礦井提升機主軸及其深度指示器設(shè)計.doc_第1頁
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文檔簡介

第一節(jié) 鋼絲繩的選擇鋼絲繩是礦井提升設(shè)備的主要組成部分,它關(guān)系到提升設(shè)備的安全可靠地運行;也是礦山鋼材消耗量較大的項目之一。正確的選擇鋼絲繩,不僅有助于礦井的安全生產(chǎn),而且將可以節(jié)約大量的優(yōu)質(zhì)鋼材。生產(chǎn)礦井幾十年來的實踐經(jīng)驗以及國外的經(jīng)驗證明,必須根據(jù)不同的工作條件,相應(yīng)選用不同結(jié)構(gòu)的鋼絲繩,才能取得較好的經(jīng)濟效果。提升鋼絲繩的有關(guān)規(guī)定: 1)規(guī)程規(guī)定:立井提升宜采用同向捻的提升鋼絲繩,平衡尾繩采用圓股鋼絲繩時,其與提升容器的連接裝置應(yīng)為轉(zhuǎn)環(huán)式。2)規(guī)程規(guī)定:專為升降人員以及升降人員和物料用的提升鋼絲繩,鋼絲繩的韌性不低于特號鋼絲的韌性標準,專為升降物料和平衡用的,不得低于號鋼絲的韌性標準。提升鋼絲繩的一些實踐經(jīng)驗: 為了合理地選擇提升鋼絲繩的品種結(jié)構(gòu),對一些生產(chǎn)礦井實踐經(jīng)驗總結(jié)個對比的經(jīng)驗介紹如下:1)當井筒中淋水較大或淋水的酸堿度較高,在作為回風井的井筒中提升時,應(yīng)該選用鍍鋅鋼絲繩,這對于防銹防腐有很好的效果。2)立井中使用圓股鋼絲繩時,從鋼絲繩的受力狀態(tài)分析并為生產(chǎn)實踐證實,同向捻鋼絲繩較交互捻鋼絲繩具有較長的壽命。 3)立井提升鋼絲繩的強度損失,主要是由于疲勞產(chǎn)生的斷絲,造成鋼絲繩報廢。在這種條件下,異形股鋼絲繩和線接觸鋼絲繩和圓股鋼絲繩相比具有較長的壽命。副井提升作業(yè)多種多樣,應(yīng)以最大的終端重力計算和選擇鋼絲繩。對提矸,運人和下料三種最經(jīng)常的情況進行比較。對提矸時以終端重力最大,故以此選擇鋼絲繩,但需對提人時的安全系數(shù)進行校驗。對于下放大件設(shè)備,也需對照具體情況進行核算,必要時采取相應(yīng)措施以保證提升的安全。 一車矸石為礦車的額定載重1.5t,因此提矸時的一次提升重量為: Q=41.5t=6t 提人時,每人重量按70kg計算,其終端有效質(zhì)量為: Q人 =(98+72)70kg=11900kg提升高度 H=415m尾繩環(huán)高度 Hh=15m初估井塔高 Hj=22m 鋼絲繩最大懸垂長度 Hc= Hj+Hh+H=15+22+415=452m 主鋼絲繩安全系數(shù): 升降物料時: ma8.2-0.0005Hc=8.2-0.0005452=7.97 升降人員時: ma9.2-0.0005Hc=9.2-0.0005452=8.97擬用四繩摩擦提升機,n1=4,因為副井用于升降人員,取鋼絲繩抗拉強度B=1850N/mm2主繩每根每米重 選用三角股鋼絲繩作主繩,繩637股-1850-34.5-特-鍍鋅-順捻,左捻和右捻各兩根,單根每米重=42N/m,直徑d=34.5mm,繩中最粗鋼絲繩直徑=1.6mm,全部鋼絲拉斷力之和Qd=825000N尾繩多采用等重尾繩或重尾繩,設(shè)尾繩根數(shù)n2=2,則每根尾繩每米重: 考慮到扁鋼絲繩造價高,盡量選用不旋轉(zhuǎn)鋼絲繩,由于貨源問題,可暫選用普通圓股鋼絲繩充當尾繩,加強日常維護。暫選繩637-1550-52-鍍鋅,左右捻各一根,每根每米重=94.36N/m,直徑d=52mm,由于兩根尾繩的每米重力大于四根主繩每米重,因此該提升系統(tǒng)為重尾繩提升系統(tǒng),尾繩和主繩每米重力差為: =2q-4p=294.36-442=20.72N/m 對于重尾繩提升系統(tǒng),由于重罐位于井口時主繩中的靜張力最大,故以此驗算主繩的安全系數(shù)提矸時, = = 7.79 7.97 提人時, ma=108.97主繩的實際安全系數(shù)均大于允許最小值,所選鋼絲繩可用。第二節(jié) 多繩摩擦提升機的選擇多繩摩擦式提升機的主要部件有主軸、主導輪、主軸承、車槽裝置、減速器、深度指示器、制動裝置及導向輪等。多繩摩擦提升機提升系統(tǒng)示意圖如下: 多繩摩擦提升機的優(yōu)點:在國內(nèi)外,多繩摩擦提升機飛躍發(fā)展,其發(fā)展速度遠遠超過單繩纏繞式提升機,這是由于它具有以下的優(yōu)點:1、提升容器及靜載荷由多根鋼絲繩共同承擔,提升鋼絲繩直徑較小,主導輪直徑及整個機器尺寸都相應(yīng)縮小,設(shè)備重量也減輕了。2、由于提升容器是同時懸吊在多根鋼絲繩上,這些鋼絲繩一般不會同時拉斷,故可以不設(shè)防墜器。3、主導輪直徑的縮小,系統(tǒng)的慣量和主軸上的扭力矩也隨之減小,因而可以使用高速電動機和重量較輕的減速器,電動機功率和電能消耗也都相應(yīng)降低。 4、提升鋼絲繩的根數(shù)是偶數(shù),且由左向捻和右向捻各一半組成,可以相互抵消鋼絲繩運行中松捻的扭力,減輕了提升容器對罐道的運行阻力的,因而延長了罐道及罐耳的使用壽命。5、當多繩摩擦輪提升機安裝在井塔上時,減少了工業(yè)廣場的占地面積,并為地面生產(chǎn)系統(tǒng)的布置創(chuàng)造了有利條件。多繩摩擦提升機最大的優(yōu)點是適用于深井,完成單繩纏繞式提升機不能承擔的提升任務(wù)。 按照煤礦安全規(guī)程第365條的規(guī)定,摩擦輪的直徑按鋼絲繩直徑的90倍計算,并保證摩擦輪直徑大于1200倍的最粗鋼絲直徑。 D90d=9043mm=3870mm D1200=12002mm=2400mm根據(jù)上訴計算,選用JKMD-44()型多繩摩擦提升機,其主要技術(shù)參數(shù)如下:摩擦輪直徑 4m天輪直徑 4m繩數(shù) 4根繩間距 350mm最大靜張力 740KN最大靜張力差 180KN最大提升速度 14m/s其配用減速器型號為ZHD2R-180,減速器傳動比為i=11.5,傳動效率=0.92,減速器最大輸出扭矩為Mmax =680000Nm,提升機(包括減速器)變位質(zhì)量 m=22.1t,導向輪變位質(zhì)量為 m=2.01t落地式摩擦輪提升機的優(yōu)點:1、建設(shè)期間占用井口時間較短,可縮短工期。根據(jù)一些礦井的實際統(tǒng)計資料表明:塔式提升機包括建井塔及安裝設(shè)備及調(diào)試,占用井口時間約一年左右。對于特大型礦井,一個井塔上安裝兩臺提升機時賭東道賭東道賭東道的,占用的時間還會更長一些。而落地式提升機只是在豎立井架時,才需要占用井口,提升機的安裝和調(diào)試工作,可以和井口豎立井架的工作同時進行,或者利用施工設(shè)備工作,調(diào)試和安裝提升機,既可以減少對井口提升工作的影響時間,一般對井口的影響不超過半年。因而有利于加快礦井的建設(shè)速度。2、與預(yù)建整移式井塔相比,在經(jīng)濟上花費較少。當采用井塔預(yù)建整移的方案時,除了較一般在井口建的井塔要增加費用外,還要增加平移費用,其中:包括平移設(shè)備費,井塔臨時基礎(chǔ)費,滑道及承臺的土建費用。一些礦井的經(jīng)濟方案表明:落地式采用鋼井架時,比井塔式的建筑費用一般約減少410萬元。3、安裝,使用的觀點,落地式優(yōu)于井塔式。提升機的安裝,落地式在地面搬運,安裝和調(diào)整,這與井塔式比較,省略了大型設(shè)備向井塔上吊運的工序,工作人員也無需向井塔上往返,是較為方便的。運行值班人員也有這個便利條件。設(shè)備的維修較為及時的,設(shè)備的改造或更換,對生產(chǎn)的影響落地式也較小。4、對抗震較有利。以提矸作業(yè)驗算提升機的強度 鋼絲繩的最大靜張力Fjm: Fjm =Q + Qz + 4qc + 4pHj + 2q(H+Hh) =60000+250000+47200+465.522+2147(415+15) =470984N=471KN740KN鋼絲繩實際最大靜張力差Fcm: Fcm =Q+H=60000+32415=73280N=74KN180KN上述鋼絲繩最大靜張力和最大靜張力差均小于提升機的設(shè)計值摩擦輪襯墊比壓驗算Pb: 式中:Fs提矸時上升繩股的靜張力 Fs = Q + Qz + 4qc + 4p(H+Hj) + 2qHh =60000+250000+47200+465.5(415+22)+214715 =457704N Fx提矸時下降繩股的靜張力 Fx = Qz + 4qc + 4pHj + 2q(H+Hh) = 250000+47200+465.522+2147(415+15) =410984N所以 摩擦式提升機主導輪上的襯墊作用是:當提升鋼絲繩端部荷載拉緊鋼絲繩,并以一定的正壓力的,緊壓在襯墊上時,提升鋼絲繩與襯墊之間便會產(chǎn)生很大的摩擦力,此摩擦力必須保證提升機在各種情況下,都不會出現(xiàn)提升鋼絲繩在主導輪的襯墊上有滑動現(xiàn)象。用作摩擦襯墊的材料,應(yīng)具有以下的性能:1、具有較高的摩擦系數(shù),而且水或油類對摩擦系數(shù)的影響要小;2、具有較高的耐磨性能的,磨損時產(chǎn)生的粉塵,必須是對人和機器是無害的;3、應(yīng)具有較高的壓強;4、材料的來源要廣,價格應(yīng)低廉,加工和拆裝應(yīng)比較方便。副井還有可能同時進行提矸和下料作業(yè),此時計算的襯墊比壓為,對于目前使用的襯墊,允許比壓為,上述比壓可用。以上計算說明選用JKMD-44()時合理的。第三節(jié) 確定井塔高Hj = Hr + Hg + 0.75式中:Hr提升容器的全高, m; Hg過卷高度, m; 由于寬罐的全高位于10748-11198mm之間,窄罐全高位于10390-10480mm之間,此取10800mm 煤礦安全規(guī)程規(guī)定,摩擦輪式提升裝置,提升速度小于每秒100m時,過卷高度不小于速度值,該提升系統(tǒng)最大提升速度Vm=9.18m/s,故選過卷高度Hg=10m。所以 Hj = Hr + Hg + 0.75 = 10.8 + 10 + 0.75 = 22.3m取整數(shù) Hj =22m,與估計值一致。第四節(jié) 預(yù)選電動機 計算最大經(jīng)濟提升速度Vj: Vj=0.4=0.4=8.15m/s 對于JKMD-44()型多繩摩擦提升機,配用減速器的速比為i=11.5,因此電動機額定轉(zhuǎn)速為: ne= 取電機的同步轉(zhuǎn)速為nt=500r/min,則額定轉(zhuǎn)速為ne=490r/min,此時對應(yīng)的最大提升速度為: 根據(jù)提矸作業(yè),預(yù)選電動機功率Pe: 式中:K礦井阻力系數(shù),對于罐籠提升取K=1.2; 動力系數(shù),對于罐籠取=1.4; 減速器效率,一級減速取=0.92; 根據(jù)Pe和ne預(yù)選JR1000-12/1430三相交流繞線型異步電動機,其技術(shù)指標如下: 電機額定功率 Pe=1000KW 電機額定轉(zhuǎn)速 ne=492r/min 電機效率 =0.915 電機飛輪轉(zhuǎn)矩 第五節(jié) 計算提升系統(tǒng)總變位質(zhì)量 除電機轉(zhuǎn)子外,其運動部分的變位重力均已知。下面先計算電機轉(zhuǎn)子的變位質(zhì)量和變位重量,分別以和md表示 提升矸石時,提升系統(tǒng)的總變位質(zhì)量 提升人員時,提升系統(tǒng)總變位質(zhì)量第六節(jié) 確定提升加、減速度1、升降人員:煤礦安全規(guī)程規(guī)定,立井中用罐籠升降人員的加速度和減速度不得超過0.75 2、升降矸石:提升矸石的加速度受三個條件的限制,即按減速器最大輸出扭矩計算的加速度a1 按充分利用電機能力計算加速度a1 其中 :Fe電動機的額定出力,N; 電動機的過負荷系數(shù),即為最大轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩之比所以: a11.29煤礦安全規(guī)程規(guī)定,豎井中對升降為物料的加速度最大不超過1.2 為了簡化提升機的控制和操縱,取提矸與提人的加速度為相同值,即a1=0.75 3、提升矸石的減速度 a3為了簡化提升機的操作和控制,取提矸和提人時的減速度均為0.75 ,但由于提矸時靜不平衡力矩較大,而提人時靜不平衡力較小且為變化值(由于提升人數(shù)不總是滿罐),因此為了得到0.75 的減速度值,提矸時常用電動機減速方式,而提人時可能要采用機械閘減速方式,此外在下方重載情況為保證a1=0.75 和a3=0.75 ,需要用電氣制動方式,所有這些要電氣控制系統(tǒng)來實現(xiàn)。第七節(jié) 提升運動學參數(shù)提升運動學參數(shù)除了提升休止時間以外,由于所選加,減速度及最大提示速度相同,因此對提人,提矸,下料運動參數(shù)都是一致的。 對于1.5t雙層四車異側(cè)進出車標準罐籠,提人和下料取1=22s,下放人員按5人以下為20s,每增加一人增加1秒,故取2=20 + 93 +2 =115s,其中2s為雙層罐籠比單層罐籠多出來的時間。為了準確停車,才用五階段速度圖,取爬行距離h4=2.5m,爬行速度v4=0.5m/s,則運動學參數(shù)計算結(jié)果如下:加速階段: a1=0.75 等速階段: 減速階段: a3=0.75 爬行階段: 則一次提升循環(huán)時間:提矸: Tg= 提人: Tr= 第八節(jié) 提升運動學參數(shù)計算 提升運動學參數(shù)也分提矸,提人和下放材料等情況,由于提升人員的載荷小于提矸時的載荷,只要提矸時的電動機功率滿足要求,升降人員便不會有問題。下放料石會出現(xiàn)較大負力,與提矸情況不同,所以以下計算提矸和下放料石兩種情況,計算結(jié)果如下:提升矸石: 加速階段: 等速階段: 減速階段:爬行階段:下降料石: 加速階段: 等速階段: 減速階段: 爬行階段:第九節(jié) 電動機功率校驗 以提矸作業(yè)驗算電動機功率,減速階段按電動機減速方式運行1、等效時間 Td=式中:低速時電機散熱不良系數(shù) 停機時電機散熱不良系數(shù)2、計算等效力 其中,爬行階段采用微機拖動,不計入計算結(jié)果中所以 等效力:Fd= =270KW3、等效功率 4、正常過負荷校驗提矸時最大拖動力Fm=166896N,電動機額定力Fe=1010217.9N 摩擦提升不允許采用罐座,故不進行特殊過負荷校驗。第十節(jié) 防滑驗算多繩摩擦提升的防滑驗算包括三方面的內(nèi)容,即靜防滑安全系數(shù)驗算,動防滑安全系數(shù)驗算和緊急制動防滑驗算,其中每種又有提升載荷和下放載荷兩種情況,提升又分提矸和提人兩種載荷1、靜防滑驗算,要求靜防滑安全系數(shù)1.75提升重載:重尾繩提升系統(tǒng),以提升終了時的靜防滑安全系數(shù)最小,只要提矸終了時可滿足要求,其他情況就不必驗算。為了比較,把提人時的也計算出來 式中:Fs提升終了時上升繩股靜張力提矸時 提人時 Fx提升終了時下降繩股靜張力提矸時 提人時 提矸 提人 下放重載: 重尾繩提升系統(tǒng),以加速開始時最小 式中:Fx下放開始時下降繩股靜張力 下放料石 下放人員 Fs下放開始時上升繩股靜張力 下放料石 下放人員下放料石 下放人員 2、動防滑驗算要求動防滑系數(shù)d1.25提升重載:正常提升時,加速終了時的動防滑安

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