落地式多绳摩擦提升机选型验证计算

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[摘 要]矿山提升系统主要用途是提升物料和人员的安全升降。从它的设计选型到采购安装再到安全运行和保养。所以合理选型对提升系统高效运行和安全使用有着重要的意义。

[关键词]提升系统；选型计算

中图分类号：TD534.3 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）35-0354-02

1、主井提升系统简介

假设A矿山提升机采用落地式多绳摩擦式提升机型号：JDMK-4.5×4（Ⅲ），主滚筒与天轮直径φ4.5m，设计提升速度9.5m/s，提升高度为560.5米。箕斗采用14.2m3底卸式，额定载荷30吨，自重22.519吨。平衡锤重量37吨，计量漏斗容积14.2 m3，载荷30吨，计量装置自重18吨，提升首绳钢丝绳4根，三角股钢丝绳，结构6VX37S+FC，直径φ44mm，最小破断拉力1200.0 （KN）；罐道绳6根，直径φ45，拉力1746（KN）。平衡尾绳三根，结构35W×7，直径φ48mm，最小破断拉力1300.0（KN）。主电机型号：ZKTD285/75，额定功率2240KW。

2、提升机设计依据数据

1、矿山设计规模An=200×104t/a。2、矿山工作制度：每年330d，每天3班，每班8h。

3、矿石平均松散密度r=2.313t/m3，岩石平均松散密度r=1.8t/m3。4、箕斗卸载高度Hx=18m。

5、箕斗装载深度Hz=18m。 6、井筒深度Hs=524.5m。 7、箕斗采用多绳定量装载提升。

3.选型计算

3.1 箕斗提升高度： H=Hs+Hz+Hx

H=524.5+18+18=560.5m

3.1.1经济提升速度： Vj=（0.3～0.5）.√H

Vj=0.4H=0.4*√560.5=9.5m/s

3.1.2根据经济提升速度估算一次提升循环时间：Tx=2（Vj/α+H/Vj+U+θ）

箕斗数据取决于提升加速度升降物料时αQ0.8m/s2，升降人员时αQ0.75m/s2，容器爬行阶段附加时间U=10s，每次提升终了后的休止时间θ=10s。

Tx=2（9.5/0.8+560.5/9.5+10+10）=160.5s

备注：该提升机为单箕斗提升，上提，下放各一次为一次有效提升循环时间。

3.1.3根据矿井年产量估算出一次提升循环时间，求出一次合理经济提升量Aj

Aj=AncafTx/3600brt

=200*10000*1.15*1.2*160.5/3600*330*19.5=19.12t

式中：C为提升不均衡系数，有井底矿仓时取1.1-1.15；An为矿井设计年产量；af为提升富裕系数1.2；t为提升设备每天工作小时数，单提升取19.5h，混合提升取18h；br为提升设备每年工作日数，一般为330天。

3.2箕斗计算：考虑为以后矿井生产能力加大留有余地，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，以较低的速度运行，降低能耗，减少运转费用。根据假设已知信息，从竖井多绳提升箕斗选型表中选定JDS-30型，进行以下推算。

3.2.1一次实际提升量： m=rv= 2.313*14.2 =32.84t（理论量）

式中：r为矿石的松散密度；v为标准箕斗的有效容积。

3.2.2一次实际提升时间： T’x=3600brtQ/Ancaf

=3600*330*19.5*19.12/2*200*10000*1.15*1.2

=80.24s取81s

3.2.3一次实际提升速度：

V’=a[T’-（u+θ） ]- √a？[T’-（u+θ） ] ？-4aH/2

=0.8*[ 81 -（10+10） ]- √0.8？*[ 81 -（10+10） ] ？-4*0.8*560.5/2

=5.02m/s

3.3 钢丝绳的选型计算

《煤矿安全规程》规定：钢丝绳应按最大静载荷并考虑一定的安全系数来计算。根据假设提升机钢丝绳已知参数，进行推算如下：

3.3.1箕斗提升：Hc=Hj+Hs+Hz=60+524.5+18=602.5m

Hj―井架高度，60m Hs―井口到井底车场水平的高度，m

Hz―箕斗提升时，由井口到卸载位置的高度，m

3.3.2设p1、p2、p3为首绳、尾绳、罐道绳钢丝绳每米质量kg/m

p1=80.8 N ，P2=106 N，P3=113 N（参考GB 8918C2006重要用途钢丝绳标准）

考虑矿井的提升深度和经济选型，首绳选用4根，三角股钢丝绳，结构6VX37S+FC，直径φ44mm，钢丝绳最小破断拉力1200.0 （KN）；尾绳3根，结构35W×7，直径φ48mm，最小破断拉力1300.0（KN），罐道绳6根，直径φ45，实测破断拉力1745KN。结合井建手册说醚橹ぃ选型符合标准。

3.3.3最大静张力： Qmax=Q+Qz+n1pHc+n2qHh

=300000+225000+4×80.8×602.5+3×106×20

=726088 N（726.088kN）

Qmax―钢丝绳承受的最大静载荷，N

Q―一次提升量，N Qz―容器重量，N

n1，n2―提升钢丝绳和尾绳的根数，

p，q―提升钢丝绳和尾绳每米重量，N/m

Hh―尾绳环长度，m Hc―钢丝绳悬垂长度，m

3.3.4最大静张力差 Qmax=Q+Qz-Qp+n1pH-n2qH

=300000+225000-370000+4×80.8×560.5-3×106×560.5

=157914.6 N（157.9146kN）

Qp―配重重量，N H―容器提升高度，m

3.3.5提升主绳安全系数

升降物料时：m物=nQ/（Q物+Qc+nPHc）g=9.568

根据安全规程升降物料时M≤8.2-0.0005Hc结果7.899，所选钢绳满足要求。

3.4 提升运动学及动力学计算

已知参数选取，依据AQ2021―2008，竖井升降物料时最大速度不应超过0.6√H，该矿井提升高度为560.5，最大速度14.2m/s，滚筒直径4.5m，天轮直径4.5m。

加减速度：a1=a2=0.6～0.7m/S2 爬行速度：V4 =0.4～0.5m/S

爬行高度：h=3～5m；最大提升速度：υm= πDn/60=3.14×4.5×40/60×1=9.42m/s

υm―提升速度，m/s D―滚筒直径，m

n― 电机转速，r/min 　减速机速比，驱动方式为直连，无减速机

3.5电动机额定拖动力：

Fe=1000Peη/υm=1000×2240×0.92/9.4=219234 N

Fe―电机额定拖动力，N

Pe―电机额定功率，Kw

η/―机械传动效率。该提升机最大静张力差小于电机额定拖动力，满足要求

3.6 主导轮及天轮直径

依据AQ2021-2008，落地摩擦式提升机的摩擦轮，天轮，导向轮与钢丝绳直径之比不应小于90，与钢丝绳最粗钢丝直径之比不应小于1200.

90d1=3960mm

1200δmax=3880

4.提升机选型

（如表1）

5、结论

经以上计算，假设合理，故选方案2。

参考文献

[1] 金属非金属矿山在用摩擦式提升机安全检验检测规范，国家安全生产监督管理总局，2008