斜井串車雙鉤提升機構的設計
斜井串車雙鉤提升機構的設計,斜井串車雙鉤提升機構的設計,斜井,雙鉤,提升,晉升,機構,設計
湖南科技大學本科生畢業(yè)設計（論文）
摘 要
本設計主要對礦井生產所用的提升機械設備選型進行的一次合理選擇。 礦井提升設備的任務是沿井筒提煤、礦石、矸石。本設計通過選礦車、鋼絲繩、提升機、天輪、井架、電動機等來敘述提升機的設備選型。
在礦井提升中，應根據不同的用途，選用合適的鋼絲繩，揚長避短，充分發(fā)
揮它們的效能為此必須對其結構、性能及選擇計算方法予以了解。 斜井串車提升具有基建投資少和建設速度快的優(yōu)點，并且可以直接用礦車不需轉載。
為此，必須掌握礦井提升設備的結構、工作原理、性能特點、選擇設計、運轉理論等方面的知識，以做到選型合理，正確使用與維護，使之安全、可靠、經濟的運轉。
關鍵詞 提升機；鋼絲繩；電動機
-I-
ABSTRACT
This design mainly for the mine production uses the hoisting machinery and equipment selection and the reasonable choice.?The task of mine lifting equipment is to carry coal, ore, waste along the wellbore..?This design by dressing car, wire rope, lifting machine, pulley, derrick, etc. to describe the motor hoist equipment selection.
In mine, according to the different uses, wireroop, appropriate weaknesses, fullTheir effectiveness must be understood by the method of its structure, performance and selection..?Lifting has the advantages of low investment and fast construction speed, and can be directly used without reproduced tub.
Therefore, it is necessary to master the mine hoisting equipment structure, working principle, performance characteristics, choose design, operation theory and other aspects of knowledge, reasonable selection to do, the proper use and maintenance, safe, reliable, economic operation.
Keywords: hoist； wire rope； motor.
-II-
目錄
第一章 前 言…………………………………………………………………......1
1.1 斜井提升概述…………………………………………………………...1
1.2 礦井提升設備概述……………………………………………………...1
1.3 礦井提升設備的任務和特點…………………………………………...1
第二章 斜井提升方式的確定………………………………………………...3
2.1 計算條件………………………………………………………………...3
2.2 提升方式的確定………………………………………………………………...3
第三章 提升設備的選擇和計算……………………………………………..4
3.1 一次提升量和車組中礦車數的確定 4
3.1.1計算提升斜長 4
3.1.2根據礦車連接器強度計算礦車數 5
3.2 斜井提升鋼絲繩的選擇計算 6
3.2.1提升鋼絲繩端經荷重 7
3.2.2鋼絲繩單位長度的重量計算 8
3.3 提升機選擇計算 9
3.3.1滾筒直徑確定 9
3.3.2滾筒的寬度 9
3.3.3提升機的確定………………………………………………….10
3.4 提升機結構和作用…………………………………………………….11
3.4.1主軸裝置………………………………………………………..11
3.4.2減速器…………………………………………………………..11
3.4.3盤形制動器……………………………………………………..11
3.4.4液壓站…………………………………………………………..11
3.4.5深度指示器…………………………………………………….12
3.4.6操作臺………………………………………………………….12
3.5 提升系統(tǒng)的確定 12
3.5.1固定天輪的選擇 13
3.5.2井架高度的確定 13
3.5.3滾筒軸中心至天輪中心的水平距離確定 13
3.5.4鋼絲繩的內外偏角 14
3.5.5鋼絲繩的仰角 14
3.5.6提升電動機的預選 15
3.6 提升系統(tǒng)的變位質量 16
3.6.1各變位質量 16
3.6.2提升系統(tǒng)的變位質量 16
3.7 提升系統(tǒng)的運動學 16
3.7.1 重車在井底車場運行 17
3.7.2 重車在井筒中運行 17
3.7.3重礦車在進入棧橋后的運行階段 18
3.7.4一次提升循環(huán)時間 18
3. 8 提升系統(tǒng)動力學 18
3.8.1重礦車在井底車場階段 18
3.8.2礦車在井筒中運行段 19
3.8.3重車在棧橋上運行段 19
3.8.4 等效力計算 19
3.8.5 等效功率 20
第四章 驗算及其耗能………………………………………………………...20
4.1 實際提升能力的驗算及自然加、減速度 20
4.1.1 每年實際提升能力 20
4.1.2富裕系數 21
4.1.3自然加減速度 21
4.2 耗電量及其效率計算 22
4.2.1提升耗電量 22
4.2.2提升設備效率 23
第五章 提升電控設備的選擇……………………………………………….23
5.1 選擇高壓開關柜……………………………………………………… 23
5.1.1選擇磁力控制站……………………………………………….23
5.1.2選擇高壓接觸換向器………………………………………….24
5.2 轉子電阻的計算與選擇…………………………………………….…24
5.2.1第一預備級電阻的計算……………………………………….24
5.2.2第二預備級電阻的計算……………………………………….24
5.2.3主加速級電阻公比q的確定…………………………………..25
5.2.4各級電阻的計算……………………………………………….26
5.2.5計算啟動時間和通電持續(xù)率………………………………….27
5.2.6各級電阻啟動電流計算……………………………………….29
5.2.7選配電阻箱…………………………………………………….29
5.2.8繪制啟動特性曲線…………………………………………….30
第六章 總結………………………………………………………………........32
附錄 34
參考文獻…………………………………………………………………………………....35
致謝…………………………………………………………………………………………...36
-V-
第1章 前 言
1.1斜井提升概述
中小型礦井主要開采方式之一是用斜井串車提升。
用斜井串車提升具有投資小和基建快的優(yōu)點。尤其在采用單鉤提升時，井筒斷面小，鋪設軌道少，更能節(jié)約資金。但是，單鉤串車的生產力低。年產量較大的礦井（大于21萬噸），宜用雙鉤串車提升。
斜井坡度大于25°時，用串車提升煤炭容易灑出來。此時宜改用箕斗提升。斜井箕斗也需要裝卸設備，所以投資較少，設備的安裝時間也長。并且需要另建一套副井提升設備。因此坡度較小時，盡量采用串車提升。不過，箕斗提升許用的速度大，停車時間短，所以在年產量大時（45萬噸以上）不論坡度大小皆需選用箕斗提升。
設計規(guī)范曾規(guī)定年產量達90萬噸方宜選用膠帶輸送機。擔有的設計單位建議，只要技術經濟條件合理，經過方案比較，可在年產量60萬噸時選用膠帶輸送機。
斜井中人員的運送一般多用人車。
在傾斜角較大的斜井，有時用斜井臺車，臺車又稱斜井罐籠。它是在傾斜的底盤上裝三角架，形成承載礦車的平臺。
上訴各種斜井提升設備，都可以用于礦山暗斜井、上山、下山以及露天礦斜坡道的提升和下放工作。由于串車提升設備簡單，安裝容易，所以使用比較廣泛。
1.2礦井提升設備的概述
礦井提升設備的任務是沿井筒提升煤炭（或礦石）、矸石，下放材料，升降人員和設備，所以礦井提升設備是聯系井下與地面的重要生產設備，它在整個綜合機械化生產中占有重要位置。
隨著礦井技術的改造的進程，提升設備在高速、大型、自動化方面都有飛速的進步。近代化提升設備已發(fā)展成為大型機械——電氣機組或機組群?；酚行лd重在國外已超過50噸；提升速度接近20米/秒；拖動功率10000千瓦以上；在拖動控制方面已廣泛采用了集中控制及自動控制設備。
1.2礦井提升設備的任務和特點
礦井提升設備的任務是沿井筒提升煤炭(或礦石）、矸石、運送材料、升降人員和設備等，它是礦山固定設備之一，是礦山井下生產系統(tǒng)和地面工業(yè)廣場相連接的樞紐、礦山運輸的咽喉。因此，礦井提升設備在整個礦山生產中占有極其
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重要的的地位。
礦井提升設備的特點是：
安全性。這是指礦井提升設備不能發(fā)生突然事故。由于礦井提升設備運轉的安全性，不僅直接影響整個礦井的生產，而且還涉及人員的生命安全，因此《煤礦安全規(guī)程》對礦井提升設備的安全性提出了極嚴格的要求。
（2）可靠性。這是指礦井提升設備能夠可靠的連續(xù)長期運轉而不需要在短期內檢修，礦井提升設備是周期動作式輸送設備，工作任務艱巨，需要頻繁的啟動與停機，故其機械設備必須可靠，并且要求能夠可靠的長期運轉而不在短期內大修。
（3）經濟性。礦井提升設備是一大綜合機械—電氣設備，其成本和耗電量都很高，故要求其具有很好的經濟性。
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第二章 斜井提升方式的確定
2.1計算條件
礦井年產量： =45萬噸
井筒斜長： L=600米
井筒斜角：
工作制度 ：年工作日br=300天，日工作實數t=14小時
煤的松散容重： =0.95t/
提升方式：采用一噸礦車單一水平提升
采量，一噸固定式車廂式礦車
提升不均衡系數：（《煤礦工業(yè)設計規(guī)范》規(guī)定，有井底煤倉時為1.10~1.15，無井底煤倉時為1.20.
井底車場甩車增加的運行距離：
串車在井口棧橋上的運行距離：
2.2提升方式的確定
根據原始資料可選用斜井串車提升。
斜井串車提升用的車場分平車場和甩車場兩種，根據傾斜角和年產量等數據最后確定選用雙鉤平車場串車提升。
如下圖，在雙鉤平車場上串車開始提升時，空串車由井口車場推車器低速向下推進，重串車也以相同的低速由井底車場重車線上提。當空串車與重串車全部進入井筒后，開始主加速階段。在主加速階段和等速階段內串車走完井筒全程。重車出井后，提升機制動，礦車借慣性前進。此時，自動或手動把鋼絲繩的鉤頭由重串車摘下并掛到空串車上，打開線上的阻車器，準備推車下放?？沾嚨骄总噲鲞M入空車線，摘掛鉤后，也為下一循環(huán)做好準備。有時，提升速度較大，重串車不宜以此過高的速度在車場和地面運行，則需在井筒內減速。
圖2.1 斜井平車場雙鉤串車提升系統(tǒng)
第三章 提升設備的選擇與計算
3.1 一次提升量和車組中礦車數的確定
3.1.1計算提升斜長
（3.1）
一次提升持續(xù)時間的確定：
初步選定的最大速度（《礦井安全規(guī)程》規(guī)定斜井串車提升最大
速度不超過5m/s），
計算每次提升的持續(xù)時間：
（3.2）
小時提升量:
（3.3）
其中 —提升能力富裕系數。主井設備對于第一水平留有20%的富裕能力。這里取=1.15.
一次提升量M：
（3.4）
一次提升礦車數：
（3.5）
式中： —裝載系數 當傾角在
20°以下
—煤的松散密度，
V—礦車容積，MG1.1—6型礦車的容積為
通過計算算出n值位小數時，考慮到利用串車型號，取一次提升礦車數為9。
3.1.2根據礦車連接器強度計算礦車數
礦車沿軌道上提時，會有來自斜面的阻力，阻力都由礦車連接器承受，所以礦車數的多少由連接器強度決定。礦車連接器強度一般容許承受拉力60000N，因此，礦車連接器強度容許的礦車數為
（3.6）
式中：
礦車的載貨量
自身質量
礦車運行摩擦阻力系數，礦車系數取
重力加速度，
計算中，，即礦車連接器強度滿足要求，礦車數應確定為。即礦車數9輛。
3.2 斜井提升鋼絲繩的選擇計算
提升鋼絲繩是礦井提升設備的一個重要組成部分，它直接關系到礦井正常生產、人員生命安全及經濟運轉。在礦井提升中根據用途選用合適的鋼絲繩揚長避短充發(fā)揮它們的作用。
決定鋼絲繩的類型首先應按以下原則確定：
1.使用中不松股
2.符合使用場合及條件
3.特別注意作業(yè)的安全。
同時還應考慮以下因素：
1.在靜筒淋水大水的酸堿度高，以及在出風井中，由于腐蝕嚴重應選用 鍍鋅鋼絲繩。
2.在磨損嚴重條件下，使用的鋼絲繩，如斜井提升等，應選用外層鋼絲盡可能粗的鋼絲繩。
3.彎曲疲勞為主要損壞原因時，應選用接觸式或三角股繩。
4.實踐證明，提升鋼絲繩用同向捻繩較好，多繩摩擦提升用左右捻各半，單繩纏繞式提升鋼絲繩的選用原則是：為防止纏繞是松捻，鋼絲繩的捻向應與繩在滾筒上纏繞時的螺旋線方向一致，目前單繩纏繞多為右旋，所以多選右同向捻繩。
5.罐道繩最好用半密封繩或三角股繩，表面光滑，耐磨損。
6.用于溫度高或有明火的地方。如矸石山等，最好用金屬繩芯鋼絲繩。
提升鋼絲繩是提升系統(tǒng)中重要的組成部分，所以《煤礦安全規(guī)程》對其有明確的規(guī)定。雖然近些年來，對于鋼絲繩的重視與檢測已經加強，但還是會每年發(fā)生事故。
預防斷繩的措施：
(1) 合理選擇鋼絲繩。
(2) 正確使用、維護鋼絲繩。
（3) 防卡箕斗松繩。
（4) 防過卷。
（5 ) 預防過大的慣性力和沖擊力。
（6） 防過載。礦車的掛載數量不能超標。
（7) 按《煤礦安全規(guī)程》的要求要定期做各項檢測，確保安全可靠，以免發(fā)生事故。
(8 ) 加強對司機和信號工的安全培訓，強化安全意識，增強責任心和提高分析處理實際情況的能力。信號工與司機協(xié)調配合嚴格按照《規(guī)程》操作。
（9) 對提升設備的調整和維修制定了切實可靠的措施，并嚴格落實。
（10) 及時更換新繩。根據《煤礦安全規(guī)程》，鋼絲繩有損耗時要及時更換新繩。
副井提升作業(yè)復雜多變通常以提升矸石為準來選擇鋼絲繩，但在選繩之后，應對提人的是鋼絲繩安全系數進行驗算，以保證安全。
圖3.1 斜井鋼絲繩計算圖
3.2.1提升鋼絲繩端經荷重
（3.7）
鋼絲繩懸垂長度
3.2.2鋼絲繩單位長度的重量計算
（3.8）
式中：
鋼絲繩在巷道內運行的阻力系數，取=0.20
鋼絲繩的公拉強度 ，取15500N
鋼絲繩安全系數暫取
根據上式計算的數值，查鋼絲繩規(guī)格表選擇標準鋼絲繩。斜井提升一般選用繩6×7股（1+6）繩纖維繩芯為標準鋼絲繩，因為這種鋼絲繩的鋼絲較粗耐磨。
直徑
鋼絲總斷面積
參考重量
鋼絲繩公稱抗拉強度（）
鋼絲繩
鋼絲
146
155
179
185
鋼絲破斷力總和
毫米（mm）
Kg/100米
Kg（不小于）
28.0
3.0
296.73
283.4
41500
45950
50400
54850
表3.1 所選鋼絲繩參數表
鋼絲繩的破斷力總和
鋼絲繩直徑d=28.0mm
單位長度重量
鋼絲繩的安全系數
（3.9）
所以符合《煤礦安全規(guī)程》的規(guī)定。
3.3 提升機的選擇計算
滾筒的直徑和寬度是纏繞式提升機的基本參數,《煤礦安全規(guī)程》對纏繞式提升機的規(guī)定:
理論和實踐都證明,繞經天輪及滾筒的鋼絲繩彎曲應力的大小,以及疲勞壽命,取決于滾筒和鋼絲繩直徑比。在同一鋼絲繩直徑條件下,滾筒直徑越大,彎曲應力越低;在不同繩子徑,相同卷筒直徑條件下,繩徑越小,即D/d越大彎曲應力越低。表明在不同的D/d彎曲條件下,鋼絲繩試驗荷載與其耐久性的關系。在相同試驗荷載時,D/d值越大,鋼絲繩承受的反復彎曲次數越高,壽命愈長。
3.3.1滾筒直徑確定
《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定對于安裝在地面的提升機，直徑與鋼絲繩直徑關系： （3.10）
式中:
Dg為提升機滾筒的直徑mm
d為提升鋼絲繩直徑d=28.0mm
由文獻[2]表3-1可選擇滾筒直徑為的雙滾筒提升機。
3.3.2滾筒的寬度
（3.11）
式中：
-------定期試驗用的鋼絲繩長度,一般取30m;
每半年剁繩頭一次，一次5m，以3年計算。
3---------為滾筒上纏繞的三圈摩擦繩;
4---------《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定為每季度將鋼絲繩移動1/4圈附加的鋼絲繩圈數;
ε--------取2.5mm，鋼絲繩在滾筒上纏繞時鋼絲繩間的間隙,滾筒直徑=2.5m,
Kc---------鋼絲繩在滾筒上的纏繞圈數,主斜井傾角23度,提升長度600m,取Kc=3
Dp-----鋼絲繩在滾筒上纏繞的平均直徑,
Dp=Dg+(Kc-1)d=2.5+(2-1)0.028＝2.528(m)
根據以上計算，可選擇2JK—2.5/20型雙滾筒提升機。具體參數如表3.2所示。
3.3.3提升機的確定
表3.2 2JK—2.5/20型雙滾筒提升機技術性能就
型號
滾筒
最大靜張力
最大靜張力差
提升高度
提升速度
電機轉速
傳動比
變位質量
2JK-2.5/20
個數
直徑m
寬度 m
t
t
一層
二層
三層
m/s
min/r
20
t
2
2.5
1.2
9
5.5
220
500
790
8.5
750
7.9
型號
兩滾筒中心距
減速器速比
滾筒中心高
mm
mm
2JK-2.5/20
1350
20
650
雙鉤提升時最大靜張力差為
根據驗算可知所選提升機合適。
3.4提升機結構及作用
礦井提升機主要由主軸裝置、減速器、盤形制動器、液壓站、深度指示器電氣控制設備、聯軸器、調繩聯鎖裝置等部件組成。?
3.4.1主軸裝置?
本系列礦井提升機的主軸裝置采用單繩纏繞式提升機。?
單繩纏繞式提升機，按其滾筒數目的不同，可分為雙筒和單筒提升機兩種：雙筒提升機在主軸上裝有兩個滾筒，其中之一用鍵固定在主軸上，稱為固定滾筒，另一個滾筒滑裝在主軸上，通過調繩離合器與主軸連接，稱為游動滾筒，將兩個滾筒做成這種結構的目的，是為了在必要時兩個滾筒可以做相對運動，以便調節(jié)繩長或更換水平。單滾筒提升機只有一個滾筒，一般用來做單鉤提升。但是在滾筒上固定兩根鋼絲繩，且其纏繞方向相反時，也可以作雙鉤提升，這時由于一根鋼絲繩送放，一根纏上滾筒表面得到了充分利用。不過，單鉤提升機作雙鉤提升時，繩長的調節(jié)則頗為不便，為此，可以把單筒提升機制成分離式的。
?鋼絲繩出繩方法：一般游動卷筒上的鋼絲繩應從下邊出繩，固定卷筒上的鋼絲繩為上邊出繩。
3.4.2 減速器
本系列礦井提升機采用行星輪減速器，這種減速器的特點是：體積小，自重輕，傳動效率高。根據已有資料介紹在傳遞相同的功率或扭矩的前提下，行星輪系減速器重量僅為定軸輪系減速器的20~50%。體積僅為15~60%。速比范圍也較大。?
3.4.3盤形制動器?
盤形制動器是盤閘制動系統(tǒng)的一部分，主要優(yōu)點是結構緊湊，重量輕，動作靈敏，安全性好，便于礦井提升自動化。為了是制動盤不產生變形，主軸不受附加軸向力，盤閘都成對使用，每一對叫做一副盤閘制動器。根據所要求的制動力矩的大小，沒每一臺提升機上可以同時布置兩副、四副或多副制動器。本系列提升機采用四副制動器。
3.4.4液壓站
?盤閘制動器的液壓控制系統(tǒng)是整個提升機的拖動類型、自動化程度相配合的。在直流拖動、自動化程度較高的系統(tǒng)中，由于系統(tǒng)的調速性能較好，機械閘一般只是在提升終了時起定車作用。而在交流拖動的提升系統(tǒng)中，制動器還要參與提升機速度的控制，因此，制動力矩必須在較寬的范圍內進行調節(jié)，所以，相應的液壓站應與之適應。液壓站主要用于控制盤形制動器。本系列產品共計有兩種液壓站，單筒礦井提升機液壓站、雙筒礦井提升機液壓站，其主要作用是：?
①可以為盤形制動器提供不同油壓值的壓力油，以獲得不同的制動力矩。?
②在事故狀態(tài)下，可以使制動器的油壓迅速降到預先調定的某一值，經過延時
后，制動器的全部油壓迅速回到零，使制動器達到全制動狀態(tài)。
③為盤形制動器，調繩離合器等提供壓力油。
雙筒礦井提升機采用手工調繩時，可同單筒礦井提升機采用同一型號的液壓站。
3.4.5?深度指示器?
深度指示器的作用是：（1）向司機指示提升容器在井筒中的位置；2）?容器接近井口停車位置時發(fā)出減速信號；3）?當提升容器過卷揚時，動作裝在深度指示器上的終點開關，切斷安全保護回路，進行安全制動；4）減速階段，通過限速裝置進行過速保護。?
JK型礦井提升機一般配備的深度指示器有多種，可以按使用要求任選。深度指示器的種類有：單繩牌坊式深度指示器，圓盤深度指示器傳動裝置、圓盤深度指示器、絲桿式粗針指示器和數字式深度指示器。本系列產品選用單繩牌坊式深度指示器。??
3.4.6操縱臺
?操縱臺是電控系統(tǒng)的人機界面，擔負著對提升機進行集中控制監(jiān)視，參量信號顯示的責任。在操作臺面上，裝有主要元件的標牌，如數字深度指示器、主令控制器、主令手柄、制動手柄、蜂鳴器、故障報警電鈴及開關按鈕指示儀表、?指示燈等。主令控制器的主令手柄和制動手柄分布在水平臺面上轉換開關和旋轉開關的兩邊。
3.5 提升系統(tǒng)的確定
圖3.2 斜井雙鉤平車場井口相對位置圖
根據圖3.2，可以進行如下計算。
3.5.1固定天輪的選擇
《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定：
地面天輪時，時
天輪直徑
查文獻[2]礦用固定天輪目錄表可選型固定天輪變?yōu)橘|量550kg
3.5.2井架高度的確定
(3.13)
=8.816-1.25=7.566（m） 取8m
式中：井口與天輪中心之間提升鋼絲繩的傾角,一般為6o～10o,此處取10o;
井口與天輪中心之間預選的提升斜長,取50m;
天輪的半徑;
3.5.3滾筒軸中心至天輪中心的水平距離確定
雙鉤固定天輪提升按內外偏角不超過。由于偏角的限制，可計算出 最小弦長。
按外偏角
（3.14）
按內偏角
（3.15）
式中： 滾筒寬度；B=2m
兩滾筒內側間隙；a=1.35-1.2=0.15m
兩天輪間距，即井筒中軌道中心距，
其中為礦車最突出部分寬度；S=880+200=1080mm
以作為提升機筒中心之間的水平距離，再求出鋼絲繩弦長為：
（3.16）
式中 ：
天輪的半徑
滾筒的半徑m
C為滾筒主軸中心與基座的中心距C=0.5(m)
3.5.4鋼絲繩的內外偏角
外偏角 （3.17）
符合《煤礦安全規(guī)程》
內偏角
（3.18）
符合《煤礦安全規(guī)程》
3.5.5鋼絲繩的仰角
下繩仰角
（3.19）
符合《煤礦安全規(guī)程》
上繩仰角
（3.20）
3.5.6提升電動機的預選
在進行提升設備選型時，需要對電動機預選，就是電力拖動裝置。一般情況下先預選電動機，動力學計算完后再進行電動機的驗算。
電動機功率： （3.20）
式中 ：
由提升機規(guī)格表查得的標準提升速度
減速器傳動效率，單級傳動時
電動機容量備用系數，取1.1—1.2.
查繞線式電動機產品目錄表可選用JR1512-10型電動機。技術特征見表3.3：
表3.3 用JR1512-10型電動機技術特征
型號
額定功率
額定電壓
電
流
轉
速
效
率
功率
因數
轉子電壓
轉子
電流
額定轉矩
轉子
轉動
慣 量
電機
重量
JR1510-10
kw
V
A
r/min
%
cos∮
V
A
Kg/
kg
480
6000
61.5
590
91.0
0.83
738
409
1.8
420
5150
按電動機額定轉數核算的提升鋼絲繩最大運行速度
（3.21）
3.6 提升系統(tǒng)的變位質量
在提升系統(tǒng)動力學方程中，有做直線運動的，有做旋轉運動的，為了便于方程的計算，可以用一個假想的集中在卷筒圓周圍表面的當質量來代替提升系統(tǒng)所有運動部分的質量，稱為總變?yōu)橘|量。
3.6.1各變位質量
電動機的變位重量
（3.22）
=
天輪的變位重量
提升機的變位重量
提升鋼絲繩的總長度
變位重量總計
3.6.2提升系統(tǒng)的變位質量
3.7 提升系統(tǒng)的運動學
《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定：傾斜井巷內升降人員或用礦車升降物料時，提升容器的最大速度。專用人車的運行速度不得超過設計最大允許速度。見附錄斜井平車場速度圖及力圖圖A。
其參數確定：
初始加速度：。
車場內速度：。
主加減速度：升降人員時：，升降物料時：《煤礦安全規(guī)程》對升物料的主加速度和主減速度無限制，一般可用0.5m/s也可稍大些，但要考慮自然加、減速度問題。
摘掛鉤時間：。
電動機換向時間：。
3.7.1 重車在井底車場運行
初加速階段 時間
距離
在車場內的等速階段
距離
時間
3.7.2 重車在井筒中運行
在井筒內的加速度階段
時間
距離
進入棧橋前的減速階段
時間
距離
3.7.3重礦車在進入棧橋后的運行階段
未減速階段 時間
距離
在線橋上的低速等速運行階段
距離
時間
在井筒內的等速階段
距離
=660—（30+30+12.6+12.6）=574.8（m）
時間
3.7.4一次提升循環(huán)時間
=（5+17.5+4.7+148.912+4.7+17.5+5+25）=228.312（s）
式中：θ為摘掛鉤時間， 電動機換向時間之和。
3.8 提升系統(tǒng)動力學
雙鉤平車場需要計算重車在軌道運行中的力學分析，為了簡化計算鋼絲繩及空重礦車運行中的傾角雖有變化，全部按井筒的傾角23°計算。見附錄斜井平車場速度圖A及力圖B。
3.8.1重礦車在井底車場階段
提升開始時
（3.23）
初加速終了時
低速等速開始時
低速等速終了時
3.8.2礦車在井筒中運行段
主加速開始時
主加速終了時
等速開始時
等速終了時
減速開始時
減速終了時
3.8.3重車在棧橋上運行段
末等速開始時
末等速終了時
末減速開始時
末減速終了時
3.8.4 等效力計算
（3.24）
（3.25）
3.8.5 等效功率
（3.26）
從以上計算可知，所選電動機容量是合適的。
電動機的過載系數校驗
（3.27）
由此可見，所選JR157—10型電動機是合適的。
第4章 驗算及其耗能
4.1 實際提升能力的驗算及自然加、減速度
由于一次提升循環(huán)的實際時間為228.312（s）為保證完成產量的一次循環(huán)時間則為243.58（S），顯然本設計提升能力有較大的容裕量，這有利于礦井挖潛。
4.1.1 每年實際提升能力
（4.1）
式中：（t）
4.1.2富裕系數
所以 上述選型設計合理可行。
4.1.3自然加減速度
若選用的加速度大于容器自然加速度時，則此提升機松繩速度大于容器運行速度，使下放鋼絲繩松弛。加速完畢等速運轉時，容器仍在做加速運動，直至把鋼絲繩拉緊，此時鋼絲繩將受到一個很大的沖擊載荷，有被拉斷的危險，為了防止這種事故，要求≤。
自然加速度為
（4.2）
式中：
——下放鋼絲繩作用在滾筒圓周上的力，N；
井筒傾角；
礦車數；
單個礦車自身質量，kg；
下放鋼絲繩端的變位質量；
串車組運行阻力系數；
天輪變位質量，kg，查天輪規(guī)格表可得。
若上提重車時選用的減速度大于由于重力、摩擦阻力產生的自然減速度，鋼絲繩運行速度即小容器上升速度導致松繩，嚴重時能使容器越過鋼絲繩發(fā)生壓繩與掉道事故。提升機停止時，容器還會上升一段距離，然后下落把繩猛然拉緊，使鋼繩受到很大的沖擊。為避免造成此種事故要求＜ 。
重串車的自然加速度為
（4.3）
式中 ：
每輛礦車載貨量kg；
上升鋼絲繩張力N；
上升鋼絲繩端變位質量，kg 。
（4.4）
4.2 耗電量及其效率計算
10.1提升耗電量
爬行段采用主電機控制，一次提升耗電量W
（4.5）
式中：
附屬設備耗電量的附加系數1.02
減速箱的傳動效率，二級傳動，
電動機的效率 ， 取
積分項按下式計算：
（4.6）
1度電=
噸煤電耗
式中：（t）
有益電耗
（4.7）
10.2提升設備效率
第5章 提升電控設備的選擇
5.1 選擇高壓開關柜
根據前面所選用的設備，可以選用提升機專用TGG型高壓開關柜，技術數據：外形尺寸：1000x1000x2000 mm，電流互感器變比，選擇變比為200/5
5.1.1選擇磁力控制站
根據所選絞車型號和電動機，選取型號TKD-A-1289,定子電壓6KV。容量 1000KW，配高壓開關柜TGG-6，主屏TKD-A-Z,轉子屏TKD-A-Z89，高壓換向器CG5-150N/63，動力制動接觸器CG5-150/6A，限位開關LX3-11H
5.1.2選擇高壓接觸換向器
根據以上設計，選接觸器型號為CG5-150N/63,技術數據：額定電壓6000伏， 額定電流150A ，極數為3極。
三.選擇動力制動裝置
選型號KZG，查《煤礦電工手冊》，選擇KZG規(guī)格為：KZG---300/320
5.2 轉子電阻的計算與選擇
5.2.1.第一預備級電阻的計算
根據驗繩要求，第一預備級產生的轉速應滿足
（5.1）
取
第一預備級電阻
式中： --------電動機轉子額定電阻
5.2.2第二預備級電阻的計算
電動機的額定轉差率（5.2）
與同步轉速對應的提升速度
初加速終止時的轉差率(5.3)
初加速時平均啟動力相對值
第二預備級電動機產生的轉矩相對值
第二預備級電阻
5.2.3主加速級電阻公比q的確定
用查曲線法確定q值
采用完全啟動
主加速級平均啟動力相對值
自然特性曲線上的臨界轉差率
(5.4)
(5.5)
由以上數據，查《煤礦電工手冊》（6），頁，圖2-1-5，得q=1.7,在直線的右邊
校驗
(5.6)
其中：--------自然特性曲線上對應尖峰力矩的轉差率
(5.7)
其中：--------自然特性曲線上對應切換力矩的轉差率
----加速度平均負載力相對值
(5.8)
5.2.4各級電阻的計算
電動機轉子固有電阻
(5.9)
表5.1 列表計算各級和各段電阻
各級電阻
計算值
各段電阻
計算值
5.2.5計算啟動時間和通電持續(xù)率
各級啟動時間計算
自然特性曲線上加速時間
(5.10)
其中：-------實際平均啟動力
------主加速段平均負載力
則可得
完全啟動
第二預備級啟動時間，取速度圖上時間
第一預備級啟動時間取0.75s
即： ==3.13s
=0.71s
各級電阻通電持續(xù)率計算
檢查井筒持續(xù)時間
其中：0.3 ------ 驗繩速度
首先預選電阻箱，并查的發(fā)熱時間常數T=555
故選
第二預備級
(5.11)
主加速級
5.2.6.各級電阻啟動電流計算
第一預備級啟動電流
(5.12)
第二預備級啟動電流
(5.13)
主加速級平均啟動電流
5.2.7 選配電阻箱
表5.2 根據計算所得各段電阻值JC%和啟動電流選擇電阻
電
阻
段
電阻值
JC%
平均啟動電流
一相電阻箱
計算值
采用值
計算值
采用值
計算值
允許值
箱號
片數
箱數
1.361
0.2175
0.1468
0.0793
0.0429
0.0232
0.0126
0.0067
1.36
0.22
0.145
0.08
0.04
0.02
0.01
0.005
40
12.58
8.77
11.02
12.24
12.
13.26
13.45
40
12.5
12.5
12.5
12.5
20
20
20
195.3
690.2
891
891
891
891
891
891
227
2x410
2x490
2x580
2x580
2x465
2x465
2x465
2/55#
302
2x42
3x90
3x60
3x36
3x24
3x12
3x9
合計
1.89
1.88
圖5.1 單項轉子電阻系統(tǒng)圖
5.2.8 繪制啟動特性曲線
表5.3 按下表計算各主加速級等于，，，時的相對轉差率
以為橫軸，為縱軸，繪出曲線
第一預備級為通過（=0，s=0）,( =0.35,s=1)兩點的直線
第二預備級為通過（=0，s=0），( =1.237,s=1)，（ 0.782）
圖5.2 啟動特性曲線
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第六章 總結
畢業(yè)設計是對我們最后一次知識的全面檢驗，是對我們所學基本知識、基本理論和基本技能掌握與提高程度的一次總測試，這是畢業(yè)設計的第一個目的。在校期間，我們已經按照學校課程進度學習了相關的機械知識，而且沒門科目也都進行了考試和檢測，主要是對于單科的學習程度，和理解的深度做了一個簡單的測試，但畢業(yè)設計不是單一地對學生進行某一學科已學知識的考核，而是著重考查我們運用所學知識對某一問題進行探討和研究的能力。為了做好畢業(yè)設計，我們不僅要有學科內的基本知識，還要具備扎實的課外知識，學校學習的基本知識完全不夠用作畢業(yè)設計，一定要具備很好的文字功底和基礎知識的運用的能力。通過畢業(yè)設計的制作，使我們發(fā)現自己的長處和短處以便在今后的工作中有針對性地克服缺點，也便于學校和畢業(yè)生錄用單位全面地了解和考察每個學生的業(yè)務水平和工作態(tài)度，便于發(fā)現人才。同時還可以使學校全面考察了解教學質量，總結經驗改進工作。
畢業(yè)設計的另一目的是培養(yǎng)我們的科學研究能力，使我們初步掌握進行科學
研究的基本程序和方法。畢業(yè)后，不論從事何種工作，都必須具有一定的研究和寫作能力。在黨政部門和企事業(yè)單位從事管理工作，就要學會搞調查研究，學會起草工作計劃、總結、報告等為此就要學會收集和整理材料，能提出問題、分析問題和解決問題，并將其結果以文字的形式表達出來。至于將來從事教學和科研工作的人，他們的一項重要任務就是科學研究。大學是高層次的教育其，培養(yǎng)的人才應該具有開拓精神，既有較扎實的基礎知識和專業(yè)知識，又能發(fā)揮無限的創(chuàng)造力，不斷解決實際工作中出現的新問題。既能運用已有的知識，熟練地從事一般性的專業(yè)工作，又能對人類未知的領域大膽探索不斷向科學的高峰攀登。
畢業(yè)設計的過程是訓練我們獨立進行科學研究的過程。通過畢業(yè)設計，可以使我們了解科學研究的過程，掌握如何收集整理和利用材料、如何觀察、如何調查、如何利用圖書館檢索文獻資料等方法。畢業(yè)設計是學習如何進行科學研究的一個極好的機會。因為它不僅有教師的指導與傳授，可以減少摸索中的一些失誤少走彎路，而且直接參與和親身體驗了科學研究工作的全過程，及其各環(huán)節(jié)是一次系統(tǒng)的、全面的實踐機會。此次畢業(yè)設計是檢驗我們在校學習成果的重要措施，也是提高教學質量的重要環(huán)節(jié)?？梢赃@么說，畢業(yè)設計是我們結束大學學習生活走向社會的一個中介和橋梁。畢業(yè)設計是我們大學生才華的第一次顯露是向祖國和人民所交的一份有份量的答卷，是投身社會主義現代化建設事業(yè)的報到書。一份畢業(yè)設計雖然不能全面地反映出一個人的才華，也不一定能對社會直接帶來巨大的效益對專業(yè)產生開拓性的影響。但它總是在一定程度上表明一個人的能力與才華，向社會展示自身的價值。做畢業(yè)設計在學業(yè)生涯中是一件值得留戀的事情。設計寫作過程中所喚起的對科學研究的極大興趣，所激發(fā)的對科學事業(yè)的滿腔熱情以及寫作中辛勤的耕耘導師的教誨，和拿到學位證書時激動人心的場面等，都會變成我們美好的回憶深藏在記億中。實踐證明畢業(yè)設計是提高教學質量的重節(jié)，是保證出好人才的重要措施。 附錄
斜井平車場速度圖及力圖
圖A 斜井平車場速度圖
圖B 斜井平車場力圖
參考資料
[1]李炳文，礦山機械[M]. 中國礦業(yè)大學出版社,2010
[2]中國礦業(yè)學院,礦井提升設備[M]. 煤炭工業(yè)出版社,1987
[3]毛君,煤礦固定機械及運輸設備[M].煤炭工業(yè)出版社,2006
[4]王志甫,煤礦固定機械及運輸設備[M].煤炭工業(yè)出版社,2009
[5]李福固,礦井運輸與提升[M]. 中國礦業(yè)大學出版社,2007
[6]中國礦業(yè)學院,煤礦電工手冊[M].煤炭工業(yè)出版社,1980
致謝
時間如白駒過隙，短短幾個星期的畢業(yè)設計終于結束了，有種長長出了口氣的感覺。今天能夠在這里來完成自己的畢業(yè)設計，首先要感謝我的父母，是他們給予了我大學深造的機會，其次還要感謝在這四年來辛辛苦苦教育我的老師們，是他們教授給我知識也教會了我如何做人，還要感謝與我同窗四年的同學，以及在此次給我以莫大幫助的大學的同學們，也感謝和我一起完成設計的同學，是大家一起攜手走了這段大學之中難忘的路子。
畢業(yè)設計能夠順利完成，還需要特別感謝指導我的老師們，正是是在他們的悉心指導下，我才得以順利完成設計的。老師們淵博的專業(yè)知識，嚴謹的治學態(tài)度，精益求精的工作作風，誨人不倦的高尚師德，嚴以律己、寬以待人的崇高風范，樸實無華、平易近人的人格魅力對我影響深遠。每一步都是在幾位老師們的悉心的指導下完成的，傾注了幾位老師們的大量的心血。在此，謹向各位老師們表示崇高的敬意和衷心的感謝謝！
同時，設計的順利完成，離不開其他各位老師、同學和朋友的關心和幫助。在整個的論畢業(yè)設計中，各位老師、同學和朋友積極的幫助我查資料和提供有利于畢業(yè)設計的建議和意見，在他們的幫助下，使我的畢業(yè)設計得以不斷的完善，最終幫助我完整的做完了整個畢業(yè)設計。在此，感謝同學在我的畢業(yè)設計過程中對我莫大的鼓勵與幫助。另外，要感謝在大學期間所有傳授我知識的老師，是你們的悉心教導使我有了良好的專業(yè)課知識，這也是這次畢業(yè)設計得以完成的基礎。
通過此次的畢業(yè)設計，我學到了很多知識，跨越了傳統(tǒng)方式下的教與學的體制束縛，在畢業(yè)設計過程中，通過查資料和搜集有關的文獻，培養(yǎng)了自學能力和動手能力。并且由原先的被動的接受知識轉換為主動的尋求知識，這可以說是學習方法上的一個很大的突破。在以往的傳統(tǒng)的學習模式下，我們可能會記住很多的書本知識，但是通過畢業(yè)設計，我們學會了如何將學到的知識轉化為自己的東西，學會了怎么更好的處理知識和實踐相結合的問題。
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