(huán)中，提升機(jī)滾筒圓周上的速度、拖動(dòng)力都是變化的。之前初選的提升電動(dòng)機(jī)，能不能滿足各種運(yùn)行狀態(tài)的要求，需要通過(guò)驗(yàn)算才能確定。驗(yàn)算內(nèi)容按溫升條件、特殊力條

117、件及過(guò)負(fù)荷條件分別進(jìn)行。</p><p>　　電動(dòng)機(jī)的額定功率指的是電動(dòng)機(jī)在額定負(fù)載下以額定轉(zhuǎn)速連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，它的繞組的溫升不超過(guò)允許值時(shí)的功率。電動(dòng)機(jī)在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中是否過(guò)負(fù)荷的標(biāo)志是其溫升，如果電動(dòng)機(jī)在變化負(fù)荷下運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的溫升和其在某一固定負(fù)荷下運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的溫升相等，就能夠用這個(gè)固定力作為驗(yàn)算電動(dòng)機(jī)功率的依據(jù)，這個(gè)力則稱(chēng)為等效力。</p><p>　　影響電動(dòng)機(jī)溫升的條件除了有產(chǎn)生的熱量外，還

118、有散熱條件，然而散熱條件又與電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速等因素有關(guān)。因此考慮到散熱因素，計(jì)算電動(dòng)機(jī)容量時(shí)不根據(jù)實(shí)際時(shí)間計(jì)算，而以等效時(shí)間計(jì)算。</p><p><b>　　等效力的表達(dá)式為：</b></p><p><b>　　式（5.1）</b></p><p>　　式中 ——提升電動(dòng)機(jī)作用在滾筒圓周上的等效力，N ；</p>

119、<p>　　——等效時(shí)間，s 。</p><p>　　對(duì)于自帶風(fēng)扇裝置的電動(dòng)機(jī)的等效時(shí)間為：</p><p><b>　　式（5.2）</b></p><p>　　式中 ——考慮電動(dòng)機(jī)在低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的散熱不良系數(shù)，一般交流電動(dòng)機(jī)：；</p><p>　　——考慮停車(chē)間歇時(shí)間的散熱不良系數(shù)，一般交流電動(dòng)機(jī):；&

120、lt;/p><p>　　——休止時(shí)間，s 。</p><p>　　項(xiàng)是整個(gè)提升循環(huán)中，變力F的平方對(duì)時(shí)間的積分，因此得出：</p><p><b>　　式（5.3）</b></p><p><b>　　所以等效力為：</b></p><p><b>　　式（5.4）&l

121、t;/b></p><p>　　電動(dòng)機(jī)的等效功率為：</p><p><b>　　式（5.5）</b></p><p>　　5.2 電動(dòng)機(jī)容量的驗(yàn)算</p><p>　　5.2.1按發(fā)熱條件驗(yàn)算</p><p><b>　　式（5.6）</b></p>&

122、lt;p>　　式中 ——初選電動(dòng)機(jī)的額定功率。</p><p>　　5.2.2 按過(guò)負(fù)荷能力驗(yàn)算</p><p><b>　　式（5.7）</b></p><p>　　式中 ——力圖中最大拖動(dòng)力，N ；</p><p>　　——初選電動(dòng)機(jī)的最大過(guò)負(fù)荷系數(shù)。</p><p>　　5.2.3

123、電動(dòng)機(jī)特殊過(guò)負(fù)荷能力驗(yàn)算</p><p><b>　　式（5.8）</b></p><p><b>　　式（5.9）</b></p><p>　　式中 ——過(guò)負(fù)荷力，KN；</p><p>　　——考慮到動(dòng)力的附加系數(shù)，取。</p><p>　　根據(jù)上述三個(gè)條件，可知預(yù)選電