斜井提升设备设计分析

王歆儒 李倩

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关键词：提升设备 设计 校验

中图分类号：TD50 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2018）03（b）-0111-02

斜井采用串车提升方式，担负全矿井矸石、设备、材料运送等辅助提升任务。

矿方已购置JK-3/31.5型单滚筒单绳缠绕式提升机一台，其滚筒直径Dg=3000mm，滚筒宽度B=2200mm；最大静张力Fj=130kN；选用行星轮减速机，传动比i=31.5，最大提升速度Vmax=2.89m/s。本次设计对已购置设备进行校核。

1 设计依据

（1）井筒斜长Lj=849m；井筒倾角α=25°；矿井工作制度：330d×16h；散矸容重γ=1.60t/m?；提升方式：单钩串车，上、下车场为平车场；提升容器采用MGC1.1-6A型1t固定车厢式矿车，矿车容积V=1.1m?，矿车自重G0=592kg，提矸（或材料）：每钩5辆。

（2）提升工作量如下。

每班矸石提升量：45车/班；

每班下放材料量：20车/班；

每班下放设备量：10车/班；

每班下放雷管炸药：2车/班；

每班其他作业次数：10次/班；

（3）下井最大件名称及重量：液压支架，重量P=21.7t，平板车重量1.5t。则总重量Pm=21.7+1.5=23.2t。

2 钢丝绳校核

2.1 绳端载荷

按提升最大件计算

Qd =Pm（sinα+f1cosα）g=98754N （1）

式中：Qd为绳端载荷；Pm为液压支架质量；f1为提升容器在斜坡上的阻力系数；g为重力加速度。

按提升矸石计算：

Qd=n（Qk+Qz）（sinα+f1cosα）g=50058N （2）

式中：Qd为绳端载荷；n为一次组车数取值为5；Qk为矸石重量取值为1760kg；Qz为矿车自重取值为592kg

2.2.钢丝绳单位长度的质量计算

（3）

式中：f2为钢丝绳摩擦因数取值为0.2；ma为钢丝绳安全系数取值为6.5；σB为钢丝绳公称抗拉强度取值为1670MPa；Lc为钢丝绳安全系数计算长度。

3 提升机初步校核

（1）滚筒直径：Dg≥32×80=2560mm；

（2）提升大件时最大静张力：

Fj=Fc=Pm（sinα+f1cosα）g+PkLc（sinα+f2cosα）g=122590N （4）

提升矸石时的最大静张力：

Fj=Fc=n（Qk+Qz）（sinα+f1cosα）g+PkLc（sinα+f2cosα）g=73894N （5）

矿方已购置的JK-3/31.5型单滚筒单绳缠绕式提升机绞车，其滚筒直径Dg=3000mm，滚筒宽度B=2200mm；最大静张力Fj=130kN；选用ZZL-31.5减速机，传动比i=31.5，最大提升速度Vmax=2.89m/s。经初步校核可以满足要求。

（3）验算钢丝绳安全系数。

提大件：

提矸石：

其中，m为钢丝绳的安全系数，根据《煤矿安全规程》规定：专用于提升物料的钢丝绳，m≥6.5。

（4）滚筒缠绕层数：

式中：K为缠绕层数；Lt为钢丝绳提升长度；Lm为取30m；d为钢丝绳直径，32mm；B为缠绕宽度为2200mm；ε为绳间间隙取值为3mm；DP为钢丝绳在卷筒上缠绕的平均直径。

4 电动机的选择

按照最大速度2.89m/s，提升取大件计算：

kw

根据上述计算功率，选取电动机及减速器。

5 提升大件

按提升最大件、雷管炸药计算（其最大提升速度为1.5m/s）。

5.1 重车在井底车场运行

5.1.1 初加速阶段

时间：t0==；

距离：L0==0.5×1.0×3.3=1.7m。

5.1.2 爬行阶段

时间：t01==；

距离：L01=LH-L0=30-1.7=28.3m。

5.2 重车在井筒内运行

5.2.1 加、减速阶段

时间：t02=t04===1s；

距离：L02=L04===1.3m。

5.2.2 等速阶段

距离：L03=Lj1-L02-L04=846.4m；

时间：t03==s。

5.3 提升物料一次的持续时间

Tg=2（t0+t01+t02+t04+t05+t06+t03+θ）=1026.8s （8）

θ為休止时间取值为25s，由最大班净作业时间平衡表可以看出：最大班净作业时间为239.3min，折合4.0h，小于6h，该提升设备能满足要求。

6 天轮选择

Dt=60d=1920mm （9）

选用TD2000/800型游动天轮，天轮直径Dt=2000mm，变位质量363kg，游动距离800mm。

（1）井口与天轮中心线的水平距离L'：

L'=L1'+L2'

式中：L1'为井口至摘钩点的长度取值为17m、L2'为重车摘钩点至天轮中心线长度取值20m；

（2）天轮架高度Hj：

Hj=L'tgβ-Dt/2=4.2m （10）

l 为井口至天轮中的水平距离钢丝绳；β取值为8°。

7 电机容量校验

电机的过负荷能力λ，提升最大件时最大张力Fm=136034N；电机的额定出力145432N；

0.94<0.8λm=1.44 （11）

式中：λm为电机的最大转矩倍数，λm=1.8。

经上述验算，选择的电动机可满足矿井1.2Mt/a生产能力要求。

8 选型结果

提升机：设计选用JK-3/31.5型矿用单绳缠绕式提升机，主要技术参数如下：滚筒直径D=3000mm，滚筒宽度B=2200mm，最大静张力Fj=130kN，减速机的传动比i=31.5，最大提升速度Vmax=2.89m/s。

配用电动机：YP500-10变频电动机，U=10kV，N=450kW，n=485r/m，变频控制系统。

减速机：ZZL-31.5，i=31.5。

9 配电、控制及信号

斜井提升绞车采用交流变频控制，双回路10kV供电电源引矿井35kV变电站的10kV不同母线段，提升机房的低压380V电源（包括励磁、液压站、控制电源）两回，工作电源直接由提升机房的10kV母线经10/0.4kV干式变压器降压后供给。

参考文献

[1]邓海军，卢怀武.斜井提升机制动系统技术改进分析[J].中国资源综合利用，2016，34（10）：54-56.

[2]刘同欣.斜井提升系统安全制动力矩分析[J].矿山机械，2015（2）：48-50.