矿井提升设备应用技术——提升机选型10

2 tan 1 2
D
Lx
5、滚筒下绳的出绳角（或称下绳仰角）β
钢丝绳弦与水平之间的夹角称滚筒钢丝绳的出绳角，出绳角大
小影响提升机主轴的受力情况。大于零时钢丝绳拉力有一向上的
分力能抵消一部分主轴的重力，减少它的重力弯矩，相对提高了
主轴的强度。另外下出绳角过小，钢丝绳有可能与提升机基础想
接触，会增大钢丝绳的磨损。为此出绳角不应小于提升机规格表
Fj2=ζQ
2、提升系统的惯性力Fg
提升系统运动速度发生变化时， 反抗其变化的力为惯性力即：
Fg=∑ma
3、提升系统动力方程式
F=KQ+（p-q）（H-2x）+∑ma
六、提升系统的变位质量
变位质量：
为了计算总的惯性力，提升系统中把各运动部分的质量 都变位（折算）到滚筒缠绕圆周上，使其与滚筒缠绕圆 周的速度和加速度相等，条件是变位前后的动能相等， 这种变位后的质量，叫作变位质量，全系统各个变位质 量的总和为提升系统的总变位质量∑m，此值可以实测， 也可以计算。
注释
（二）提升设备的电耗及效率
电耗和效率是提升设备的主要经济 指标。
1、一次提升电耗W
T
W
1.02vm
0
j d
Fdt
（焦/次）
式中 1.02——提升附属设备（如润滑油泵、制动油泵、 磁力站、动力制动电源装置等）的耗电系数。
T 0
Fdt
1 2
(F0
F0)t0
1 2
(F1
F1)t1
1 2
(F2
Fd.
2、按正常运行时电动机过负荷能力验算
Fm a x 0.75
Fe
式中 λ——电动机的过负荷系数， 可由电动机规格表查得。
Fe
Pe • j
vm
1000
N——所选电动机作用于滚 筒上的额定力。
3、按特殊过负荷能力验算
Ft 0.9
Fe
预选电动机全部符合上述要求时，就确定为 正式选用的电动机，并记录其全部技术规格。 若在上述验算过程，有一项不能满足要求时， 应重新选择电动机，并重新进行运动学、动力 学计算，直到合适为止。如果仅在特殊力验算 中的第（1）项不满足时，可用摇台代替罐座。
一、提升容器的选择
1、根据规程和生产任务确定合理提升速度
2、确定一次提升量 一次提升时间的估算：
Tx
vm a1
H vm
t
，s
一次提升量估算：
m
ca f An 3600br t
• Tx
式中 c——提升工作不均衡系数；
提升不均匀系数，有井底煤仓时，c=1.1～1.15， 无井底煤仓时，c=1.2， 当矿井有两套提升设备时，c=1.1 ，
六、 变位质量的计算方法： 提
升
系 提升系统运动部分可分成直线运动和旋转运动两部 统分，作直线运动的部件为提升容器及货载、提升钢丝绳、 的 变 位尾度部升机绳相件和。为同：天它，提们轮所升的以的机速其变度变位（和位质包加质量括速量在减度与速其与实器技提际术）升质规、机量格天滚相表轮筒等中和表；电可面动分作速机别旋度转查转子出运、动加。。的速提只 质有电动机转子变位质量md需要计算。 量
3、钢丝绳弦长Lx
钢丝绳弦长是指钢丝绳离开滚筒处至接触天轮之间的 绳长，上下两条弦长不完全相等，但均以滚筒中心至 天轮中心之间的距离来计算弦长，即：
Lx
(H
j
C0 )2
(Ls
Dt 2
)2
,m
钢丝绳的弦长不能过长，过长则钢丝绳振 动增大，因此，钢丝绳有跳出天轮轮缘的 危险，一般不超过60m。
4、钢丝绳的偏角α
电动机，它是否能满足提升系统各种运动状态下 的要求，要通过对电动机温升、过负荷能力和特 殊力等条件验算才能确定。
1、按电动机温升条件验算
电动机的额定功率是指电动机在额定负载下以额定转速 连续运转，其绕组的温升不超过允许值时的功率。
由于在一次提升循环中，提升机滚筒圆周上的拖动力和 速度是变化的。这样就不能直接按某一时间的负载和转速 计算电动机功率。但是电动机在长时间运转过程中是否过 负荷的标志是其温升，若电动机在变化负荷下运转时的温 升与其在某一固定负荷下运转时的温升相等，就可以用这 个固定力作为验算电动机功率的依据，这个力称为等效力
钢丝绳的弦长与天轮平面的夹角，从上图可见，
偏角有两个，α1称外偏角，α2称内偏角，
根据《规程》规定，内、外偏角不得超过1°30ˊ， 否则绳与天轮轮缘的磨损过甚，易发生钢丝绳 跳出天轮的事故。
最大外偏角
B ( s a ) 3(d )
1 tan 1
wenku.baidu.com
2 Lx
最大内偏角
s a [B ( H 30 3)(d )]
四、提升机与井筒的相对位置
1、井架高度Hj
H j H X H r H g 0.75 Rt
2、滚筒中心至井筒钢丝绳之间的水平距离Ls 此距离考虑对于有斜撑的井架，其斜撑的基础与井 筒中心的水平距离约0.6Hj，另外考虑提升机在运输中 钢丝绳的稳定性，所以Ls的最小距离按下面经验公式 计算：
Ls 0.6H j D 3.5, m
中规定值。对于JK型提升机下出绳角不应小于15°。即下出绳角
β值为：
tan1 H j C0 sin 1 Dt D
Ls Rt
2Lx
五、提升系统基本动力方程式
在提升系统工作时，作用于主轴上的拖动力矩M与 提状升 态系 ，统 得的静阻力矩Mj，及惯性力矩Mg处于平衡
M-Mj-Mg=0
在等直径提升系统中，可以写成为：
课题十 提升机选型
项目 矿井提升设备选型练习
◆提升机的选型计算方法
◆熟悉各种提升机的技术特性
◆煤矿安全规程对提升设备的相关 规定
◆会根据矿井条件选择适用的提升机
◆会利用多种渠道检索自己需要的信息
◆能对多种预选方案作出技术经济比较 和论证
提升设备选型计算内容
一、提升容器的选择 二、提升钢丝绳的选择 三、提升机的选择 四、提升机与井筒相对位置 五、提升系统的变位质量计算 六、确定运动各参数 七、各阶段拖动力 八、验算提升电动机容量 九、耗电量计算
如图，A点承受静载荷最大，
其最大静载荷Qmax为： Qmax=Q+Q2+pH0 Qmax=m·g+mz·g+mp·g·H0
以σB为所要选择的钢丝绳公称抗拉强度
（N/㎡），S为所有钢丝断面积之和（㎡）， 如果钢丝绳不被拉断，就必须满足：
g(m mz mpH0) BS
设ma为《煤矿安全规程》规定钢丝绳的安全系数，则
其计算方法为
md
4Jd
i2 D2
式中
Jd
(GD 2 )d 4g
在查电动机规格表时，需预先通过
电动机功率初选电动机的型号。
电动机的估算功率为 提升系统的总变位质量为；
P kQvm 1000 j
m m 2mz 2mplp mqlq mj 2mt md
七、提升系统运动学参数计算
提升容器在井筒中上下运动，其运动速度除有大小变 化外，同时有是间歇、往返、周期性的运动。为了掌握其 运动规律，须确定合理的运动参数，以指导提升设备工作 和作为电动机功率、电耗量计算以及调整电控等的原始数 据。
箕斗提升的运动分析， 参照箕斗提升采用了 六阶段速度图进行， 如下图所示。
八、提升系统动力学参数计算
提升系统动力学是研究和确定在提升过程中，滚筒圆周 上拖动力的变化规律，为验算电动机容量及选择电气控制 设备提供依据。
提升设备的动力学计算和绘制力图，主要依据动力学 方程式，对提升系统力的变化作定量分析。各类提升系统 的动力学计算方法大致相同。
只有一套提升设备时，c=1.25；
af——提升能力富裕系数，对第一水平一般为1.2； br——一年工作日，一般为300（日）；
t——一日工作时数，一般为14h。
根据m`值在箕斗规格表中，选取标准箕斗容量m。 选箕斗时，应在不增大提升机，及井筒直径的前提下， 尽量采用大容量箕斗，以降低提升速度、节省电耗。 若采用罐笼应按矿车规格选择。
作单层缠绕滚筒的计算宽度B为：
B ( H 30 3)(d ),mm D
1
2
若钢丝绳在滚筒上作 双层缠绕时，
为了避免上下层钢丝 绳总是在一个地方过 渡而损坏，要求每季 度错动1/4圈，根据钢 丝绳设计寿命，计算 多层缠绕滚筒宽度时 应加此错动绳2～4圈 。
单滚筒双钩提升计算 滚筒宽度时，
试验绳长应是两倍， 摩擦圈也是两倍，还 应再加上2圈为缠绕 与下放两绳之间的间 隔绳圈。
F-Fj-Fg=0
上式即根据达朗伯尔原理，解决提升系统的 受力分析和受力计算，以下将逐项分析：
1、提升系统的静阻力
提升系统的静阻力是由货载、容器、钢丝绳的重力以及 运行时形成的阻力组成。
（1）货载、容器、钢丝绳作用在滚筒缠绕圆周上的静阻 力Fj1
Fj1= Fsj - Fsj =Q+（p-q）（H-2x） （2）提升系统运行时的阻力Fj2 提升系统运行时的阻力包括容器在井筒中运行时空气的 阻力，罐耳与罐道的摩擦阻力，钢丝绳的弯曲阻力及天轮 滚筒等轴承的阻力；由于这些阻力在设备运行时都是变化 的，精确计算较困难，因此，一般在计算中近似认为阻力 是不变的，并且用提升量的百分数来表示，其阻力为：
(kg / m)
根据计算出的值，在规格表中选取与计算相近
的标准钢丝绳直径，再按选出的资料，验算其
安全系数是否符合要求即：
ma
Qp Q Qz
pH0
安全规程规定值
* 若验算结果不满足要求，即不满足《煤矿安全规程》 要求，应重新选钢丝绳，并重新验算，直到满足要求为止。
三、提升机滚筒尺寸的确定
1、提升机滚筒直径D 井上提升机的滚筒和围抱角大于90°的天轮：
F2)t 2
1 2
(F3
F3)t3
1 2
(F4
F4)t 4
2、提升设备的吨煤电耗
T
W
1.02vm
0
Fdt
m jd
，（焦/吨）
3、年电耗 W年=WtAn
4、一次提升有益电耗
Wy=1000mgH 5、提升设备的效率
Wy
W
作 ❖ 主井提升机选型已知计算依据：
矿井年产量An为60万t；年工作日br为300天，每
D 80d
D 1200
式中 δ——钢丝绳中最粗钢丝的直径，mm。
围抱角小于90°的天轮： D 60d
根据计算，选择标准滚筒直径。
2、提升机滚筒宽度B
提升机滚筒宽度B的尺寸，以能容纳应缠绕的 钢丝绳为原则，应包括相当于提升高度H米；还包
括规定钢丝绳每半年剁绳头一次作试验（一次5米 ），如果绳的寿命三年考虑，则缠绕滚筒上作试验 用的钢丝绳长为30米；另外滚筒表面应保留三圈摩 擦圈，以便减轻绳与滚筒固定处的拉力。
二、提升钢丝绳的选择计算
《煤矿安全规程》规定，计算钢丝绳 时按最大静载荷计算并考虑一定的安 全系数。且规定：
单绳缠绕式提升装置的安全系数为 专为升降人员的不得小于9； 升降人员和物料用的升降人员时 不得小于9， 提升物料时不得小于7.5； 专为升降物料用的不得小于6.5。
1、立井单绳提升钢丝绳的选择计算
现在只以无尾绳箕斗提升，即六阶段速度图为例，介绍 动力学计算的基本方法。
对于单绳缠绕式无尾绳提升设备，动力方程式为
F=KQ+p（H-2x）+∑ma
将提升速度图中各阶段的行程、相应的加速度和减速 度代入上式中，就可以计算出提升过程中各阶段的拖动力 。
九、电动机容量验算及提升电耗计算
（一）电动机容量验算 在提升系统的变位质量计算中，已经预选了
S m p 110 10 6 (m2 ) 9400
为解上式，
找出
mp与S的关系，
设钢丝绳的平均密度为9400kg/m3，断面积和为S（㎡），长度为
1m的质量mp为：
mp =9400·S kg/m
将上式代入
m
mz
mpH0
BS gma
设g=10m/s2，则可得：
mp
m mz
11106 B
ma
H0
业 天净提升时间t为14h；矿井开采最终水平，井深 为360m，矿井服务年限为79年；提升方式为双箕 斗提升，采用定重装载；卸载水平至井口的高差 （卸煤高度）Hx为20米；装载水平至井下运输水 平的高差（装煤高度）Hz为29米。