立井提升设备选型设计4 课时第一节竖井提升容器的选择一、提升容器的比较及其应用范围提升容器主要是底卸式箕斗和普通罐笼。箕斗的优点是：质量轻，所需井筒断面积小，装卸载可自动化，且时间短，提升能力大。箕斗的缺点是：井底及井口需要设置煤仓和装卸载设备，只能提升煤炭，不能升降人员、设备和材料，井架较高，需要另设一套辅助提升设备。罐笼的优点是：井底及井口不需设置煤仓，可以提升煤炭、矸石，下放材料，升降人员和设备，井架较矮，有利于煤炭分类运输，罐笼的缺点是：质量大，所需井筒断面积大，装卸载不能 自动 化，而且时间较长， 生产效率较低。选择箕斗还是选择罐笼，需要根据多方面的技术、经济指标来确定。 二、主井箕斗规格的选择进行提升设备选型设计时，矿井年产量An和矿井深度Hs为已知条件。 当提升容器的类型确定后，还要选择容器的规格。在提升任务确定之后，选择提升容器的规格有两种情况：一是选择较大规格的容器，一次提升量较大，则提升次数少。这样，因为一次提升量较大，所需的提升钢丝绳直径和提升机直径较大，因而初期投资较多。但提升次数较少，运转费用较少。 二是选择较小规格的容器，情况和上述的相反，因而初期投资较少，而运转费用则较多。那么，应该如何选择提升容器的规格才是合理的呢?其原则是：一次合理提升量应该使得初期投资费和运转费的加权平均总和最小。为了确定一次合理提升量，从而选择标准的提升容器，可按以下步骤计算：(1)确定合理的经济速度Vj与一次合理提升量相对应的，有一个合理的经济速度。经研究证明，合理的经济速度Vj可用下式计算：HVj)5. 03. 0(（）式中： H 为提升高度， m，H=Hz+Hs+Hx；Hz为装载的高度，m，Hz=1825m，Hs为矿井的深度， m，Hx为卸载高度，m，Hx=1525m。(2)估算一次提升循环时间XTaVVHTjjX（）式中： a为提升加速度，一般a=0.8m/s2；为箕斗低速爬行时间，一般取=10s； 为箕斗装卸载休止时间，一般取=10s。(3)计算小时提升量As )/(httbACaAsrnf s（）式中： C 为提升不均衡系数；An 为矿井设计年产量；af 为提升富裕系数；ts 为提升设备每天工作小时数，一般为14h；br 为提升设备每年工作日数，一般为300 天(4)计算小时提升次数nsXsTn3600（次）（）(5)计算一次合理提升量QsS nAQ（）根据式（ 1-5）求出的一次合理提升量Q，查表选取与Q相等或接近的标准箕斗，其名义装载量可以大于或小于Q。在不加大提升机滚筒直径的条件下，应尽量选用大容量箕斗，以较底的速度运行，降低能耗，减少运转费用。(6)计算一次实际提升量选取标准箕斗后，根据所选箕斗的有效容积和煤的松散容重计算 一次实际升量Q VQ（）式中： 为煤的松散容重，V 为标准箕斗的有效容积。 三、副井罐笼的选择副井罐笼规格的选择按如下规定确定：(1)根据井下运输使用的矿车名义载重量(主井为箕斗提升时按辅助运输矿车名义载重量)确定罐笼的吨位；(2)根据运送最大班下井工人的时间不超过40 min 或每班总作业时间是否超过5h来确定罐笼的层数。一般应先考虑单层罐笼，不满足要求时再选择双层罐笼。此外，罐笼的选择还应考虑如下规定：(1)升降工人的时间，按运送最大班下井工人时间的1.5 倍计算；(2)升降其他人员的时间，按升降工人时间的20计算。升降人员的休止时间按下列规定取值；单层罐笼每次升降5 人及以下时，休止时间为20s，超过5 人，每增加1 人增加 ls；双层罐笼升降人员，如两层同时进出人员，休止时间比单层增加2 s 信号联系时间。 当人员只从一个平台选出罐笼时，休止时间比单层增加一倍，另外增加6 s换置罐笼时间；(3)普通罐笼进出材料车和平板车休止时间为4060s；(4)提升矸石量按日出矸石量的50计算；运送坑木、支架按日需量的50计算；(5)最大班净作业时间为上述各项提升时间与休止时间之和，一般不得超过5 h；(6)能够运送井下设备的最大和最重部件；(7)对于混合提升设备，每班提煤和提矸时间均应计人1.25 不均衡系数，其提升能力不宜超过 5.5 h。第二节提升钢丝绳的选择计算提升钢丝绳的选择计算是提升设备造型设计中的关键环节之一。钢丝绳在运转中受有许多应力的作用和各种因素的影响，如静应力、 动应力、 弯曲应力、 扭转应力和挤压应力等，磨损和锈蚀也将损害钢丝绳的性能。综合考虑以上应力因素的精确计算是很困难的，目前国内外都是按静载荷近似计算的。我国是按煤矿安全规程的规定来设计的，其原则是：钢丝绳应按最大静载荷并考虑一定的安全系数来进行计算。安全系数是指钢丝绳钢丝拉断力的总和与钢丝绳的计算静拉力之比。但是应当注意，安全系数并不代表钢丝绳真正具有的强度储备，只不过表示经过实践证明在此条件下钢丝绳可以安全运行。 一、单绳缠绕式 (无尾绳 )立井提升钢丝绳选择计算图 2-5 所示为一立井单绳提升钢丝绳计算示意图。钢丝绳的最大静拉力作用于A 点处，其值为：czpHgQQgQmax(2-1) 式中：maxQ为钢丝绳承受的最大计算静载荷；Q为一次提升的有益载荷zQ为容器质量；p为钢丝绳每米重力；cH为钢丝绳悬垂长度，zsjcHHHH。jH为井架高度；sH矿井深度；zH为容器装载高度。根据煤矿安全规程对安全系数的规定，必须满足下式：acZBmpHgQQgS0（2-3）式中： ma为新钢丝绳的安全系数。一般钢丝绳的平均比重近似取0.09 Ncm3，于是有下式：)/(10000mNSp（2-4）将式 (24)代入式 (23)并化简整理得：)/(1 0 000mN HmSgQQgpC aBZ（2-5）代人 0的值后，得出选择每米钢丝绳重的公式为：)/(11. 0mN H mgQQgpC aZ（2-6）由于实际所选钢丝绳的0不一定是0.09 N cm3，因此所选绳是否满足安全系数的要求必须按实际所选每米绳重按下式进行验算，即所选绳的实际安全系数为：CZgq apHgQQQm（2-7）二、多绳摩擦提升钢丝绳计算特点图 2-5 钢丝绳计算示意图图 2-6 所示为多绳摩擦提升钢丝绳计算示意图，图中是尾绳环高度，可按下式计算：SHHgh5 .1式中：gH为过卷高度， m，S为两容器的中心距，m；hH为容器卸载位置至天轮中心线的距离，m，zH为容器卸载高度，m。图 2-6 中的0H为尾绳最大悬垂长度，m。多绳摩擦提升钢丝绳计算特点为：(1)有 n 根提升钢丝绳，每根绳承受的终端载荷为(Q+Qz)/n；(2)有 n1根尾绳，设每根尾绳每米重力为q Nm，而且根据主、尾绳每米重力的不同，又有等重尾绳np=nlq、轻尾绳 npnlq和重尾绳npB ：若提升机用于有升降人员的竖井副井提升，根据煤矿安全规程规定，钢丝绳在卷筒上只能缠绕一层。但是如果B 比 B 稍大一点，所选提升机仍可满足宽度要求，但是要是B -B 的差值暂时固定在卷筒内。如果B -B 的差值较大， 则所选提升机的宽度不满足要求，则应采取措施： 一是另选强度较高的提升钢丝绳型号；二是把提升机卷筒直径增大一级。重新计算B 到满足 BB。根据煤矿安全规程规定：竖井主井提升的提升钢丝绳可在卷筒上缠两层，作双层缠绕时，提升钢丝缠在卷筒上的实际缠绕宽度B可按下式dDkDnHBp3330(3-6) 式中： Dp 为平均缠绕直径；K 为缠绕层数；n为错绳圈数。其中：22)(421ddkDDP（3-7）为了避免绳圈总在一个地方过渡，每季度要将提升钢丝绳错动1 4 圈，根据提升钢丝绳的使用年限，一般取n=24 圈。为了保证提升机在其设计强度范围内工作，使提升机的工作负荷不超过其设计值，还必须验算提升工作的最大静张力Fjmax及最大静张力差Fjc，使其满足所选提升机规定的数值Fjmax和Fjc，可按下式计算：maxmaxjzjFpHgQQgF(3-8) jcjcFpHQgF(3-9)式中：maxJF为提升机工作状态的最大静张力；jcF为提升机工作状态的最大静张力差；Q 为有益载荷；zQ为提升容器质量；p 为提升钢丝绳单位长度重力；H 为提升高度。提升机最大静张力Fjmax及最大静张力差Fjc在产品规格表中给出。