主页 > 矿业设备 >

第六章__矿井擢升兴办

浏览1574 好评 0 点赞105

  

第六章__矿井擢升兴办

  

第六章__矿井擢升兴办

  

第六章__矿井擢升兴办

  第六章 矿井提升设备 §6—1概述 一、矿井提升设备的任务 提升煤炭和矸石,下放材料,升降人员、设备。 二、矿井提升设备的分类 1、按用途分 可分为主井提升设备和副井提升设备。 主井提升设备主要用于提升有益矿物(如提升煤炭或矿 物);副井提升设备用于辅助提升(如提升矸石,升降 人员、设备,下放材料等。)。 2、按提升容器分 可分为箕斗提升设备和罐笼提升设 备。 3、按提升机类型分 可分为缠绕式提升设备和摩擦式 提升设备。 4、按井筒倾角分 可分为立井提升设备和斜井提升设 备。 三、矿井提升设备的组成 图6-1塔式多绳摩擦提升机罐笼提升系统和图6-2单 绳缠绕式提升机箕斗提升系统。 主要由提升容器、提升钢丝绳、提升机、天轮、井架、 装卸载设备及电气设备等组成。 §6—2 提升容器 一、提升容器的种类 按用途和结构可分为:箕斗、罐笼、矿车、吊桶等。 箕斗 分为立井箕斗和斜井箕斗,专用于主提; 罐笼 既可用于主提,也可用于副提; 矿车 斜井提升; 吊桶 立井井筒开凿时的提升。 二、箕斗 1、立井箕斗型号意义 (1)立井单绳箕斗(如:JL—3) (2)立井多绳箕斗 JDS—12/110×4、JDSY—12/110×4、JDG—12/110×4 2、立井箕斗结构原理 (1)结构 立井提煤多采用底卸式,底卸式箕斗分为平板闸 门箕斗和扇形闸门箕斗。以单绳立井平板闸门箕斗为 例:其结构如图6—3所示,主要由斗箱、框架、连接 装置及闸门等组成。 (2)卸载原理 当箕斗提升至地面煤仓时,卸载滚轮进入安装 在井架上的卸载曲轨内,随着箕斗提升,固定在箕 斗框架上的小曲轨同时向上运动,则滚轮在卸载曲 轨作用下,沿着箕斗框架上的小曲轨向下运动,并 转动连杆,使其通过连杆锁角为零的位置后,闸门 就借助煤的压力打开,开始卸载。在箕斗下放时, 以相反的顺序关闭闸门。 平板闸门底卸式箕斗较扇形闸门卸载时井架受 力小,卸载曲轨短,装载时撒煤少,且动作可靠。 三、罐笼 罐笼按其构造不同可分为普通罐笼和翻转罐笼,后 者应用较少。 普通罐笼有单层、多层和单车、双车以及单绳、多 绳之分。标准普通罐笼按固定车厢式矿车名义装载 质量确定为1t、1.5t、3t三种形式。 1、立井普通罐笼型号意义 (1)单绳罐笼 如:GLS—1×1/1、GLGY—1×2/2 (2)多绳罐笼 其它符号意义同上。 2、罐笼的主要结构 图6—4 单绳1t单层普通罐笼。 提升钢丝绳绕过双面夹紧楔形绳环与罐笼的主拉杆 连接。罐笼是由横梁、垂直立柱通过铆接和焊接结合 成的金属框架结构,周围用不同厚度的钢板包围,罐 笼四角为切角型式,这样既有利于井筒布置又制作方 便。罐笼顶部有半圆弧形淋水棚和可以打开的罐盖, 以供运送长材料用,罐两端设有帘式罐门,为了将矿 车推进罐笼,罐笼底部敷设轨道,为了防止提升过程 中发生跑车事故装有阻车器。 在罐笼上设有罐耳并使其紧靠在罐道上保证罐笼平 稳的沿着罐道运行。罐道可分为刚性及柔性两种,刚 性罐道有钢轨罐道、木罐道及组合罐道三种;柔性罐 道即钢丝绳罐道。罐笼上部还设有防坠器(又称为断 绳保险器)。 防坠器的作用是当提升钢丝绳万一发生断裂后,可 使罐笼牢固地支撑在井筒的罐道上,防止罐笼坠落井底造 成严重事故。 防坠器的型式与罐道类型有关。目前我国广泛采用 的是制动绳防坠器。其工作原理如下:(以FLS型制动绳 防坠器为例) (1)布置系统 图6—5 (2)抓捕机构极其传动装置 图6—6 (3)缓冲器 图6—7 (4)制动绳的拉紧装置 图6—8 §6—3 提升钢丝绳 作用: 一、钢丝绳的结构 组成:钢丝→股+绳芯(纤维绳芯(常用)、金属绳芯)。 材质: 1、钢丝 为优质炭素结构钢,一般直径为0.4~4㎜。 矿井提升抗拉强度一般采用1700Mpa以下的。 2、钢丝绳表面 光面和镀锌(常用于摩擦提升)两种。 钢丝的表面状态标记代号为:光面钢丝,NAT;A级镀 锌钢丝,ZAA;AB级镀锌钢丝,ZAB;B级镀锌钢丝, ZBB。 3、绳芯 分金属芯纤维芯。 纤维绳芯作用:(1)减少股间钢丝的接触应力; (2)缓和弯曲应力; 蚀。 (3)储存润滑油,防止绳内钢丝锈 金属绳芯的特点:与相同断面的纤维绳芯相比,金属 断面大,抗破断能力大,具有耐横向压力大,不易变 形等优点。但其柔软性差,不耐腐蚀。 绳芯的标记代号:纤维芯(天然或合成的),FC;天 然纤维芯,NF;合成纤维芯,SF;金属丝绳芯,IWR; 金属丝股芯,IWS。 二、钢丝绳的分类、特点及应用 (一)分类及特点 1、按钢丝绳的捻法分 可分为右交互捻(ZS)、左交互捻(SZ)、右同向捻(ZZ )、左同向捻(SS)四种。标记代号中,第一个字母表示钢 丝绳的捻向;第二个字母表示股的捻向;“Z”表示右捻向, “S”表示左捻向。 左捻:按左螺旋方向将股捻成绳。 右捻:按右螺旋方向将股捻成绳。 交互捻:绳中的股的捻向与股中丝的捻向相反。 同向捻:绳中的股的捻向与股中丝的捻向相同。 特点:同向捻钢丝绳柔软,表面光滑,接触面积大,应力 小,使用寿命长,绳有断丝时,断丝头部会翘起便于发现, 所以矿井提升多用同向捻钢丝绳。但同向捻钢丝绳有较大的 恢复力,稳定性较差,易打结。交互捻钢丝绳的结构稳定 2、按钢丝在股中互相接触情况分 (1)点接触钢丝绳 股中各层钢丝捻距不等,钢丝间 呈点接触状态。这种钢丝绳造价较低,但钢丝间接触应力 大,特别是钢丝绳在绕过滚筒和天轮时,钢丝有应力集中 和二次弯曲现象,所以寿命较短。 (2)线接触钢丝绳 股中各层钢丝以等捻距捻制,钢 丝间呈线接触状态。这种钢丝绳工作时应力降低,耐疲劳 性能好,结构紧密,无二次弯曲现象,寿命较长。 (3)面接触钢丝绳 它是将线接触钢丝绳股进行特殊 碾压加工,使钢丝产生塑性变形而呈棉接触状态,然后再 捻制成绳的。面接触钢丝绳具有结构紧密,表面光滑,不 易变形,钢丝间接触面积大,刚性强和耐磨损等优点。 3、按绳股断面形状分 (1)圆形股绳 绳股断面为圆形。这种绳易于制 造,价格低,是矿井提升应用最多的一种钢丝绳。 (2)异形股绳 绳股断面形状有三角形和椭圆形 两种。 三角股钢丝绳:强度比同直径圆形股绳要高,承 压面积大,外层钢丝磨损小;外层钢丝粗,排列方 式好,抗挤压性能好,尤其是在多层缠绕时,过渡 比较稳定;寿命比圆形股长。 椭圆股钢丝绳:支撑面积大、抗磨损性能好,但 绳的稳定性差,不适于承受较大的挤压力。这种绳 股多用来与其它绳股捻制成多层不旋转钢丝绳。 (二)钢丝绳结构选择 1、对于单绳缠绕式提升,一般宜选用光面右同 向捻、断面形状为圆形股或三角股、接触形式为点或 线接触的钢丝绳;对于矿井淋水大,水的酸碱度高, 以及在出风井中,由于腐蚀严重,应选用镀锌钢丝绳 。 2、在磨损严重的条件下使用的钢丝绳,如斜井 提升等,应选用外层钢丝尽可能粗的钢丝绳;斜井串 车提升时,宜采用交互捻钢丝绳。 3、对于多绳摩擦提升,一般应选用镀锌、同向 捻(左右捻各半)的钢丝绳,断面形状最好是三角股。 4、罐道绳最好用半密封钢丝绳或三角股绳,表 面光滑,比较耐磨。 三、提升钢丝绳的选择计算 钢丝绳在工作过程中,产生许多复杂的应力,如静 应力、动应力、弯曲应力,扭转应力、挤压应力及接触 应力等,这些应力的反复作用,必将引起钢丝的疲劳、 损坏;另外还受到磨损及腐蚀这也导致钢丝绳的损坏。 如此复杂的各种影响因素,计算时不能一一考虑。因此 ,《煤矿安全规程》规定,计算钢丝绳时按最大静载荷 计算并考虑一定的安全系数。且规定:单绳缠绕式提升 装置的安全系数为专为升降人员的不得小于9;升降人 员和物料用的—升降人员时不得小于9,提升物料时不 得小于7.5;专为升降物料用的不得小于6.5。 1、立井单绳提升钢丝绳的选择计算 如图,A点承受静载荷最大,其最大静载荷Qmax为: Qmax=Q+Q2+pH0 Qmax=m·g+mz·g+mp·g·H0 式中 Q=m·g 一次提升货载的重量,N; m—货载质量,kg; Qz=mz·g 容器的自身重量,N; mz—容器质量,kg; p= mp·g 钢丝绳每米重量,N/m; mp—钢丝绳质量,kg/m; H0=Hj+Hs+Hz ,m H0—钢丝绳最大悬垂长度,m; Hj—井架高度,m;此值在计算钢丝绳时尚不能精确确 定,可采用下列数值:罐笼提升Hj=15~25m;箕斗提升Hj =30~35m; Hs—矿井深度,m; Hz—由井底车场水平到容器装载的距离(m),罐笼提 升Hz =0;箕斗提升Hz =18~25m。 g(m ? mz ? mpH0) ? ? BS 以σ B为所要选择的钢丝绳公称抗拉强度(N/㎡),S 为所有钢丝断面积之和(㎡),如果钢丝绳不被拉断 ,就必须满足: g(m ? mz ? mpH0) ? ? BS 设ma为《煤矿安全规程》规定钢丝绳的安全系数,则 S ? m p ? 110 ?10 ?6 (m 2 ) 9400 为解上式,找出mp与S的关系,设钢丝绳的平均密度 为9400kg/m3,断面积和为S(㎡),长度为1m的质量 mp为: mp =9400·S kg/m 上式中的S可写成: S ? m p ? 110 ?10 ?6 (m2 ) 9400 将上式代入 m ? mz ? mpH0 ? ?BS gma 设g=10m/s2,则可得: mp ? 11? m ? mz 10?6 ? B ma ? H0 (kg / m) 根据计算出的值,在规格表中选取与计算相近的标准钢 丝绳直径,再按选出的资料,验算其安全系数是否符合 要求即: ma ? Qp Q ? Qz ? pH 0 ? 安全规程规定值 式中 Qp—所选钢丝绳全部钢丝破断拉力总和,N; Q+Q2+pH0—货载、容器、钢丝绳重量总和。 若验算结果不满足要求,即不满足《煤矿安全规程》要 求,应重新选钢丝绳,并重新验算,直到满足要求为止。 2、斜井钢丝绳的选择计算 斜井钢丝绳的选择计算与立井相同,其不同之处,只是因 斜井井筒倾角小于90?,在钢丝绳A点的作用力,只是串车、 货载、钢丝绳重力的一个分量,及串车、钢丝绳在轨道和地 滚上运动的摩擦阻力。 作用于A点沿井筒方向的分力有: 串车及货载的重力分力为:n(m1+m21)g·sinα 串车及货载的摩擦力为:f1n(m1+m21)g·cosα 钢丝绳的重力分力为:mpgL0 sinα 钢丝绳的摩擦力为:f2 gL0 cosα 与立井的钢丝绳计算相似,为保证钢丝绳不被拉断,并有 一定安全系数,可写出下式: n(m1 ? m21)g(sin ? ? f1 cos? ) ? mp ? gL0 (sin ? ? f2 cos? ) ? ? B? ma S 每米钢丝绳质量为: mp ? n(m1 ? m21)(sin? ? 11?10?6 ?B ma ? L0 (sin? f1 ? c os? ) f2 cos? ) k g / m 式中 L0—钢丝绳由A点至串车车尾车在井下停车点之间 的斜长,m; f1—矿车运行摩擦阻力系数; 矿车为滚动轴承取f1=0.015; 矿车为滑动轴承f1=0.02; f2—运行的钢丝绳摩擦系数,此数值与矿车中托辊支承 情况有关。 钢丝绳全部支承在托辊上取f2 =0.15~0.20; 局部支承在托辊上取f2 =0.25~0.4; 全部在底版或枕木上拖动时取f2 =0.4~0.6; ? B —钢丝绳公称抗拉强度,N/㎡; ma—安全系数,与立井要求相同; m1—每一个矿车货载质量,kg; m21—每一个矿车自身质量,kg; n—矿车数量; α —井筒平均倾角。 根据上式计算的数值,从钢丝绳规格表中选择标 准钢丝绳mp,并按下式验算安全系数: ma ? n(m1 ? m2 )g(sin? ? Qp f1 cos?) ? mp gL0 (sin? ? f2 c os? ) ? 安全规程规定值 式中 Qp—钢丝破断拉力总和,N。 §6—4 矿井提升机 矿井提升机是矿井提升设备中的动力部分,由 电动机、减速器、主轴装置、制动装置、深度指示 器、电控系统和操纵台等组成。 我国目前广泛使用的提升机可分为两大类:单 绳缠绕式提升机(分为小绞车(滚筒直径2m以下) 和提升机)和多绳摩擦式提升机。 一、单绳缠绕式提升机 单绳缠绕式提升机的工作原理:把钢丝绳的一端固 定到提升机的滚筒上,另一端饶过井架上的天轮悬挂提 升容器。这样,利用滚筒转动方向不同,将钢丝绳缠上 或松放,以完成提升或下放容器的工作。 按滚筒数目不同,单绳缠绕式提升机有单滚筒和双 滚筒提升机两种。双滚筒提升机在主轴上装有两个滚筒 ,其中一个与主轴用键固定连接,称为固定滚筒或死滚 筒;另一个滚筒滑装在主轴上,通过调绳离合器与主轴 连接,称为游动滚筒或活滚筒。将两个滚筒做成这种结 构的目的,是为了在需要调绳及更换提升水平时,两个 滚筒可以有相对运动。单滚筒提升机只有一个滚筒,一 般用于单钩提升。 型号意义: □ J K —□/□ 滚筒名义直径,m; 矿用; 卷扬机(即提升机); 滚筒数目(2—表示双滚筒;1—表示单滚筒,一般省 略) 1、主轴装置 (1)作用 1)缠绕提升钢丝绳; 2)承受各种正常载荷,并将载荷经轴承传给基础; 3)承受在各种紧急事故下所造成的非常载荷;(一般要求在非常载荷作用 下,主轴装置的各部分不应有残余变形。) 4)当更换提升水平时,调节钢丝绳的长度(仅限双滚筒提升机)。 (2)结构 主轴装置包括滚筒、主轴、主轴承及调绳离合器 (双滚筒特有)等。 滚筒的筒壳通过轮辐、轮毂用键和轴固定(固定 滚筒),筒壳外边一般均设有木衬,木衬上车有螺旋 导槽,以便使钢丝绳在滚筒上作规则排列,并减少钢 丝绳的磨损。2m单滚筒只有一个制动盘,而单滚筒 2.5m则有两个制动盘。当单滚筒作双钩提升,左侧钢 丝绳为下边出绳,右侧钢丝绳为上边出绳。单钩提升 时为上边出绳,单滚筒由于调绳不方便,为此做成双 滚筒。双滚筒的左滚筒通过调绳离合器与主轴连接。 (3)调绳离合器 1)作用 使活滚筒与主轴连接或脱开,以便在 调节绳长或更换提升水平时,使活滚筒与死滚筒 有相对运动。 2)种类 调绳离合器可分三种即齿轮离合器、 摩擦离合器、蜗轮蜗杆离合器。JK型提升机采用 齿轮离合器。 3)齿轮离合器 a、结构( 图6—11) b、控制系统 图6—12 离合器打开:压力油→K管→n→m→s→r(压力油将活塞销顶 起,活塞销下端离开轮毂凹槽,解除闭锁,同时使r的空间与j孔 相通)→j→i→h→g→f→e→离合油缸左腔; 离合油缸右腔→d→c→b→a→L管→油池。缸体带动外齿轮向 左移动,直到与内齿圈脱开。 顶开钢球 离合器合上:压力油→L管→a→b→c→d→离合油缸右腔; 离合油 缸 左腔 → e→f→g→h→i→j→p→q→s→m→n→K 管 → 油池。缸体带动外齿轮向右移动,直到与内齿圈啮合。 注意:连锁阀的阀体固定在外齿轮的侧面,阀中的活塞销靠弹 簧的作用插在轮毂的凹槽中,可以防止提升机在运转中离合器齿 轮因震动等原因自动脱开。 (二)深度指示器 深度指示器是矿井提升机的一个重要附属装 置。它的作用是: 1、指示提升容器在井筒的位置; 2、容器接近井口停车位置发出减速信号; 3、过卷保护; 4、减速阶段通过限速装置进行限速保护等。 目前我国提升机应用较多的是圆盘式深度指示 器和牌坊式深度指示器。 1、圆盘式深度指示器 圆盘式深度指示器由发送部分和接收部分组成,其 原理是传动轴经齿轮传动,将提升机旋转运动传给发送自 整角机,该自整角机再将信号传给圆盘式深度指示器上的 接收自整角机,二者组成电轴,实现同步联系,从而达到 指示器位置的目的。深度指示盘装于司机台上,有粗针和 精针两个指针,精针只在容器接近井口时才转动,以便指 示精确的停车位置。 深度指示器上还配有连击铃,当提升机减速开始时, 此铃发出声响,提醒司机作减速操纵。 特点:圆盘式深度指示器结构简单,使用可靠,精度高, 易实现自动化,但直观性差。 2、牌坊式深度指示器 牌坊式深度指示器主要由传动轴、直齿轮、锥齿轮、直立 的丝杠、梯形螺母、支柱、标尺等组成。 在提升机工作时,其主轴带动深度指示器上的传动轴,直齿轮, 锥齿轮带动两个直立的丝杠以相反方向旋转,利用支柱分别限 制装在丝杠上的梯形螺母旋转,因两个丝杠都是右螺纹,故迫 使两个螺母,只能沿支柱作上、下相反方向的移动,从而指示 出井筒中两容器一个向上,另一个向下的位置。 在两支柱上固定着的标尺上,用缩小的比例根据矿井的具体情 况,刻着与井筒深度或坑道长度相适应的刻度,当装有指针的 梯形螺母移动时,则指明了提升容器在井筒的位置。 特点:优点是指示清楚、直观、工作可靠;缺点是不够精确。 (三)制动系统 作用: 1、正常停车 2、工作制动 3、安全制动 4、双滚筒提升机在更换水平、调节绳长或更换钢丝 绳时,能闸住游动滚筒。 制动系统由制动器和传动机构组成。制动器是直 接作用于制动轮或制动盘上产生制动力矩的部分,分 为盘式和块式;传动机构是控制及调节制动力矩的部 分,分为油压、压气、弹簧式。JK型提升机采用的是 液压站与盘式制动器配合构成的盘式制动系统。 1、盘式制动器 (1)结构 (2)工作原理 1)松闸 2)抱闸 2、液压站 (1)作用 1)在工作制动时,产生不同的工作油压,以控 制盘式制动器获得不同的制动力矩; 2)在安全制动时,实现二级安全制动; 3)控制调绳装置 (2)工作原理 图6—14 1)工作制动 2)安全制动 3)调绳 二、多绳摩擦式提升机 (一)概述 1、组成及工作原理 2、种类 可分为井塔式和落地式两种。 3、特点 (二)JKM型多绳摩擦式提升机 1、主轴装置 2、车槽装置 3、减速器 4、深度指示器 5、钢丝绳张力平衡装置 四、提升机滚筒尺寸的确定 1、提升机滚筒直径D D是计算选择提升机的主要技术数据。以钢丝绳 缠绕时不产生过大的弯曲应力为选择的原则。钢丝绳 的弯曲试验表明当D/d=80时(D滚筒直径,d钢丝绳直 径),弯曲应力σ w较小,D/d再增大,σ w并无显著下 降;D/d继续减小,σ w将会引起急剧增加,因此《规 程》规定: 井上提升机的滚筒和围抱角大于90°的天轮: D ? 80d D ? 1200? 式中 δ ——钢丝绳中最粗钢丝的直径,mm。 围抱角小于90°的天轮: D ? 60d 井下提升机和凿井提升机的滚筒和围抱角大 于90°的天轮: D ? 60d D ? 900? 围抱角小于90°的天轮: D ? 40d 根据计算,选择标准滚筒直径。 2、提升机滚筒宽度B 提升机滚筒宽度B的尺寸,以能容纳应缠绕的钢 丝绳为原则,应包括相当于提升高度H米;还包括规 定钢丝绳每半年剁绳头一次作试验(一次5米),如 果绳的寿命三年考虑,则缠绕滚筒上作试验用的钢丝 绳长为30米;另外滚筒表面应保留三圈摩擦圈,以便 减轻绳与滚筒固定处的拉力。 作单层缠绕滚筒的计算宽度B为: B ? ( H ? 30 ? 3)(d ? ? ),mm ?D 式中 d——钢丝绳直径,mm; ε ——钢丝绳绳圈之间的间距,一般取2~3mm。 若钢丝绳在滚筒上作双层缠绕时,为了避免上下层 钢丝绳总是在一个地方过渡而损坏,要求每季度错 动1/4圈,根据钢丝绳设计寿命,计算多层缠绕滚筒 宽度时应加此错动绳2~4圈 。 单滚筒双钩提升计算滚筒宽度时,试验绳长应是两 倍,摩擦圈也是两倍,还应再加上2圈为缠绕与下放 两绳之间的间隔绳圈。 根据计算所得的滚筒直径与宽度,选择稍大且接 近计算尺寸的标准提升机的直径和宽度,若无接近的, 则可另选较大的,或者在《规程》允许的情况下作多 层缠绕。 为了保证提升机有足够的强度,还必须验算所选 提升机最大静张力Fjmax(它关系到滚筒与主轴的强度 )及最大静张力差Fc(它关系到主轴的强度)应满足 下式: Q ? Qz ? pH ? Fj max Q ? pH ? Fc 式中Fjmax及Fc由提升机产品规格中查得,如果验算不符合 规定,需要重选较大的。 五、提升机与井筒的相对位置 提升机对井筒的相对位置,关系到矿井地面工业 广场的布置、井下保安煤柱的尺寸及提升设备和地面 运输系统的安全、可靠运行。在确定位置的各参数时 ,应当根据地形及生产条件,因地制宜,首先考虑提 升机对井筒的不止方式,再确定相对位置的几个参数 尺寸。即: 1、井架高度Hj H j ? H X ? H r ? H g ? 0.75 Rt 式中 Hx——卸载高度(m),由井口水平到卸载位置的 容器底座的高度。 对于罐笼提升一般在井口水平装卸载其Hx=0~15m 对于箕斗提升因地面装设有煤仓等其Hx=18~25m Hr——容器全高(m),容器底至连接装置最上一个绳卡 之间的距离,可在容器规格表中查取。 Hg——过卷高度(m),容器正常卸载位置到钢丝绳最上 一个绳卡与天轮接触的距离,按《规程》规定: 对于罐笼提升,且提升速度Vm3m/s时,Hg≥4m;当提 升速度Vm≥3m/s时,Hg≥6m; 对于箕斗提升Hg≥4m。 Rt——天轮半径,0.75Rt表示附加距离,是容器最上一个 绳卡将要与天轮轮缘相接触时的位置至天轮水平轴线、滚筒中心至井筒钢丝绳之间的水平距离Ls 此距离考虑对于有斜撑的井架,其斜撑的基础与井 筒中心的水平距离约0.6Hj,另外考虑提升机在运输中 钢丝绳的稳定性,所以Ls的最小距离按下面经验公式 计算: Ls ? 0.6H j ? D ? 3.5, m 3、钢丝绳弦长Lx 钢丝绳弦长是指钢丝绳离开滚筒处至接触天轮 之间的绳长,由图可见上下两条弦长不完全相等, 但均以滚筒中心至天轮中心之间的距离来计算弦长 ,即: Lx ? (H j ? C0 )2 ? (Ls ? Dt 2 )2 ,m 式中 C0——提升机主轴中心线高出井口水平的 距离,此值决定于滚筒直径、地形和土壤等情 况,一般C0=1~2m; Dt——天轮直径。 钢丝绳的弦长不能过长,过长则钢丝绳振 动增大,因此,钢丝绳有跳出天轮轮缘的危险 ,一般不超过60m。 4、钢丝绳的偏角α 钢丝绳的弦长与天轮平面的夹角,从上图可见,偏角有两个,α 1称 外偏角,α 2称内偏角,根据《规程》规定,内、外偏角不得超过 1°30ˊ,否则绳与天轮轮缘的磨损过甚,易发生钢丝绳跳出天轮的事 故。 最大外偏角 s ? a ? [B ? ( H ? 30 ? 3)(d ? ? )] ? 2? tan ?1 2 ?D Lx 最大内偏角 B ? ( s ? a ) ? 3(d ? ? ) ?1 ? tan ?1 2 Lx 式中 s——两天轮间的距离(m),其值决定于容器的规格及提升 容器在井筒内的布置,可查提升机规格表中两滚筒中心距; a——两滚筒之间的间隙(m),其值见提升机规格表。 5、滚筒下绳的出绳角(或称下绳仰角)β 钢丝绳弦与水平之间的夹角称滚筒钢丝绳的出绳角,出绳角 大小影响提升机主轴的受力情况。大于零时钢丝绳拉力有一向 上的分力能抵消一部分主轴的重力,减少它的重力弯矩,相对 提高了主轴的强度。另外下出绳角过小,钢丝绳有可能与提升 机基础想接触,会增大钢丝绳的磨损。为此出绳角不应小于提 升机规格表中规定值。对于JK型提升机下出绳角不应小于15° 。即下出绳角β 值为: ? ? tan?1 H j ? C0 ? sin ?1 Dt ? D Ls ? Rt 2Lx §6—5 提升设备的运行理论 提升设备的运行理论是研究提升设备在一 次提升过程中提升容器的速度变化规律和电动 机作用在提升机滚筒圆周上力的变化规律的, 以确定合理的运动参数。 一、提升系统基本动力方程式 在提升系统工作时,作用于主轴上的拖动力矩M 与态提,升得系统的静阻力矩Mj,及惯性力矩Mg处于平衡状 M-Mj-Mg=0 在等直径提升系统中,可以写成为: F-Fj-Fg=0 式中 F——电动机作用在滚筒圆周上的拖动力,N; Fj——提升系统的静阻力,N; Fg——提升系统的惯性力,N。 上式即根据达朗伯尔原理,解决提升系统的受力 分析和受力计算,以下将逐项分析: 1、提升系统的静阻力 提升系统的静阻力是由货载、容器、钢丝绳的 重力以及运行时形成的阻力组成。 (1)货载、容器、钢丝绳作用在滚筒缠绕圆周上 的静阻力Fj1 图6-19为具有尾绳的提升系统,两容器下面用 一根钢丝绳联接起来,此钢丝绳称为尾绳,此种提 升系统的货载、容器、钢丝绳作用在滚筒缠绕圆周 上的静张力,系滚筒的上升与下降两钢丝绳的静拉 力差。 下面讨论提升机工作在某瞬时,即空、重容器都已运 行了x米时的静阻力。 上升钢丝绳的静拉力Fsj为 Fsj=Q+Qz+p(H-x)+qx 下降钢丝绳的静拉力Fxj为 Fsj =Qz+px+q(H-x) 式中 p、q——提升主绳、尾绳每米重量(N/M)。 所以 Fj1= Fsj - Fsj =Q+(p-q)(H-2x) 在上面计算中,将相当于井架高的那段钢丝绳与钢丝 绳弦长部分,因对于滚筒缠绕圆周作用的力相互抵消因而 不计。 (2)提升系统运行时的阻力Fj2 提升系统运行时的阻力包括容器在井筒中运行时空气的阻 力,罐耳与罐道的摩擦阻力,钢丝绳的弯曲阻力及天轮滚筒 等轴承的阻力;由于这些阻力在设备运行时都是变化的,精 确计算较困难,因此,一般在计算中近似认为阻力是不变的 ,并且用提升量的百分数来表示,其阻力为: Fj2=ζ Q 式中 ζ ——一般对箕斗提升系统取0.15;对罐笼提升系 统取0.2。 提升系统的静阻力为: Fj= Fj1+ Fj2= Q+ζ Q +(p-q)(H-2x)=KQ+(p+q)(H-2x ) 式中 K=1+ζ ——提升系统阻力系数。 箕斗提升系统K=1.15 罐笼提升系统K=1.20 2、提升系统的惯性力Fg 提升系统运动速度发生变化时,反抗其变化的力为 惯性力即: Fg=∑ma 式中 ∑m——提升系统所有运动部分换算到滚筒圆 周上的变为质量的总和; a——提升容器运动时的线、提升系统动力方程式 F=KQ+(p-q)(H-2x)+∑ma (1)无尾绳提升系统 q=0,动力方程式为: F=KQ+p(H-2x)+∑ma 由上式可见在提升过程中,静阻力不断减小,是由于 主钢丝绳的重量得不到平衡所致,故称此种系统为不平衡 提升系统,一般适用于井深小于400m。 当矿井很深,提升钢丝绳很重,在一次提升终了之前 甚至出现负静阻力,为此有时需要额外地加大电动机功率 ,这样还要用足够大的制动力施闸,吸收系统的动能,和 克服下降绳的重力,以保证一定的减速度,达到按时停车 ,避免过卷事故。这种提升系统既不安全,又不经济。 (2)等重尾绳提升系统 悬挂等重尾绳,q=p,动力方程式为: F=KQ+∑ma 主绳重被尾绳完全平衡,这种系统称为静力平衡 提升系统。一般在井深大于400m时采用。 3、重尾绳提升系统 悬挂重尾绳,qp,可以改善提升系统的动力状 态。在提升开始时,提升系统静阻力小,有助于 电动机的启动;在提升终了时,提升系统静阻力 大,有助于停车。这种提升系统多用于具有重负 载的深井提升和多绳摩擦提升。 注意:是否采用尾绳进行平衡,要进行技术经济 比较。 二、提升系统的变位质量 为了计算总的惯性力,提升系统中把各运动部 分的质量都变位(折算)到滚筒缠绕圆周上,使其与 滚筒缠绕圆周的速度和加速度相等,条件是变位前后 的动能相等,这种变位后的质量,叫作变位质量,全 系统各个变位质量的总和为提升系统的总变位质量 ∑m,此值可以实测,也可以计算。 提升系统运动部分可分成直线运动和旋转运动 两部分,作直线运动的部件为提升容器及货载、提升 钢丝绳、尾绳。它们的速度和加速度与提升机滚筒表 面速度、加速度相同,所以其变位质量与实际质量相 等;作旋转运动的部件为:提升机(包括减速器)、 天轮和电动机转子。提升机和天轮的变位质量在其技 术规格表中可分别查出。只有电动机转子变位质量 md需要计算。 其计算方法为 md ? 4Jd i2 D2 式中 Jd ? (GD 2 )d 4g 在查电动机规格表时,需预先通过电动机功率初选 电动机的型号。 电动机的估算功率为 P? ? kQvm ? 1000? j 式中 vm——提升机最大速度,m/s; 《规程》规定,立井升降物料时,提升容器的最大 速度,不得超过下列公式所求得的数值: vm ? 0.6 H , m/ s 式中 H——提升高度,m;H=Hx+Hs+Hz Hx——井口水平至容器卸载底之高度; Hs——井深; Hz——由井底车场水平到容器装载位置的距离。 《规程》还规定,立井中用罐笼升降人员,其最大 速度不得超过下列公式所求得的数值,且最大不能超 过16m/s。 vm ? 0.5 H , m/ s 一些设计单位,常用的经济速度为: vm ? (0.3?0.5) H , m/ s 一般用 vm ? 0.4 H , m/ s 在提升机技术规格表中,最大速度栏内查得与计 算接近的数值,为最大提升速度。 Ηj——减速器传动效率,一级减速器Ηj =0.92~0.94, 二级减速器Ηj =0.84~0.86; ?——提升系统运转时的动力系数,箕斗提升?=1.2~ 1.4,罐笼提升?=1.4~1.6。 提升系统的总变位质量为; ?m ? m ? 2mz ? 2mpl p ? mqlq ? mj ? 2mt ? md 式中 lp——一根提升钢丝绳全长,m; lp=Hc+lx+3?D+30+n??D Hc——钢丝绳悬垂长度,m; lx——钢丝绳的弦长,m; 3?D——滚筒上缠绕三圈摩擦圈绳长,m; 30——试验用钢丝绳长度,m; n??D——多层缠绕时错绳圈绳长,n?=2~4圈; lq——尾绳长,m;lq=H+2Hh H——提升高度,m; Hh——尾绳高度,一般取15m。 三、提升系统运动学 提升容器在井筒中上下运动,其运动速度除有大小变化 外,同时有是间歇、往返、周期性的运动。为了掌握其运动 规律,须确定合理的运动参数,以指导提升设备工作和作为 电动机功率、电耗量计算以及调整电控等的原始数据。 (一)箕斗提升的运动分析 对于箕斗提升,其开车与停车,无论手动、自动,都要 按规律准确进行。在提升过程中,电动机以初加速度启动运 转,使井上箕斗脱离卸载曲轨时的速度,不超过v0=1.5m/s, 箕斗脱离卸载曲轨后,电动机实行主加速度运行,即加速度 为 a1m/s2 , 经 过 t1s , 行 程 h1m 后 , 提 升 机 达 到 最 大 运 行 速 度 vmm/s,然后电动机开始在自然特性曲线上作等速运动,经过 t2s后,行程h2m。此时可以根据作用在滚筒上的两根钢丝绳的 拉力差的大小,采取恰当的减速方式以减速度a3 m/s2进行,减 速运行t3s,行程h3m。箕斗在停车之前,为了补偿减速运行之 误差,提高停车准确度,设计有一等速爬行阶段,最后提升 机加闸制动停车。因此,箕斗提升采用了六阶段速度图,如 下图所示。 箕斗卸载曲轨行程h0=2.35m或2.13m。 初加速度a0为 a0 ? v0 2 2h0 初加速阶段时间t0为 t0 ? v0 a0 式中 v0=1.5m/s,箕斗脱离卸载曲轨时的速度。 2、主加速度阶段 主加速度a1要受到《规程》的限制,其具体数值受 电动机能力及减速器限制,摩擦式提升机还要加上防 滑条件的限制。 (1)《规程》对于提升物料的加速度,没有限制 ,一般使a1≤1.2m/s2。 (2)减速器能力对加速度的限制为 ? [kQ ? pH ? ( m ? md )a1 ] D 2 ? [M max] 2 [M max] ? (kQ ? pH ) a1 ? D ? m ? md 式中 [Mmax]——减速器输出轴最大允许输出扭矩 (由提升机规格表中查出),N·m; D——滚筒直径,m。 (3)电动机过负荷能力限制为 ? 0.75?Fe ? kQ ? pH ? ma1 ? a1 ? 0.75?Fe ? kQ? m pH 式中 λ ——电动机过负荷系数,可在电动机规格表中查 出; 0.75——在加速度时,由于电动机依次切除转子电阻,拖 动力起伏变化,故可取电动机此时出力不大于最大拖动力 的0.75倍。 Fe——电动机作用到滚筒缠绕圆周上的额定拖动力,N; Fe ? 1000Pe? j vm η j——传动效率。 综合考虑以上三个因素,按其中最小者确 定主加速度a1的大小。 主加速阶段时间t1为 t1 ? vm ? v0 a1 主加速阶段行程h1为 h1 ? vm ? 2 v0 t1 3、减速阶段 提升机减速度可以采取多种方式,常用的有自由滑行减速、 制动减速和电动机拖动减速。 (1)自由滑行减速 即当容器接近卸载位置时,将电动机断 电,利用容器的惯性慢慢停车,在能够正常运行的条件下,采 用自由滑行运行,可简化操作过程,并节省电能,此时的减速 度可由动力方程式求出。 ? kQ? p(H ? 2x) ? ma3h ? 0 减速阶段开始时 x=H-h3 ? 所以减速度 a3h ? kQ? p(H ? 2h3 ) m 式中 h3——减速阶段的行程,一般为30m~40m 。 (2)制动方式减速 当矿井很深自由滑行的减速度太 小,减速阶段拖延时间太长时,可在减速阶段将电动 机断电,利用制动器操纵提升机快速停车。为了使机 械闸闸瓦不过度发热和磨损,一般在采用制动器减速 时,制动力不应大于0.3Q。其减速度可用动力方程式 求出: ? kQ ? p(H ? 2x) ? ma3z ? ?0.3Q ? a3z ? kQ ? p(H ? 2h3 ) ? 0.3Q m (3)电动机减速方式 若自由滑行的减速度太大,可将附 加电阻逐级接入电动机转子回路,这时电动机在较软的人 工特性曲线上工作。为了较好地控制电动机,电动机发出 的拖动力不应小于额定力的35%,在减速即将结束时,可 用制动器配合,达到准确停车。即 ? kQ ? p(H ? 2x) ? ma3d ? 0.35Fe ? a3d ? kQ? p(H ? 2h3 ) ? 0.35Fe m 总之,减速度阶段应首先考虑自由滑行方式运转。 若用自由滑行算得的减速度值太小,可选用制动器减 速,同时要控制制动力在0.3Q以内,所需制动力超过 0.3Q时,考虑用电气制动方式。 减速度一般取在0.7~1m/s2之间。 减速度时间: t3 ? vm ? v4 a3 减速阶段行程:h3 ? vm ? v4 2 t3 式中 v4——爬行速度,m/s 。 4、爬行阶段 箕斗提升的爬行距离和爬行速度可参考下表。 提升 方式 箕斗 提升 距离h4(m) 自动 控制 2.5~3 手动 控制 5 速度v4(m/s) 旧式装 载设备 0.4 定量装载 设备 0.5 爬行时间t4为: t 4 ? h4 v4 5、刹车阶段 刹车制动减速度一般取a5=1m/s2;此阶段时间很短可 以不计,若计算则: 制动时间: t5 ? v4 a5 s 制动距离: h5 ? 1 2 v4t5 ,m 6、等速阶段 等速阶段行程h2: h2=H-(h0+h1+h3+h4+h5) 等速阶段时间t2 t2 ? h2 vm 7、一次提升循环时间 Tx=t1+t2+t3+t4+t5+θ 式中 θ ——一次提升循环休止时间,s。 8、提升设备的年实际提升量及提升能力富裕系数 An? ? 3600mbr t Tx c at ? An? An 式中 An——矿井设计年产量,t/年; br——一年工作日数,一般为300日; t——一日工作时数,一般为14小时; c——提升工作不均衡系数; 对于有井底煤仓的c=1.1~1.15, 对于无井底煤仓的c=1.2, at——提升设备富裕系数,主提升设备对第一水平为1.2。 计算出依次提升的总时间后,再根据上式进行校验, 是否满足矿井生产量的要求。若不能满足则应重新选取运 动系统中各参数,或修改最大提升速度,然后重新计算运 动中各参数。最后在坐标图上以横坐标为时间(s),纵 坐标为速度(m/s),按一定比例绘制六阶段速度图。 2、普通罐笼提升的运动分析 由于普通罐笼提升过程中,不需要卸载曲轨,因此 就不必要社初加速度阶段,所以普通罐笼提升以五阶 段速度图运行。五阶段提升速度的各参数计算方法, 除加速度为一个阶段外,其余与六阶段提升速度计算 相同。在普通罐笼提升运动中,尚应注意以下两项: (1)《规程》规定,立井中用罐笼升降人员的加速 度和减速度,都不能超过0.75m/s2; (2)爬行阶段的速度和距离的大小,主要以能便于 操纵和准确停车为原则,国内一些矿井和设计部门的 经验数值如下表: 控制方式 距离h4(m) 速度v4(m/s) 自动控制 2.0~2.5 0.4 手动控制 5.0 0.4 四、提升系统动力学 提升系统动力学是研究和确定在提升过程中,滚 筒圆周上拖动力的变化规律,为验算电动机容量及选 择电气控制设备提供依据。 提升设备的动力学计算和绘制力图,主要依据动 力学方程式,对提升系统力的变化作定量分析。各类 提升系统的动力学计算方法大致相同,现在只以无尾 绳箕斗提升,即六阶段速度图为例,介绍动力学计算 的基本方法。 对于单绳缠绕式无尾绳提升设备,动力方程式为 F=KQ+p(H-2x)+∑ma 将提升速度图中各阶段的行程、相应的加速度和 减速度代入上式中,就可以计算出提升过程中各阶段 的拖动力。 1、初加速度阶段 (1)初加速度开始,x=0,t=0,a=a0 F0=KQ+pH+∑ma0 (2)初加速度终了,x=h0,t=t0,a=a0 Fˊ0=KQ+p(H-2 h0)+∑ma0= F0-2p h0 2、主加速度阶段 (1)主加速度开始:x=h0,t=t0,a=a1 F1=KQ+p(H-2 h0)+∑ma1= Fˊ0+∑m(a1-a0) (2)主加速度终了,x=h0+h1,t=t0+t1,a=a1 Fˊ1=KQ+p(H-2 h0-2 h1)+∑ma1= F1-2p h1 3、等速度阶段 (1)等速度开始:x=h0+h1,t=t0+t1,a=0 F2=KQ+p(H-2 h0-2 h1)= Fˊ1-∑ma1 (2)等速度终了:x=h0+h1+h2,t=t0+t1+t2,a=0 Fˊ2=KQ+p(H-2 h0-2 h1-2 h2)= F2-2p h2 4、减速度阶段 (1)减速度开始:x=h0+h1+h2,t=t0+t1+t2,a=-a3 F3=KQ+p(H-2 h0-2 h1-2 h2)-∑ma3= Fˊ2-∑ma3 (2)减速度终了:x=h0+h1+h2+h3,t=t0+t1+t2+t3,a=a3 Fˊ3=KQ+p(H-2 h0-2 h1-2 h2-2 h3)-∑ma3= F3-2p h3 5、爬行阶段 (1)爬行开始:x=h0+h1+h2+h3,t=t0+t1+t2+t3,a=0 F4= KQ+p(H-2 h0-2 h1-2 h2-2 h3)= Fˊ3+∑ma3 (2)爬行终了:x=h0+h1+h2+h3+h4,t=t0+t1+t2+t3+t4, a=0 Fˊ4=KQ+p(H-2 h0-2 h1-2 h2-2 h3-2h4)= F4-2p h4 6、刹车制动阶段 (1)刹车开始:x=h0+h1+h2+h3+h4,t=t0+t1+t2+t3+t4,a=a5 F5=KQ+p(H-2 h0-2 h1-2 h2-2 h3-2 h4)-∑ma5= Fˊ4-∑ma5 (2)刹车终了:x=H,t=t0+t1+t2+t3+t4+t5,a=-a5 Fˊ5=KQ+pH-∑ma5= F5-2p h5 坐标图上(横坐标为时间(s),纵坐标为力F (N))绘制力图(图6—21)。在图中确定所计算 力值的位置,应与速度图横坐标各阶段的时间相对应, 并将每阶段首末两点连成直线即成力图,实际上力在 加、减速度阶段的变化呈抛物线,近似成直线其误差 很小,是允许的。 把力图和速度图绘制在一起,就是提升工作图( 图6—21)。 五、电动机容量验算及提升电耗计算 (一)电动机容量验算 在提升系统的变位质量计算中,已经预选了电动 机,它是否能满足提升系统各种运动状态下的要求,要 通过对电动机温升、过负荷能力和特殊力等条件验算才 能确定。 1、按电动机温升条件验算 电动机的额定功率是指电动机在额定负载下以额 定转速连续运转,其绕组的温升不超过允许值时的功 率。由于在一次提升循环中,提升机滚筒圆周上的拖 动力和速度是变化的。这样就不能直接按某一时间的 负载和转速计算电动机功率。但是电动机在长时间运 转过程中是否过负荷的标志是其温升,若电动机在变 化负荷下运转时的温升与其在某一固定负荷下运转时 的温升相等,就可以用这个固定力作为验算电动机功 率的依据,这个力称为等效力Fd。 影响电动机温升的条件除了产生的热量外,还有散热条 件,而散热条件又与电动机转速等因素有关。如高速运转时 其冷却风流散热较低速时好些。考虑到散热因素,计算电动 机容量时不以实际时间计算,而以等效时间计算。 等效力为 Fd ? ?T F 2 dt 0 Td ? 式中 T F 2 dt ,N 可作简单计算,对于箕斗提升六阶段力 0 图可计算为: ?T 0 F 2dt ? F02 ? F0?2 2 t0 ? F12 ? F1?2 2 t1 ? F22 ? F2 F2? 3 ? F2?2 t2 ? F32 ? F3?2 2 t3 ? F42 ? F4?2 2 t4 在计算上式中,减速阶段的拖动力是否计入,与减 速方式有关。自由滑行减速或机械制动减速时,由于电 网与电动机已经断开,电动机不再发热,则F3、F`3的值 不应计入;若采用电动机减速制动方式时,其力值应计 入,这是由于此时电动机内有电流通过而产生热量的缘 故;当采用动力制动时,应将F3、F`3与分别乘以1.4和1.6 的系数,再进行计算,系数1.4和1.6是考虑到动力制动时, 力与电流之比值与电动机运转方式不同,因为此时电动 机定子为两相通入直流电的缘故;对于爬行阶段,若采 用微机拖动,也不应计入其力值。最后的刹车制动阶段, 一般均采用机械制动,所以力值不计算在上式中。 Td ? ? (t0 ? t1 ? t3 ? t4 ) ? t2 ? ?? 其中 α ——低速运行时散热不良系数,α =1/2; β ——停机散热不良系数,β =1/3。 电动机的等效功率为 Pd ? Fd vm 1000? j ,KW 电动机的温升条件是 Pd ? Pe 2、按正常运行时电动机过负荷能力验算 Fm a x ? 0.75 ? Fe 式中 λ ——电动机的过负荷系数,可由电动机规格表查得。 Fe ? Pe ?? j 1000 vm N——所选电动机作用于滚筒上的额定力。 3、按特殊过负荷能力验算 Ft ? 0.9? Fe 式中 Ft——作用在滚筒缠绕圆周上的特殊力,在下列情 况下产生特殊力。 (1)在设有罐座的罐笼提升设备中,当空罐笼位 于井底罐座上,仅把重罐笼从井口稍稍提起时其特 殊力为: Ft ? ?[Q ? Qz ? (q ? p)H ] ,N (2)在更换水平或调节绳长打开离合器作单钩提升 空容器时 Ft ? ?(Qz ? pH ) ,N 式中 μ ——动力附加系数取1.05~1.1。 预选电动机全部符合上述要求时,就确定为正式 选用的电动机,并记录其全部技术规格。若在上述验 算过程,有一项不能满足要求时,应重新选择电动机, 并重新进行运动学、动力学计算,直到合适为止。如 果仅在特殊力验算中的第(1)项不满足时,可用摇 台代替罐座。 (二)提升设备的电耗及效率 电耗和效率是提升设备的主要经济指标。 1、一次提升电耗W T ? W 1.02vm ? 0 Fdt (焦/次) ? ? j d 式中 1.02——提升附属设备(如润滑油泵、制动油泵、磁 力站、动力制动电源装置等)的耗电系数。 ?T 0 Fdt ? 1 2 (F0 ? F0?)t0 ? 1 2 (F1 ? F1?)t1 ? 1 2 (F2 ? F2?)t 2 ? 1 2 (F3 ? F3?)t3 ? 1 2 (F4 ? F4?)t 4 上式中,在自由滑行减速或机械制动减速时,F3、 F`3的值不应计入;只有在电动机减速或其他电气制动 减速时,则该阶段的力值均应计算。爬行阶段当采取 电动机转子加入大量电阻时,则按上式计算;若采用 微拖动或低频爬行时,应将 (F4 ? F4?) 换为 (F4 ? F4?) v4 0.8vm 其中 v4 0.8vm 称为折算系数, 0.8是考虑微拖动装置或低频机组的效率, v4 vm 是因为此时提升机运行在微拖动电机或 低频机组的自然特性曲线、提升设备的吨煤电耗 T ? W 1.02vm ? 0 Fdt m? j?d ,(焦/吨) 3、年电耗 W年=WtAn 4、一次提升有益电耗 Wy=1000mgH 5、提升设备的效率 ? ? Wy W §6—6 矿井提升设备的选择计算 矿井提升设备的选择计算是否经济合理, 对矿山的基本建设投资、生产能力、生产效率 及吨煤成本都有直接的影响。因此,在进行提 升设备选择计算时,首先确定提升方式,在确 定提升方式时要考虑下列各点: 1、对于年产量大于60万吨的大中型矿井,由于提 升煤炭和辅助提升任务较大,一般均设主井、副井两套 提升设备。因为箕斗提升能力大、运转费用较低、又易 于实现自动化控制,一般情况主井均采用箕斗提升煤炭, 副井采用罐笼提升矸石、升降人员和下放材料设备等辅 助提升。 对于年产量30万吨以下的小型矿井,可采用一套罐 笼提升设备,使其完成全部主、副井提升任务是最经济 的,也有采用两套罐笼设备的。 对于180万吨的大型矿井,有时主井需要采用两套 箕斗同时工作才能完成生产任务。副井除配备一套罐笼 设备外,多数尚需设置一套单容器平衡锤提升方式,提 升矸石。 2、对于同时开采煤的品种在两种及以上并要求不 同品种的煤分别外运的大、中型矿井,则应考虑采用 罐笼提升方式作为主井提升。 对煤的块度要求较高的大、中型矿井,由于箕斗 提升对煤的破碎较大,也要考虑采用罐笼作为主井提 升。 当地面生产系统距离井口较远,尚需一段窄轨铁 路运输时,采用罐笼提升地面生产系统较为简单。 3、中等以上矿井,主井一般都采用双容器提升, 对于多水平同时开采的矿井(特别是采用摩擦提升机 )可采用平衡锤单容器提升方式。 对于中、小型矿井,一般采用单绳缠绕式提升系统 为宜。对于年产量大于90万吨的大型矿井,可采用摩 擦提升系统,中型矿井的井筒较深时也可采用摩擦提 升系统,或主井采用单绳箕斗,副井采用多绳罐笼。 4、矿井若有两个水平,且分前后期开采时,提升 机、井架等大型固定设备要按照最终水平选择。提升容 器、钢丝绳和提升电动机根据实际情况也可以按照第一 水平选择,待井筒延深至第二水平时,再更换。 对于新矿井如没有什么特殊要求,可参照《定型成 套设备》的规定确定提升方式,并尽量选用定型设备。 但因各个矿井具体情况不同,副井提升量也不一致,因 此,可结合具体条件计算、选择,或验算选用的定型成 套设备。《定型成套设备》中未规定的如钢丝绳、提升 机与井筒相对位置、生产能力与耗电量等也要计算。 一、计算选择提升机时的必要已知条件 (一)计算选择主井提升机时的必要已知条件 1、矿井年产量An(吨/年); 2、工作制度:年工作日数、日工作小时数; 3、矿井开采水平数,各水平井深,及各水平服务年 限; 4、卸载水平与井口的高差,装载水平与井下运输水 平的高差; 5、井筒尺寸、井筒中布置的提升设备套数、井筒附 近地形图; 6、散煤密度(吨/米3)。 (二)计算选择副井提升机时的必要已知条件 1、矸石年提升量:一般取煤产量的15~20%,矸石 密度(吨/米3); 2、各水平井深,及各水平服务年限; 3、最大班下井人员数目(人/班); 4、每班下井材料、设备、炸药数目(次/班)运送最 大设备质量(kg); 5、井筒尺寸、井筒中布置的提升设备套数、井上下 车场布置形式、井筒附近地形图; 6、矿车规格。 二、选择计算步骤 (一)提升容器的选择 1、确定合理提升速度 2、确定一次提升量 一次提升时间的估算: Tx? ? vm a1 H ? vm ? t? ?? ,s 式中 a1——提升加速度;在以下范围内选取: 升降物料时:a1≤0.8(m/s2), 升降人员时,a1≤0.75(m/s2), t`——容器减速与爬行的估算附加时间; 对于箕斗t`=10s;对于罐笼t`=5s; θ ——休止时间。 表一 箕 斗 休 止 时 间 箕 斗 6吨 8~ 12吨 16吨 20吨 规 格 以下 9吨 休止时 8 10 12 16 20 间(s) 表二 普通罐笼进出矿车休止时间(s) 罐笼型式 单层装车罐笼 双层装车罐笼 进出车方式 每层矿车数 两侧进出车 同侧进出 车 一个水平进 出车 两层同时进出 车 1 2 1 1 2 1 2 矿 1 休 12 15 35 车 止 规 1.5 时 13 17 - 格 间 3 (s 15 - - ) 30 36 17 20 32 40 18 22 36 - 20 - 普通罐笼进出材料车、平板车休止时间为40~60s。 单层罐笼每次升降5人及以下时,其休止时间为 20s,超过5人每增加1人增加1s。 双层罐笼升降人员,如两层中的人员可同时进出 罐笼时,休止时间比单层罐笼增加2s信号联系时间,但 人员由一个水平进出时,休止时间比单层罐笼增加一 倍,如表二,另增加6s换置罐笼时间; 一次提升量估算: m? ? ca f An 3600br t ? Tx? 式中 c——提升工作不均衡系数;提升不均匀系数,有井底煤仓 时,c=1.1~1.15,无井底煤仓时,c=1.2,当矿井有两套提升设备 时,c=1.15,只有一套提升设备时,c=1.25; af——提升能力富裕系数,对第一水平一般为1.2; br——一年工作日,一般为300(日); t——一日工作时数,一般为14h。 根据m`值在箕斗规格表中,选取标准箕斗容量m。选箕斗时,应 在不增大提升机,及井筒直径的前提下,尽量采用大容量箕斗, 以降低提升速度、节省电耗。若采用罐笼应按矿车规格选择。 (二)提升钢丝绳的选择 (三)提升机的选择 1、滚筒直径 2、滚筒宽度 提升机强度校核 (四)提升机与井筒相对位置 1、天轮直径 2、井架高度 3、滚筒中心至井筒钢丝绳之间的水平距离 4、钢丝绳的弦长 5、钢丝绳的偏角 6、滚筒下绳的出绳角 (五)提升系统的变位质量计算 (六)确定运动各参数 (七)各阶段拖动力 (八)验算提升电动机容量 (九)耗电量计算 §6—7 斜井串车提升系统 斜井提升是中、小型矿井主要提升方式之一, 因为斜井初期投资少,建井快、出煤快、地面布置 简单,但斜井提升能力较小,钢丝绳磨损较快,井 筒维护费用较高。斜井提升方式大致可分为: 斜井串车提升:可分为单钩与双钩串车两种, 其中单钩串车提升井筒断面小,投资少,可用于多 水平提升,但产量较小,电耗大。而双钩提升则恰 恰相反。故前者多用于产量在21万吨以下,倾角小 于25°的斜井中。后者多用于产量在30万吨左右, 倾角不大于25°的斜井中。 斜井箕斗提升:斜井箕斗提升与串车提升相比,箕 斗提升产量大,又可实现自动化,但需要设有装载、卸 载设备,投资较多,开拓工程量也较大,因此适用于产 量在30~60万吨以上,倾角在25~35°的斜井中。 胶带输送机提升:其生产过程连续,运输量大,并 且易于实现自动化,但初期投资较大,一般用于产量在 60万吨以上,倾角不大于17°的斜井中。 以上三种斜井提升方式,以串车提升应用最广泛。 在串车提升中,运动和动力变化与车场形式有关,目前 串车提升的车场有甩车场及平车场两种。 一、斜井串车提升系统 1、采用甩车场的单钩串车提升 图6—22、23 2、采用平车场的双钩串车提升 图6—24、25 二、斜井串车提升设备的选择计算 (一)一次提升量和串车矿车数的确定 1、提升长度 L=Ld+Ls+Lk 2、速度图参数的确定 (1)最大提升速度 《规程》规定斜井内升降 人员或用矿车升降物料时,vm≤5m/s。据此, 结合设计条件应首先预选提升机,确定提升机 的速度vm。 (2)初加速度 a0≤0.3m/s2。 (3)车场内速度 甩车场v0≤1.5m/s,平车场 v0≤1.0m/s。 (4)主加、减速度 升降人员时:a1≤0.5m/s2,a3≤0.5m/s2; 升降物料时:《规程》对a1、a3没有限制,一般可取0.5 m/s2,也可稍大些,但要考虑自然加减速度问题。 (5)摘挂钩时间 甩车场θ 1=20s,平车场θ 1=25s。 (6)电动机换向时间 θ 2=5s。 3、一次提升循环时间T (1)速度图各段运行时间与行程计算(以单钩甩车场 为例) 串车在井底车场运行阶段 t 01 ? v0 a0 L01 ? v 2 0 2a0 L02 ? Ld ? L01 t2 ? L2 vm td ? t01 ? t02 t 02 ? L02 v0 串车在提出车场后的主加速度阶段 t1 ? vm ? v0 a1 L1 ? v0 ? vm 2 t1 减速阶段 t3 ? vm a3 L3 ? vm2 2a3 等速阶段 L2 ? L ? (Ld ? L3 ? L1 ) t2 ? L2 vm 井口甩车场阶段 tk ? 2v0 a0 ? Lk ? v02 a0 v0 ? v0 a0 ? Lk v0 Lk——井口车场长度,一般可取25m~35m。 (2)一次提升循环时间 甩车场单钩串车提升 T ? 2(td ? t1 ? t2 ? t3 ? ? 2 ? tk ? ?1 ) 平车场双钩串车提升 T ? 2(t d ? t1 ) ? t 2 ? ?1 4、一次提升量和矿车数的确定 (1)根据矿井年产量要求计算 一次提升量m为 m ? 1000ca f AnT 3600br t 式中 c——提升不均匀系数,有井底煤仓时, c=1.1~1.15,无井底煤仓时,c=1.2,当矿井有两套 提升设备时,c=1.15,只有一套提升设备时,c=1.25; af——提升能力富裕系数,对第一水平一般为1.2。 一次提升矿车数 n ? m m1 m1 ? ? ???V 式中 ——装载系数:当倾角为20°以下时,=1; 当倾角为21°~25°时,=0.95~0.9; 当倾角为25°~30°时,=0.85~0.8; ρ `——煤的散集密度,kg/m3; V——矿车的有效容积,m3。 计算出的取较大整数。 (2)验算矿车连接器强度 为了保证矿车连接器安全,牵引矿车数就有所限制 ,一般矿车连接器的强度为60000N。因此,连接器 强度应满足 n(m1 ? mz1)(sin ? ? f1 cos ? )g ? 60000 若满足要求,说明以上所选矿车数合适;若不 满足要求,应提高提升速度,重新选择;若速度无法 提高,则说明这种提升已无法满足矿井生产的要求, 应改变提升方式。 (二)提升钢丝绳选择计算 (三)提升机选择计算 1、提升机滚筒直径 2、提升机最大静张力和最大静张力差计算 最大静张力 Fj max ? n(m1 ? mz1)(sin ? ? f1 cos ? )g ? mp L(sin ? ? f2 cos ? )g ? [Fj max] 双钩提升时最大静张力差 Fcmax ? n(m1 ? mz1)(sin ? ? f1 cos? )g ? mp L(sin ? ? f2 cos? )g ? nmz1(sin ? ? f1 cos? )g ? [Fc max] 根据滚筒D和Fjmax、Fcmax在提升机规格表中选 择合适的提升机。 3、提升机滚筒宽度验算 (四)天轮选择计算 天轮分固定天轮和游动天轮。天轮直径根据钢丝绳 在天轮上围包角α 的大小来确定。 固定天轮: 地面天轮α 90°时 DT≥80d α 90°时 DT≥60d 井下天轮α 90°时 DT≥60d α 90°时 DT≥40d 游动天轮: DT≥40d 根据计算结果,查天轮规格表选择标准天轮。 (五)预选提升电动机 1、估算电动机功率 单钩提升 P? ? Fj maxvm?? ? 1000? j 双钩提升 P? ? Fc maxvm?? ? 1000? j 式中 v m ?? ——标准提升速度,m/s; ? ——电动机容量备用系数取1.1~1.2。 2、估算电动机转速 n? 60vm ?? i ?D 3、根据P`、n及矿井电压等级,查电动机规格表 选择合适的电动机。 4、确定提升机的实际最大提升速度为 vm? ?Dne 60i (六)容器的自然加减速度 斜井串车提升的运动学和动力学计算、电动机容量验 算及电耗量计算等,其原则与立井相同,此处不再祥 述。只是斜井串车提升加减速度的选择,要考虑容器 的自然加减速度。 空串车下放时,加速度a1应小于空串车的自然加速 度a1z,否则钢丝绳呈松弛状态,带再次拉紧时将产生冲 击,对钢丝绳极为不利。空串车的自然加速度为 a1z ? Fx mx ? nmz1 nmz1 ? mt (sin ? ? f1 cos ? )g 重串车上提时,减速度a3也不能过大,否则在将 要停车前,上升钢丝绳松弛,上升的串车将越过钢 丝绳,将绳压坏或发生掉道事故,还可能使上升串 车因重力作用再次下降,这时,钢丝绳又将受到冲 击力,有将钢丝绳拉断的危险。因此,要求减速度a3 小于自然减速度a3z,自然减速度为 a3z ? Fs ms ? n(m1 ? mz1 ) n(m1 ? mz1 ) ? mt (sin ? ? f1 cos ? )g 当倾角β 6°时,自然加速度均大于0.7m/s2, 正常运转中自然加、减速度影响不大。但安全制动时, 安全制动减速度要受到限制。

  第六章__矿井提升设备_物理_自然科学_专业资料。第六章 矿井提升设备 §6—1概述 一、矿井提升设备的任务 提升煤炭和矸石,下放材料,升降人员、设备。 二、矿井提升设备的分类 1、按用途分 可分为主井提升设备和副井提升设备。 主井提升设备主要用

本站文章于2019-10-28 14:26,互联网采集,如有侵权请发邮件联系我们,我们在第一时间删除。 转载请注明:第六章__矿井擢升兴办
已点赞:105 +1

上一篇:

下一篇:



关于我们

  • 关于我们
  • 品牌介绍
  • 诚聘英才
  • 联系我们

学生/家长

  • 帮我选学校
  • 帮我选专业
  • 投诉/建议

教育机构

  • 如何合作
  • 联系方式

其他

  • 投稿合作
  • 权利声明
  • 法律声明
  • 隐私条款
全国统一客服电话
4006-023-900
周一至周六 09:00-17:00 接听
IT培训联盟官方公众号
扫描访问手机版
家电维修|北京赛车pk10
北京赛车pk10开奖 幸运飞艇注册 伯乐彩票 大众彩票平台 博发彩票官网 华夏彩票平台 金沙彩票官网 帝豪彩票官网 赢彩彩票官网 凤凰彩票官网