主井提升機(jī)驗(yàn)算

1、主井提升系統(tǒng)改造方案及驗(yàn)算根據(jù)我礦實(shí)際生產(chǎn)情況，為了滿足生產(chǎn)需要，擴(kuò)大生產(chǎn)能力，提高經(jīng)濟(jì)效益，現(xiàn)決定對(duì)制約我礦生產(chǎn)能力的主井提升系統(tǒng)進(jìn)行改造，以滿足生產(chǎn)需要，具體改造方案如下：一、提升系統(tǒng)現(xiàn)狀我礦主井井筒直徑4.5m，裝備一對(duì)6T多繩箕斗，一臺(tái)JKM-2.8/4（II）型多繩摩擦式提升機(jī)，礦井初期設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為45萬(wàn)噸/年，提升高度521.97m，根據(jù)設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，我礦最大提升能力為72萬(wàn)噸/年（一鉤6T、25鉤/時(shí)、16小時(shí)/天、300天）。我礦主井提升機(jī)為洛陽(yáng)礦山機(jī)械廠上世紀(jì)八十年代生產(chǎn)的JKM系列提升機(jī)，根據(jù)出廠技術(shù)參數(shù)及說(shuō)明書，鋼絲繩最大靜張力30T，鋼絲繩最大靜張力差9.5T，最大

2、提升速度11.8m/s，傳動(dòng)方式分為單機(jī)拖動(dòng)和雙機(jī)拖動(dòng)，單機(jī)最大輸入功率為800KW，雙機(jī)最大輸入功率為1000KW，目前在用的為單機(jī)800KW拖動(dòng)，已經(jīng)達(dá)到最大設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，更換大功率的電動(dòng)機(jī)已不能實(shí)現(xiàn)拖動(dòng)，建議采用雙電機(jī)（2800KW）拖動(dòng)，使現(xiàn)有提升機(jī)達(dá)到其最大提升能力。2、 改造方案根據(jù)我礦現(xiàn)有情況，主井提升機(jī)改造方案如下：1、 不更換箕斗，現(xiàn)有單機(jī)拖動(dòng)改為雙機(jī)拖動(dòng)，使現(xiàn)有提升機(jī)達(dá)到最大提升能力。我礦箕斗為6T，根據(jù)實(shí)際裝煤情況干煤可裝7T、濕煤可裝9T，按8T計(jì)算，提升機(jī)、電動(dòng)機(jī)、鋼絲繩、防滑系統(tǒng)等均能滿足生產(chǎn)要求（驗(yàn)算詳見(jiàn)附件二），全年出煤96萬(wàn)噸（一鉤8T、25鉤/時(shí)、16小時(shí)/天、

3、300天），此種方案須由現(xiàn)在的單機(jī)拖動(dòng)改為雙機(jī)拖動(dòng)，電控系統(tǒng)需全部進(jìn)行更換高壓變頻系統(tǒng)，更換為高壓變頻系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)：變頻調(diào)速系統(tǒng)節(jié)省了電阻調(diào)速環(huán)節(jié)，對(duì)車房環(huán)境溫度有很大的改善，變頻調(diào)速可有效減少重物下放和制動(dòng)時(shí)的能量損失，節(jié)約電能；變頻調(diào)速在電動(dòng)機(jī)運(yùn)行方面的優(yōu)勢(shì)，減少換向不當(dāng)而燒毀電動(dòng)機(jī)的問(wèn)題。變頻調(diào)速加減速時(shí)間比較平緩，起動(dòng)電流較小，可以進(jìn)行較高頻率的起停。變頻調(diào)速系統(tǒng)制動(dòng)時(shí)，變頻器可以利用自己的制動(dòng)回路，將電能回饋給供電電網(wǎng)；改成雙電機(jī)拖動(dòng)后，可降低單臺(tái)電動(dòng)機(jī)的輸出功率，增加電動(dòng)機(jī)使用壽命，同時(shí)更換為變頻系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠，調(diào)速特性優(yōu)越，能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制。根據(jù)中信重工機(jī)械股份有限公司提供的資料

4、，更換全套電控系統(tǒng)改造資金約為300萬(wàn)元左右，生產(chǎn)周期為3月，安裝調(diào)試周期為10天。2、更換輕型箕斗提高產(chǎn)量（驗(yàn)算詳見(jiàn)附件一）。更換輕型箕斗提高產(chǎn)量，經(jīng)選型驗(yàn)算存在以下問(wèn)題：（1） 根據(jù)我國(guó)煤炭工業(yè)設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定：提升重物時(shí)，動(dòng)防滑安全系數(shù)不得小于1.25；靜防滑安全系數(shù)不得小于1.75。驗(yàn)算得出靜防滑系數(shù)為1.525小于1.75，不滿足防滑要求。（2） 更換輕型箕斗現(xiàn)用800KW電動(dòng)機(jī)不能滿足生產(chǎn)需要需更換為1050KW電動(dòng)機(jī)，我礦提升機(jī)雙電機(jī)拖動(dòng)最大輸入功率為1000KW，所以提升電動(dòng)機(jī)也不滿足更換要求。 綜上所述，更換輕型箕斗提升機(jī)不能滿足需要。附件一： 1、 概述本礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力按10

5、0萬(wàn)噸/年計(jì)算，根據(jù)實(shí)際情況，主井采用多繩摩擦式箕斗提升。二、主井提升1、提升容器需根據(jù)提升任務(wù)的大小來(lái)確定。本礦井主井采用箕斗提升，主要參數(shù)如下：An礦井年產(chǎn)量，100萬(wàn)噸/年；Hs井筒深度，522m；礦井工作制度：年工作日按300天計(jì)，日工作小時(shí)數(shù)t，取16h； 防撞梁高度：13+8.22+11=32.22 井塔高度：32.22+6.78+4.95=43.95m 尾繩環(huán)高度：10+4.5=14.5m 鋼絲繩懸垂長(zhǎng)度：43.95-13+522+14.5=567.45m r煤的散集容積質(zhì)量，kg/m3，取11、確定小時(shí)提升量式中： Ah小時(shí)提升量，th；An礦井年產(chǎn)量，100萬(wàn)噸年；c提升不均

6、衡系數(shù)。煤炭工業(yè)設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定：有井底煤倉(cāng)時(shí)為1.10；無(wú)井底煤倉(cāng)時(shí)為1.20。本設(shè)計(jì)取1.10；af提升能力富裕系數(shù)，取1.2；br年工作日，300天；t日工作小時(shí)數(shù)，16h； 2、合理的經(jīng)濟(jì)提升速度在選擇提升容器時(shí)，一般都采用經(jīng)濟(jì)速度法，常用的經(jīng)濟(jì)提升速度為vm=(0.40.5) ，m/s式中 H提升長(zhǎng)度，522m。取vm=(0.40.5)=0.5代入數(shù)據(jù)計(jì)算得：3、估算一次提升循環(huán)時(shí)間Tx 簡(jiǎn)化后可得：式中： a提升加速度，通常a11m/s，罐籠提升一般取0.5-0.75ms，箕斗提升一般取0.7-0.8ms；取a =0.8ms2u爬行時(shí)間，箕斗可取10 s；休止時(shí)間，箕斗提煤的休止時(shí)間，

7、容量6T及以下箕斗提煤休止時(shí)間為8s；8t-9t箕斗為10s；12-30t箕斗按每噸1s計(jì)算，休止時(shí)間取得=10 s。4、一次合理提升量的確定根據(jù)上述計(jì)算值，從箕斗規(guī)格表中選取8T的標(biāo)準(zhǔn)箕斗。其特征見(jiàn)表1-1表1-1 輕型箕斗特征表箕斗型號(hào)裝載重量（t）自重(t)箕斗容積(m3)提升鋼絲繩直徑（mm）最大提升高度(m)JG-7Q83.38.85、根據(jù)所選箕斗，計(jì)算一次提升循環(huán)時(shí)間Tx和所需提升速度vm式中 Q箕斗的載重質(zhì)量，8t。三、提升鋼絲繩的選擇計(jì)算按煤礦安全規(guī)程的規(guī)定，提升鋼絲繩應(yīng)按最大靜載荷，并考慮一定的安全系數(shù)的方法進(jìn)行計(jì)算。1、計(jì)算鋼絲繩終端荷重F=(Q+Qz)sin式中 F鋼絲繩

8、終端載荷，t；Qz容器自重，11.6t；井筒傾角，90。代入數(shù)據(jù)計(jì)算得：F=11.3t 2、鋼絲繩懸垂長(zhǎng)度：43.95-13+522+14.5=567.45m3、鋼絲繩單位長(zhǎng)度重量P/式中B鋼絲繩公稱對(duì)拉強(qiáng)度，2； ma鋼絲繩安全系數(shù)；煤礦安全規(guī)程規(guī)定，專門升降物料的鋼絲繩ma6.939。從鋼絲繩規(guī)格表中選取直徑為28。其特征見(jiàn)表1-2。表1-2 鋼絲繩特征表鋼絲繩直徑()鋼絲直徑（mm）參考重量(m)公稱對(duì)拉強(qiáng)度(Mpa)破斷拉力總和（KN）28.023.331670494鋼絲繩安全系數(shù)驗(yàn)算驗(yàn)算公式為：式中 Qq全部鋼絲繩破斷力總和，50408kg； m有效載荷，8000KG； mz提升容器

9、質(zhì)量，3300KG；qk每米長(zhǎng)度重量，3.33m。因此，所選鋼絲繩符合煤礦安全規(guī)程規(guī)定，可用使用。 四、提升機(jī)的選擇計(jì)算多繩摩擦式提升機(jī)主要特征參數(shù)有：摩擦輪直徑D，最大靜張力，最大靜張力差及摩擦襯墊的比壓。在選擇計(jì)算時(shí)，首先確定摩擦輪直徑D，然后驗(yàn)算其它參數(shù)。 1、提升機(jī)滾筒直徑 D選擇摩擦輪直徑的原則是使鋼絲繩在摩擦輪上纏繞時(shí)不致產(chǎn)生過(guò)大的彎曲應(yīng)力，以保證鋼絲繩的使用壽命。根據(jù)煤礦安全規(guī)程的規(guī)定：摩擦式提升機(jī)有導(dǎo)向輪井上安裝，摩擦輪直徑為D90d=9028=2520mm；無(wú)導(dǎo)向輪時(shí)D80d=2240mm。根據(jù)滾筒直徑初選型號(hào)為JKM-2.8/4()的提升機(jī)。其主要特征見(jiàn)表1-3。表1-3

10、提升機(jī)主要特征表型號(hào)主導(dǎo)輪直徑m導(dǎo)向輪直徑m鋼絲繩最大凈張力KN最大凈張力差KN最大提升速度m/sJKM-2.8/4()2.82.529493.111.8提升鋼絲繩作用在主導(dǎo)輪上的最大靜張力和最大靜張力差最大靜張力F1即重載側(cè)的靜張力F1=8000+3300+43.33522=18253.04kg=178.88KN輕載側(cè)的靜張力F2=3300+26.81522=10409.64kg=102.014KN提升機(jī)強(qiáng)度校驗(yàn)從所選提升機(jī)的規(guī)格表中可以查得提升機(jī)允許的最大靜張力=294KN最大靜張力差=93.1KN按下式式驗(yàn)算： 經(jīng)校驗(yàn)，初選提升機(jī)滿足要求。五、襯墊的壓力驗(yàn)算 提升鋼絲繩作用在主導(dǎo)輪襯墊上

11、的壓力 襯墊的壓力滿足生產(chǎn)需要六、防滑計(jì)算 1、靜平衡系統(tǒng)摩擦式提升機(jī)的防滑計(jì)算提升機(jī)重載側(cè)的靜張力F1j，提升機(jī)輕（空）載側(cè)的靜張力F2j：F1j=178.88KNF2j=100.48KN摩擦式提升機(jī)主繩輪上的分離點(diǎn)與相遇點(diǎn)處鋼絲繩的靜張力之比為Kj=1.78Kjo 不滿足設(shè)計(jì)要求。 （1）對(duì)應(yīng)于靜防滑系數(shù)j的臨界值【Kjo】目前設(shè)計(jì)要求 靜防滑不滿足生產(chǎn)要求。式中提升鋼絲繩與主導(dǎo)輪襯墊間的摩擦系數(shù)，取0.25； 提升鋼絲繩在主導(dǎo)輪上的圍抱角； e自然對(duì)數(shù)的底，2.718。令 （2）對(duì)應(yīng)于動(dòng)防滑系數(shù)d的臨界值【Kjo】D設(shè)計(jì)要求 動(dòng)防滑系數(shù)滿足要求。七、提升電動(dòng)機(jī)的估算 電動(dòng)機(jī)功率P 式中

12、k礦井阻力系數(shù)，箕斗提升k=1.15，罐籠提升k=1.2； m一次提升貨物質(zhì)量，kg； vm所選提升機(jī)標(biāo)準(zhǔn)速度，m/s； 考慮到提升系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，加、減速度及鋼絲繩重力等因素的影響系數(shù)，箕斗提升=1.21.4；罐籠提升=1.4； 減速器傳動(dòng)效率，取0.92。 現(xiàn)用電動(dòng)機(jī)功率為800KW，需更換電動(dòng)機(jī)。根據(jù)以上驗(yàn)算得出選用8T輕型箕斗不符合設(shè)計(jì)要求。附件二： 導(dǎo)向輪直徑：2.5m主導(dǎo)輪直徑：2.8m鋼絲繩直徑：28mm鋼絲繩根數(shù)：4根鋼絲繩最大靜張力：30T=294KN鋼絲繩最大靜張力差：9.5T=93.1KN減速機(jī)型號(hào)：ZHD2R-140減速比：10.5電機(jī)功率：?jiǎn)坞姍C(jī)800KW、雙電機(jī)1000

13、KW提升高度：522m防撞梁高度：13+8.22+11=32.22井塔高度：32.22+6.78+4.95=43.95m尾繩環(huán)高度：10+4.5=14.5m鋼絲繩懸垂長(zhǎng)度：43.95-13+522+14.5=567.45m繩端載荷：8471+8000=16471kg提升方式：箕斗提升，一對(duì)6T多繩箕斗，箕斗重量8471kg（包括首尾繩懸掛裝置）1、鋼絲繩安全系數(shù)煤礦安全規(guī)程規(guī)定，摩擦式提升機(jī)的安全系數(shù)如下：專為升降物料用的ma6.939安全系數(shù)校驗(yàn)式中 尾繩每米質(zhì)量，kg/m；H0提升鋼絲繩的懸垂長(zhǎng)度，m；Fq鋼絲繩的破斷拉力，KN；n1鋼絲繩的數(shù)量；n2尾繩的數(shù)量；m提升貨載的質(zhì)量，kg；m

14、z提升容器的自重，kg。ma=8.33經(jīng)校驗(yàn)，鋼絲繩滿足煤礦安全規(guī)程要求。2、提升鋼絲繩作用在主導(dǎo)輪上的最大靜張力和最大靜張力差 最大靜張力（重載側(cè)的靜張力）輕載側(cè)的靜張力最大靜張力差3、襯墊的壓力驗(yàn)算提升鋼絲繩作用在主導(dǎo)輪襯墊上的壓力4、襯墊摩擦系數(shù)采用K25高性能摩擦襯墊，摩擦系數(shù)0.255、提升鋼絲繩在主導(dǎo)輪上圍包角 圍包角=192.76、防滑計(jì)算（1）靜平衡系統(tǒng)摩擦式提升機(jī)的防滑計(jì)算提升機(jī)重載側(cè)的靜張力F1j，提升機(jī)輕（空）載側(cè)的靜張力F2j：F1j=235.48KNF2j=157.08KN摩擦式提升機(jī)主繩輪上的分離點(diǎn)與相遇點(diǎn)處鋼絲繩的靜張力之比為Kj=1.499對(duì)應(yīng)于靜防滑系數(shù)j的臨

15、界值【Kjo】目前設(shè)計(jì)要求 式中提升鋼絲繩與主導(dǎo)輪襯墊間的摩擦系數(shù)，取0.25；提升鋼絲繩在主導(dǎo)輪上的圍抱角；e自然對(duì)數(shù)的底，2.718。令對(duì)應(yīng)于動(dòng)防滑系數(shù)d的臨界值【Kjo】D設(shè)計(jì)要求由防滑分析可知，在提升重物正常加速時(shí)，F(xiàn)1與F2的差別最大，此時(shí)加速度限制在1m/s以內(nèi)。只要滿足此種狀態(tài)的防滑，其他正常加、減速狀態(tài)時(shí)的防滑要求均可滿足。即式中a加速度，m/s；g重力加速度，m/s。計(jì)算得出 a1.39m/s令緊急制動(dòng)時(shí)的臨界值【Kjo】s和【Kjo】x根據(jù)防滑分析，若忽略礦井阻力和導(dǎo)向輪的影響，上提重物緊急制動(dòng)時(shí)，不發(fā)生超前滑動(dòng)的條件是F2F1e下放重載時(shí)的條件是F1F2e上提制動(dòng)減速度下

16、放制動(dòng)減速度上提重載和下放重載緊急制動(dòng)時(shí)，對(duì)于額定負(fù)載的實(shí)際減速度為式中Mj靜力矩，Nm，且Mj=（F1j-F2j）R=m0gR；總變位質(zhì)量，且=m1+m2+兩側(cè)運(yùn)動(dòng)部分合計(jì)的變位質(zhì)量，kg，其中m1=，m2=；Mz制動(dòng)力矩，Nm，且Mz=nMj；n制動(dòng)力矩倍數(shù)，；R主繩輪半徑，m；Fz轉(zhuǎn)換到主繩輪半徑上的制動(dòng)力，N。7、電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)的估算功率式中N提升電動(dòng)機(jī)估算功率，KW；Vm提升機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)速度，m/s；K礦井阻力系數(shù)，箕斗提升1.15，罐籠提升1.2；m一次提升載荷，kg；考慮到提升系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，有加減速度及鋼絲繩重力等因素影響的系數(shù)，箕斗提升時(shí)取1.21.4，罐籠提升時(shí)取1.4；j減速器的傳動(dòng)效率，單級(jí)傳動(dòng)時(shí)0.92，雙級(jí)傳動(dòng)時(shí)0.85.電動(dòng)機(jī)的估算轉(zhuǎn)速8、提升速度的確定提升加速度的確定（1）按減速器允許的最大力矩計(jì)算出的加速度 式中阻力系數(shù)不包括電