立井單繩纏繞式主井提升設備的選型計算過程案例綜述一、提升容器的選擇立井提升容器主要是箕斗和罐籠。在做方案設計時，可采用經濟提升速度的方法。一般認為經濟的提升速度為：（3-1）式中--提升高度（m）；一般情況下取中間值進行計算，即；對于箕斗提升（3-2）式中--礦井深度；--卸載高度，箕斗提升可取15～25m；罐籠提升可取為0；--裝載高度，箕斗提升可取18～25m；罐籠提升可取為0；根據經濟提升速度，可估算經濟提升時間：（3-3）式中--提升加、減速度(開始可假定加、減速度相等)，對罐籠可暫取為0.7～0.75m/s2；對箕斗可暫取為0.8m/s2；--容器爬行階段附加時間，對罐籠可暫取為5s；對箕斗可暫取為10s；--容器裝卸載休止時間，可暫取為10s；一次經濟提升質量為：（3-4）式中--礦井年產量（噸/年）；--提升富裕系數，對第一水平要求≥1.2；C--提升不均勻系數，有井底煤倉C=1.15；無井底煤倉C=1.2；t--日工作小時數，取14h；b--年工作日，取300天；根據計算所得，從表1.2立井單繩箕斗規格表中選取一次提升質量與之相近的標準箕斗；寫出所選箕斗的型號，容器質量（kg）,有效容積(m3)及兩箕斗在井筒中的中心矩S（m）等參數。實際一次提升質量Q（噸）為：Q=V（3-5）式中V--箕斗的有效容積，m3；--貨載的散集密度；t/m3。箕斗選定后因實際提升質量與經濟提升質量一般情況下不相等，所以要按實際提升質量Q，重新計算一下完成生產任務所需要的最大一次提升循環時間：（3-6）表1.2立井單繩箕斗規格表型號JL—3JL—4JL—6JL—8名義裝載質量（t）有效容積（m3）提升鋼絲繩直徑（mm)31.33144.43766.64388.843鋼絲繩罐道直徑（mm)32～50根據安全系數確定數量4剛性罐道規格380N/m鋼軌數量2箕斗質量（t）最大終端負荷質量（t）最大提升高度（m）箕斗總高（mm）箕斗中心距（mm）適用井筒直徑（m）1.88500778018304.54.49.5650865018304.55.012700945018704.5或55.514.5500925021005適應提升機型號2JK—2.52JK—2.52JK—32JK—1.52JK—32JK—1.5由此可估算出完成生產任務所需提升速度的最小值：（3—7）可作為選擇提升速度的依據，實際提升速度應根據實際所選提升機直徑、減速器減速比、提升電動機的額定轉速計算。關于選擇見提升機及提升電動機的選擇部分。二、提升鋼絲繩的選擇立井單繩纏繞式提升一般選用6×19的鋼絲繩，如條件許可也可選用線接觸鋼絲繩或異型股鋼絲繩。鋼絲繩品種選定后，就要具體確定鋼絲繩的直徑和型號參數。提升鋼絲繩的選擇按《煤礦安全規程》的規定，應采用最大靜載荷來進行計算并考慮一定的安全系數。各種提升設備用的鋼絲繩，懸掛時的安全系數，必須符合下列規定：（1）專用于升降人員的，不低于9；（2）升降人員和物料用的，升降人員時不低于9，升降物料時不低于7.5；（3）專用于升降物料的，不低于6.5；（4）多繩摩擦提升鋼絲繩，專用于升降人員的，不低于9.2-0.0005；升降人員或升降人員和物料用的,升降人員時不低于9.2-0.0005,升降物料時不低于8.2-0.0005；專用于升降物料的7.2-0.0005；以上各式中—鋼絲繩懸垂長度；對于立井單繩纏繞式提升鋼絲繩懸垂長度：（3-8）式中—井架高度，m；在井架高度尚未精確確定前，可近似選取為：罐籠提升，15～25m;箕斗提升30～35m；可按式（3-9）計算單繩纏繞式提升鋼絲繩每米重力：（3-9）式中QZ--容器質量kg；Q--次提升質量kg；--鋼絲繩中鋼絲的抗拉強度（Mpa=Ｎ／m2）；提升鋼絲繩可取為1550Mpa（新國標1570）或1700Mpa(新國標1670)。計算出鋼絲繩每米重力后，可從表1.2鋼絲繩規格表中選每米重力稍大于的鋼絲繩，并查出該繩全部鋼絲破斷力之和（N）及其它參數。可按式（3-10）驗算選定鋼絲繩的實際安全系數（3-10）若不小于規程規定，則此繩可用，寫出鋼絲繩標號：還要查出鋼絲繩的每米重力p，鋼絲直徑；若不滿足規程規定，則需重選鋼絲繩。可增大鋼絲繩直徑或加大，重新驗算直到滿足要求為止。需注意根據新國標GB8919—2006重要用途鋼絲繩標準，目前新出廠鋼絲繩力學性能參數表中給出的是鋼絲繩最小破斷拉力（KN），而鋼絲繩最小破斷拉力與鋼絲繩全部鋼絲破斷力之和不同，二者之間可按GB8919—2006給出的系數換算。鋼絲繩最小全部鋼絲破斷力之和=鋼絲繩最小破斷拉力×換算系數部分類型鋼絲繩的換算系數如下表3-3所示：表3-3鋼絲繩類別6×76×196×3718×76V×19換算系數1.1341.2141.2261.2831.177三、礦井提升機和天輪的選擇選擇提升機滾筒直徑D，是計算選擇提升機的主要技術數據。選擇滾筒直徑的原則是鋼絲繩在滾筒上纏繞時不產生過大的彎曲應力以保證其承載能力和使用壽命。我國《煤礦安全規程》規定，提升機滾筒直徑的確定與鋼絲繩直徑、鋼絲直徑的關系如下：對于地面使用的提升機（3-11）對于井下使用的提升機（3-12）式中D--滾筒直徑，mm；d--鋼絲繩直徑，mm，--鋼絲繩中最粗的鋼絲直徑，mm；其值可在鋼絲繩規格表3-3中查取。根據計算值選取標準的滾筒直徑。（二）提升機的最大靜張力和最大靜張力差的計算提升機是按提升機系列規定的許用最大靜張力和許用最大靜張力差設計出的,在選用時，應使實際負荷所造成的最大靜張力和最大靜張力差小于或等于許用和，以保證提升機能正常工作。（3-13）（3-14）根據上面計算的D、、值再進行寬度驗算。（三）提升機滾筒寬度的驗算初選提升機后，滾筒的標準寬度則為已知，然后根據工作時纏繞鋼絲繩所需的實際寬度進行驗算。工作時所需的滾筒寬度應容納以下幾部分長度的鋼絲繩：（1）提升高度H。（2）鋼絲繩試驗長度，根據我國《煤礦安全規程》規定，升降人員或升降人員和物料用的鋼絲繩，自懸掛時起每隔6個月試驗1次；專門升降物料用的鋼絲繩，自懸掛時起經過1年進行1次試驗，以后每隔6個月試驗1次。試驗時每次剁掉5m，如果繩的壽命以三年考慮，則試驗繩長為30m。（3）滾筒表面應保留三圈繩不動（稱摩擦圈），以減輕繩與滾筒固定處的拉力。（4）多層纏繞時，上層到下層段鋼絲繩每季需錯動1/4圈，根據繩子的使用年限，一般取錯動圈n′＝2-4圈。（5）纏繞在滾筒圓周表面上相鄰兩繩圈間隙寬度＝2-3mm。計算時，通常當滾筒直徑為3mm以上時，取＝3mm計算，其余取＝2mm計算。滾筒的實際容繩寬度由可以下公式求出：單滾筒或雙滾筒提升機，單層纏繞時，每個滾筒的實際容繩寬度為（3-15）滾筒的實際寬度為B，若B′≤B則繩在滾筒上可纏繞單層；若B≤B′≤2B則繩在滾筒上需纏繞兩層。單滾筒或雙滾筒提升機，多層纏繞時，滾筒的實際容繩寬度為：（3-16）單滾筒提升機作雙鉤提升時，滾筒的實際容繩寬度為（3-17）式中—提升機所需的滾筒纏繩寬度，mm； —單滾筒提升機作雙鉤提升時，纏繞和下放鋼絲繩間應留圈數，≥2圈； —多層經文緯武時平均纏繞直徑，即（3-18） —纏繞層數。若纏繞層數超過《煤礦安全規程》規定，則需改選直徑較大的提升機。并重新驗算滾筒寬度，直到纏繞層數滿足要求為止。（四）提升機標準速度、提升機減速器減速比及提升機型號的確定同一滾筒直徑和寬度的提升機可選配幾種不同減速比的減速器，同不同額定轉速的電動機配套可獲得多種提升速度，因此需綜合考慮各種因素的影響。按下式（3-19）。（3-19）計算出所選提升機在配不同轉速的電機和不同減速比時的提升速度填入下表，其中減速比i取值應與提升機規格表中i相對應，電動機額定轉速為近似值與實際值相差不大。（五）電動機的預選為了對提升設備進行動力學計算，應預選提升電動機。當提升電動機的功率大于200kw選用高壓電動機時，我國新建礦井一律采用6000V的額定電壓等級。初選提升電動機的依據是：電動機的功率、轉數及電壓等級三個方面的要求。按式（3-20）估算電動機功率（3-20）式中P′--提升電動機的估算功率，kw；k--礦井阻力系數，箕斗提升k＝1.15，罐籠提升k＝1.2；Q--一次提升貨載質量，kg；ηj--減速器傳動效率，單級傳動ηj＝0.92，雙級傳動ηj＝0.85；φ--考慮到提升系統運轉時，有加、減速度及鋼絲繩重力等因素影響的系數，箕斗提升φ=1.2～1.4，罐籠提升φ=1.4。電動機轉速按前面確定的額定轉速ne選取。按上面計算出來的P′與ne在電動機技術數據表中選用合適的電動機。所選提升電動機的轉數應與ne接近。此外，應選用過負荷系數較大者，以滿足對電動機的過負荷能力的要求。（六）確定提升機的實際最大提升速度電動機選出后，轉數確定，提升機實際最大提升速度Vm就可以按式（3-16）確定。式（3-16）中ne為已選出電動機的額定轉數，r/min。由式（3-16）計算出來的Vm將作為運動學、動力學計算的原始參數。必須說明，最大提升速度要受《煤礦安全規程》的限制。《煤礦安全規程》規定：（１）立井中用罐籠升降人員的最大速度不得超過下式求得的數值，但最大不得超過l2m/s；（3-21）（２）立井升降物料時，最大提升速度不得超過下式求得的數值。（3-22）式中H—礦井提升高度，m。（七）天輪的選擇根據計算出的天輪直徑由表3-5中選出與之接近的標準天輪直徑和天輪型號，并查出天輪參數。表3-4JK2-5m礦井提升機技術性能表序號型號滾筒鋼絲繩最大靜張力鋼絲繩最大靜張力差鋼絲繩最大直徑鋼絲繩內鋼絲破斷力總和最大提升高度或拖運長度鋼絲繩最大速度數量直徑寬度一層二層三層四層個mmN（kgf）mmkNmm/s12JK-2/11.5260000（6000）40000（4000）26439.51593465657906.5522JK-2/2051.732JK-2/301.32.54JK-2/11.5160000（6000）60000（6000）40000（4000）26439.52785978986.555JK-2/2051.76JK-2/301.32.572JK-2.5/11.5290000（9000）90000（9000）55000（5500）31608.52134569398.26.65.582JK-2.5/204.71.892JK-2.5/301.142.510JK-2.5/11.5190000（9000）90000（9000）55000（5500）31608.54118908.26.65.511JK-2.5/204.71.812JK-2.5/301.142.5132JK-3/11.5280000（8000）378762835989101066.6142JK-3/205.64.5152JK