1 / 18 中国矿业大学银川学院课程设计说明书题目名称：煤矿主井提升设备选型设计系部：机电系专业班级：矿山机电10级机械一班学生姓名：学号：指导教师：日期： 2018.11.27 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 18 页0 / 18 目录一设计任务书2 二提升容器的确定.3 三钢丝绳计算.4 四选择提升机和天轮.5 五计算提升机与井筒相对位置.6 六初选提升电动机.7 七计算提升系统的变位质量.8 八提升运动学与动力学计算.9 一）、运动学计算.9 二）、动力学计算.11九电动机功率验算.12 十电耗及效率计算.13 十一总结.14 十二参考文献.15十三附录.16精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 18 页1 / 18 矿山系课程设计任务书一、煤矿主井提升设备选型设计题目某矿矿井年产量为105，矿井深度 150(M，装载高度 HZ=22M ，卸载高度HX=23M ，试选择该矿主井双箕斗提升设备。( 散煤容重可取 =0.9 吨/M3或0./M3，单水平开采 。二、设计要求根据所给已知参数，分别进行以下部分选型设计，并按要求绘图: 1. 矿井提升设备选型设计，并绘出提升机房设备布置示意图。2. 按要求写出选型设计说明书。2）说明书顺序如下: 封面一目录一说明书正文。图纸折叠好装入课程设计袋内。3）严禁图纸、说明书等复印或抄袭他人成果，发现雷同设计成绩一律不及格。4）图纸一律用 3 号图纸绘制，。说明书用16 开纸，内容应在 20-30P。三、示意图图 1-1 单绳缠绕式提升机箕斗提升系统1- 提升机； 2- 天轮； 3- 井架； 4- 箕斗； 5- 卸载曲轨； 6-煤仓；精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 18 页2 / 18 7- 钢丝绳； 8- 翻笼； 9-煤仓； 10- 给煤机； 11- 装载设备精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 18 页3 / 18 一、选择提升容器（1）提升高度H：H=Hz+Hs+Hx=22+150+23=195m 2）经济提升速度Vm: Vm=0.4=0.6=5.6m/s 式中 H 为提升高度 m ）； Hs 为矿井深度； Hx 卸载高度； HZ装载高度； 一次提升循环估算时间Tx: 初估加速度 a=0.8m/s 。求得 Tx：=61.8 s 式中 : a1提升加、减速度( 开始可假定加、减速度相等，对箕斗可暂取为0.8m/s2；容器爬行阶段附加时间，对箕斗可暂取为10s；容器装卸载休止时间，可暂取为10s 4）按式估算一次提升质量=5.8 吨式中 : 矿井年产量 吨/ 年）；提升能力富裕系数，对第一水平要求1.2 ；取 1.2 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 ，精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 18 页4 / 18 当矿井有两套提升设备时，c=1.15 ，只有一套提升设备时，c=1.25 ；t 日工作小时数，取14 小时；br年工作日，取300 天；根据以上结果可知：应该选用名义装载量6t 的 JL6 型的单绳箕斗。其有关数据是：自重Qz=5t，容器全高Hr=9.45m，有效容积V=6.6m3，两箕斗中心距S=1.87m。实际载重量Q：Q= V Q=0.96.6=5.94 t 式中 : V箕斗的有效容积，m3 ；散煤容重可取 =0.9吨/M3 二、选择提升钢丝绳1）钢丝绳最大悬垂长度Hc，预估井架高度Hj=30m：Hc=Hj+Hs+Hz=30+150+22=202m Hc钢丝绳最大悬垂长度，m ；Hj井架高度， m ；此值在计算钢丝绳时尚不能精确确定；可采用下列数值：罐笼提升Hj=1525m ；箕斗提升Hj =30 35m ；取其为 30 Hs矿井深度， m ；2）估算钢丝绳每M重量 P，计算：取钢丝绳抗拉强度=17000 kg cm2，安全系数ma=6.5。 4.1 千克 /M 式中 : Q 一次提升货载的重量，千克；Qz容器的自身重量，千克；Ma安全系数煤矿安全规程规定，主井箕斗提升，ma 大于等于6.5 ，取ma=6.5；P钢丝绳每M重量，千克 /M；故选用钢丝绳，43NAT6X9股1+6+12）NF1665ZZ1190663GB1102-74 ，其技术特征为：钢丝绳直径d=43mm ；钢丝直径 =2.8mm ；钢丝绳全部钢丝断裂力总和Qq=1190000 千克；每 M重 P=6.63 千克 M ；钢丝钢丝绳极限抗拉强度为B =17000kg cm2； 6.5式中Qq 所选钢丝绳全部钢丝破断拉力总和，N；Q+QZ+pHc 货载、容器、钢丝绳重量总和；安全系数煤矿安全规程规定，主井箕斗提升，大于等于6.5 ，取 =6.5 由于实际安全系数大于6.5, 故校核安全，所选钢丝绳满足安全要求。三、选择提升机和天轮选择提升机的主要参数有：卷筒直径D；卷筒宽度B；提升机最大静张力Fjmax 及最大静张力差Fjc (1提升机卷筒直径D：80 43 3440 mm 1200 2.8 3360mm 取卷筒直径 D =3500mm。(2 计算作用在提升机上的最大静张力和最大静张力差最大静拉力Fjmax Fjmax=Q+QZ+PH=(11000+6.63*195*10=122928.5N最大静张力差FJCFJC=Q+PH=(6000+6.63*195*10=72928.5N(3) 由 D、Fjmax、 FJC选择提升机可选用 2JK-3/13.5型单绳缠绕式提升机，滚筒直径D=3.5m.滚筒宽度 B=1.7m.最大静张力为 170kN,两绳的最大静张力差为115kN. 两筒中心距为1.84m 4）验算滚筒宽度B 首先考虑单绳缠绕=1079.8 mm 最大外偏角精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 18 页7 / 18 =0.79式中： B滚筒标准宽度，B=1.7m； s两箕斗中心距，从表3-1 查得 S=1.87m a两滚筒之间的间隙，不同型式的提升机不尽相同，可通过提升机规格表中的有关参数计算得出；查得2JK-3.5 型提升机两滚筒中心距为1.84M，故 a=1.84-1.7=0.14M d钢丝绳直径，d=0.04M；钢丝绳缠在滚筒上的绳圈间隙，一般取23 毫 M ；取其为3 毫 M Lx钢丝绳弦长 ,m；（2）最大内偏角=0.28分析上述结果，完全符合煤矿安全规程的要求，所以是安全的。5. 验算提升机滚筒的下出绳角=47.2 +3.98 =51.18 15由于实际出绳角大于允许值15，因此是安全的。（6）提升机与井筒相对位置图，见附录一五、初选提升电动机（1）电动机的功率k矿井阻力系数，取k=1.15 ；减速器传动效率，二级减速器取=0.85 ；动力系数，取=1.2 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 18 页8 / 18 (2) 估算电动机的转速i- 为减速器的传动比 D-滚筒直径d=12530N.m2 =2.58 (4) 确定提升的实际最大提升速度六、计算提升系统的变位质量1. 直线运动部分的变位质量Ml=Q+Qz+2PLp+MqLq =4940+5000*2+2*6.63*315.37+0 =20181.8kg Lp=Hc+Lx+3 D+30 =202+50.4+30+3*3.14*3.5+0 =315.37 m 3 D滚筒上缠绕三圈摩擦圈绳长 30实验用钢丝绳长度H提升高度Hc钢丝绳悬垂长度Lx钢丝绳的弦长2. 旋转运动部分的变位质量精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页，共 18 页9 / 18 提升机 ( 包括减速器 的变位质量mj 和天轮的变位质量mt 可以在它们的技术规格表中查出，不必计算。天轮：mi=1133kg 提升机 /a1 = (5.8-1.5/1.2 = 3.6sh1=(Vm +V0t1/2 =(5.8+1.5*3.6/2 =13.14m主减速阶段t4=(Vm -V4/a3=t3/2=(5.8+0.5*6.5/2=20.5m爬行阶段行程：考虑电控系统自动二次给电参照表 8-1 取h4 = 3m ； V4 = 0.5m/s爬行时间：t4 = h4 /V4 = 3/0.5 = 6 s等速阶段：h2=H -h0-h1-h3-h4=195 -2.35 -13.14 -20.5 -3=156m t2=h2/Wm=156/ 5.8=27s抱闸停车时间t5=1s 一次提升循环时间：Tx=t0+t1+t2+t3+t4+t5+ =3+3.6+27+6.5+6+1+10 =57 s 此值小于选择容器所估算的一次提升时间T=62 s,故以上运动学参数选择合适。4. 提升速度图见附录二5. 提升设备生产能力年实际提升能力：提升能力富余系数( 二) 动力学计算1. 初加速阶段F0=KQ+PH+a0 =1.1559400+66.3 195+71562 0.5 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页，共 18 页12 / 18 =117019.5N F0 =F0-2PH0 =117019.5-26.63 10 2.35 =116707.9N 2. 主加速阶段F1=F0+(a1-a0 =116707.9+71562(1.2-0.5 =166800 N F1 =F1-2PH1 =166800-26.63 10 13.14 =165058N 3. 等速阶段F2 =F1 -a1 =165.58-715621.2 =79183.6NF2 =F2-2PH2 =79183.6-26.63 10 156 =58498N 4. 减速阶段由于采用自由滑行减速方式，主电动机已从网上断开；F3 = F3 =05. 爬行阶段F4 =KQ-p =55779.3N F4 =KQ -PH = 1.1559400-66.3195 =55580N 提升力图见附录八、电动机功率验算（一）按电动机允许发热条件计算1. = =2.876 1011精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页，共 18 页13 / 18 2. 求等效时间= 0.5 Pd 因此从温升条件看，预选电动机是合适的（二）按正常运行时电动机过负荷能力验算力图中最大的拖动力F1=166800 N 0.75Fe=0.752.5892328=178654N 0.75Fe F1故满足要求（三）特殊过负荷能力验算FT=(Q+PH=1.1(5000+6.63*195*10=69221.35NFT/Fe =0.75 0.9 =0.92.58=2.3 0.9 FT/Fe 故满足要求九、电耗及效率计算（1）一次提升电耗 = = 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 15 页，共 18 页14 / 18 + =3140715 = 2.39 107 J/ 次（2）吨煤点耗W2 = W1 / m = 2.39107 / 5.94 = 4.02106J/ t (3) 一次提升有效电耗Wy= 1000mgH = 1000* 5. 94* 10* 195= 1. 16 107 J/ 次(4) 年电耗Wa=W2An=4.02 106 10 1050000=4.221012J/ a (5) 提升设备的效率 =Wy/W1=1. 16 107 / 2.39 107 = 0.49 提升设备选型设计完成。总结矿井提升设备是联系矿井井底生产和地面生产运输的重要枢纽, 是矿山运输的咽喉. 矿井提升设备的设计是否合理直接影响矿井生产的成本和效率。通过本次设计，要根据设计的具体要求结合实际情况, 并根据相关的计算公式, 选择合适的提升容器。提升钢丝绳也是提升设备的重要组成部分, 提升钢丝绳的选择是否合理直接关系着提升设备的安全可靠性和经济性, 因此我们要严格按照要求选择合适的钢丝绳。确定提升机卷筒的直径和宽度并对其进行严格的校核, 并选择合适的天轮。对提升设备进行运动学和动力学计算, 计算出各个提升阶段的速度等。选择合适的拖动和控制设备. 对提升机的每一部分我们都要进行严格的设计, 以便使其达到所需的工作要求。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 16 页，共 18 页15 / 18 参考文献1 洪晓华矿井运输提升M 中国矿业大学出版社，2005.06 2 陈维健齐秀丽矿山运输与提升设备 M 中国矿业大学出版社，2018.01 3 毛君 煤矿固定机械及运输设备 M.北京：煤炭工业出版社 2018.06 4 孙恒，陈作模.机械原理 M. 北京：高等教育出版社，2001.05 5 濮良贵 . 纪名刚 . 机械设计 M. 北京：高等教育出版社，2001 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 17 页，共 18 页16 / 18 附录附录 2 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 18 页，共 18 页