矿用主井提升机设计.doc
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1、矿用主井提升机设计机电10-2班 胡坤坤 指导老师:李树平摘要:近几十年来,为了提高劳动生产率和各项经济技术指标,在世界范围内进行着对矿井的根本性技术改造,这种改造的趋向是向着更集中,更大型发展。矿井提升设备的任务是沿井筒提升煤炭、矸石、下放材料,升降人员和设备,所以矿井提升设备是联系井下与地面的重要生产设备,是矿山运输的咽喉,因此,它在整个综合机械化生产中 占有重要地位。随着科学技术的发展及生产的机械化和集中化,随着矿井技术改造的进程,提升设备在高效、大型、自动化方面都有着飞速的进步。近代化提升设备已发展成为大型机械-电气组或机组群。箕斗有效载重在国外已超过50吨,提升速度接近20米每秒;拖
2、带功率达10000千瓦以上;在拖动控制方面已广泛采用了集中控制及自动控制设备。本文的主要内容是对单绳缠绕式矿井提升机的选型设计。分为六个部分:第一部分是提升容器;第二部分是提升钢丝绳;第三部分是矿井提升机;第四部分是提升机与井筒的相对位置;第五部分是矿井提升运动学及动力学;第六部分是矿井提升机的拖动与控制。关键词: 提升机;提升容器;钢丝绳;选型设计;拖动控制Abstract:Be rate of production and various economic technique index signs for the sake of the exaltation labor in the l
3、ast several decades, carry on a reformation to the basic sex technique of the mineral well within the scope of world, what this kind of reforms incline to is a facing more concentrated, larger type development.The mineral well promotes the mission of equipments to be to follow a well tube to promote
4、 coal, Gann stone and descend to put material, ascend and descend personnel and equipments, so the mineral well promotes an equipments is contact the bottom of the well and ground of important produce equipments, is a mineral mountain the throat of conveyance, therefore, it occupies an important pos
5、ition in wholly comprehensively the mechanization the production.Because mechanization and concentration of the science technical development and the production turn, promote equipments along with the progress of the mineral well technique reformation at efficiently, large, automation the aspect all
6、 have to fly soon of progress. Modern ages turning to promote equipments has already developed to become large set or the machine sets of the machine-electricity. The Ji Dou effectively carries heavy abroad already more than 50 tons, promote speed to near 20 meters each; Drag along to take power to
7、reach to 10000 kilowatts above; Have already extensively adopted concentrated control and automatic control equipments in the aspects of dragging along to move control.The textual and main contents ties up the round type mineral well to promote choose of machine a design to the single rope. Is divid
8、ed into six parts: The first part is to promote container; The second part is to promote a steel wire rope; The third part is a mineral well to promote machine; The four-part cent is the opposite position which promotes machine and well tube; The fifth part is a mineral well to promote kinetics and
9、dynamics; The sixth part is a mineral well to promote drag along of machine to move with control.Key words: promotes machine Promote container Steel wire rope Choose a design Drag along to move a control第1章绪论51.1矿井提升机61.1.1矿井提升机的说明61.1.2矿井提升机的组成61.2多绳摩擦提升机71.2.1多绳摩擦提升机的分类71.2.2多绳摩擦提升机的结构71.2.3井塔式提升机
10、81.3提升机的选择与计算81.4提升容器91.4.1提升容器的分类91.4.2箕斗91.5钢丝绳101.5.1绳芯的分类及各类说明101.5.2钢丝绳结构选择101.5.3滚筒中心至井筒钢丝绳之间的水平距离Ls111.5.4钢丝绳弦长111.5.5钢丝绳的偏角11第2章 设备选型计算122.1计算数据122.2提升容器的确定计算122.2.1确定经济提升速度:122.2.2计算一次提升循环时间132.2.3根据矿井年产量和一次提升循环时间即可求出一次提升量132.2.4根据所选出的箕斗型号计算一次提升循环所需要的时间132.3提升钢丝绳的选择计算142.3.1选择计算142.3.2验算安全系
11、数162.4矿井提升机和天轮的选择计算162.4.1 卷筒直径的确定162.4.2提升机最大静张力和最大静张力差的计算172.4.3天轮的选择172.5确定提升机与井筒的相对位置182.5.1井架高度192.5.2提升机卷筒轴线至井筒提升中心线间的水平距离192.5.3钢丝绳弦长202.5.4钢丝绳的外偏角和内偏角202.5.5钢丝绳仰角212.6初选提升电动机222.6.1电动机的估算功率N222.6.2电动机的估算转数222.6.3确定提升机的实际最大提升速度232.7提升设备的运动学计算232.7.1提升初加速度的确定232.7.2提升主加速度的确定242.7.3提升减速度的确定252.
12、8提升设备动力学计算25第3章提升机主轴设计273.1主轴结构273.2选择联轴器283.2.1刚性联轴器283.2.2弹性联轴器28第1章 绪论 矿山提升机是矿山大型固定机械之一,矿山提升机从最初的蒸汽机拖动的单绳缠绕式提升机发展到今天的交变频直接拖动的多绳摩擦式提升机和双绳缠绕式提升机。矿井提升需要用一些专用的提升设备,主要有提升容积、提升钢丝绳、提升机、井架、装卸载设备以及一些辅助设备。提升机已经经历了170多年的发展历史,它是矿山井下生产系统和地面工业广场相连接的枢纽,因此矿山提升设备在矿山生产的全过程占有重要的地位。 提升机械设备是沿井筒(包括斜井及盲井)升降人员,提升煤炭、矿石、器
13、材的机械设备,是矿山的大型固定设备之一,是联系井下与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。矿井提升设备的主要组成部分是:提升容器、提升钢丝绳、提升机(包括机械及拖动控制系统)、井架(或井塔)及安装卸载设备等。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;7钢丝绳;8翻笼;9煤仓;10给煤机;11装载设备 对于煤层储存较浅,表土层不厚以及水文地质情况简单的倾斜以及缓倾斜煤层,一般采用斜井开采,有时,在开洞或竖井开拓的井中,深部水平延伸也采用斜井开拓。 斜井停车场串车提升,具有投资少,出煤快的优点,斜井串车一般适用于中小型矿井,井
14、筒倾角不大于25度。 中型矿井用双钩提升,双钩提升出量大,电耗小,但不能用水平提升。 矿井提升设备选型是否合理,直接影响到矿井的安全生产、基建投资、生产能力和吨煤成本。 对于斜井提升方式主要有串车、箕斗和带式输送机三种。串车提升一般用于井筒倾角小于25度的矿井,对于年产量在21万吨及其以下的矿井,一般采用单钩串车提升;当年产量达30万吨,而提升距离较短时,一般采用双钩串车提升。箕斗提升一般用于年产量45万吨以上,井筒倾角大于25度的矿井,箕斗一般采用后卸式箕斗。1.1矿井提升机1.1.1矿井提升机的说明 矿井井下和地面的工作机械是一种大型绞车,用钢丝绳带动容器(罐笼或箕斗)在井筒中升降,完成输
15、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。现在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。1.1.2矿井提升机的组成 矿井提升机主要由电动机、减速器、卷筒(或摩擦轮)、制动系统、深度指示系统、测速限速系统和操纵系统等组成,采用交流或直流电机驱动。按提升钢丝绳的工作原理分缠绕式矿井提升机和摩擦式矿井提升机。缠绕式矿井提升机有单卷筒和双卷筒两种,钢丝绳在卷筒上的缠绕方式与一般绞车类似。单筒大多只有一根钢丝绳,连接一个容器。双筒的每个卷筒各配一根钢丝绳,连接两个容器,运转时一个容器上升,另一个容器下降。缠绕式矿井提升机大多用于年产量在120万吨
16、以下、井深小于400米的矿井中。 摩擦式矿井提升机的提升绳搭挂在摩擦轮上,利用与摩擦轮衬垫的摩擦力使容器上升。提升绳的两端各连接一个容器,或一端连接容器,另一端连接平衡锤。摩擦式矿井提升机根据布置方式分为井塔式摩擦式矿井提升机(机房设在井筒顶部塔架上)和落地摩擦式矿井提升机(机房直接设在地面上)两种。按提升绳的数量又分为单绳摩擦式矿井提升机和多绳摩擦式矿井提升机。后者的优点是:可采用较细的钢丝绳和直径较小的摩擦轮,从而减小机组尺寸,便于制造;速度高、提升能力大、安全性好。年产量在120万吨以上、井深小于2100米的竖井大多采用这种提升机。立井提升容器主要是箕斗和罐笼。在同等条件下,箕斗与罐笼相
17、比,质量小,占井筒断面小,装卸载快,提升能力大,电动机功率小,提升效率高,便于自动化。缺点是用途单一,需设置煤仓及装卸载设备,需另设辅助提升设备,井架较高,井筒较深。可根据矿井生产能力的大小确定提升容器的类型。提升容器的类型确定后,就要计算提升容器的容量,并从容器规格表中选择标准容器,也可根据现场要求自行设计非标准容器。1.2多绳摩擦提升机由于矿井深度和产量的不断增加,缠绕式提升机的卷筒直径和宽度也随之加大,使得提升机卷筒体积庞大而笨重,给绘图、运输、安装等带来很大的不便。为了解决这个问题,1877年法国人戈培提出将钢丝绳搭在摩擦轮上,利用摩擦衬垫与钢丝绳之间的摩擦力来带动钢丝绳,以实现提升容
18、器的升降,这种提升方式称之为摩擦提升。与单绳缠绕式提升机相比,摩擦轮的宽度明显减小,而且不会因井深的增加而增大。同时,由于主轴跨度的减小而使得主轴的直径和长度均有所降低,整机的质量大为下降,而且由于提升机回转力矩的减小,使得提升电动机容量降低,能耗减小。1.2.1多绳摩擦提升机的分类多绳摩擦提升机可分为井塔式和落地式两种。1.2.2多绳摩擦提升机的结构(1)主轴装置 主轴法兰盘(或轮毂)与摩擦轮辐采用高强度螺栓连接,借助螺栓压紧轮辐与夹板间的摩擦力传递扭矩。这种结构便于拆装与运输,但制造要求较高,轴向两法兰盘的尺寸与摩擦轮轮辐尺寸应吻合,以便于连接。摩擦衬垫用倒梯形截面的压块把衬垫固定在筒壳上
19、。衬垫绳槽深为1/3绳径,槽距约为绳径的10倍。目前国内衬垫主要采用PVC和聚氨酯。(2)车槽装置为了使得钢丝绳直径不超过规定值,以保持各钢丝绳张力均衡,多绳摩擦提升机均设有车槽装置。(3)深度指示器多绳摩擦提升机是为了补偿钢丝绳蠕动和滑动对深度指示器装置的影响,设置了深度指示器自动调零装置。(4)减速器为了消耗及其传给井塔振动,有些井塔式摩擦提升机采用弹簧基础减速器。(5)尾声悬挂装置多绳摩擦提升设备一般均有尾绳,为了在使用圆尾绳时避免打结,在罐笼底部下方设有尾绳悬挂装置。1.2.3井塔式提升机井塔式的优点:布置紧凑省面积,不需设置天轮;全部载荷垂直向下,井塔稳定性很好,钢丝绳不裸露在雨雪中
20、,对摩擦因数和钢丝绳的使用寿命不产生影响。井塔式的缺点:井塔造价较高,施工周期较长,抗地震能力不如落地式;井塔式为了保证两提升容器的中心距离和增大钢丝绳在摩擦轮上的围包角,可设置导向轮。但与此同时却增加了提升钢丝绳的反向弯曲力,缩短的提升钢丝绳的使用寿命。1.3提升机的选择与计算矿井提升设备的选择计算是否经济合理,对矿山的基本建设投资、生产能力、生产效率及吨煤成本都有直接的影响。因此,在进行提升设备选择计算时,首先要确定提升方式,在确定提升方式时要考虑下列各点:(1)对于年产量大于60万吨的大中型矿井,由于提升煤炭和辅助提升任务较大,一般均设主井、副井两套提升设备。因为箕斗提升能力大、运转费用
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