（冶金行业）毕业设计矿井提升机的选型设计
毕业设计（论文）
（说明书）
题目：
姓名：
学号：
平顶山工业职业技术学院
年月日
平顶山工业职业技术学院
毕业设计（论文）任务书
姓名
专业班级
任务下达日期年月日
设计（论文）开始日期年月日设计（论文）完成日期年月日设计（论文）题目：
指导教师
系（部）主任
年月日
平顶山工业职业技术学院
毕业设计（论文）答辩委员会记录
系专业，学生于年月日进行了毕业设计（论文）答辩。
设计题目：
专题（论文）题目：
指导老师：
答辩委员会根据学生提交的毕业设计（论文）材料，根据学生答辩情况，经答辩委员会讨论评定，给予学生毕业设计（论文）成绩为。
答辩委员会人，出席人
答辩委员会主任（签字）：
答辩委员会副主任（签字）：
答辩委员会委员：，，，，，。
平顶山工业职业技术学院
毕业设计（论文）评语
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毕业设计（论文）及答辩评语：
矿井提升机的选型设计
前言
矿井提升需要用壹些专用的提升设备，主要有提升容器，提升钢丝绳，提升机，井架，装卸载设备以及壹些辅助设备。矿井提升设备是矿山较复杂而庞大的几点设备，它不仅承担无聊的提升和下放任务，同时仍上下人员。矿井运输是煤炭生产过程的壹部分，煤炭的井工生产中，运输线路长，巷道条件多种多样，运输若不畅通，采掘工作就无法继续进行，井工生产的煤矿运输作业，包括从工作面到矿井地面的煤炭运输和辅助运输，辅助运输包括矸石、材料、设备和人员运输。本次毕业设计主要对中型矿井生产所用的运输设备以及固定机械设备的选型及电气控制进行的壹次合理选择。选择系统配套附件，根据各设备外形尺寸及安装要求，且考虑其运行条件，最终确定提升机房的布置图。
毕业设计，作为毕业前夕壹次综合性训练，是对我们所学理论知识的壹次总结、检验和完善。通过这次设计，对我们所学理论知识和生产实践相结合有很大帮助。对于培养分析问题和解决问题的能力以及融会贯通和巩固发展所学知识也受益非浅；我们要较系统的了解矿用提升设备和排水设备在设计中的各个环节，包括从总体选型原则，从煤的开采、运输，及提升设备的选型、校核以及强度计算和经济合理性等等。
且通过这壹实践，开阔了思维，丰富了知识，为我们即将做上工作岗位打下了良好的基础，能够说，毕业设计是壹次难得的锻炼机会。毕业设计是壹个重要的教学环节，通过毕业实习使我们了解到壹些实际和理论之间的差异。在各位老师及有关技术人员的指导下锻炼自己独立思考、分析、解决问题的能力，把我们所学的课本知识和具体实践结合起来，真正达到学为所用。
矿井提升机是矿山的大型固定设备之壹，是联系井下和地面的主要运输工具。矿井提升工作是整个采矿过程中的重要环节。从地下采出的煤炭、矿石必须提升至地面才有实际应用价值。废石的提升，工作人员、材料及设备的升降等都要靠提升工作来完成。
提升设备的安全运行，不仅直接影响整个矿井生产，而且涉及人身安全。随着工业进步以及对人的价值的更加重视，矿井提升设备的安全可靠性已经成为提升设备设计思想的重要内容。
在设计过程中，得到了指导老师董的精心指点。由于时间比较仓促以及经验不足，缺点和错误在所难免，希望老师们能给予批评指正，为我们以后在工作岗位上能很好得完成工作任务，打下了良好的基础。
目录
第壹章原始数据及任务书5
第壹节、矿井提升机的说明5
第二节、设计依据5
第三节、设计任务6
第四节、参考文献6
第二章提升容器的选择确定7
第壹节、小时提升容量7
第二节、经济提升速度8
第三节、壹次提升时间计算8
第四节、壹次提升量9
第五节、选择箕斗9
第六节、计算提升速度10
第三章钢丝绳的选择10
第壹节、钢丝绳的应用10
第二节、钢丝绳的计算17
第四章提升机的选择18
第五章提升系统的确定20
第六章提升容器的最小自重21
第壹节、按静防滑条件，计算容器自重21
第二节、按动防滑条件，计算容器自重22 第七章钢丝绳和提升机的校验22
第八章衬垫材料单位压力23
第九章预选电动机233
第十章提升系统变位质量244
第十壹章提升速度图255
第壹节、采用六阶段速度图266
第二节、加速度的确定266
第三节、减速度的确定277
第四节、爬行速度和距离288
第五节、速度图计算288
第六节、提升壹次循环所需时299
第十二章提升能力30
第十三章电动机等效功率计算30
第壹节、运动计算按平衡系统计算30
第二节、等效力计算31
第三节、等效功率32
第四节、校核电动机过负荷系数322
第十四章电耗计算333
第十五章提升机的防滑验算333
第十六章提升机的电气控制334
第壹节、提升机电控系统的组成34
第二节、电控设备的确定35
参考文献40
致谢41
第一章原始数据及任务书
第壹节、矿井提升机的说明
矿井井下和地面的工作机械。是壹种大型绞车。用钢丝绳带动容器（罐笼或箕斗）在井筒中升降，完成输送物料和人员的任务。矿井提升机是由原始的提水工具逐步发展演变而来。现代的矿井提升机提升量大，速度高，已发展成为电子计算机控制的全自动重型矿山机械。
其提升过程为，从井下采出的煤炭通过位于井底车场的井下煤仓，由装载设备将煤炭载入停在井底的口箕斗中，此时重箕斗正位于地面井架上的卸载曲轨中，在卸载曲轨的帮助下卸载，煤炭卸入井口煤仓。当电动机带动提升机卷筒转动时，把位于井底装满煤炭的重箕斗提升至井架上的卸载曲轨中，同时把位于井架上的已经卸完载的空箕斗下放至井底装载出。如此反复地完成各次提升循环，直至下壹个工作班接班。
第二节、设计依据
矿井年产量：为150万吨
井筒深度：为300米
装载高度：为20米
卸载高度：为20米
煤的散集容重：ρ=950千克/米
工作制度：年工作日为300天，日提升14小时
提升方式：双箕斗提升，采用定量装载。
要求:选型设计提升机，天轮，提升钢丝绳及提升容器，画出力图和速度图
第三节、设计任务
1.提升容器的选择
2.提升钢丝绳的选择
3.提升机的选择
4.提升系统的确定
5.提升容器最小自重校核
6.钢丝绳安全系数和提升机的校验
7.预选电动机
8.提升运动学及提升能力计算
9.提升电动机容量验算
10.提升速度图的计算及绘制
11.电动机等效功率计算
12.提升电耗计算
13.提升机的防滑验算
14.提升机的电气控制
第四节、参考文献
1.《煤矿电工手册》（分册）煤炭工业出版社
2.《矿井提升机械设备》中国矿业大学出版社
3.《煤矿安全规程》煤炭工业出版社
4.《煤炭工业设计规范》煤炭工业出版社
5.《煤矿提升设备的改造》煤炭工业出版社
6.《煤矿提升机的选型设计》中国机械知识出版社
7.《新编煤矿常用机械设备选型设计使用手册》中国矿业大学出版社
8.《电气制图和读图》机械工业出版社
第二章提升容器的选择确定
对于提升高度超过300—350m时则采用多绳摩擦提升为宜。
《煤炭工业设计规范》对提升设备有关规定如下：
矿井壹般设壹套主提升设备提煤，壹套副井提升设备提及其他辅助作业，小型矿井采用壹套设备进行混合提升。
提升机壹般按其担负的最终水平选择。在提升机服务年限内，需换装电动机时，应考虑其可能性，但以换装壹次为宜。
井架或井塔壹般按所选提升机最大提升能力为进行设计。
提升容器是直接装运煤炭、矸石、材料、设备、和人员的提升工具。按结构不同可分为罐笼、箕斗、矿车、人车和吊桶等。
我国煤矿立井大都采用普通罐笼和底卸式箕斗；斜井常用后卸式箕斗、矿车和人车；开凿立井和井筒延伸时则用吊桶。罐笼既能够提升煤炭，也能够提升矸石、运送材料、设备和升降人员等。箕斗壹般只用于提升煤炭，少数情况也可用箕斗专门提升矸石。
普通罐笼可分为单绳和多绳俩个系列。每个系列又可分为不同载荷，每种又有单层和双层之分；每层又有可载单台矿车和俩台矿车之分。此外，仍有三层、四层罐笼。
罐笼可打开，以供运送长材料，罐底装有轨道和阻车器，俩端设有帘式罐门。罐笼采用向内开的罐门也能够，可是为了安全不准设向外开的罐门。此外，附设有连接装置、主拉杆、防坠器及罐耳等。多绳普通罐笼不设防坠器。
壹般来说，加大提升容器，降低提升速度，提升机，井筒装备都要加大，增加建井投资，可节约用电，反之，加大提升速度，可选用较小容器和提升机，投资较少，但增加了电耗。
第一节、小时提升容量
式中Ｃ——不均衡系数：《煤炭工业设计规范》规定：有井底煤仓时为1.10-1.15，无井底煤仓是为1.20。
——提升能力富裕系数；
t——---日工作小时数t=14；
br-----年工作日=300天。
第二节、经济提升速度提升高度：
300+20+20=350m ——提升高度(m)；
——装载高度(m),=20m；
——矿井深度(m),=300m；
——卸载高度(m),=20m；
经验提升速度：
《煤矿安全规程》规定的提升速度上限如下：
立井罐笼升降人员的最大速度不的超过16m/s。
对于提煤的箕斗没做具体要求。
第三节、壹次提升时间计算式中u——容器起动初加速度及爬行段延续时间。
——提升加速度,估取=0.7；
——箕斗在卸载曲轨内爬行时间,取=10s；θ——箕斗装载时间(休止时间),取θ=10s。
箕斗提升的休止时间
第四节、壹次提升量
第五节、选择箕斗
按Q的计算值可选用10t箕斗,因多绳提煤箕斗JDS-9/110x4系列的容积为10,其有效载重是1000*9.5=9500kg。故选用JDS—9/110x4标准底卸式四绳qt箕斗,其主要技术规格如下：
有效容积：10；
提升钢丝绳数：4根；
箕斗自身重量：10.8t；
名义载重量：9t；
实际载重量：9.5t；
箕斗全高：13350mm。
第六节、计算提升速度
（1）壹次所需的提升时间:
Tg==
（2）所需的提升速度：
第三章钢丝绳的选择
第壹节、钢丝绳的应用
提升钢丝绳用以悬吊提升容器且传递动力，是提升系统的重要组成部分，在工作中受到多种应力作用，如静应力、动应力、弯曲应力、接触应力、挤压应力和捻制应力等。这些应力的反复作用将导致钢丝绳疲劳损坏。它直接关系到矿井的正常生产和人员的安全，是提升系统中经常更换的易耗品．在矿井提升中，根据用途选用合适的钢丝绳，扬长避短，充发挥它们的作用。
选用钢丝绳时，要根据使用条件及钢丝绳的特性来考虑，下表为不同结构的钢丝绳主要特性。
各种钢丝绳的主要特性
决定钢丝绳的类型，首先应按以下原则确定：
（1）使用中不松股；
（2）符合使用场合及条件；
（3）特别注意作业的安全。
同时仍应考虑以下因素：
（1）在井筒淋水大，水的酸碱度高，以及在出风井中，由于腐蚀严重，应选用镀锌钢丝绳；
（2）在磨损严重条件下使用的钢丝绳，如斜井提升等，应选用外层钢丝尽可能粗的钢丝绳；
（3）弯曲疲劳为主要损坏原因时，应选用线接触型或三角股钢丝绳；
（4）实践证明，提升钢丝绳用同向捻钢丝绳较好，多绳摩擦提升时用左右捻各壹半。单绳缠绕式提升钢丝绳的选用原则是，为防止缠绕时钢丝绳松捻，钢丝绳的捻向应和绳在滚筒上缠绕时的螺旋方向壹致。目前单绳缠绕多为右旋，所以多选右同向捻钢丝绳；
（5）罐道绳最好用半密封绳或三角股绳，表面光滑又耐磨损；
（6）用于温度高或有明火的地方．如矸石山等，最好用金属绳芯钢丝绳。
1、主要断绳类型
尽管各煤矿按照《煤矿安全规程》的要求加强了提升钢丝绳的检查和保养，可是，每年仍然有断绳事故发生，主要的断绳类型有以下几种：
（1）松绳断绳。
由于煤仓满仓或其它原因造成容器在卸载位置被卡住而继续下放容器，引起松绳，待卡容器原因消失后，容器自由落体迅速下降而冲击钢丝绳导致断绳。
（2）过卷断绳。
提升容器在减速阶段不能按规定进行减速，而是以全速运行冲击、碰撞防梁，
导致钢丝绳断裂。
（3）钢丝绳强度降低引起断绳。
矿井淋水的酸碱度大，锈蚀严重，加之磨损严重且有断丝现象，导致钢丝绳强度降低。紧急停车时，由于冲击力大于钢丝绳的强度而造成断绳。
（4）平衡尾绳断裂。
在多绳提升系统中，发生断平衡尾绳事故绳端荷重。
2、断绳的原因
（1）锈蚀。
钢丝绳受淋水、潮湿和酸性气体、杂散电流等作用，会出现应力集中，产生疲劳，金属变脆，钢丝绳抗拉强度和抗冲击强度降低。
锈蚀是造成平衡尾绳断裂的主要原因，也是提升钢丝绳报废的重要原因。
（2）磨损。
缠绕式绞车在多层缠绕时，在变层跨圈处产生对钢丝绳的挤压，称为“跨圈现象”，这种现象使钢丝绳既有横向滑动，又有纵向滑动，造成钢丝绳滑动段的剧烈磨损。斜井提升由于地轮不转或转动不灵活，造成钢丝绳磨损过快。
（3）疲劳。
长时间的反复弯曲，使钢丝绳疲劳，强度降低。实践证明，反复弯曲对钢丝绳的寿命影响较大。所以，单纯缠绕式提升机，下绕绳比上绕绳使用寿命要短。主井每天提升次数远多于副井，因此，提升钢丝绳弯曲次数多，易疲劳，这也是主井提升钢丝绳寿命明显低于副井的重要原因。
（4）冲击和振动。
提升钢丝绳在使用中经常承受各种冲击和振动，主要有以下几种：
①松绳引起的冲击。松绳后，提升容器又自动下落，钢丝绳往往要遭受过大
的冲击力。松绳长度越长，绳端载荷越大，则钢丝绳所受的冲击力也就越大。
②过卷造成的冲击。提升容器高速过卷时，常会撞坏防撞梁，同时提升钢丝绳也要承受很大的冲击力。
③钢丝绳运动产生的振动。井筒不直、罐道弯曲、罐道接头不好、罐耳和罐道间隙过大、箕斗井下装载水平使用托罐梁、斜井提升轨道铺设平直度及道接头不合要求等都会对钢丝绳产生很大的冲击和振动。
（5）超载。
（6）保护装置不全或不起作用。
（7）检修时措施不力或方法不当。
重载调绳，重载棚罐（箕斗），棚罐（箕斗）梁强度不够、位置不当，离合器定位销没有打入定位孔，离合器未合好导致指示误差。
（8）司机操作不当。
司机责任心不强，业务素质差，操作不当，对事故前的许多征兆没有引起注意，也未采取正确处理措施，或因缺乏经验反应过慢，采取措施时为时已晚。
（9）提升钢丝绳超期服役或带隐患运行。
3、预防断绳的措施
（1）合理选择钢丝绳。
（2）正确使用、维护钢丝绳。
（3）防卡箕斗松绳。
（4）防过卷。
（5）预防过大的惯性力和冲击力。
（6）防过载。箕斗提升实行定量装载，斜井提升杜绝超挂车现象。
（7）按《煤矿安全规程》要求健全各种保护装置，且按规定定期试验，确保各种保护装置灵敏可靠。
（8）加强对司机和信号工的安全培训，强化安全意识，增强责任心和提高分析处理实际情况的能力。信号工和司机协调配合，严格按照《煤矿安全规程》操作。
（9）对提升设备的调整和维修制定了切实可靠的措施，且严格落实。
（10）及时更换新钢丝绳。当提升钢丝绳锈蚀、磨损、断丝、安全系数等达
到《煤矿安全规程》有关规定时，必须立即予以更换。
关于钢丝绳的安全系数，《煤矿安全规程》是这样规定的：
钢丝绳的安全系数，等于实测的合格钢丝的拉断力之和，和其所承受的最大静拉力（包括绳端载荷和钢丝绳自重所引起的静拉力）之比。
新钢丝绳悬挂时的安全系数，《煤矿安全规程》要求必须遵守下表的规定。
新钢丝绳悬挂时的安全系数表
使用中的钢丝绳应按规定做定期试验，如果安全系数小于下列数值，必须更换：
（1）专为升降人员用的小于7；
（2）升降人员和物料用的钢丝绳：升降人员时小于7；升降物料时小于6；（3）专为升降物料用的和悬挂吊盘用的小于5。
4、钢丝绳的试验、检查和维护
（1）钢丝绳的试验。
钢丝绳的试验包括新钢丝绳悬挂前的试验（含验收试验）和在用钢丝绳的定期试验。
新钢丝绳悬挂前的试验，包括对每根钢丝做拉断、弯曲和扭转三种试验，且以公称直径对试验结果进行计算和判定，合格后方可使用。具体固定如下：1）已试验合格准备悬挂的钢丝绳，必须妥善保管，防止损坏或锈蚀。在30度以下的斜井中，专为提升物料用的钢丝绳，有厂家合格证书，能够不做上述试
验；
2）新钢丝绳进行悬挂前试验后，如果其中拉断、弯曲不合格的钢丝断面积和钢丝总断面积之比；专为升降人员用的或升降人员和物料用的钢丝绳达到6%，升降物料用的钢丝绳达到10%时，都不得使用。
在用钢丝绳应做定期试验，规定如下：
1）提升钢丝绳的定期试验，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个月试验壹次；
2）升降物料用钢丝绳，自悬挂时起，经过壹年后做第壹次试验，以后每隔6个月试验壹次。摩擦式提升机用的钢丝绳、平衡钢丝绳，以及30度以下斜井专为升降物料用的钢丝绳，不在此限；
3）使用中的钢丝绳做定期试验时，若经拉断、弯曲试验不合格的钢丝达到钢丝绳全部钢丝数的25%时，必须更换。
（2）钢丝绳的检查。
提升钢丝绳每天必须以0.3m/s的速度进行详细检查且记录断丝情况。有关断丝和钢丝绳断面缩小的极限要求和换绳要求见《煤矿安全规程》有关规定。
多绳缠绕时由下层转到上层的壹段绳，由于磨损严重，必须加强检查且且每季度移绳四分之壹圈。
1）提升钢丝绳必须每天检查壹次；平衡钢丝绳至少每周检查壹次。对易损坏易断丝或锈蚀较多的壹段应停机详细检查。断丝的突出部分应在检查时剁下，将检查结果记入检查记录薄内；
2）各种钢丝绳在壹个捻距内断丝断面积同钢丝总断面积之比达到下列规定时，必须更换；升降人员或升降人员和物料用的钢丝绳为5%；专为升降物料用