1、. 一、緒 論礦山提升設備是礦山運輸中的咽喉設備占有特殊地位是井下與地面聯系的主要工具。礦山提升設備的用途是沿井筒提運礦石和廢石，升降人員下放材料工具和設備。礦山提升設備在工作中如果一旦發生機械和電氣故障就會造成停產甚至人身傷亡。為了保證生產和人員的安全，所以對礦山提升設備要求運行準確，安全可靠，必須配有性能良好的控制設備和保護裝置。礦山提升設備的耗電量一般占總耗電量的30%40%，所以為了降低礦石的成本必須經濟合理地選擇和使用礦山提升設備。礦山提升設備又是礦井最大的固定設備之一，是一套較復雜的機械電氣機組。早在公元前，我國勞動人民就用作為提水工具，據記載，800多年前我國的采礦工業就采用轆轤

2、來提升礦石和人員等，以后又發展成畜力提升機。19世紀，隨著蒸汽機的出現，資本主義國家采用了蒸汽拖動的礦井提升機(直至目前在國內外一些礦山還能看到)，使提升機的能力大大提高。后來又出現了電動機利用電力拖動機。由于電力拖動無論在效益上還是在使用條件上都優于蒸汽拖動，因此電力拖動提升機迅速取代了蒸汽拖動提升機。隨著電動機和電子技術的發展，目前的電力拖動礦井提升機與原始的電力拖動提升機已有很大不同。尤其是近幾十年來，微電子和計算機技術的迅速發展，便礦井提升機可以實現全自動化運行，可以記錄機器運行參數和各種生產指標以及進行數據綜合與處理，并具有為保證設備安全可靠運行的各種保護系統，使提升機運行與整個礦井

3、系統連接，聯成一個自動運行系統。 從提升機的結構和品種方面的發展來看，首先出現的是單繩纏繞式圓柱形單筒提升機，1876年德國人戈培利用摩擦原理，制造出單繩摩擦式提升機。這種提升機用一根提升鋼絲繩，繩的兩端分別各聯接一個提升容器，而提升鋼絲繩則搭掛在輪上，摩擦輪轉動時，輪上的提升鋼絲繩因摩擦力而隨摩擦輪一起轉動，使繩上兩端的提升容器一個上升，一個下降，摩擦輪反轉時，提升容器運行方向也相反。由于輪提升鋼絲繩不纏繞在輪上，提升高度(或距離)與摩擦輪尺寸無直接關系。所以摩擦提升機特別適合于較深礦井中。為紀念戈培的功績，人們常把單繩摩擦輪式提升機稱作“戈培輪式提升機。以后，隨著礦井生產的發展和技術的進步

4、，纏繞式卷筒提升機和摩擦輪式提升機又各有其不同的發展。纏繞式由單筒發展到雙筒，為適應提升距離增加和節省電能的需要，又發展了圓錐形、圓柱圓錐形、雙圓柱圓錐形及單簡可分離式卷筒提升機等不同結構形式。繼1876年戈培輪式提升機問世后，1938年又出現了多繩摩接式礦井提升機，這不僅擴大了摩擦提升機的應用范圍，而且使提升機的結構尺寸和提升能力大幅度提高，從而為采用大提升量容器創造了條件，并提高了安全可靠性。但這種提升機真正在世界各國推廣使用還是在19世紀50年代以后。隨著世界采礦業的發展，開采深度不斷提高。在南非金礦，一次提升高度已達2440m，這對一般單繩纏繞式提升機來說是不能勝任的。即使采用多繩摩擦

5、式提升機也出現過不少尾繩事故。后來又出現了適合超深井的雙繩纏繞的布雷爾式提升機。事物是不斷發展的，礦井提升機也一樣，其類型、結構形式等都在日新月異地向前發展。目前，礦井提升設備是向體積小，重量輕能力大安全可靠和高度自動化的方向發展。礦山提升設備的主要組成部分是：提升容器，提升鋼絲繩，提升機，井架和天輪以及裝卸載附屬裝置等。 設計計算及說明 結果2、 選型設計的基本要求 礦井提升設備選型是否合理，直接影響到礦井的安全生產、基建投資、生產能力和噸煤成本。所以在選型設計之前，必須進行認真的技術方案比較，使設計方案真正達到技術與經濟上的合理。礦井提升設備的合理設計，主要取決于確定合理的提升系統，即設計

6、礦井采用幾套提升設備、提升設備的類型（單繩纏繞式還是多繩摩擦使）以及提升式（采用箕斗還是罐籠）。一般情況下，年產量在30萬噸及其以上的大中型礦井，由于提升任務重，可設兩套提升設備，主井采用箕斗提升，副井采用罐籠提升。對于年產量超過180萬噸的特大型礦井，主井可采用兩套箕斗提升設備，副井除配備一套提升設備以外，有時尚需設置一套帶平衡錘的單容器提升設備作輔助提升。對于年產量小于30萬噸的礦井可采用兩套普通的罐籠提升設備，若一套提升設備能夠完成任務，也可采用一套普通罐籠提升。對于大中型礦井，決定其提升方式時，還應考慮以下幾個因素：（1）如果煤的品種較多，且要求不同品種分別運出時，應采用罐籠提升為宜；

7、（2）如果對煤由塊度要求且要求較高時，宜采用罐籠提升；（3）地面生產系統靠近井口，采用箕斗可簡化煤流過程；若遠離井口，并需窄軌運輸，則宜采用罐籠提升；（4）對于采用單容器提升還是雙容器提升，主要取決于同時開采的水平數，對于煤礦多數以單水平開采，故一般采用雙容器提升。當多水平提升時，一般采用單容器加平衡錘的提升系統；（5）多繩摩擦式提升機具有諸多優點。在立井提升中，一般當年產量在60萬噸及其以上，井深有在以上時，采用多繩提升為好。如果井深更大，即使年產量較小，也以多繩摩擦提升為宜。對于斜井或較淺的立井均應采用單繩纏繞式提升設備。（6）對于斜井提升方式主要有串車、箕斗和帶式輸送機三種。串車一般用于

8、井筒傾角小于的礦井。對于年產量在21萬噸及其以下的礦井，一般采用單鉤串車提升；當年產量達30萬噸，而提升距離較短時，一般采用雙鉤串車提升?；诽嵘话阌糜谀戤a量45萬噸以上，井筒傾角大于的礦井，箕斗一般采用后卸式箕斗。帶式輸送機一般用于產量較大，距離較長的斜井中。以上僅是一般的設計原則，在具體設計時，必須根據礦井的具體條件，提出若干可能方案，對基本投資、運轉費、技術的先進性等諸方面進行技術比較后確定。同時還要考慮到我國提升設備的生產和供應情況，才能確定比較合理的方案。根據設計的任務要求和具體的生產條件，本設計是針對副井提升設備的選型設計。基于以上的設計原則，本提升設備采用單繩纏繞式雙罐籠提升設

9、備。三、設計依據 1） 礦井年生產量萬噸；2） 提升機工作制度為年工作日天，每天工作小時；3）單水平提升，井筒深度Hs=200m；4）井筒直徑4.5m5）箕斗卸載高度為Hx=23m；6）箕斗裝載深度為Hz=22m;7）松散煤的密度為900kg/m3;8） 采用雙滾筒單繩纏繞式提升；四、提升方式的確定提升方式與井筒開拓、井上下運輸等環節都有著密切關系。因此在新井設計時，對提升方式要全面綜合考慮。在合理確定提升方式時，原則上要考慮以下諸因素：（1） 豎井提升可采用單繩纏繞式提升機，亦可采用多繩提升機或雙筒雙繩纏繞式(市雷爾式)提升機。單繩纏繞式提升機一般用于井深小于600m的礦井；多繩摩擦輪提升機

10、多用于井深3001400m的礦井，布雷爾式提升機目前僅在井深大于1000m的礦井中使用。（2） 提升容器一般根據礦井年產量和井筒深度來選擇。金屆礦山的設計經驗定明，產量在700td左右，井深在300m上下，一雕可考慮采用罐籠提升而產量大于1000td，井深大于300圓時宜采用箕斗提升。（3） 對于不易粉碎，或含泥水較多的礦石，或提升物料品種多于兩種時，宜采用罐籠提升。 （4） 按冶金礦山安全規程規定，凡進風用的提升井只能采用罐籠提升，禁用箕斗提升礦物。（5） 對于箕斗提升：當礦石塊度為400一500mm時，應選用翻轉式箕斗；當礦石塊度控制在350mm以下時，可選擇底卸式箕斗。（6） 罐籠箕斗組

11、合式容器，國外使用較多， 一般罐籠放在箕斗上邊。罐籠有單層、雙層或三層的， 箕斗有翻轉式或底卸式的。國內部分改建礦山有的采用罐籠箕斗組合式也有的采用一端罐籠，一端箕斗的。（7） 從節能和安全角度出發，豎井單繩提升一般采用雙鉤提升，而不采用單鉤提升。但在多水平提升時，最好采用帶平衡錘的單鉤提升。 （8） 一般情況下主井均采用箕斗提升方式。因為這種方式提升能力大、運轉費用低，此外易于實現自動化控制。（9） 定斜井提升的合理方式，一般來說,小型礦井主井多用串車。產量較小時還可考慮單鉤。大型斜井提升宜用膠帶遠腦機及雙鉤箕斗井筒傾角過大，中等井型也可使用箕斗提升方式，以防礦物灑出。斜井副井升降人員時則采

12、用人車。以上所述為確定提升方式的一般原則。在具體設計工作中，應根據實際情況，結合礦井條件，綜合考慮確定。對于新并沒計，應參照定型成套裝備的有關規定來確定提升方式，并盡量選用定型設備。雙卷筒提升機的兩個卷筒在與軸的連接方式上有所不同，其中一個卷筒通過楔鍵或熱裝與主軸連接在一起，稱為固定卷筒，又稱為死卷筒；另一個卷筒滑裝在主軸上，通過離合器與主軸連接，故稱之為游動卷筒，又稱為活卷筒。采用這種結構的目的是考慮到在礦井生產過程中提升鋼絲繩在終端載荷作用下產生彈性伸長，或在多水平提升中提升水平的轉換，需要兩個卷筒之間能夠相對轉動，以調節繩長，使得兩個容器分別對準井口和井底水平。本設計選擇纏繞式雙滾筒提升

13、方式。五、提升容器的選擇及計算 箕斗是單一用途的提升容器，僅用于提升煤炭或礦石。其結構和工作示意圖如圖1-1所示。我國煤礦廣泛采用固定斗箱底部卸載式箕斗，其優點是閘門結構簡單、嚴密，閘門向上關閉沖擊小，當煤倉已滿，煤為卸載完畢時，箕斗產生斷繩的可能性很小。箕斗閘門開啟主要借助煤的壓力，因而卸載時傳遞到卸載曲軌上的力較小，改善了井架受力狀態。 圖1-1 單繩纏繞式提升機箕斗提升系統1-提升機；2-天輪；3-井架；4-箕斗；5-卸載曲軌；6-煤倉；7-鋼絲繩；8-翻籠；9-煤倉；10-給煤機；11-裝載設備 1.確定合理的經濟提升速度 2.估計一次合理經濟提升循環時間 3.估計一次經濟提升量 4.

14、根據選擇提升箕斗 查箕斗規格表選用型立井單繩提煤箕斗，其規格如下： 名義噸位為：6t/次 有效容積為：6.6 箕斗全高為：9.45m 箕斗自身重量為：5000kg 箕斗中心距為： 1870mm 箕斗實際載荷量為： 5.根據所選箕斗的實際載貨量m計算提升機提供的速度 所需一次提升循環時間： 是選擇提升機標準速度的一個依據。在選出提升機后，可根據 從提升機規格表中選用與相近的標準提升速度。六、選擇提升鋼絲繩 1.計算鋼絲繩的繩端載荷質量 2.計算鋼絲繩的最大懸垂長度3. 4. 計算鋼絲繩的單位長度質量 查鋼絲繩規格表選用鋼絲繩：37NAF 619 股（ NF1665ZZ876487.1GB1102

15、-74 。 5.驗算鋼絲繩安全系數 即所選鋼絲繩滿足要求。七、選擇提升機和天輪 1.確定提升機滾筒直徑 2.計算作用在提升機上的最大靜張力和最大靜張力差 3.確定減速器傳動比 根據上面計算的，在提升機規格表中選用與其相近的標準速度，則即隨之確定減速器的傳動比i。 4.根據計算的D、選擇提升機 查提升機規格表選用：提升機：D=3.0m，變為質量 ，B= 1.5m，減速器許用最大轉矩, ,兩滾筒中心距為1628mm。 5.驗算滾筒寬度 首先考慮作單層纏繞 又以上計算知單層纏繞不下，需考慮采用雙層纏繞 式中 因該提升機用于專門提煤，故采用雙層纏繞符合安全規程要求。 6.計算天輪直徑 7.選擇天輪 根

16、據計算的天輪直徑，查天輪規則表選用天輪,其中；變為質量。八、計算提升機與井筒的相對位置 1.計算井架高度 2.計算滾筒中心至井筒提升中心的距離 3.計算鋼絲繩的弦長 4.鋼絲繩的內、外偏角計算 因為是雙層纏繞，故鋼絲繩按纏繞滿滾筒考慮 外偏角 式中 內偏角 5驗算提升機滾筒的下出繩角 滾筒下出繩角滿足要求。 6.提升機與井筒相對位置圖 九、初選提升電動機 1.估算電動機功率 2.估算電動機轉速 3.選電動機根據N、n及礦井電壓等級6kv，查電動機規格表選用JRQ-158-8三相繞線型異步電動機;4.確定的、提升機的實際最大提升速度 十、計算提升系統的變位質量 1.直線運動部分的變位質量 其中

17、2.旋轉運動部分的變位質量 天輪 ： 提升機（包括減速器）： 電動機轉子的變位質量： 3.總變位質量 十一、提升運動學與動力學計算 （一）運動學計算 1.加速度的確定 （1）初加速度的確定 選取箕斗出曲軌時的速度，箕斗在卸載曲軌內的行程為，則 （2）確定主加速度 主加速度按下面三個條件計算，取最小值： 第一，按一般在主井專提物料時： 第二，按減速器輸出軸允許的最大轉矩： 第三，按充分利用電動機過負荷能力 根據以上計算，選取主加速度為： 2.提升減速度的確定 首先考慮采用最經濟的自由滑行方式 式中 。 3.速度圖參數的計算 曲軌中初加速度時間 箕斗在卸載曲軌中的實際行程 主加速時間 主加速階段行程 主減速階段時間 主減速階段行程 爬行階段行程：考慮到電控系統自動二次給電，則 。 爬行時間 等速階段的行程 等速階段時間 抱閘停車時間 一次提升循環時間 此值小于選擇容器時所估算的一次提升循環時間,故知以上運動學參數選擇合適的。 根據以上計算的各參數，可以畫出提升速度圖。 4.提升設備生產能力 小時生產能力 年實際提升能力 提升能力富裕系數 (二) 動力學計算 1.初加速階段 2. 主加速階段 3.等速階段 = 4.減速階段 由于采用自由滑行減速方式主電機已從網上斷開，