矿井摩擦式提升机选型系统软件设计

收稿日期：2012－04－20作者简介：廖

原（1970—），男，四川平昌人，工程师，

1995年毕业于焦作工学院，现任平顶山平煤设计院有限公司机电所所长。

矿井摩擦式提升机选型系统软件设计

廖

原，胡海峰

（平顶山平煤设计院有限公司，河南平顶山467000）

摘要：针对目前矿井摩擦式提升机选型计算过程繁琐、计算任务量大的特点，从实际出发，结合矿山工程、计算机和数据库技术，

基于Visual Studio 平台，应用VB 语言开发了矿井摩擦式提升机选型系统，并通过实例验证了软件的可靠性和稳定性。该软件的应用，提高了设计人员的工作效率和提升机选型的自动化程度。关键词：摩擦式提升机；选型系统；数据库；VB 语言中图分类号：TD524．3

文献标志码：B

文章编号：1003－0506（2012）06－0026－03

煤矿提升机担负着升降人员、提升矿物、运送材

料和设备的任务，

是联系矿井地面与井下的重要运输设备，在整个矿井生产中占有重要地位［1］

。随着矿井

开采深度的增加，

摩擦式提升机得到了更为广泛的应用。但是，摩擦式提升机选型设计过程复杂，工作量

大，设计人员需要通过相关的辅助软件才能更好地完成任务。目前，市场上该类软件普遍存在数据库不足、自动化程度低、适用性不强等缺点。因此，根据现场调研，

开发了矿井摩擦式提升机选型软件。1

系统工作原理及流程

1.1

工作原理

利用计算机技术和数据库理论，通过收集钢丝绳、提升机、电动机资料建立原始数据库，根据数据间的关系和特点，把数据以一定格式导入Excel 表

格中，建立软件能够识别的数据库［2］

。利用VB 语言借助Windows 平台把计算公式以合理的形式表达出来。通过Excel 表格实现数据库和公式之间的有机联系，从而实现设计过程的自动化。1.2

系统流程

基于系统需求分析，设计了系统流程（图1）。①用户登录。保证系统的安全性，可实现新用户注册和已注册用户登录系统的功能。②钢丝绳选择。根据系统提示输入原始数据，通过软件计算得到钢丝绳的选型参数，依据选型参数从数据库中选择合适的钢丝绳及尾绳并显示其信息。③提升机选择。根据所选钢丝绳参数计算出详细数据，从数据库中选择合适的提升机，窗口中显示所选提升机的重要

参数。④提升机系统图的确定。根据所选提升机型

号及提升容器尺寸，

结合工业场地的实际情况，从提升机布置形式模块中选择合适的布置形式，绘制提

升系统图。⑤电动机选择。利用软件计算出提升系统的关键量，从等效容量、额定转矩、过载能力3方面校核电动机，并显示最终选型结果。⑥防滑计算表绘制。根据所选的钢丝绳、提升机、电动机以及提升容器等参数，利用软件计算出提升系统的极限加、减速度，根据计算结果，在满足《煤矿安全规程》

（以下简称

“规程”）的情况下设定合适的制动力并绘制防滑计算表。⑦最大班作业时间表绘制。根据原始参数及选型过程中确定的中间量，利用软件绘制最大班作业时间表

。

图1系统流程示意

2系统关键环节实现依据

收集钢丝绳、提升机、电动机原始数据，利用数

据某些特征，按照一定格式排列建立数据库，通过VLOOKUP （）［3］方法将数据库参数和软件有机结合起来。

2.1钢丝绳选择依据

钢丝绳单位质量计算公式［4-5］

如下：

P k =

Q d

N （K z R 0/m a －H c ）

（1）

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62·2012年第6期中州煤炭总第198期

式中，P k为钢丝绳单位质量；Q d为绳端荷重，根据

不同提升内容分别计算，取最大值；N为提升机中钢丝绳根数；K z为钢丝绳综合系数；R0为钢丝绳抗拉强度；H c为提升距离；m a为钢丝绳安全系数，根据“规程”，提升物料时钢丝绳安全系数的最小值为8.2 0.0005H

c

，提升人员及混合提升时为9.2

0.0005H

c

。

根据计算出来的结果选择钢丝绳，所选钢丝绳的单位质量应尽量接近并高于计算值。

2.2提升机选择依据

提升机摩擦轮最小直径计算：

D=KD

k

（2）式中，D为摩擦轮直径；D k为钢丝绳工程直径；K为提升装置的天轮、滚筒、摩擦轮、导向轮等的最小直径与钢丝绳直径的比值。根据“规程”，落地式及有导向轮塔式摩擦提升装置的摩擦轮，井上K≥90，井下K≥80；无导向轮的塔式摩擦提升装置的摩擦轮，井上K≥80，井下K≥70［6］。

根据计算出的最小直径、提升系统的最大静张力和最大静张力差，从数据库中选择合适的提升机，并校核摩擦枕垫比压。

2.3电动机选择依据

根据提升载荷和提升速度，初选电动机功率P 为：

P=kFVρ/（1000η）（3）式中，k为电动机富余系数，取1.1；V为提升速度，罐笼升降人员时，不得超过0.5H

槡c且不得大于12 m/s，升降物料时，提升容器最大速度不得大于0.6 H

槡c；F为最大静张力差；η为提升机与电动机连接装置的传动效率，直联取0.98，行星齿轮减速器取0.92，平行轴减速器取0.85 0.90；ρ为提升系统运转加、减速时电动机发热及钢丝绳不平衡质量的影响系数，对于强迫通风，可取ρ=1。

2.4防滑计算表的绘制依据

防滑计算表绘制的关键问题是如何确定变位到摩擦轮表面的制动力。根据“规程”，摩擦式提升机各种载荷和各种状态（上提或下放重物）下，保险闸所能产生的制动减速度的计算值不能超过滑动极限；当井筒倾角大于30ʎ时，上提重载滑动极限减速度≤5m/s2，下放重载极限减速度≥1.5m/s2。

提升重载、下放空容器减速度的计算公式［6］：

［A］

S =

K

j

eμα－1

K

j

eμα+1+β

t

g（4）

［A］

X

=

eμα－K

j

eμα+K

j

+β

t

g（5）

式中，K j为重、轻侧静张力比；［A］S为上提重载极

限减速度；［A］X为下放重载极限减速度。

根据“规程”导出制动力的确定公式：

1.5M+F

j

＜F＜MA

X

+F

j

F＜MA

S

－F

j

（6）

式中，A S为上提重载制动减速度；A X为下放重载制

动减速度。

通过计算制动力的范围，确定液压站需要提供

的制动力，并绘制防滑计算表。

3系统功能的实现

以平煤股份五矿己四采区副井提升机选型为

例，介绍软件的功能。

输入密码进入系统后，按照提示输入原始数据，

如宽、窄罐笼质量，矿车吨位和数量（图2），根据原

始数据计算出的中间量，从数据库中选择合适的设

备，最终选型结果汇总如图3所示。此外，数据库留

有扩容空间，但用户只能按一定的格式输入数据

，软

件才能自动识别。

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2012年第6期廖原，等：矿井摩擦式提升机选型系统软件设计总第198期