竖井提升设备选型案例

罐笼井
副竖井井筒净直径4m 。

井深约316m （含25m 井窝），提升高度289m 。

竖井井筒内装备一套2#单绳单层钢罐笼（YJGS －1.8－1型）与1000×300mm 单绳平衡锤提升系统，担负1.83万t/a 废石和井下生产人员、材料、设备提升任务。

1、设计依据
（1）、废石提升量：1.83万t/a ，废石质量2.8t/m 3，松散系数1.6；
2、设备选型及计算
（1）、提升容器选择
1）、选用2# 单层YJGS －1.8－1型钢罐笼，底板面积1800×1150mm ，自重2230kg ，允许乘载人数10人，最大载重2390kg ，罐笼全高4500mm ；配BF －111型防坠器；
2）、选用YFC0.5（6）型矿车，质量590kg ，最大载量1250kg ，外型尺寸长1500mm ×宽850mm ×高1050mm ，废石有效载量（2800/1.6）×0.5×0.9＝788kg ；
3）、平衡锤质量：Q c ＝2230＋590＋788/2＝3214kg 。

（2）、钢丝绳选型及验算
1）、绳端荷重：提废石Q d ＝2230＋590＋788＝3608kg
绳端荷重：提人Q d ＝2230＋10×70＝2930kg
4）、提升钢丝绳选型
单位长度质量：P δ＝
011H m Q d -σ＝3025
.71770113608-⨯＝1.57kg/m ， 选18×7＋FC －22－1770型多层股不旋转钢丝绳，每米质量1.89kg/m ，
破断拉力总和341.278KN ，抗拉强度1770MPa ，钢丝直径d e ＝1.45mm ，钢丝绳直径d k ＝22mm 。

5）、钢丝绳安全系数计算
提废石时：m ＝Qs/（Q d ＋P δH 0）g ＝341278/（3608＋1.89×302）×9.81＝341278/40994＝8.3＞7.5
提人时：m ＝Qs/（Q d ＋P s H 0）g ＝341278/（2930＋1.89×302）×9.81＝341278/34343＝9.94＞9
提平衡锤：m ＝Qs/（Q c ＋P s H 0）g ＝341278/（3214＋1.89×302）×9.81＝341278/37129＝9.19＞7.5
6）、罐道绳的选型
罐道绳选一层Z 型钢丝密封钢丝绳。

d k ＝32mm ，6根，抗拉强度1370MPa ，实测破断拉力总和不小于936KN ，每米质量5.62kg/m ；罐道钢绳采用重锤拉紧，罐笼侧罐道钢丝绳每100m 拉紧力取12KN （平衡锤侧罐道钢丝绳每100m 拉紧力取24KN ）；为防止罐道绳的共振，各罐道绳张紧力应相差5－10%，内侧张紧力大，外侧张紧力小。

罐笼侧罐道钢绳的刚性系数Ks ：
K s ＝)1ln(4α+s q ＝)10122.332081.962.51ln(81.962.543
⨯⨯⨯⨯+⨯⨯＝583＞500 罐笼侧罐道钢绳的安全系数m ：
m ＝1000
/81.92.362.5122.3936⨯⨯+⨯ ＝24.26＞6。

（平衡锤侧罐道钢绳的刚性系数为1066，其安全系数为12.16）
所选钢丝绳符合《金属非金属矿山安全规程》第6.3.3.10、6.3.3.11、6.3.3.17、
6.3.4.3条的规定。

（3）、提升机选型及验算
1）、本设计选2JK－2×1.25/30型双滚筒缠绕式提升机一台，提升机的主要技术数据：滚筒直径：D＝2m，滚筒宽度B＝1.25m，滚筒个数：2个，减速比：i＝30，最大静张力F cmax＝60KN，最大静张力差F j＝40KN，提升机变位质量m j＝11000kg，提升速度：V＝3.35m/s。

配高效节能行星齿轮减速器。

2）、提升机校验
提升系统最大静张力：
F c废石＝40.994KN＜60KN
F c人＝34.343KN＜60KN
F c锤＝37.129KN＜60KN
提升系统最大静张力差：
F j废石＝（F c废石－F c锤）＝40994－（3214＋10×1.89）×9.81＝9.279KN ＜40KN
F j人＝（F c人－F c锤）＝34343－（3214＋10×1.89）×9.81＝2.628KN＜40KN
F j空罐＝（F c锤－F c空罐）＝37129－（2230＋10×1.89）×9.81＝15.067KN ＜40KN
滚筒直径与钢丝绳钢丝直径比：
D/d e＝2000/1.45≈1379＞1200
滚筒直径与钢丝绳直径比：
D/d k＝2000/20≈91＞80
钢丝绳实际缠绕宽度：
B ＝)3(++Dj L H s π（d s ＋ε）＝（32
14.35289+⨯+）（22＋2）＝1196＜1250mm 将25m 实验绳放入滚筒内，则钢丝绳缠绕层数：n ＝1。

如上计算所选提升机能满足《金属非金属矿山安全规程》第6.3.5.1、6.3.5.2、6.3.5.3、6.3.5.4条规定。

（4）、电动机预选
按提废石时：N ＝ρηα1000v
KF j ＝2
.185.010003.135.392791.1⨯⨯⨯⨯⨯＝43.58kW 按下放空罐提锤时：（根据《金属非金属矿山安全规程》第6.3.5.24条“每班升降人员之前，应先开一次空车，检查提升机的运转情况”的规定）。

N ＝ρηαν
1000j KF ＝2
.185.010003.135.3150671.1⨯⨯⨯⨯⨯＝70.76kW 选YPT315S －6型变频调速三相异步电动机一台，主要技术参数为：额定功率N ＝75kW ；额定电压U ＝380V ；额定转速n ＝980r/min 效率η＝93.5%；转动惯量GD 2＝2.12kg ·m 2；功率因数＝0.86；最大转矩/额定转距＝2.0。

提升机实际运行速度：
V max ＝i n D d
j 60π＝30
60980214.3⨯⨯⨯＝3.37m/s （5）、提升系统计算
1）、天轮的选择
按天轮与钢丝绳直径：
D t ≥80d s ＝80×22＝1760mm
按钢丝绳钢丝直径计算天轮直径：
D t ≥1200d e ＝1200×1.45＝1740mm
选TLG2000/12.5型天轮二组。

主要参数为：D t ＝2.0m ；绳槽半径12.5mm ；适用钢丝绳直径20－22mm ；变位质量310kg 。

2）、滚筒中心至提升容器中心距离：
b min ≥0.6H j ＋3.5＋D g ＝0.6×15＋3.5＋2＝14.5m 取b min ＝27m
滚筒至天轮钢丝绳的弦长：
L xi ＝22)()2(C H D b j t -+-＝22)85.035.17()2
227(-+- ＝8225.260676+＝30.608m
3）、钢丝绳偏角（双筒提升、单层缠绕）：
外偏角tg α1＝
xi s L d e S B )(32ε+---＝30608)222(326012851250+--- ＝30608
725.6121250--＝0.018475562，α＝1°3'＜1°30' 内偏角tg α2＝()xi s j
L d D H B e s επ++++--)330(2 ＝()308
.30222)3214.35291(25.12054.0285.1++⨯++-- ＝308
.30196.125.16125.0+-＝0.018427478 α2＝1°3'＜1°30' 钢丝绳偏角符合《金属非金属矿山安全规程》第6.3.3.13条
4）、下绳仰角：D t ＝D j ＝2R
φ1＝tg －1xi t j L D R b c
H sin 1-+--＝tg －112785.017--＋sin －1608
.302 ＝tg －10.621154＋sin －10.0653424＝31°50'＋3°44'＝35°33'
上绳仰角：φ2＝tg －1 R b c
H j --＝tg －112785.017--＝31°50'
箕斗井
主井井筒净直径3.2m。

井深316m（含27m井窝），最大提升高度297m（卸载点位几口上方3m处，装载点在最终中段下方5m处）。

矿石经溜井下放集中对箕斗装矿；集中溜井的下端设振动放矿机，放出的矿石进入YFC0.7（6）型翻转式矿车，采用两矿车对一箕斗的计量方式计量，提升至地表卸载。

本次设计箕斗井的提升能力为15万t/a的矿石，矿石体重4.68t，矿石松散系数1.7；工作制度250d/a，3班/d，8h/班。

设计计算提升系统的提升高度按最大提升高度。

1、提升容器选择
选用FJD1.6型翻转式箕斗带平衡锤提升系统。

箕斗的容积为1.6m3，最大外型尺寸为1134×1338×4102mm，箕斗质量2.75t，最大载重3.5t。

采用两辆YFC0.7（6）矿车对一箕斗方式进行计量装矿，故对所选箕斗的装满系数取0.78。

2、钢丝绳的选型及验算
（1）、箕斗一次有效载重
Q＝C m·r·V＝0.79×4680/1.7×1.6＝3480kg
Q c＝Q j＋Q/2＝2750＋3480/2＝4490kg（平衡锤配重）提矿石绳端荷重：Qd＝Qj＋Q＝2750＋3480＝6230kg
（2）、井架高度（天轮中心）：
Hj取17.63m
（3）、钢丝绳悬长
H0＝H j＋H＋H z＝17.63＋292＋5＝314.63m，取315
（4）、提升钢丝绳选型
单位长度质量：P δ＝
011H m Q d -σ＝3155
.6177011)5932(6230-⨯＝2.32kg/m 选18×7＋FC －28－1770型多层股不旋转钢丝绳，每米质量3.06kg/m ，破断拉力总和551.69KN ，抗拉强度1770MPa ，钢丝直径d e ＝1.8mm ，钢丝绳直径d k ＝28mm
（5）、钢丝绳安全系数计算：
m ＝g H P Q Q d s )(0δ+＝81.9)31506.36230(551690⨯⨯+＝70572
551690＝7.82＞6.5 所选钢丝绳符合《金属非金属矿山安全规程》第6.3.3.17、6.3.4.3条规定。

（6）、罐道绳的选型
罐道绳选一层Z 型钢丝密封钢丝绳。

d k ＝32mm ，6根，抗拉强度1370MPa ，实测破断拉力总和不小于936KN ，每米质量5.62kg/m ；罐道钢绳采用重锤拉紧，罐道钢丝绳每100m 拉紧力取12KN （平衡锤侧的罐道钢丝绳每100m 拉紧力取24KN ），为防止罐道绳的共振，各罐道绳张紧力应相差5－10%，内侧张紧力大，外侧张紧力小。

罐道钢绳的刚性系数Ks ：
Ks ＝)1ln(4α+s q ＝)101235.333581.962.51ln(81.962.543
⨯⨯⨯⨯+⨯⨯＝583＞500 安全系数：m ＝1000
/81.935.362.51235.3936⨯⨯+⨯ ＝15.95＞6。

（平衡锤侧罐道钢绳的刚性系数Ks ＝1066：安全系数m ＝9.47）
所选钢丝绳符合《金属非金属矿山安全规程》第6.3.3.10、6.3.3.11、6.3.4.3条的规定。