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1、中央电大毕业论文中央广播电视大学人才培养模式改革和开放教育试点机械设计制造及其自动化专业毕业设计（论文）论文题目煤矿提升设备的安全设计学生姓名 学 号 200914010210088 指导教师 专 业 机械设计制造及自动化年 级 2009年春季 学 校 济源广播电视大学 毕业设计任务书设计题目：煤矿提升设备的安全设计设计要求： 1.了解提升机的选型原则和选型依据； 2.了解提升机选型的各个参数并分析计算； 3.设计的提升机要安全合理经济适用； 4.选型设计后的安全管理要求； 5.撰写毕业设计说明书。摘 要：矿井提升设备是联系井下与地面的主要生产设备。它的任务上沿井筒提升煤炭、矸石下放材料升降人
2、员和设备等。本设计主要针对我们鹤煤公司整合矿井生产需要，通过对矿井提升设备进行合理选型设计以及各选型参数的综合分析，提高矿井提升设备的安全性和可靠性，提高矿井生产效益。关键词：提升设备 选型设计 安全 可靠目 录1.矿井提升机选型的主要原则11.1 主提升设备的选型方式11.1.1井筒装备方式11.1.2箕斗提升方式11.1.3矿井主斜井运输方式21.1.4 主井箕斗规格的选择31.1.5副井罐笼的选择 51.2 提升钢丝绳的选择计算61.2.1单绳缠绕式立井提升钢丝绳选择71.2.2煤矿安全规程对安全系数规定71.3 提升机的选型计算82.矿井提升机选型的依据及主要内容122.1选型的依据1
3、22.2选型的主要内容132.2.1计算并选择提升容器132.2.2计算并选择钢丝绳142.2.3提升机的选择142.2.4提升机与井筒相对位置计算152.2.5预选提升电动机172.3选型计算202.3.1运动学参数动力学计算202.3.2电动机功率验算232.3.3电动机等效功率232.3.4吨煤电耗计算243.矿井提升设备的安全管理253.1 提升容器的安全使用253.2 钢丝绳的安全使用263.3 提升系统安全保护设备的安全操作27结 论28参考文献29致 谢30绪 论毕业设计是对电大教学的重要环节。不仅通过毕业设计锻炼运用所学的理论知识和专业技能来分析和解决问题的能力,还巩固以往所学
4、到的专业知识。通过同学们广泛交流、探讨，提高了学习的积极性。为了保质保量完成这次毕业设计。本人严格要求自己，按照毕业设计的有关规定，认真、谨慎地去完成这次毕业设计。毕业设计也是理论学习与工作实际联系的桥梁，可以为以后的工作打下坚实的基础。为电大学习画上完美的句号，在设计过程中通过查阅资料，运用工具书提高分析解决问题的能力。在设计过程中，我们通过认真分析鹤煤公司整合矿井安阳二矿现有提升设备也不能满足生产实际需要和集团公司的安全技术质量标准规定。所以，通过对提升机选型设计参数的认真细致的分析，如提升容器的选择、钢丝绳的选择.提升电动机的预选等。严格执行煤矿安全规程的规定，确保设计达到安全上合理、性
5、能稳定、经济可靠。在整个设计过程中，指导教师给予了很大帮助。在此表示诚挚的感谢！由于本人所学知识有限设计中不妥之处在所难免。希望老师们给予批评建议，并诚恳接受。为以后工作学习提供更有利的帮助。I1.矿井提升机选型的主要原则1.1 主提升设备的选型方式提升设备的选型设计是否合理对煤矿企业来说至关重要，提升设备选型设计只能在提升方式确定之后进行。当矿井设计生产能力.井深同时生产水平数等确定之后才决定合理提升方式，初步设计对提升方式综合考虑。1.1.1井筒装备方式：一般应遵照一个井筒能设一套不装两套提升设备的原则，对矿井生产能力大于0.3mt/a的矿井，根据生产需要副井一般装两套提升设备多数为1套双
6、钩双层窄罐和1套单钩带平衡锤双层宽罐笼提升设备。如果这类矿井为深井或采用多水平生产作业提升时，也可以装备2套单钩带平衡锤4层或3层宽罐笼提升设备。1.1.2箕斗提升方式：一般情况下，主立井均采用箕斗提升方式，这是因为箕斗提升能力大运转费用也较低。另外，在控制方面易于自动化。但在特殊条件下，如矿井生产的煤质品种多，且需要 分别运送或是保证煤炭有足够的块度，这时只好采用罐笼作为主要提升设备。1.1.3矿井主斜井运输方式：矿井主斜井运煤，条件适宜应采用带式输送机提升。根据我们国家目前实际情况，对于小型矿井以采用单绳缠绕式提升机提升为好。对于矿井设计生产能力生产量在0.9mt/a以上的大型矿井宜采用多
7、绳摩擦式提升系统为宜。对于中型矿井如井深较浅可采用单绳缠绕式提升系统。井较深时也可采用多绳摩擦式提升系统或主井采用单绳箕斗，副井采用多绳罐笼。煤矿矿井若有2个水平，且分前后期开采时，提升机井架或井塔等大型固定设备要按所担负的最终水平工作量选择。提升容器钢丝绳和提升电动机根据实际情况也可按第一水平选择，若井筒延伸第二水平时，另行更换。但电动机以更换一次为宜。提升容器主要是底卸式箕斗和普通罐笼。箕斗的优点是：质量轻，所需井筒断面积小，装卸载可自动化，且时间短，提升能力大。箕斗的缺点是：井底及井口需要设置煤仓和装卸载设备，只能提升煤炭，不能升降人员、设备和材料，井架较高，需要另设一套辅助提升设备。罐
8、笼的优点是：井底及井口不需设置煤仓，可以提升煤炭、矸石，下放材料，升降人员和设备，井架较矮，有利于煤炭分类运输，罐笼的缺点是：质量大，所需井筒断面积大，装卸载不能自动化，而且时间较长，生产效率较低。选择箕斗还是选择罐笼，需要根据多方面的技术、经济指标来确定。1.1.4 主井箕斗规格的选择： 进行提升设备选型设计时，矿井年产量An和矿井深度Hs为已知条件。当提升容器的类型确定后，还要选择容器的规格。在提升任务确定之后，选择提升容器的规格有两种情况：一是选择较大规格的容器，一次提升量较大，则提升次数少。这样，因为一次提升量较大，所需的提升钢丝绳直径和提升机直径较大，因而初期投资较多。但提升次数较少
9、，运转费用较少。二是选择较小规格的容器，情况和上述的相反，因而初期投资较少，而运转费用则较多。那么，应该如何选择提升容器的规格才是合理的呢?其原则是：一次合理提升量应该使得初期投资费和运转费的加权平均总和最小。为了确定一次合理提升量，从而选择标准的提升容器，可按以下步骤计算： (1)确定合理的经济速度Vj ， 与一次合理提升量相对应的，有一个合理的经济速度。经研究证明，合理的经济速度Vj 可用下式计算： 式中：H为提升高度，m；H=Hz+Hs+Hx；Hz为装载的高度，m；Hz=1825m，Hs为矿井井筒的深度，m； Hx为卸载高度，m；Hx=1525m。(2)估算一次提升循环时间式中：a为提升
10、加速度，一般a=0.8m/s2；为箕斗低速爬行时间，一般取=10s；为箕斗装卸载休止时间，一般取=10s。 (3)计算小时提升量As 式中：C为提升不均衡系数；An为矿井设计年产量；Caf为提升富裕系数；ts为提升设备每天工作小时数，一般为14h；br为提升设备每年工作日数，一般为300天(4)计算小时提升次数ns (5)计算一次合理提升量根据上式求出的一次合理提升量，查表选取与相等或接近的标准箕斗，其名义装载量可以大于或小于。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，以较底的速度运行，降低能耗，减少运转费用。(6)计算一次实际提升量 选取标准箕斗后，根据所选箕斗的有效容积和煤的松
11、散容重计算一次实际升量Q式中：为煤的松散容重，V为标准箕斗的有效容积。1.1.5副井罐笼的选择：副井罐笼规格的选择按如下规定确定：1、根据井下运输使用的矿车名义载重量(主井为箕斗提升时按辅助运输矿车名义载重量)确定罐笼的吨位；2、根据运送最大班下井工人的时间不超过40 min或每班总作业时间是否超过5h来确定罐笼的层数。一般应先考虑单层罐笼，不满足要求时再选择双层罐笼。此外，罐笼的选择还应考虑如下规定：(1)升降工人的时间，按运送最大班下井工人时间的1.5倍计算；(2)升降其他人员的时间，按升降工人时间的20计算。升降人员的休止时间按下列规定取值；单层罐笼每次升降5人及以下时，休止时间为20s
12、，超过5人，每增加1人增加1s；双层罐笼升降人员，如两层同时进出人员，休止时间比单层增加2 s信号联系时间。当人员只从一个平台选出罐笼时，休止时间比单层增加一倍，另外增加6 s换置罐笼时间；(3)普通罐笼进出材料车和平板车休止时间为4060s；(4)提升矸石量按日出矸石量的50计算；运送坑木、支架按日需量的50计算；(5)最大班净作业时间为上述各项提升时间与休止时间之和，一般不得超过5 h；(6)能够运送井下设备的最大和最重部件；(7)对于混合提升设备，每班提煤和提矸时间均应计人1.25不均衡系数，其提升能力不宜超过5.5 h。 1.2 提升钢丝绳的选择计算提升钢丝绳的选择计算是提升设备造型设
13、计中的关键环节之一。钢丝绳在运转中受有许多应力的作用和各种因素的影响，如静应力、动应力、弯曲应力、扭转应力和挤压应力等，磨损和锈蚀也将损害钢丝绳的性能。综合考虑以上应力因素的精确计算是很困难的，目前国内外都是按静载荷近似计算的。我国是按煤矿安全规程的规定来设计的，其原则是：钢丝绳应按最大静载荷并考虑一定的安全系数来进行计算。安全系数是指钢丝绳钢丝拉断力的总和与钢丝绳的计算静拉力之比。但是应当注意，安全系数并不代表钢丝绳真正具有的强度储备，只不过表示经过实践证明在此条件下钢丝绳可以安全运行。1.2.1单绳缠绕式(无尾绳)立井提升钢丝绳选择计算：如右下图所示为一立井单绳提升钢丝绳计算示意图。 钢丝
14、绳的最大静拉力作用于A点处，其值为：式中：为钢丝绳承受的最大计算静载荷；为一次提升的有益载荷为容器质量；p为钢丝绳每米重力；为钢丝绳悬垂长度，。 为井架高度；矿井深度；为容器装载高度。1.2.2根据煤矿安全规程对安全系数的规定必须满足下式 ：图2-5 钢丝绳计算示意图 式中：ma为新钢丝绳的安全系数。一般钢丝绳的平均比重近似取0.09 Ncm3 ，于是有下式： 将式上式代入式公式并化简整理得： 代人0 的值后，得出选择每米钢丝绳重的公式为： 由于实际所选钢丝绳的0不一定是0.09 Ncm3，因此所选绳是否满足安全系数的要求必须按实际所选每米绳重按下式进行验算，即所选绳的实际安全系数为： 1.3
