矿井提升设备选型设计说明书单位：天津电力检修公司京泰项目部专业：电气专业电机班姓名：徐鸿德日期：矿井提升设备选型设计设计资料和依据主井提升：1、矿井年产量An（万吨）：180万吨；2、工作制度:年工作日br (天)：300天，每日工作t(小时)：14小时；3、矿井开采水平数：1，井筒深度Hs(米)：180m；4、提升方式：箕斗提升；5、货载的散集密度（t/m3）：1t/m3。

6、介于矿井要求的年产量与实际井筒深度，所以决定在主井中采用两套提升设备。

目录一、计算并选择提升容器3二、计算并选择提升钢丝绳7三、计算滚筒直径并选择提升机10四、计算天轮直径并选择天轮13五、提升机与井筒相对位置的计算14六、电动机的预选18七、提升设备的运动学及动力学计算20八、提升机房的布置27九、总结及参考文献28一、计算并选择提升容器立井提升容器主要是箕斗和罐笼。

在同等条件下，箕斗与罐笼相比，质量小，占井筒断面小，装卸载快，提升能力大，电动机功率小，提升效率高，便于实现自动化。

缺点是用途单一，需设置煤仓及装卸载设备，需另设辅助提升设备，井架较高，井筒较深。

可根据矿井生产能力的大小确定提升容器的类型。

提升容器的类型确定后，就要计算提升容器的容量，并从容器规格表中选择标准容器，也可根据现场要求自行设计非标准容器。

在矿井年产量、工作制度一定的情况下，可以选择大容量容器低速提升；也可以选择小容量容器高速提升。

这两种提升方式，前者因容器大，所需提升钢丝绳直径粗，提升机直径大，电动机功率大，设备初期投资高；但运行电费低。

后者则反之。

在实际工作中确定提升方案时，要先对两种方案进行选型计算，从初期投资，运行电费等各方面进行技术经济比较，考虑现场特殊需要，确定经济合理的提升方案。

在做方案设计时，可采用经济提升速度的方法。

（一）一般认为经济的提升速度为：===H H v j 3.0)5.0~3.0( 4.53m/s （7-1）式中 v j —经济提升速度，m/s ；H —提升高度，m ； H=Hs+Hx+Hz=228mHx —卸载水平与井口高差，简称卸载高度，m ，箕斗：Hx=18~25m ，罐笼：Hx=0；Hx=24mHz —装载水平与井下运输水平高差，简称装载高度，m ，箕斗：Hz=18~25m ，罐笼：Hx=0；Hz=24mHs —井筒高度，m 。

Hs=180m对于井筒高度Hs<200m 时，采用H v j 3.0=；当Hs>600m 时，采用Hv j 5.0=一般情况下多取中间值，即H v j 4.0=进行计算为宜。

对于改建矿井及利用积压的库存设备时，就可以不受上述的限制。

（二）根据经济提升速度，可估算一次提升循环时间：=+++=θu HaT vvjjj 75.99s（7-2）式中 T j —根据经济提升速度估算的一次提升循环时间，s ；a —提升加速度，m/s 2，罐笼提升，a≤0.75m/s 2，箕斗提升，a≤0.8m/s 2；a=0.8m/s 2u —容器爬行阶段附加时间，箕斗提升可取10s ，罐笼提升可取5s ；u=10sθ—休止时间，箕斗及罐笼的休止时间见下表θ=10s箕斗休止时间（三）一次合理的经济提升质量为：==tb c m r jfnjT a A 3600 6.51t（7-3）式中 m j —一次合理的经济提升量，t ；An —矿井年产量，t/a ；An=90万t/a （主井）c —提升不均衡系数，对于主井提升设备：有井底煤仓，c=1.1~1.15，无井底煤仓，c=1.2；c=1.2a f —提升能力富裕系数，主井提升设备对第一水平应留有1.2的富裕系数；b r —提升设备年工作时数，一般取b r =300d ； t —提升设备日工作小时数，一般取t=14h ；根据计算所得，从下表-立井单绳箕斗规格表中选取一次提升质量与之相近的标准箕斗；写出所选箕斗的型号，容器质量（kg ），有效容积(m3)及两箕斗在井筒中的中心矩S （m ）等参数。

立井单绳箕斗规格表箕斗型号JL-8，容器质量5500kg ，有效容积8.8m 3及两箕斗在井筒中的中心矩2100mm 等。

实际一次提升质量m （吨）为： m=Vγ=8.8t（7-4）式中 m —所选标准箕斗的一次实际装载量；V —标准箕斗的有效容积，m 3； V=8.8m 3γ—煤的松散密度，t/m 3。

γ=1.0t/m 3计算一次提升循环所需时间==a b T fn r x cA tm 3600'102.67s（7-5）由此可估算出完成生产任务所需提升速度的最小值：=-+--+-=24)]([)]([2`2''aHu u a T aT vx x mθθ 2.88m/s （7-6）可作为选择提升速度的依据，实际提升速度应根据实际所选提升机直径、减速器减速比、提升电动机的额定转速计算。

关于选择见提升机及提升电动机的选择部分。

二、计算并选择提升钢丝绳立井单绳缠绕式提升一般选用6×19的钢丝绳，如条件许可也可选用线接触钢丝绳或异型股钢丝绳。

钢丝绳品种选定后，就要具体确定钢丝绳的直径和型号参数。

提升钢丝绳的选择按《煤矿安全规程》的规定，应采用最大静载荷来进行计算并考虑一定的安全系数。

各种提升设备用的钢丝绳，悬挂时的安全系数，必须符合下列规定：ａ．专用于升降人员的钢丝绳，不低于9；ｂ．升降人员和物料用的钢丝绳，升降人员时不低于9，混合提升时不低于9，升降物料时不低于7.5；（一）计算钢丝绳最大静载荷Q max：Q max=Q+Qz+pHc=mg+m z g+ m p gHc式中 Q max—钢丝绳最大静载荷，NQ—一次提升货载的重力，NQz—容器自身的重力，N，m z—提升容器自身质量，kgm z=5500kgp—钢丝绳每米重力，N/m；m p—提升钢丝绳每米质量，g—重力加速度，m/s 2；g=10 m/s 2Hc—钢丝绳最大悬垂长度，m，Hc=H j+Hs+Hz=234m （7-10）；Hs—井筒深度，m；Hs=180mHz—装载高度，m，罐笼提升，Hz=0箕斗提升，Hz=18m~25m；Hz=24mH j—井架高度，在尚未精确确定时，可按下面数值选取：罐笼提升，Hj=15m~25m ；箕斗提升，H j =30m~35m 。

H j =30m（二）计算钢丝绳每米质量m p ：m p ≥=-+H m ca Bzg m m ρσ5.93kg/m=5930N/100m（7-13） 式中 m a —钢丝绳安全系数； m a =6.8 σB —钢丝绳的抗拉强度，Pa ；σB =1700MPaρ0—钢丝绳密度，kg/m 3，各钢丝绳密度见下表。

选钢丝绳结构6×19，则ρ0=9450 kg/m 3钢丝绳密度表kg/m 3计算出钢丝绳每100米重力后,可从下表-钢丝绳规格表中选每100米重力稍大于的钢丝绳，并查出该绳全部钢丝破断力之和1190.0kN 及其它参数；绳6×19股（1+6+12）绳纤维芯（三）可按式（7-15）验算选定钢丝绳的实际安全系数：cz ppH Q Q Q ++=7.58 ≥ m a =6.8 （7-15）式中 Q p —所选钢丝绳所有钢丝破断力之和，kN ，在钢丝绳规格表中查取。

Q p =1190.0kN若不小于规程规定,则此绳可用,写出钢丝绳标号:6×19，直径为43 mm, 公称抗拉强度为1700Mpa ，钢丝总断面积701.6mm 2，钢丝的韧性Ⅰ号，光面，右同向捻的钢丝绳，钢丝绳标号为：钢丝绳6×19-43-1700-Ⅰ-光-右同GB1102-74 还要查出钢丝绳参考重力6630.0N/100m ；若不满足规程规定，则需重选钢丝绳。

可增大钢丝绳直径或加大 ，重新验算直到满足要求为止。

三、计算滚筒直径并选择提升机矿井提升机是煤矿大型固定设备之一，它在矿井生产中占有极其重要的地位，正确合理地选择提升机，具有重大的经济意义。

（一）提升机滚筒直径的确定提升机滚筒直径D，是计算选择提升机的主要技术数据。

选择滚筒直径的原则是钢丝绳在滚筒上缠绕时不产生过大的弯曲应力以保证其承载能力和使用寿命。

《煤矿安全规程》规定对于地面使用的提升机(提升装置的滚筒和围包角大于90°的天轮)D≥80d=80×43.0=3440mm （7-16）D≥1200δ=1200×2.8=3360mm （7-17）对于井下使用的提升机 (提升装置的滚筒和围包角大于90°的天轮)D≥60d=60×43.0=2580mm （7-18）D≥900δ=900×2.8=2520mm （7-19）式中 D—滚筒直径，mm；d—钢丝绳直径，mm；d=43.0mmδ—钢丝绳中最粗的钢丝直径，mm，其值在钢丝绳规格表中查取。

δ=2.8mm根据计算值选取标准的滚筒直径。

（二）提升机的最大静张力和最大静张力差的计算提升机是按提升机系列规定的许用最大静张力[F jmax]和许用最大静张力差[F cmax]设计出的, 在选用时，应使实际负荷所造成的最大静张力和最大静张力差小于或等于许用[F jmax]和[F cmax]，以保证提升机能正常工作。

即F jmax=Q+Qz+pH=88000+55000+6.37×10×390=167843N≤[F jmax]（7-20）F cmax=Q+pH=88000+6.37×10×390=112843≤[F cmax]（7-21）根据上面计算的D 、F jmax 、F cmax 值在下面规格表中选出合适的提升机来，再进行宽度验算。

JK2m~5m 矿井提升机的型号及基本参数根据D 、F jmax 、F cmax 选出的提升机型号2JK-3.5/15.5（三）提升机滚筒宽度的验算滚筒宽度应容纳以下几部分长度的钢丝绳。

（1）提升高度H 。

（2）钢丝绳试验长度，《煤矿安全规程》规定，升降人员或升降人员和物料用的钢丝绳，自悬挂时起每隔6个月试验1次；专门升降物料用的钢丝绳，自悬挂时起经过1年进行1次试验，以后每隔6个月试验1次。

试验时每次剁掉5m ，如果绳的寿命以三年考虑，则试验绳长为30m 。

（3）滚筒表面应保留三圈绳不动(称摩擦圈)，以减轻绳与滚筒固定处的拉力。

（4）多层缠绕时，上层到下层段钢丝绳每季需错动1／4圈，根据绳子的使用年限，一般取错动圈n′＝2~4圈。

一般取缠绕在滚筒圆周表面上相邻两绳圈间隙宽度为ε=2mm~3mm。

通常滚筒直径为3m 及以上时，取ε=3mm，其余取ε=2mm。

ε=3mm单滚筒或双滚筒提升机，每个滚筒的实际容绳宽度为： 单层缠绕时 ()επ+⎪⎭⎫ ⎝⎛++=d D H B330'=1895.1mm （7-22）因为B=1700mm ≤B’ ≤2B ，则k=2层多层缠绕时()εππ++++=d D k DH pB)34(30'=1028.9mm（7-23） 单滚筒提升机作双钩提升时，滚筒宽度为：()επ+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⨯+⨯+=d n D H B'''32302 （7-24）式中 B’—提升机所需的滚筒缠绳宽度，mm ；n’’—单滚筒提升机作双钩提升时，缠绕和下放钢丝绳间应留圈数，n’’≥2圈；Dp —多层缠绕时平均缠绕直径，即()22421ε+--+=d d k D pD =3536.3mm （7-25）k —缠绕层数。