毕业设计-----煤矿主井提升设备选型设计-文库吧

【正文】 人员和设备，所以矿井提升设备是联系井下与地面的重要的生产设备，它在整个综合机械化生产中占有了重要位置。 近几十年来，为提高劳动生产率和各项经济技术指标，在全世界范围内进行着对矿井的根本性技术改造，这一种改造的趋向是向着更集中，更大型发展。 随着矿井技术改造的进程，提升设备在高效、大型、自动化方面都有飞速进步。现代化提升设备已发展成为大型机械 —— 电气机组或机组群。箕斗有效载荷在国外已经超过 50吨；提升速度接近 20m/s；拖动功率达到 10000kw以上；在拖动控制方面已经广泛采用了集中控制及自动控制设备。 我国提升设备的设计制造，是在解放之后才开始的。建国初期在党的领导下，改建和新建了许多矿山机械制造厂。 1953 年抚顺重型机器厂制造出我国第一台缠绕式双筒提升机。 1958 年洛阳矿山机器厂设计制造成了我国第一台 2 4 多生摩擦式提升机，并且在1961 年开始运转，这种类型的提升机与缠绕式提升机比较，具有重量轻、体积小、安全可靠、适合较深的矿井的特点，它是现代化提升机的发展方向。 1971 年该厂又新设计制造出 JK 型新系列单绳缠绕式提升机，新系列提升机采用一些新结构，与老型比较，提升能力平均提高了 25%，而且机器重量也有所减少，现在已经作为国家定型产品成批生产。 多绳提升设备在我国改建和新建的矿井中已经广泛采用。在矿井的技术改造中，将缠绕式提升机改为单、双绳落地式摩擦提升机的试验在进行中，新落地多绳提升设备的设计和试制的工作已开始，几种可控硅控制系统以及自动化提升设备已经在矿山生产实践中适用。 其它提升设备，比如说矿用提升钢丝绳，提升容器近几年也有了很大发展。使用寿命并且结构稳定的线接 触、面接触、多层股钢丝绳已经在一些钢丝绳厂成批生产。而且适合我国矿山生产特点的单绳及多绳提升容器系列也正在制定，今后将不断向自重轻、结构合理以及大型化发展。 根据提升设备的特点可将提升设备分类为： 按用途来分：主井提升设备；副井提升设备。 按提升机类型来分：缠绕式提升设备；摩擦式提升设备。 按拖动类型来分：交流拖动提升设备；直流拖动提升设备。 提升设备主要组成部分是：提升容器、提升钢丝绳、提升机、矿井井架、天轮及装卸载附属设备等。 图 1表示竖井箕斗提升系统图。 2 图 1— 1 竖井单绳缠绕式箕斗提升系统图 1—— 提升机； 2—— 天轮； 3—— 井架； 4—— 箕斗； 5—— 卸载曲轨； 6—— 煤仓； 7—— 钢丝绳； 8—— 翻笼； 9—— 井底煤仓； 10—— 给煤机； 11—— 装载设备 煤炭被运至井底车场的翻笼峒室，经过翻笼卸到煤仓 9 内，再经过装载闸门送入给煤机，并且通过定量装载设备装入位于井底的箕斗。此时，另一箕斗位于地面的卸载位置，安装在井架上的卸载曲轨 5 让箕斗的底部闸门打开，然后煤炭卸到井口煤仓 6 内。 上下两个箕斗分别与两跟钢丝绳 7连接，而且每跟钢丝绳的另一端绕过井架上的天轮2 引入提升机房，并且以相反方向缠绕 和固定在提升机滚筒上，然后开动提升机，使滚筒旋转，一根钢丝绳向滚筒上缠绕，另一根则从滚筒上送放，相应的箕斗在井筒内上下运动，从而完成提升重箕斗，下放空箕斗的任务。 3 2矿井 提升设备的选型设计 选型设计依据及提升方式的确定 选型设计依据 矿井年产量： nA =90万吨 /年； 矿井工作制度 : 年工作日 300rb 天；每日提升工作小时数 t=14 小时； 水平井深 : HS =380 m； 装载水平与井下运输水平的高差： HZ =20 m； 卸载水平与井口的高差： xH =18 m； 提升方式的确定 提升设备选型设计必须在提升方式确定后进行。 当矿井年产量、水平井深及开采水平确定之后，就需要决定合理的提升方式。提升方式与井筒开拓、井上下运输等环节都有密切关系。所 以在做新井初步设计时，对提升方式要全面综合地考虑。在决定合理提升方式时，要考虑如下的几个因素： （ 1）对于年产量大于 60万吨的大中型矿井，因为提升煤炭及辅助提升工作量均较大，所以一般均设主副井两套提升设备。主井用箕斗提升煤炭，副井则用罐笼完成辅助提升任务：如升降人员、提升矸石和下放材料设备等。对于年产量小于 30 万吨小型矿井，如只用一套罐笼提升设备就能完成全部主副井任务时，用一套提升设备是经济的。而对于年产量大于 180万吨的大型矿井，主井一般需要两套箕斗提升设备，副井除了配备一套罐笼设备以外，多数还需要设置一 套单容器平衡锤系统来专门提升矸石。 （ 2）一般情况下，主井都用箕斗提升方式。是因为箕斗提升方式能力大、运转费用也比较低。另外，在控制上易于自动化。但是在特殊的条件下，比如矿井生产的煤质品种多，而且需要分别运送，或者是保证煤炭有足够的块度，这时只能采用罐笼做主井提升设备。 （ 3）为提高生产率，中等以上矿井，原则上都是需要用双钩提升。若矿井同时开采水平数过多，则用平衡锤单容器提升方式是比骄傲方便的。 （ 4）从我国目前实际实际情况来看，对于小型矿井，采用单绳缠绕式提升系统较好。对于年产量 90 万吨以上的大型矿井，采 用多绳摩擦提升系统较好。对于中型矿井，如果井较浅，可以采用单绳缠绕系统，井较深时则可采用多绳摩擦系统，或者是主井采用单绳箕斗，副井则采用罐笼。 由于三家子煤矿矿井的深度中等，年产量较大，全面综合考虑后，决定主井采用单绳缠绕式箕斗提升。 提升容器的选择设计 4 选择原则 提升容器规格是提升设备选型计算的主要技术参数，它直接影响了提升设备的初期投资和运转费用。在矿井提升高度和提升任务确定之后，选择提升容器的规格有两种情况：一是选择大规格的容器。因为提升容器较大，需要的提升钢丝绳直径和提升机滚筒直 径也较大，所以初期投资也较大，不过提升次数较少，运转费用较少；二是选择小规格的容器。由于初期投资较少，故运转费用较多。所以选择提升容器规格原则就是：一次合理提升量应该使初期投资费和运转费的加权平均总和最少。然后根据确定的一次合理提升量，选择出标准的提升容器。 选择计算 提升高度 H =H H H 380 20 18 418 mS Z X      式（ ） 式中 HS —— 水平井深， m。 HZ —— 井下运输水平与箕斗装载水平高差， m。 HX —— 卸载水平与井口水平高差， m； H —— 提升高度， m。 经济提升速度 考虑到经济的因素。若用较大的提升速度，一次提升量 Q、钢丝绳和和提升机都可小些，总的投资费用少一些。不过这时运转费用比提升速度小，一次提升 量 Q较大的方案多些。究竟选用多大的提升速度 Vm 比较合理，要经过技术经济的方案比较。 我国煤矿设计部门在选择提升容器时，目前常用经济速度法来计算。公式是： V 0. 4 H 0. 4 41 8 8. 18 /m ms   式（ ） 式中 Vm —— 经济提升速度， m/s。 一次循环提升时间 当最大速度 Vm 已经确定，但尚未进行运转参数计算时，可暂用下式估算每次提升实际循环时间 XT 。 X V H 8 . 1 8 4 1 8T t + 1 0 1 0 8 1 . 3 3a V 0 . 8 8 . 1 8m m s        式（ ） 式中 a —— 提升加速度， m/2s ，箕斗提升时， a m/2s ，取 a= m/2s ； t —— 箕斗在卸载曲轨内减速与爬行的估算附加时间，暂取 t =10s；  —— 箕斗装卸载时间， s ，估计箕斗规格为 8t ， 取  =10 s ； XT —— 一次提升循环时间， s。 5 一小时提升量 4C a A 1 . 1 5 1 . 2 9 0 1 0A 2 9 5 . 7 1 t/h3 0 0 1 4fnS rbt      式（ ） 式中 C —— 提升不均衡系数，对于主井提升设备，有井底煤仓时，取 c= ； fa —— 提升能力富裕系数，主井提升设备对第一水平应留有 的富裕系数； An —— 矿井年产量， t/年 ； rb —— 提升设备年工作日数，一般取 rb =300 d ； t —— 升设备日工作小时数，一般取 t=14 h ； AS —— 一小时提升量， t/h。 一小时提升次数 3 6 0 0 3 6 0 0 4 4 .2 6T 8 1 .3 3s Xn   次 式 () 一次合理提升量 A 2 9 5 .7 1Q = 6 .6 84 4 .2 6Ssn t/次 式（ ） 故选取箕斗规格可以有两个方案：名义载荷 为 6吨或 8 吨的单绳箕斗。 若选 6吨箕斗，为了保证完成产量，必须加快提升速度，此时 Q =6t/次，经计算提升速度为： V=在《煤矿安全规程》中，竖井中提升物料时，提升容器最大速度不得超过用下列公式求出的数值 : V 0 .6 H 0 .6 4 1 8 1 2 .2 7 /m ms   式（ ） 我国设计部门目前常用的估算经济速度的公式是：  V Hm  式（ ） 经计算 H =，与 ，并且 6吨箕斗的提升速度小于提升容器最大速度 ,所以 6 吨箕斗可用。 若选 8吨箕斗，总的投资费用比较大，所以从综合角度考虑，应该选 6吨箕斗， 其主要技术规格参数如下： 名义载重 Q =6t 有效容积 V = 3m 箕斗自重 QZ = 箕斗总高 Hr =9450mm 箕斗中心距 S =1870mm 6 提升钢丝绳的选择设计 提升钢丝绳的结构 提升钢丝绳是把一定数量的细钢丝捻成股，再把若干个股围绕绳芯捻成绳。提升钢丝绳各部分名称如图 2— 1所示。 图 21 提升钢丝绳的结构 1股芯 2内层钢丝 3外层钢丝 4绳 5绳股 6绳芯 矿用钢丝绳的钢丝是优质碳素结构钢，直径为 4mm,更细的钢丝容易磨损和腐蚀，在生产中直径超过 4毫米的钢丝难以保证理 想的抗拉强度和疲劳性能。钢丝是用圆钢条冷拔而成的，其抗拉强度为 140 200kg/ 2mm 。在受到相同终端载荷的情况下，抗拉强度大的钢丝绳的绳径可以选择小的。然而，抗拉强度过高的钢丝绳弯曲疲劳性能差。一般情况下，矿井提升钢丝绳选用 155 170 kg/ 2mm 为宜。为了提高钢丝绳的抗腐蚀能力，钢丝表面可通过镀锌加以 保护。钢丝韧性号可以分为特号、 I 号、 II号。升降人员用绳一定要用特号钢丝绳，提煤的主提升钢丝绳可以用特号或者 I号钢丝绳。 在把钢丝捻成股时有一个股芯，在把股捻成绳时有一个绳芯。股芯一般是钢丝，绳芯一般有金属绳芯和纤维绳芯两种，前者是由钢丝组成的，后者可以用剑麻、黄麻或有机纤维制成。绳芯的作用就是支持绳股，使绳富有弹性，并且可以贮存润滑油，从而防止内部钢丝腐蚀生锈，减少钢丝之间的摩擦。 提升钢丝绳的类型及特点 提升钢丝绳的类型有以下几种： （ 1） 点接触、线接触及面接触钢丝绳； （ 2） 右捻、左捻、同向捻及交互捻 钢丝绳； （ 3） 圆形股和异形股钢丝绳； （ 4） 不旋转钢丝绳； （ 5） 密封钢丝绳； （ 6） 扁钢丝绳； 7 （ 7） 不松散钢丝绳。 此外，选择钢丝绳时需考虑以下因素： （ 1）在矿井淋水大，酸碱度较高且作为出风井中的提升钢丝绳，由于腐蚀严重而影响了钢丝绳的适用寿命，应选用镀锌钢丝绳； （ 2）以磨损为主要损坏原因时，应选用外层钢丝绳直径比内层粗的钢丝绳，如 6 7，6 (19)或三角股等； （ 3）以弯曲疲劳断丝为主要损坏原因时，可选用内外层钢丝直径差值小的线接触式或异形钢丝绳，如 6T(25)， 6W(19)等； （ 4）用于高温和有 明火的煤矿歼石山等处的提升钢丝绳，可选用带金属绳芯的钢丝绳。 （ 5）实践认为，煤矿提升用绳用同向捻钢丝绳为好。 表 21为各种钢丝绳的主要特点。 表 2— 1 各种钢丝绳的主要特点 钢丝绳结构 优点 缺点 主要用途 圆形股钢丝绳 76 ；196 ； ）（ 19X