煤礦主提升絞車選型設(shè)計

X X 煤 礦主絞車選型設(shè)計目 錄一、xxx煤礦概況1二、礦井原主提升系統(tǒng)簡介2三、主絞車選型設(shè)計2（一）、新主提升系統(tǒng)概況2（二）、設(shè)計計算的依據(jù)3（三）、一次提升量和車組中礦車數(shù)的確定3（四）、提升鋼絲繩的選擇和4（五）、主絞車的選型計算7（六）、絞車電機(jī)功率計算9四、結(jié)論及存在的問題10（一）、結(jié)論10（二）、設(shè)計存在的問題10一、xxx煤礦概況xxx煤礦由恩施土家族苗族自治洲設(shè)計，最初生產(chǎn)能力為30kt/a, 2006年開始實(shí)施“三改六”改（擴(kuò)）建工程， 2008年3月，經(jīng)省安監(jiān)局、經(jīng)信委組織“三同時”和主體工程的驗(yàn)收合格，成為“六證”齊全的合法礦井，現(xiàn)實(shí)際生產(chǎn)能力為60kt/a 。xxx煤礦由恩施土家族苗族自治洲設(shè)計，最初生產(chǎn)能力為30kt/a, 2006年開始實(shí)施“三改六”改（擴(kuò)）建工程， 2008年3月，經(jīng)省安監(jiān)局、經(jīng)信委組織“三同時”和主體工程的驗(yàn)收合格，成為“六證”齊全的合法礦井，現(xiàn)實(shí)際生產(chǎn)能力為60kt/a 。礦井開采的煤層為極薄煤層，煤層厚度平均0.6m,礦井井田面積2.7372平方公里，資源保有儲量162.9萬噸，尚有可采儲量109萬噸，礦井服務(wù)年限12年以上。采用斜井開拓，現(xiàn)有一對井筒（即主斜井、回風(fēng)斜井）。主井井口標(biāo)高為+112.5m，落底標(biāo)高-1m，坡度25度，斜長300米。主井承擔(dān)礦井提升、放料和運(yùn)送人員任務(wù)，主井提升方式為斜井串車提升。風(fēng)井井口標(biāo)高為+113，落底標(biāo)高+3m，坡度35度，斜長190米。風(fēng)井承擔(dān)礦井通風(fēng)任務(wù)，采用中央并列抽出式通風(fēng)方式，采用FBCDZ-6-No13型煤礦地面用防爆對旋抽出式軸流通風(fēng)機(jī)二臺通風(fēng)。井下分為二個采區(qū)，即采區(qū)和采區(qū)。兩個采區(qū)目前均為下山開采。采區(qū)主軌道下山斜長800米，采用1.6米絞車提升，目前開采水平為-1水平；采區(qū)軌道下山斜長480米，目前開采水平為-86水平。采煤工作面采用煤電鉆打眼，爆破落煤，人工攉煤，SGW-17可彎曲刮板輸送機(jī)運(yùn)煤、采用DW系列單體液壓支柱支護(hù)、采用全部陷落法管理頂板。掘進(jìn)工作面采用煤電鉆及鑿巖機(jī)打眼，爆破落巖（煤），采用錨桿、錨網(wǎng)（噴）支護(hù)。井下平巷運(yùn)輸均采用電機(jī)車或防爆柴油機(jī)車運(yùn)輸。二、礦井原主提升系統(tǒng)簡介xxx煤礦主斜井斜長300米，坡度25。主絞車房在距井口30米處。提升時，礦車在出井口后，經(jīng)過約30米的平道，然后向井口方向過岔道，進(jìn)入地面車場，到煤場和矸石場。下放礦車時，必須先連接好礦車，掛好鉤，人力推到井口，再下放。在實(shí)際生產(chǎn)中，這種操作方式，容易因誤操作（連環(huán)未連好或掛鉤未掛好）而造成斜井跑車事故；同時，井口運(yùn)輸工的體力強(qiáng)度較大，換車時間較長，因此，對安全、生產(chǎn)都存在一定的影響。xxx煤礦原主提升系統(tǒng)示意圖礦井投產(chǎn)初期，根據(jù)初步設(shè)計，主提升絞車選用JT12001000-24型絞車，配75kw電動機(jī)，鋼絲繩選619-15-200-I-光-交右互捻鋼絲繩，設(shè)計二班作業(yè)，每天凈提升時間為14小時。在實(shí)際生產(chǎn)過程中，由于提升時間達(dá)不到14小時，同時井下矸石提升量較大，導(dǎo)致運(yùn)輸能力跟不上，運(yùn)輸緊張。為保證安全生產(chǎn)，決定對提升系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，重新施工絞車房，對主絞車進(jìn)行重新選型更換。 三、主絞車選型設(shè)計（一）、新主提升系統(tǒng)概況xxx煤礦新主提升系統(tǒng)示意圖xxx煤礦的新主提升系統(tǒng)，將原主絞車房后移，距井口約100米。原井口30米平道改為50米斜坡。提升時，礦車在出井口后，由主絞車?yán)^續(xù)牽引在斜坡上運(yùn)行，行過岔道后，由主絞車牽引下放，經(jīng)岔道進(jìn)入地面車場，到煤場和矸石場。下放礦車時，先在平車場連接好礦車，掛好鉤，由主絞車牽引空車、材料車至50米斜坡，行過岔道后，直接下放。在實(shí)際生產(chǎn)中，這種操作方式，能夠有效的防止因誤操作（連環(huán)未連好或掛鉤未掛好）而造成斜井跑車事故；同時，井口運(yùn)輸工的體力強(qiáng)度較小，換車時間較短。（二）、設(shè)計計算的依據(jù)1、年生產(chǎn)量AN60000t/a,矸石率25%。2、主井傾角：=253、主井斜長300m，根據(jù)新主絞車房的位置，實(shí)際提升斜長為Lt350m。4、工作制度：年工作日=300天，二班作業(yè)，每天凈提升時間t12小時。5、提升不均衡系數(shù)：C=1.25 (有井底煤倉時C=1.11.15，無井底煤倉時C=1.2；礦井有兩套提升設(shè)備時C=1.15，只有一套提升設(shè)備時C=1.25)。6、xxx煤礦提煤與矸時，選用1.0m3U型側(cè)翻式礦車。礦車自身質(zhì)量：=600kg；礦車載煤量：=1000kg；礦車載矸石量：=1500kg。7、采用XRC15型斜井人車2輛運(yùn)送人員，載人重量2250kg（30人75kg/人）；人車自重3212kg。（三）、一次提升量和車組中礦車數(shù)的確定初步確定最大提升速度，根據(jù)煤礦安全規(guī)程規(guī)定：傾斜井巷內(nèi)升降人員或用礦車升降貨物時，5m/s，目前國產(chǎn)單繩纏繞式提升初步確定最大提升速度。本設(shè)計初步確定最大提升速度=3.8m/s 。1、每次提升的持續(xù)時間計算正常加速時段取10s，正常減速時段取10s，爬行及抱閘停車時間取5s，停車換車時間取100s, 434.1 (s) 2、一次提升量的確定3.77 (t) 式中 提升富裕能力，取1.2。3、計算一次提升礦車數(shù) 3.77 （輛） 則取礦車數(shù)為4輛。（四）、提升鋼絲繩的選擇和1、選擇計算方法鋼絲繩是礦井設(shè)備的重要組成部分，它關(guān)系到提升設(shè)備的安全可靠地運(yùn)行；也是礦山鋼材消耗量較大的項(xiàng)目之一。正確地選擇鋼絲繩，不僅有助于礦井的安全生產(chǎn)，而且將可以節(jié)約大量的優(yōu)質(zhì)鋼材。生產(chǎn)礦井幾十年來的實(shí)踐以及國外的經(jīng)驗(yàn)證明，必須根據(jù)不同的工作條件，相應(yīng)選用不同結(jié)構(gòu)的鋼絲繩，才能去得較好的經(jīng)濟(jì)效果。斜井提升鋼絲繩的磨損是影響鋼絲繩壽命的主要因素，因此鋼絲繩直徑相同時，組成的鋼絲直徑較粗，將具有較高的使用壽命。鋼絲繩在工作時受多種動、靜應(yīng)力的作用，如彎曲應(yīng)力、扭轉(zhuǎn)應(yīng)力，接觸應(yīng)力及擠壓應(yīng)力等，這些應(yīng)力的反復(fù)作用將導(dǎo)致疲勞破斷，這是鋼絲繩損壞的主要原因；另外磨損及銹蝕將加速損壞。因此綜合反映上述應(yīng)力的疲勞計算是一個較復(fù)雜的問題，雖然國內(nèi)外在這方面作了大量的研究工作，取得了一些成就，但是由于鋼絲繩的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，影響因素較多，強(qiáng)度計算理論尚未完善，一些計算公式還不能確切地反映真正的應(yīng)力情況。因此，目前我國礦用鋼絲繩的強(qiáng)度計算仍按最大靜載荷并考慮一定安全系數(shù)的方法進(jìn)行計算。2、計算選擇鋼絲繩由于斜井筒傾角小于90，作用在鋼絲繩上的最大靜張力是由重車組、鋼絲繩的重力和摩擦阻力組成。下圖為斜井單繩提升鋼絲繩計算示意圖。由圖可知，鋼絲繩最大靜載荷是在A點(diǎn)。斜井鋼絲繩計算圖作用在A點(diǎn)的井筒方向的分力包括：重串車的重力分力 重串車的摩擦阻力 鋼絲繩的分力 鋼絲繩的摩擦阻力 按鋼絲繩承受的最大靜負(fù)荷并考慮一定的安全系數(shù)，可得出下式 每米鋼絲繩質(zhì)量為 （kg/m）式中 鋼絲繩由A點(diǎn)至串車尾車在井下停車點(diǎn)之間的斜長，m；鋼絲繩懸垂長度350米；礦車運(yùn)行摩擦阻力系數(shù)，礦車為滾動軸承時取=0.015，為滑動軸承時取=0.02；鋼絲繩沿托輥和底板移動阻力系數(shù)，鋼絲繩全部支承在托輥上時取=0.150.20，局部支承在托輥上時取=0.250.40；g重力加速度，10；鋼絲繩安全系數(shù)。單繩纏繞式提升設(shè)備所用新鋼絲繩安全系數(shù)：1）專為升降人員 ma9；2）升降人員和物料 升降人員或混合提升時 ma9；3）升降物料時 ma7.5；4）專為升降物料 ma6.5；S為鋼絲繩所有鋼絲斷面積之和(單位m2)；為解式，需找出和S的關(guān)系：式中0鋼絲繩密度，kg/m3，取5000。鋼絲繩公稱抗拉強(qiáng)度，。一般以選用15501700為宜，本計算取1600。根據(jù)上式計算的數(shù)據(jù)，查鋼絲繩規(guī)格表選擇標(biāo)準(zhǔn)鋼絲繩。斜井提升一般選6股7絲標(biāo)準(zhǔn)鋼絲繩，因?yàn)檫@種鋼絲繩的鋼絲較粗、耐磨。若有面接觸鋼絲繩供應(yīng)時，也應(yīng)盡量先選用。此設(shè)計選用的鋼絲繩。全部鋼絲繩破斷力總和=29100kg，d=21.5mm，=1.7kg/m。3、鋼絲繩安全系數(shù)驗(yàn)算選擇后，按下式驗(yàn)算鋼絲繩安全系數(shù)。（1）、提升煤、矸及物料時安全系數(shù)驗(yàn)算繩端最大載荷（以矸石計算）=4(1500+600)(sin25+0.015cos25)+1.7350(sin25+0.2cos25)=3699.2 (kg)安全系數(shù) 7.876.5。式中 所選擇準(zhǔn)鋼絲繩的鋼絲破斷拉力總和，kg。（2）運(yùn)送人員時繩端最大載荷= （3212+2250）(sin25+0.015cos25)+1.7350(sin25+0.2cos25)2524.0 (kg)安全系數(shù) 11.594、結(jié)論計算和驗(yàn)算表明，選用鋼絲繩，符合安全生產(chǎn)需要，是正確的。（五）、主絞車的選型計算1、主絞車滾筒直徑的確定提升機(jī)滾筒直徑，是計算選擇提升機(jī)的主要技術(shù)數(shù)據(jù)。選擇滾筒直徑的原則是鋼絲繩在滾筒上纏繞時不產(chǎn)生過大的彎曲應(yīng)力以保證其承載能力和壽命。根據(jù)煤礦安全規(guī)程有關(guān)規(guī)定，結(jié)合xxx煤礦實(shí)際情況，主絞車滾筒直徑必須滿足下式：60d 式中 滾筒直徑，mm； d鋼絲繩直徑，mm。則本設(shè)計中滾筒直徑為：60d6021.51290mm根據(jù)計算，選用JTP-1.61.2型單筒提升機(jī)：滾筒直徑=1.6m；滾筒寬度B=1.2m；鋼絲繩作用在滾筒上的最大靜張力=42KN（載人31KN）； =3.8m/s 。2、絞車滾筒纏繩寬度確定滾筒寬度應(yīng)容納以下幾部分長度的鋼絲繩。（1）提升斜長；（2）鋼絲繩試驗(yàn)長度，煤礦安全規(guī)程規(guī)定，升降人員或升降人員和物料用的鋼絲繩，自懸掛起每隔六個一月試驗(yàn)一次；專門升降物料用的鋼絲繩，自懸掛起經(jīng)過一年進(jìn)行一次試驗(yàn)，以后每隔六個月試驗(yàn)一次，試驗(yàn)時每次剁掉5米。根據(jù)xxx煤礦的實(shí)際情況，每根鋼絲繩的使用時間一般為三至四個月，為確保安全，期間試驗(yàn)一次，則試驗(yàn)繩長為5米。（3）滾筒表面應(yīng)保留三圈繩不動（稱摩擦圈），以減輕繩與滾筒固定處的拉力。（4）多層纏繞時，上層到下層段鋼絲繩每季需錯動四分之一圈，根據(jù)繩子的使用年限，一般取錯動圈24圈。（5）纏繞在滾筒圓周表面上相鄰兩繩圈間隙寬度，=23mm。滾筒應(yīng)有的寬度由下面公式求出：單滾筒或雙滾筒提升機(jī)，每個滾筒的纏繩寬度為：單層纏繞時 多層纏繞時 式中 k纏繞層數(shù)，計算公式如下：B滾筒寬度，mm；多層纏繞時平均纏繞直徑，計算公式如下：對于纏繞層數(shù)煤礦安全規(guī)程規(guī)定：立井中升降人員或升降人員、物料的，只準(zhǔn)纏繞一層；專為升降物料的準(zhǔn)許纏繞兩層；傾斜井巷中升降人員的，準(zhǔn)許纏繞兩層；升降物料，準(zhǔn)許纏繞三層；在建井期間，無論是在立井或傾斜井巷中，升降人員和物料的，都準(zhǔn)許纏繞兩層。xxx煤礦主井為斜井，升降人員和物料，絞車為單滾筒，k取2，因此滾筒的纏繩寬度為： =1013.83mm注：. 這里。 . 這里取3。通過計算，主絞車滾筒寬度取1200mm。3、驗(yàn)算最大靜張力（1）提升矸石時鋼絲繩作用在滾筒上的最大靜張力 =36991.5N42KN 式中 所選擇的鋼絲繩單位長度的重量，kg/m。（2）運(yùn)送人員時鋼絲繩作用在滾筒上的最大靜張力 =25239.5N31KN3、結(jié)論通過計算各驗(yàn)算，xxx煤礦選擇可見所選用JTP-1.61.2型單滾筒提升絞車為主絞車是合適的。（六）、絞車電機(jī)功率計算1、電動機(jī)的容量應(yīng)滿足下述條件：1）、等于或大于根據(jù)電動機(jī)溫升散熱條件計算的等效容量2）、啟動時的力矩，應(yīng)不超過電動機(jī)最大力矩的85%；特殊情況下，允許達(dá)到90%。3）、提升過程中，任何特殊力都不應(yīng)超過電動機(jī)最大力矩的90%。2、斜井單滾筒提升機(jī)電動機(jī)功率計算向上提升重車時： 198.4KW 下放重車時：130.9KW（Fzd32159）式中 N所需電動機(jī)功率，KW； KB電動機(jī)功率備用系數(shù)，一般為1.151.20。 v絞車的最大速度，m/s； 絞車的機(jī)械效率，一級傳動為0.9，二級傳動為0.85； Wzd上提重車時，鋼絲繩所受最大張力，N； Fzd下放重車時，鋼絲繩所受最大張力，N，此時電動機(jī)按發(fā)電機(jī)方式運(yùn)行； 1.05按發(fā)電機(jī)方式運(yùn)行時，考慮電機(jī)轉(zhuǎn)速比正常轉(zhuǎn)速大的系數(shù)。根據(jù)計算結(jié)果，取最大值187.4KW。選擇型號為YR355M4-6的電動機(jī)，N=200Kw,=730rpm, =0.93。四、結(jié)論及存在的問題（一）、結(jié)論根據(jù)煤礦安全規(guī)程及有關(guān)設(shè)計規(guī)范，結(jié)合xxx煤礦實(shí)際情況，關(guān)于xxx煤礦主提升絞車的設(shè)計選型結(jié)論如下：1、絞車鋼絲繩型號為：（貴州鋼繩股份有限公司）；2、主絞車型號：JTP-1.61.2型單滾筒礦用提升絞車（滾筒直徑=1.6m；滾筒寬度B=1.2m；鋼絲繩作用在滾筒上的最大靜張力=42KN（載人31KN）； =3.8m/s） 。3、電機(jī)型號： YR355M4-6（N=200Kw,=730rpm, =0.93）。（二）、設(shè)計存在