矿井提升机选型及控制设计——毕业设计

矿井提升机选型及控制设计——毕业设计矿井提升机选型及控制设计摘要矿井提升机是矿井运输的重要设备，是沟通矿井上下的纽带的，其任务是沿井筒提煤、矿石、矸石，下放材料，升降人员和设备。

矿井提升机是煤矿、铁矿、有色金属矿生产过程中的重要设备，它的可靠运行直接关系到煤矿生产的安全，矿井提升机信号系统的可靠性和准确性是矿井提升和安全运输的重要保证。

本设计主要对矿井生产所用的提升机械设备选型及控制进行的一次合理选择，了解了煤矿生产矿井的提升系统的基构造和原理，对提升设备的选型和设计有了初步的了解，而且对井下大巷和采区的机械有了进一步的深入了解，对提升机，皮带，以及绞车的设计和选择有了更深一步的认识。

设计中运用PLC控制技术，PLC系统采用三菱公司的FX2N系列作为主控制器，对井口、井底、机房信号台进行信号联络。

组态设计使用WINCC完成，能够实现上位监控功能。

使用编程软件实现信号的联络。

采用PLC控制不但提高了信号传输的可靠性和准确性,而且具有极大的灵活性和扩展性。

在不改变系统硬件的前提下,仅靠改变PLC内部的程序就可满足用户要求。

有效地解决了信号系统中的远距离传输和可靠性问题。

关键词：矿井提升机信号系统；提升机；钢丝绳；电动机PLC；上位监控; WINCC前言毕业设计是培训学生综合运用本专业所学的理论知识和专业知识来分析,解决实际问题的能力的重要教学环节,是对三年所学知识的复习与巩固，同样，也促使了同学们之间的互相探讨，互相学习。

因此，我们必须认真、谨慎、塌实、一步一步的完成设计，给我们三年的学习生涯画上一个圆满的句号。

毕业设计是一个重要的教学环节，通过毕业实习使我们了解到一些实际与理论之间的差异。

通过毕业设计不仅可以巩固专业知识,为以后的工作打下坚实的基础,而且还可以培养和熟练使用资料,运用工具书的能力.在各位老师及有关技术人员的指导下锻炼自己独立思考、分析、解决的能力，把我们所学的课本知识与实践结合起来，起到温故而知新的作用。

在毕业设计过程中，我们要较系统的了解矿运及提升的设计中的每一个环节，包括从总体设计原则，本次设计综合三年所学的专业课程，以《设计任务书》的指导思想为中心，参照有关资料，有计划、有头绪、有逻辑地把这次设计搞好！该设计力求内容精练，重点突出。

在整个设计过程中，辅导老师员创治老师给予我许多指导与帮助，在此，我们表示深深的感激。

由于时间仓促，再加上所学知识有限，设计中，难免出现错误或不当之处，恳请各位教师给予一定的批评建议，我们非常感激，并诚恳地接受，以便将来在不断的商讨和探索中，有更好的改进！以便在今后的人生道路上，不断完善，不断成熟！绪论提升机械设备是沿井筒（包括斜井及盲井）升降人员，提升煤炭，矿石，器材的机械设备。

是矿山的大型固定设备之一，是联系井下与地面的主要运输工具。

矿井提升工作是整个采矿过程中的重要环节。

矿井提升设备的主要组成部分是：提升容器，提升钢丝绳，提升机（包括机械及拖动控制系统），井架（或井塔）及安装，卸载设备等。

对于煤层储存较浅，表土层不厚以及水文地质情况简单的倾斜以及倾斜煤层一般采用斜井开采。

有时，在开峒或竖井开拓的井中，深部水平延伸也采用斜井开拓。

斜井平车场串车提升，具有投资少，出煤快的优点，斜井串车一般适用于中小型矿井，井筒倾角不大于25°。

中型矿井用双钩提升，双钩提出升量大。

电耗小，但不能用水平提升。

矿井提升设备选型是否合理，直接影响到矿井的安全生产、基建投资、生产能力和吨煤成本。

对于斜井提升方式主要有串车、箕斗和带式输送机三种。

第一章矿井提升设备一、提升方式矿井七2煤与二1煤采用分期开拓开采的方式，初期开采七2煤，后期经技术改造后开采二1煤。

七2煤井设计生产能力为0.30Mt/a，采用立井开拓，二个提升井筒，其中主井井深277m，担负七2煤矿井提煤任务；副井井深277m，担负七2煤矿井辅助提升任务；二1煤井设计生产能力为0.45Mt/a，采用立井开拓，利用七2煤井二个提升井筒延深至二1煤的开采水平，在七2煤井开采结束后进行二1煤的开采，二1煤主井井深577m，担负二1煤矿井提煤任务；副井井深577m，担负二1煤矿井辅助提升任务。

二、主提升设备选型计算（一）设计依据初期开采七2煤时1、生产能力：0.30Mt/a2、工作制度：年工作日330d ，每天净提升时间16h 。

3、井深：H=277m4、提升方式：双箕斗提升，采用定重装载。

后期开采二1煤时1、生产能力：0.45Mt/a2、工作制度：年工作日330d ，每天净提升时间16h 。

3、井深：H=577m4、提升方式：双箕斗提升，采用定重装载。

（二）提升容器选择该矿井初期开采七2煤时井深277m ，后期开采二1煤时井深577m ，根据《煤炭工业矿井设计规范》规定，为避免提升系统的重复改扩建,同时考虑到矿井后期开采二1煤时井筒深度增加，所以初期开采七2煤和后期开采二1煤时主、副井提升设备统一按开采最终水平选择计算。

计算过程以后期开采二1煤的提升设备选型计算为准。

1、确定经济提升速度V=(0.3-0.5)×577=7.2-12.01m/s取：V m =8m/s ，α1=1.0m/s 22、计算一次提升循环时间:T x =81＋5778＋10＋8=98.1s 3、根据矿井年产量和一次提升循环时间即可求出一次提升量。

Q j =450000 1.2 1.298.1360033016⨯⨯⨯⨯⨯=3.3t据此提升容器选择JDS-4/55×4Y型标准多绳箕斗（钢丝绳罐道），箕斗自重Q Z=6500kg（含连接装置）,载重量Q=4000kg，提升钢丝绳4根，平衡尾绳2根，钢丝绳间距300mm。

（三）钢丝绳选择1、绳端荷重Q d=Q Z+Q=6500+4000=10500kg2、钢丝绳悬垂长度H c=H-H Z+H h+H X+H g+H r+0.75R T+e=577-30+11.008+12+6.5+10.9+0.7 5×0.925+5=593.1m式中：H g ---过卷高度 H g=6.5mH h ---尾绳环高度 H h=H g+0.5+2S=6.5+0.5+2×2.004=11.008mH r ---容器高度 H r=10.9mR T---天轮半径e---上下天轮垂直距离 e=5mS---提升容器中心距H X ---卸载高度 H X=12m3、首绳单位长度重量计算PK´ =110()BcQn Hmδ-d=105001101674(593.1)7⨯⨯-=1.29kg/m式中：δB—钢丝绳计算抗拉强度，取1670MPam—钢丝绳安全系数，取7根据以上计算，首绳选用22ZAB-6V×30+FC-1670-307型钢丝绳左右捻各两根。

其技术参数如下：钢丝绳直径d k=22mm，钢丝破断拉力总和Q q=307200N，钢丝绳单位长度质量为P k=1.96kg/m。

4、尾绳单位长度重量计算q k´=nnP k=42×1.96=3.92kg/m式中：n—首绳钢丝绳根数 n=4n´—尾绳钢丝绳根数 n´=2根据以上计算，尾绳选用88×15NAT-P8×4×7-1360型扁钢丝绳2根，单重q=3.82kg/m。

（四）提升机选择1、主导轮直径D´≥90d=90×22=1980（mm）2、最大静拉力和最大静拉力差最大静拉力：F j=Q+Q c+nP k H c=6500+4000+4×1.96×593.1=15150kg最大静张力差：F c=Q=4000kg据此主井提升装置选用JKMD-2.25×4（I）E型落地式多绳摩擦式提升机，其主要技术参数为：摩擦轮直径D=2250mm，天轮直径D T=2250mm，最大静张力215kN，最大静张力差65kN，钢丝绳根数4根，摩擦轮钢丝绳间距300mm，提升速度V=6.5 m/s，减速比i=10.5,提升机旋转部分变位质量m j=6500kg，天轮变位质量m t=2300kg，衬垫摩擦系数μ=0.23。

（五）提升系统的确定（见图6-1-1）1、井架高度H j =H X +H r +H g +0.75R T +e=12+10.9+6.5+0.75×1.125+5=35.2m 取H J =36m2、提升机摩擦轮中心线距井筒中心线距离L S ≥0.6H j +3.5+D=0.6×36+3.5+2.25＝27.35m取L S =28m3、钢丝绳弦长下弦长L X1=2210()()22t j S D s H C L -+--=222.004 2.25(310.8)(28)22-+-- =39.8m上弦长L X =220()()22t j S D s H C L -++-=222.004 2.25(360.8)(28)22-++- =44.9M式中：H J1---井架下层天轮高度C 0---摩擦轮中心与地平距离4、钢丝绳的出绳角下出绳角β下=arctan 1022j t H C D s Ls ---+arcsin 12tx D D L +=ARCTAN 310.82.004 2.252822---+ARCSIN 2.25 2.25239.8+⨯=52°39´9"上出绳角图6-1-1+ 0m主井提升系统图1、本图井口标高设为 + 0m 。

2、首绳为22ZAB6V*30-1670型，4根。

3、尾绳为85*17NAT-P8*4*7型，2根。

4、单位为mm 。

5、绳间距为300mm 。

44900398002.25m2.25m28000800310003600052 37 1651 37 28提升中心线装载平面30000卸载平面12000+31m +12m+36m577000β上=arcsinj xH C L -=51°37´28"5、围包角а的确定 经计算围包角а=181°1´4" （六）提升容器最小自重校核 1、按静防滑条件容器自重为 Q Z ´≥[11(12)(1)j w w e μαδ++-]Q-nP k H c =D 1Q-nP k H c=2.359×4000-4×1.96×593.1 =4786.1kg经查表，当围包角а=181°1´4"时D 1=2.359 式中：w 1---箕斗提升时矿井阻力系数 w 1=0.075 δj ---静防滑安全系数 δj =1.75 2、按动防滑条件Q Z ´≥[1111(12)()121(1)1ggw w g e ge μαμασασα+++--+-]Q+[11(1)121(1)1gg g e g e μαμασασα+--+-]G d -nP k H c =A 1Q+C 1G d -nP k H c =2.2115×4000+0.1533×2300-4×1.96×593.1=4548.7kg经查表，当围包角а=181°1´4"，加速度a 1=0.5时,A 1=2.2115, C 1=0.1533。