第三节提升设备运动学计算

提升机电动机轴功率的计算提升机电动机轴功率的计算，一样先用估算法，预选出电动机的功率，然后进行运动学和动力学计算，做出速度图和力图，最后按等效劳值法进行校验。

一、张力插值法张力插值法是一种估算法，适用于斜井提升，可依下式计算id v F P η10002.1max = （1-4-1） 式中 P —电动机轴功率，kw ；F d —实际利用的最大静张力差，N ；max v —最大提升速度，m/s ；i η—减速机传动效率，直联传动时取1。

二、动力系数法动力系数法也是一种估算法，适用于立井提升机，依下式计算iT 1000KQH 81.9P ηρ= （1-4-2） 式中 P —电动机轴功率，kw ；K —矿井阻力系数，罐笼提升取；容量在20t 以下的箕斗提升取；容量为20~50t 带转动罐耳的箕斗多绳提升取；Q —有效提升重量，kg ；H —提升高度，m ；T —除停止时刻外的纯运行时刻，s ；i η—减速机传动效率，直联传动时取1；ρ—动力系数，关于非翻转箕斗提升取~；关于翻转箕斗提升取~；关于罐笼提升取~；多绳提升设备取~。

选取ρ值时，不平稳提升系统比平稳提升系统要取得大一些，提升设备的运行部份的变位质量增加时要取大一些，最大提升速度较大时也应取大一些。

纯运行时刻T 可依下式计算θ-=hA Q 3600T （1-4-3） 式中 h A —提升机小时提升量，kg ；θ—停止时刻，s ；Q —有效提升质量，kg 。

三、等效劳值法等效劳值法是一种精准计算法，它经常使用来校验预选电动机的容量，并以此计算的功率作为选择标准电动机功率的依据，可依下式计算i maxeq 1000F P ηυ= （1-4-4）式中 P —电动机轴功率，kw ；max v —最大提升速度，m/s ；i η—减速机传动效率，直联传动时取1；eq F —等效劳，N 。

等效劳eq F 有以下关系式eq i 1i 2i eq T tF F ∑= （1-4-5）等效劳公式中根号内的分子可依下式求得：++++++=∑22222221211121i 1i 2i 3''''''3''''''F t F t F F F F t F F F …i i i i i t F F F F 3''''''22+++ 式中i i F F '''、—力图中各时期滚筒轮缘上的起点和终点托动力。

第一节矿井提升运动学一、提升速度图竖井提升速度图因提升容器的不同一般可分为箕斗提升速度图(六阶段速度图)和罐笼提升速度图(五阶段速度图)。

图5一l所示为常采用的交流拖动双箕斗提升系统六阶段速度图，因它具有六个阶段而得名。

速度图表达了提升容器在一个提升循环内的运动规律，现简述如下：图5-1 箕斗提升六阶段速度图(1)初加速度阶段t0 提升循环开始，处于井底装载处的箕斗被提起，而处于井口卸载位置的箕斗则沿卸载曲轨下行。

为了减少容器通过卸载曲轨时对井架的冲击，对初加速度a0及容器在卸载曲轨内的运行速度v0 。

要加以限制，一般取Vo≤1．5 m／s 。

(2)主加速阶段t1 当箕斗离开曲轨时，则应以较大的加速度a1运行，直至达到最大提升速度vm ，以减少加速阶段的运行时间，提高提升效率。

(3)等速阶段t2箕斗在此阶段以最大提升速度v m运行,直至重箕斗将接近井口开始减速时为止。

(4)减速阶段t3重箕斗将要接近井口时，开始以减速度a3运行，实现减速。

(5)爬行阶段t4重箕斗将要进入卸载曲轨时，为了减轻重箕斗对井架的冲击以及有利于准确停车，重箕斗应以低速v4爬行。

一般v4=0.4～0.5m／s，爬行距离v4 =2.5～5m。

(6)停车休止阶段t5当重箕斗运行至终点时，提升机施闸停车。

处于井底的箕斗进行装载，处于井口的箕斗卸载。

箕斗休止时间可参考表5—1。

图5—2所示为双罐笼提升系统五阶段速度图。

因为罐笼提升无卸载曲轨，故其速度图中无t0阶段。

为了准确停车，罐笼提升仍需有爬行阶段，故罐笼提升的速度图为五阶段速度图。

罐笼进出车休止时间参考相应手册。

二、最大提升速度由式(1-1)计算的经济速度v j ,并不是提升机的最大提升速度v m ，但值尽可能是接近值。

而最大提升速度值应如何确定呢?提升机的卷筒是由电动机经减速器拖动的。

提升机卷筒圆周的最大速度与电动机额定转数n e 及减速器传动比i 有关，其关系如下式所示：)/(60s m i Dn v em π= 5-1)式中：D 为提升机卷筒直径，m ；i 为减速器传动比, n e 为电动机额定转数，r ／min 由式(5—1)计算的最大提升速度v m ，因每台提升机所选配的电动机转数的不同和减速器速比的不同而具有有限的几个数值，这有限的几个数值均称为提升机的标准速度—最大提升速度。

提升设备选型计算第一节 提升设备一、主提升设备： 1．原始参数及物料特性本输送机为原煤运输带式输送机，输送机机长L=1450m ，为水平运输；输送能力Q=300t/h ，原煤松散密度ρ=1000kg/m 3，粒度a=360mm ，输送物料单位长度的质量q=41.67kg/m 。

2．初步设定参数输送机带宽B=1000mm ，带速V=2.0m/s ，输送带选用PVG1000S 阻燃防静电带，额定拉断力S n =1.0×106N ，每米胶带自重: q o =25.0kg/m 。

托辊槽角λ=45°，承载托辊直径φ=133mm ，L=380mm ，轴承为6305/C4。

回程托辊直径φ=133mm ，L=1150mm ，轴承为6305/C4。

承载分支托辊质量G tz =18.9kg ，承载分支托辊间距l tz =1.5m ；回程分支托辊单位长度的质量 G tk =16.09kg/m 。

回程分支托辊间距 l tk =3.0m ；则承载、回程托辊转动部分单位长度的质量96.17309.165.19.18=+=+=tk tk tz tz t l G l G q (kg/m) 3．输送机输送能力计算 Q n =3.6Svk ρ=3.6×0.1396×2.0×1×1000=1005.1t/h ＞300.0t/h 满足 式中：S —物料在输送带上的最大横截面积 查表取0.1396ω/m 2V —带速 2.0m/s k —折减系数 查表取 1 ρ—原煤松散密度 1000kg/m 3 4．输送带宽度确定B ≥2α+200=920mm ≤1000mm （最大粒度α=360mm ）满足 5．圆周力及轴功率计算 输送机布置示意图下图所示：(1)圆周力计算F=C N fLg ［q t +(2q o +q)cos β］+gqH 式中：C N —附加阻力系数 查表取1.07f —运行阻力系数 查表取0.03 L —输送机铺设长度 1450mg —重力加速度 9.8q t —承载、回程托辊转动部分单位长度的质量 17.96kg/m q o —每米长度输送带质量 25.0kg/m q —每米输送物料质量 41.67kg/m β—输送机倾角 水平运输 H —输送高度 水平运输 代入式中得： F=50006.7(N) (2) 轴功率计算P=10-3 FV =10-3×50006.7×2=100(kW) 6．电动功率确定驱动系统采用双滚筒双电机传动方式，每套驱动装置由电动机、限矩型液力偶合器、减速器、逆止器等组成。

第三节 提升设备的运动学计算提升设备运动学的研究对象是研究和确定提升过程中提升容器运动速度的变化规律 ,以求得合理的运转方式。

提升设备运动学的基本任务是确定合理的加速度与减速度、各运动阶段的延续时间以及与之相对应的容器行程 , 并绘制速度图和加速度图。

由基本动力方程式 (8-5) 可知 , 拖动力是容器行程 Z 和加速度 a 的函数 , 而 Z 又是时间 t 的函数 , 因此拖动力 F 是 t 和α的函数。

由此可见 , 研究和确定滚筒圆周上拖动力的变化 规律 , 必须以提升运动学为基础。

本节以我国煤矿目前广泛采用的无尾绳静力不平衡提升系统为例 , 介绍提升设备的运动学计算的基本内容和方法。

一、提升设备的运行规律提升设备的运行状态 , 主要取决于提升容器在井筒中的运行规律。

而容器的运行规律与容器的类型及控制方法等有密切关系。

提升设备在一个提升循环内的运行规律是用速度图来表示的 , 表示提升速度随提升时间变化的关系图形 , 叫做提升速度图。

对于底卸式宾斗 , 为保证宾斗离开卸载曲轨时速度不能过高 , 需要有初加速阶段 ; 为使 重集斗上升到井口而进入卸载曲轨内运行时 , 减少对井架、曲轨的冲击 , 提高停车的准确性 , 应有一个低速爬 行阶段 ( 爬行速度一般限制在不大于 0.5m/s), 故应采用如图 8-5(b) 所示 的六阶段速度图。

现分析如下 :图８－５ 五阶段和六阶段速度图t 。

一一初加速阶段运行时间 , 由于这时井上空宾斗在卸载曲轨内运行 , 故加速度不可过 高 , 以免对设备产生过大冲击。

《煤炭工业设计规范》规定 , 集斗滑轮离开曲轨时 的速度m v 5.10≤/s 。

tl 一一主加速阶段运行时间 , 此时加速度1a 较大 , 速度一直从 0v 加速到最大提升速度m v 。

t2 一一等速阶段运行时间 , 即容器以最大提升速度m v 飞等速运行的时间。

t3 一一主减速阶段运行时间 , 即容器以最大速度m v 减速到爬行速度叫的时间。

大型设备验算内容及公式一、 提升机1、 矿车钩头牵引力F公式：〕＜〔N f Q Q ng F z 58860)cos )(sin (1εα++= 式中：F -矿车钩头牵引力，N ；n -一次提升矿车数量 Q -载荷重量，Kg ；z Q -提升容器自重，Kg-α井巷倾角，°；1f -绳端载荷的运动阻力系数，取0.010～0.015 -g 重力加速度，取9.81m/s 2 2、 提升机主轴强度验算 ⑴ 最大静张力F jm公式：N F f PL f Q Q gn F t z jm 〕＜〔jm 21)cos (sin )cos )(sin (αααα++++= 式中：－jm F 提升机实际最大静张力，N ；-P 钢丝绳每米重量，N/m-t L 提升长度，m ；-][jm F 提升机设计需用最大静张力（查提升绞车规格表），N⑵ 最大静张力差F jc公式：〕＜〔jc 2)cos (sin F f gnQ F F jm jc αα--=式中：－jc F 提升机实际最大静张力差，N ；-2f 钢丝绳阻力系数 -][jc F 提升机设计需用最大静张力差（查提升绞车规格表），N 3、 钢丝绳安全系数验算 公式：jmd F Q m ＝提人：〕＞〔＝9jmd F Q m ；提物：〕＞〔＝5.6jmd F Q m式中：-m 提升钢丝绳安全系数；-d Q 钢丝绳中所有钢丝破断拉力总和，N 4、 提升机运动学参数验算⑴ 提升系统总变位质量的计算 公式：)/.)(22(1221m s N G G G qL n pL n Q Q gm d j t q p z ++++++=∑式中：-∑m 提升系统总变位质量，kg ；-Q 一次提升载荷重量，N-z Q 提升容器自重，N ；-1n 主绳根数，单绳双滚筒缠绕式提升系统21=n -p 主绳每米重量，N/m ；-p L 每根提升主绳实际全长，m-2n 尾绳根数；-q 尾绳每米重量，N/m-q L 尾绳实际全长，m ；-t G 天轮的变位重量（查天轮规格表），N -j G 提升绞车（包括减速机）的变位重量（查提升绞车规格表），N -d G 电动机转子的变位重量，N ⑵ 速度图的计算 ① 最大提升速度 公式：iDnV m 60π=式中：-m V 提升机最大运行速度，m/s ；-n 电动机实际转速，r/min -D 滚筒直径，m ；-i 传动比② 串车在下、上平车场启动加速和终止减速运行公式：）（＝＝S V 0050a t t ；）（＝＝m 2l l 00250a V ；）（＝＝m l l l l 0H 410- 式中：-0t 初加速时间，s ；-0l 初加速距离，m-5t 减速时间，s ；-5l 减速距离，m -10l 初加速阶段等速运行距离，m③ 串车在井筒中加、减速运行 公式：)(131S a V V t t m -==；)(2)(1031m t V V l l m +==式中：-1t 加速时间，s ；-3t 减速时间，s -1l 加速距离，m ；-3l 减速距离，m ④ 串车在井筒中等速运行公式：))((312m l l l l l l B H t +++-=，)(22S V l t m=式中：-2l 等速运行距离，m -2t 等速运行时间，s ⑤ 一次提升循环时间T x)(52431010S t t t t t t t T x θ+++++++=5、 提升机动力学参数验算⑴ 串车在井底车场运行，s m a /3.00= 初加速开始时：12110)cos (sin )cos (sin )cos )(sin (ma f nQ f PL f Q Q n F z z ∑+--++++=αααααα初加速终了时：αsin 2100PL F F -=' ⑵ 初加速阶段等速阶段初加速阶段等速开始时：0001ma F F ∑-'=初加速阶段等速终了时：αsin 2010101PL F F -=' ⑶ 加速阶段加速开始时：1011ma F F ∑+'= 加速终了时：αsin 2111PL F F -=' ⑷ 等速阶段等速开始时：312ma F F ∑-'= 等速终了时：αsin 2222PL F F -=' ⑸ 减速阶段减速开始时：523ma F F ∑-'= 减速终了时：αsin 2333PL F F -=' ⑹ 低速减速阶段低速减速开始时：534ma F F ∑+'= 低速减速终了时：αsin 2444PL F F -=' ⑺ 制动阶段制动开始时：045ma F F ∑-'= 制动终了时：αsin 2555PL F F -=' 6、 电动机功率验算⑴ 按发热条件验算公式：）（＝KW T F P Tdt2im d d 102v ⎰η 等效时间：βθα+++++++25431010d t t t t t t ）（＝t T式中：a —考虑低速运转时电机散热不良系数，一般取21β—考虑停车间歇时间电机散热不良系数，一般取31βθα+++++++25413010d t t t t t t ）（＝t T5252542424323232222222121210120120102020022)(2)(2)(3)(2)(2)(2)(t F F t F F t F F t F F F F t F F t F F t F F d F Tt '++'++'++'+'++'++'++'+=⎰等效功率：][)(102max e id d P KW V F P ＜η=⑵ 按工作过负荷验算 公式：maxe 102V g P F i e η＝；4.1mmax λλ≤=eF F式中: F max —力图中最大拖动力，Nλm —电动机的过负荷系数λmλ—过载系数，等于力图中最大力与额定力之比 7、 制动系统的验算 ⑴ 贴闸压力计算 公式：a JCt MP AnKF P 75.2=式中：-75.2换算系数-K 制动力矩计算倍数，根据质量系数C 计算。

管状电机提升力计算
（最新版）
目录
1.管状电机概述
2.提升力的计算方法
3.测试最大提升力的方法
4.结论
正文
一、管状电机概述
管状电机是一种将电能转化为机械能的装置，广泛应用于各种提升设备中。

在工程技术领域，计算管状电机的提升力是设计提升设备的关键环节。

二、提升力的计算方法
提升力的计算公式为：F = (T ×πD) / 4，其中 F 表示提升力，T 表示扭矩，D 表示管状电机的直径。

三、测试最大提升力的方法
要测试管状电机的最大提升力，可以使用弹簧秤进行测量。

具体操作步骤如下：
1.将弹簧秤挂在管状电机的轴上，确保弹簧秤的拉力从 0 开始。

2.启动管状电机，观察弹簧秤的刻度，记录下最大刻度。

这个最大刻度即为管状电机的最大提升力。

3.如果需要计算管状电机的堵转转矩，可以在电机停转时，记录下弹簧秤的拉力，再乘以电机此时的门帘半径，即可得到堵转转矩。

四、结论
通过以上分析，我们可以得出管状电机提升力的计算方法和测试最大提升力的方法。

第1章概述该矿是一座年产原煤320万吨的大型现代化矿井，新井采用主、副井混合多绳摩擦轮提升。

矿山南有京唐港，西有塘沽港，公路、铁路、海运极为便利。

矿业分公司煤种以肥煤为主，并有少量气肥煤和焦肥煤，拥有国内较为先进的大型综采设备，采煤机械化程度为100%；建有一座原西德引进设备、年入洗能力达400万吨的大型现代化洗煤厂。

洗煤采用分计入洗、块煤重介、末煤跳汰、煤泥浮选的联合工艺流程，主要产品有精煤、洗混块、洗末、煤泥等。

现年产9级和10级精煤90万吨，广泛应用于冶金、铸造、化工等行业。

随着煤炭开采的机械化程度的提高，矿井提升工作是重要环节，从井下采出的煤炭及矸石的提升，材料的下放，人员和设备的升降，都是由提升设备来完成的。

随着矿井开发深度的增加和一次提升量的增大，多绳摩擦式提升机在矿井生产中应用逐渐增加。

多绳摩擦式提升机最大的优点是适用于深井，完成单绳缠绕式提升机不能承担的提升任务。

当多绳摩擦轮提升机安装在井塔上时，减少了工业广场的占地面积，并为地面生产系统的布置创造了有利条件。

多绳摩擦式提升机是今后提升设备发展的方向之一。

本设计依据某矿新井现场条件，设计年产量为220万吨，做主井井塔式多绳摩擦提升设备选型，设计内容主要包括：矿井概况；提升容器、提升钢丝绳、提升机等提升设备选择；提升设备运动学与动力学计算；防滑计算与校验；绘制提升机房大厅设备布置图一张，绘制新井井筒设备平面图一张。

第二章 主井提升设备选型与设计2.1 设计依据1、井筒直径：7.8m ；2、设计年产量：218410 t/a ；3、年工作日：300d ；4、日工作小时：14h ；5、井口标高：30.5m ；6、二水平标高：—490m ；7、装载高度：44.73m ；8、卸载高度：14.049m ；9、散煤密度：1.053/t m ； 10、电压等级：6000V. 根据以上资料，现设计如下： 2.2 提升容器选择一、提升高度H 计算S x z = ++H H H H (m)＝520.5+14.049+44.73＝579.279(m)式中S H ——井筒深度520.5m ；x H ——卸载高度14.049m ；Z H ——装载高度44.73m.二、合理的经济速度j Vj V = ==9.63 （m/s ）式中H ——提升高度579.279 m.三、估算一次提升循环时间j Tj j jV HT a V =+++m q 1(s) =9.63579.27910160.759.63+++ ＝98.99 （s ）式中1a ——初定主加速度值，箕斗可取210.75/a m s £；μ——箕斗在卸载曲轨内减速或爬行所需附加时间，箕斗提升取10s ； θ——装卸载休止时间取 16s ；四、估算一次合理的经济提升量m ¢n f jr 3600A a C T m b t¢创?¢=´4220101 1.1598.99=16.56360030014创创=创 （t/次）式中n A ¢—矿井设计年产量220410⨯t/a ；f a ——提升能力富裕系数；仅考虑：水平提升 取f 1a =；C ——不均匀系数；考虑井底设置煤仓 取 C =1.15；r b ——年工作日300d ；t ——日工作小时数14h 。

一、提升设备选型计算（一）计算条件：1、井口标高+1797.00m，井底标高+725.00m，井深1072.00m，井筒净直径φ5.6m。

拟选用ⅣG型井架，井架高度26.372m，岩石松散容重1800kg/m3，掘进断面S掘=33.183m2，使用HZ-4型中心回转式抓岩机装岩，抓岩机生产能力30m3/h，重7577kg。

提升高度H=1072+26.372m=1098.372m。

选用JKZ-2.8/15.5提升机，配用电机功率1000KW，3.0m3座钩式吊桶单钩提升。

（二）计算提升机提升能力井深700m以下时：1、一次提升循环时间T1=2×[(1082.4＋2×5.482－52)÷5.48]＋80＋80=553S2、提升能力AT=(3600×0.9×3)÷(1.25×555)=14S3、每一凿井循环（段高3.4m）出矸量3.4×33.183=113 m3(实体)4、每一凿井循环提升矸石时间(33.183×3.4×1.8)÷(14×0.8)=18h5、1个施工循环时间为：支模平底2h；打锚杆、挂网、喷砼7h，井深700m以上时：打眼放炮8h；捣制砼7h；清底提盘4h。

合计：28h，28+18=46h6、月循环数为：(30×24)÷46=15个循环7、月进尺：15×3.4=51m一次提升循环时间：1、T1=2×(700+2×5.482－52)÷5.48+160=418S2、提升能力：A T=(3600×0.9×3)÷(1.25×418)=18.6 m3/h3、每一凿井循环提升矸石时间：(33.183×3.4×1.8)÷(18.6×0.8) =13.65h4、一个施工循环时间：28+13.65=41.65h5、施工循环数为：(30×24)÷41.65=176、月进尺：17×3.4=57.8m（三）选择提升钢丝绳1、提升物料重：Q=0.9×3×1800+0.9×(1－0.5)×3×1000=6210kg2、提升钢丝绳终端荷重：Q0=6210+1050=7260kg3、钢丝绳单位长度重量：P S={7260×9.81÷[(110×1870)÷(9.81×9)－1098.372]}÷9.81=5.9kg/m4、选用35×7-38-1870钢丝绳、长度1300m。