單繩纏繞式礦井提升機(jī)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

1、<p><b>　　1. 概述</b></p><p>　　1.1礦井提升機(jī)的介紹</p><p>　　礦山生產(chǎn)的全過(guò)程離不開(kāi)礦山運(yùn)輸和提升工作。因此，運(yùn)輸和提升工作的好壞直接關(guān)系到礦山生產(chǎn)能否正常高效進(jìn)行。如果說(shuō)運(yùn)輸線路是礦山生產(chǎn)的動(dòng)脈，那提升設(shè)備則是其咽喉，可見(jiàn)其重要性和必要性。提升機(jī)是聯(lián)系井下和地面的主要運(yùn)輸工具，礦井提升工作是整個(gè)采礦工程中的重要環(huán)

2、節(jié)。從地下采出的煤炭、礦石必須提升至地面才有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。廢石的提升、工作人員、材料及設(shè)備的升降等都要靠提升工作來(lái)完成。礦井提升機(jī)是礦井提升設(shè)備中的動(dòng)力部分，由電動(dòng)機(jī)、減速器、主軸裝置、制動(dòng)裝置、深度指示器、電控系統(tǒng)和操縱臺(tái)等組成。根據(jù)提升機(jī)工作原理和結(jié)構(gòu)的不同，礦井提升機(jī)分類(lèi)如圖1-1。[16]</p><p>　　圖1-1礦井提升機(jī)分類(lèi)</p><p>　　我國(guó)目前廣泛使用的有單繩纏繞

3、式雙圓柱卷筒提升機(jī)和多繩摩擦式提升機(jī)兩種。</p><p>　　根據(jù)井筒條件（豎井或斜井）及選用的提升容器和提升機(jī)的類(lèi)型不同，可組成各種不同的礦井提升系統(tǒng)。較常見(jiàn)的有[17]：</p><p>　　⑴豎井單繩纏繞式箕斗提升系統(tǒng)；</p><p>　?、曝Q井單繩纏繞式罐籠提升系統(tǒng)；</p><p>　?、秦Q井多繩摩擦式箕斗提升系統(tǒng)；</p

4、><p>　?、蓉Q井多繩摩擦式罐籠提升系統(tǒng)；</p><p>　?、尚本诽嵘到y(tǒng)；</p><p><b>　?、市本?chē)提升系統(tǒng)</b></p><p>　　1.2礦井提升機(jī)生產(chǎn)過(guò)程簡(jiǎn)介</p><p>　　礦井提升機(jī)是沿井筒提運(yùn)礦石和廢石、升降人員、下放材料和工具的設(shè)備。提升容器有罐籠和箕斗。

5、根據(jù)井筒傾角的不同,提升容器分為立井用和斜井用兩種.立井用提升容器主要是箕斗和罐籠,箕斗分為底卸式、側(cè)卸式和翻轉(zhuǎn)式,罐籠分為普通罐籠和翻轉(zhuǎn)罐籠。斜井箕斗分為翻轉(zhuǎn)式和后壁卸載式兩種。罐籠可用來(lái)提升礦石、人員、材料與設(shè)備等，但是箕斗不能用來(lái)提升人員。不同類(lèi)型礦井提升機(jī)的工作方式和工作環(huán)境各有所相同，但其根本的工作原理是相似的，礦井提升機(jī)提升原理示意圖如圖1-2所示：</p><p>　　通過(guò)滾筒或齒輪的旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)皮帶或

6、鏈條升降，從而實(shí)現(xiàn)箕斗或罐籠的升降，在井下和地面之間往復(fù)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)行對(duì)煤和人員、貨物的運(yùn)輸。[11]</p><p>　　圖1-2礦井提升機(jī)提升原理示意圖</p><p>　　1.3 礦井提升的特點(diǎn)</p><p><b>　　安全性</b></p><p>　　所謂安全性，就是不能發(fā)生突然事故。由于礦井提升設(shè)備在礦山生產(chǎn)

7、中所占的地位十分重要，其運(yùn)轉(zhuǎn)的安全性，不僅直接影響整個(gè)礦井的生產(chǎn)，而且還涉及人員的生命安全。因此各國(guó)都對(duì)礦井提升設(shè)備提出了極嚴(yán)格的要求。在我國(guó)這些規(guī)定包括在《煤礦安全規(guī)程》只中。</p><p><b>　　可靠性</b></p><p>　　所謂可靠性，是指能夠可靠地連續(xù)長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)而不需在短期內(nèi)檢修。礦井提升設(shè)備所擔(dān)負(fù)的任務(wù)十分艱巨，不僅每年要把數(shù)十萬(wàn)噸到數(shù)百萬(wàn)噸的煤

8、炭和礦石從井下提升到地面，而且還要完成其他輔助工作。一個(gè)年產(chǎn)150萬(wàn)噸的礦井，停產(chǎn)一天就要損失大約20萬(wàn)元。因此礦井提升機(jī)至少要服務(wù)二十年以上而不需大修。</p><p><b>　　經(jīng)濟(jì)性</b></p><p>　　礦井提升設(shè)備是礦山大型設(shè)備之一，功率大，耗電多，大型礦井提升機(jī)的功率超過(guò)1000KW。因此礦井提升設(shè)備的造價(jià)以及運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用，也就成為影響礦井生產(chǎn)技術(shù)經(jīng)濟(jì)

9、指標(biāo)的重要因素之一。</p><p>　　1.4 礦井提升機(jī)系統(tǒng)現(xiàn)狀</p><p>　　礦井提升機(jī)作為礦山企業(yè)的關(guān)鍵機(jī)電設(shè)備，對(duì)于礦山的高效，安全生產(chǎn)與經(jīng)濟(jì)的運(yùn)營(yíng)有極其重要的作用，他不僅裝機(jī)容量大，是礦山的主要耗電大戶，而且他作為一個(gè)典型的位勢(shì)力矩負(fù)載，要求其拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)在其機(jī)械特性的四個(gè)象限內(nèi)頻繁周期性地進(jìn)行啟動(dòng)，制動(dòng)和方向運(yùn)行。對(duì)其在運(yùn)行過(guò)程中的加速度，減速度以及個(gè)運(yùn)行階段的行程和最后

10、的停車(chē)位置都有精確的要求和嚴(yán)格的限制，因?yàn)樘嵘龣C(jī)始終是電力拖動(dòng)與控制的典型應(yīng)用裝置和研究對(duì)象，正確處理好礦井提升機(jī)的系統(tǒng)極其自動(dòng)化問(wèn)題，對(duì)保證礦井的生產(chǎn)，安全和效益具有重要意義。</p><p>　　進(jìn)入90年代，隨著計(jì)算機(jī)控制技術(shù)和電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展，在提升機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)中，采用電動(dòng)機(jī)+可控硅整流+全數(shù)字調(diào)節(jié)+PLC控制+上位機(jī)監(jiān)控控制方式。對(duì)于這種控制方式主要有以下幾點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，故障點(diǎn)少，可靠性高；

11、可控進(jìn)度高，工作穩(wěn)定性好；故障自診斷能力強(qiáng)，大大的降低了使用維護(hù)成本；具有較高的可購(gòu)置性，擴(kuò)展方便，運(yùn)行靈活性高。這種提升機(jī)控制方式在近幾年都在普及，然后由于個(gè)別廠家壓縮成本，而在保護(hù)方面出現(xiàn)了偷工減料的現(xiàn)象，導(dǎo)致安全隱患的存在。</p><p>　　首先第一個(gè)隱患就是，測(cè)速環(huán)節(jié)，好多廠家都是用霍爾傳感器，好一點(diǎn)的用增量編碼器，這種測(cè)速方式誤差大，受現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境大，測(cè)速不準(zhǔn)確，因此保護(hù)就不完全，這個(gè)測(cè)速環(huán)節(jié)必須用測(cè)速

12、發(fā)電機(jī)，這樣在PLC的程序才能更好的做到與速度有關(guān)的保護(hù)。</p><p>　　第二隱患就是過(guò)分依賴變頻器，提升機(jī)是煤礦企業(yè)的核心設(shè)備，而變頻器是提升機(jī)的核心設(shè)備，直接關(guān)系生命安全，變頻器對(duì)環(huán)境要求高，而現(xiàn)在煤炭企業(yè)的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境差是不容忽視的，運(yùn)營(yíng)時(shí)間長(zhǎng)的不免對(duì)變頻器造成損害，變頻器故障，這樣就導(dǎo)致了提升機(jī)的癱瘓。</p><p>　　另一方面由于煤礦自身管理問(wèn)題存在以下安全技術(shù)缺陷:<

13、;/p><p>　　1、提升設(shè)備的安全保護(hù)裝置不全。目前礦山使用的提升設(shè)備，其安全保護(hù)裝置普遍不全，其原因主要有：</p><p>　?。?）礦山企業(yè)的機(jī)電管理人員普遍反映，不知道按規(guī)定究竟需要安裝哪些安全保護(hù)裝置； </p><p>　?。?）部分提升設(shè)備購(gòu)置時(shí)就未配全保護(hù)裝置（如：普遍缺少深度指示器失效保護(hù)裝置 ）；</p><p>　?。?

14、）部分礦山企業(yè)因種種原因有意甩開(kāi)保護(hù)裝置（拆除或斷線），導(dǎo)致該項(xiàng)保護(hù)裝置不起作用。 </p><p>　　2、設(shè)備長(zhǎng)期帶病運(yùn)行。金屬非金屬地下礦山尤其是大量的小型礦山，因技術(shù)力量薄弱，設(shè)備的選型、安裝、調(diào)試、維護(hù)、管理等均是參照周邊同類(lèi)礦山，因此同類(lèi)問(wèn)題往往體現(xiàn)出很強(qiáng)的地域性。這些小型礦山，不知如何維護(hù)設(shè)備。比較嚴(yán)重的問(wèn)題有：安全保護(hù)裝置不起作用，形同虛設(shè)；保險(xiǎn)閘損壞不及時(shí)修復(fù)；斜井提升井口不裝阻車(chē)器；聲光信號(hào)裝

15、置不全；實(shí)際提升荷載長(zhǎng)期超設(shè)備設(shè)計(jì)能力；斜井人車(chē)沒(méi)有進(jìn)行定期維護(hù)和檢驗(yàn)，手動(dòng)落閘無(wú)法實(shí)現(xiàn)等，存在嚴(yán)重的安全隱患。 </p><p>　　3、帶式制動(dòng)礦用提升絞車(chē)廣泛用于小型礦山的主提升。近幾年的檢驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，小型金屬非金屬地下礦山企業(yè)普遍采用帶式制動(dòng)礦用提升絞車(chē)用于礦山主提升。此外，有不少企業(yè)采用卷筒直徑≤Φ0.8m的小絞車(chē)用于礦山主提升，使用的設(shè)備種類(lèi)五花八門(mén)，有調(diào)度絞車(chē)、建筑卷?yè)P(yáng)機(jī)、電控卷?yè)P(yáng)機(jī)、運(yùn)輸絞車(chē)等， 這

16、些設(shè)備的共同點(diǎn)是工作制動(dòng)器（常用閘）采用手動(dòng)帶式閘，因無(wú)深度指示器，也就沒(méi)有深度指示器失效保護(hù)、過(guò)卷保護(hù)和開(kāi)始減速時(shí)能自動(dòng)示警的警鈴，由于卷筒直徑小，實(shí)際使用時(shí)卷筒上纏繞鋼絲繩的層數(shù)難以符合標(biāo)準(zhǔn)要求（標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：用于斜井專(zhuān)門(mén)升降物料時(shí)不得超過(guò)3層）。更令人擔(dān)憂的是，甚至有些礦山將這樣的設(shè)備用于豎井提升。 </p><p>　　4、老設(shè)備未進(jìn)行技術(shù)改造。自20世紀(jì)70年代開(kāi)始，我國(guó)的仿蘇產(chǎn)品——KJ型單繩纏繞式提升機(jī)

17、在使用后陸續(xù)發(fā)現(xiàn)存在一些結(jié)構(gòu)性缺陷。如強(qiáng)度不夠（由于該產(chǎn)品卷筒結(jié)構(gòu)為薄壁強(qiáng)支結(jié)構(gòu)）、制動(dòng)力矩較小、制動(dòng)可靠性低等，時(shí)至今日，這類(lèi)提升機(jī)有一部分已報(bào)廢，有一部分已經(jīng)改造，但也還有一部分未經(jīng)任何改造依然在礦山使用。 </p><p>　　1.5 礦井提升機(jī)的發(fā)展趨勢(shì) </p><p>　　近幾十年來(lái)，隨著各種新技術(shù)在礦用提升設(shè)備上的運(yùn)用，提升設(shè)備的結(jié)構(gòu)、制動(dòng)方式和自動(dòng)控制等方面都有了很大的改進(jìn)

18、，總的發(fā)展趨勢(shì)為[14 15]：</p><p>　　1、礦井提升機(jī)在總體上向大負(fù)載、高速度、大型化方向發(fā)展。為了確保提升設(shè)備無(wú)事故運(yùn)行，在提升設(shè)備有可能出事故的各個(gè)重要環(huán)節(jié)上，設(shè)有各種檢測(cè)、控制、保護(hù)裝置。為了提高生產(chǎn)效率，消除操作上的人為因素，在提升設(shè)備上配備全自動(dòng)運(yùn)行控制裝置。</p><p>　　2、無(wú)論是煤礦還是金屬非金屬礦山，無(wú)論是國(guó)內(nèi)還是國(guó)外，隨著礦井開(kāi)采深度的加大，提升的井

19、筒越來(lái)越深，纏繞式提升機(jī)由于受纏繞層數(shù)的限制，已不能滿足開(kāi)采的需要，因而逐漸被多繩摩擦式提升機(jī)所代替。 </p><p>　　3、提升設(shè)備電氣控制技術(shù)發(fā)展迅速。</p><p>　　目前，直流提升系統(tǒng)已經(jīng)向直流整流裝置+編碼測(cè)速技術(shù)+PLC+PLC獨(dú)立保護(hù)+工業(yè)電視+計(jì)算機(jī)監(jiān)控+網(wǎng)絡(luò)的方向發(fā)展；交流提升系統(tǒng)是向變頻技術(shù)+編碼測(cè)速技術(shù)+PLC+PLC獨(dú)立保護(hù)+工業(yè)電視+計(jì)算機(jī)監(jiān)控+網(wǎng)絡(luò)的方向

20、發(fā)展；電氣控制技術(shù)的發(fā)展使提升機(jī)的控制更加自動(dòng)化，各種保護(hù)功能更加齊全，操作更簡(jiǎn)單，有效地提高了提升系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全可靠性。</p><p>　　2 常見(jiàn)提升機(jī)的簡(jiǎn)介</p><p>　　2.1 纏繞式、摩擦式提升機(jī)的工作原理</p><p>　　我國(guó)目前廣泛使用的有單繩纏繞式和多繩摩擦輪式兩種，以下就重點(diǎn)介紹此兩種提升機(jī)的工作原理。</p>

21、<p>　　2.1.1單繩纏繞式提升機(jī)的工作原理</p><p>　　纏繞式提升機(jī)的主要部件有主軸、卷筒主軸承調(diào)繩離合器、減速器、深度指示器和制動(dòng)器。示意圖如圖2-1所示。[13]</p><p>　　圖2-1纏繞式礦井提升機(jī)</p><p>　　單繩纏繞式提升機(jī)是較早出現(xiàn)的一種類(lèi)型，工作原理比較簡(jiǎn)單，就是將鋼絲繩的一端固定在提升機(jī)的卷筒上，另一端繞過(guò)井架

22、上的天輪與提升容器相連接，利用兩個(gè)卷筒上鋼絲繩的纏繞方向的不同，當(dāng)提升機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，使兩個(gè)容器一個(gè)上升一個(gè)下降，以完成提升任務(wù)，這種提升機(jī)在我國(guó)礦山中廣泛使用。按卷筒數(shù)目的不同，有單筒及雙筒提升機(jī)兩種。雙筒提升機(jī)在主軸上裝有兩個(gè)卷筒，其中之一與主軸固接（鍵裝或熱裝），稱(chēng)為固定卷筒；另一卷筒則滑裝在主軸上，通過(guò)離合器與主軸連接，稱(chēng)為游動(dòng)卷筒。將兩種卷筒做成這樣的目的，是為了在需要調(diào)繩及更換提升水平時(shí)，兩個(gè)卷筒可以有相對(duì)運(yùn)動(dòng)。單卷筒提升機(jī)只有一

23、個(gè)卷筒，一般用于單鉤提升，但是如果在單卷筒上固定兩根鋼絲繩，且其纏繞方向相反，也可作雙鉤提升，這時(shí)，由于一根鋼絲繩自卷筒上松放，另一根則向卷筒上纏繞，卷筒表面得到了充分利用，所以單卷筒提升機(jī)相對(duì)于雙卷筒提升機(jī)來(lái)說(shuō)，質(zhì)量和體積都小很多。不過(guò)單卷筒提升機(jī)做雙鉤提升時(shí)，繩長(zhǎng)的調(diào)節(jié)頗為不便，為此，可以把單卷筒制成可分離式的兩部分，一部分與主軸固接，另一部分通過(guò)離合器與主軸相連，這種型式的稱(chēng)為可分離式單卷筒提升機(jī)。</p><

24、p>　　2.1.2多繩摩擦式提升機(jī)的工作原理</p><p>　　多繩摩擦式提升機(jī)的主要部件有主軸、主導(dǎo)輪、主軸承、車(chē)槽裝置、減速器、深度指示器、制動(dòng)裝置及導(dǎo)向輪。由于使用了數(shù)根鋼絲繩代替一根鋼絲繩，鋼絲繩的直徑變小，摩擦輪雖變?yōu)槟Σ镣玻ㄒ喾Q(chēng)主導(dǎo)輪）而稍有加寬，但其直徑亦變小。由于多繩不易在同一時(shí)間內(nèi)斷裂，故較為安全，多繩摩擦式提升機(jī)的結(jié)構(gòu)圖示如圖2-2。[13]</p><p>　

25、　圖2-2多繩摩擦式礦井提升機(jī)</p><p>　　由于開(kāi)采深度的增加，需要纏在卷筒上的提升鋼絲繩變長(zhǎng)，因而礦井提升機(jī)的卷筒寬度加大，這帶來(lái)了一系列問(wèn)題，如提升機(jī)主軸太長(zhǎng)、繩弦偏角太大、機(jī)器加重而使轉(zhuǎn)動(dòng)慣量加大等。為了解決這個(gè)矛盾，德國(guó)人Koepe提出將鋼絲繩搭在摩擦輪上，利用摩擦襯墊與鋼絲繩之間的摩擦力來(lái)帶動(dòng)鋼絲繩運(yùn)動(dòng)。與卷筒纏繞式相比，摩擦輪的寬度顯著地變窄了，同時(shí)由于跨度變小，提升機(jī)主軸的直徑與長(zhǎng)度均有所降

26、低，結(jié)果顯著地減輕了機(jī)器的重力，而且由于回轉(zhuǎn)力矩的減少，亦將降低提升電動(dòng)機(jī)的容量。</p><p>　　多繩摩擦提升設(shè)備的布置方式可分為塔式和落地式兩類(lèi)。其提升系統(tǒng)示意圖如圖2-3和2-4所示。</p><p>　　多繩摩擦提升機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是與它的動(dòng)力傳遞原理以及安裝特點(diǎn)密切相關(guān)的。即由于它是靠摩擦力來(lái)傳遞動(dòng)力的，它必須有較高摩擦系數(shù)的襯墊，為了保持幾根繩的繩槽處的深淺相同，即各繩的摩擦半

27、徑相同，需設(shè)切槽裝置，為了補(bǔ)償鋼絲繩蠕動(dòng)或滑動(dòng)對(duì)深度指示器指示位置的影響，設(shè)置了深度指示器自動(dòng)調(diào)零裝置，為了在使用圓尾繩時(shí)尾繩可以松捻而避免打結(jié)，在罐籠底部下方設(shè)有尾繩懸掛裝置。摩擦提升依靠襯墊與鋼絲繩之間的摩擦力來(lái)傳遞動(dòng)力，因此其工作可靠性就在于提升鋼絲繩與安在主導(dǎo)輪上的摩擦襯墊之間是否產(chǎn)生滑動(dòng)，即是否有足夠的摩擦力。</p><p>　　2.2 纏繞式、摩擦式提升機(jī)的特點(diǎn)、存在的問(wèn)題以及解決的方法</p

28、><p>　　2.2.1. 纏繞式提升機(jī)的特點(diǎn)、缺點(diǎn)以及問(wèn)題的解決</p><p>　　纏繞式提升機(jī)最大的特點(diǎn)是其結(jié)構(gòu)及工作原理十分簡(jiǎn)單，就是利用鋼絲繩的纏繞方向的不同來(lái)實(shí)現(xiàn)物料的提升。但是，正是因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)、工作原理簡(jiǎn)單也導(dǎo)致其存在以下很多的問(wèn)題和不足。</p><p>　　(1)纏繞式提升機(jī)只能應(yīng)用于淺井或中等深度的礦井中。這是因?yàn)樵谏罹按蠼K端載荷時(shí)鋼絲繩和提升卷筒

29、容繩面積要求太大，這導(dǎo)致了提升機(jī)體積龐大，質(zhì)量激增，使提升機(jī)的提升高度受到滾筒容繩量的限制，不適用于深井提升。</p><p>　　(2)單繩纏繞式提升機(jī)的載荷由單根鋼絲繩承擔(dān)，因此單繩纏繞式提升機(jī)的鋼絲繩直徑往往很大。</p><p>　　(3)纏繞式提升機(jī)的鋼絲繩纏繞在卷筒上，因此其卷筒直徑比較大，這就使其回轉(zhuǎn)力矩比較大，這就使纏繞式提升機(jī)的質(zhì)量比較大，從而使電動(dòng)機(jī)的容量和耗電量也增大

30、，所以提升機(jī)的效率比較低。</p><p>　　(4)卷筒的直徑比較大，這就使提升機(jī)的提升速度受到了限制，因此電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速也比較低，減速器比較大。</p><p>　　(5)纏繞式提升機(jī)的鋼絲繩是纏繞在卷筒上，因此鋼絲繩的彎曲次數(shù)比較多，這就導(dǎo)致鋼絲繩的工作條件比較差，鋼絲繩的壽命降低。</p><p>　　(6)單繩纏繞式提升機(jī)是用單根鋼絲繩提升容器，因此容器在提

31、升過(guò)程中會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，這就使提升容器的罐耳和罐道發(fā)生摩擦，產(chǎn)生摩擦阻力。</p><p>　　(7)單繩纏繞式提升機(jī)由單根鋼絲繩提升容器，因此它的安全性比較低。</p><p>　　纏繞式提升機(jī)存在的一些問(wèn)題是可以通過(guò)改變其結(jié)構(gòu)而解決的。例如：?jiǎn)卫K纏繞式提升機(jī)的鋼絲繩直徑過(guò)大；單繩纏繞式提升機(jī)的提升容器的轉(zhuǎn)動(dòng)；單繩纏繞式提升機(jī)的安全性比較低。這些都是由于提升是靠單根鋼絲繩承載造成的，要解決這

32、些問(wèn)題可以增加提升鋼絲繩的數(shù)量，即采用多繩纏繞式提升機(jī)。而另一些解決不了的問(wèn)題就要靠改變提升機(jī)的工作原理，采用摩擦式提升機(jī)來(lái)解決了。[11]</p><p>　　2.2.2. 摩擦式提升機(jī)的特點(diǎn)、缺點(diǎn)以及問(wèn)題的解決</p><p>　　多繩摩擦式提升機(jī)與單繩纏繞式提升機(jī)比較其主要優(yōu)點(diǎn)：</p><p>　　(1)提升高度不受滾筒容繩量的限制，適用于深井提升。<

33、/p><p>　　(2)載荷是由數(shù)根鋼絲繩承擔(dān)，故鋼絲繩直徑較相同載荷下單繩提升小。</p><p>　　(3)摩擦輪直徑顯著減小。</p><p>　　(4)由于摩擦輪直徑小，回轉(zhuǎn)力矩減小，在提升載荷相同的情況下，多繩摩擦提升機(jī)的質(zhì)量比單繩纏繞式提升機(jī)小1/4～1/5,提升電動(dòng)機(jī)的容量和耗電量也相應(yīng)降低，設(shè)備的效率提高。</p><p>　　(

34、5)摩擦輪直徑較小，在相同提升速度下，可以使用轉(zhuǎn)速較高的電動(dòng)機(jī)和較小的減速器。</p><p>　　(6)鋼絲繩是搭放在摩擦輪上，減少鋼絲繩的彎曲次數(shù)，改善了鋼絲繩的工作條件。</p><p>　　(7)采用偶數(shù)跟提升鋼絲繩，鋼絲繩的捻向是左右捻各半，消除了提升容器在提升過(guò)程中的轉(zhuǎn)動(dòng)，減少了容器的罐耳和罐道的摩擦阻力。</p><p>　　(8)數(shù)根鋼絲繩同時(shí)承受載

35、荷，提升工作的安全性大為提高，數(shù)根鋼絲繩被同時(shí)拉斷的可能性極小，因此可以不再使用防墜器，從而減少了提升容器的質(zhì)量。</p><p>　　雖然多繩摩擦提升機(jī)解決了單繩纏繞式提升機(jī)存在的一些問(wèn)題，但是多繩摩擦提升機(jī)自身也存在一定的缺陷與不足。</p><p>　　(1)數(shù)根鋼絲繩的懸掛、更換、調(diào)整、維護(hù)檢修工作復(fù)雜，而且有一根鋼絲繩損壞需要更換時(shí)，為保持各鋼絲繩具有相同的工作條件，往往需要更換

36、所有的鋼絲繩。</p><p>　　(2)因不能調(diào)節(jié)繩長(zhǎng)，故雙鉤提升工作不適用于多水平提升。</p><p>　　(3)當(dāng)井深超過(guò)1700m時(shí)，鋼絲繩與容器在連接處的應(yīng)力波動(dòng)的較大，鋼絲繩的故障增多，故鋼絲繩摩擦提升不宜用于超深井提升。</p><p>　　要解決多繩摩擦式提升機(jī)鋼絲繩的懸掛、更換等檢修復(fù)雜、不適用于多水平提升、不宜用于超深井提升這些問(wèn)題，不是單靠改

37、變提升機(jī)的結(jié)構(gòu)能夠解決的。多繩摩擦式提升機(jī)本身的原理是利用多根鋼絲繩和摩擦襯墊的摩擦力來(lái)傳動(dòng)的，因此要解決多繩摩擦式提升機(jī)的這些問(wèn)題就必須改變其工作原理，因此這些問(wèn)題并不是摩擦式提升機(jī)自身可以解決的。[11]</p><p>　　3 礦井提升機(jī)的設(shè)計(jì)選型計(jì)算</p><p>　　3.1 設(shè)計(jì)背景和依據(jù)</p><p><b>　　1.設(shè)計(jì)背景:</

38、b></p><p>　　山西天泰和瑞煤業(yè)有限公司位于澤州縣下村鎮(zhèn)北約3Km處，行政區(qū)隸屬下村鎮(zhèn)管轄，其地理坐標(biāo)為北緯~，東經(jīng)~112。</p><p>　　井田面積1.244Km，井田內(nèi)穩(wěn)定可采煤層為山西組的3號(hào)煤層及太原組的15號(hào)煤層。含煤地層總厚137.55m，煤層平均總厚12.82m，含煤系數(shù)9.32%。礦井3號(hào)煤層探明經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)儲(chǔ)量為9263Kt，15號(hào)煤層經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)儲(chǔ)量為10

39、35Kt。3號(hào)煤為中灰、特低硫、高熱值無(wú)煙煤，具有一定市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。</p><p>　　礦井布置主力井、副立井、回風(fēng)立井三個(gè)井筒。主力井圓形斷面，凈直徑5.5m，垂深283m，凈斷面積23.75m。主力井設(shè)計(jì)為擔(dān)負(fù)礦井的原煤提升任務(wù)，兼做為礦井的進(jìn)風(fēng)井和一個(gè)安全出口。</p><p><b>　　2.設(shè)計(jì)依據(jù):</b></p><p>　　1)

40、礦井年產(chǎn)量：An=45萬(wàn)噸</p><p>　　2)工作制度：年工作日330天，日工作小時(shí)16h</p><p>　　3)井筒深度：=283m</p><p>　　4)裝載高度：Hz=20m</p><p>　　5)卸載高度：Hx=18m</p><p>　　6)煤的松散密度：=0.95</p><

41、p>　　7)礦井電壓：3000v、6000v</p><p>　　8)主井提升方式：雙箕斗,井底設(shè)煤倉(cāng)，定量自動(dòng)裝載</p><p>　　3.2 豎井提升容器的選擇</p><p>　　3.2.1 提升容器的比較及其應(yīng)用范圍</p><p>　　提升容器主要是底卸式箕斗和普通罐籠。箕斗的優(yōu)點(diǎn)是：質(zhì)量輕，所需井筒斷面積小，裝卸載可自動(dòng)化，

42、且時(shí)間短，提升能力大?；返娜秉c(diǎn)是：井底及井口需要設(shè)置煤倉(cāng)和裝卸載設(shè)備，只能提升煤炭，不能升降人員、設(shè)備和材料，井架較高，需要另設(shè)一套輔助提升設(shè)備。</p><p>　　罐籠的優(yōu)點(diǎn)是：井底及井口不需設(shè)置煤倉(cāng)，可以提升煤炭、矸石，下放材料，升降人員和設(shè)備，井架較矮，有利于煤炭分類(lèi)運(yùn)輸，罐籠的缺點(diǎn)是：質(zhì)量大，所需井筒斷面積大，裝卸載不能自動(dòng)化，而且時(shí)間較長(zhǎng)，生產(chǎn)效率較低。 </p><p>　

43、　選擇箕斗還是選擇罐籠，需要根據(jù)多方面的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)來(lái)確定。 </p><p>　　3.2.2 主井箕斗規(guī)格的選擇</p><p>　　進(jìn)行提升設(shè)備選型設(shè)計(jì)時(shí)，礦井年產(chǎn)量An和礦井深度Hs為已知條件。當(dāng)提升容器的類(lèi)型確定后，還要選擇容器的規(guī)格。在提升任務(wù)確定之后，選擇提升容器的規(guī)格有兩種情況：一是選擇較大規(guī)格的容器，一次提升量較大，則提升次數(shù)少。這樣，因?yàn)橐淮翁嵘枯^大，所需的提升鋼絲繩

44、直徑和提升機(jī)直徑較大，因而初期投資較多。但提升次數(shù)較少，運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用較少。二是選擇較小規(guī)格的容器，情況和上述的相反，因而初期投資較少，而運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用則較多。那么，應(yīng)該如何選擇提升容器的規(guī)格才是合理的呢?其原則是：一次合理提升量應(yīng)該使得初期投資費(fèi)和運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)的加權(quán)平均總和最小。為了確定一次合理提升量，從而選擇標(biāo)準(zhǔn)的提升容器，可按以下步驟計(jì)算： [8]</p><p>　　(1)確定合理的經(jīng)濟(jì)速度Vj 與一次合理提升量相對(duì)應(yīng)的

45、，有一個(gè)合理的經(jīng)濟(jì)速度。經(jīng)研究證明，合理的經(jīng)濟(jì)速度Vj 可用下式計(jì)算[10]： </p><p><b>　?。?-1）</b></p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　H為提升高度，H=Hz+Hs+Hx;</p><p>　　Hz為裝載的高度，根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)Hz=20m;&

46、lt;/p><p>　　Hs為礦井的深度，根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)Hs=283m;</p><p>　　Hx為卸載高度，根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)Hx=18m;</p><p>　　H=Hz+Hs+Hx=20+283+18=321m</p><p><b>　　所以：</b></p><p>　　=（0.3~0.5）=5.

47、37~8.95 m/s</p><p>　　取Vj=6.6 m/s</p><p>　　(2)估算一次提升循環(huán)時(shí)間</p><p><b>　?。?-2）</b></p><p>　　式中：a為提升加速度，取a=0.5m/s2；</p><p>　　μ為箕斗低速爬行時(shí)間，取μ=15s；</p

48、><p>　　θ為箕斗裝卸載休止時(shí)間，一般取θ=8s。</p><p>　　=321/6.6+6.6/0.5+15+8=84.8s</p><p>　　計(jì)算小時(shí)提升量As </p><p><b>　?。?-3）</b></p><p><b>　　式中：</b></p&g

49、t;<p>　　C為提升不均衡系數(shù)，有井底煤倉(cāng)時(shí)C=1.1~1.15，無(wú)井底煤倉(cāng)時(shí)取C=1.2，根據(jù)設(shè)計(jì)背景，本礦井有井底煤倉(cāng)，因此取C=1.12。</p><p>　　An為礦井設(shè)計(jì)年產(chǎn)量,根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)An=45萬(wàn)噸。</p><p>　　af為提升富裕系數(shù)，取af=1.2。</p><p>　　ts為提升設(shè)備每天工作小時(shí)數(shù)，根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)ts=1

50、6h。</p><p>　　br為提升設(shè)備每年工作日數(shù)，根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)取br=330天。</p><p>　　=1.12×1.2×450000/（330×16）=114.55 t/h</p><p>　　(4)計(jì)算小時(shí)提升次數(shù)ns </p><p>　?。ù危?（3-4）</

51、p><p>　　=3600/84.8=42.45 次， 取ns=42次。</p><p>　　(5)計(jì)算一次合理提升量</p><p><b>　?。?-5）</b></p><p>　　=114.55/42=2.73 t</p><p>　　根據(jù)式（3-5）求出的一次合理提升量，查表3-1選取與相等

52、或接近的標(biāo)準(zhǔn)箕斗，其名義裝載量可以大于或小于。在不加大提升機(jī)滾筒直徑的條件下，應(yīng)盡量選用大容量箕斗，以較底的速度運(yùn)行，降低能耗，減少運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用。</p><p>　　表3-1箕斗規(guī)格型號(hào)</p><p>　　查表3-1，選用JLS-3型箕斗，其參數(shù)見(jiàn)上圖。</p><p>　　計(jì)算一次實(shí)際提升量 </p><p>　　選取標(biāo)準(zhǔn)箕斗后，根據(jù)所

53、選箕斗的有效容積和煤的松散容重計(jì)算一次實(shí)際升量Q</p><p><b>　?。?-6）</b></p><p>　　式中：γ為煤的松散容重，V為標(biāo)準(zhǔn)箕斗的有效容積。</p><p>　　=0.95×3.3=3.135t</p><p>　　設(shè)置井下裝載系統(tǒng)，使用給煤機(jī)配用3t定重容器裝載。所以箕斗每次實(shí)際提升

54、量Q=3t。</p><p>　　3.3 提升鋼絲繩的選擇計(jì)算</p><p>　　3.3.1鋼絲繩的分類(lèi)</p><p>　　按結(jié)構(gòu)分類(lèi)：分為點(diǎn)接觸鋼絲繩、線接觸鋼絲繩、面接觸鋼絲繩、多層股不旋轉(zhuǎn)鋼絲繩、異型股鋼絲繩（三角股、扇形股、橢圓形股和扁平形）、滿充式鋼絲繩、涂塑鋼絲繩等。</p><p>　　按繩芯分類(lèi)：天然纖維芯鋼絲繩、合成纖維

55、芯鋼絲繩、 金屬繩芯鋼絲繩、金屬股芯鋼絲繩。 </p><p>　　按用途分類(lèi)：可分為一般用途鋼絲繩、重要用途鋼絲繩。</p><p>　　3.3.2鋼絲繩的標(biāo)示</p><p>　　表面：光面鋼絲繩用NAT表示，鍍鋅鋼絲繩用 ZBB、ZAB、ZAA表示。</p><p>　　繩芯：纖維芯用FC表示（其中天然纖維芯用NF表示，合成纖維芯用SF

56、表示，如：聚丙烯用PP表示，聚乙烯用PE表示）。金屬繩芯用IWR表示，金屬股芯用IWS表示。</p><p>　　捻法：右交互捻用ZS，左交互捻SZ，右同向捻用ZZ，左同向捻用SS。</p><p>　　繩股：圓股不用代號(hào)標(biāo)記。 “V”表示三角股；“Ｑ”表示橢圓股；“T”表示面接觸鋼絲繩；“S”表示西魯式鋼絲繩；“W”表示瓦林吞式鋼絲繩；“SW”表示西魯—瓦林吞式鋼絲繩；“FI”填充式鋼絲

57、繩；</p><p>　　鋼絲繩強(qiáng)度：1570、1670、1770、1960等等</p><p><b>　　鋼絲繩完整表示方法</b></p><p>　　18 NAT 6×19S+FC 1770 ZS GB/T20118-2006</p><p>　　產(chǎn)品執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)（一般用途）</p

58、><p>　　鋼絲繩捻向（右交互捻）</p><p>　　公稱(chēng)鋼絲抗拉強(qiáng)度（MPa）</p><p>　　鋼絲繩結(jié)構(gòu)（西魯式、麻芯）</p><p>　　鋼絲繩表面狀態(tài)（光面）</p><p><b>　　鋼絲繩公稱(chēng)直徑</b></p><p>　　3.3.3鋼絲繩結(jié)構(gòu)選擇&l

59、t;/p><p>　　1、對(duì)于單繩纏繞式提升，一般宜選用光面右同向捻、斷面形狀為圓形股或三角股、接觸形式為點(diǎn)或線接觸的鋼絲繩；對(duì)于礦井淋水大、水的酸堿度高，以及在出風(fēng)井中，由于腐蝕嚴(yán)重，應(yīng)選用鍍鋅鋼絲繩。</p><p>　　2、在磨損嚴(yán)重的條件下使用的鋼絲繩，如斜井提升等，應(yīng)選用外層鋼絲盡可能粗的鋼絲繩；斜井竄車(chē)提升時(shí)，宜采用交互捻鋼絲繩。</p><p>　　3、對(duì)

60、于多繩摩擦提升，一般應(yīng)選用鍍鋅、同向捻（左右各半）的鋼絲繩，斷面形狀最好是三角股。</p><p>　　4、罐道繩最好用半密封鋼絲繩或三角股繩，表面光滑，比較耐磨。</p><p>　　3.3.4單繩纏繞式(無(wú)尾繩)立井提升鋼絲繩選擇計(jì)算 </p><p>　　提升鋼絲繩的選擇計(jì)算是提升設(shè)備造型設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。鋼絲繩在運(yùn)轉(zhuǎn)中受有許多應(yīng)力的作用和各種因素的影響，

61、如靜應(yīng)力、動(dòng)應(yīng)力、彎曲應(yīng)力、扭轉(zhuǎn)應(yīng)力和擠壓應(yīng)力等，磨損和銹蝕也將損害鋼絲繩的性能。綜合考慮以上應(yīng)力因素的精確計(jì)算是很困難的，目前國(guó)內(nèi)外都是按靜載荷近似計(jì)算的。我國(guó)是按《煤礦安全規(guī)程》的規(guī)定來(lái)設(shè)計(jì)的，其原則是：鋼絲繩應(yīng)按最大靜載荷并考慮一定的安全系數(shù)來(lái)進(jìn)行計(jì)算。</p><p>　　安全系數(shù)是指鋼絲繩鋼絲拉斷力的總和與鋼絲繩的計(jì)算靜拉力之比。但是應(yīng)當(dāng)注意，安全系數(shù)并不代表鋼絲繩真正具有的強(qiáng)度儲(chǔ)備，只不過(guò)表示經(jīng)過(guò)實(shí)踐

62、證明在此條件下鋼絲繩可以安全運(yùn)行。</p><p>　　圖3-1所示為一立井單繩提升鋼絲繩計(jì)算示意圖。 </p><p>　　鋼絲繩的最大靜拉力作用于A點(diǎn)處，其值為：</p><p><b>　　(式3-7)</b></p><p>　　式中：為鋼絲繩承受的最大計(jì)算靜載荷；</p><p>　　為

63、一次提升的有益載荷,Q=3N</p><p>　　為容器重量；=3.8N</p><p><b>　　為鋼絲繩每米重力；</b></p><p>　　為鋼絲繩懸垂長(zhǎng)度，=34+283+20=337m；</p><p>　　為井架高度；礦井深度；為容器裝載高</p><p>　　根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》

64、對(duì)安全系數(shù)的規(guī)定[5]，必須滿足下式 ：</p><p><b>　?。?-8）</b></p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　ma為新鋼絲繩的安全系數(shù)，其值必須嚴(yán)格按照《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定選取。</p><p>　　S0為鋼絲繩所有鋼絲斷面面積之和，m2</p>

65、;<p>　　σB為鋼絲繩抗拉強(qiáng)度，Pa</p><p>　　一般鋼絲繩的平均比重近似取0.09 N／cm3 ，于是有下式：</p><p><b>　?。?-9）</b></p><p>　　式中：γ0為鋼絲繩的比重，γ0=9.0×104 N/m3</p><p>　　將式(3-9)代入式(3-

66、8)得：</p><p><b>　　σBP≧</b></p><p><b>　　P(σB-≧</b></p><p>　?。?-10） </p><p>　　代人γ0=9.0×104 N/m3的值后，得出選擇每米鋼絲繩重的公式為：</p>

67、<p><b>　　（3-11）</b></p><p>　　查表3-2，鋼絲繩的抗拉強(qiáng)度σB數(shù)值有</p><p>　　表3-2 鋼絲繩的抗拉強(qiáng)度σB</p><p><b>　　表3-3-1</b></p><p>　　取σB=1770MPa</p><p>

68、;　　表3-3 鋼絲繩安全系數(shù)ma最低值[5]</p><p>　　本次設(shè)計(jì)的為專(zhuān)為升降物料提升裝置，因此ma=6.5</p><p><b>　　所以</b></p><p>　　=23.4 N/m=234 kg/100m</p><p>　　根據(jù)計(jì)算結(jié)果查圖3-2選取鋼絲繩型號(hào)[1]</p><p

69、><b>　　圖3-2鋼絲繩型號(hào)</b></p><p>　　選取直徑為30mm，天然纖維芯鋼絲繩，抗拉強(qiáng)度為1770MPa，其型號(hào)表示為：30 NAT 6×19S+FC 1770 Z GB/T20118-2006</p><p>　　由于實(shí)際所選鋼絲繩的γ0不一定是0.09 N／cm3，因此所選繩是否滿足安全系數(shù)的要求必須按實(shí)際所選每米繩重按下式進(jìn)行

70、驗(yàn)算，即所選繩的實(shí)際安全系數(shù)為：</p><p><b>　　（3-12）</b></p><p>　　式中Qq為所選鋼絲繩全部鋼絲破斷拉力總和，查上表得525KN</p><p>　　為一次提升的有益載荷,Q=3N</p><p>　　為容器重量；=3.8N</p><p>　　PHC=337&

71、#215;332×10÷100=11188.4N</p><p><b>　　所以</b></p><p>　　=＞6.5 </p><p>　　經(jīng)驗(yàn)算所選鋼絲繩在安全規(guī)程規(guī)定值內(nèi)，是可以使用的。選用合格。</p><p>　　3.4 天輪選擇計(jì)算</p><p&

72、gt;　　天輪安裝在井架上，作支撐，供礦井提升時(shí)支拖提升機(jī)卷筒到提升容器之間，引導(dǎo)鋼絲繩轉(zhuǎn)向之用。繩槽帶塑襯或膠塊，增加鋼絲繩的使用壽命。[6]</p><p><b>　　3.4.1天輪分類(lèi)</b></p><p>　?、倭⒕燧?，②鑿井天輪，③游動(dòng)輪。</p><p><b>　　3.4.2天輪結(jié)構(gòu)</b></p

73、><p>　　直徑4000mm時(shí)，采用模壓鉚接結(jié)構(gòu)；</p><p>　　直徑3500mm時(shí)，采用模壓焊接結(jié)構(gòu)；</p><p>　　直徑小于3000mm時(shí)，采用整體鑄鋼結(jié)構(gòu)。</p><p>　　天輪輪緣的結(jié)構(gòu)對(duì)鋼絲繩的使用壽命有一定影響，應(yīng)盡量減輕輪緣的重量。</p><p>　　3.4.3天輪工作原理</p&g

74、t;<p>　　1)立井天輪及鑿井天輪的輪體只作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。</p><p>　　2)立井天輪主要用于立井提升及斜井箕提升。</p><p>　　3)鑿井天輪用于立井鑿時(shí)懸吊吊盤(pán)及穩(wěn)繩。</p><p>　　4)游動(dòng)天輪的輪體除作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)外，還可以軸向移動(dòng)，主要適用于串車(chē)提升。</p><p>　　3.4.4立井天輪基本尺寸<

75、;/p><p>　　立井天輪基本尺寸見(jiàn)圖3-3</p><p>　　圖3-3天輪基本尺寸</p><p>　　3.4.5天輪的選型計(jì)算</p><p>　　天輪安裝在井架上，作為提升鋼絲繩的支撐、導(dǎo)向之用。根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》的規(guī)定，天輪直徑需按下面條件確定。[5]</p><p>　　≥80d

76、 （3-13）</p><p>　　并且應(yīng)滿足 ≥1200 （3-14）</p><p>　　式中d為鋼絲繩直徑，d=30mm</p><p>　　為鋼絲繩中最粗鋼絲直徑=2mm</p><p>　　則 ≥80d=80×30=2400mm</p><p&

77、gt;　　≥1200=1200×2=2400mm</p><p>　　查圖3-3選用TLG 2500/17的天輪。</p><p><b>　　天輪特征表</b></p><p>　　3.5 提升機(jī)的選型計(jì)算</p><p>　　選擇提升機(jī)的主要參數(shù)有：卷簡(jiǎn)直徑D；卷筒寬度B;提升機(jī)最大靜張力Fjmax及最大靜

78、張力差Fjc。其中卷筒直徑D為選擇提升機(jī)規(guī)格型號(hào)的依據(jù)；其他三個(gè)參數(shù)為校核參數(shù)</p><p>　　選擇提升機(jī)卷筒直徑的主要原則是：使鋼絲繩在卷筒上纏繞時(shí)所產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力不要過(guò)大，以保證提升鋼絲繩具有一定的承載能力和使用壽命。理論與實(shí)踐已證明，繞經(jīng)卷筒和天輪的鋼絲繩，其彎曲應(yīng)力的大小及其疲勞壽命取決于卷筒與鋼絲繩直徑的比值。</p><p>　　3.5.1提升機(jī)的表示方法</p>

79、;<p>　　2 J K B — □ × □ □ □ </p><p><b>　　改進(jìn)序號(hào)</b></p><p>　　補(bǔ)充特征（變頻調(diào)速為P，直流調(diào)速為Z，開(kāi)關(guān)磁阻為D，電阻調(diào)速不注）</p><p>　　卷筒寬度，單位為米（m）</p><p>　　卷筒直徑，單位為米（m）

80、</p><p>　　隔爆型（非隔爆型不注）</p><p><b>　　礦井提升機(jī)</b></p><p><b>　　卷?yè)P(yáng)機(jī)類(lèi)</b></p><p><b>　　雙卷筒（單筒不注）</b></p><p>　　示例1：卷筒直徑為3m、寬度為2.2

81、m，采用非隔爆型電阻調(diào)速的單卷筒單繩纏繞式礦井提升機(jī)的產(chǎn)品型號(hào)為：JK-3×2.2。</p><p>　　3.5.2提升機(jī)的計(jì)算[3]</p><p>　　圖3-4所示是鎖股(密封)鋼絲繩進(jìn)行彎曲試驗(yàn)的結(jié)果，由圖示可知，在同一鋼絲繩直徑條件下，卷簡(jiǎn)直徑愈大，彎曲應(yīng)力愈小；在相同卷簡(jiǎn)直徑條件下，繩徑愈小，彎曲應(yīng)力愈小，即比值D／d愈大，彎曲應(yīng)力愈小。 </p>&l

82、t;p>　　圖3-5所示為在不同的D／d彎曲條件下，鋼絲繩試驗(yàn)載荷與其耐久性的關(guān)系。由圖3-3可知，在試驗(yàn)載荷相同時(shí)，D／d愈大，鋼絲繩所能承受的反復(fù)彎曲次數(shù)愈多，疲勞壽命愈長(zhǎng)。 </p><p>　　對(duì)于安裝在地面的提升機(jī)，其直徑與鋼絲繩直徑的關(guān)系如下： </p><p><b>　　(3-15)</b></p><p><b&g

83、t;　　(3-16)</b></p><p>　　式中：D′為提升機(jī)卷筒直徑；</p><p>　　d為提升鋼絲繩直徑,d=30mm；</p><p>　　δ為提升鋼絲繩中最粗鋼絲繩直徑,δ=2mm</p><p><b>　　所以：</b></p><p>　　≥80d=80

84、5;30=2400mm</p><p>　　≥1200=1200×2=2400mm</p><p>　　表3-3 JK礦井提升機(jī)型號(hào)參數(shù)表</p><p>　　查表3-3，初步選用2JK-2.5×1.2型號(hào)的提升機(jī)，其卷筒直徑為2.5m，寬度為1.2m。</p><p>　　選定了標(biāo)準(zhǔn)卷筒后，根據(jù)實(shí)際需要在卷筒上纏繞的鋼絲

85、繩長(zhǎng)度來(lái)計(jì)算卷筒的實(shí)際寬度B’。在提升機(jī)卷筒上應(yīng)容納以下幾部分鋼絲繩：</p><p>　　(1)提升高度H，m。</p><p>　　提升鋼絲繩試驗(yàn)長(zhǎng)度，規(guī)定每半年剁繩頭一次，每次剁掉5 m，按提升鋼絲繩的使用壽命為三年計(jì)，則試驗(yàn)長(zhǎng)度為30 m。</p><p>　　(3)為了減少鋼絲繩在卷筒上固定處的拉力，鋼絲繩在卷筒上松繩時(shí)，不能全部松放，應(yīng)在卷筒表面保留三圈

86、摩擦圈，則卷筒的實(shí)際容繩寬度B'為： </p><p><b>　　(3-17)</b></p><p>　　式中：H為提升高度，H=321m</p><p>　　D為提升機(jī)卷筒直徑，D=3m</p><p>　　d為提升鋼絲繩直徑，d=0.03m</p><p>　　ε為提升鋼絲繩繩圈間

87、的間隙，一般為2-3mm，卷筒直徑較大時(shí)，取大值取ε=3mm</p><p><b>　　=﹥1.2m</b></p><p>　　B′< B，則所選提升機(jī)能滿足寬度要求。如果B′>B，若提升機(jī)用于有升降人員的豎井副井提升，根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定，鋼絲繩在卷筒上只能纏繞一層。若提升機(jī)用于豎井主井提升，當(dāng)提升鋼絲繩在卷筒上作單層纏繞時(shí)，當(dāng)B′>B。根

88、據(jù)《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定：豎井主井提升的提升鋼絲繩可在卷筒上纏兩層。而本設(shè)計(jì)為主井豎井的提升，因此可以選用兩層纏繞方式。另一方面，根據(jù)上表提升機(jī)的參數(shù)情況可知：本礦井提升的高度為321m，如做單層纏繞時(shí)不能滿足提升高度要求。因此選用雙層纏繞方式。作雙層纏繞時(shí)，提升鋼絲纏在卷筒上的實(shí)際纏繞寬度B'可按下式</p><p><b>　　(3-18)</b></p><p

89、>　　式中：Dp為平均纏繞直徑；</p><p>　　K為纏繞層數(shù)，k=2；</p><p><b>　　n′為錯(cuò)繩圈數(shù)。</b></p><p><b>　　其中：</b></p><p><b>　?。?-19）</b></p><p>　　為

90、了避免繩圈總在一個(gè)地方過(guò)渡，每季度要將提升鋼絲繩錯(cuò)動(dòng)1／4圈，根據(jù)提升鋼絲繩的使用年限，一般取n'=2～4圈，本次計(jì)算取n'=3。</p><p><b>　　所以：</b></p><p>　　=2.5+=2.525m</p><p>　　帶入（3-18）得：</p><p>　　=0.927m＜1.2

91、m</p><p>　　所選2JK-2.5×1.2型號(hào)的提升機(jī)，其卷筒直徑為2.5m，寬度為1.2m，雙層纏繞，滿足使用要求。</p><p>　　3.5.3提升機(jī)強(qiáng)度校驗(yàn)</p><p>　　為了保證提升機(jī)在其設(shè)計(jì)強(qiáng)度范圍內(nèi)工作，使提升機(jī)的工作負(fù)荷不超過(guò)其設(shè)計(jì)值，還必須驗(yàn)算提升工作的最大靜張力Fjmax及最大靜張力差Fjc，使其滿足所選提升機(jī)規(guī)定的數(shù)值[

92、Fjmax]和[Fjc]，可按下式計(jì)算：</p><p><b>　　(3-20)</b></p><p><b>　　(3-21)</b></p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　為一次提升的有益載荷,Q=3N；</p><p>

93、;　　為容器重量，=3.8N；</p><p>　　為提升鋼絲繩單位長(zhǎng)度重力，P=33.2N/m；</p><p>　　H為提升高度，H=321m；</p><p>　　提升機(jī)最大靜張力[Fjmax]及最大靜張力差[Fjc]在產(chǎn)品規(guī)格表中給出[]=90KN,[]=50KN。</p><p><b>　　所以:</b>&l

94、t;/p><p>　　驗(yàn)算合格，因此所選提升機(jī)卷筒型號(hào)滿足使用要求。</p><p>　　3.6 提升機(jī)與井筒的相對(duì)位置</p><p>　　圖3-6所示為影響纏繞式提升機(jī)安裝位置的主要參數(shù)關(guān)系圖。圖中：</p><p>　　井架高度：地面至天輪中心線的距離。</p><p>　　弦長(zhǎng)Lx：提升機(jī)卷筒輪緣至天輪輪緣的距離。

95、</p><p>　　偏角：在繩弦所在平面內(nèi)，從天輪輪緣作垂線使之垂直于井筒中心線，則繩弦與垂線所形成的角度稱(chēng)之為偏角。下繩弦與水平線形成仰角β</p><p>　　圖3-6 影響提升機(jī)安裝位置的主要參數(shù)關(guān)系圖</p><p>　　3.6.1鋼絲繩弦長(zhǎng)Lx及偏角</p><p>　　在提升過(guò)程中，弦長(zhǎng)、偏角是變化的，且相互制約。為了防止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)

96、鋼絲繩跳出天輪邊緣，Lx不宜過(guò)大。Lx過(guò)大時(shí)，繩的振動(dòng)幅度也增大。因此將弦長(zhǎng)Lx限制在60m以內(nèi)。由圖3-6可以看出，上、下兩條繩弦長(zhǎng)度不相等，但在計(jì)算中，近似地認(rèn)為卷中心至天輪中心的距離即為弦長(zhǎng)。</p><p>　　由圖3-6可見(jiàn)，當(dāng)右鉤提升即將開(kāi)始時(shí)，右鉤鋼絲繩形成最大外偏角，左鉤鋼絲繩形成最大內(nèi)偏角，當(dāng)左鉤提升即將開(kāi)始時(shí)，左鉤鋼絲繩形成最大外偏角，右鉤形成最大內(nèi)偏角。</p><p&g

97、t;　　限制偏角的原因及具體規(guī)定是：</p><p>　?。?）偏角過(guò)大將加劇鋼絲繩與天輪輪緣的磨損，降低了鋼絲繩的使用壽命，嚴(yán)重時(shí)有可能發(fā)生斷繩事故。因此，《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定，內(nèi)外偏角應(yīng)小于。[5] </p><p>　?。?）某些情況下，當(dāng)鋼絲繩纏向卷筒時(shí)，發(fā)生“咬繩”現(xiàn)象。由圖3-7可見(jiàn)，若內(nèi)偏角過(guò)大，繩弦的脫離段與鄰圈鋼絲繩不相離而相交，如圖中A點(diǎn)所示，這就是“咬繩”。有時(shí)，

98、雖然內(nèi)偏角并不是很大，但由于卷筒上繩圈間隙較小、鋼絲繩直徑d較大或卷筒直徑D較大也會(huì)“咬繩”?！耙ЮK”加劇了鋼絲繩的磨損。</p><p>　　圖3-8提升機(jī)在不同ε，d及D時(shí)避免“咬繩”的內(nèi)偏角的允許角度曲線</p><p>　　由圖3-6可以看出，外偏角與弦長(zhǎng)L的關(guān)系式為：[4]</p><p><b>　?。?-22）</b></p

99、><p><b>　　式中：</b></p><p>　　B為卷筒寬度，B=1.2m；</p><p>　　S為兩天輪中心距，查箕斗型號(hào)參數(shù)表，中心距S=1.83m；</p><p>　　a為兩卷筒之間的距離，查提升機(jī)型號(hào)參數(shù)表，a=0.09m；</p><p>　　上式中：若取Lx較小，能超過(guò)最大允

100、許值，應(yīng)以《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定的最大允許值帶入上式，求出相應(yīng)的最小弦長(zhǎng)。[4]</p><p><b>　　即：</b></p><p><b>　?。?-23）</b></p><p>　　內(nèi)偏角與弦長(zhǎng)Lx的關(guān)系為：</p><p>　　= （3-24）</p><

101、;p>　　式中：H為提升高度；</p><p>　　30為鋼絲繩試驗(yàn)長(zhǎng)度；</p><p><b>　　3為摩擦圈數(shù)；</b></p><p><b>　　查圖3-8可得。</b></p><p>　　上式中分子中跨弧一項(xiàng)代表提升終了時(shí)，卷筒表面未纏繩部分的寬度。</p><

102、;p>　　同理，以最大允許角度代入上式，可求出相應(yīng)的。</p><p><b>　　即：</b></p><p><b>　　（3-25）</b></p><p>　　要特別指出的是：上式應(yīng)同時(shí)滿足前述兩個(gè)規(guī)定。</p><p>　　選擇L和中的大值，定位最小弦長(zhǎng)L。若求出的L已超60m，設(shè)法

103、解決。若僅由于“咬繩”致使過(guò)小以致L過(guò)大時(shí)，可以根據(jù)具體情況，適當(dāng)增大或采取其他措施，提高以降低L。</p><p>　　顯然，式（3-25）是適用于單層纏繞的。對(duì)于雙層或多層纏繞的提升機(jī)，由于層與層之間已加劇了鋼絲繩的磨損。故一般不再考慮“咬繩”問(wèn)題。多層纏繞時(shí)，的計(jì)算公式應(yīng)為[4]：</p><p><b>　?。?-26）</b></p><

104、p><b>　　則=35.6m</b></p><p><b>　　初步取Lx=45m</b></p><p>　　把Lx=45m帶入（3-22）得到外偏角=0.3°﹤1.5°</p><p>　　把Lx=45m帶入（3-24）得到內(nèi)偏角=0.02°﹤1.5°</p>

105、;<p>　　3.6.2井架高度Hj,及井筒提升中心線至卷筒中心線距離Ls</p><p>　　在Lx已知的情況下，為了求出Ls，可先計(jì)算井架高度。</p><p>　　圖3-6可知，應(yīng)由下列各部分組成：</p><p>　　=+++0.75 （3-27）</p><p>　　式中：為卸載高度，=18

106、m；</p><p>　　為容器全高，從容器規(guī)格中查得=7.78m</p><p><b>　　為過(guò)卷高度；</b></p><p>　　為天輪半徑，=1.25m。</p><p>　　表3-4立井提升裝置過(guò)卷高度和過(guò)放距離[5]</p><p>　　本礦井設(shè)計(jì)提升速度為6.6m/s，因此采用差值

107、法計(jì)算求得對(duì)應(yīng)的過(guò)卷高度=7.025m。</p><p>　　式中最后一項(xiàng)0.75是一段附加距離，因?yàn)閺娜萜鬟B接裝置上繩頭與天輪輪緣的接觸點(diǎn)到天輪中線約為0.75。</p><p><b>　　所以</b></p><p>　　=+++0.75=18+7.78+7.025+0.75×1.25=33.74m</p><

108、;p><b>　　取=34m</b></p><p>　　一般均將按式（3-27）的計(jì)算值圓整成整數(shù)值。不能將任意降低。因?yàn)榻档蛯?shí)質(zhì)上是減少了過(guò)卷高度。為了節(jié)省鋼材不必任意加大值。</p><p>　　井筒提升中心線至卷筒中心距離L應(yīng)按下式確定：</p><p>　　= （3-28）</p>&l

109、t;p><b>　　式中：</b></p><p>　　為卷筒中心線至井口水平的高度，一般取1.5-2m。</p><p><b>　　==32.4m</b></p><p>　　對(duì)于需要在井筒與提升機(jī)房之間安裝井架斜撐的礦井，對(duì)上述L值按下式檢驗(yàn)：</p><p>　　=0.6+D+3.5

110、 (3-29)</p><p>　　一般來(lái)說(shuō)，根據(jù)（3-28）所確定的值能滿足式（3-29）要求。若有特殊情況，可按照式（3-29）加大，這時(shí)偏角將稍有降低。</p><p>　　3.6.3下繩弦與水平線夾角</p><p>　　仰角的大小影響著提升機(jī)主軸受力情況。JK型提升機(jī)主軸設(shè)計(jì)時(shí)，是以下出繩角為15考慮的，若<15

111、,鋼絲繩有可能與提升機(jī)基礎(chǔ)接觸。大了鋼絲繩的磨損。對(duì)于JK型提升機(jī)，應(yīng)按下式計(jì)算出值：</p><p>　　=actan （3-30）</p><p><b>　　49.4</b></p><p>　　位置圖見(jiàn)下圖3-6-4</p><p>　　圖3-9提升設(shè)備布置圖</p><p

112、>　　3.7 電動(dòng)機(jī)的選擇</p><p><b>　　估算電動(dòng)機(jī)功率</b></p><p><b>　?。?-31）</b></p><p>　　式中：為礦井提升的標(biāo)準(zhǔn)提升速度，=6.6m/s</p><p>　　為減速器傳動(dòng)效率，?。?.9</p><p>　　為

113、電動(dòng)機(jī)容量備用系數(shù)，＝1.1~1.2，取=1.1</p><p>　　為提升機(jī)工作時(shí)的靜張力差，=40.66KN</p><p><b>　　所以：</b></p><p><b>　　=328kw</b></p><p>　　查電機(jī)型號(hào)，選用Y450-10型電機(jī)，參數(shù)如下：</p>

114、<p>　　3.8 減速器的選擇</p><p>　　礦井提升機(jī)的負(fù)荷類(lèi)型是屬于中等沖擊、中等應(yīng)力，正、反向運(yùn)轉(zhuǎn)，起動(dòng)、制動(dòng)非常頻繁(一般情況下，一個(gè)小時(shí)起動(dòng)30～60次)，起動(dòng)時(shí)的負(fù)荷一般是正常工作的1.5～2倍。礦井提升機(jī)的特點(diǎn)決定了所配用的減速器具有載荷大，起動(dòng)頻繁，制動(dòng)力矩大，要求雙向工作等特點(diǎn)，所以齒輪要有足夠的接觸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度。對(duì)于井塔式提升機(jī)所配用的減速器不僅要求足夠的承載能力，而且還要

115、求體積小，重量輕，振動(dòng)小等。礦井提升機(jī)齒輪減速器負(fù)荷性質(zhì)屬于低速重載，因此要求有良好的潤(rùn)滑、冷卻條件，大多數(shù)都采用稀油循環(huán)潤(rùn)滑。礦井提升機(jī)齒輪減速器主要用于礦山，也可用于冶金、水泥、建材能源等行業(yè)工作條件類(lèi)似的機(jī)械設(shè)備中。礦機(jī)提升機(jī)常用減速機(jī)-ZHLR型圓弧齒輪減速機(jī)。[9]</p><p><b>　　傳動(dòng)比的計(jì)算</b></p><p><b>　?。?

116、-32）</b></p><p>　　式中：D為卷動(dòng)直徑，D=2.5m</p><p>　　n為電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速，n=593r/min</p><p>　　為提升標(biāo)準(zhǔn)速度，=6.6m/s</p><p><b>　　==11.76</b></p><p>　　查減速器產(chǎn)品型號(hào)圖3-10。

117、</p><p>　　圖3-10減速器產(chǎn)品型號(hào)</p><p>　　選擇ZHLR-130K</p><p>　　型號(hào)含義：ZHLR-130K </p><p>　　Z：圓柱齒輪；H：圓弧齒面；L：兩級(jí)傳動(dòng)；</p><p>　　R：人字齒輪；130：輸出軸與輸入軸之間距離1300mm</p><p&

118、gt;<b>　　3.9 聯(lián)軸器</b></p><p>　　減速器輸入軸與電機(jī)的聯(lián)軸器，主電動(dòng)機(jī)與減速器高速軸采用蛇形彈簧聯(lián)軸器，此種聯(lián)軸器能減少機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的沖擊。</p><p>　　驅(qū)動(dòng)減速器的轉(zhuǎn)速n=593r/min，功率p=355KW，減速器輸入軸傳遞的理論轉(zhuǎn)矩和計(jì)算轉(zhuǎn)矩分別為：[10]</p><p><b>　?。?-3

119、2）</b></p><p>　　其中為電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系數(shù)，取1；</p><p><b>　　為溫度系數(shù)，取1；</b></p><p>　　為運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間系數(shù)，取1；</p><p>　　K為工況系數(shù)，因?yàn)檠b載不均與，取1.1；</p><p>　　因此選用AMS16型蛇形彈簧聯(lián)軸器，其公

120、稱(chēng)轉(zhuǎn)矩T=8000,大于計(jì)算轉(zhuǎn)矩，符合使用要求。</p><p>　　卷筒主軸與減速器低速軸之間用齒輪聯(lián)軸器，此種聯(lián)軸器傳遞轉(zhuǎn)矩并能補(bǔ)償兩軸安裝時(shí)的微量不同心軸度。</p><p>　　驅(qū)動(dòng)主軸的轉(zhuǎn)速n=52r/min，功率p=355KW，減速器輸出軸傳遞的理論轉(zhuǎn)矩和計(jì)算轉(zhuǎn)矩分別為：</p><p>　　因此選用GⅡCL14齒輪聯(lián)軸器，其公稱(chēng)轉(zhuǎn)矩T=112000,大