主井绞车提升能力计算

斜井绞车提升钢丝绳能力计算例子
一、主斜井运输概况：
沙吉海煤矿主斜井绞车安装水平标高：+826m ，最低点水平标高：+550m ，提升垂高276米，井筒倾角16°，井筒斜长1270m 。

井筒施工期间下放混凝土，混凝土运输车自重1t ，每车容积1.5m 3，每次串车两辆，混凝土质量为2.5t/m 3。

提升钢丝绳绳端载荷按9.5t 计算。

二、钢丝绳选择计算：
钢丝绳按在满足2010版《煤矿安全规程》：“单绳缠绕式提升装置的安全系数提升物料时不得小于
6.5” 规定时所能提升最大重物能力进行计算。

1.提升钢丝绳的选择： )]cos (sin )cos )(sin (00θωθγσθωθ'+-+≥c a B gL m G G gz p ＋，kg/m
B σ—— 钢丝绳公称抗拉强度（Pa ）； a m —— 钢丝绳安全系数，取6.5；
p —— 钢丝绳每米质量（kg/m ）； c L —— 钢丝绳长度（m ）；
θ—— 提升倾斜角度； G —— 矿车中提升货载质量（kg ）；
0G —— 矿车质量（kg ）
； g —— 重力加速度2/s m ； 0γ—— 钢丝绳密度kg/m 3,取0γ=9450kg/m 3（6△19+FC ）
； z —— 矿车串车数量，按支架运输时取z =1；
ω —— 矿车运行阻力系数，一般可采用ω=0.01～0.015；
'　ω—— 钢丝绳运行阻力系数，钢丝绳全部支撑在地滚上取'　ω=0.15～0.2；
此计算中0G G +≈25000kg 。

将已知数据带入公式计算得：
)]21cos 2.021(sin 17448.95.69450101570)21cos 015.021(sin 250008.96︒⨯+︒⨯⨯-⨯⨯︒⨯︒⨯⨯≥＋p =545.017448.95
.69450101570372.02450006⨯⨯-⨯⨯⨯ =5.61kg/m
2.选择钢丝绳：
根据计算钢丝绳单位重量5.61kg/m 查手册可选用三角股钢丝绳6V ×19+IWR-36-1570（钢芯）,其技术数据如下：钢丝绳直径d=36mm ；钢丝绳每米质量p =5.66kg/m ；钢丝绳破断拉力总和q Q =810×
1.191=964.71kN 。

3.钢丝绳安全系数验算：
g
pL G G Q m c q )]cos (sin )cos )(sin [0θωθθωθ'+++＋（＝
8
.9)]21cos 2.021(sin 174466.5)16cos 015.016(sin 9500[277570⨯︒⨯+︒⨯⨯+︒⨯︒⨯＋＝m m =6.7>6.5
由于计算的安全系数大于6.5，上述三角股钢丝绳6V ×19+IWR-36-1570(钢芯)钢丝绳满足使用要求。

m =7.2>6.5
由于计算的安全系数大于6.5，上述钢丝绳满足使用要求。

三、提升机选择：
1.滚筒直径选择：
故滚筒直径D ≥80d=80×36=2880mm;
根据计算结果，选用标准滚筒直径D=3000mm 。

2.滚筒宽度：
滚筒表面应保留三圈摩擦圈；钢丝绳试验长度规定每半年剁绳头一次进行试验，一次剁掉5m ，如果钢丝绳的寿命以三年计算，则试验长度为30m 。

根据2007版《煤矿安全规程》第四百一十九条“各种提升装置的滚筒上缠绕的钢丝绳层数严禁超过下列规定：倾斜井巷中升降人员或升降人员和物料的，2层；升降物料的，3层。

”此绞车主要为副暗斜井提升物料使用，钢丝绳按3层计算。

22)(421ε+--+d d k D D p ＝； )(3(30εππ++++d D k D n H B p
）’＝； p D ——平均缠绕直径，m ； k ——缠绕层数； ’
n ——错绳圈２～４圈； d ——钢丝绳直径，mm ； ε——钢丝绳圈间的间隙，一般取２～３，mm ； 22)236(3642
133000+-⨯-+＝p D ＝3061.2mm )236(061
.33334(301744+⨯⨯⨯+++ππ）＝B ＝2419.5mm 故可选滚筒宽度2500mm 。

3.最大静张力j F 计算：
g pL G G F c j ]sin sin )[0θθ++≥（
8.9]21sin 174448.621sin 25000[⨯︒⨯⨯+︒⨯≥）（j F
KN F j 49.127≥
最大静张力差c F 计算：
g pL G F c c ]sin sin [θθ+≥
8.9)21sin 174448.621sin 23000(⨯⨯⨯+︒⨯≥ c F
KN F c 47.120≥
4.提升电动机预选：
电动机功率 N 可估算如下：
η1000m
j V KF N = (KW);
功率备用系数k=1.1;提升速度V m =3m/s ；对于二级传动，传动效率η=0.85；
85
.0100031274901.1⨯⨯⨯=N =494.96KW ； 故可选电动机功率500KW 。

经以上选择计算可选用一台JKB-3×2.5型单滚筒防爆绞车，其性能参数为D=3m,B=2.5m;绞车配套电动机性能参数为：N=500kW(提升速度V m =3m/s 时)。

钢丝绳选用三角股6V ×19+IWR-36-1570(钢芯)型钢丝绳；其参数为：d=36mm, p =5.66kg/m 。

由于2.5米绞车为非标产品,以上选型绞车部分厂家无合格生产证件。

四、咨询生产厂家提供两种绞车参数如下：
1. JKB-3.5×
2.5型防爆单筒提升机技术参数（此型号绞车满足我矿井+300水平的提升能力）： ① 滚筒直径
3.5m ； ② 滚筒宽度2.5m ；
③ 钢丝绳最大直径：38mm ； ④ 钢丝绳最大静张力：170KN ；
⑤ 钢丝绳最大静张力差：170KN ； ⑥ 钢丝绳速度v=2.96m/s ；
⑦ 容绳量：L=1910m （3层）； ⑧ 电动机功率：P=550kW ；
⑨ 额定电压：交流1140v ，50Hz ； ⑩ 转速=495r/min ；
2. JKB-3×2.2型防爆单筒提升机技术参数：
① 滚筒直径3m ； ② 滚筒宽度2.2m ；
③ 钢丝绳最大直径：36mm ； ④ 钢丝绳最大静张力：140KN ；
⑤ 钢丝绳最大静张力差：140KN ； ⑥ 钢丝绳速度v=3.06m/s ；
⑦ 容绳量：L=885m （2层）； ⑧ 电动机功率：P=400kW ；
⑨ 额定电压：交流660v ，50Hz ； ⑩ 转速=590r/min ；
五、绞车容绳量计算：
按照以下公式对JKB-3×2.2型与JKB-3×2.5型绞车滚筒容绳量进行计算。

三层容绳量：)s p g m l D n n d b d B H -⨯-- ⎝⎛+--πε5.233＝ g n ——多层缠绕时供移动用的绳圈，取4， m n ——摩擦圈，取3，
d ——钢丝绳直径， b ——穿绳孔直径，5+d mm, B ——滚筒宽度， D ——滚筒直径，
p
D ——钢丝绳缠绕直径， s l ——试验钢丝绳长度，取30000mm ， ε——绳圈之间间隙，取2～3mm ，
H ——提升高度。

1. JKB-3×2.2型防爆单滚筒提升机容绳量计算如下（按三层计算）：
)s p g m l D n n d b d B H -⨯-- ⎝⎛+--πε5.233＝
mm=1553m
按照滚筒表面应保留三圈摩擦圈（2×3.14×(1500+18)×3≈28000mm=28m ）；按钢丝绳试验长度30m 的规定计算,滚筒表面至少预留58m 钢丝绳，绞车滚筒至变坡点钢丝绳长度按50m 考虑，钢丝绳钩头按5m 考虑；提升用钢丝绳长度为1553－58－50-5=1440m 。

根据巷道倾角21°计算，该型绞车提升垂深为1440×︒21sin ≈516米，现副暗斜井提升机安装于+925水平，该绞车只能运行至+409水平；距最矿井最低点+300水平还需要长度约304m 运输距离。

故JKB-3×2.2型防爆单滚筒提升机容绳量不能满足提升要求。

2. JKB-3×2.5型防爆单滚筒提升机容绳量计算如下（按三层计算）：
)s p g m l D n n d b d B H -⨯-- ⎝⎛+--πε5.233＝
)300030364323641365.2250033-⨯-- ⎝
⎛+-⨯-⨯π＝H ≈1780m 按照滚筒表面应保留三圈摩擦圈（2×3.14×(1500+18)×3≈28m ）；钢丝绳试验长度30m 的规定计算,滚筒表面至少预留58m 钢丝绳，绞车滚筒至变坡点钢丝绳长度按50m 考虑，钢丝绳钩头按5m 考虑；提升用钢丝绳长度为1780－58－50-5=1667m 。

根据巷道倾角21°计算，该型绞车提升垂深为1667×︒21sin ≈597米，若将该提升机安装于+925m 水平，提升量只可以满足到+328m 水平。

要达到矿井最低点+300m 水平，钢丝绳长度明显不足，经计算还差：78.1米。

六.提升时间估算：
按照平均速度3m/s 计算，从重载车辆处于挂钩准备运行状态上，1744÷3≈581s ≈10min(未考虑提升加速时间与减速运行时间及上下车场摘挂钩、车辆准备时间)按照经验估算，单趟运行时间约30分钟。

全天提升时间为18小时，即每班两个小时用于交接班人员通行，6小时用于物料运输，可完成6钩物料的提升运输。

根据w(9-15)102工作面液压支架的运输安装情况，轨道顺槽的运输及车场的重车牵引限制支架的运输，每班6组支架的下放基本可以满足采面安装速度的需要。

副暗斜井只有在采面安装与回撤期间运输任务比较繁重，日常仅作为掘进工作面支护材料的下放运输工作。

七．.经过以上比较，如选用JKB-3×2.5型防爆单滚筒提升机作为主暗斜井提升绞车还需在+328水平设
置车场再安装一部绞车方可为+300水平生产服务。

建议选用JKB-3.5×2.5型单滚筒防爆绞车作为主暗斜井提升绞车。