1、.第4章 斜井提升4.1斜井串車提升本章主要介紹平車場雙鉤串車提升運動學分析與循環(huán)周期的計算。4.1.1平車場雙鉤串車提升運動學分析平車場雙鉤串車提升如圖1-1，開始時，在井口平車場空車線上的空串車，由井口推車器以a0加速至=1.0m/s的低速，向下推進。同時，井底重串車上提，全部重串車進入井筒后，絞車以a1加速到最大提升速度v。并等速運行，行至井口。空串車運行到井底時，絞車以a3進行減速運行，使之由v減至，空串車進入井底車場時，減速、停車。與此同時，井口平車場內的重串車在重車，借助慣性繼續(xù)前進。行至摘掛鉤位置時，摘下重串車掛上空串車，此時，井下也摘掛鉤完畢。打開井口空車線上的阻車器，再進行下

2、一個循環(huán)。圖4-1 斜井平車場及其速度圖4.1.2斜井串車運動學計算根據煤礦安全規(guī)程規(guī)定：用礦車升降物料時，最大允許速度v5/s，傾斜井巷內升降人員時，其加速度a1和減速度a30.5/s2。本例初選最大速度v=4.7/s，初加速度a00.3/s2，主加速度a10.5/s2和主減速度a30.5/s2，車場內速度v01.0/s，各階段運行速度計算圖如圖1-2所示 圖4-2 各階段運行速度計算圖4.1.3一次提升循環(huán)時間T(1) 速度圖中各階段運行時間及路程計算如下：重車在井底車場運行階段初加速時間 t013.33 s初加速行程 L011.67 等速度行程 L02LDL01301.6728.33等速

3、度時間 t0228.33s tD=t01+t02=3.33+28.33=31.66 s（2）串車離開井底車場后的主加速度階段：主加速時間 t15.6 s主加速行程 L113.44（3） 等速度運行階段：等速度行程 L2L（LD+L3+L1）860(30+2×13.44)=803.12 m （式中 L3=L1）式中 L提升斜長，L=LD+LT+LK=30+800+30 m=860 m LT井筒斜長，800m。 等速度時間 t2170.9s（4）接下來的減速，勻速、再減速的階段與重車啟動到勻速的情況一致，即 t3=t1=5.6s=31.66sL3=L1L4=L02L5=L01(5) 摘勾

4、時間為摘=25 s(6) 一次提升循環(huán)時間：Tt1t2t3tku 31.66+5.6+170.9+5.6+31.66+25=270.42s式中 LD 井底平車場道長，即井底至井底尾車停車點間距離，按一次所拉串車數(shù)而定，一般可取2535，本例中選LD=30m； 井口平車場道長，即從道岔至重串車尾車停車點間距離，一般可取2530本例中取=30m；u摘掛鉤時間，一般取2025 s本例取u=25 s。4.2斜井提升設備選型計算的原始資料 4.2.1 斜井提升設備選型計算的原始資料如下：a) 主斜井垂高H=235.5m，傾角=17°,井上下車場內傾角度 3°，斜長；b) 礦井設計年生

5、產能力An=10萬t/a；c) 散煤容重：1.4t/m3，散矸石容重：1.7t/m3。d) 矸石量為原煤產量的30計算；e) 年工作日A=330天，每天3班，每日凈提升時間t=10h；f) 提升方式為平車場雙鉤串車提升。 g) 礦車形式：式選MGC1.1-6型固定車箱式礦車，單個礦車自身質量：592kg ；單個礦車載貨量：11.8t；單個礦車的長度：2000mm。礦車容積1.1m3 4.3選擇計算 一次提升量和車組中礦車數(shù)的確定 1）根據礦井年產量要求計算礦車數(shù) （1）小時提升量 =45.5 t/h式中 An 礦井年產量（t/a）；c 提升工作不均勻系數(shù)，有井底煤倉時c=1.11.15，無井底

6、煤倉時.2；礦井有兩套提升設備時 c=1.15，只有一套提升設備時c=1.25;提升設備富裕系數(shù)，主提升設備對第一水平為1.2； 年工作日數(shù)；t 日提升小時數(shù)；（2） 一次提升量 =3.42t（3） 一次提升礦車數(shù) =3.42t 取n1=4個式中 裝載系數(shù)，當傾 角為20°以下時，=1；當傾角為21°25°時，=0.950.9；當傾角為25°30°時，=0.850.8； 煤的松散密度， t/m3；V礦車的有效容積，m3。 綜上礦車的總數(shù)取n=4輛2)根據礦車連接器強度驗算礦車數(shù) =12.3圓整為n2=12，因為n1<n2，說明能保證連接器

7、的強度，所以確定礦車數(shù)為 n=n1=4。4.4斜井提升鋼絲繩的選擇計算4.4.1鋼絲繩的端部荷重=1953.2kg式中：井筒的傾角； 提升容器在斜坡運輸?shù)郎线\動的阻力系數(shù)，可按具體情況選取，礦車串車提升：礦車為滾動軸承時取0.01，礦車為滑動軸承時取0.0150.02：箕斗提升通常取0.01；m單個礦車載貨量，kg；礦車組重量，kg；4.4.2斜井井架高度的確定1、井架高度根據斜井雙鉤平車場的井架高度要求能保證：（1） 摘鉤后的礦車通過下放串車的鋼絲繩的底部時，繩距地面的高度不得小于2.5。這點距摘掛鉤點的距離為，一般取4（如圖4-3），按比例關系可得：=8.1 （1-1）式中 LB 井口至阻

8、車器的距離，取79； LT 阻車器至摘掛鉤點距離，為1.5nLc，即LT=1.5×4×2=12 m，為一輛礦車的長度；LA 摘掛鉤點到井架中心的水平距離LA一般取（2.54），式選=40m。圖4-3雙鉤斜井平車場（2） 為了防止礦車在井口出軌掉道，井口處的鋼絲繩牽引角b要小于9°，即b5.7°則b5.7°9°，合符要求。2.井口到井架鋼絲繩的弦長L計算=81.4m4.4.3鋼絲繩的單位質量斜井提升鋼絲繩的選擇計算與立井基本相同，不同之處只是因斜井井筒傾角小于90°，作用于鋼絲繩A點的（如圖1-4）分力由串車及貨車的重力分力為

9、，串車及貨車的摩擦力為，鋼絲繩的重力分力為和鋼絲繩的摩擦力為組成。圖4-4 斜井鋼絲繩計算圖每米鋼絲繩的質量：p =1.178/式中 L0鋼絲繩由天輪架到串車尾車在井下停車點之間的斜長（），L0LDLT+L30+800+81.4=911.4m。f2 礦車運行摩擦阻力系數(shù)，此數(shù)值與礦井中托輥支承情況有關，鋼絲繩局部支承在托輥上取f2 0.250.4；f1礦車運行摩擦阻力系數(shù)，礦車為滾動軸承取，滑動軸承取鋼絲繩公稱抗拉強度；a安全系數(shù)，與立井要求相同，即混合提升時升降物料不得小于7.5；選用繩6T×7+FC面接觸鋼絲繩，其直徑d20，其每100鋼絲繩質量為156，公稱抗拉強度為1550M

10、Pa，鋼絲繩破斷拉力總和236kn；驗算鋼絲繩安全系數(shù)：p =根據上式計算的數(shù)值，以上所選鋼絲繩可以使用。4.5提升機的最大靜張力和最大靜張力差的計算提升機是按提升機系列規(guī)定的許用最大靜張力和許用最大靜張力差設計出的。選用時，應使實際負荷所造成的最大靜張力和最大靜張力差小于或等于許用 和，以保證提升機能正常工作，對于斜井提升有：最大靜張力 =28586N雙鉤提升最大大靜張力差=21322.9N4.6提升機的選擇井架提升機的滾筒直徑為：D80d80×201600，按安全規(guī)程規(guī)定，滾筒直徑可選為2.0；選用提升機，其主要技術數(shù)據：滾筒數(shù)量：2個；滾筒直徑D：2；滾筒寬度B：1.25；鋼絲

11、繩最大靜張力：60000 N（滿足要求）；鋼絲繩最大靜張力差：40000N（滿足要求）；鋼絲繩最大速度VM：5/s；變位質量j：8400 ；電動機最大近似功率：215kw；減速器傳動比：20。兩滾筒中心距B+a：1310mm。提升機滾筒寬度的驗算： =1072mm式中 LLD+LT+LK=30+800+30 m=860 m；K滾筒纏繞的層數(shù)，3(層)；DP平均纏繞鋼絲繩直徑，2.033；DP2033.4mmd鋼絲繩直徑，；纏繞在滾筒圓周表面上相鄰兩繩之間的間隙，通常滾筒直徑為3m及以上時，取=3mm，其余取=2mm。對于纏繞層數(shù)，煤礦安全規(guī)程規(guī)定：豎井中升降人員或升降人員和物料的，只準纏繞1層

12、；專為升降物料的，準許纏繞2層；傾斜井巷中升降人員或升降人員和物料的，準許纏繞2層；升降物料的，準許纏繞3層；在建井期間，無論在豎井或傾斜井巷中，升降人員和物料的，準許纏繞2層。煤礦安全規(guī)程還規(guī)定，滾筒上纏繞2層或2層以上鋼絲繩時，滾筒的邊緣應高出最外一層鋼絲繩的高度，至少應為鋼絲繩直徑的2.5倍。對于2層以上纏繞的滾筒，必須設有帶繩槽的襯墊。按照提升機滾筒實際纏繞鋼絲繩計算出的滾筒寬度應等于或稍小于提升機滾筒寬度B。若稍大于B，可適當減小值，或設法將長出的幾米鋼絲繩（試驗繩長）儲存在滾筒內；若小于B,可適當增大值，使鋼絲繩在滾筒上均勻分布，而不致集中于一側，惡化滾筒工作狀態(tài)。4.7提升機與井

13、筒的相對位置4.7.1天輪的選擇計算固定天輪工作可靠維護量小，但由于鋼絲繩偏角的要求，使提升機至天輪的距離較遠。煤礦安全規(guī)程規(guī)定：地面天輪90°時 DT80d=80×20=1600mm，選擇天輪為：TSG1600/10型，名義直徑Dt1600，變位質量t222。1井架高度Hj根據斜井雙鉤平車場的井架高度要求能保證：（1） 摘鉤后的礦車通過下放串車的鋼絲繩的底部時，繩距地面的高度不得小于2.5。這點距摘掛鉤點的距離為Ln，一般取4（如圖9-5），由式（1-1）可得：Hj 8.1-0.87.32鋼絲繩弦長Lx：根據煤礦安全規(guī)程規(guī)定“天輪到滾筒的鋼絲繩，最大內外偏角不得超過1&#

14、176;30。”由于偏角的限制，可以計算出最小弦長Lxmin。（1） 固定天輪雙鉤提升最小弦長按外偏角=19.1×（2×1.25+0.06-1） =29.8m按內偏角=19.1×（1-0.06）=18m式中 s兩天輪之間的距離，即井筒中軌道中心距：sbc0.2()，其中為礦車最突出部分寬度礦車技術參數(shù)表可得bc=0.8m；a兩滾筒內側間隙，；B滾筒寬度；（2）提升機滾筒中心至天輪中心水平距離Ls：LS 29.1 式中 C0提升機滾筒中心至井口水平高度，其數(shù)值的組成是C0=e+h+h0=0.65+0.3-0.2=0.75 m。e為提升機卷筒中心線高出室內地面的高度，

15、m，數(shù)值可以從提升機技術規(guī)格表中查到。h為提升機房室內外的標高差，m；當提升機房為單層建筑時，h可取0.20.3m；當提升機為半地下式或兩層建筑時，h可分別取2.0和3.7m。h0為提升機房室外地坪與井口的標高差，數(shù)值可以結合地形條件與工業(yè)場地布置的有關專業(yè)人員商定，這里取h0=-0.2m。將Ls取為接近計算值較大的整數(shù)29，得出實際弦長： 29.84.7.2計算鋼絲繩實際的外偏角1和內偏角2=1.5°4.7.3求鋼絲繩的下出繩角本礦設計中滾筒直徑與天輪直徑不相同下出繩角 = =16.2°15°根據上述計算，畫出提升機與井口相對位置圖，如圖43所示。4.8提升電動

16、機的初選計算4.8.1電動機的估算功率 =102 kw式中所需電動機功率，kw；提升機選定的標準速度，3.7m/s；K備用系數(shù)，單鉤提升時取1.11.4，雙鉤提升時取1.051.1；減速器的傳動小路，煤炭工業(yè)礦井設計規(guī)范規(guī)定，提升機與電動機連接裝置傳動效率的選擇在無廠家給定值是，直聯(lián)可取0.98，行星輪減速器可取0.92，平行軸減速器可取0.850.90，本設計中選擇的提升機的減速器屬于平行軸減速器，取=0.85鋼絲繩作用在卷筒上的最大靜張力差4.8.2電動機的估算轉數(shù) = =706 r/min式中電動機的估算轉數(shù)，r/min;減速器的傳動比，查提升機技術參數(shù)表可得=20; D提升機滾筒直徑，

17、m。4.8.3初選電動機按上面計算出來的NS與n在電動機技術數(shù)據表中選用合適的電動機，所選提升電動機的轉數(shù)應與上式中計算出來的數(shù)值相當，但不一定與算出值完全相同，這是因為同步轉數(shù)相同的交流電動機的額定轉數(shù)并不完全相同。此外，應選用過負荷系數(shù)較大者，以滿足對電動機的過負荷能力要求。依據以上要求，最后選JRQ-1478型電動機：額定功率Pe200kW；額定電壓：6000 V；轉數(shù)：735 r/min；過負荷系數(shù)l：2.3；飛輪轉矩(GD2)P1250 N·2；電機效率：89.5%；同步轉速：750 r/min。4.8.4確定提升機的實際最大提升速度 = =3.85m/s式中提升機實際最大

18、提升速度，m/s; 已選出電動機的額定轉數(shù)，r/min。煤礦安全規(guī)程規(guī)定：用礦車升降物料時，最大允許速度v5/s，而=3.85m/s5m/s，符合要求。4.9提升系統(tǒng)的變位質量計算貨載質量n14×10004000；串車自身質量Znz14×5922368；鋼絲繩質量P·LpP(LLx2D+30+D) 1.56×(86029.82××2+30+3××2)1483；式中 P提升鋼絲繩每米質量，kg/m；L提升鋼絲繩斜長，m；Lx鋼絲繩弦長，m；D多層纏繞的錯繩長，m；=2圈天輪變位質量t222；提升機變位質量j7800；

19、電動機變位質量md = = =12500kg式中飛輪轉矩，可由所選電動機技術參數(shù)表中查得；減速器的傳動比，查提升機技術參數(shù)表可得=20;對單繩纏繞式提升系統(tǒng)（無尾繩提升系統(tǒng)），器總變位質量為 = 4000+22368+2×1483+2×222+ 7800+12500 =32446kg4.10 斜井提升動力學計算4.10.1雙鉤串車提升上井口為平車場時的運動力計算重車在井底車場，空車在井口棧橋上運動階段：設井底車場傾角和井口棧橋傾角為=3°，井筒傾角=17°初加速開始時 =22036.5N 初加速運行終了時 =22025.1N 低速等速開始時 = 2202

20、5.1 =12291.3N 重車沿井筒提升，空車沿井筒下放階段： 低速等速運行終了時 =21791.8N 加速開始時 = 21791.8+ =38014.8N 加速運行終了時 =28004.9N 等速開始時 = 28004.9 =11781.9N等速運行終了時 =5695.3N減速開始時= 5695.3=N減速運行終了時 =N低速等速開始時 = =5225.6N重車沿上井口棧橋提升，空車下行進入井底車場段：低速等速運行終了時 =15486.8N制動開始時= 15486.8=5753.1N制動減速運行終了時 =N 大小如表(4-1)表4-1 各階段的受力運行階段初加速低等速主加速勻速主減速低等速

21、低減速初始終了初始終了初始終了初始終了初始終了初始終了初始終了合力N/2203622025122912179138014280041178156955225154865753 受力圖如圖 4-5 4-5 各階段受力圖 4.11 提升電動機容量的計算4.11.1提升電動機等效力計算根據電動機的發(fā)熱條件計算的等效力 =14562N式中等效力，N；等效時間，s，對于自然通風冷卻的電動機，可按式(21)進行計算各個運行階段力的平方與該段時間乘積的總和，可分為以下兩種情況：當該段的始點與終點的力相差不大時，則按計算；當該階段的始點與終點的力相差較大時，則應按計算，通常在最大速度的等速階段出現(xiàn)這種情況。計算得=3.38×1010 式中 c1考慮電動機以低速運轉時，散熱條件不良系數(shù)，一般取c1=，如果電動機有強迫通風的獨立通風系