矿井提升机选型设计.docx

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1、矿井提升机选型设计矿井提升设备选型设计 第一章 矿井概述 一、位置、交通及气象 石炭井A矿位于石炭井矿区北部，南邻B矿。本矿距大武口大西洗煤厂为33K，距平罗车站44K，距包头为498K，距洒泉为999K。 二、地形及地貌 矿井地势北高南低，北部及东部且有高山环绕，井口内海拔标高在14801530之间。 三、气象 本区呈大陆性气候，常年干燥少雨，最高气温为7月，38，最低气温为12月至次年1月,-28雨季在69月，最大降雨量为76，风季为1月至次年3月，风力可达10级且多属西北风，冻士深为0.3-1.2米. 四、水文地质 井口水文条件简单，本区气候干燥少雨岩层主要靠大气层降雨补给，地面水的经济

2、条件好，岩层一般比较致密，渗透性极弱，煤层顶、底板岩层渗透系数一般为0.0001cm/s.井口内位于上游已修筑防洪堤,降雨后洪水可排出井田之外. 五、地质构造 本井田以单斜构造为主，地层走向，线以南为N15W倾斜25左右，线以北渐转为N52E，倾角60左右，井田次级褶皱较发青，主要分布在石炭井断层上、下盘，对煤层影响不大。 - 1 - 矿井提升设备选型设计 六、矿井瓦斯、煤尘及发火 本矿瓦斯相对涌出量为5.87m3/T日;CO2涌出量为11.54m3/日吨,属低沼气高CO2矿井。煤尘爆炸指数2939.2%;煤层发火期为612个月。 七、矿井可采煤层和储量 本井田内具体有可采或局部可采煤层七层，

3、二层煤为主要可采层厚度10米，煤层倾角16度，在向斜西翼线达25-40度，可采储量为8520万吨。 八、矿井开拓方式、开采水平及采煤方法 本矿采用立井多水平上山式开拓，分两个水平开采，第一水平+1200，运输水平+1300，向风水平+1370；第二水平，运输水平为+1000。 采煤方法：对溥及中厚煤层采用单一走向多壁，全部垮落采煤法；对厚煤层采倾斜分层，金属网假顶，全部垮落采煤法。 第二章 设计依据 本矿井设计年产量为60万吨，矿井深度Hc270米，装载高度Hz=18米，卸载高度Hx=18米，散煤容重0.92t/n3，年工作日300天，每天工作小时t=14小时，矿井电压等级6KV。 本矿提升方

4、式采用立井双箕斗提升，提升机选择2JK3.5/20单绳缠绕式提升机，提升容器选择JL-6型立井单绳箕斗,钢丝绳选择40mm，6*19的钢丝绳。电动机选择YR800-8/1180型6KV高压三相交流异步电动机。 - 2 - 矿井提升设备选型设计 第三章 矿井提升机选型设计 第一节 提升容器的选择： 容器容量在大小是确定钢丝绳、提升机和电动机的主要参数，而提升 速度是影响提升机工作时间及电能消耗的重要参数。另外，容器的容量与提升速度之间又存在着密切的联系。 一般认为经济的提升速度为：Vj=(0.3-0.5)H，一般取 Vj=0.4H 其中：H:提升高度，双箕斗提升H=Hs+Hx+Hz =370+1

5、8+18 =406m 式中：Hs:矿井深度，Hs=370m Hz:装载水平与井下运输水平的高差。Hz=18m Hx:卸载水平与井口高差箕斗提升Hx=18m 因而，经济提升速度为Vj=0.4H=0.4406=8.06m/s 1. 估算经济提升时间： Tj=VjH+u+ aVj 式中： a:为提升加速度，对于箕斗， a取0.8m/s2 u:为容器爬行阶段附加时间， u取10s ：每次提升终了后的提升时间，可暂取10s 因而： Tj=VjH8.06406+u+= +10+10 aVj0.88.06=10.07+50.37+10+10 =80.44s - 3 - 矿井提升设备选型设计 2. 求一次经济

6、提升量： 一次经济提升量：Qj=CafAnTj3600bt 式中：An：为矿井年产量， An=60万吨 af：提升富裕系数， af取1.3 C: 提升不均匀系数， C=1.15 t: 日工作小时数， t取14小时 b: 年工作日 Qj=1.15*1.3*60*10000*80.443600*300*14=4.77吨 3. 确定提升容器： 根据上面所计算的一次提升量,选择JL-6型立井单绳箕斗 JL-6的技术参数如下： 名义载重量 6t 有效容积 箕斗质最大提升箕斗高量 高度 700m 度 箕斗中心距 6.6m3 5000kg 9450m 1870mm 箕斗的实际装载量Q=6.6=6.6*0.9

7、2=6.07t :为散煤容重：取0.92t/M3 则完成任务所需要的最大提升循环时间T1x T1x=3600bt.Q Caf.An3600*300*14*6.07 1.15*1.3*60*10000=96.9s - 4 - 矿井提升设备选型设计 从而可以估算出完成生产任务所需提升速度的最小值 a(TXI-u-q)-a2(TX/-u-q)2-4aH v 20.8(96.9-10-10)-0.82(96.9-10-10)2-4*0.8*406 = 2 =5.835m/s 第二节 提升钢丝绳的选择 钢丝绳的强度计算应按煤矿安全规程规定：钢丝绳应按最大静载荷并考虑一定的安全系数的方法进行计算。 一、按

8、最大静载荷计算 如图所示为钢丝绳计算示意图： 由图可知，钢丝绳最在静载荷Qmax是在A点。其值为： Qmax=(Q+Qz)g+pHc，N 式中 ：Q:一次提升量：Q=6.07t=6070Kg Qz:容器质量： Qz=5000Kg - 5 - 矿井提升设备选型设计 Hc:为纲丝绳最大悬垂长度：Hc=Hj+Hs+Hz Hj:为估算井架高度，对箕斗估取30m Hs:为矿井深度，Hs=370m Hz:装载高度， Hz=18m Hc=30+370+18=418m 立井缠绕式提升机一般用6*19的钢丝绳，钢丝绳的抗拉强度B=170000N/m2箕斗的拉煤安全系数ma=6.5,则每米绳重为： p=Qg+Qz

9、g0.11sB-HcMa=(6070+5500)*9.80.11*170000-4186.5=44.3N/M 因而选直径=40mm,6*19右捻度镀锌钢丝绳，钢丝绳钢丝拉断力之和为Qg=1025000N单位重力为：57.1N/m,则实际安全系数为： Ma=Qq Qg+Qzg+PHc1025000 (6070+5000)*9.8+57.1*4181025000108486+23868=1025000 132354=7.746.5 符合要求 二、钢丝绳的安全系数 煤矿安全规程规定单绳缠绕式提升设备采用的钢丝绳安全系数ma；专为升降物料用的钢丝绳不得小于6.5，所以所选钢丝绳符合要- 6 - 矿井提

10、升设备选型设计 求，钢丝绳能够安全可靠的运行。 第四节 提升机及提升电动机的选择. 1. 提升机的选择 确定滚筒直径： 卷筒直径D=80d=80*40=3200mm D=1200s=1200*2.6=3120mm式中：-为纲丝绳中钢丝直径=2.6mm d-为纲丝绳中直径 对无尾绳系统最大静张力 Fj=(Q+Qz)g+PH =(6070+5000)*9.8+57.1*406 =131669N 最大静张力差 Fjc=Q+PH=6070*9.8+57.1*406=82669N 选2JK-3.5单绳缠绕式提升机，卷筒个数为2，卷筒直径D=3.5m,卷筒宽度B=1.7m,两卷筒中心距1840mm，最大静

11、张力差Fjc=11.5t. 计算滚筒上缠绕宽度B： B=(H+30+3)(d+) pD 式中:钢丝绳圈间距离=3mm B=(406+30+3)(40+3) p*3.5=1835mm BB2B,主井提升设备不提人可缠绕两层。 提升机直径确定后，按Vm=pDnD列表 nd vm i 980 740 590 9.4 5.4 490 7.8 370 5.9 11.5 20 15.61 11.8 8.98 6.78 4.49 3.39 从表中送取6.78m/s定位提升速度Vm，Vm=6.78m/s提升机的最大允许速度12m/s,提升机型号选为：ZJK-3.5/20 2. 估算电动机功率 提升电动机应满足

12、功率、电压及转速三个方面的要求。 提升电动机的功率与一次提升量和标准速度有关，一般双容器提升用下列公式计算： P=式中 K-为矿井阻力系数. 箕斗提升K=1.15 j -动力系数：单绳缠绕式，箕斗无尾绳取1.3 hj-减速器效率，取 0.85 p=KQvmj 1000hjKQVmj 1000hj1.15*6070*9.8*6.78*1.3 1000*0.85=709Kw 选用YR800-8/1180型6KV高压三相交流绕线异步电动机 额定功率Pe=800Kw, 转速ne=740r/min, 效率D=92%,功率因数COS=0.82,最大力矩与额定力矩之比 =2.3，飞轮转距- 8 - 矿井提升

13、设备选型设计 GD2=5760N.M2 第五节 提升机与井筒的相对位置 当井筒位置确定后，应确定提升机的安装地点。当提升机安装地点一经确定后，就具体确定了提升机轴线与井筒中心线的距离，另外还要算出井架高度。所以井架高度、提升机轴线与井筒中心线的距离、钢丝绳弦长和出绳角是影响提升机与井筒相对位置的五个因素。 1、选定天轮 天轮安装在井架上，作支撑、引导钢丝绳转向之用。 DT=80D=80*40=3200mm天轮直径DT=1200s=1200*2.6=3120mm选用TSH350023.5型天轮，天轮直径为3500mm，变为重力为11330N 2、井架高度 井架高度Hj为从井口到天轮轴线的垂直距离

14、： Hj=Hx+Hr+Hg+0.75Rt+1 =18+9.54+5+0.75*3.5/2+1 =34.76m 式中：H卸载距离，即井口水平到卸载位置的容器底座高度，米。 Hx -卸载高度，取18m Hr -容器全高，取9.45m - 9 - 矿井提升设备选型设计 Hg-过卷高度，取5m R天轮半径，米。 因而井架高度Hj取35m 3、提升机滚筒中心到井筒中心线的水平距离 Ls0.6Hj+D+3.5 =0.6*3.5+3.5+3.5 =28m 考虑到减轻咬绳现象，这里取Ls=30m。 4、计算弦长 根据以确定的L值，复算钢丝绳的实际弦长及实际内外偏角值。 Lx=(Hj-c)2+(Ls-Rt)2=

15、(35-1.8)2+(30-3.52)2=43.6m 式中： C-滚筒中心线与井口水平的高差，取1.8m。 5、求内外偏角 二层缠绕时内偏角为 n=arctgs-a 2lx=arctg2.1-0.07 2*43.6=arctg2.03=1020 87.2式中： s-两天轮中心距，取2.1m。 a-两卷筒之间的距离 - 10 - 矿井提升设备选型设计 二层缠绕时只考虑n1030，不考虑咬绳。 二层缠绕时外偏角为 =arctgB-s-a-3(d+e)2Lx=arctg1.7-2.1-0.073(40+3.95)-2100043.6=0.7301.1Pd=1.1*655.7=721.3kw 正常提升

16、过负荷 Fmax/Fe=158599/100295 =1.580.75=0.75*2.3 =1.725 故所选电机符合要求。 第八节 电耗及功率的计算 电耗和效率是提升设备的主要技术经济指标 因为电耗等于功率乖时间，所以提升电耗可计算如下： 一次提升电耗为： w=1.02*VmT1 0Fdt1000*3600hjhd 式中：1.02-考虑附属设备的耗电量的附加系数; -减速器的传动效率； d-提升电动机的效率； T0T0Fdt-提升循环中变化力对提升时间的积分，即提升循环中力图下包围的面积，此积分可计算如下： =F0+F0/F3+F3/F1+F1/F2+F2/F4+F4/ Fdt=t0+t1+

17、t2+t3+t422222123817+12548158599+156102888272+493162221+152045576+45226*3.13+*5.28+*51+*9+*622222=500199N.s 所以： - 20 - 矿井提升设备选型设计 1.02*VmT0Fdt1000*3600hjhd 1.02*6.78=*50019911000*3600*0.85*0.85w=13.3度 提升设备的吨煤耗 Wt=W/Q=13.3/6.07=2.19度/吨 一次提升有益电耗 Wy=QH/(3.6*102)=6.07*406/=6.7度 提升设备的效率 0= Wy/W=6.7/13.3=5

18、0.4% 设备实际年提升能力 An=300*14*3600300*14*3600Q=*6.07 cTx1.15*82.41=96.8417万吨 实际富裕系数 af= 96.8417=1.611.2 60第四章 经济概算 一、主要设备 1、箕斗：JL-6型 11000元/台 查煤炭工业常用设备及主要器材价格汇编 2、钢丝绳：选直径40mm,619的右捻度镀钢丝绳. 查价格汇编: 3.39元/m 3、提升机：2JK-3.5/20单绳缠绕式提升机，卷筒个数为2，卷筒- 21 - 矿井提升设备选型设计 直径D3.5，卷筒宽度B1.7米，两卷筒中心距1840。 查价格汇编：9万元/台 4、电动机：选择Y

19、R800-8/1180型6KV高压三相交流异步电动机。 查价格汇编：23060元/台 5、天轮：TSH350023.5型天轮，天轮直径为3500mm，变为重力为11330N 查价格汇编：2900元/台 二、设备购置费： S1=设备出厂价1.06 =(110003.39539290000230605800)1.06 131030.8元 三、年电费 Pe300*14*0.75*0.1 =380*300*14*0.75*0.1 =119700元。 四、维修费 =*2.2% =(1-0.364)*2.2%*131030.8 =1833元 五、安装费 =S1*4.2% =131030.8*4.2%=55

20、03元 其中安装人工费=安装费*35%=5503*35%=1926元 - 22 - 矿井提升设备选型设计 六、主要机电设备及器材目录 序号 设备器材名称 产品目录中的型号及规格 1 矿 井 提 升 机 单位 数量 台 1 2JK3.5/20单绳缠绕式提升 机，卷筒直径D3.5米，卷筒 宽度B1.7米，两卷筒中心距1840米，最大静张力差F11.5，提升速度V6.78m/s. 2 电 动 机 Yr800-8/1180型6KV高压三相 交流异步电动机，额定功率 Pe=800kw，转速ne=740r/min，效率92%，功率因数台 1 COS=0.82,最大力距与额定力距之比=2.3,飞轮转距GD2

21、=5760N.M2 3 钢 丝 绳 =40mm.6*19右捻镀锌钢丝 绳,钢丝绳抗拉强度 S=170000N/m2箕斗的拉煤安 全系数ma=6.5,每米绳重用4.3N/M,钢丝绳的拉断力之和为Qg=1025000N,单位重力为57.1N/m. - 23 - 米 矿井提升设备选型设计 4 箕 斗 JL-6型立井单绳箕斗,箕斗有 效容积极.6m3,箕斗质量 5000Kg,最大提升高度700米,箕斗高度9450米,实际装载量6.07t. 台 2 5 固定 天轮 TSH350023.5型天轮，天轮直径为 个 2 3500mm，变为重力为11330N - 24 - 矿井提升设备选型设计 参考文献 1. 煤矿安全规程煤炭工业出版社克 2. 矿井提升机械XX年中国矿业大学出版社，徐永圻主编 3. 煤矿安全培训教材中国矿业大学出版社，XX年佘克明主编 4. 材料力学煤炭工业出版社 5. 提升机设备选型煤炭工业出版社 6. 煤矿固定机械及运输设备煤炭工业出版社 7. 煤炭工业设备手册技术指标出版社 煤炭部规划设计改编。 8. 矿山运输机械中国矿业出版社，孙玉蓉，周法孔主编 9. 矿井运输与提升煤炭工业出版社，鸡西矿业学院张复业主编 - 25 -