XX矿主斜井提升系统的选型设计

XX矿主斜井提升系统的设计选型
一、概论
XX矿现主要开采五3煤层，由于矿井开拓、掘进任务量大，需在风井增加提升设备，主要服务于提矸任务，因此对风井提升机进行选型设计。

二、设计计算的依据
1. 矿井设计年产量An=15万吨；
2. 工作制度：年工作天数br=330天;日净提升时间t=16小时;
3.矿井斜长L1=850m,倾角θ=27。

;
4. 绞车至井口的长度L2=40m;
5. 矿井服务年限为11.4年;
6. 提升方式:斜井单钩双绳箕斗提升;
7.提升机电动机电压380V;
8.根据本矿现有情况一个箕斗，箕斗m=2000㎏，载重m0=3000㎏
三、提升机的选择
1.一次提升提升量的确定
⑴提升斜长L =L1+L2
=850＋40
=890（m）
⑵初步选择的最大速度V m
根据《煤矿安全规程》规定倾斜巷道升降人员或用矿车升降物料时的最大速度不得超过5m/s,查JK型多绳缠绕式提升机,暂选
V m=3.4m/s;提升加、减速度a0=0.5m/s
⑶一次提升循环时间的确定，根据提升一次循环时间图得
T q、=2 V m÷a00.5 a0t12+(L-2×0.5 a0t12)÷3.4
=2×6.8+255
=268.6(s)
(二)、提升钢丝绳的选择
1. 提升钢丝绳端静荷重
Q d =n(m＋m0) (sinθ+f1cosθ)
= (2000+3000)(sin27。

+0.015cos27。

)
=5000×(0.453+0.015×0.891)
=5000×0.466
=2330(kN)
式中:
f1------提升容器在斜坡轨道上运动的阻力系数,f1=0.015
2. 钢丝绳悬垂长度
L C =L t + L2
=850+40
=890(m)
3. 钢丝绳单位长度的重量计算
钢丝绳每米质量（选钢丝绳直径）
钢丝绳强度取δB=1700Mpa，箕斗轮与轨道摩擦系数取f1=0.015，钢丝绳的阻力系数取f2=0.2，安全系数取m a=6.5（提升物料）
滚筒座底绳去110m
m p≧[n（m1+ m2）（sinθ+ f1cosθ）]÷[（11×10-6×δB/m a）- L（sin θ+ f2cosθ）]
=[（2000+ 3000）（sin270+ 0.015×cos270）]÷[（11×10-6×1700×106
÷6.5）- 1000×（sin270+ 0.2cos270）]
=1.04Kg/m
查钢丝绳规格表，选用直径24.5钢丝绳，钢丝绳每米质量m p=2.165㎏/m 其最大破断力为q=389KN
3.钢丝绳的安全系数
q
m a =
（m1+ m2）g（sinθ+ f1cosθ）＋ Lc m p g(sinθ＋f2 cosθ)
10×（2000+ 3000）（sin270+ 0.015×cos270）＋10×2.165×1000(sin27。

＋0.2cos27。

)
389000
37055
= 10.5＞6.5
符合《煤矿安全规程》的规定。

(三)、提升机的选择
1.滚筒直径
D g≥80d
≥80×24.5
≥1960(mm)
式中
d------提升钢丝绳直径,d=24.5mm
可以选择滚筒直径为D g = 2000mm的单滚筒提升机;
2、计算作用在滚筒上的最大静张力及静张力差
最大静张力F=（m1+ m2）g（sinθ+ f1cosθ）+pLg（sinθ+ f2cosθ）=37055N 最大静张力差F1=F- m2g（sinθ- f1cosθ） =28781 N
3、根据滚筒直径，静张力及静张力差选择提升机
查提升机规格表
选用2JK-2/30X
直径2米，宽度1.5米，传动比30，最大静张力62000N
最大静张力差40000N 电机功率145KW
提升机速度3.4m/s
提升机滚筒的宽度验算
L C＋L m＋(3+4)πD g
K cπD p
式中:
L m-------定期试验用的钢丝绳长度,一般取30m;
3---------为滚筒上缠绕的三圈摩擦绳;
4---------《煤矿安全规程》规定为每季度将钢丝绳移动1/4圈附加的钢丝绳圈数;
ε--------钢丝绳在滚筒上缠绕时钢丝绳间的间隙,滚筒直径
D p=2m, 取ε=2mm;
K c---------钢丝绳在滚筒上的缠绕圈数,C26采区主斜井倾角20度,提升长度大于600m,取K c=3;
D p ----------钢丝绳在滚筒上缠绕的平均直径, D p =2.067m; 于是
π×2
3×π×2.004
×26.5 =1343.1(mm)
四、提升系统的确定
1. 天轮的选择: 天轮直径D t =80d
=80×24.5 =1960(mm)
查矿用固定天轮目录,可选择TSG-2000/12型固定天轮，变位质量307㎏。

2. 估算电机
估算电机功率：p=（28781×3.4）÷（1000×0.85）×1.1=127kw 估算电机转速：n=(60×3.4×30)÷（2×3.14）=975r/min
查表选电机JR126-6型电动机,技术特征见下表:
按电动机额定转数核算的提升钢丝绳最大运行速度Vmax
πDn
60i
π×2×977 ×30
=3.4 (m/s)
井架高度的确定: Hj=
－Rt
= 40
219)120219(5.2++++－1.25
=9.8m
取井架高度10m
3. 验算井口处钢丝绳的牵引角
tg α=
= 0.1424
α =4°18′
=4°18′＜9°
根据钢丝绳牵引角α钢丝绳弦长满足防止矿车在井口处出轨道
的要求
估算钢丝绳的弦长
根据钢丝绳内外偏角允许值计算钢丝绳最小弦长按外偏角
L xmin′≥19.1×(2B+a-s)
=19.1×(2×1.5+0.09-1.08)
=38.4m
按内偏角
L xmin″≥19.1×(s-a)
=19.1×(1.08-0.09)
=18.9m
式中a=1.59-1.5=0.09m
s=b c+200=1.08m
取L xmin′=L xmin″=39
计算提升机滚筒中心到天轮中心的水平距离
L s2=L xmin2-(H j-C02)
=392-(10-0.65)2
=1433.6
L s=37.9m
计算钢丝绳的实际弦长
L x2= L S2+(H j-C02)
=1608.4
L x=40.1m＜60m
钢丝绳的实际内外偏角
б1= arctan (2B+a-s)÷2L X
= arctan (2×1.5+0.09-1.08)÷2÷40.1
=1°24′＜1°30′
б2= arctan (S-a)÷2L X
= arctan (1.08-0.09) ÷80.2 = 0°42′＜1°30′
4.钢丝绳的下出绳角
Φ=arctan（H j-Co）÷Ls+ arctanD÷Lx
=arctana(10-0.65)÷39+rctan 2÷40.1 =16°20′＞15°
提升系统的变位质量计算
电动机的变位重量: G d=(GD2)d i2/D g 2
=9900㎏
天轮的变位重量:G t =307kg (查表得)
提升机的变位重量:G j=13950kg(查表得)
提升系统的变为质量
∑m=2m+m0+2m p L+2mt+m j+m d
=4000+3000+2×2.165×1000+2×307+13950+9900 =36179.37㎏
提升系统的运动学
加速阶段:
时间t1 =V0/a0
=3.4/0.5
=6.8(s)
距离L1 =1/2V0t0
=1/2×1.5×5
=11.56(m)
.等速阶段:
距离: L2 =L-2L1
=890-2×11.56
=866.88(m)
时间: t2 =L1/V0
=866.88/3.4
=255(s)
减速阶段:
时间: t3 = t1
=6.8(s)
距离: L3 = L1
=11.56(m)
一次提升的循环时间
T d =t1＋t2＋t3+t0
=6.8+255+6.8+25
=293.8(s)
式中t0=25s为装载时间
提升系统动力学
为简化计算,钢丝绳及空、重矿车运行中的倾角虽有变化,全部按井筒的倾角θ=27°计算。

(一). 重矿车在井底车场段:
提升开始时:
F1=n.g m1+ m2）g（sinθ+ f1cosθ）+m p Lg（sinθ+ f2cosθ）-nm1g(sinθ-f1osθ)＋∑Ma0
=10×5300×（sin27+f1os27）+2.165×10×850×(sin27+f2cos27)+36179.37×0.5
=24072.5+8405.5-9075.7+36179.37×0.5
=41492N
加速终了时:
F1 ′=n.g m1+ m2）g（sinθ+ f1cosθ）+m p Lg（sinθ+ f2cosθ）-nm1g(sinθ-f1osθ)－m p Lg（sinθ-f2cosθ）＋∑Ma0 =24072.5+8291.2-9075.7+18089.72-13
=41264.7N
等速开始时:
F2 = F1/－∑Ma1
=41264.7-18089.7
=23175N
等速终了时:
F2/= n.g m1+ m2）g（sinθ+ f1cosθ）+m p Lg（sinθ+ f2coθ）-nm1g(sinθ-f1osθ)－m p Lg（sinθ-f2cosθ）
=24077.5-8291.2-9075.7+113
= 6818.6N
减速开始时:
F3 = F2/－∑Ma1
=6818.6-18089.7
=-11271.1N
减速终了时:
F3/ = n.g m1+ m2）g（sinθ+ f1cosθ）-p Lg（sinθ+-2coθ）
-nm1g(sinθ-f1osθ)－m p Lg（sinθ-f2cosθ）+∑Ma0
=24072.5-9075.7-8303.5-18089.7
=-11396.4N
按温升条件验算
∫T0F2dt=( F12+F1′2)t1/2+(F22+F2′2+F2F2′)t2/3+(F32+F3′2)t3/2
=1.16428292×1010+6.303557381×1010+8.735130915×108
=75551.9161×106
等效时间
T d=t1+t2+t0/3=6.8+255+25/3=270.1s
F d2=∫T0F2dt/T d=75551.9161×106/270.1=27971893.5
F d=16724.8N
(五)、等效功率:
N dx = F d V max/(1000η)
=16724.8×3.4/870
=65.4KW
从以上计算可知,所选电动机容量是合适的。

实际提升能力计算
由于一次提升循环的实际时间为293.8S,产量的一次循环时间则为293.8S;根据本矿现有情况每班采煤工作面出矸石10t.掘进工作面每班出矸石13.125t，
每天实际提升能力A n/
3600×t×Q
A n/=
C×T x
3600×14×3
=
1.15×293.8
=511.4吨/天
富裕系数a t
A n=7×3×13.25+2×10=298.25t
a t= A n// A n
=511.4/298.25
=1.71。