9章 多绳摩擦提升设备的选型计算

总之，设计上要尽量采用等重尾绳，当做不到这一点时，也应该 使差重不能太大。
平衡尾绳除了只担负其本身的重力外，并无其它外加的负荷，因 此，选用抗拉强度较低的钢丝绳，其安全系数也是较大的，《煤 矿安全规程》对尾绳的安全系数并无具体规定，故不必再验算尾 绳的实际安全系数。
当选用圆股钢丝绳(包括多层不旋转圆股钢丝绳)作平衡尾绳时， 抗拉强度可选用1400MPa的钢丝绳，无需更高的抗拉强度。
专为升降物科时：
专为升降人员时： 降人员和物科时：
ma＝7.2-0.0005Hc
ma＝9.2-0.0005Hc
(9-14)
(9-15)
1) 升降人员时：ma＝9.2-0.0005Hc
2) 混合提升时：ma＝9.2-0.0005Hc 3) 升降物料时：ma＝8.2-0.0005Hc 根据计算出的p值，从钢丝绳规格表中选出钢丝绳。
4. 确定提升钢丝绳每米质量p
提升钢丝绳每米质量p的计算公式 箕斗提升，
p Q Qz
B n Hc g 0 ma
(9-12)
罐笼提升：
B p Q z G G0 n Hc g 0 ma
(9-13)
2) 当已知Hzx、R、r、S时，提升钢丝绳在主 导轮上增加的围抱角θ，
arcsin
•
Rr L arctg 0 b H zx
(9-8)
式中 b—主导轮中心与导向轮中心的距离,m；
L0 S r R
•
(9-9)
L0—主导轮中心与导向轮中心的水平距离,m； (9-10) 2 2 b H zx L0
应该指出，这里 Hzx的数值是做为设计开始时估算用的，在具体设 计中可能有变化，在确定井塔高度时不仅受到罐道类型（钢罐道 或钢缝绳罐道）的影响，对于钢丝绳罐道，如果采用液压调绳装 置，则防撞梁底部至导向轮层地面的高度Hf，还要比一般绳罐道加 大一些，因此，对于 Hk' 数值的确定，不可过分地压缩。设计上应 考虑留有余地。
三、平衡尾绳的选择
平衡尾绳是为了平衡提升钢丝绳的重量而获得等力矩设置的。尾绳并 不负担其它载荷．而只承受其下面悬垂的钢丝绳本身的自重。 为了保证提升系统的安全运行，要求平衡尾绳具有不旋转、不扭结等 特点。可使用扁钢丝绳作平衡尾绳。扁钢丝绳的主要缺点是，由于完全 用手工编织，生产效率很低，产量很小，根本不能满足大多数矿井的使 用需要。可用多层不旋转圆股钢丝绳：18×7、34×7两种。 目前，绝大多数生产矿井都已改用圆股钢丝绳作平衡尾绳。新建的矿 井，设计中也已全部选用6×19、6×24、6×37等品种普通圆股钢丝绳 作平衡尾绳。 可选用两条规格、品种结构相同的钢丝绳作平衡尾绳。也可选用三条。 为了使平衡尾绳的总单重与提升钢丝绳的总单重接近甚至相等，在采用 三条绳时，可以是品种结构、规格相同的；也可以是相同的品种结构， 不同的规格(单重)的三条绳，具体的组成有两种：即“中粗侧细”或 “中细侧粗”的办法。
Ht H z H s H x
(9-5)
Hz —— 装载水平至井下运输水平的高度，m； Hs —— 井筒深度，m；
Hx —— 卸载水平至井口的高度，m，
Hk‘ —— 提升容器在卸载位置时，容器底部至主导轮轴线的高度。
Hk' —— 提升容器在卸载位置时，容器底部至主导轮轴线的高度，
H k' H r H g H f H l H zx
(8-25)
罐笼提升时，
简化为
(8-26)
对于等重尾绳的提升系统，由于np＝n1q的关系，故可以相应地
箕斗提升时， Fj Qz Q np H k' H t H H g
除了以上的计算外，Hzx数值的最后确定，在结合建筑结构特点的情况 下，还应根据防滑性能对围抱角的要求，进行适当的调整。 提升钢丝绳在主导轮上的围抱角α，是按弧度计算的，可以利用下式求 出 180 (9-11) 180 生产厂希望多绳摩擦提升机实际使用的围抱角不超过195°。实际使用 中应具体计算，hl的数值也是可以适当调整的。
式 中 σB — 钢 丝 绳 公 称 杭 拉 强 度 ， Pa ； γ0 — 钢 丝 绳 密 度 ， kg/m3 ； n — 钢丝绳数目； g — 重力加速度，m/s2； ma — 提升钢丝绳的安全系数。
ma —— 提升钢丝绳的安全系数，《煤矿安全规程》及《煤炭工 业设计规范》规定：
当钢丝绳悬垂长度Hc不大于1200m时，按下列公式计算：
1) 当已知S、r、R、θ时，求Hzx值
H zx R r sin
R 1 cos S r 1 cos tg
(9-7)
式中 θ —— 在设置导向轮后，提升钢丝绳在主导轮上增加的围抱角(°)。 r —— 导向轮半径，m；
R —— 主导轮半径，m；
在确定提升钢丝绳和平衡尾绳的结构品种及规格、数量之后，实 际上的总单重将只可能出现以下三种情况：
1) 轻尾绳系统 2) 等重尾绳系统 3) 重尾绳系统 npg > n1qg npg = n1qg npg < n1qg (9-18) (9-19) (9-20)
式中 n —— 提升钢丝绳的数量； n1 —— 平衡尾绳的数量； q —— 平衡尾绳的每米质量，kg/m。
第九章
多绳摩擦提升系统的选型计算
第一节 第二节 第三节 多绳摩擦提升系统选型计算的一般原则 多绳摩擦提升的防滑分析 多绳摩擦提升有关参数的确定
河北工程大学机电学院
第一节
多绳摩擦提升系统选型计算的一般原则
多绳摩擦提升设备所用容器的选择应注意以下几点：
1) 双容器提升的能力是单容器的二倍，并具有设备的尺寸小、重
Hr —— 容器全高，m； Hf —— 防撞梁底部至导向轮 层层面的高度，m； Hl —— 导向轮轴中心距楼板 层面的高度，m； Hzx —— 主导轮中心至导向 轮中心的高度，m。
(9-6)
3. Hzx数值的确定
应结合选定的多绳摩擦提升机主导轮的直径，从表9-1中选用。对 于无导向轮的多绳摩擦提升机，Hzx = 0。
F j Qz Q np H k' H t n1qH H g
F j Qz z G G0 np H H t n1qH H g
' k
(9-23) (9-24)
式(9-23)及(9-24)系按提升容器重载、停止在井底的停车点位置上列出的 计算式，这适用于等重尾绳及轻尾绳的提升系统(对于重尾绳的提升系统， 若重力差不超过3％的系统也适用)。
H c H H Ht H k'
• 式中 HH —— 尾绳环的高度，m，
(9-3)
2. 钢丝绳最大悬垂长度Hc
H H H g 1.5S
(9-4)
S —— 提升钢丝绳的中心距(即提升容器在井筒中的中心距)，m； Hg —— 过卷高度，m，《煤矿安全规程》及《煤炭工业设计规范》 规定：当提升速度小于10m/s时，过卷高度不小于速度值，且不小 于6m；当提升速度不小于10m/s时，不小于10m； Ht —— 提升高度，m；
对于重力差大于3％的重尾绳系统，则应该按提升容器在井口停
车的位置上，列出相应的计算式，即 箕斗提升时，
Fj Qz Q npH k' n1q H t H H g
Fj Qz z G G0 npH k' n1q H t H H g
二、提升钢丝绳的选择原则及计算方法
（一） 提升钢丝绳品种结构的选择原则
1) 当供应的条件允许时，应优先采用三角股钢丝绳；
2) 在三角股钢丝绳 的货源无法解决 时，应选用线接 触、品种结构为 W(瓦林吞式)、T (填充式)的同向 捻圆股钢丝绳； 3) 在只有普通圆股 点接触钢丝绳时， 则应选用同向捻 的钢丝绳。
四、多绳摩擦式提升机的选择
(一) 主导轮直径D
根据《煤矿安全规程》的规定：摩擦轮式提升机的主导轮直径D与 提升钢丝绳直径d之比应符合下列要求：
无导向轮时， 有导向轮时， D/d ≥ 80 D/d ≥100 (9-21) (9-22)
ห้องสมุดไป่ตู้(二) 钢丝绳作用在主导轮上的最大静张力Fj
• • 箕斗提升时， 罐笼提升时，
（二）提升钢丝绳的选算计算步骤
1. 提升钢丝绳的绳端荷重Qd
箕斗提升时：
Qd Q+Qz g
Qd Qz z G G0 g
(9-1) (9-2)
罐笼提升时：
式中 Qz —— 提升容器(箕斗或罐笼)的质量，kg；
Q —— 一次提升量，kg；
z —— 每次提升的矿车数； G —— 矿车中货载质量，kg； G0 —— 矿车的质量，kg； g —— 重力加速度，m/s2。
从选型设计上说，希望采用等重尾绳，这对于生产管理也较方 便(规格较少)，实际上当钢丝绳(提升绳及尾绳)的具体规格确定后， 往往并不一定能做到完全相等，故在确定尾绳的规格时，可以使尾 绳的总单重略重于提升钢丝绳的总单重(一般以不超过3％为宜)，在 这种前提下，提升系统的动力学可以按等重尾绳的提升系统计算， 这样的简化计算，可以允许。
3) 单容器带平衡锤的提升系统特别适合于多水平提升的矿井使用。 而且由于平衡锤的重力大于提升容器的自重，因而改善了多绳摩擦提 升系统的防滑性能。
对于同样提升高度及相同产量的矿井，采用单容器带平衡锤的提升系统时，则必 须采用一次装载量较大的提升容器。因此相应地增大了多绳摩擦提升机(包括电动机)， 设备重量、建筑面积及投资等都要随之相应增加。
4) 双容器提升系统，由于提升钢丝绳的变形(包括弹性伸长和残余 变形)的影响，以及提升钢丝绳在主导轮衬垫上的蠕动，在实际 运转中，只能保证井口的准确停车，即使是一个生产水平，也不 能保证井底的容器停在准确的位置上。 • 单容器的提升系统，则不受钢丝绳的变形影响，能够确保在各个 生产水平的准确停车。由于这一原因，往往某些只有一个生产水 平的矿井也采用单容器的提升系统。 5) 对于多水平生产，而且对于煤有不同的品种、牌号有分装分运要 求时，可以按照具体的产量及生产水平的需要，在一个井筒中装 设两套单容器带平衡锤的提升设备。也可以采用一套单容器，另 一套双容器提升方式。 究竟采用双容器或单容器的提升方式，应该结合矿井的具体特点， 经过技术经济上的比较，权衡利弊后，才能最后确定。
考虑采用稍重的尾绳，是由于重尾绳具有：
在提升开始时，平衡尾绳与提升钢丝绳的重力差[Htg(n1q-np)]相当 于在空容器侧增加了平衡重，这对于电动机的起动是有利的，起动时间 可以缩短，而提升系统的电力消耗也相应地降低了。
重尾绳的提升系统对于提升钢丝绳是不利的因素，因为当重容器在 接近井口的停车位置时，提升钢丝绳的安全系数较提升开始时稍有降低， 这也是规定超重在3％以内的原因，超过太多，将使安全系数降低过多， 为此将需要相应加粗提升钢丝绳(或需采用高强度的钢丝绳)，甚至提升 机升级，采用较大主导轮的多绳摩擦提升机。
5. 验算钢丝绳的安全系数
• 箕斗提升：
nQq ma g Q Qz npH c
nQq ma g Q z G G0 npH c
(9-16)
• 罐笼提升：
(9-17)
说明：由于还要对多绳摩擦提升的防滑性能进行验算，当防滑条 件不能满足时，还需要增加提升容器的重量(加配重)以满足防滑 的要求，在这种情况下，由于提升容器重量的增加，应根据增加 配重后的容器自重，对提升钢丝绳的安全系数重新校验。
量轻、投资省等一些优点。 2) 由于多绳摩擦提升机的提升钢丝绳的长度是固定的，在运行的 短暂间歇时间里，无法调节钢丝绳的长度，因而双容器提升只适用于 一个生产水平。
• 当矿井为多水平同时生产时，双容器只适用于最深的生产水平，一般为主要生产 水平。在这个生产水平以上的各个生产水平，将只能作单容器提升的方式运行。 • 由于楔形罐道是井口及主要生产水平的必要的安全设施，提升容器不可逾越楔形 罐道，因而，将不能为主要生产水平以下的生产水平服务。