设备选型

已知数据

1、矿井年产量An=60万T

2、提升工作制度为年工作日300天，每日工作14h 3、单水平提升，井筒深度310m 4、箕斗卸载高度Hx=16m 5、箕斗装载深度Hz=18m 6、松散煤的密度为0.92t/m3 7、一套箕斗提升设备

9、采用双滚筒单绳缠绕式提升机 二、计算选择 （一）箕斗的选定 1、提升高度

H=Hs+Hz+Hx=310+18+16=344m 2、经济提升速度

Vm=0.4H =0.4344 =7.4m/s 3、一次提升循环估算时间Tx Ｔx＝Vmα +HVm +U+θ 初估加速度α＝0.8m/s

容器爬行阶段附加时间Ｕ＝10s 每次提升终了后的休止时间θ＝10s

Ｔx＝Vmα +HVm +20=7.40.8 +3447.4 +20=76s 4、小时提升次数

Ns=3600Tx =360076 =47.37次 5、小时提升量As

取提升不均衡系数C=1.15，提升能力富裕系数Cƒ=1.20

As=AnCCƒBnTr =60×104×1.15×1.20300×14 =197t/h 6、一次合理提升量

Q=AsNs =19747.37 =4.2t

考虑为以后矿井生产能力加大留有余地，由单绳箕斗规格表中选择名义装载重量为60KN的箕斗，其主要技术规格如下： 自重：Qz=50000N 全高：Hr=9450mm 有效容积：6.6m3 容器间中间距S=1870mm 实际载重量Q=0.92×10×6.6≈60kw （二）提升钢丝绳的选择 1、钢丝绳最大悬重长度Hc 预估井杂高度Hj=32m

Hc=Hj+H+Hz=32+344+18=394m 2、估算钢丝绳每米重力P’

钢绳的安全长度Lo=1.1δB/ma

式中：δB 为钢绳的公称抗拉强度，一般选用δB

=1520N/mm2

只提重物时的安全系数Ma=6.5

P’= Q+Qz 0.11δB ma -Hc = 60000+50000 0.11×1520×1006.5 -394 =50.49N/m 选取6×19-1520-40-特-镀锌-右交叉捻，其技术特征为：钢丝绳直径d=40mm，绳中最粗钢丝直径δ=2.6mm，钢丝绳全部钢丝断裂力总和Qd＝937500Ｎ，每米重P=57.17N/m 3、钢丝绳安全系数校验：

Ma=QdQ+Qz+PHc

=93750060000+50000+57.17×394 =7.07>6.5 所选钢丝绳满足安全要求，合格可用。 （三）提升机和天轮的选择 1、提升机卷筒直径D

D≥80d=80×40=3200mm

D≥1200δ=1200×2.6=3120mm 据此选用2JK—3.5/11.5提升机，其技术特征为：卷筒直径D=3.5m，卷筒宽度B=1.7m，需用最大静张力Fjm=170KN，最大静张力差Fjc=115KN，变位重量Gj=297KN，减速器最大输出动扭矩Mnm=300KNm，两卷筒间隙a=140mm，两卷筒中心距S=1870mm。

2、实际需要卷筒的容绳宽度B’

B’=（H+30 πD +3）（d+3）=（344+303.14×3.5 +3）(40+3)=1592mm

由于B’ >B，因而选单层缠绕。

3、钢丝绳实际最大静张力Fjm之校核

Fjm=Q+Qz+PH=60000+50000+57.17×344=129666N<170000N

由3、4两项校核可知所选提升机强度可满足要求 4、钢丝绳实际最大静张力差Fjc之校核： Fjc=Q+PH=60000+57.17×344=79666N<115000N 5、天轮之选择： Dt≥80d=80×40=3200mm

Dt≥1200δ=1200×2.6=3120mm

据此选用井上TSH 350023.5 型固定天轮，其技术特征为：

天轮直径Dt=3.5m，变位重量Gt=11330N 四、提升机与井筒相对位置的计算

1、确定井架高度Hj

据《煤矿安全规程》第397条规定，考虑实际提升速度低于8m/s，取过卷高度Hg=8m Hj=Hx+Hr+Hg+0.75Rt=16+9.45+8+0.75×3.52 =34.76m

确定Hj=35m，与预估值相差不大，未影响钢丝绳

安全性能，故可用。

2、计算卷筒中心至井筒中钢丝绳间的水平距离Ls Ls≥0.6Hj+3.5+D=0.6×35+3.5+3.5=28m，取Ls=30m 3、计算钢丝绳弦长Lx

提升机卷筒中心与机房地平高差0.7m，机房地平与井口高差0.5m，取Co=1.2m，则：

Lx=(Hj-Co)2+(Ls-D2 )2 =(35-1.2)2+(30-3.52 )2 =44.05m

Lx<60m，故不会引起绳弦强烈跳动，弦长合理。 4、钢丝绳最大外偏角α1

α1 =arctgB-(s-a2 )-3(d+ε)Lx

=arctg1700-1870-1402 -3×(40+3)44.05 =55′05″＜1°30′

5、钢丝绳最大内偏角α2

α1 =arctg s-a2 Lx =arctg 1870-1402 44050 =1°07′30″＜1°30′

6、钢丝绳下出绳角β

β=arctg Hj-CoLs-Pt2 +arcsin D+Dt2Ls =arctg 35-1.230- +arcsin 3.5+3.52×44.05 =54.67°＞15°合格 （五）预选提升电动机 1、确定电机额定转数ne

ne=60iVm πD =60×11.5×743.14×3.5 =465r/min

考虑到箕斗容积选用较大，故预定同步转数nt=375r/min

2、预选电动机功率

由nt可以估定额定转数ne=366r/min，则实际最大提升速度

Vm=πDne60i =3.14×3.5×36660×11.5 =5.83m/s 则电动机功率

Pe=KQVm1000ηj P=1.15×60000×5.831000×0.85 ×1.2=567.91kw

式中：K—矿井阻力系数，箕斗提升时，K=1.15 ηj—减速器传动效率，二级传动ηj=0.85

—动力系数取P=1.2

据以上计算，选择YR630-16/1430绕线型异步电动机，其技术特征如下：额定功率Pe=630kw，ne=366r/min，电动机效率ηd=0.905，过载能力

λ=2.64，飞轮惯量GD2=19140N•m2 3、电动机额定拖动力Fe

Fe=1000PeηjVm =1000×630×0.855.83 =91852N （六）提升系统总变位质量∑m 1、电动机转子变位质量

Md=GD2g (iD )2=191409.81 ×(11.53.5 )2=21063kg 2、提升机（包括减速器）变位质量

Mj=Gjg =2970009.81 =30280kg 3、天轮变位质量

Mt=2Gtg =2×113309.81 =2310kg 4、钢丝绳变位质量

Ms=2Pg (Hc+Lx+30+3πD+4πD) =2×57.179.81 (394+44.05+30+7×3.14×3.5)=6352kg 5、容器变位质量

Mr=2Qzg =2×500009.81 =10190kg 6、荷载变位质量

Mg=Qg =600009.81 =6116kg 则∑m=Md+Mj+Mt+Ms+Mr+Mg

=21063+30280+2310+6352+10190+6116=76311kg

（七）运动学参数计算 1、主加速度a1的确定： 按电动机过负荷能力

a1 =0.75λFe-(KQ+PH)∑m

=0.75×2.64×91852-(1.15×60000+57.17×344)76311 =1.22m/s2

按减速器允许最大输出动扭矩 a1≤2MnmD -(KQ+PH)∑m-Md =2×3000003.5

-(1.15×60000+57.17×344)76311-21063 =1.5m/s2 据以上结果，为减轻动载荷，提高机械部分和电动机运行的可靠性，a1取值应留有余地，故本设计取a1=0.8m/ s2

2、减速度a3的确定

为了控制方便和节能，首先应考虑自由滑行方式减速，当a3值偏大（小）时，再考虑电动（机械制动）方式减速，按自由滑行方式确定的减速度 a3=KQ-PH∑m =1.15×60000-57.17×34476311 =0.65m/s2

自由滑行方式a3偏低，故应考虑机械制动方式 a3≤KQ-PH+0.3Q∑m =1.15×60000-57.17×344+0.3×6000076311 =0.882m/s2

由此，可确定采用制动方式减速取a3=0.8m/s2 3、运动学参数计算

初加速度ao=Vo22hx =1.522×2.35 =0.48m/s2 式中Vo—箕斗脱离卸载曲轨时的速度，m/s hx—卸载曲轨长度，hx=2.35m 初加速时间to=voao =1.50.48 =3.12s

主加速时间t1=vm- vo a1 =5.83-1.50.8 =5.41s 主加速行程h1=vm+ vo 2 t1=5.83+1.52 ×5.41=20m 减速时间t3=vm- v4 a3 =5.83-0.50.8 =6.666s 减速行程h3=vm+v4 2 t3=5.83+1.52 ×6.66=21.08m

爬行时间t4=h4v4 =50.5 =10s 式中h4—爬行距离，取h4=5m V4—爬行速度，V4=0.5m/s 等速行程h2=H-hx-h1-h3-h4

=344-2.35-20-21.08-5=295.57m

等速时间t2=h2vm =295.575.83 =50.7s

箕斗卸载休止时间由表5-1查得6t箕斗θ=8s 一次提升循环时间Tx Tx=to+t1+t2+t3+t4+θ

=3.12+5.41+50.7+6.66+10+8=83.85s 4、提升能力校核 实际年提升能力

An=3600bntrQCTx =3600×300×14×61.15×83.85×104 =94.08万吨/年 （八）动力学参数计算

初加速开始Fo′=KQ+PH+∑mao =1.15×60000+57.17×344+76311×0.48 =125296N

初加速终了Fo″=Fo′-2phx =125296-2×57.17×2.35=125027N

图1-2 提升速度图及力图 （九）电动机容量校核 1、等效时间Td之计算

Td=12 (to+t1+t3+t4)+t2 +1β θ

=12 (3.12+5.41+6.66+10)+50.7+13 ×8=65.96s 2、等效力Fd

∫oTF2dt= Fo'2+Fo\"22 to+F1'2+F1\"22 t1+F2'2+ F2'F2\" +F2\"23 t2+F4'2+F4\"22 t4 =1252962+12502722 ×3.12+1494472+14716022 ×5.41

+861112+86111×52315+5231523 ×50.7+499052+4933322 ×10 =4.402×10\"N2••S

Fd=ƒoTF2dt Td =4.402×10\"65.96 =81692.97N 3、电动机等效功率Pd

Pd=FdVm1000ηj =81692.97×5.831000×0.85 =560kw＜630kw

4、工作过负荷校验

FmFe ≤ 0.75λ

式中Fm—力图中最大拖动力，由图1-2可知，F m=149447N

则FmFe =14944791852 =1.63＜0.75×2.64=1.98 5、特殊过负荷（调绳时） FtFe ≤0.9λ

主加速开始F1′=Fo″+∑m(a1-ao) =125027+76311×(0.8-0.48)=149447N

主加速终了F1″=F1′-2ph1

=149447-2×57.17×20=147160N 等速开始F2′=F1″+∑ma1

=147160-76311×0.8=86111N 等速终了F2″=F2′-2ph2

=86111-2×57.17×295.57=52315N

减速阶段由于采用机械制动方式，电动机已断电，故不计入

爬行开始F4′=KQ-P（H-2 h4） =1.15×60000-57.17×（344-2×5）=491905N 爬行终了F4″=KQ-PH

=1.15×60000-57.17×344=49333N

Fo′=125296N Fo″=125027N F1′=149447N F1″=147160N

F2′=86111N F2″=52315N F4′=49905N F4″=49333N

式中Ft—调绳时特殊提升力，取动力系数 =1.1， 则Ft= (Q2+PH)=1.1×(50000+57.17×344)=76633N 由此FtFe =7663391852 =0.834＜0.9×2.64=2.4 从以上校核结果可知，预选之电机可用 （十）提升电耗及效率

1、∫oTFdt=Fo'+Fo\"2 to+F1'+F1\"2 t1+F2'+F2\"2 t2+F4'+F4\"2 t4

=125296+1250272 ×3.12+149447+1471602 ×5.41

+86111+523152 ×50.7+49905+493332 ×10 =5198114.9N•S 2、一次提升电耗W

W= 1.02Vm∫oTFdt3600×1000ηjηd = 1.02×5.83×51981153600×1000×0.85×0.905 =11.2kw• h/次 3、吨煤电耗

Wt=WQ =11.26 =1.87KW•h/t 4、一次提升有益电耗 Wy=QH1000×3600

=6×344×1041000×3600

=5.73kw•h

5、提升效率η=WyW =5.7311.2 =0.51